[发明专利]耦合光的光学芯片及其制造方法

说明书

本发明提供一种用于在光学芯片(100)与另一光学器件(500)之间耦合光的光学芯片(100)，包括：基板(101)；包层(102)，设置在所述基板上；光学面(103)，由所述包层(102)的侧壁形成，其中所述基板的侧壁(104)由与所述光学面相邻且与所述光学面成一条直线的第一截面(105)和与所述光学面成一条直线或从所述光学面凹入的第二截面(106)构成。还提供了一种用于制造光学芯片的方法，其中，蚀刻所述基板形成由第一截面构成的侧壁，所述第一截面与所述光学面成一条直线且相邻。从所述基板的背面去除所述基板的一部分以对晶圆进行切割，使得所述光学芯片的第二截面与所述光学面成一条直线或从所述光学面凹入。

技术领域

本发明涉及一种用于在光学芯片与另一光学器件之间耦合光的光学芯片。具体而言，光学芯片可使用改进的方式黏贴到其它光学器件，例如光纤或光纤阵列单元(fiberarray unit，FAU)。为此，光学芯片具有边缘耦合器结构。本发明还涉及一种制造光学芯片的方法。

背景技术

为了在光纤和光学芯片(例如，包括高指数反差硅或氮化硅波导的芯片)之间耦合光，由于模场直径(mode field diameter，MFD)之差，需要专用的耦合结构。边缘耦合器实现的水平耦合结构的性能通常比光栅耦合器实现的垂直耦合结构的性能(插损、带宽、偏振依赖性)更好。边缘耦合器主要是基于嵌入在氧化硅顶部包层中的倒锥形波导。

传统的边缘耦合器依靠抛光来制造平滑的垂直光学面。抛光是一次一个模具的工艺，非常耗费人力、时间和成本。为了避免抛光，提出了利用干法蚀刻和切屑分离的方法制造具有光学面的边缘耦合器。然而，这些方法本质上导致光学芯片底部的基板的一部分伸出光学面上。因此，边缘耦合器的光学面与其它光学器件(例如，使用边缘耦合器粘贴到光学芯片边缘的FAU光纤)之间会产生间隙，并且将产生插损代价。

总之，传统边缘耦合器的缺点是需要抛光和/或在其它光学器件与光学芯片的光学面之间产生间隙。

发明内容

鉴于上述缺点，本发明的目的是改进传统光学芯片，特别是其边缘耦合器，及其制造方法。本发明的目的是提供一种具有边缘耦合器的光学芯片，其中所述光学芯片的光学面可以耦合到另一光学器件而不会形成间隙。具体而言，无论其它光学器件的高度如何，应有可能使其它光学器件靠近所述光学芯片的所述光学面。此外，所述光学芯片应该可以有效地将光从所述光学芯片耦合到另一光学器件中。此外，所述光学芯片的制造不应需要任何抛光步骤。

本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。从属权利要求中进一步定义了本发明的有利实现方式。

具体而言，本发明提出通过以下方式形成光学芯片的边缘耦合器：蚀刻晶圆的包层形成光学芯片，从而产生平滑的光学面，然后，将垂直深入到所述晶圆的基板的蚀刻操作和所述晶圆的切割操作相结合，以获得所述光学芯片。

本发明的第一方面提供一种光学芯片，用于在所述光学芯片与另一光学器件之间耦合光，所述光学芯片包括：基板；包层，设置在所述基板上；光学面，由所述包层的侧壁形成，其中所述基板的侧壁由与所述光学面相邻且与所述光学面成一条直线的第一截面和与所述光学面成一条直线或从所述光学面凹入的第二截面构成。

所述光学芯片的所述光学面和所述基板侧壁可以形成一个边缘耦合器，用于耦合光进入和离开所述光学芯片。有利地，所述基板突出到所述光学面之外(即伸出所述光学面之上)的一部分不属于所述光学芯片。相应地，当所述光学芯片耦合到光纤或FAU等另一光学器件时，所述光学器件与所述光学面之间不会产生间隙。其它光学器件可以粘贴到所述光学芯片上，从而建立所述光学芯片和所述光学器件之间的光高效和机械稳固耦合。具体而言，无论其它光学器件的高度如何，都可以使其它光学器件靠近所述光学面。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述完整基板侧壁与所述光学面成一条直线。