[发明专利]光学系统、载体基板和用于制造光学系统的方法

说明书

本发明涉及一种光学系统(400)，所述光学系统包括：具有第一波导体(101)的第一光学部件(100)和载体基板(300)，其中所述第一光学部件(100)布置在所述载体基板(300)上。在此规定，所述第一光学部件(100)具有带有相对于所述第一波导体(101)的限定的位置和/或取向的第一标记组(110)，所述载体基板(300)具有第二标记组(310)，并且根据所述第一和第二标记组(110、310)的相对位置和/或取向能够检测在平行于所述载体基板(300)的表面的参考平面内是否实现了所述第一波导体(101)相对于所述载体基板(300)的期望的对准。此外，本发明涉及载体基板(300)和用于制造光学系统(400)的方法。

技术领域

本发明涉及光学系统、载体基板和用于制造光学系统的方法。

背景技术

光学元件，例如激光器、调制器、光电二极管和其他元件，日益小型化。因此，紧凑的光学系统可以在合适的基板上实现，例如作为集成光路(也称为“photonic integratedcircuit”，PIC)。以此系统可用来实现分离器、耦合器、移相器、环形谐振器、阵列波导光栅、光放大器、开关和其他功能单元。在此，光通过波导体传输，所述波导体例如可以嵌入到由平面基板形成的光学部件内或应用于所述光学部件。

在制造对应的光学系统时，提供带有凹部或腔的光学部件可能是有利的，然后将另一光学部件引入到所述凹部或腔内。从文献DE 10 2016 203 453A1中已知对应的光学系统和对应的制造方法。

在制造这种类型的光学系统时，必须始终解决以下问题：即不同组件的波导体必须相互光学耦合，即必须精确地对准，使得光能够以对于可能的应用来说足够的效率从一个波导体传输到另一波导体内。

在此系统的制造中经常使用边缘发射光学部件，即在所述光学部件中在波导体中传播的光从部件的端面离开，或光可以通过部件的端面耦入到波导体内。为了此部件的光学耦合，将对应的端面以合适的位置和取向相互布置和对准，这也称为对接耦合。

待耦合的波导体的尺寸越小则对准精度的要求越高。例如，仅允许单光模传播的单模波导体可以具有几百纳米到几微米的横截面，由此相应地为光学耦合规定了窄公差。

为了在对接耦合中将边缘发射光学部件精确对准，已建议了不同方法。

在所谓的主动方法中，通过将部件的相互定位，可以将在建立光学耦合时传输的并且被测量的光信号最大化。但是，此方法很复杂，对应地昂贵，并且仅可在一定的情况下使用。所述方法也妨碍了进一步的小型化。

被动方法省去了对通过耦合传输的光信号的测量以及为此所需的复杂的制造设备。然而，为此(例如，在借助于参考接触面将光学部件相互对准的情况下)通常必须维持光学部件的极其严格的制造公差，这又是复杂且昂贵的。

此外，已经建议了用于生产PIC的异质集成方法，其中将半导体材料结合到互补金属氧化物半导体晶片上，并且然后在其上最终处理半导体，这通过部件的光刻结构实现了良好的精度。由于与过程相关的限制和低产量，此方法仅在少数应用中可行。

发明内容

对应地，本发明的任务是建议一种光学系统，所述光学系统在部件的对准方面具有改进，由此避免或减少了所提及的缺点。此外，建议了载体基板和用于制造光学系统的方法。

根据本发明，此任务通过根据权利要求1的光学系统、根据权利要求11的载体基板和根据权利要求12的方法来实现。本发明的有利的实施方案和改进方案由从属权利要求的特征得出。

在此建议的光学系统包括具有第一波导体的第一光学部件和载体基板，其中第一光学部件布置在载体基板上。