CN108318976B - 一种光传输器件的耦合成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光传输器件的耦合成型方法，该方法中依次经过如下步骤：制图、制作光掩膜、通过光掩膜分别制得光芯片和光纤阵列晶圆、光纤阵列晶圆上粘合光纤制得光纤阵列长条、光芯片和光纤阵列长条耦合封装、依据需要的光传输器件数目进行切割。该方法中通过对光芯片和光纤阵列图形的设计排版，选取晶圆基板，相同工艺下使制得的光芯片长条上各组之间以及每组内各个光通道的间距与对应的输入端光纤阵列长条和输出端光纤阵列长条上的各间距相同，在耦合封装时就只需对准各长条上最外缘的两个光通道而不用一个一个的对所有光通道进行对齐，一次就可以实现多个光传输器件的同时耦合，提高了工作效率，减少了成本。

Description

一种光传输器件的耦合成型方法
技术领域
本发明涉及一种耦合成型方法，尤其是一种一次就可以实现多个光传输器件同时耦合的光传输器件的耦合成型方法。
背景技术
随着近年来光通信和计算机领域中机群、网络运算系统的迅猛发展，通信容量激增，在此情况下，大容量不再是唯一追求的目标，通信的速度问题越来越受到关注，特别是在一些要求高速的系统中，并行光通信的需求也越来越大。在强大的市场驱动下，用于信息领域中各种新型主动器件和被动器件大量涌现。用于宽带高速领域的面发射激光阵列VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器)芯片、光接收PIN(光电二极管)芯片、各种用途的复用、解复用、光分路器等平面波导芯片、微光机电开关MEMS(微机电系统)芯片等相继研制成功。而上述芯片要封装制作成使用器件时，必须要有极高精度的光纤阵列组件作为芯片的输入和输出耦合接口，将上述芯片中的输入输出光通路，和光纤阵列组件中相应的每一条光纤严格准确的对准，才能将光信号输入、输出，制作成长期稳定实用的器件。
目前市面上制作该种器件的常规方法，是将光芯片、输入端光纤阵列和输出端光纤阵列使用砂轮划片机分别切割制作，再耦合封装成一个完整的光器件，每次仅能耦合一个光器件，效率低，成本投入高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种光传输器件的耦合成型方法，该方法中通过对光芯片和光纤阵列图形的设计排版，选取晶圆基板，相同工艺下使制得的光芯片长条上各组之间以及每组内各个光通道的间距与对应的输入端光纤阵列长条和输出端光纤阵列长条上的各间距相同，在耦合封装时就只需对准各长条上最外缘的两个光通道而不用一个一个的对所有光通道进行对齐，一次就可以实现多个光传输器件的同时耦合，提高了工作效率，减少了成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种光传输器件的耦合成型方法，按如下步骤进行：
步骤一：制图，在电脑上分别制作出相同组数的等间距排列的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形；每组光芯片图形的输出端具有与每组输出端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输出端各组之间的间距与输出端光纤阵列图形上各组间的间距相同；每组光芯片图形的输入端具有与每组输入端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输入端各组之间的间距与输入端光纤阵列图形上各组间的间距相同；各图形上每组内各个光通道的间距均相同；
步骤二：制作光掩膜，选取光掩膜基板，在光掩膜基板上将步骤一制作的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形通过光刻工艺分别制成输出端光纤阵列光掩膜、光芯片光掩膜、输入端光纤阵列光掩膜；
步骤三：制作晶圆，选取晶圆基板，使用步骤二制作的光掩膜，分别通过相同的光刻和蚀刻工艺制成输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆；
步骤四：将输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆分别按列切割成方形的输出端光纤阵列长条、输入端光纤阵列长条、光芯片长条，并在输出端光纤阵列长条和输入端光纤阵列长条上分别粘合适配于各长条光通道的光纤；
步骤五：耦合封装，将输入端光纤阵列长条和光芯片长条的输入端相贴合，并使输入端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输入端最外缘两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输入端光纤阵列长条和光芯片长条；将输出端光纤阵列长条和光芯片长条的输出端相贴合，并使输出端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输出端最外缘的两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输出端光纤阵列长条和光芯片长条；最后将耦合好的长条进行封装；
步骤六：切割，依据需要的光传输器件数目，将耦合封装好的长条进行切割。
作为优选，所述输出端光纤阵列晶圆、输入端光纤阵列晶圆的基板是玻璃。
作为优选，所述切割是激光切割。
作为优选，所述光纤是单模光纤。
本发明的有益效果在于：该方法中通过对光芯片和光纤阵列图形的设计排版，选取晶圆基板，相同工艺下使制得的光芯片长条上各组之间以及每组内各个光通道的间距与对应的输入端光纤阵列长条和输出端光纤阵列长条上的各间距相同，在耦合封装时就只需对准各长条上最外缘的两个光通道而不用一个一个的对所有光通道进行对齐，一次就可以实现多个光传输器件同时耦合，提高了工作效率，减少了成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中各长条耦合剖面示意图；
图2是本发明一实施例中各长条耦合局部放大示意图；
图3是本发明一实施例中输出端光纤阵列光掩膜示意图；
图4是本发明一实施例中光芯片光掩膜示意图；
图5是本发明一实施例中输入端光纤阵列光掩膜示意图；
图6是本发明一实施例中耦合封装切割后的单个器件示意图；
图中零部件名称及序号：1-输出端光纤阵列光掩膜 2-光芯片光掩膜 3-输入端光纤阵列光掩膜 10-输出端光纤阵列长条 20-光芯片光长条 30-输入端光纤阵列长条。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种光传输器件的耦合封装方法，按如下步骤进行：
