CN116088099A - 一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 - Google Patents
一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116088099A CN116088099A CN202310365480.0A CN202310365480A CN116088099A CN 116088099 A CN116088099 A CN 116088099A CN 202310365480 A CN202310365480 A CN 202310365480A CN 116088099 A CN116088099 A CN 116088099A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- resonant cavity
- optical
- supporting layer
- whispering gallery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 140
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 148
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 acryl Chemical group 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法。耦合结构包括壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层；壳体包括底座和顶盖，底座设置有容置槽，回音壁型光学谐振腔固定于容置槽的表面；锥形光纤耦合器的部分区域固定于光纤支撑层的第一表面，光纤支撑层的第二表面固定于容置槽的表面；光纤支撑层包括镂空结构，回音壁型光学谐振腔的至少部分区域位于镂空结构内；光纤支撑层、回音壁型光学谐振腔和锥形光纤耦合器的部分区域封装于壳体内部，锥形光纤耦合器的两端延伸至壳体外部。本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构耦合精度高，可靠性高，抗外界干扰能力强，且封装后的光学谐振腔仍保持了很好的光学特性。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法。
背景技术
回音壁型光学谐振腔具有模式体积小，光学品质因子高的特点，可以极大加强局部区域内光子与物质相互作用，在光学滤波器、低阈值激光器、高精度光学传感、分子检测等方面都有广泛运用。
在回音壁型光学谐振腔耦合结构中，耦合方式决定了耦合效率、Q因子和传感器集成度，甚至有助于确定在微腔中被激发的共振模式。因此，选择稳定高效的耦合方式，是充分发挥回音壁型光学谐振腔性能很关键的一步。但现有大部分关于回音壁型光学谐振腔的研究都是基于实验室平台进行的，通常需要高精度的压电位移台对耦合进行调节，但相对复杂的耦合操作限制了回音壁型光学谐振腔在实际的应用。现有技术中已有的将回音壁型光学谐振腔与光纤锥包裹在低折射率光学胶中的封装方案，然而光学胶会增加谐振腔中光子的散射，导致封装样品仅有5×106的光学品质因子。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法，该光学谐振腔耦合结构耦合精度高，可靠性高，抗外界干扰能力强，且封装后的光学谐振腔仍保持了很好的光学特性。
根据本发明的一方面，提供了一种光学谐振腔耦合结构，包括壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层；
所述壳体包括底座和顶盖，所述底座设置有容置槽，所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面；
所述锥形光纤耦合器的部分区域固定于所述光纤支撑层的第一表面，所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合，所述光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面，所述第一表面和所述第二表面相对；
所述光纤支撑层包括镂空结构，所述回音壁型光学谐振腔的至少部分区域位于所述镂空结构内；
所述光纤支撑层、所述回音壁型光学谐振腔和所述锥形光纤耦合器的部分区域封装于所述底座和所述顶盖嵌合而成的所述壳体内部，所述锥形光纤耦合器的两端延伸至所述壳体外部。
可选的，还包括温度控制模块，所述温度控制模块固定于所述回音壁型光学谐振腔和所述底座之间，所述温度控制模块用于调节所述回音壁型光学谐振腔的温度。
可选的，所述回音壁型光学谐振腔与所述温度控制模块之间设置有导热胶。
可选的，所述光纤支撑层包括玻璃片、石英片或亚克力片的任意一种。
可选的，所述光纤支撑层的第二表面与所述容置槽的表面的距离小于200μm。
可选的，所述回音壁型光学谐振腔设置于晶圆基片一侧，所述晶圆基片包括绝缘体上硅硅片、含氧化硅层的硅片、含碳化硅层的硅片以及含氮化硅层的硅片中的任意一种。
可选的，所述晶圆基片的厚度为500μm~1500μm。
根据本发明的另一方面，提供了一种光学谐振腔耦合结构的封装方法，用于封装上述任意一种光学谐振腔耦合结构，所述封装方法包括：
