CN1211679C - 一种对准光纤的方法和器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于被动地定位至少一个放在基片上的光纤和至少一个光学元件的方法。基片上有一埋入的腐蚀阻挡层。然后在基片上蚀刻一些U型槽图案，槽的深度与覆盖埋入的腐蚀阻挡层的材料厚度一致，槽在基片上的位置对准光学元件。光纤布置并固定在U型槽内。本发明还涉及用所述方法生产的器件。

Description

一种对准光纤的方法和器件
技术领域
本发明涉及一种用于被动地对准至少一个放在基片上的光纤和至少一个光学元件的方法，以及包括至少一个布置在基片上并对准至少一个光学元件的光纤的器件。
背景技术
光学元件的生产费用是昂贵的。所花的费用相当大一部分在于光学元件上装有公差要求很高的光连接件。光纤的定位必须有很高的精度，相对于光学芯片其精度应在千分之一毫米左右。
光纤定位通常采用所谓的主动式对准方法来进行，其中，在光学芯片上施加一个电流，使得所述芯片产生光，所述光依次注入光纤中，通过以极小增量移动光纤并同时测量注入光纤中的光，就可以确定注入的最大值。然后光纤就固定在这个最大值的位置。这种方法复杂费力，且必须要有精密机械零件。
在寻求减少费用的努力中，另一种对准方法，即所谓的被动对准方法，逐渐被广泛使用。这种方法的一个突出特征是，在对准过程中光学芯片并不通电，而是在一个已预先设定且精确定位的普通载体上和光纤一起固定。所述载体一般由硅制成并有微机械结构，便于光学芯片和光纤的定位。
日本公开特许公报第09281360号提出了一种结构，这种结构包括许多布置在V型槽中的光纤，光纤与一个发光源对准。
这种方法的一个问题是为了获得所要的槽几何形状，必须精确地确定硅片上的晶体方位。
发明内容
本发明的目的是至少要减轻上述问题。
本发明提出解决所述问题的一种用于被动地定位至少一个放在基片上的光纤和至少一个光学元件的方法，所述方法包括以下步骤：对一个包含有埋入的腐蚀阻挡层的基片进行图案加工；在基片上蚀刻出具有垂直侧壁和垂直端面的U型槽图案，所述U型槽图案包括至少一个相互平行的第一U型槽和至少两个第二U型槽，该第二U型槽沿第一U型槽的长度分布并与第一U型槽正交地形成，所述第一和第二U型槽的深度和覆盖埋入的腐蚀阻挡层的材料厚度一致，所述第一U型槽在基片上的位置与所述光学元件对准；将光纤布置在第一U型槽中，并将所述光纤固定在所述第一U型槽中。
本发明也提出一种包括至少一个布置在基片上并对准至少一个光学元件的光纤的器件，所述光纤布置并固定在至少一个相互平行的第一U型槽内，所述第一U型槽的侧壁和端面与基片表面基本上垂直，所述第一U型槽的底面和基片的未蚀刻表面基本上平行，其中至少两个第二U型槽沿第一U型槽的长度分布并与第一U型槽正交地形成。本发明的一个优点是硅片的图案加工和晶体的方位无关。