步骤一：制图，在电脑上分别制作出相同组数的等间距排列的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形；每组光芯片图形的输出端具有与每组输出端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输出端各组之间的间距与输出端光纤阵列图形上各组间的间距相同；每组光芯片图形的输入端具有与每组输入端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输入端各组之间的间距与输入端光纤阵列图形上各组间的间距相同；各图形上每组内各个光通道的间距均相同；这样就可以使单独一列的光芯片图形能够和单独一列的输入端光纤阵列图形和输出端光纤阵列图形上的各个光通道一一对应起来。
步骤二：制作光掩膜，如图3至图5中所示，选取光掩膜基板，在光掩膜基板上将步骤一制作的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形通过光刻和蚀刻工艺分别制成输出端光纤阵列光掩膜1、光芯片光掩膜2、输入端光纤阵列光掩膜3；在相同工艺条件下，制作出的掩膜板上各个光通道也就会相互对应起来。
步骤三：制作晶圆，选取晶圆基板，使用步骤二制作的光掩膜，分别通过相同的光刻和蚀刻工艺制成输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆；所述输出端光纤阵列晶圆、输入端光纤阵列晶圆的基板优选是玻璃，玻璃不易变形，易于制作。相同的工艺就确保了各晶圆上各组间的间距以及每组内各个光通道间的间距的不会产生偏差，方便了耦合时光纤的对准。
步骤四：制作长条，如图1和图2中所示，将输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆分别按列切割成方形的输出端光纤阵列长条10、输入端光纤阵列长条30、光芯片长条20，并在输出端光纤阵列长条10和输入端光纤阵列长条30上分别粘合适配于各长条光通道的光纤；采用激光切割，切割后各切面平整易于贴合，切割精度高，减少了耦合时的误差。
步骤五：耦合封装，由于光芯片长条上各组之间以及每组内各个光通道的间距与对应的输入端光纤阵列长条和输出端光纤阵列长条上的各间距相同，相同工艺下，在耦合封装时就只需对准各长条上最外缘的两个光通道而不用一个一个的对所有光通道进行对齐，因此将输入端光纤阵列长条和光芯片长条的输入端相贴合，并使输入端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输入端最外缘两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输入端光纤阵列长条和光芯片长条；将输出端光纤阵列长条和光芯片长条的输出端相贴合，并使输出端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输出端最外缘的两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输出端光纤阵列长条和光芯片长条；这样一次就可以实现多个光传输器件的同时耦合封装，提高了工作效率，减少了成本
步骤六：切割，依据需要的光传输器件数目，将耦合封装好的长条进行切割，可以切割成如图6中所示的单个光传输器件，也可以切割成多个并列的光传输器件。切割时采用激光切割，由于激光切割成型是非接触式的，对光传输器件本身无机械冲压力、不会使器件变形，热影响极小，同时其切割后的平整度、切割精度和切割效率均优于传统砂轮划片机。
进一步的改进，所述光纤是单模光纤，单模光纤的信号畸变小，适于远程的通讯。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种光传输器件的耦合成型方法，其特征在于：按如下步骤进行：
步骤一：制图，在电脑上分别制作出相同组数的等间距排列的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形；每组光芯片图形的输出端具有与每组输出端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输出端各组之间的间距与输出端光纤阵列图形上各组间的间距相同；每组光芯片图形的输入端具有与每组输入端光纤阵列图形相同数目的光通道，且光芯片图形上在输入端各组之间的间距与输入端光纤阵列图形上各组间的间距相同；各图形上每组内各个光通道的间距均相同；
步骤二：制作光掩膜，选取光掩膜基板，在光掩膜基板上将步骤一制作的输出端光纤阵列图形、光芯片图形、输入端光纤阵列图形通过光刻工艺分别制成输出端光纤阵列光掩膜、光芯片光掩膜、输入端光纤阵列光掩膜；
步骤三：制作晶圆，选取晶圆基板，使用步骤二制作的光掩膜，分别通过相同的光刻和蚀刻工艺制成输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆；
步骤四：制作长条，将输出端光纤阵列晶圆、光芯片晶圆、输入端光纤阵列晶圆分别按列切割成方形的输出端光纤阵列长条、输入端光纤阵列长条、光芯片长条，并在输出端光纤阵列长条和输入端光纤阵列长条上分别粘合适配于各长条光通道的光纤；
步骤五：耦合封装，将输入端光纤阵列长条和光芯片长条的输入端相贴合，并使输入端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输入端最外缘两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输入端光纤阵列长条和光芯片长条；将输出端光纤阵列长条和光芯片长条的输出端相贴合，并使输出端光纤阵列长条最外缘两个光通道的光纤与光芯片长条上输出端最外缘的两个光通道的光纤对应对准，然后耦合输出端光纤阵列长条和光芯片长条；最后将耦合好的长条进行封装；
步骤六：切割，依据需要的光传输器件数目，将耦合封装好的长条进行切割。
2.根据权利要求1所述光传输器件的耦合成型方法，其特征在于：所述输出端光纤阵列晶圆、输入端光纤阵列晶圆的基板是玻璃。
3.根据权利要求1所述光传输器件的耦合成型方法，其特征在于：所述切割是激光切割。
4.根据权利要求1所述光传输器件的耦合成型方法，其特征在于：所述光纤是单模光纤。
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