提供壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层，所述壳体包括底座和顶盖，所述底座设置有容置槽，所述光纤支撑层包括镂空结构；
将所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面；
将所述锥形光纤耦合器的部分区域固定于所述光纤支撑层的第一表面；
将所述光纤支撑层和所述锥形光纤耦合器的锥区置于所述容置槽内，调节所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面；
将所述光纤支撑层、所述回音壁型光学谐振腔和所述锥形光纤耦合器的部分区域封装于所述底座和所述顶盖嵌合而成的所述壳体内部，其中所述锥形光纤耦合器的两端延伸至所述壳体外部。
可选的，在将所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面之前，还包括：
在所述容置槽内固定温度控制模块。
可选的，将所述光纤支撑层和所述锥形光纤耦合器的锥区置于所述容置槽内，调节所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面，包括：
用夹具夹持所述光纤支撑层悬空放置在所述底座上方；
利用三维平移台和压电位移台控制所述底座移动，以使所述回音壁型光学谐振腔与所述锥形光纤耦合器的锥区耦合；
利用紫外固化胶水填充所述光纤支撑层和所述底座的容置槽表面之间的间隙；
用紫外灯照所述射紫外固化胶水第一预设时间，然后调节耦合位置至目标耦合状态；
用紫外灯照射所述紫外固化胶水第二预设时间，直至所述紫外固化胶水完全固化。
本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构，包括壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层；壳体包括底座和顶盖，底座设置有容置槽，回音壁型光学谐振腔固定于容置槽的表面；锥形光纤耦合器的部分区域固定于光纤支撑层的第一表面，锥形光纤耦合器的锥区与回音壁型光学谐振腔耦合，光纤支撑层的第二表面固定于容置槽的表面，第一表面和第二表面相对；光纤支撑层包括镂空结构，回音壁型光学谐振腔的至少部分区域位于镂空结构内；光纤支撑层、回音壁型光学谐振腔和锥形光纤耦合器的部分区域封装于底座和顶盖嵌合而成的壳体内部，锥形光纤耦合器的两端延伸至壳体外部。通过光纤支撑层支撑锥形光纤耦合器，增加锥形光纤耦合器的稳定性，通过将回音壁型光学谐振腔、光纤支撑层和锥形光纤的部分区域设置在容置槽内并封装在壳体中，增强了回音壁型光学谐振腔与锥形光纤耦合过程中的抗干扰性，保证了耦合效率和光学谐振腔光学的稳定性品质因子的稳定性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光纤支撑层的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装前的透射光谱示意图；
图4为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装后的透射光谱示意图；
图5为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装后放置20天的透射光谱示意图；
图6为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构的封装方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构封装时所用装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构的示意图。参考图1，该光学谐振腔耦合结构包括壳体10、锥形光纤耦合器20、回音壁型光学谐振腔30和光纤支撑层40；壳体10包括底座101和顶盖102，底座101设置有容置槽，回音壁型光学谐振腔30固定于容置槽的表面；锥形光纤耦合器20的部分区域固定于光纤支撑层40的第一表面（上表面），锥形光纤耦合器20的锥区与回音壁型光学谐振腔30耦合，光纤支撑层40的第二表面（下表面）固定于容置槽的表面，第一表面和第二表面相对；光纤支撑层40包括镂空结构，回音壁型光学谐振腔30的至少部分区域位于镂空结构内；光纤支撑层40、回音壁型光学谐振腔30和锥形光纤耦合器20的部分区域封装于底座101和顶盖102嵌合而成的壳体10内部，锥形光纤耦合器20的两端延伸至壳体10外部。
其中，壳体10为容纳回音壁型光学谐振腔30和部分锥形光纤耦合器20的机械外壳，具体实施时，底座101和顶盖102可以利用沉头螺丝固定，图1中示出了位于四角处的螺孔。具体实施时，底座101的侧壁还可以包括光纤支撑槽1011，容置槽内还可以设置光纤支撑柱1012，具体实施时可以根据实际情况设计。锥形光纤耦合器20由一段光纤在中间区域拉锥而成，例如在某一实施例中，锥形光纤耦合器20利用G652单模光纤拉制，其锥区长度为20mm。回音壁型光学谐振腔30的类型不作限定，可以为微盘腔、微球腔、微环芯腔等结构，例如在本实施例中，可以为3mm直径的氧化硅微环芯腔。可选的，回音壁型光学谐振腔30设置于晶圆基片一侧，晶圆基片包括绝缘体上硅硅片、含氧化硅层的硅片、含碳化硅层的硅片以及含氮化硅层的硅片中的任意一种，晶圆基片的厚度为500μm~1500μm，具体实施时可以根据实际情况选择。
