CN1751255A - 具有光学元件的光纤的无源对准 - Google Patents

Abstract

揭示了用于制造尾纤化平面光学器件的技术和方法。该技术和方法包括提供一种工具(10)，它包括具有台阶区域(14)的基片(12)。该工具(10)能够在器件基片(32)上形成诸如夹头(48)或者波导(52)之类的元件且可以具有不同的高度。

Description

具有光学元件的光纤的无源对准

发明领域

本发明涉及光学元件的无源对准，尤其涉及具有光学元件的光纤的无源对准。

发明背景

在基片上所制成的光学波导时常被称之为平面集成光学器件或平面光纤器件。当光学波导器件应用于光通讯系统时，它通常与基片上的至少一个光纤或者一个光学元件在一点上且经常在许多点上相耦合。本领域的普通技术人员时常将已经耦合了一定长度的光纤且便于插入光系统的光学波导器件称之为“尾纤化光纤”波导器件。光可以通过光纤的纤芯区域传输，且这些纤芯区域在直径上仅仅只有几微米。因此，光纤对准基片上的波导是确保在光纤和波导之间有效光耦合的关键。现在，有各种技术可使得光纤对准包含光学波导器件的基片。但是，对于现有技术的这些器件和方法来说，所需的临界对准容差在复杂度和成本上都非常高。有许多文献讨论了采用硅V型凹槽作为定位元件的方法，该方法是基于硅的某些晶格取向的优先腐蚀。它可以通过一系列光刻步骤来完成，包括光刻胶的涂覆和曝光，以及液体腐蚀。然而，V型凹槽一旦制成之后，就只能用于定位相对于硅晶片表面的光纤。仍然需要对准相对于波导一端的光纤一端。这一般是通过两个元器件相互之间的显微操纵并随后采用光学质量的胶水或粘结剂固定对准来完成的。在制造过程中采用显微操纵，这将是一个十分昂贵和耗时的工艺过程。另外，V型凹槽和光纤也可以采用附加的定位元件进行相对于波导的定位，但是这样也会增加该方法的复杂性和成本。同样，V型凹槽技术可以用于光纤相对于某些表面的定位，例如，相对于硅的表面的定位，但是V型凹槽不能提供将光纤保持在位置上的力。也就是说，光纤容易在V型凹槽外滑动，除非设置一个或多个附加元件来提供某些保持的力。典型的是，将包括V型凹槽的覆盖平面或者第二基片向下受力，使之与光纤相接触，以便于将其保持在V型凹槽中，并且使用光学接合剂或者感光性树脂将附件固定在一起。

现在，有几种方法可用于定位在包括波导或者集成光学器件的基片上的光纤。然而，这些技术都十分复杂，或者这些技术都缺乏提供诸如耦合的简单、低成本、有效方法所需的足够维持力。于是，就需要提供一种适用于光纤与各种所希望基片上的光学波导进行简单精确定位的器件和方法。也希望能够提供一种不需要许多附加制造步骤、定位元件或者显微操纵的精细对准的方法和器件，并且还可以对光纤提供可靠的维持力，而不需要在光学粘结剂的位置上提供附加元件或者进行热处理。

发明内容

发明的某些实施例涉及适用于制造尾纤化光纤平面光学元件的方法和技术。本发明的各种实施例提供了适用于诸如光纤的光学元件对准基片上的另一光学元件的相对简单廉价的方法和技术。该方法和技术不需要用于将光纤固定于基片所需的粘结剂。应该理解的是，上述的简要描述以及下列详细讨论都是示例性的，其目的在于提供对权利要求所述发明的进一步解释。

