CN1423756A - 光电子组件中的对准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在光电子组件(10、700)中形成对准特征(200、300)的方法,所述对准特征(200、300)能够使在组件外部的另一个部件例如光纤(80)与组件(10、700)内的装置(40、400)对准并且无需与装置(40、400)相连。所述方法包括利用装置(40、400)为其可用于对准外部部件的自身对准特征限定一个位置,从而使部件(80)与装置(40、400)对准。当装置(40)是一个发射装置时,由其发射的辐射用于刻划一个用于对准特征的位置。当所述装置(400)是一个检测装置时,利用装置(500)限定特征,装置(500)的辐射束响应于来自于装置(400)的输出被引导以刻划一个用于对准特征的位置。对准特征的位置首先可被限定在能够对来自于装置(40)或者装置(500)的辐射作出响应的层组(100)中,接着利用蚀刻方法将其从层组(100)转移到组件(10、700)的壁(70)中以在其中提供一个凹槽,所述外部部件(80)可被设置在所述凹槽中以与装置(40、400)对准。本发明涉及一种在光电子组件(10、700)中形成对准特征(200、300)的方法,所述对准特征(200、300)能够使在组件外部的另一个部件例如光纤(80)与组件(10、700)内的组件(40、400)对准并且无需与装置(40、400)相连。所述方法包括利用组件(40、400)为其可对准外部部件的自身对准特征限定一个位置,从而使部件(80)与装置(40、400)对准。当装置(40)是一个发射装置时,由其发射的辐射用于刻划一个用于对准特征的位置。当所述装置(400)是一个检测装置时,利用装置(500)限定特征,装置(500)的辐射束响应于来自于装置(400)的输出而被引导以刻划一个用于对准特征的位置。对准特征的位置首先可被限定在能够对来自于装置(40)或者装置(500)的辐射作出响应的层组(100)中,接着利用蚀刻方法将其从层组(100)转移到组件(10、700)的壁(70)中以在其中提供一个凹槽,所述外部部件(80)可被设置在所述凹槽中以与装置(40、400)对准。
Description
本发明涉及一种在光电子组件中对准的方法,特别(但非排他地)涉及一种在光电子组件中形成对准特征的方法,其中所述对准特征能够使另一个部件(例如光纤)与组件内的装置对准。
通常,一种微型制造的光电子装置(例如一种单芯片光检测器或者激光源装置)被密封地封装在相关的密封包内以使其受到保护。用于将电磁辐射传送到该装置或者传送来自于该装置电磁辐射的光纤与所述包相连并且透过所述包以与该装置直接接触。或者,光纤透过所述包与远程对准,一个辅助结构与所述装置实际连接并且接收光纤的一端,从而使光纤与所述装置对准。当光纤是一个具有直径约为几个微米的相关芯部的单模光纤时光纤与所述装置的对准通常是特别难以实现的。当所述装置是一种III-V混合装置(例如一种砷化稼铟激光源)时,光纤与该装置的对准可能是关键的;约为0.1微米的对准误差能够对该装置与光纤的接合效果造成不良影响。在光纤支撑在该装置是上的情况下还存在机械稳定性问题;在该装置与光纤之间的相对移动达到数十纳米就会对从所述装置到光纤中的传送效果或者所述装置对于引入光纤辐射的检测效果造成不良影响。
已有许多有助于使光纤与相关装置对准的常规技术方案。
在第一种常规的技术方案中,提供一种光电子装置,所述光电子装置被装在一个密封封装内,所述装置中蚀刻有一个用于接收光纤芯部的通道,光纤从在包外面的一个区域穿过所述包进入包中并终止于所述装置。光纤与所述装置的组装对操作人员的技能要求非常高并且在组装过程中如果光纤被错误引导,那么会使该装置受损,例如光纤刮削并且切断该装置的电极。尽管加入透光性粘合剂(例如Norland Inc.透光性UV硬化粘合剂)有利于获得坚固接头,但是由于机械支撑作用可能会使芯部处于通道中。
在第二种可选择的技术方案中,在所述装置上形成一个外延对准结构以提供横向支撑边缘,芯部可设置在横向支撑边缘上。但是,该第二种技术方案存在与第一技术方案相同的缺点,即,为了能够操控光纤以使其与所述装置精确对准并且不会使所述装置受损,这对操作人员的技能要求是非常高的。
在已授权的美国专利US 4892377中,发明人披露了一种用于使一个光纤阵列与相应的光学部件(诸如波导)精确对准的技术方案。光纤被安装在精确蚀刻的V形沟槽中,所述V形沟槽形成于连接光学部件基片中,可利用焊接将光纤固定在V形沟槽中。这样一种技术方案需要熟练的操作者将光纤设置在V形沟槽中以达到令人满意的对准效果,从而提供可令人接受的配合。
本发明人已经认识到,在光纤与所述装置的连接中,不通过实际粘结或支撑的方法也能实现光纤与所述装置的精确定位。表面上,这样一种技术方案似乎是不可行的,这是因为每一个光纤必须与一个相关的中间区域精确对准,从而实现光纤相对于所述装置的空间定位;这将导致公差的形成,与上述第一种和第二种技术方案相比,这种公差更难控制。
本发明人提出了一种在光电子组件中的对准方法,该方法解决了现有技术中所涉及的在不直接将光纤粘合在组件内的一个相关装置上的情况下实现光纤相对于所述装置的空间对准问题。
根据本发明的第一方面,本发明提供一种在光电子组件中对准的方法,所述组件包括一个或多个光电子装置和用于实现所述一个或多个光电子装置与组件外部的一个或多个相应的光电子部件相接合的界面连接装置,所述方法的特征在于,它包括下列步骤:
(a)在界面连接装置内限定一个或多个对光电子装置响应或由一个或多个光电子装置向其辐射的一个或多个区域,从而使所述一个或多个区域被刻划出来以便于加工;
(b)加工组件以在所述一个或多个区域处形成一个或多个对准特征,所述一个或多个对准特征有助于实现所述一个或多个外部的部件相对于组件内相应的一个或多个光电子装置对准;
(c)使所述一个或多个外部的部件与它们相应的特征对准以便能够将辐射射向所述一个或多个光电子装置或者接收来自于所述一个或多个光电子装置的辐射;以及
(d)提供接合装置,所述接合装置用于当所述一个或多个外部的部件与它们相应的特征对准时能够使所述一个或多个外部的部件与所述组件相连,从而使所述一个或多个外部部件与组件内的它们相应的所述一个或多个光电子装置光学对准。
该方法所提供的优点是,一个或多个装置能够限定它们相应的对准特征在界面连接装置中的位置,从而有助于在无需初始使界面连接装置与一个或多个装置精确对准的情况下使一个或多个外部部件与所述装置对准。
最好,在步骤(a)中,所述界面连接装置包括所述组件的一个壁,所述壁带有层组,所述层组能够对组件内的所述一个或多个光电子装置发出的辐射产生响应以在所述层组中限定所述一个或多个区域,各层为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征提供样形。在所述壁中具有层组能够使一个或多个装置限定它们相应的一个或多个对准特征的位置,层组对从所述一个或多个光电子装置发出的辐射产生响应。
