CN108387975A - 光器件和光器件的制造方法 - Google Patents

光器件和光器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

光器件和光器件的制造方法。一种光器件包括基板。基板包括具有第一光波导的第一光波导部件、一对第一突起件以及第一图案，所述一对第一突起件的侧面之间的间隙在沿着第一光波导的光轴的方向上变化。该光器件包括第二光波导部件。该第二光波导部件包括第二光波导、至少一对第二突起件以及第二图案。第二图案和第一图案彼此焊接，并且至少一对第二突起件的侧面分别与一对第一突起件的侧面接触。

Description

光器件和光器件的制造方法
技术领域
这里所讨论的实施方式涉及光器件和光器件的制造方法。
背景技术
近年来，能够将分别包括光波导的多个部件安装在一个基板上的混合安装已经在光传输领域中引起注意。对于采用该混合安装的光器件，有时使用被称为自对准的方法，在该方法中，光波导使用焊料的表面张力光学地彼此耦合。
也就是说，在自对准中，准备上面安装有具有光波导的第一光波导部件的基板和具有光波导的第二光波导部件，该基板的电极图案和第二光波导部件的电极图案被设置为彼此相对，并且相对的电极图案用焊料彼此连接。在熔化相对的电极图案之间的焊料时，基于相对的电极图案之间的焊料的表面张力的力从焊料施加到第二光波导部件的电极图案，并且根据施加于电极图案的力使第二光波导部件在基板上移动。因此，第二光波导部件的光波导的端面接近第一光波导部件的光波导的端面，使得第二光波导部件的光波导光学地耦合到第一光波导部件的光波导。
在该自对准中，在光波导的相互位置从彼此位移时，降低了光耦合的精度，并且增大了耦合损耗。因此，期望精确定位当执行焊接时要在基板上移动的部件(即，第二光波导部件)。因此，已经研究，在两个光波导伴随着焊接而彼此耦合时，使得在第二光波导部件上设置的突起件的侧面与在基板上设置的突起件的侧面接触，从而使第二光波导部件与基板上的适当位置对准。
然而，在使突起件的侧面单纯彼此接触的情况下，因为对于突起件的一些制作精度而在突起件的尺寸上可能存在个体差异，所以第二光波导部件会从适当的位置位移。如果第二光波导部件从适当的位置位移，则第二光波导部件的光波导和第一光波导部件的光波导的相互位置从彼此位移，这会导致降低光耦合精度。
因此，在本发明的实施方式的一个方面中目的是提供可以实现高精度的光耦合的光器件以及光器件的制造方法。
发明内容
根据实施方式的一个方面，一种光器件包括：基板，该基板包括具有第一光波导的第一光波导部件、所述一对第一突起件以及第一图案，所述一对第一突起件的侧面之间的间隙在沿着第一光波导的光轴的方向上变化；和第二光波导部件，该第二光波导部件包括第二光波导、至少一对第二突起件、以及第二图案，第二图案和第一图案彼此焊接，所述至少一对第二突起件的侧面分别与一对第一突起件的侧面接触。
附图说明
图1A是例示了根据本发明的实施方式的光器件的构造的立体图；
图1B是根据实施方式的光器件的分解立体图；
图2是例示了实施方式中的两对突起件的侧面与一对突起件的侧面之间的接触状态的图；
图3是根据突起件的制造精度的光波导部件的位置位移的影响的说明图；
图4A是电极图案的位置的说明图；
图4B是电极图案的位置的说明图；
图5是根据实施方式的光器件的制造方法的说明图；
图6是例示了根据修改例的两对突起件和一对突起件的图；以及
图7是例示了根据应用例的光器件的构造的图。
具体实施方式
将参照附图说明本发明的优选实施方式。所公开的技术不限于实施方式。
首先描述根据本实施方式的光器件的构造。图1A是例示了根据本实施方式的光器件1的构造的立体图。图1B是根据本实施方式的光器件1的分解立体图。如图1A和图1B例示，光器件1包括基板10和光波导部件30。图1B例示了光波导部件30与基板10分离的状态。
基板10包括光波导部件11、一对突起件12和13、以及电极图案14。光波导部件11包括光波导21。光波导21的一个端面与光波导部件30相对，并且充当从光波导部件30接收信号光的输入的输入侧端面。光波导21的另一端面连接到另一光学部件(未例示)，并且充当向所连接的另一光学部件输出信号光的输出侧端面。
一对突起件12和13是用于使伴随着焊接而在基板10上移动的光波导部件30与预定位置对准的对准突起件，并且形成在基板10上，以沿着基板10的表面延伸。一对突起件12和13的侧面之间的间隙在沿着光波导21的光轴的方向上变化。