附图的简要描述

图1是根据本发明一个实施例适用于制造尾纤化平面光学器件的未成品工具的投影示意图，它显示了具有台阶区域的基片；

图2是根据本发明一个实施例适用于制造尾纤化平面光学器件的成品工具的投影示意图；

图3是根据本发明一个实施例的器件基片的投影示意图；

图4是根据本发明一个实施例的平面光学器件的一般投影示意图；

图5是根据本发明一个实施例的制造步骤的一般投影示意图，它显示了在器件基片上工具定位；

图6是根据本发明一个实施例的制造步骤的一般投影示意图，它显示了施加在图5所示附件上的紫外光；

图7是图6所示工具和器件基片一部分的局部放大详细投影示意图；

图8是根据本发明一个实施例的图7所示制造工具一部分的局部放大详细投影示意图；

图9A是根据本发明一个实施例的平面光学器件的局部投影示意图；

图9B是根据本发明一个实施例的包括在平面波导上涂层的平面光学器件的局部投影示意图；

图10是图9所示平面光学器件一部分的局部放大详细投影示意图；

图11是沿着图10所示的线11-11的剖面示意图；

图12是根据本发明一个实施例的工具的局部放大俯视平面图；

图13是根据本发明一个实施例所形成的工具和平面光学器件的端面示意图；

图14是根据本发明一个实施例包括在装配之前顶部和底部的平面光学器件的局部投影示意图；

图15是根据本发明一个实施例在装配之前的平面光学器件的局部投影示意图；

图16是根据本发明一个实施例的平面光学器件的装配端面示意图；

图17是根据本发明一个实施例的平面光学器件的投影示意图；

图18A是用于形成图14-17所示平面光学器件的底部的工具的下侧的投影示意图；以及，

图18B是用于形成图14-17所示平面光学器件的底部的制造步骤的端面示意图，它显示了定位在器件基片上的图15所示的工具。

详细描述

在讨论本发明的几个示例性实施例之前，应该理解的是，本发明并不局限以下讨论中的结构细节或者处理步骤。本发明能够以各种不同的方法来实现或执行其它实施例。

本发明的各个实施例涉及包括适用于固定和对准光学元件、尤其是光纤固定和对准与器件有关光学元件的夹紧元件的方法和平面光学器件。根据某些实施例，该方法和技术包括适用于形成夹紧元件以便于固定和对准基片上的和形成在同一基片上的光学元件的新型形成工具。

根据某些实施例，各个夹紧元件包括至少一对弹性部件，例如，聚合物的弹性部件，通常是梯形形状的部件。夹紧元件或者夹头是一种由弹性聚合物材料所制成的通用结构。在专利号6,266,472和5,359,687的美国专利中讨论了夹紧元件的配置和结构上的细节，这两个专利通过引用合并与此。专利号6,266,472的美国专利讨论了连接光纤所使用的聚合物夹紧元件。

图1-2显示了本发明的一个示例性实施例。图1和2分别是根据本发明一个实施例适用于制成尾纤化平面光学器件的工具的中间和最终阶段的正视投影示意图。图1显示了该工具10的中间版本，它包括基片12且具有台阶区域14；该初步或中间工具随后可以改进成图2所示的最终工具，可用于制成根据一个实施例的尾纤化平面光学器件。中间工具10较佳地包括一对参考标记16，它的用途将在以下作进一步的讨论。工具基片12可以由各种不同的材料制成，例如，但并不局限于，玻璃、二氧化硅、半导体材料、陶瓷和塑料。台阶区域14可以通过在基片12上粘结或者附加一片相同或者不同类型的材料来制成；另外，该台阶区域也可以通过去除基片12的外部边缘部分的材料以形成台阶区域的方法来制成。例如，该台阶区域可使用业内所熟知的技术通过从基片12不希望形成台阶的部分磨削了部分材料或者通过掩膜和腐蚀非台阶部分来制成。在某些实施例中，希望能在台阶区域14上提供凸出或者下凹的部分(未显示)来提供多个分层的台阶区域，从而用于在器件基片上形成具有不同高度的特性。