最好,所述层组包括:
(a)抗蚀层,透过所述抗蚀层对所述壁进行加工以在其中形成一个或多个对准特征;以及
(b)光致变色层,所述光致变色层可被外部施加的辐射激励并且能够响应于其所接收到的来自于所述一个或多个装置的辐射而使其局部能够透过辐射,
从而能够使外部施加的辐射在抗蚀层中限定与所述一个或多个对准特征相对应的区域,所述抗蚀层为形成一个或多个对准特征提供样形。利用光致变色层能够提供一种无需在暗室环境下操作的简单对准方法。
或者,所述层组包括用于使从在组件内的一个或多个装置发出的辐射频率倍增的倍频装置,从而产生相应的波长较短的辐射以在层组的一个或多个层中限定所述一个或多个区域。包括倍频装置能够使一个或多个装置发出波长范围在1300纳米至1550纳米的红外辐射以在层组中形成潜像,所述潜像能够被处理以最终在层组中形成样形,透过所述样形可对所述壁进行蚀刻以在其中产生对准特征。
所述倍频装置最好包括一个倍频层,所述倍频层包括钛氧基磷酸钾(potassium titanyl phosphate),当所述倍频层被所述一个或多个装置发出的波长较长的辐射激发时能够发出波长较短的辐射。使用钛氧基磷酸钾材料能够使从所述组件内的所述一个或多个装置输出的红外辐射转变成可见电磁频谱范围内的辐射,所述层组的其它层对可见电磁频谱范围内的辐射是敏感的。为了提供适合的空间对准以描绘对准特征,所述倍频层最好包括一个钛氧基磷酸钾连续薄膜。
最好,所述层组包括感光层,所述感光层对从在组件内的所述一个或多个装置发出并且在倍频装置中经过倍频的辐射产生响应,所述感光层可被加工以限定第一样形,所述第一样形可转变为所述层组的抗蚀层,所述抗蚀层形成第二样形,透过所述抗蚀层对所述壁进行加工以在其中形成一个或多个对准特征。使用感光层能够使可见范围内的辐射在感光层中限定特征,通过紫外线(UV)辐射对光致抗蚀层进行曝光能够使所述光致抗蚀层转变成感光层,光致抗蚀层需要在壁中没有形成对准特征的位置处能够抵抗蚀刻气体或者溶液。
最好,在需要直接使所述层组对红外辐射作出响应的情况下,所述层组包括感光层,所述感光层对从在组件内的所述一个或多个装置发出的辐射产生响应,所述感光层可被加工以限定第一样形,所述第一样形可转变为所述层组的抗蚀层,所述抗蚀层形成第二样形,透过所述抗蚀层对所述壁进行加工以在其中形成一个或多个对准特征。
在组件包括一个或多个不能发出辐射的装置的情况下,对上述根据第一方面的本发明方法进行变型。最好,所述界面连接装置包括所述组件的一个壁,所述壁带有层组,所述层组能够对从一个在组件外部的源发出的并接收在其上的辐射是敏感的,从所述源发出的辐射被组件内的所述一个或多个装置的响应引导以在所述层组中限定所述一个或多个区域,各层为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征提供样形。使用外部源能够补偿一个或多个能够对辐射作出响应的装置,但不能发出辐射。
最好,所述层组包括感光层,所述感光层对从外部源发出的辐射产生响应,所述感光层可被加工以限定第一样形,所述第一样形可转变为所述层组的抗蚀层,所述抗蚀层形成第二样形,可透过抗蚀剂层对所述壁进行加工以在其中形成一个或多个对准特征。所述感光层例如可是对从外部源发出的辐射作出响应的照相乳胶层,所述源不限于发射波长范围在1300纳米至1550纳米的红外辐射。
最好,所述抗蚀层包括一个对UV敏感的有机抗蚀层。这样的抗蚀层通常用于半导体制造过程中的蚀刻过程提供一个样形。
在遇到抗蚀剂粘合和固化的问题时,例如在利用缓冲氢氟酸(HF)进行各相同性酸性蚀刻的情况下,所述抗蚀层还包括一个对UV敏感的有机抗蚀层和一个氮化硅层,在有机抗蚀层中的第二样形可在所述氮化硅层中转变以在所述氮化硅层中形成第三样形,通过所述第三样形形成所述一个或多个特征。对于常规使用的硅蚀刻剂,氮化硅的抗蚀刻性能比有机抗蚀剂好。
对于在所述壁中形成对准特征,最好具有几种可替换的蚀刻方法;所述特征是利用湿式各相异性蚀刻、湿式各相同性蚀刻、干式等离子态蚀刻或者干式反应离子蚀刻方法中的一种或多种形成的。最好,所述一个或多个特征是凹槽,所述一个或多个外部部件可被设置于所述凹槽中以使所述一个或多个外部部件相对于在组件内的它们相应的一个或多个装置对准。
在所述组件用于接收和发射波长范围在1300纳米至1550纳米的红外辐射的情况下,所述壁最好是由一种能够透过红外辐射的硅材料制成的
为了便于制造所述组件,所述连接装置最好是一种基本上透光的UV硬化粘合剂。
在本发明的第二方面,本发明提供一种利用根据本发明第一方面的方法制造的组件,所述组件的特征在于,它包括一个或多个光电子装置,所述一个或多个光电子装置被包括在一个壳体内,所述壳体包括界面连接装置,所述界面连接装置采用壁的形式,所述壁包括一个和多个特征,所述一个和多个特征可与一个和多个外部部件对准以使所述一个和多个外部部件相对于它们相应的一个和多个装置对准。
最好,所述壁是由<100>-切割单晶硅制成的并且可被湿式各相异性蚀刻以在其中形成金字塔形凹槽,从而提供了可与一个和多个外部部件对准的所述一个和多个特征。金字塔形的特征具有的优点是,它们在湿式各相异性蚀刻中能够在尺寸上进行自限制,从而无需对蚀刻进行监控以防止出现蚀刻过度,例如当使用湿式各相同性蚀刻剂时可能出现这样的问题。
最好,为了获得一种更坚固的组件,使所述壁陷入在所述壳体内,从而能够在壳体中露出了较大的可与所述连接装置粘合的表面区域以使所述一个和多个外部部件与组件锚固。
最好,所述一个或多个外部部件包括一个或多个光纤,每一个光纤具有从其包层伸出的芯,所述芯可被设置在所述一个或多个特征中。使所述芯这样与特征对准能够增强在所述一个或多个外部部件和在所述组件内的相应的一个和多个装置之间的接合效果。
在本发明的第三方面中,本发明提供一种组件阵列,每一个组件为本发明第二方面所涉及的。
现将参照下列附图仅以举例方式对本发明的具体方案例进行说明,在附图中:
图1是根据本发明的一种方法的光电子组件的示意图,其中所示光电子组件包括与该组件对准的光纤;
图2是表示用于制造图1中所示组件的一层组的示意图;
图3是表示用于接收图1中所示光纤的蚀刻在组件中的对准凹槽的示意图;
图4是表示位于图3中所示凹槽中的图1中所示光纤芯部的示意图;
图5是表示位于图1中所示组件的各相异性蚀刻凹槽中的图1中所示光纤芯部的截面图;
图6是表示本发明方法中所用的一个结构的示意图;
图7是根据本发明方法用于图6中所示结构中的另一种可选投影装置的示意图;
图8是表示本发明所涉及的另一种组件的示意图,其中包括一个凹入的板,它能够使所述组件为与所述可选择的组件相连的光纤提供更好的支撑;以及
图9是表示图1中所示组件在制造过程中的示意图,其中涂覆有抗蚀层和光敏材料层。
现参见图1,图1中示出了一个光电子组件,该光电子组件用附图标记10表示。该组件10包括硅衬底20,硅衬底20包括一个上主面,在所述上主面上形成1微米厚的氮化硅绝缘层,所述氮化硅绝缘层用于支撑1微米厚的铝电极连接垫片(例如垫片22),所述铝电极连接垫片与相关的铝导电轨迹(例如轨迹24)相连。