可以理解的是，由于光纤具有柔性，在封装时容易由于光纤的移动等因素导致锥形光纤耦合器20和回音壁型光学谐振腔30的耦合效率下降，本实施例中通过设置光纤支撑层40固定光纤，可以保证结构的稳定性并维持锥形光纤耦合器20的张力。示例性的，图2为本发明实施例提供的一种光纤支撑层的结构示意图，参考图2，光纤支撑层40的结构类似E形，四个外伸的结构可以为锥形光纤耦合器20提供四个点胶支撑点，其点胶支撑点的数量可以根据实际需要设置。可选的，光纤支撑层40包括玻璃片、石英片或亚克力片的任意一种。例如在某一实施例中，光纤支撑层40的材质为透明玻璃，厚度为1.5mm，支撑架伸出长度为4.5mm，支撑宽度为20mm。
本发明实施例的技术方案，通过光纤支撑层支撑锥形光纤耦合器，增加锥形光纤耦合器的稳定性，通过将回音壁型光学谐振腔、光纤支撑层和锥形光纤的部分区域设置在容置槽内并封装在壳体中，增强了回音壁型光学谐振腔与锥形光纤耦合过程中的抗干扰性，保证了耦合效率和光学谐振腔光学的稳定性品质因子的稳定性。
继续参考图1，可选的，本实施例提供的光学谐振腔耦合结构还包括温度控制模块50，温度控制模块50固定于回音壁型光学谐振腔30和底座101之间，温度控制模块50用于调节回音壁型光学谐振腔30的温度。
其中，温度控制模块50可以通过粘合剂固定在底座101上，用焊锡连接温度控制模块50的电极与导线，导线延伸到底座101外部。可选的，回音壁型光学谐振腔30与温度控制模块50之间设置有导热胶，导热胶可以为金属导热双面胶或可固化导热硅脂，以提供更灵敏的温度控制。
可选的，光纤支撑层40的第二表面与容置槽的表面的距离小于200μm。本实施例中，光纤支撑层40与底座101通过粘合剂固定，其中粘合剂可以为环氧类双组分紫外固化胶水，具体可以采用金士达K-6919光学紫外固化胶，由于紫外固化胶水固化时体积会发生微小的变化，为了避免胶水固化时光纤位置变化导致耦合效率下降，因此设置光纤支撑层40的第二表面与容置槽的表面的距离小于200μm。
为了验证本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构的性能，对封装前、封装后和放置一段时间后的光学性能进行了测试。图3为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装前的透射光谱示意图，图4为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装后的透射光谱示意图，图5为本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构在封装后放置20天的透射光谱示意图，通过洛伦兹曲线拟合可知，封装前光学谐振腔在通讯波段1550nm附近的光学品质因子为1.61×108，封装后光学谐振腔在通讯波段1550nm附近的光学品质因子为1.04×108，经过20天放置后光学品质因子为0.99×108，经过长时间放置耦合状态维持很好。
本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构，与现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构，通过设计支撑锥形光纤耦合器的光纤支撑层，增加了锥形光纤耦合器的刚度和可靠性，可以通过预固化的方法提高光纤与耦合器的耦合精度，提供更多调整耦合的时间窗口，满足产生光学频率梳这类对耦合精度要求高的研究需要。
2）本发明实施例提供的光纤谐振腔耦合结构在封装结束后没有机械活动部件，结构更加紧凑，耦合关系稳定性高，长时间放置后依旧能够保持初始耦合状态，系统可靠性高，便于实现器件的模块化和功能化。
3）本发明实施例提供的光学谐振腔耦合结构封闭性强，同时内置温度控制模块，可以在一定程度上维持封装结构微环境稳定，能够避免外界温度变化导致的光学谐振腔谐振模式的漂移，也能避免外界气流扰动对耦合产生干扰。
图6为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构的封装方法的流程示意图，用于封装上述实施例提供的光学谐振腔耦合结构，参考图6，该封装方法包括：
S110、提供壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层，壳体包括底座和顶盖，底座设置有容置槽，光纤支撑层包括镂空结构。
其中锥形光纤耦合器由光纤拉锥形成，壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层的具体结构可以参考前述实施例。
S120、将回音壁型光学谐振腔固定于容置槽的表面。
其中，回音壁型光学谐振腔可以制作在晶圆基片上，利用粘合剂将晶圆基片固定在底座内。
在另一实施例中，可选的，在将回音壁型光学谐振腔固定于容置槽的表面之前，还包括：
在容置槽内固定温度控制模块。
具体实施时，可以用AB胶将温度控制模块固定在底座上，用焊锡将温度控制模块的电极与导线连接在一起，并延伸导线到底座外部。固定温度控制模块后，将晶圆基片固定在温度控制模块上，通过控制温度控制模块，可以在一定程度上维持封装结构微环境稳定，能够避免外界温度变化导致的光学谐振腔谐振模式的漂移。
S130、将锥形光纤耦合器的部分区域固定于光纤支撑层的第一表面。
具体实施时，可以利用紫外固化胶将光纤固定在光纤支撑层上。需要说明的是，在实际封装过程中，S120和S130的先后顺序不作限定，可以先执行S120，也可以先执行S130，具体实施时可以根据实际情况选择。