图2显示了最终或者准备使用结构的工具10。该工具10具有台阶区域14，在基片的非台阶区域中还包括至少一个图形化掩膜区域18，可用于在工具的正视平面主要部分中形成夹紧元件。较佳的是，工具10包括多个图形化掩膜区域18，以行或列的方式排列在工具基片12的非台阶部分上。图2所示的各个图形化掩膜区域18包括掩膜区域18A和非掩膜区域18B的图形(其细节如图7和8所示)，用于构成可形成弹性光纤夹紧元件，该元件可具有用于将光纤固定在基片上的沟道。每一个图形掩膜区域都包括一个单行的非掩膜区域，可用于在器件基片上形成一个单行的夹紧元件(图中未显示)，或者包括多行的非掩膜区域18B，可用于在器件基片上形成多行的夹紧元件，正如图7和8所示。正如以下更详细的讨论，在器件基片上的夹紧元件可以采用诸如UV固化液体之类的固化材料来制成，并使用UV光源来固化定位在工具图形化掩膜区域18中的非掩膜区域18B下的材料，参考图7和8更详细地显示和讨论了这一工艺过程。在工具基片12表面上所制成的图形化掩膜区域18可以采用半导体工艺技术中所熟知的掩膜和平版光刻技术来制成。所掩膜的区域一般都采用一层铬覆盖着并且是不透明的，而非掩膜的区域一般都是没有覆盖的并且基本都是透光的。图2所示的工具实施例还包括在台阶区域14中所形成的多个波导形成区域20。正如以下更详细的讨论，根据一些实施例，各个波导形成区域20包括多个波导形成沟道或者凹槽20A，用于在器件基片上形成平面波导，它可以与夹紧元件进行预对准。波导形成沟道或者凹槽20A(如图7所示)可以使用诸如掩膜和腐蚀之类的微电子工艺或者其它适用的技术来制成。正如以下参考图5-9更详细的讨论，波导形成沟道或者凹槽20A可以采用可固化的材料来填充，且可以进行部分或者全部固化以便于形成波导纤芯，并随后沉积在器件基片上。

图3是器件基片32的正视投影示意图，该器件基片可随后在平面光学器件30中制成，图4显示了该器件的正视投影示意图。图3显示了在制成器件30之前未成品的器件基片32。该基片32可以由常规光学波导器件的基片形成中所使用任意固体材料所制成。这些材料所具备的特性包括在器件的典型工作温度下的机械和光学稳定性。在基片32制造中所使用的优选材料包括印刷电路板材料、聚合物、石英、玻璃、熔融二氧化硅、半导体晶圆以及无机晶体。根据图3所示的实施例，基片32包括一对轨道的或凸出的特征34，该特性可以用于在基片上形成凸出区域36。基片32还包括参考点38，可用于将器件基片对准工具基片12的参考标记16。图4显示了最终结构的器件30的正视图。该器件30包括多个夹紧元件区域40，它包括适用于将光纤固定在基片表面上的夹紧元件，以及多个波导区域42，它包括多个设置在凸出区域36中的波导。以下将讨论工具10和器件30的细节以及适用于它们制造的方法的实例。

现在，具体参考图5至图9来讨论根据本发明一个实施例的尾纤化平面光学器件的制造方法。图5-7显示了工具10，它包括台阶区域14和波导形成区域20，且各个波导形成区域20又包括多个形成在台阶区域14中的波导形成凹槽或沟道20a。在器件基片32上的台阶区域14和轨道34的高度控制着在器件基片上所形成的光纤夹紧元件的高度。本领域的普通技术人员将会意识到，插入在光纤夹紧元件中的光纤与器件基片上的波导的垂直对准可以通过改变光纤夹紧元件的高度和/或改变器件基片上的凸出区域36的高度来控制。工具还包括图形化掩膜区域18，它包括用于形成夹紧元件的掩膜区域18A和非掩膜区域18B。

具体参考图6-8，在使用中，工具10可以定位或者设置在包括轨道或者凸出元件34的器件基片32上。该包括台阶区域14的工具10可以设置成将台阶区域14面对着器件的基片32。该工具10和器件基片32可以台阶区域14搁置在轨道或者凸出的特征上的方式来设置，从而在沉积和固化可固化材料中形成空腔，以便于形成凸出区域36。

仍旧参考图6和图7，该图说明了平面波导器件使用紫外(UV)光源50的形成过程。UV光源引导UV光51固化UV可固化的材料，以便于形成多个夹紧元件48和凸出区域36。根据本发明一个实施例，第一层可固化的材料沉积在基片上的轨道或者凸出元件34之间和基片12和32之间的空间中。根据该实施例，这一可固化层的材料在器件基片的表面上形成凸出区域或下层部分36。另外，该材料提供了平面波导下层部分36，这将在以下作详细讨论。选择凸出区域或下层部分36的材料，以便于提供低的传输损耗的波导结构，并且还可以根据形成平面波导纤芯所使用的材料来进行选择，以下将作更详细的讨论。在制成凸出区域或下层部分36中所使用的说明材料都是低折射率的感光性树脂、旋涂的聚合物涂层、可旋涂在玻璃、二氧化硅，采用化学蒸发沉积(CVD)所制成的氧化物和含氟聚合物上。根据所使用材料的类型，可以通过采用加热的方式或者通过使用紫外光来固化沉积在凸出区域中的材料，以便于提供可形成凸出区域14的固体块状材料。