电极图案14是为用于焊接到光波导部件30的岛形式的图案。虽然电极图案14的数量可以为任意数量，但在图1A和图1B中作为示例设置了两个电极图案14。
光波导部件30是从光波导输出与电信号对应的信号光的发光元件，并且通过自对准安装在基板10上。光波导部件30包括光波导31、两对突起件32和33、以及电极图案34。光波导31的一个端面与光波导部件11相对，并且充当向光波导部件11输出信号光的输出侧端面。为了抑制输出侧端面处光的反射，光波导31相对于输出侧端面倾斜。
两对突起件32和33是用于使伴随着焊接而在基板10上移动的光波导部件30与预定位置对准的对准突起件。突起件32和33的对的数量不限于二，并且可以为任意数量。在光波导部件30上设置至少一对突起件32和33是足够的。
电极图案34是为用于焊接到基板10的岛形式的图案。虽然电极图案34的数量可以为任意数量，但在图1A和图1B中作为示例设置了两个电极图案34以与两个电极图案14分别对应。电极图案34用焊料S1分别连接到基板10的对应电极图案14。
在图1A和图1B所例示的模式中，在用焊料S1进行的电极图案34和电极图案14的连接期间，在相对的电极图案14与34之间的焊料S1熔化时，基于焊料S1的表面张力的力从焊料S1施加于电极图案34。光波导部件30然后根据施加于电极图案34的力在基板10上移动。因此，光波导部件30的光波导31的输出侧端面接近光波导部件11的光波导21的输入侧端面，使得光波导31光学地耦合到光波导21。然而，当在伴随着电极图案34和电极图案14的彼此焊接光波导31的输出侧端面接近光波导21的输入侧端面的同时光波导31和光波导21的相互位置从彼此位移时，降低了光耦合的精度。因此，精确定位在焊接期间要在基板10上移动的光波导部件30是重要的。
在根据本实施方式的光器件1中，当光波导31和光波导21要由焊接光学地彼此耦合时，使两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的侧面接触，以使光波导部件30与基板10上的适当位置对准，从而提高了光学耦合的精度。
图2例示了本实施方式中的两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面之间的接触状态。如图2例示，一对突起件12和13的内侧面12a与13a之间的间隙在沿着光波导21的光轴21a的方向上随着靠近光波导部件11从间隙g1向间隙g2连续且逐渐变窄。两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的内侧面12a和13a接触。凭借该构造，光波导部件30与基板10上的适当位置对准。因此，不管突起件(即，两对突起件32和33以及一对突起件12和13)的制造精度如何，都抑制了光波导部件30的光波导31与基板10上的光波导部件11的光波导21的相互位置位移，从而提高了光耦合的精度。
进一步地，一对突起件12和13在基板10上设置在关于光波导21的光轴21a对称的位置处。凭借该构造，在两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的内侧面12a和13a形成接触时，在沿着光波导21的光轴21a的方向上适当引导光波导部件30。因此，不管突起件(即，两对突起件32和33以及一对突起件12和13)的制造精度如何，都进一步抑制了光波导部件30的光波导31与基板10上的光波导部件11的光波导21的相互位置位移，从而进一步提高了光耦合的精度。
图3是根据突起件的制造精度的光波导部件30的位置位移的影响的说明图。图3的左部分例示了两对突起件32和33的侧面在两对突起件32和33以及一对突起件12和13被制成尺寸较大的情况下分别与一对突起件12和13的侧面接触的状态。图3的右部分例示了两对突起件32和33的侧面在两对突起件32和33以及一对突起件12和13被制成尺寸较小的情况下分别与一对突起件12和13的侧面接触的状态。在图3中，折线表示在两对突起件32和33以及一对突起件12和13被制成尺寸较大的情况下的各突起件的轮廓，并且实线表示在两对突起件32和33以及一对突起件12和13被制成尺寸较小的情况下的各突起件的轮廓。进一步地，在图3中，在沿着光波导21的光轴21a的方向上定义y轴，并且在与光波导21的光轴21a垂直的方向上定义x轴。