S140、将光纤支撑层和锥形光纤耦合器的锥区置于容置槽内，调节锥形光纤耦合器的锥区与回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于容置槽的表面。
可选的，将光纤支撑层和锥形光纤耦合器的锥区置于容置槽内，调节锥形光纤耦合器的锥区与回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于容置槽的表面，包括：
用夹具夹持光纤支撑层悬空放置在底座上方；
利用三维平移台和压电位移台控制底座移动，以使回音壁型光学谐振腔与锥形光纤耦合器的锥区耦合；
利用紫外固化胶水填充光纤支撑层和底座的容置槽表面之间的间隙；
用紫外灯照射紫外固化胶水第一预设时间，然后调节耦合位置至目标耦合状态；
用紫外灯照射紫外固化胶水第二预设时间，直至紫外固化胶水完全固化。
其中第一预设时间和第二预设时间的具体时长可以根据实际情况选择，本发明实施例对此不作限定。
S150、将光纤支撑层、回音壁型光学谐振腔和锥形光纤耦合器的部分区域封装于底座和顶盖嵌合而成的壳体内部，其中锥形光纤耦合器的两端延伸至壳体外部。
其中，底座和顶盖嵌合后可以用沉头螺丝固定。
示意性的，图7为本发明实施例提供的一种光学谐振腔耦合结构封装时所用装置的结构示意图，参考图7，该装置包括光纤支撑层夹具2、夹具支撑座3、高精度三维压电位移台4、高精度倾斜台5和高精度三维手动位移台6，用于封装光学谐振腔耦合结构1，其工作过程如下：
用AB胶将温度控制模块固定在底座上，用焊锡将温度控制模块的电极与导线连接在一起，并延伸导线到底座外部；
通过导热胶将晶圆基片底面粘接于温度控制模块上表面；
锥形光纤耦合器通过粘合剂固定在光纤支撑层上，用光纤支撑层夹具夹持光纤支撑层悬空放置在底座上方；
通过高精度三维位移台和压电位移台控制底座移动以使光学谐振腔与锥形光纤耦合器耦合；
用环氧类双组分紫外固化胶水填充光纤支撑层和底座之间的间隙；
因为光纤支撑层是玻璃材质，在紫外波段365nm波长处的吸收较小，可以直接用紫外灯透过光纤支撑层短时间照射间隙内部的紫外胶使其预固化，随后微调耦合位置至目标耦合状态；
用紫外灯长时间照射，直至紫外固化胶水完全固化；
盖上盖板，通过沉头螺钉与底座固定，完成封装。
本发明实施例提供的封装方法封装的光纤谐振腔耦合结构，增强了回音壁型光学谐振腔与锥形光纤耦合过程中的抗干扰性，保证了耦合效率和光学谐振腔光学的稳定性品质因子的稳定性。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光学谐振腔耦合结构，其特征在于，包括壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层；
所述壳体包括底座和顶盖，所述底座设置有容置槽，所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面；
所述锥形光纤耦合器的部分区域固定于所述光纤支撑层的第一表面，所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合，所述光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面，所述第一表面和所述第二表面相对；
所述光纤支撑层包括镂空结构，所述回音壁型光学谐振腔的至少部分区域位于所述镂空结构内；
所述光纤支撑层、所述回音壁型光学谐振腔和所述锥形光纤耦合器的部分区域封装于所述底座和所述顶盖嵌合而成的所述壳体内部，所述锥形光纤耦合器的两端延伸至所述壳体外部。
2.根据权利要求1所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，还包括温度控制模块，所述温度控制模块固定于所述回音壁型光学谐振腔和所述底座之间，所述温度控制模块用于调节所述回音壁型光学谐振腔的温度。
3.根据权利要求2所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，所述回音壁型光学谐振腔与所述温度控制模块之间设置有导热胶。
4.根据权利要求1所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，所述光纤支撑层包括玻璃片、石英片或亚克力片的任意一种。
5.根据权利要求1所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，所述光纤支撑层的第二表面与所述容置槽的表面的距离小于200μm。
6.根据权利要求1所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，所述回音壁型光学谐振腔设置于晶圆基片一侧，所述晶圆基片包括绝缘体上硅硅片、含氧化硅层的硅片、含碳化硅层的硅片以及含氮化硅层的硅片中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的光学谐振腔耦合结构，其特征在于，所述晶圆基片的厚度为500μm~1500μm。
8.一种光学谐振腔耦合结构的封装方法，其特征在于，用于封装权利要求1~7任一所述的光学谐振腔耦合结构，所述封装方法包括：
提供壳体、锥形光纤耦合器、回音壁型光学谐振腔和光纤支撑层，所述壳体包括底座和顶盖，所述底座设置有容置槽，所述光纤支撑层包括镂空结构；
将所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面；
将所述锥形光纤耦合器的部分区域固定于所述光纤支撑层的第一表面；
将所述光纤支撑层和所述锥形光纤耦合器的锥区置于所述容置槽内，调节所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面；
将所述光纤支撑层、所述回音壁型光学谐振腔和所述锥形光纤耦合器的部分区域封装于所述底座和所述顶盖嵌合而成的所述壳体内部，其中所述锥形光纤耦合器的两端延伸至所述壳体外部。
9.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，在将所述回音壁型光学谐振腔固定于所述容置槽的表面之前，还包括：
在所述容置槽内固定温度控制模块。
10.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，将所述光纤支撑层和所述锥形光纤耦合器的锥区置于所述容置槽内，调节所述锥形光纤耦合器的锥区与所述回音壁型光学谐振腔耦合后，将光纤支撑层的第二表面固定于所述容置槽的表面，包括：
用夹具夹持所述光纤支撑层悬空放置在所述底座上方；
利用三维平移台和压电位移台控制所述底座移动，以使所述回音壁型光学谐振腔与所述锥形光纤耦合器的锥区耦合；
利用紫外固化胶水填充所述光纤支撑层和所述底座的容置槽表面之间的间隙；
用紫外灯照射所述紫外固化胶水第一预设时间，然后调节耦合位置至目标耦合状态；
用紫外灯照射所述紫外固化胶水第二预设时间，直至所述紫外固化胶水完全固化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310365480.0A CN116088099B (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310365480.0A CN116088099B (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116088099A true CN116088099A (zh) | 2023-05-09 |
| CN116088099B CN116088099B (zh) | 2023-07-21 |
Family
ID=86201047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310365480.0A Active CN116088099B (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116088099B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1403838A (zh) * | 2001-08-31 | 2003-03-19 | 三菱电机株式会社 | 光模件及光模件制造方法 |
| CN104635301A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-20 | 中北大学 | 基于ltcc的高q值光学微腔耦合系统的封装结构和封装方法 |
| CN106549295A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-03-29 | 厦门大学 | 一种光学谐振腔耦合系统的封装结构和方法 |
| CN212968485U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-04-13 | 湖北冠升光电科技有限公司 | 一种to-can封装激光器组件 |
| CN113037238A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-06-25 | 南开大学 | 一种基于wgm微腔的滤波器的封装结构及封装方法 |
| CN217133472U (zh) * | 2022-02-28 | 2022-08-05 | 成都理想境界科技有限公司 | 一种光纤扫描装置封装结构 |
| CN114894745A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-12 | 西安邮电大学 | 一种回音壁微腔光纤湿度传感器 |
| CN115421343A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-02 | 北京大学长三角光电科学研究院 | 光学微盘腔封装结构及封装方法、电子设备、存储介质 |
-
2023
- 2023-04-07 CN CN202310365480.0A patent/CN116088099B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1403838A (zh) * | 2001-08-31 | 2003-03-19 | 三菱电机株式会社 | 光模件及光模件制造方法 |
| CN104635301A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-20 | 中北大学 | 基于ltcc的高q值光学微腔耦合系统的封装结构和封装方法 |
| CN106549295A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-03-29 | 厦门大学 | 一种光学谐振腔耦合系统的封装结构和方法 |