本发明的另一个优点是由于不使用腐蚀性化学液，U型槽可以在整个工艺的后期制作。这就提高了工艺次序的自由度以及工序间的互换性，也提高了产量。
本发明还有的优点是可以蚀刻出具有很高精度的槽宽和槽长的U型槽，U型槽的侧壁垂直于基片表面。
本发明其它的优点是U型槽可以具有基本上垂直的槽侧壁和基本上平行于所述基片表面的槽底面，而与位于平行所述基片表面的平面上的槽的几何形状无关。
现在将通过优选实施例和附图来详细说明本发明。
附图说明
附图1表示了上述本发明器件的一个实施例。
具体实施方式
图1显示了本发明器件的一个实施例，包括一个基片10，一激光阵列60，蚀刻出的U型槽22，24和26，一焊接指示器30，电极50和焊接连接件40。在此示例中，基片是一种硅基片，可平行于任何结晶方向，且基片的平面朝上。所述硅基片有一个埋入的腐蚀阻挡层。在此示例中，所述腐蚀阻挡层由一层二氧化硅(SiO2)组成。腐蚀阻挡层上面的纯硅的厚度取决于蚀刻在基片上的U型槽所需的深度。
在所述实施例中，基片上蚀刻了四个互相平行的U型槽22，所述U型槽与所述激光阵列60对准。光纤安放在所述U型槽中。由于所述光纤与激光阵列的位置对准，且U型槽的宽度和深度精确地适合于光纤尺寸，因此光纤可在U型槽中被动地对准。基片上还蚀刻了三个与所述U型槽垂直的横向沟槽24。这些沟槽24的功能是在固定光纤时在U型槽之间分配粘结剂。在安放光纤的U型槽22的端部还蚀刻有与之垂直的另外沟槽26。这个沟槽26的功能是存贮多余的粘结剂。最不希望出现的是粘结剂粘在了光纤的光学接触表面或激光器表面。光纤与安放光纤的U型槽的各个表面之间的粘结剂中作用着毛细管作用力，其大小可以使粘结剂上升到光纤的端部。位于容纳所述光纤的U型槽22端部的横向粘结剂存贮槽26可以减小或消除光纤端部关键部分的毛细管作用力，因而可以减小粘结剂污染光纤的光学接触面的危险。
所述U型槽可以用干性腐蚀方法蚀刻。本发明采用的方法是深度活性离子腐蚀工艺(DRIE)，最好采用表面技术体系(STS)中的各向异性硅腐蚀工艺(ASE)。
焊接指示器30的功能是判断焊接质量，当焊料熔化并与通过焊接连接件40对准的基片上的激光阵列结合时，非常有作用。设置在基片上的电极50用来向所述阵列60中的激光器提供电流。
由于容纳光纤的U型槽22、横向沟槽24和粘结剂存贮槽26是由干性腐蚀方法蚀刻的，因此腐蚀工序可以随时进行，越晚越好，例如在焊接镀后。这样，基片表面上显著的局部变化将在后面的工序中物质化，因此在剩余工序中可能带来的问题也最少。埋入的二氧化硅层限定所蚀刻的U型槽深度，其精度在整个薄片上可大于千分之一毫米。U型槽的深度等于整个薄片上部硅层最大值，它的变化和所述硅层的厚度变化相一致。
由于U型槽的侧壁垂直于基片表面，这点和槽壁倾斜于基片表面的蚀刻出的V型槽不同，光纤可以移动到一个精确定位的止动件上，从而能使光纤更有效地连接到例如激光器上。
可以理解的是，本发明并不局限于上述的和图示的实施例，并可以在随后的权利要求的范围内进行修改。

Claims (9)

1.一种用于被动地定位至少一个放在基片上的光纤和至少一个光学元件的方法，所述方法包括以下步骤：
对一个具有埋入的腐蚀阻挡层的基片进行图案加工；
在所述基片上蚀刻出具有垂直侧壁和垂直端面的U型槽图案，所述U型槽图案包括至少一个相互平行的第一U型槽和至少两个第二U型槽，该第二U型槽沿第一U型槽的长度分布并与第一U型槽正交地形成，所述第一和第二U型槽的深度和覆盖埋入的腐蚀阻挡层的材料厚度一致，所述第一U型槽在基片上的位置与所述光学元件对准；
将光纤布置在第一U型槽中，并将所述光纤固定在所述第一U型槽中。
2.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，还包括以下的步骤：
将光纤的端面推向并接触到所述第一U型槽的垂直端面。
3.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，还包括以下的步骤：
在所述第一U型槽的具有垂直端面的端部处蚀刻一个与之正交的U型槽，以存贮粘结剂，该第一U型槽的具有垂直端面的端部处的正交U型槽平行于该至少两个第二U型槽。
4.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述光学元件是一个激光器、检测器或收发器。
5.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，具有所述埋入的腐蚀阻挡层的基片是一个硅绝缘体片。
6.一种包括至少一个布置在基片上并对准至少一个光学元件的光纤的器件，所述光纤布置并固定在至少一个相互平行的第一U型槽内，所述第一U型槽的侧壁和端面与基片表面基本上垂直，所述第一U型槽的底面和基片的未蚀刻表面基本上平行，其中至少两个第二U型槽沿第一U型槽的长度分布并与第一U型槽正交地形成。
7.根据权利要求6中所述器件，其特征在于，所述光纤的端面可被移动并接触所述第一U型槽端部的基本垂直的端面。
8.根据权利要求6中所述器件，其特征在于，在所述第一U型槽的具有垂直端面的端部处有一个与之正交的U型槽，形成一个粘结剂存贮槽，在该第一U型槽的具有垂直端面的端部处的正交U型槽平行于该至少两个第二U型槽。
9.根据权利要求6中所述器件，其特征在于，所述光学元件是一个激光器、检测器或收发器。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6841486B2 (en) * 2000-10-06 2005-01-11 Tyco Electronics Corporation Optical substrate having alignment fiducials
DE10144343A1 (de) * 2001-09-10 2003-03-27 Perkinelmer Optoelectronics Sensor zum berührugslosen Messen einer Temperatur
US6660548B2 (en) * 2002-03-27 2003-12-09 Intel Corporation Packaging of multiple active optical devices
CN100373132C (zh) * 2004-11-25 2008-03-05 电子科技大学 一种探测器-光纤耦合的全方位自对准方法
CN100354670C (zh) * 2005-12-29 2007-12-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 光纤连接器的制造方法
US8830466B2 (en) * 2011-11-10 2014-09-09 Cisco Technology, Inc. Arrangement for placement and alignment of opto-electronic components
US8798410B2 (en) 2012-06-12 2014-08-05 Laxense Inc. Optical system with integrated photodetector using a self-aligned double U-groove structure
JP5925062B2 (ja) * 2012-06-18 2016-05-25 シチズンホールディングス株式会社 光モジュール及び光モジュールの製造方法
CN103852822B (zh) * 2012-12-04 2016-04-13 上海华虹宏力半导体制造有限公司 光纤对准基座阵列的制造方法
US9246592B2 (en) 2013-08-19 2016-01-26 International Business Machines Corporation Structured substrate for optical fiber alignment
US9995881B1 (en) * 2017-06-28 2018-06-12 Cisco Technology, Inc. TSV compatible fiber array coupler for silicon photonics
US20220196940A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-23 Intel Corporation Silicon groove architectures and manufacturing processes for passive alignment in a photonics die

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2184255B (en) * 1985-12-13 1989-01-05 Stc Plc Optical fibre integrated optical device coupler
US4762387A (en) * 1986-02-21 1988-08-09 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Array connector for optical fibers
US5073003A (en) * 1988-12-23 1991-12-17 At&T Bell Laboratories Optoelectronic device package method and apparatus
US4973126A (en) * 1989-12-07 1990-11-27 At&T Bell Laboratories Optical fiber connector
JPH0829638A (ja) * 1994-05-12 1996-02-02 Fujitsu Ltd 光導波路・光ファイバ接続構造及び光導波路・光ファイバ接続方法並びに光導波路・光ファイバ接続に使用される光導波路基板及び同基板の製造方法並びに光導波路・光ファイバ接続に使用されるファイバ基板付き光ファイバ
US5471552A (en) * 1995-02-22 1995-11-28 Industrial Technology Research Institute Fabrication of static-alignment fiber-guiding grooves for planar lightwave circuits
GB2307786B (en) * 1996-05-16 1997-10-15 Bookham Technology Ltd Assembly of an optical component and an optical waveguide
JPH09318849A (ja) * 1996-05-24 1997-12-12 Fujitsu Ltd 光伝送モジュールおよびその製造方法
DE19647685C1 (de) * 1996-11-07 1998-03-12 Siemens Ag Koppelanordnung
JP2988515B2 (ja) * 1996-12-10 1999-12-13 日本電気株式会社 光導波路
US6296789B1 (en) * 1998-02-20 2001-10-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical module and a method of fabricating the same
JP4019538B2 (ja) * 1998-03-16 2007-12-12 住友電気工業株式会社 光モジュール用基体及び光モジュール
JP2000098188A (ja) * 1998-09-18 2000-04-07 Fujitsu Ltd 光モジュール

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Publication number Publication date
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CA2363058A1 (en) 2000-08-24
SE9900577L (sv) 2000-08-20
KR20010102194A (ko) 2001-11-15
AU3204600A (en) 2000-09-04
TW473618B (en) 2002-01-21

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