在较佳实施例中，UV光源50是准直射UV光源。应该理解的是，本发明并不局限于夹紧元件的UV固化，并且也可以使用其它形成方法来形成和固化夹紧元件和波导。工具10可以通过将工具10上的参考标记16对准于器件基片32上的参考标记来对准器件基片32的方式进行设置。在图6和图7所示的示意图中，显示了在器件基片32和工具基片12已经分开并且波导纤芯52已经在器件基片32凸出区域36上形成之后的器件基片32和工具基片12。夹紧元件48已经形成在凸出区域36附近。在暴露UV光51之前，工具基片12和器件基片32可以相互接触的方式来设置，使得工具基片12的台阶区域14保持在器件基片32上的引导轨道或凸出元件34上，正如以上所讨论的。在器件基片32和工具基片12已经以相互接触的方式设置之后，就可以采用可固化的材料来填充上述空腔区域以及在引导轨道周围的器件基片的区域。在这两个区域中的可固化材料并不一定需要采用相同的材料。当UV光辐照工具10时，波导52(这将在以下作更详细的讨论)就在夹紧元件48形成的同时形成在凸出区域36上。UV光通过形成夹紧元件图形的透光非掩膜区域18B投射在工具10的基片12上，并且UV光固化在器件基片32表面上的可固化材料，以便于形成夹紧元件48。

通过图形掩膜区域18的非掩膜区域18B的紫外光51引起直接在这些成像或者非掩膜区域18下的可固化材料区域中的感光聚合反应。在被掩膜图形区域18的不透明掩膜区域18A所掩蔽UV光的单体层区域中不会发生感光反应。一旦去除了未固化的材料，限定沟道62的夹紧元件48(如图9A和9B所示)较佳地具有梯形或者基本梯形的剖面，正如以下所进一步讨论的。这样就有可能采用本发明的平版光刻方法来获得简单和高的对准精度，从而使得本发明可以克服用于光纤对准光学器件的现有技术中的许多缺陷。夹紧元件48的独特梯形几何形状可以通过选择适当的辐照条件来实现。在UV光波长下的未反应可固化材料的光学吸收必需是足够高，通过可以通过固化的材料来建立UV光强度的剃度。也就是说，由于可固化材料的无限吸收，使得引起感光反应启动且在固化材料中有效的UV光的量将从顶部或成像掩膜的边缘向底部或基片的边缘减小。该UV光的剃度引起从顶部向底部所发生的感光聚合反应量的剃度，并且这会产生所形成的夹紧元件结构的独特梯形几何尺寸。

图8显示了根据本发明一个实施例的单个波导形成区域20和单个掩膜梯形区域18的部分的详细局部投影示意图。掩膜图形区域18包括在基片表面上的多个非掩膜区域18B。工具的台阶区域14包括至少一个波导形成区域20，且各个形成区域包括至少一个，以及较佳地包括多个凹槽20A，用于形成平面波导纤芯52(如图9所示)。在本发明一个实施例中，可以采用刻蚀的方式来形成凹槽，例如，反应离子刻蚀凹槽至所需要的宽度和深度尺寸，也可以使用业内所熟知的其它技术来形成沟道。此后，可以使用诸如所适用的聚合物或者单体物之类的可固化材料来填充该沟道，并随之形成波导纤芯。在图9所示的波导纤芯52的制造过程中，希望使用业内所熟知的刮刀工艺采用可固化材料来填充凹槽20A。在已经采用可固化材料填充了凹槽20A之后，该材料可以使用加热或UV光进行局部或全部固化。在后续的制造步骤中，当工具10的台阶区域和器件的凸出区域或者下层部分36相互接触并且辐照UV光以便于形成夹紧元件时，波导纤芯会迁移并且键合在凸出区域或者下层部分36的表面上。但本发明不应该局限于工作的特殊理论，而应该相信：在凸出区域或者下层部分的固化过程中，波导纤芯52可以化学键合或粘结在器件基片上的凸出区域或者下层部分36上。