如图3例示，两对突起件32和33的侧面开始与一对突起件12和13的侧面接触的位置随着突起件的尺寸变小而在沿着光波导21的光轴21a的方向(即，y轴方向)上位移Δy。因此，光波导部件30随着突起件的尺寸变小而在沿着光波导21的光轴21a的方向(即，y轴方向)上位移Δy。同时，一对突起件12和13的内侧面12a与13a之间的间隙沿着y轴方向随着靠近光波导部件11而变窄，并且两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的内侧面12a和13a形成接触。凭借该构造，在光波导部件30伴随着焊接而在基板10上移动时，限制了在与光波导21的光轴21a垂直的方向(即，x轴方向)上的移动，使得使光波导部件30在x轴方向上的位置位移最小化。
图4A和图4B是电极图案34的位置的说明图。图4A例示了在两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触之前的电极图案34与电极图案14之间的位置关系。同时，图4B例示了在两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触之后的电极图案34与电极图案14之间的位置关系。
如上所述，伴随着与电极图案34和电极图案14彼此焊接，基于电极图案34与电极图案14之间的焊料S1的表面张力的力从焊料S1施加到电极图案34。如图4A例示，从焊料S1施加于电极图案34的力包括沿与光波导21的光轴21a垂直的方向(即，x轴方向)施加的力T1和沿与光波导21的光轴21a平行的方向(即，y轴方向)施加的力T2。如图4B例示，电极图案34在光波导部件30中设置在以下位置处：在该位置处，在两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触时，沿y轴方向施加的力T2残留。例如，电极图案34设置在以下位置处：电极图案34的边缘部分和电极图案14的边缘部分在两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触时沿y轴方向彼此偏移。凭借该构造，在两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触的同时，根据力T2，沿着y轴方向向光波导部件11拉光波导部件30。因此，光波导部件30与基板10上的适当位置对准，并且抑制了光波导部件30的光波导31与基板10上的光波导部件11的光波导21之间的相互位置位移。因此，进一步提高了光耦合的精度。
接着描述根据本实施方式的光器件1的制造方法。图5是根据本实施方式的光器件1的制造方法的说明图。在制造方法中，将光波导部件30设置在基板10的一对突起件12和13上，从而将基板10的电极图案14和光波导部件30的电极图案34设置为彼此相对(步骤S11)。
随后在制造方法中，熔化电极图案34与电极图案14之间的焊料S1，从而使得光波导31的输出侧端面接近光波导21的输入侧端面(步骤S12)。
随后，在制造方法中，处理等待至两对突起件32和33的侧面与一对突起件12和13的侧面接触为止(步骤S13)。由此获得图1A所例示的光器件1。
如上所述，光器件1包括基板10和光波导部件30。基板10包括具有光波导21的光波导部件11、一对突起件12和13以及电极图案14，所述一对突起件12和13的侧面之间的间隙在沿着光波导21的光轴21a的方向上变化。光波导部件30包括光波导部件31、两对突起件32和33、以及电极图案34。在光波导部件30中，在电极图案34和电极图案14彼此焊接且光波导31的输出侧端面已经接近光波导21的输入侧端面的状态下，两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的侧面接触。也就是说，光波导部件30形成为：当伴随着电极图案34和电极图案14彼此焊接，光波导31的输出侧端面接近光波导21的输入侧端面时，两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的侧面接触。
凭借光器件1的构造，光波导部件30与基板10上的适当位置对准。因此，不管突起件(即，两对突起件32和33以及一对突起件12和13)的制造精度如何，都抑制了光波导部件30的光波导31与基板10上的光波导部件11的光波导21之间的相互位置位移，从而实现了高精度的光耦合。
(修改例)
虽然上述实施方式描述了一对突起件12和13的侧面(例如，内侧面12a与13a)之间的间隙以锥形方式变化的示例，但变化方式不限于此。只要可以实现光耦合，变化方式就可以为任意方式(例如，曲线方式)。
另外，虽然上述实施方式已经描述了两对突起件32和33的侧面分别与一对突起件12和13的彼此相对的内侧面12a和13a形成接触的示例，但所公开的技术不限于此。例如，如图6所示，两对突起件32和33的侧面可以被构造为分别与一对突起件12和13的非彼此相对的外侧面12b和13b形成接触。在这种情况下，一对突起件12和13的外侧面12b与13b之间的间隙在沿着光波导21的光轴21a的方向上随着靠近光波导部件11从间隙g3向间隙g4连续且逐渐变宽。图6是例示了根据修改例的两对突起件32和33以及一对突起件12和13的图。
(应用例)
因为以上所描述的光器件1可以实现高精度的光耦合，所以将光器件1应用于诸如波长可调谐光源的光器件是有效的。图7是例示了根据应用例的光器件101的构造的图。图7所例示的光器件101是波长可调谐光源，并且包括上面形成有外部谐振器111的基板110、和安装在基板110上的半导体光放大器(SOA)130。外部谐振器111包括光波导121。SOA 130包括光波导(未例示)。在图7中，基板110与图1A所例示的基板10对应。外部谐振器111与图1A所例示的光波导部件11对应。SOA 130与图1A所例示的光波导部件30对应。
根据本申请公开的光器件的模式，获得可以实现高精度的光耦合的技术效果。

Claims (6)

1.一种光器件，该光器件包括：
基板，该基板包括具有第一光波导的第一光波导部件、一对第一突起件以及第一图案，所述一对第一突起件的侧面之间的间隙在沿着所述第一光波导的光轴的方向上变化；和
第二光波导部件，该第二光波导部件包括第二光波导、至少一对第二突起件、以及第二图案，所述第二图案和所述第一图案彼此焊接，所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的侧面接触。
2.根据权利要求1所述的光器件，其中，
所述一对第一突起件的内侧面之间的间隙在沿着所述第一光波导的光轴的方向上随着靠近所述第一光波导部件而变窄，并且
所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的内侧面接触。
3.根据权利要求1所述的光器件，其中，
所述一对第一突起件的外侧面之间的间隙在沿着所述第一光波导的光轴的方向上随着靠近所述第一光波导部件而变宽，并且
所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的外侧面接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其中，所述一对第一突起件在所述基板上设置在关于所述第一光波导的光轴对称的位置处。
5.根据权利要求1所述的光器件，其中，
伴随着所述第二图案和所述第一图案的彼此焊接，基于所述第二图案与所述第一图案之间的焊料的表面张力的力从所述焊料施加到所述第二图案，并且
所述第二图案在所述第二光波导部件上设置在以下位置处：在该位置处，沿与所述第一光波导的光轴平行的方向施加的所述力在所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的侧面接触的情况下残留。
6.一种光器件的制造方法，该光器件包括：
基板，该基板包括具有第一光波导的第一光波导部件、一对第一突起件以及第一图案，所述一对第一突起件的侧面之间的间隙沿着所述第一光波导的光轴变化；和
第二光波导部件，该第二光波导部件包括第二光波导、至少一对第二突起件、以及第二图案，该第二光波导部件形成为：当伴随着所述第二图案和所述第一图案的彼此焊接，所述第二光波导的端面接近所述第一光波导的端面时，所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的侧面形成接触，
所述制造方法包括以下步骤：
将所述第二光波导部件设置在所述基板的所述一对第一突起件上，以使所述基板的所述第一图案和所述第二光波导部件的所述第二图案彼此相对地设置；
熔化所述第二图案与所述第一图案之间的焊料，以使得所述第二光波导的端面接近所述第一光波导的端面；以及
等待至所述至少一对第二突起件的侧面分别与所述一对第一突起件的侧面形成接触为止。
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