组件10还包括<100>晶体取向硅盖30和硅端板70,<100>晶体取向硅盖30中以各向异性的方式浸润蚀刻有一个凹槽。在组件10中,盖30、衬底20和板70被相互熔接、焊接或者粘接;盖30的凹槽形成用于容纳常规设计的微型制造的红外激光装置40的密封腔。装置40被焊接在衬底20的轨迹上,从而能够使装置40与垫片电连接;在使盖30和板70接合在衬底20上以及使盖30和板70相互接合之前,将装置40接合在轨迹上。
装置40包括发射区50,在工作时,从发射区50发射出红外激光束60,它进行传播以照射硅端板70的一个区域65。板70包括一个主外平表面,单模光纤80被支撑和接合在所述主外平表面上,单模光纤80的单模芯85被叠合到一个与区域65相应的通过蚀刻形成在所述主面内的凹槽中。板70还包括一个朝向装置40的主内平表面,该内表面与外表面基本平行。
现将参照图1对制造组件10以及使光纤80与组件10对准的第一方法进行概述,该方法包括一系列步骤:
步骤1:制造作为第一部件的带有氮化硅层以及相关的轨迹和垫片的衬底20;
步骤2:利用常规微型制造技术制造作为第二部件的装置40;
步骤3:利用一段<100>-切割硅晶片制造作为第三部件的盖30,该制造过程包括下列程序,首先以光刻方式在这段<100>-切割硅晶片中刻划第一蚀刻窗,然后在异丙醇和氢氧化钾(KOH)的混合溶液中通过所述窗以各向异性的方式对这段晶片进行选择性蚀刻以在这段晶片中形成凹槽;
步骤4:对一个具有经过抛光的前表面和后表面的<100>-切割硅晶片进行刻划以提供作为第四部件的板70;
步骤5:将第一部件和第二部件组装在一起,即,将装置40冲击接合在衬底20上的轨上,从而可利用衬底20上的垫片使装置40被电驱动;
步骤6:将第三部件组装到已完成组装的第一部件和第二部件上,即,将盖30熔接、焊接或者粘接到衬底20上以形成用于装置40的腔;
步骤7:将第四部件组装到已完成组装的第一部件、第二部件和第三部件上,即,如图1中所示,将板70熔接、焊接或者粘接到盖30和衬底20的边缘上,以提供一个用于装置40的密封壳;还可在板70、盖30和衬底20之间设置一个窗层(未示出)和敷金属层;
步骤8:在板70的外表面涂覆一组感光性防蚀刻层;
步骤9:通过垫片启动装置40以使其将发光束60发射到板70上,从而使板70上的区域65以及接近区域65的该层组的相应区域曝光;
步骤10:使该层组显影以在区域65附近留下通过该层组的第二蚀刻窗;
步骤11:在板70的外表面中的通过该层组的第二窗露出的位置处以各向异性方式蚀刻一个金字塔形凹槽;
步骤12:剥去该层组以露出带有蚀刻凹槽的板70的外表面;
步骤13:在光纤80的一端处剥去很短的一段光纤包层以使芯85伸出;
步骤14:将伸出的芯85设置在所述凹槽上并使其对准所述凹槽中;以及
步骤15:在光纤的该端部和板70上提供透光性粘合剂,例如Norland Inc.的可紫外线(UV)固化粘合剂,并且利用UV使该粘合剂硬化以将光纤80接合并固定在板70上。如果一个连接透镜被置于凹槽中并且光纤接着被靠近透镜对准,那么在透镜的非平行侧可能需要一个空气界面,这样,空气界面还可被可固化粘合剂充填。
尽管上述内容是关于单个组件10的制造过程,但是该方法可扩展到应用相似的批量加工技术,以便能够根据本发明同时加工几个这样的装置。
所述第一方法的优点在于,在将衬底20、盖30、装置40和板70组装在一起以使它们的相对空间位置固定之后,装置40能够限定其本身在板70上的凹槽位置,使凹槽位置与从装置40发出的发光束60精确地对准。这样,在衬底20、盖30、装置40和板70的组装过程中无需专门使它们相互之间精确地对准,通过使发光束60为凹槽精确地对准而实现所述凹槽相对装置40的位置精确度,从而确保辐射到光纤80中的有效耦合。该优点具有非常大的商业意义,这是因为该方法无需将相互配合的部件制作到精度很高的程度,从而能够降低制造成本。
步骤8至步骤12中的所述层组为该方法特有的,现将参照图2对其进行详细描述。所述层组用附图标记100表示。该层组从用附图标记120所表示的板70的主外表面起顺序地包括:
(a)厚度为1至1.5微米的有机抗蚀层130,例如Hoechst AZ系列有机阻挡剂材料(如AZ1505);
(b)厚度为0.5至5微米的常规银基专用照相乳胶层140,该照相乳胶层140对可见电磁辐射频谱中的波长范围在200纳米至800纳米的辐射是敏感的;
(c)厚度为1至20微米的倍频层150,倍频层150包括钛氧基磷酸钾(potassium titanyl phosphate)单层。
现将参照图2对层组100的操作进行描述,层组100的操作对应于上述第一方法中的步骤9至步骤15。
装置40被启动以产生波长为1300纳米至1550纳米的红外辐射束60。辐射束60从装置40到达板70内表面的区域65处,内表面用附图标记110表示。辐射束60穿过板70进入抗蚀层130,辐射束60穿过抗蚀层130到达照相乳胶层140;辐射束60中的光子所具有的量子能量不足以充分影响照相乳胶140。所述照相乳胶层140对红外辐射不敏感并且需要波长小于800纳米的短波长辐射才能在其中形成潜像。这样,辐射束60在不影响照相乳胶层140的情况下穿过照相乳胶层140并且最终被吸收在倍频层150中。
层150执行频率倍增操作。入射在层150上的具有范围在1300纳米至1550纳米的较长波长的辐射光子在其中被激励,产生具有约为650纳米的较短波长的光子,这样的光子随后从层150射出。产生一个波长较短的光子需要吸收几个波长较长的光子。
这样,在辐射束60入射到层150上时被吸收的红外辐射光子产生在可见范围内的波长较短的光子,这些光子局部地被辐射到层140上,并在从装置40向外发射的辐射束60穿过层140的位置附近形成潜像。
当装置40被启动了足够长的时间以在照相乳胶层140中形成潜像时,使装置40停止工作。接着去除层150以使层140曝光;在暗室环境下去除层150以避免层140曝光过度及影响到在其中形成的潜像。然后,利用一种常规的适于层140材料的适当照相方法使层140显影。层140的显影在区域65附近提供了一个黑暗的不透明区域,这是因为层140是以负向操作的。接着,使抗蚀层130在穿过层140的波长为250纳米的紫外线辐射下曝光,紫外线辐射通过聚合使抗蚀层130硬化,除了在颜色暗不透明区域附近保持较软状态以外。在经过这样的曝光后,将层140的剩余痕迹溶解掉并且接着使抗蚀层130在一种溶剂(例如一种包括异丁酮和异丙醇的适当的混合溶剂)中被冲洗,在区域65附近在抗蚀层130中留下一个窗,抗蚀层130的远离区域65的剩余部分在一种硬化聚合状态下保持完整。
接着使组件10被一种保护性树脂或光致抗蚀剂覆盖,除了带有抗蚀层130的板70以外,露出抗蚀层130是为了进行蚀刻,树脂或光致抗蚀剂能够抵抗各向异性硅蚀刻剂(诸如KOH/异丙醇混合溶液)。例如树脂能够保护组件10的轨迹和垫片不受各向异性蚀刻剂的影响。
然后,将组件10浸没在一种各向异性硅蚀刻溶液(例如一种KOH/异丙醇混合溶液)中,各向异性硅蚀刻溶液可通过在区域65附近的窗达到板70。如图3中所示,所述溶液在极70的表面120中蚀刻一个受自身制约的金字塔形凹槽;该凹槽用附图标记200表示并且包括四个<111>晶体平表面(例如表面210)。
当凹槽200的蚀刻已经发生时,将组件10从蚀刻溶液中取出,接着剥除用于保护组件10的树脂或抗蚀剂和在表面120上的抗蚀剂以得到带有与装置40精确对准的凹槽200的组件10。
如图4中所示,然后,将光纤80的一端设置在表面120上并且其芯85在光纤80的这一端处伸出以使芯85处于凹槽200中。在图4中,芯85的外周边在所示的P1至P4的位置处抵靠在凹槽200的表面上,例如,芯85的外周边在P2位置处抵靠在表面210上。
当芯85正确地抵靠在凹槽200中时,在板70和表面120附近的光纤80被一些透光性粘合树脂(例如Norland Inc.的N65型光学UV硬化树脂)覆盖,接着使透光性粘合树脂被UV(紫外线辐射)硬化,从而使光纤80与组件10机械粘合。芯85抵靠在凹槽200内有助于即使在由于老化过程而使粘合树脂收缩或者尺寸出现略为变化的情况下确保芯85与装置40之间的精确对准。
应该以这样的方式选择的图2中所示的层130、140的厚度,即它们应该足够薄以便当辐射束穿过它们时防止辐射束60横向散射,相反,它们又应该足够厚以便使所述窗被可靠地限定在抗蚀层130中并且能够承受形成凹槽200所需的各向异性蚀刻。如果穿过层130、140的散射是各向同性的,那么应该允许存在一定限度的散射,这是因为凹槽200与区域65基本上是完全对中的。
在上述第一方法中,如果利用一种能够发射使层140非常敏感的波长范围内的辐射的相应装置代替装置40,那么对于形成凹槽来说,无需包括倍频层150。
在上述第一方法中,也可在步骤11中,利用浸润式各向同性蚀刻来代替浸润式各向异性蚀刻。用于通过在抗蚀层130中的窗对板70进行蚀刻的适合的各向同性蚀刻剂包括含缓冲剂的氢氟酸。在图5中,这样的浸润式各向同性蚀刻剂能够在表面120中形成由附图标记300表示的大致半球形凹槽,芯85可置于其中;芯85的整个周边被设置在凹槽300的内表面上。浸润式各向同性蚀刻与浸润式各向异性蚀刻相比,在尺寸精度控制方面的能力较低,这是因为各向同性蚀刻速度取决于受空间限制的蚀刻剂流动速度。这样,浸润式各向异性蚀刻的受自身限制特性能够提供比由不存在自限制的各向同性蚀刻方法所形成的凹槽对中更精确的凹槽。
作为使用湿式各向同性蚀刻剂或者湿式各向异性蚀刻剂的一种代替,可在步骤11中使用气态等离子体或反应离子蚀刻,但是当使用这样的干蚀刻时,必须考虑到组件10周围的等离子体场畸变的影响。等离子体或反应离子蚀刻可是各向同性的或者各向异性的,这取决于蚀刻过程中所使用的蚀刻气体压力和在组件10附近的电场分布。适合的蚀刻气体包括氢-氦化合物、或者氧与氢-氦化合物的混合物。
在图2中所示的层组100中,还可利用单个的对红外辐射敏感的照相乳胶层来代替照相乳胶层140和倍频层150。所述的红外辐射照相乳胶可用于公路交通速度照相机中的红外薄膜的制造,且红外辐射照相乳胶是一种常规的专用产品。当使用这样的对红外辐射敏感的照相乳胶时,无需层150的频率倍增即可直接使乳胶曝光。
尽管包括步骤1至步骤15的方法适用于包括能够发出辐射的装置40的组件10,但是也可对该方法进行变型以应付这样的情况,即,在利用一种检测装置(例如一种对波长大致为1550纳米的红外辐射敏感的光检测器)代替组件10中的装置40的情况。
在图6中示出一种结构,该结构用附图标记500表示,该结构包括根据第一方法的步骤1至步骤6制造的装置10,但是还包括一个光检测装置400而不是装置40。结构500还包括一个由附图标记550表示的投影装置550、底座610和一个致动器机构600。投影装置550和机构600安装在底座610上。机构600包括一个安装所述组件10的平台。图6不是按比例尺绘制,并且为了清楚起见,其中某些部件是以较大的尺寸示出的。
投影装置550包括一个光学单元560,光学单元560包括能够使波长范围在1300纳米至1550纳米的红外辐射和波长约为560纳米的可见辐射聚焦的镜子。另外,投影装置550还包括一个辐射束引导镜570、用于发射波长范围在1300纳米至1550纳米的辐射束的第一激光源580以及用于发射波长约为560纳米的辐射束的第二激光源590。镜570的一端被枢轴安装在位置P处,并且镜570能够以可控制的方式在如图6中所示的第一位置和由虚线620所示的使镜570被收起的第二位置之间移动。
组件10依次具有沉积在板70的主外表面120上的抗蚀层130,接着是常规的照相乳胶层140。结构500处于暗室环境下以避免在源580、590发出辐射之前在层140中形成潜像。
如图6中所示,机构600用于以可控制的方式使组件10相对于投影装置550沿着x方向和y方向横向移动;x方向在某种意义上是离开纸面的,x方向、y方向和z方向是相互正交的,并且y方向和z方向在纸面中。
投影装置550用于将第一源580和第二源590的影像分别投射到装置400的区域410上和板70的外表面120上。这些影像形成在与投影装置550之间的距离不同的位置处,这样的距离是由激光源与镜570之间的距离确定的,第二源590与镜570之间的距离比第一源580与镜570之间的距离远。源580、590是能够为光学单元560提供直径约为1至3微米的点目标的固态激光装置。
现将参照图6对制造包括装置400的组件10的第二方法进行描述,该方法使用结构500并且包括下列步骤:
步骤A:根据上述第一方法的步骤1至步骤6制造包括装置400的组件10。然后,对组件10的垫片进行电连接以使信号能够从组件10的垫片被传送到一个控制单元(未示出)。该控制单元还与机构600和投影装置550相连。
步骤B:根据来自于控制单元的指令使镜570转动到第二位置620。接着启动第一源580以向光学单元560发射波长约为1550纳米的红外辐射束,从而向着装置400投射源580的影像。接着,根据来自于控制单元的指令使组件10相对于投影装置550横向移动直至影象入射到区域410上,从而使组件10在其垫片处产生被接收的信号。这些信号经通过机构600的连接部分被传送到控制单元。
步骤C:使第一源580停止工作。接着,使镜570转动到如图6中所示的第一位置,然后启动第二源590以产生波长约为560纳米的辐射束,该辐射束被镜570反射到光学单元560,从而将第二源590的影像投射到板70的外表面120上。在与第二源590的影象相关的辐射束穿过层140的情况下,辐射束在层140中形成潜像。由于源580、590的影像是沿着源580、590共有的光学轴线形成的,因此潜像形成在层140中的能够由装置400接收到的区域中。接着使第二源590停止工作。