| CN212968485U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-04-13 | 湖北冠升光电科技有限公司 | 一种to-can封装激光器组件 |
| CN113037238A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-06-25 | 南开大学 | 一种基于wgm微腔的滤波器的封装结构及封装方法 |
| CN217133472U (zh) * | 2022-02-28 | 2022-08-05 | 成都理想境界科技有限公司 | 一种光纤扫描装置封装结构 |
| CN114894745A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-12 | 西安邮电大学 | 一种回音壁微腔光纤湿度传感器 |
| CN115421343A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-02 | 北京大学长三角光电科学研究院 | 光学微盘腔封装结构及封装方法、电子设备、存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116088099B (zh) | 2023-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5987202A (en) | Arrangement for converting optical signals into electrical signals and method of producing the arrangement | |
| JP4050402B2 (ja) | 光電子装置およびその製造方法 | |
| US20020196998A1 (en) | Optical assembly for coupling with integrated optical devices and method for making | |
| US8827572B2 (en) | Side coupling optical fiber assembly and fabrication method thereof | |
| US8882304B2 (en) | Illuminating device and packaging method thereof | |
| JP2004512670A (ja) | オプトエレクトニック素子及びその製造方法 | |
| JP2006011210A (ja) | 発光素子及びモニター用受光素子付き高分子光導波路モジュール | |
| US9592578B2 (en) | Method of manufacturing an assembly to couple an optical fiber to an opto-electronic component | |
| DE60310508D1 (de) | Optische Wellenleitervorrichtung, Herstellungsverfahren und optisches Kommunikationsgerät | |
| JP2010518373A (ja) | キャピラリークロマトグラフィー装置および当該装置の製造方法 | |
| CN101576643A (zh) | 点胶装置 | |
| JP2011064910A (ja) | 光電気混載モジュールおよびその製造方法 | |
| CN116088099B (zh) | 一种光学谐振腔耦合结构及其封装方法 | |
| JP2001356249A (ja) | フォトダイオードと光ファイバとからなる装置 | |
| JP2002503355A (ja) | 光学構成エレメントの心合わせ | |
| WO2003021295A3 (en) | Methods of making a multiple-port optical package | |
| JP2002014264A (ja) | 半導体素子を搭載する方法とその搭載用構造物 | |
| JP2005321560A (ja) | 受発光素子付き高分子光導波路モジュール | |
| CN107505735B (zh) | 一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统 | |
| KR20160016790A (ko) | 광전기 혼재 모듈 | |
| JP4504435B2 (ja) | 平面光回路部品及びその作製方法 | |
| JP2010010342A (ja) | 光モジュールの製造方法 | |
| CN116224504A (zh) | 一种用于硅光子芯片的光封装平台和方法 | |
| US10073226B2 (en) | Method for coupling an optical fiber to an optical or optoelectronic component | |
| JP2004354947A (ja) | 平面光回路部品及びその作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |