CN105144394A - 光机械对准 - Google Patents

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Abstract

本申请一般地描述了通过树脂将光发射元件附接到光学元件来制造光学设备的技术。在各个示例中描述了一种方法，设置基板，其中在基板中要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化以使光学元件固定到基板上。

Description

光机械对准
背景技术
除非在此处进行说明，否则此处所描述的方法不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在该部分中而承认是现有技术。
在实现光通信系统时，要求诸如光发射元件的光学元件与诸如光波导的另一光学元件对准。在该系统中，诸如半导体激光器或LED(发光二极管)的光发射元件可充当产生光通信信号的源，而光波导充当用于光信号传播的信道。因此，光发射元件与光波导的精确对准对于提供高速且高品质的通信性能、最小光传播损失而言是重要的。
已经研发了一些用于实际使用的将光发射元件与光波导对准的方法。在该示例方法中，机器操纵装置可以将各个光学元件安装到已经通过高精度加工工艺或MEMS(微机电系统)工艺加工过的基板上的预定位置处。由于机加工精度和机械操纵精度(通常在大约几微米的数量级上)的限制，对准的精度也限于微米级。因此，该示例方法不能适用于亚微米级的高精度对准。
在另一示例方法中，可以基于执行光学检测的结果，例如，检查光学性能是否满足期望的特性，来控制光发射元件与光波导的对准。由于在该方法中对准精度取决于光学检测精度，所以可以通过精调用于光学检测的控制系统来实现亚微米级精度的对准。然而，每个对准操作需要光学检测操作，导致整体制造成本增加。
如上所述，通过常规的光学元件对准方法，难以通过满足高品质和低成本要求的方式来执行对准操作。然而，在一些情况下，对于高精度且低成本地对准和安装光学元件存在需求。
发明概述
一般描述了用于光机械对准的技术，通过这种技术，诸如光发射元件的光学元件能够高精度、低成本地与另一光学元件对准。
本文所描述的各个示例的光学设备可以包括基板和光学元件。该基板可以具有通孔。光学元件可以具有光发射部且可以通过树脂附接到基板上，使得光学元件的光发射部的中心与基板的通孔的中心自对准。
在一些示例中，描述了用于制造光学设备的方法。该示例的方法可以包括：设置基板，其中在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入到基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化而使得光学元件固定到基板上。
在一些示例中，描述了计算机可读存储介质，其可以适于存储使处理器制造光学设备的程序。处理器可以包括如本文进一步描述的各特征。程序可以包括如下一条或多条指令：设置基板，在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔；以及将液态树脂注入基板中的通孔中。此外，该程序可以包括如下一条或多条指令：用于将具有光发射部的光学元件安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准，以及固化树脂而使得光学元件固定到基板上。
前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的详细说明，除了上文所描述的示例性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征将变得易懂。
附图说明
通过下面结合附图给出的详细说明和随附的权利要求，本公开的前述特征以及其它特征将变得更加易懂。应理解的是，这些附图仅描绘了依照本公开的多个实施例，因此不应视为对本发明范围的限制，本公开将通过利用附图结合附加的具体描述和细节进行说明，在附图中：
图1A和图1B示意性地示出了包括光学元件的示例性的光学设备的剖面图和平面图，其中光学元件的中心与基板中的通孔的中心对准；
图2示意性地示出了包括光学元件的示例性的光学设备的剖视图，其中光学元件通过基板中的通孔与光波导对准；
图3示出了适于制造光学设备的方法的示例的流程图；
图4A至4E示意性地示出了根据适于制造光学设备的方法制造的示例性光学设备的剖面图；
图5示意性地示出了示例性的光学设备的剖面图，其中多个光学元件安装到基板上的预定位置处；
图6示出了图示出能够配置为实施用于制造光学设备的方法的示例性计算系统的示意框图；以及
图7示出了能够用来控制光学设备制造系统制造光学设备的计算机程序产品，
全部是根据本文所描述的至少一些实施例布置的。
发明详述
在下面的详细说明中，将参考附图，附图构成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文指出，否则相似的符号通常表示相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所描述的示例性实施例不意在限制。在不偏离本文所呈现主题的精神或范围的条件下，可以使用其它实施例，并且可以做出其它改变。将易于理解的是，如本文大致描述且如图中所图示的，本公开的方案能够以各种不同配置来布置、替代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确地构思出。
本公开一般地尤其涉及与光机械对准有关的方法、设备、装置、系统和计算机程序产品，通过该光机械对准，诸如光发射元件的光学元件能够与另一光学元件对准。
简言之，一般描述了通过树脂将光学元件附接到基板上来制造光学设备的技术。在各个示例中，描述了一种方法，其中设置基板，在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，以使由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化，使得光学元件固定到基板上。
在一些实施例中，树脂可以是紫外线固化树脂，其可以通过将紫外光辐照到树脂上而固化。例如，通过用紫外线辐照所述树脂来固化树脂，其中，紫外光是能量在约10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在约100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在约1至5秒范围内的紫外光。
在一些实施例中，树脂可以是热固性树脂，热固性树脂可以通过加热树脂来固化。例如，通过将树脂在大约100摄氏度的温度下加热大约10分钟到几个小时，可以使热固性树脂固化。
在一些实施例中，基板可以在基板的上侧面上设有电极，并且光学元件可以在光学元件的下侧面上设有电极。此外，可以执行焊料回流工艺以将基板的电极附接到光学元件的电极上。
在一些实施例中，基板中的通孔可利用高纵横比MEMS(微机电系统)干蚀刻工艺来形成。而且，基板中的通孔可以具有圆形形状或多边形形状。
在一些实施例中，可以调节基板中的通孔的侧表面的润湿性。通过对通孔的侧表面执行表面精加工工艺，可以调节基板中的通孔的侧表面的润湿性。在使用硅作为基板的情况下，干蚀刻工艺可用来对通孔的侧表面执行表面精加工工艺。可选地，通过对通孔的侧表面涂覆防水材料，例如含氟聚合物，可以调节基板中通孔的侧表面的润湿性。
图1A和图1B示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性光学设备的剖视图和平面图，所述光学设备包括光学元件，光学元件的中心与基板中的通孔的中心对准。如图所示，光学设备100可以包括基板110和形成在基板110上或上方的光学元件120。例如，光学元件120可以包括诸如表面发射半导体激光器和LED(发光二极管)的光发射元件、诸如光电二极管和CCD(电荷耦合器件)的光接收元件、或者诸如透镜和衍射光栅的任何适合类型的光学元件。此外，光学元件120可以通过树脂160附接或形成在基板110上方的位置处。如图1所示的光学设备100可以用作光通信系统的部分以充当用于产生光通信信号的单元。从光学设备100产生的光通信信号可以通过例如光纤或光波导的光信道来传输，光信道可以与光通信系统中的光学设备100耦合。
在一些实施例中，基板110可以利用单晶硅、玻璃或其任意组合来形成。而且，基板110可以具有通孔112，当从平面图中观察时，通孔112可以具有圆形形状、多边形形状或任何其他形状(例如，方形、卵形、椭圆形等)。如图1所示，通孔112可以具有上部114，上部具有比下部116(参见图4A)大的宽度(或半径)。更具体地，通孔112的上部可以台阶的形状与通孔112的下部耦合。另外，可以由金属材料制成的电极150可以形成在基板110的上表面的一部分。
在一些实施例中，光学元件120可以具有光发射部122，诸如激光的光可以从光发射部122沿着通过树脂160朝向通孔112的方向辐照。来自光学元件120的光发射部122的光可用来运载光通信系统中的光通信信号。在一个实施例中，光学元件120可以附加地设有在光学元件120的下侧面上的电极140(例如，金属电极、或某其他导电或半导电电极)和/或在光学元件120的上侧面上的电极130。可以通过光学元件120的电极130和140来提供正向电偏压，这可以使得从光发射部122产生光。在一些示例中，光学元件120可以是表面发射激光器二极管、边缘发射激光器、LED(发光二极管)、或诸如光电二极管、CCD传感器和线传感器的光学传感器。
如图1所示，光学元件120可以通过树脂160附接到或者形成在基板110上方的位置处。在用于制造光学设备100的方法中的对准工艺期间，光学元件120的光发射部122的中心可以与基板110的通孔112的中心自对准，这将在下面进行更详细地说明。在特定的示例中，光学元件120可以通过执行如下的方法而附接到基板110上，即，液态树脂注入基板110中的通孔112中。作为树脂注入工艺的结果，光学元件120可以形成在基板110上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部122的中心与通孔112的中心自对准。随后，可以固化树脂，使得光学元件120绕着通孔112固定到基板110上。
在一些实施例中，树脂160可以对应于紫外线固化树脂、热固性树脂或其组合。在使用紫外线固化树脂的情况下，可以通过将紫外光辐照到树脂160上来固化树脂160。例如，通过辐照能量在约10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在约100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在约1至5秒范围内的紫外光，可以固化所述树脂160。具体地，如果树脂160具有约10至100微米的厚度，则通过辐照能量在约1,000mJ的范围内的紫外光来固化树脂160，该紫外光可以等同于亮度为约1,000mW/cm2、曝光时间为约1秒的紫外光或者亮度为约200mW/cm2、曝光时间为约5秒的紫外光。可替代地，在使用热固性树脂的情况下，通过在大约100摄氏度的温度下加热树脂160大约10分钟到几小时，来固化树脂160。
如图1所示，树脂160的一部分可以至少部分地填充到通孔112的上部中，而树脂160的一些其他部分可至少部分地填充到通孔112的下部中。此外，树脂160的底面可以具有弯曲表面，其曲率是根据通孔112的侧表面的接触角来确定的。通孔112的侧表面的接触角可以根据通孔112的侧表面的防水性或粗糙度来确定。在一些实施例中，基板110中的通孔112的侧表面可以具有防水结构，诸如楔状形状，或者可以涂有防水材料。通过这种方式，可以控制树脂160的底面的曲率，并且因此，可以控制从光学元件120发射的光束的特性。也即，通过利用树脂160的透镜效应，从光学元件120入射到诸如光纤或光波导(未示出)的光信道中的光的耦合效率能够得到提高。
在一些实施例中，光学元件120的电极140可以附接到基板110的电极150，以确保光学元件120与基板110之间的电连接。更具体地，在通过固化树脂160将基板110附接到光学元件120之后，可以执行诸如焊料回流工艺的热处理。例如，电极140和150的金属材料可以在大约200至250度的温度下加热，从而熔化且彼此接合。为避免在热处理期间树脂160变形，具有优良耐热性的树脂可用作树脂160。
图2示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的、包括光学元件的示例性的光学设备的剖视图，该光学元件通过基板中的通孔与光波导对准。如图所示，光学设备200可以包括基板110和形成在基板110上或上方的光学元件120。此外，光学元件120可以通过树脂160附接、耦合或形成在相对于基板110的某位置处。光学设备200的上述元件可以具有类似于如图1所示的光学设备100的构造。如图2所示的光学设备200可用作光通信系统的部分，以充当用于产生光通信信号且将光通信信号传输到另一设备的单元。
在一些实施例中，光学设备200可进一步包括基板210，基板210附接到附接到基板110的下表面的部分。基板210可以利用单晶硅、玻璃或其任意组合来形成。而且，基板210可以具有在基板210的一侧面上的镜面212。镜面212可以涂有诸如铝(Al)和金(Au)的反射性材料且可以相对于基板210的底面具有预定角度，例如，约44至46度(更具体地约为45度)。基板210的镜面212可构造为接收从光学元件120产生的光230且朝向光纤或光波导220反射光230。
在一些实施例中，光波导220的光轴224可以基本上与光学元件120的光轴124对准。而且，如上所述，因为树脂160的下表面具有基本上通过基板110中通孔112的侧表面的粗糙度所确定的曲率，所以树脂160的该曲率可以具有透镜效应，这能够提高从光学元件120入射到光波导220的光的耦合效率。
图3图示出依照本文所描述的至少一些实施例的适于制造光学设备的方法的示例流程图。图3中的示例的方法300可以利用例如包括适于制造光学设备的处理器的计算设备(例如，图6中的计算机600)来实现。
此外，图4A至4E示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的、根据制造光学设备的一些所述方法制造的示例性光学设备的剖面图。下面，将参考图4A至4E详细描述方法300。
方法300可以包括如框S310、S320、S330和/或S340中的一个或多个所示的一个或多个操作、动作或功能。虽然图示为离散的框，根据期望的实现方式，各个框可以划分成附加的框，组合成较少的框，或者去除。在一些进一步的示例中，各所述的框可以实现为并行的过程，而不是顺序的过程，或者实现为其组合。方法300可以开始于框S310，“设置基板，在所述基板的要安装光学元件的位置处具有通孔”。
在框S310中，可以设置基板，以在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔。如图4A所示，基板110可以设置为具有通孔112，当从平面图中观察时，通孔112可以具有圆形形状、多边形形状或任何其他形状(例如，方形、卵形、椭圆形等)。基板110可以利用单晶硅、玻璃或其任意组合来形成。基板110中的通孔112可以利用高纵横比MEMS干蚀刻工艺来形成。另外，可以由金属材料制成的电极150可以形成在基板110的上表面的一部分上。
在一些实施例中，如图4A中的放大部分A所示，基板110的通孔112可以具有上部114，上部114具有比下部116大的宽度(或半径)。更具体地，通孔112的上部114可以台阶的形状与通孔112的下部116耦合。此外，基板110中的通孔112的侧表面的至少一部分，例如下部116，可以具有能够根据将在稍后注入通孔112中的树脂的曲率特性来调节的润湿性。例如，通孔112的下部116可以具有可利用表面精加工工艺形成的诸如楔状形状的防水结构。在使用硅作为基板110的情况下，干蚀刻工艺可用来对通孔112的下部116执行表面精加工工艺。虽然在图4A中示出了楔状结构，诸如翅片形状的结构的任何其他类型的结构可以形成在通孔112的下部116上以提供防水性质。可替代地和/或另外地，通孔112的下部116可以涂有诸如含氟聚合物的防水材料。通过这种方式，可以控制稍后将描述的树脂的底面的曲率。
在一些实施例中，如图4B所示，光学元件120可设置成具有光发射部122，可以沿相对于光学元件120的下表面正交的方向辐照来自光发射部122的诸如激光的光。来自光学元件120的光发射部122的光可用来运载光通信系统中的光通信信号。光学元件120可以附加地设有在光学元件120的下侧面上的电极140和/或在光学元件120的上侧面上的电极130。正向电偏压可以通过光学元件120的电极130和140来施加，用来促使光发射部122产生光。例如，光学元件120可以是表面发射激光二极管、边缘发射激光器、LED或光学传感器。框S310之后可以是框S320，“将液态树脂注入基板中的通孔”。
在框S320中，液态树脂可以注入基板中的通孔中。如图4C所示，预定量的液态树脂420可以从喷嘴410注入基板110的通孔112中。树脂420可以对应于紫外线固化树脂、热固性树脂或其组合。例如，在纳米压印技术中使用的紫外线固化树脂可用作树脂420。
在一些实施例中，由于通孔112的侧表面的润湿性已经如上所述进行了调节，液态树脂420可以填充到通孔112的上部中，而树脂420的一些其他部分可部分地填充到通孔112的下部中。此外，电极150可以具有不同于基板110的上表面的润湿性，这基本上防止树脂420散布到电极150上。框S320之后可以是框S330，将具有光发射部的光学元件安装到基板上。
在框S330中，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上。如图4D所示，例如，通过机器操纵装置(未示出)，光学元件120可以传递到基板110的通孔112的附近，并且可以放置在基板110上。此时，由于液态树脂420的表面张力的效应，光发射部122的中心可以与通孔112的中心自对准。另外，由于光学元件120的电极130具有不同于光发射部122的润湿性，所以光发射部122可以接收力，使得光发射部122被朝向树脂420的上表面吸引。
因此，光学元件120的光发射部122可以基本上与基板110的通孔112自对准，而光学元件120的电极130可以与基板110的电极150紧密接触。框S330之后可以是框S340，“将树脂固化以使光学元件固定到基板上”。
在框S340中，树脂可以固化，以使光学元件固定到基板上。如图4E所示，如果树脂420对应于紫外线固化树脂，则通过将来自UV光源430紫外线(UV)光辐照到树脂420上，可以固化树脂420。可替代地，在使用热固性树脂的情况下，可以通过在一些条件下加热树脂420来固化树脂420。例如，通过在大约100摄氏度的温度下加热树脂420大约10分钟至几个小时来固化热固性树脂420。
在固化树脂420的过程中，树脂420的底面可以具有弯曲表面，其曲率是根据通孔112的侧表面的接触角来确定的。如上所述，通孔112的侧表面的接触角可以根据通孔112的侧表面的防水性或粗糙度来确定。通过这种方式，可以控制树脂420的底面的曲率，并且因此，可以控制从光学元件120发射的光束的特性。而且，通过利用树脂420的透镜效应，能够提高从光学元件120入射到诸如光纤或光波导(未示出)的光信道的光的耦合效率。
在一些实施例中，通过在框340中固化树脂420而将基板110附接到光学元件120之后，可以执行诸如焊料回流工艺的热处理以确保光学元件120的电极140与基板110的电极150之间的电连接。例如，电极140和150的金属材料可以在大约200至250度的温度下加热几秒，从而熔化且彼此接合。为避免在热处理期间树脂420的变形，具有优良耐热性的树脂可用作树脂420。可选地，超声焊接方法可用于熔化和接合电极140和150的金属材料。该方法可用于加热电极140和150的金属材料，而不对光学设备的其他部分上造成热应力。
本领域技术人员将理解的是，对于本文公开的该方法以及其他方法，可以以不同的次序来实现该方法中所实施的功能。此外，所列出的步骤和操作仅作为示例来提供，一些步骤和操作可以是任选的，组合成较少的步骤和操作，或者扩展成额外的步骤和操作，而不偏离公开的实施例的实质。
通过执行上述制造光学设备的方法，能够以高精度和低成本来实现光学元件120与基板110的自对准。具体地，上述方法使用对简单结构的操作，该简单结构包括已经预先加工成期望形状的基板(例如，使用MEMS工艺)以及用于将光学元件固定到基板上的紫外线固化树脂。因此，可以不需要常规技术所需要的各单元，例如光检测系统、高精度操纵器等，从而能够降低整体制造成本。
此外，由于通过利用液态树脂的表面张力特性使光学元件能够以亚微米级(例如，精度约为0.2至0.3微米级)安装到基板上的预定位置，所以上述方法能够实现高精度制造光学设备的改善的重现性。进而，固化的树脂能够充当光学元件(例如，透镜)的部分。因此，从光学元件朝向光波导发射的光束的耦合效率能够得到提高。
另外，由于通过实施已改善的重现性方法，所以能够提高制造多个光学设备的产率。例如，通过预先限定基板上的多个安装位置，可以以高精度按集成的形式同时将多个光学元件固定到对应数量的基板上。
图5示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性光学设备的剖面图，其中多个光学元件安装到基板上的预定位置处。如图所示，光学设备500可以包括多个光学设备510和520。光学设备510和520中的每一个可以包括基板110和形成在上述基板110上或上方的光学元件120。此外，在光学设备510和520中的每一个中，光学元件120可以通过树脂160附接或形成在相对于基板110的某位置处。每个光学设备510或520的上述元件可以具有类似于如图1所示的光学设备100的构造。
在一些实施例中，可以通过实施如上文参考图4A和图4E所描述的方法来制造光学设备510和520中的每一个。此外，在实施该方法时，在光学设备510和520可以通过并行的方式执行类似的过程，例如，使用对应数量的表面加工设备、树脂注入喷嘴、机器操纵装置等等。一旦已经制造出集成了多个光学设备510和520的光学设备500，通过在预定位置B处切割基板110，可以将光学设备500分割成单个的光学设备510和520。
图6示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的、能够配置为实施用于制造光学设备的方法的示例性计算系统的示意性框图。如图6所示，计算机600可以包括处理器610、存储器620以及一个或多个驱动器630。计算机600可以实现为常规的计算机系统、嵌入式控制计算机、膝上型计算机、服务器计算机、移动设备、机顶盒、室内配电亭、车辆信息系统、移动电话、定制机器或其他硬件平台。
驱动器630及其关联的计算机存储介质可以提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机600的其他数据的存储。驱动器630可以包括与光学设备制造系统640、操作系统650和/或一个或多个应用程序660相关联的存储指令。与光学设备制造系统640相关联的指令可以由处理器610来执行，其中这些指令可以利于本文所描述的任意操作(例如，图4A-4E所示的操作)。计算机600的操作还可以与附加的装备交互以利于各种操作。与计算机600相接的示例性装备可以包括UV光源430、树脂注入喷嘴410、机器操纵器等等。
计算机600可以进一步包括用户输入设备680，用户通过该用户输入设备可以输入命令和数据。输入设备可以包括电子数字化器、照相机、麦克风、键盘和指针设备，其中指针设备通常是指鼠标、跟踪球或触摸板。其他输入设备可以包括操纵杆、游戏板、卫星盘、扫描仪等。
这些以及其他的输入设备能够通过与系统总线耦合的用户输入接口来与处理器610耦合，但是可以通过例如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)的其他接口和总线结构耦合。诸如计算机600的计算机还可以包括其他外围输出设备，诸如显示设备，其可以通过输出外围接口685等耦合。
计算机600可以在使用被逻辑连接的一台或多台计算机，诸如耦合到网络接口690的远程计算机，的联网环境中操作。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其他共用网络节点，并且可以包括上文相对于计算机600所描述的许多或全部的元件。
联网环境常见于办公室、企业广域网(WAN)、局域网(LAN)、内联网和因特网。当在LAN或WLAN联网环境中使用时，计算机600可以通过网络接口690或适配器来与LAN耦合。当在WAN联网环境中使用时，计算机600典型地包括调制解调器或其他用于建立经由诸如因特网或网络695的WAN的通信的构件。WAN可以包括因特网、图示的网络695、各种其他网络或其任意组合。将理解的是，可以使用在计算机之间建立通信链路、环、网、总线、云或网络的其它机构。
在一些实施例中，计算机600可以与联网环境耦合。计算机600可以包括与驱动器630相关联的一个或多个物理计算机可读存储介质或其他存储设备的一个或多个实例。系统总线可以使处理器610从计算机可读存储介质读出/读入代码和/或数据。介质可以代表利用任何适合的技术实现的存储元件形式的装置，包括但不限于半导体、磁性材料、光学介质、电存储、电化学存储或任何其他此类存储技术。介质可以表示与存储器620相关联的组件，无论是否表征为RAM、ROM、闪存或其他类型的易失性或非易失性存储器技术。介质还可以表示辅助存储，无论是否实现为存储驱动器630或其它形式。硬盘驱动器实现方式可以表征为固态，或者可以包括磁存储编码信息的旋转介质。
处理器610可由任意数量的晶体管或其他电路元件构成，这些晶体管或电路元件可以分别地或者统一地呈现任意数量的状态。更具体地，处理器610可以作为状态机或有限状态机工作。这种机器可以变换成第二机器，或者通过装载可执行指令而变换成特定的机器。这些计算机可执行指令可以通过规定处理器610如何在状态之间转变来变换处理器610，从而将构成处理器610的晶体管或其他电路元件从第一机器变换成第二机器。还可通过从用户输入设备680、网络接口690、其他外围设备、其他接口或者一个或多个用户或其他动作者接收输入来变换任一机器的状态。任一机器还可以变换诸如打印机、扬声器、视频显示器或其他等各输出设备的状态或各种物理特性。
图7图示出依照本文所描述的至少一些实施例布置的、能够用来控制制造光学设备的光学设备制造系统的计算机程序产品。如图所示，计算机程序产品700可以包括信号承载介质702。信号承载介质702可以包括一条或多条指令704，当通过例如处理器执行时，指令可以提供上文参考图1至图5所描述的功能。通过示例的方式，指令704可以包括：用于设置基板的一条或多条指令，在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔；用于将液态树脂注入基板中的通孔中的一条或多条指令；将具有光发射部的光学元件安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准；或者用于固定树脂而使得光学元件固定到基板上的一条或多条指令。因此，例如，参考图4A至4E，光学设备制造系统可以响应于指令704，执行图3所示的一个或多个框。
在一些实施方式中，图7所示的信号承载介质702可以包含计算机可读介质706，诸如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字影碟(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质702可以包含可记录介质708，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/WDVD等。在一些实施方式中，信号承载介质702可以包含通信介质710，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此，例如，程序产品700可通过RF信号承载介质702传送到光学设备制造系统或计算系统600的一个或多个模块，其中通过无线通信介质710(例如，符合IEEE802.11标准的无线通信介质)传送信号承载介质702。
本公开不受在本申请中所描述的特定实施例限制，这些特定实施例意在为各个方案的示例。本领域技术人员显而易见的是，能够进行各种改进和变型，而不偏离其精神和范围。根据前面的说明，除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。这些改进方案和变型例旨在落入随附权利要求书的范围内。本公开仅受随附权利要求书，连同这些权利要求书所给予权利的等同方案的全部范围限制。应当理解的是，本公开不限于特定的方法、设备、存储介质或系统，当然这些可以变化。而且，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不意在限制。
本文所描述的主题有时说明了包含在不同的其它组件内的不同组件或与不同的其它组件连接的不同组件。应当理解的是，这些所描绘的体系结构仅是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它体系结构。在概念意义上，实现相同功能的任何组件的布置有效地“关联”，使得实现期望功能。因此，在此处组合以实现特定功能的任何两个组件可视为彼此“关联”，使得实现期望功能，无论体系结构或中间组件如何。同样，任意两个如此关联的组件还可视为彼此“可操作地连接”、或“可操作地耦合”以实现期望的功能，并且能够如此关联的任意两个组件还可视为彼此“能够可操作地耦合”以实现期望功能。能够可操作耦合的具体示例包括但不限于能够物理上配合和/或物理交互的组件和/或能够无线交互和/或无线交互的组件和/或逻辑上交互和/或能够逻辑上交互的组件。
关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地从复数变换成单数和/或从单数变换成复数。为了清晰的目的，本文中明确地阐明了各单数/复数的置换。
本领域技术人员将理解，一般地，本文所使用的术语，尤其是随附权利要求(例如，随附权利要求的主体)中所使用的术语，通常意在为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包括但不限于”，等等)。本领域技术人员还理解，如果意图表达引导性权利要求记述项的具体数量，该意图将明确地记述在权利要求中，并且在不存在这种记述的情况下，不存在这样的意图。例如，为辅助理解，下面的随附权利要求可能包含了引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引导权利要求记述项。然而，这种短语的使用不应解释为暗指不定冠词“一(a)”或“一个(an)”引导权利要求记述项将包含该所引导的权利要求记述项的任何特定权利要求局限于仅包含一个该记述项的实施例，即使当同一权利要求包括了引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如不定冠词“一”或“一个”的(例如，“一”和/或“一个”应当解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于对于用于引导权利要求记述项的定冠词的使用。另外，即使明确地记述了被引导的权利要求记述项的具体数量，本领域技术人员将理解到这些记述项应当解释为至少表示所记述的数量(例如，没有其它修饰语的裸记述“两个记述项”表示至少两个记述项或两个以上的记述项)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用法的那些实例中，通常这样的构造旨在表达本领域技术人员理解该惯用法的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯用法的那些实例中，通常这样的构造旨在表达本领域技术人员理解该惯用法的含义(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等等的系统)。本领域技术人员将进一步理解，呈现两个以上可选项的几乎任何转折词和/或短语，无论是在说明书、权利要求或附图中，都应理解为设想包括一项、任一项或两项的可能性。例如，术语“A或B”将理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
另外，在根据马库什组(Markushgroup)描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员将理解的是本公开也因此以马库什组的任何独立成员或成员的子组来描述。
本领域技术人员将理解的是，为了任何以及全部的目的，诸如在提供所撰写的说明书方面，本文所公开的全部范围也涵盖了任何和全部的可能的子范围及其子范围的组合。能够容易地认识到任何所列范围都充分地描述了同一范围并且使同一范围分解成至少均等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等等。作为非限制示例，本文所论述的每个范围能够容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。本领域技术人员还将理解的是，诸如“多达”、“至少”等所有的语言包括所记述的数量并且是指如上文所论述的随后能够分解成子范围的范围。最后，本领域技术人员将理解的是，范围包括每个独立的成员。
通过前面的论述，将理解到本文已经为了示例的目的描述了本公开的各实施例，并且可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下进行各种改进。因此，本文所公开的各个实施例不意在限制，真正的范围和精神是通过随附的权利要求表示的。

Claims (32)

1.一种用于制造光学设备的方法，包括：
设置基板，其中在所述基板中要安装光学元件的位置上具有通孔；
将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中；
将具有光发射部的光学元件安装到所述基板上，使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准；以及
固化所述树脂，使得所述光学元件固定到所述基板上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，注入所述液态树脂包括将液态的紫外线固化树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及
其中固化所述树脂包括通过将紫外光辐照到所述树脂上来固化所述树脂。
3.如权利要求2所述的方法，其中，固化所述树脂包括：用能量在约10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在约100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在约1至5秒范围内的紫外光辐照所述树脂。
4.如权利要求1所述的方法，其中，注入所述液态树脂包括将液态热固性树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及
其中固化所述树脂包括加热所述树脂。
5.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述基板包括：
将电极设置在所述基板的上侧面上；以及
将电极设置在所述光学元件的下侧面上，并且
其中所述方法进一步包括执行将所述基板的所述电极附接到所述光学元件的所述电极上的焊料回流工艺。
6.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述基板包括利用高纵横比MEMS(微机电系统)干法蚀刻工艺在所述基板中形成所述通孔。
7.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述基板包括形成具有圆形形状或多边形形状的通孔。
8.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述基板包括调节所述基板中所述通孔的侧表面的润湿性。
9.如权利要求8所述的方法，其中，调节所述润湿性包括对所述基板中的所述通孔的侧表面执行表面精加工工艺，以调节所述侧表面的润湿性。
10.如权利要求8所述的方法，其中，调节所述润湿性包括对所述基板中的所述通孔的所述侧表面涂覆防水材料以调节所述侧表面的润湿性。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其存储用于使处理器配置为组装用于光学互连的光学元件的程序，所述程序包括如下一条或多条指令：
设置基板，其中在所述基板中要安装光学元件的位置上具有通孔；
将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中；
将具有光发射部的光学元件安装到所述基板上，使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准；以及
固化所述树脂而使所述光学元件固定到所述基板上。
12.如权利要求11所述的介质，其中，注入所述液态树脂包括将液态的紫外线固化树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及
其中固化所述树脂包括通过将紫外光辐照到所述树脂上来固化所述树脂。
13.如权利要求12所述的介质，其中，固化所述树脂包括：用能量在约10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在约100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在约1至5秒范围内的紫外光辐照所述树脂。
14.如权利要求11所述的介质，其中，注入所述液态树脂包括将液态热固性树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及
其中固化所述树脂包括加热所述树脂。
15.如权利要求11所述的介质，其中，设置所述基板包括：
将电极设置在所述基板的上侧面上；以及
将电极设置在所述光学元件的下侧面上，并且
其中所述程序进一步包括用于实施将所述基板的所述电极附接到所述光学元件的所述电极上的焊料回流工艺的一条或多条指令。
16.如权利要求11所述的介质，其中，设置所述基板包括利用高纵横比MEMS干法蚀刻工艺在所述基板中形成所述通孔。
17.如权利要求11所述的介质，其中，设置所述基板包括形成具有圆形形状或多边形形状的通孔。
18.如权利要求11所述的介质，其中，设置所述基板包括调节所述基板中所述通孔的侧表面的润湿性。
19.如权利要求18所述的介质，其中，调节所述润湿性包括对所述基板中的所述通孔的侧表面执行表面精加工工艺，以调节所述侧表面的润湿性。
20.如权利要求18所述的介质，其中，调节所述润湿性包括对所述基板中的所述通孔的所述侧表面涂覆防水材料，以调节所述侧表面的润湿性。
21.一种光学设备，包括
具有通孔的基板；以及
具有光发射部的光学元件，所述光学元通过树脂附接到所述基板上，
其中，所述光学元件的所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准。
22.如权利要求21所述的光学设备，其中，通过执行如下方法将所述光学元件附接到所述基板上，所述方法包括：
将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中；
将所述光学元件安装到所述基板上，使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准；以及
固化所述树脂以使所述光学元件固定到所述基板上。
23.如权利要求21所述的光学设备，其中，所述树脂对应于紫外线固化树脂、热固性树脂或其组合。
24.如权利要求21所述的光学设备，其中，所述基板包括单晶硅、玻璃或其组合。
25.如权利要求21所述的光学设备，还包括在所述基板的上侧面上的电极和在所述光学元件的下侧面上的电极。
26.如权利要求25所述的光学设备，其中，所述基板的所述电极利用焊料回流工艺附接到所述光学元件的所述电极上。
27.如权利要求21所述的光学设备，其中，所述通孔具有圆形形状或多边形形状。
28.如权利要求21所述的光学设备，其中，所述基板中的所述通孔的侧表面具有防水结构。
29.如权利要求28所述的光学设备，其中，所述基板中的所述通孔的所述侧表面涂有防水材料。
30.如权利要求28所述的光学设备，其中，所述树脂的与所述光学元件相对的表面具有根据所述基板中所述通孔的所述侧表面的防水性进行调节的曲率。
31.如权利要求21所述的光学设备，进一步包括光波导，其中所述光波导的光轴基本上与所述光学元件的光轴对准。
32.如权利要求21所述的光学设备，其中，所述光学元件是表面发射激光器、边缘发射激光器、LED(发光二极管)或光学传感器。
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