步骤D:利用机构600移动组件10并且利用一种专用的显影剂使层140中的潜像显影,该过程在隔绝的不受可见光照射的暗室环境下进行。在薄膜140被第二源590的影像曝光的情况下,在层140中形成一个不透明区域。接着使组件10在常规的UV辐射下曝光,UV辐射使层130中除了与层140中的不透明区域相对应的区域以外的区域硬化。
步骤E:剥除层140并且接着使抗蚀层130显影。在显影后,留下抗蚀层的除了由层140中的不透明区域所遮盖的区域以外硬化区域,在表面120被不透明区域遮盖的区域形成一个通过抗蚀层130的窗。
步骤F:利用树脂或抗蚀剂涂覆组件10,除了板70以外,接着,将该组件浸没在湿式各向异性蚀刻溶液(即,一种KOH/异丙醇混合物)中以在板70中蚀刻一个与所述窗相对应的凹槽。
步骤G:当完成对组件10的各向异性蚀刻时利用适合的溶剂剥除树脂/抗蚀剂和抗蚀层130。将单模光纤80设置在组件10上,其中所述单模光纤80的一端处的包层被去除以露出一段从所述单模光纤80伸出的单模芯85,并使伸出的芯85位于所述凹槽中。接着将透光性UV硬化粘合剂涂覆在光纤80的该端和板70上以刚性地保持光纤80的伸出芯85与凹槽之间的对准并且使光纤80的伸出芯85相对于凹槽被固定。这样,完成了组件10和光纤80之间的连接,组件10对于沿着光纤80被传送到组件10的红外辐射是敏感的。如果需要使该装置中光纤与辐射的耦合更有效,那么可在凹槽中设置一个透镜并且接着使芯85的端部与透镜对准;然后将UV硬化粘合剂涂覆在光纤80上以使其被锚固在组件10中。
可对与包括装置400的组件10类似的几个装置进行并行加工以降低成本。但是,结构500的操作在任何时候实质上都是一个仅涉及单个组件的串行处理。
可使用湿式各向同性蚀刻和气态等离子体或反应离子蚀刻技术代替浸润蚀刻技术在包括检测器400的组件10的板70中形成凹槽。
可对结构500及其包括步骤A至步骤G的相关方法进行变型。例如,利用能够发出波长较短的紫外线的辐射源代替第二源590以便在实施该方法过程中能够直接使抗蚀层130曝光,从而无需包括层140以及执行与步骤D相关的加工步骤。进行这样的变型无需在实施第二方法的过程中确保暗室环境。可使用一种小型准分子激光器代替源590来提供UV辐射。
另外,在利用发射装置40代替装置400时,对结构500进行变型以便有助于在板70中形成对准的凹槽。利用带有为红外检测装置提供直径为几个微米的检测孔的红外检测装置代替第一源580,该装置与控制单元相连。在操作中,使镜570被收起到第二位置620并且接着由控制单元通过机构600启动所述组件10中的装置40以发出红外辐射束。然后,利用机构600使组件10相对于投影装置550移动直至红外检测装置对接收到的由组件10内的装置40发出的辐射作出响应而产生信号。接着使镜570枢转到其第一位置,镜570在所述第一位置处对由第二源590发出的辐射进行反射以在层130、140中与凹槽相对应的位置处形成潜像。然后,在步骤D至步骤G中的上述显影和蚀刻处理是用来以形成凹槽并且将光纤80对准和固定在所述凹槽中。
在利用红外检测装置代替第一源580的变型结构500中,利用一个UV源(例如准分子激光器)代替第二源590,从而无需包括层140以及执行在第二方法中的步骤D。
在结构500中的投影装置550可被如图7中所示的由附图标记700所表示的另一种投影装置代替。投影装置700包括第一光学组件,所述第一光学组件包括第一源580和相关的平行校正透镜780;透镜780通常是由BK7玻璃或塑料制成的,也可使用锗和硅来制作透镜780,但是这样会增加透镜780的制造费用。投影装置700还包括第二光学组件,所述第二光学组件包括一个用于发射波长约为560纳米的辐射束的第二激光源710、一个可在一个离轴位置和一个阻挡位置730之间移动的相关快门720以及一个相关的石英玻璃或石英透镜740。投影装置700还包括第三光学组件,所述第三光学组件包括一个由附图标记750表示的镜单元,所述镜单元750包括一个分色镜760,分色镜760的取向为其平面相对于相互垂直的第一光学组件和第二光学组件的光学轴线形成45度角。投影装置700还包括一个用于将源580、710的影象分别投射到位置Q1和Q2上的投影透镜770。位置Q2对应于在组件10内的装置40、400上的一个位置。位置Q1对应于在层130、140中的一个位置。
现将对组件10包括检测装置400的情况下包括在结构500中的投影装置700的操作进行描述。
最初,不启动源580、710。利用控制单元使快门720移动到阻挡位置730。接着启动源580以产生红外辐射束,该红外辐射束从源580射到透镜780,透镜780使辐射束平行以产生平行的辐射束,平行的辐射束被射到分色镜760,平行的辐射束以基本上未偏转的方式通过分色镜760传播到透镜770,透镜770对平行的辐射束进行聚焦以在组件10内的装置400上位置Q2处产生影像。然后,利用控制单元使组件10相对于投影装置700移动直至对在检测装置400处所接收的辐射作出响应而产生输出信号;这对应于来自于源580的照射装置400的区域410的辐射束。接着,利用控制单元使机构600上的组件10细微移动直至检测装置400接收到对应于来自于源580的辐射束的中心区域的辐射。然后,启动源710并且使快门720移动到其离轴位置;源710发出辐射束,所述辐射束被透镜740平行校正以提供平行的辐射束,平行的辐射束射到分色镜760并且在分色镜760处沿着朝向透镜770的方向被反射。经过反射的辐射束穿过透镜770在层130、140中的位置Q1处形成影像,从而在层140中形成潜像。
接着应用从步骤D至步骤G的加工步骤以在组件10中形成用于接收光纤80的凹槽。
可以采用与投影装置550类似的方式利用与控制单元相连的红外检测装置代替投影装置700中的源580,从而在结构500包括一个红外检测装置(例如装置40)时使包括投影装置700的结构500能够为组件10限定一个凹槽位置。类似地,可利用一个用于发出UV辐射的受激准分子激光器代替第二源710,从而无需执行步骤D和包括层140。
现参见图8,图8中示出了由附图标记800表示的另一种组件。可利用上述第一方法和第二方法制造组件800。组件800包括装置40或者检测装置400。另外,组件800与组件10类似,与组件10相比,不同之处在于,板70被进一步移动到组件800内,从而在光纤80的芯85与在板70中的对准凹槽(所述凹槽用附图标记820表示)对准后,当利用UV硬化粘合剂使光纤80被粘合对准时能够为光纤80提供更大的机械支撑。在图8中,用于将光纤80固定在组件800上的粘合剂硬化区域用附图标记810表示。
现将参照图9对制造组件10的第三方法进行描述。在图9中,其中示出了用附图标记900表示的根据第一方法的步骤1至步骤6制造的并且在其板70的外表面120处涂有正色调(positive-tone)抗蚀层910以及随后的光致变色层920的组件10。光致变色层的形成和操作披露在专利GB 2208271中,专利GB 2208271在这里作为参考文献引用。组件10包括发射装置40。
第三方法包括下列步骤:
步骤1:根据第一方法的步骤1至步骤6制造组件10;
步骤2:在板70上涂有抗蚀层910以及随后的光致变色层920;
步骤3:使组件10在波长约为250纳米的UV辐射下曝光以刺激光致变色层920;
步骤4:启动组件10内的装置40以从装置40中发出红外辐射束60,辐射束60射到板70和层910上,并且穿过板70和层910射到层920的一个局部区域上,该局部区域对应于区域65,辐射束60在所述局部区域处使层920脱色,从而能够局部地使外部施加的UV辐射透过层920。在该区域处,光致变色层920将UV辐射透射到抗蚀层910上,从而在接近层920中的该区域的位置处使抗蚀层910软化;
步骤5:剥除光致变色层920,接着利用一种适合的溶剂使抗蚀层910显影以提供一个与光致变色层920中的局部区域相对应的蚀刻窗;
步骤6:应用第一方法中的步骤11至步骤15以形成一个凹槽并且接着使光纤80的芯85与该槽对准。最后,利用透光性UV硬化粘合剂将光纤80固定在组件10上。
第三方法提供的优点是,无需在暗室环境下操作。另外,比第一方法和第二方法更加简单。但是,它仅适于在组件10包括一个发射辐射的装置(例如装置40)的情况下。
在不脱离本发明保护范围的基础上可对本发明的上述实施例和方法进行各种变型。例如,可在层组100中使用其它类型的照相乳胶层和抗蚀层。上述的照相乳胶层140和抗蚀层130是以负性接受方式来操作;也可利用以正性接受方式操作的照相乳胶材料和光致抗蚀材料执行步骤9至步骤10以及步骤C至步骤G。
另外,可在抗蚀层130和板70的外表面120之间设置一个0.5微米厚的氮化硅层。在步骤10至步骤11和步骤E至步骤F中,可利用反应离子蚀刻或者一种磷酸蚀刻剂转移形成在抗蚀层130中的窗以在氮化硅层中形成一个窗。氮化硅提供了一个在抗湿式各向异性蚀刻和抗湿式各向同性蚀刻方面比有机抗蚀层更有效的阻挡层,因此,应该在实施上述本发明方法时在抗蚀剂坚固性方面遇到问题的情况下应该设置一个碳化硅层。
尽管上述组件10包括装置40或者检测装置400,但是组件10可被扩展至包括发射装置和光检测装置。另外,可在这样的一个被扩展的组件中形成几个对准凹槽。所述凹槽可被蚀刻成适于容纳诸如显微透镜的部件的尺寸;在这种情况下,光纤可被设置在透镜上,所述透镜被精确地对准在其相应的凹槽中。
多个在凹槽中具有平行校正透镜的组件可被组装成一个矩阵,每一个组件与包括装置40的组件、包括检测装置400的组件或者包括装置40和检测装置400的组件类似,从而提供了一个在光学上互联的阵列。这样的阵列可用于通讯系统和光探测和测距系统(LIDAR)中,例如用于空气流动测量中。
在上述内容中,位于形成在组件10中的凹槽200、300中的光学透镜可包括用于产生平行的来自于组件10的输入和/或输出光束的模制透镜和球透镜。类似地,通过选择透镜焦距,也可产生会聚的或发散的光束。
在组件10、800中,板70是由硅制成的。在组件10、800的变型中,板70也可由锗或者一种可透过红外辐射的塑料制成。
抗蚀层130能够直接将红外辐射低效转变成能够使其自身曝光的紫外线辐射。类似地,倍频层150也能够进行这样的低效直接转变。在制造时间允许时,利用层130、150的这个特性至少能够使层140被取消,从而简化了第一方法的加工步骤,例如步骤8、9和10,这样的转变被称为“3或4个光子转变”,即,红外辐射的3至4个光子被吸收在抗蚀层130或倍频层150中,从而使其中的电子被激发到较高的能态;当电子回到其相应的基态时,它们能态的变化量等于UV光子的量子能量,从而发射UV光子。然后,这样的UV光子能够使抗蚀层130中的抗蚀剂曝光,从而局部地改变其化学结构。
Claims (27)
1.一种光电子组件(10)中的对准方法,所述组件包括一个或多个光电子装置(40、400)和用于使所述一个或多个光电子装置(40、400)与在组件(10)外部的一个或多个相应的光电子部件(80、85)相连接的界面连接装置(70),所述方法的特征在于,它包括下列步骤:
(a)确定与所述一个或多个光电子装置对应或由所述一个或多个光电子装置向其发射的所述界面连接装置(70)的一个或多个区域(65),从而使所述一个或多个区域(65)被刻划出来以便于加工;
(b)加工组件(10)以在所述一个或多个区域(65)处形成一个或多个对准特征(200、300),所述一个或多个对准特征(200、300)可用于帮助所述一个或多个外部的部件(80、85)与组件(10)内的相应的一个或多个光电子装置(40、400)对准;
(c)使所述一个或多个外部的部件(80、85)与它们相应的特征(200、300)对准以便能够将辐射射向其对应的一个或多个光电子装置(40、400)或者接收来自于其对应的一个或多个光电子装置(40、400)的辐射;
(d)应用连接装置(810),所述连接装置(810)用于当所述一个或多个外部的部件(80、85)与它们相应的特征(200、300)对准后将所述一个或多个外部的部件(80、85)与所述组件相连,从而使所述一个或多个外部的部件(80、85)与组件(10)内的它们相应的所述一个或多个光电子装置(40、400)光学对准。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(a)中的所述界面连接装置(70)包括所述组件的一个壁,所述壁具有一组层(100),该层组能够对从组件(10)内的所述一个或多个光电子装置(40、400)发出的辐射响应以在所述层组(100)中确定所述一个或多个区域(65),层(130、140、150)为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征(200、300)提供样形。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述层组包括:
(a)抗蚀层(910),可通过它对所述壁(70)进行加工以在其中形成一个或多个对准特征(200、300);以及
(b)光致变色层(920),所述光致变色层(920)可被外部施加的辐射激励并且能够响应于其所接收到的来自于所述一个或多个装置的辐射而使其局部能够透过辐射,
从而能够使外部施加的辐射在抗蚀层(910)中确定与所述一个或多个对准特征(200、300)相对应的区域,所述抗蚀层(910)为形成一个或多个对准特征(200、300)提供样形。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述层组(100)包括用于使从组件(10)内的一个或多个装置(40)发出的辐射频率倍增的倍频装置(150),从而产生相应的波长较短的辐射以在层组(100)的一个或多个层中限定所述一个或多个区域(65)。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述倍频装置(150)包括一个倍频层(150),所述倍频层(150)包括钛氧基磷酸钾,当所述倍频层(150)被从所述一个或多个装置(40)发出的波长较长的辐射(60)激励时能够发出波长较短的辐射。
