CN1752780A - 连接型光耦合器装置 - Google Patents

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CN1752780A CNA2005101030838A CN200510103083A CN1752780A CN 1752780 A CN1752780 A CN 1752780A CN A2005101030838 A CNA2005101030838 A CN A2005101030838A CN 200510103083 A CN200510103083 A CN 200510103083A CN 1752780 A CN1752780 A CN 1752780A
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Abstract

公开了具有连接特征的光耦合器。根据本发明的典型耦合器通过沿着光纤和信道波导的波导长度的一部分重叠光纤和信道波导的芯部，而将光信号从该光纤耦合至该信道波导，且对于单模光耦合在所述芯部之间的间隔距离不大于20微米，而对于多模光耦合该间隔距离不大于100微米。所述耦合器与现有技术的耦合器相反，后者试图以面对的关系定位这两个芯部的端部。在根据本发明的实施例中，可在所述重叠区域中设置连接膜，以提供有利的耦合结构以及新型的光电装置。

Description

连接型光耦合器装置
技术领域
本发明涉及使光信号连接到基板以及在基板之间等连接光信号，本发明更具体地涉及用于这种连接的光耦合器。
背景技术
为了提高许多计算机和通信系统的带宽和通信速度，越来越多的光纤和光学元件被集成到电子系统中。这种集成通常涉及使用光纤在多个基板之间传送成百上千个光信号。图1显示了传统耦合器1的剖视图，该耦合器1将光纤4耦合至基板9上的信道波导8。如图所示，光纤的端部定位成面对信道波导的端部。光纤的芯部通常具有圆形截面，而信道波导的芯部通常具有方形或矩形截面。
发明内容
作为作出本发明的一部分，本发明人认识到因为用来连接光纤与板的连接器相对较大，所以现有的光纤技术在实际上对可结合在电子系统中的光信号的数量进行了限制。此外，本发明人认识到这些连接器经常导致光纤的芯部与基板上信道波导的芯部之间不对准。虽然可以通过使用精确制造的连接器部件来解决这些不对准问题，但是这些部件十分昂贵。
因此，本发明人认识到需要同时解决尺寸、对准以及连接光纤与基板的成本等问题。
根据本发明的典型耦合器通过沿着光纤和信道波导的波导长度的一部分使光纤和信道波导的芯部重叠，而将光信号从光纤耦合至信道波导，并且使得在耦合单模光时所述芯部之间的间隔距离不大于20微米，而在耦合多模光时该距离不大于100微米。这与现有技术的耦合器相反，现有技术的耦合器以面对的关系定位这两个芯部的端部。在所述重叠区域中可布置连接膜，以提供有利的耦合结构以及新型的光电装置。
因此，本发明的一个目的在于减少提供基板与基板光耦合所需的面积。
本发明的另一目的在于提高光耦合器和光基板的对准精度。
本发明的又一目的在于减少光耦合器的成本以及与将光耦合器与光基板对准相关的成本。
本发明的又一目的在于作出新型的光电装置。
鉴于本说明书、权利要求书以及附图，对本领域的普通技术人员而言，本发明的这些以及其它目的将变得明了。
附图说明
图1表示根据现有技术的传统耦合器的剖视图；
图2表示根据本发明的连接型光耦合器的第一实施例；
图3表示根据本发明的在图2中所示的连接型光耦合器的一部分的剖视图；
图4表示作为根据本发明示例性实施例的间隔距离与重叠长度的函数的耦合效率的曲线图；
图5表示根据本发明的连接型光耦合器的第二实施例；
图6表示根据本发明的连接型光耦合器的第三实施例；
图7表示根据本发明的连接型光耦合器的第四实施例；
图8表示根据本发明的衰减连接型光耦合器装置的立体图；
图9表示根据本发明的在图8中所示的光耦合器装置的一部分的剖视图；
图10表示采用根据本发明的垂直耦合的马赫-曾德(Mach-Zehnder)结构的剖视图；
图11表示根据本发明的在图10中所示的马赫-曾德结构的立体图。
具体实施方式
图2表示本发明的第一实施例100，在本发明的第一应用中其用于在两个基板10和20之间耦合光信号。基板10具有形成在其顶面上的波导层14和由电迹线(electrical trace)构成的网络(network)11。波导层14优选包括多个信道波导。光电装置(在图2中未示出)可布置在波导层14上、内部或下方，以从波导层14传输或接收光信号。以相似的方式，基板20具有形成在其顶面上的波导层24和由电迹线构成的网络21。波导层24优选包括多个信道波导。光电装置(未在图2中示出)可布置在波导层24上、内部或下方，以从波导层24传输或接收光信号。