现在，参考图9-13，在UV光已经辐照以便于在器件基片32上形成夹紧元件48和波导纤芯52之后，可以使用合适的溶剂从器件基片的表面上去除未固化的材料。此后，可以采用诸如使用锯或者激光之类的各种技术去除引导的轨道或凸出的特征。具体参考图10和11，根据较佳实施例，各个夹紧元件48包括至少一对弹性的侧壁60，它限定了夹紧的沟道62，并且夹紧元件的各个阵列在基片32的表面上形成了多个夹紧沟道62，适用于保持光纤阵列。

在所示的实施例中，可以有多个分段的夹紧元件48来限定夹紧元件62。应该意识到的是，该夹紧元件也可以由一对单一的夹紧元件(未显示)，或者上述多个分段的夹紧元件来制成。参考图12，夹紧元件可以定位在基片32的表面上，使得它们的纵向轴可以对准或基本对准着凸出区域36上所制成的波导纤芯20。因此，当光纤64固定在一个夹紧沟道62中，光纤64和采用夹紧沟道62所对准的平面波导纤芯20就可以在水平和垂直方向上光学对准。因为包括用于形成夹紧元件和波导形成凹槽20A的多行非掩膜区域18B的工具是采用光刻技术在掩膜上图形化的，所以平面波导纤芯52就可以在单一形成步骤中以高的精度对准着所形成的夹紧元件62，并且在两者之间的容差一般为大约100nm和1μm。图12显示了工具10的部分俯视图，并且在多个/多行非掩膜区域18B之间的中心线21对准着用于形成波导纤芯52的波导形成凹槽20a。通过使用光刻技术来形成夹紧元件和整个工具以便于形成夹紧元件和波导纤芯52，固定在夹紧沟道62中的光纤就能够在单一形成步骤中无源对准着波导纤芯52。图13显示了工具10的侧面或端面示意图，该工具10具有在器件30形成之后且在从器件基片去除之后立即定位在器件30上形成在台阶区域14中的波导沟道20。该波导纤芯52可定位在由夹紧元件48所形成的夹紧沟道62的中心。本发明这一实施例的一个优点是具有两项单独的特征：即，聚合物波导纤芯52和光纤夹紧元件48可以同时形成在器件基片32上，且在器件基片32上具有不同高度的特征。另外，根据本发明某些实施例，不同的材料体系和不同的形成方法，例如，光刻和压纹或模压可以组合起来和同时进行，以便于形成精确对准的光纤夹紧元件和平面波导。根据某些实施例，在器件基片上已经形成夹紧元件48和平面波导纤芯52之后，可以在平面波导上涂覆另一层包层材料53，正如图9B所示。可以选择上层材料53，以便于提供低的传输损耗波导结构，也可以根据用于形成平面波导纤芯的材料来选择。相同的上层材料可以同时涂覆在所安装的光纤上，以便于根据需要作为粘结剂使用。在其它实施例中，在波导纤芯上没有形成上层包层，并且空气可以具有作为波导的包层材料的功能。

参考图9A和9B，根据某些实施例，所提供的在下层区域36上的多个平面波导纤芯52和本发明所对准的多个夹紧元件48。每一对元件48的中心都在光学波导纤芯52端面的中心线上且并行于该中心线，于是，这就与采用诸如平版印刷，例如通过使用曝光还包括注册标记的掩膜之类的技术方法所较佳完成的对准相关联。所显示的光纤64的端面插入在一个由夹紧元件48所形成的夹紧沟道62中，使得光纤64的光传输纤芯可对准平面波导纤芯52的中心且在其中心位置上。一旦光纤64被夹紧元件保持着，则光纤64就被夹紧元件所施加的维持力牢固地保持在沟道中，而不再需要其它元件或光学胶水或熔融。这种牢固的定位使得将设置在附近夹紧沟道62中的其它光纤64不会影响已经就位的光纤64的定位。这就为光纤64粘结着平面波导纤芯52的制造提供了胜于现有方法的极大便利。同样，还提供了将多个光纤中的每一个单独引入到各个夹紧元件62以便于提供光纤阵列的能力，从而可以克服与现有技术方法相关的积累定位误差，因为在现有技术方法中构成光纤阵列的所有光纤必需同时装载的。具有台阶区域的工具使得所要形成和提供的夹紧元件48和波导纤芯52具有精确的水平和垂直对准。

现在，参考图14-18讨论本发明的其它实施例。图14-17显示了尾纤化平面光学器件100。该器件100包括第一部分，它是由具有光学元件104的平面基片102所组成。在图14-17所示的实施例中，光学元件104是一个平面波导，而平面基片102可以称之为波导基片。然而，应该理解的是，光学元件可以是各种不同的光学元件，包括，并不局限于，波导耦合器、开关、光栅控制器、放大器、调制器、模式转换器以及隔离器。第一部分还具有至少一个第一对锁定的夹头106，它形成在第一部分的基片表面103上。器件100的第二部分包括一个基座或器件基片110，它具有第二组锁定的夹头112。定位第一组锁定夹头106和第二组夹头112，且使之适合于相互协同将第一部分和第二部分固定或者锁定在一起，正如图16和17所示。第二部分还包括多个弹性的夹紧元件114，它可限定适合于接受和固定光纤118的夹紧沟道116。当第一部分和第二部分固定在一起时，光纤的纤芯119和平面波导纤芯104可光学对准或者基本光学对准。

根据图14-17所示的实施例，光纤夹紧元件114和锁定夹头112可以形成在基座基片上，以便于通过采用类似于以上所讨论的可固化材料和形成技术并具有下列改进来提供器件的第二部分。在基片110上的锁定夹头112和光纤夹紧元件114可形成第二部分，该部分可以使用具有台阶区域的形成工具来制成，类似于以上参考图1-8所讨论的工艺过程。由于光纤夹紧元件114具有大于锁定夹头112的高度，因此可以使用具有台阶区域的光刻形成工具来形成基片110上的多种高度特征。该多种高度形成工具是有利的，因为多种高度特征可以一个步骤的光刻工艺过程形成在器件基片上。

参考图18A和18B，所显示的形成工具130部分包括用于形成图14-17所示器件的工具基片132和一对台阶区域134。在该实施例中，基片上提供了两个台阶区域134并且是相互分开的。台阶区域134包括掩膜图形136，该掩膜图形包括掩膜区域136A和非掩膜区域136B。器件基片还包括掩膜图形140，该掩膜图形包括掩膜区域140A和非掩膜区域140B。参考图18B，提供了包括引导轨道152的器件基片150。引导轨道152在器件基片150上的间距使得工具130的台阶区域134可保持在引导轨道152上，以便于提供由引导基片132、150、引导轨道152和台阶区域134所限定的空腔160。可固化的材料设置在空腔160中，并且将UV光源166直接辐照工具。UV光通过非掩膜区域140B，以限定和形成光纤夹紧元件114，以及UV光通过非掩膜区域134B，以形成锁定夹头112。因为在台阶区域134和器件基片150之间的间距小于在工具基片132和基座基片150之间的间距，所以锁定夹头112的高度将小于光纤夹紧元件114的高度。于是，包括台阶区域的形成工具能够形成具有不同高度特征的光学器件基片。图14-17显示该器件的实例。

图14-17所显示的器件的第一部分可以使用平版印刷技术来形成，以便于在基片102上形成波导104。在基片102上的锁定夹头可以使用具有掩膜和非掩膜区域的图形掩膜来形成。在形成了第一和第二部分之后，可以将两部分组合成如图16和17所示，使得波导104能够对准光纤夹紧沟道116。