6.如权利要求3至5中任何一项所述的方法,其特征在于,所述层组(100)包括感光层(140),所述感光层(140)对从组件内的所述一个或多个装置(40)发出并且在倍频装置(150)中经过倍频的辐射响应,所述感光层(140)可被加工以确定第一样形,所述第一样形可转换为所述层组的抗蚀层,所述抗蚀层形成第二样形,可通过它所述壁(70)可被加工以在其中形成一个或多个对准特征(200、300)。
7.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述层组(100)包括感光层(140),所述感光层(140)对从在组件内的所述一个或多个装置(40)发出的辐射响应,所述感光层(140)可被加工以确定第一样形,所述第一样形可转换为所述层组的抗蚀层,所述抗蚀层形成第二样形,可透过所述壁(70)对抗蚀层进行加工以在其中形成一个或多个对准特征(200、300)。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述界面连接装置(70)包括所述组件的一个壁,所述壁具有层组(100),所述层组(100)能够对其上接收的从一个在组件(10)外部的源(590)发出的辐射响应,从所述源发出的辐射被从组件(10)内的所述一个或多个装置(40)作出的响应控制以在所述层组(100)中限定所述一个或多个区域(65),层(130、140)为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征(200、300)提供样形。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述层组包括一个抗蚀层(130),在组件外部的源能够发出紫外线辐射并且能够直接在抗蚀层(130)中确定所述一个或多个区域(65),层(130)为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征(200、300)提供样形。
10.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述层组(100)包括感光层(140),所述感光层(140)对从外部源(590)发出的辐射响应,所述感光层(140)可被加工以限定第一样形,所述第一样形可转换到所述层组(100)的抗蚀层(130)中,所述抗蚀层(130)形成第二样形,通过它所述壁(70)可被加工以在其中形成一个或多个对准特征(200、300)。
11.如权利要求6、7或10所述的方法,其特征在于,所述抗蚀层(130)包括一个对紫外线敏感的有机抗蚀层。
12.如权利要求6、7或10所述的方法,其特征在于,所述抗蚀层还包括一个对紫外线敏感的有机抗蚀层和一个氮化硅层,有机抗蚀层(130)中的第二样形可被转换到所述氮化硅层中以在所述氮化硅层中形成第三样形,所述一个或多个特征(200、300)通过所述第三样形形成。
13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述界面连接装置(70)包括所述组件的一个壁,所述壁具有层组(100),所述层组(100)能够对其接收的从组件(10)外部的第一源(590)发出的辐射响应,所述组件(10)包括第二辐射源(400),所述第二辐射源(400)能够发出可从组件(10)外部检测到的辐射,并用于引导来自于所述第一源(590)的辐射,从而在所述层组(100)中限定所述一个或多个区域(65),层(130、140)为在步骤(b)中形成一个或多个对准特征(200、300)提供样形。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述层组包括一个或多个层。
15.如上述任何一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述特征是利用湿式各相异性蚀刻、湿式各相同性蚀刻、干式等离子态蚀刻或者干式反应离子蚀刻方法中的一种或多种形成的。
16.如上述任何一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述一个或多个特征是凹槽(200、300),所述一个或多个外部部件(85)可被定位于所述凹槽(200、300)中以使所述一个或多个外部部件(85)与组件内的相应的一个或多个装置(40)对准。
17.如上述任何一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述一个或多个外部部件包括定位于所述一个或多个特征中的一个或多个透镜,以便在所述一个或多个装置(40,400)和连接到所述组件(10)的一个或多个光纤之间耦合辐射。
18.如权利要求12至17中任何一项所述的方法,其特征在于,所述壁(70)是由一种能够透过红外辐射的材料制成的。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于,所述材料包括硅、锗和红外透射塑料材料中的一种或多种。
20.如上述任何一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述连接装置(810)是一种基本上可透射的紫外线硬化粘合剂。
21.一种利用如权利要求1所述的方法制造的组件,所述组件的特征在于,它包括一个或多个光电子装置(40、400),所述一个或多个光电子装置(40、400)被包括在一个壳体内,所述壳体包括界面连接装置(70),所述界面连接装置(70)采用壁(70)的形式,所述壁(70)包括一个或多个特征(200、300),一个或多个外部部件(80、85)可定位到所述一个或多个特征(200、300)以使所述一个或多个外部部件(80、85)与其相应的一个或多个装置(40、400)对准。
22.如权利要求21所述的组件,其特征在于,所述壁(70)是由<100>-切割单晶硅制成的并且可被湿式各相异性蚀刻以在其中形成金字塔形凹槽(200),从而提供一个或多个特征(200),一个或多个外部部件(80、85)可定位到所述一个或多个特征(200)。
23.如权利要求21或22所述的组件,其特征在于,一个或多个塑料模制透镜或球透镜定位到所述一个或多个特征并且光纤与所述透镜相连,所述透镜可用于增强所述一个或多个装置和连接到透镜的光纤之间的辐射耦合。
24.如权利要求21、22或23所述的组件,其特征在于,所述壁(70)陷入在所述壳体内,从而能够在壳体中露出了较大的可与所述连接装置(810)接合的表面区域以将所述一个或多个外部部件(80、85)固定到组件(800)。
25.如权利要求21、22、23或24所述的组件,其特征在于,所述一个或多个外部部件包括一个或多个光纤(80),每一个光纤具有从其包层伸出的芯(85),所述芯可被定位在所述一个或多个特征(200、300)中。
26.一种组件阵列,每一个组件如权利要求21至25中任何一项所述,阵列的每个组件包括平行校正透镜,所述平行校正透镜能够使一个或多个组件提供经过平行校正的辐射束或者能够使一个或多个组件接收一个或多个经过平行校正的辐射束。
27.如权利要求26所述的组件阵列,其特征在于,多个组件被构型为,利用一个或多个经过平行校正的辐射束使这些组件相互之间保持光学连通的状态。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105372767A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-02 | 中航光电科技股份有限公司 | 一种连接器组配方法 |
CN105980899A (zh) * | 2013-11-28 | 2016-09-28 | 光电思维株式会社 | 光发送接收装置 |
CN106199832A (zh) * | 2015-05-08 | 2016-12-07 | 中兴通讯股份有限公司 | 光波导板与光纤耦合连接方法、光波导板和通信传输系统 |
CN108875699A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种感光套孔结构及其制备方法、指纹识别装置 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2369195B (en) * | 2000-11-16 | 2003-06-04 | Marconi Caswell Ltd | Securing an optical fibre to an electronic package using RF heating |
US6614965B2 (en) | 2001-05-11 | 2003-09-02 | Lightcross, Inc. | Efficient coupling of optical fiber to optical component |
US6741409B2 (en) * | 2002-10-04 | 2004-05-25 | Finisar Corporation | Precision alignment of optical devices |
US10018273B2 (en) | 2015-03-10 | 2018-07-10 | Generac Power Systems, Inc. | Seal protection system |
US10484742B2 (en) * | 2016-07-26 | 2019-11-19 | Umbo, Inc. | Method and system for providing information to a user via a projection device |
GB2555398B (en) * | 2016-10-24 | 2020-04-08 | Toshiba Kk | An optoelectronic system and method for its fabrication |
WO2022029646A1 (en) * | 2020-08-04 | 2022-02-10 | DustPhotonics | Alignment of a laser chip and another chip using a selective coupler |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4779946A (en) * | 1986-02-14 | 1988-10-25 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Microminiature optical assembly |
US5297068A (en) * | 1987-03-27 | 1994-03-22 | Opticomp Corporation | Global interconnect architecture for optical computer |
GB2208943B (en) * | 1987-08-19 | 1991-07-31 | Plessey Co Plc | Alignment of fibre arrays |
JP2701326B2 (ja) * | 1988-06-24 | 1998-01-21 | ブラザー工業株式会社 | 光導波路の接続方法および光導波路接続部分の製造方法 |
US5917980A (en) * | 1992-03-06 | 1999-06-29 | Fujitsu Limited | Optical circuit device, its manufacturing process and a multilayer optical circuit using said optical circuit device |
JPH0829636A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路基板と光ファイバの接続方法 |
-
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105980899A (zh) * | 2013-11-28 | 2016-09-28 | 光电思维株式会社 | 光发送接收装置 |
CN105980899B (zh) * | 2013-11-28 | 2018-05-11 | 光电思维株式会社 | 光发送接收装置 |
CN106199832A (zh) * | 2015-05-08 | 2016-12-07 | 中兴通讯股份有限公司 | 光波导板与光纤耦合连接方法、光波导板和通信传输系统 |
CN105372767A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-02 | 中航光电科技股份有限公司 | 一种连接器组配方法 |
CN108875699A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种感光套孔结构及其制备方法、指纹识别装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP1232409B1 (en) | 2004-08-11 |
GB2356463A (en) | 2001-05-23 |
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AU768381B2 (en) | 2003-12-11 |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |