[发明专利]光纤无源校准装置及校准方法

说明书

本发明涉及用以校准光波导和光纤的装置及其方法，尤其是涉及一种光纤无源校准装置及其方法用以无源校准集成光学装置的输入／输出光波导和光纤耦合，其中具有各种各样功能的光波导装置集成于一个基片上。

通常，通过以下两种方法可将一光纤连接到光波导装置。首先，在光波导入射光进入光纤或装置之后，准确调整光纤的位置，并测得在光波导或光滤波器的输出口的光功率，以在最大光功率状态固定光纤和光波导。这称为有源校准方法。在另一方面，没有引导光，彼此耦接的光纤和光导按照那些耦接部分的形状或结构自动校准。这称为无源校准法。

有源校准方法与光波导和光纤的耦合方法相同，有源校准法需要光源和光探测器用以校准光纤和光波导。而且，可以相对于具有6个自由度的校准轴，将光纤和光波导装置以亚微米精度准确校准。因此，校准很困难并需太多时间。

图1A和1B显示了常规无源校准方法的三维图和侧视图。按照此方法，波导层101形成在安装在平面基片100上的光纤的部分，以使光波导的芯子和光纤的芯子匹配，因此形成了具有V型槽的光纤安装部分103。于是，形成了与具有V型槽的光纤安装部分103垂直的一个槽，以使光纤110能紧压光纤安装部分103且和光波导相平行。光纤110截面精确研磨光，且光纤110装在具有V型槽的光纤安装部分103上且紧压着光波导的横截面。于是光纤110和光波导互相依附。

然而，在无源校准方法中，由于光纤和光波导直径在几个微米的范围内，为了减少耦合损耗，需要耦合部分的形态和结构非常精确，光纤端头的精确定位，及光纤端头的截面精确研磨。因此，校准花费时间且价格昂贵。

为了解决以上难题，本发明的目的在于提供一种用以校准集成光学设备的输入／输出光波导和光纤的光纤无源校准装置及其方法。

按照以上目的的一个方面，提供一种通过集成的光学设备的输入／输出光波导的无源校准光纤的光纤无源校准装置，它包含：沿着平面基片的纵向在平面基片上形成的一光波导，它具有一比平面基片短的芯子；沿平面基片的纵向在平面基片上形成一预定长度的光纤安装部分，用以接收光纤以使光波导和光纤相互接触；以及位于光纤安装部分和光波导的芯子之间的空腔，其充填进由紫外线光照时折射率稍有增加的材料，以使该材料的折射率没有和光纤的芯子的折射率显著不同。

最好是，空腔具有三角形、正方形、半圆形或多边形的截面形状，且空腔是通过从由硅基片刻蚀，机械精密加工和精密模塑这些方法中选择的一种方法而形成的。

按照本目的的另一方面，提供一种用以无源校准集成光学装置的输入／输出光波导和光纤的光纤无源校准方法，它包含如下步骤：(a)沿平面基片的纵向形成一光波导作为一层；(b)在平面基片上形成一光纤安装部分，其上安装一光纤以将所述光纤和光波导耦合；(c)在光纤安装部分和光波导之间形成预定尺寸的空腔；(d)在光纤安装部分上安装光纤；(e)向空腔中注入可通过紫外线光照射提高其折射率的材料；以及(f)在充填空腔的材料上通过光照紫外线使光纤和光波导耦合。

最好是，形成光纤安装部分的步骤(b)中，部分去除形成在平面基片上的光波导层部分以形成光纤安装部分用以将光纤和光波导耦合。

另外，提供一种光纤无源校准方法用以无源校准集成光学装置的输入／输出光波导和光纤，它包含步骤有：(a)沿平面基片的纵向形成光波导；(b)在平面基片上形成安装光纤的光纤安装部分，以将光纤和光波导耦合；(c)在靠近光波导的光纤安装部分上安装光纤，并固定光纤；(d)切割靠近光波导的光纤安装部分安装的光纤和光波导，以使光纤和光波导的截面同时研磨光，因此，在光纤安装部分和光波导之间形成预定尺寸的空腔；(e)向空腔中注入其折射率随紫外线的辐照而增加的材料；且(f)通过向充填槽的材料上辐照紫外线将光纤和光波导耦合。

通过参照附图详细描述本发明的最佳实施例以更深刻阐明本发明的以上目的和优点：

图1A和图1B是显示了常规无源校准方法的三维图和侧视图；

图2A和图2B显示了按照本发明的实施例的其上安装有光纤的光纤无源校准装置及其校准方法的三维图和侧视图；

图3A和3B显示了按本发明的另一实施例的光纤无源校准装置及其校准方法的三维图和侧视图；且

图4是显示了按照模式场半径和水平位移的耦合损耗的变化曲线图。

参照图2A和图2B，按本发明的光纤无源校准装置包括光波导240，光纤安装部分210和空腔220。