应该意识到的是，根据本发明某些实施例，可以使用本文所披露的锁定夹头来制造各种不同的器件。因为适用于形成夹紧元件和夹头的形成工艺适用于各种不同的表面和材料，所以可以在各种不同的器件表面上形成夹紧元件和锁定夹头，以便于互锁和对准各种不同的光学元件。例如，包括平面波导的半导体基片可以具有形成在其表面上的锁定夹头，可以用于与其它具有互补锁定夹头的基片互锁。尽管图14-17所示的实施例具体涉及光学波导芯片与具有光纤的基片的相互对准，但是其它光学元件也可以对准尾纤化光纤。另外，本文所讨论的夹头可以用于将光纤对准平面波导以及包括具有已经到位引线键合电触点的平台的器件。适用于本发明的锁定夹头的其它用途是诸如泵激光器模具之类有源部件的封装。典型的是，这些器件都使用特殊的聚焦透镜光纤来增加从器件到单模光纤的耦合效率。锁定夹头的使用可以使得这类器件的封装更加简单。

很显然，本领域的普通技术人员可以在不背离本发明精神和范围的条件下对本发明作出各种改进和变化。于是，本发明覆盖由后附权利要求以及等效的范围内所提供的本发明的改进和变化。

Claims (16)

1.一种适用于形成包括平面波导的平面光学器件的方法，该方法包括：

提供普通平面形成工具，所述工具包括在基片上具有台阶区域的基片，以及构成在部分基片上以便于形成光学元件的弹性夹紧元件的掩膜图形；

将形成工具设置在器件基片上，在所述工具和所述器件基片之间填充可固化的材料，并且形成弹性夹紧元件，所述弹性夹紧元件具有由至少一对适用于保持光学元件的侧壁所限定的沟道，所形成的所述沟道使得当所述光纤设置在所述沟道中时，所述光纤和所述平面波导在水平和垂直方向上光学对准。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述形成工具的台阶区域中构成平面波导形成凹槽以及在基片上形成图形，设置在器件基片上形成光学元件弹性夹紧元件。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括对所述波导形成凹槽填充可固化材料并固化形成平面波导的液体。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括将所述平面波导转移到所述器件基片上并粘结在所述器件基片上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平面波导粘结在所述器件基片上。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述夹紧元件是采用紫外平版印刷制成的。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述平面波导和夹紧元件基本上同时形成在所述器件基片上。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述器件基片包括在器件基片表面上所形成的凸出区域，并且所述平面波导是形成在凸出区域上的，以及所述夹紧元件是形成在所述器件基片表面上的。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将光纤设置在所述夹紧元件的沟道中。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成工具包括在所述台阶区域上适用于在所述器件上形成弹性锁定夹头的掩膜图形和在所述工具基片上适用于在所述器件基片上形成光纤夹紧元件的掩膜图形。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在台阶区域上的掩膜图形和所述在工具基片上的掩膜图形包括用于阻挡紫外光的掩膜区域和允许紫外光通过所述工具和在非掩膜区域下的固化材料的非掩膜区域。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括提供波导基片，所述波导基片包括平面波导和在所述波导基片表面上的互补锁定夹头，所述互补锁定夹头适用于于在所述器件基片上的弹性锁定夹头协同工作。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将所述形成工具设置在所述器件基片上以及在所述器件基片上形成所述光学元件夹紧元件和锁定夹头，其中，所述光学元件夹紧元件具有大于所述锁定夹头的高度。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过在所述器件基片上的锁定夹头和在所述波导基片上的互补锁定夹头的协同工作将所述波导基片固定在所述器件基片上。

15.一种平面光学器件的形成工具，该工具包括：

普通平面基片表面，它包括具有掩膜和非掩膜区域的紫外图形掩膜，适用于形成具有沟道的弹性光纤夹紧元件，当UV可固化材料设置在所述掩膜下并且所述掩膜曝光于UV光时，所述沟道可用于将光纤固定在基片上；以及，

普通平面台阶部分包括凹槽形成区域，可设置形成与所述夹紧元件沟道预对准的平面波导。

16.一种平面光学器件，该光学器件包括：

第一部分，包括平面基片和光学元件以及安装在所述基片上的第一多个弹性锁定夹头；

第二部分，包括基座基片，它包括第二多个弹性锁定夹头，适用于于第一多个弹性锁定夹头协同工作以便于将第一部分和第二部分锁定在一起，并且多个弹性夹紧元件包括由一对侧壁所限定光纤接受沟道，定位所述沟道使得当光纤固定在所述沟道中时，所述光纤光学对准所述光学元件。

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