光耦合器100包括一元件110，该元件具有顶面111、底面112、第一端部113、第二端部114以及在该第一端部和第二端部之间的长度L。(此处所使用的术语“元件”广泛地指较大部件的一部分；在本例中为光耦合器110。)元件110还包括设置在顶面111和底面112之间且沿着长度L延伸的由芯部材料制成的主体115。(此处所使用的术语“主体”具有单个三维物体的一般含义，该物体具有质量且可与其它物体区分开。)主体115可具有条带形状，且具有基本平行于长度L延伸的细长尺寸和方形、矩形、圆形或椭圆形的截面(例如，类似于光纤或信道波导的芯部)。元件110还包括设置在由芯部材料构成的主体115和元件110的顶面111之间的、由包覆材料制成的第一层116，并且可包括设置在元件110的主体115和底面112之间的、由包覆材料构成的可选的第二层117。此处所使用的术语“芯部材料”和“包覆材料”在光学领域中具有其宽泛含义。具体地，由于受到包覆材料的限制，且在这两种材料之间折射率特性存在差异，因此光主要在芯部材料中传播。例如，对于具有“实(real)”折射率(相对于“复”折射率)的简单且通用的光学材料来说，覆层的折射率小于芯部材料的折射率(通常至少0.2％，而更通常在0.2％和5％之间)。这样，由芯部材料制成的主体115被构造成沿着基本平行于元件110的底面112的方向传播光。
光耦合器100还包括位于元件110的底面112之上且邻近第一端部113的第一连接区121。第一连接区121设置在基板10的一部分上，并且通过第一膜131安装在其上，该第一膜设置在第一连接区121上并由粘结材料制成。膜131在图3中最佳示出，该图为光耦合器100在其安装于基板10的区域中的局部剖视图。图3中所示的附图标记与图2中所示的附图标记相同。第一粘结膜131具有顶面和与该顶面相对的底面，且其顶面在第一连接区121处抵靠并附着在元件110的顶面112上，而其底面抵靠并附着在基板10的顶面的一部分上。优选将粘结膜131制造成使其底面在附着于基板10的顶面之前处于粘着状态。粘结膜131可包括这样的粘结材料，其可使易于从基板10拆卸该粘结膜和元件110，从而可测试和/或替换基板10。粘结膜131通常具有至少10到15克每厘米的剥离强度(换言之，剥离粘结膜131需用至少0.1到0.15N/cm的剥离力)，并且优选剥离强度为至少100g/cm(1N/cm的剥离力)。在连接区121的下方为基板10的光波导14，其具有下覆层16、芯体15和可选的上覆层17。在连接区121的基本部分中，从光耦合器100的芯体115的底面到芯体15的顶面的距离较小，如图3中附图标记DS所示。如下更详细所述，当芯体15和115中的光为单模光时，距离DS不大于20μm，而当在芯体15和115中的光为多模光时，该距离不大于100μm。芯部材料主体之间的短距离可使光在芯体115和15之间耦合，而不管光的传播方向(即，从右到左或从左到右)如何。
此外，光耦合器100还优选包括位于元件110的底面112上靠近第二端部114的第二连接区122。第二连接区122设置在基板20的一部分上，并且通过第二膜132安装在其上，该第二膜132设置在第二连接区122上并由粘结材料制成。第二粘结膜132具有顶面和与该顶面相对的底面，且其顶面在第二连接区122处抵靠并附着在元件110的底面112上，而其底面抵靠并附着在基板20的顶面的一部分上。优选将粘结膜132制造成使其底面在附着于基板20的顶面之前处于粘着状态。粘结膜132可包括这样的粘结材料，其可使得易于从基板20拆卸该粘结膜132和元件110，从而可测试和/或更换基板20。粘结膜132通常具有至少10到15克每厘米的剥离强度(换言之，剥离粘结膜132需用至少0.1到0.15N/cm的剥离力)，并且优选剥离强度为至少100g/cm(1N/cm的剥离力)。在连接区122的下方为基板20的光波导24，其具有下覆层26、芯体25和可选的上覆层27。在连接区122的基本部分中，从光耦合器100的芯体115的底面到芯体25的顶面的间隔距离较小，如图3中的附图标记DS所示。如下更详细所述，当芯体15和115中的光为单模光时，距离DS不大于20μm，而当在芯部15和115中的光为多模光时，该距离不大于100μm。芯部材料主体之间的短距离可使光在芯体115和25之间耦合，而不管光的传播方向(即，从右到左或从左到右)如何。
通过现有技术已知的技术，可将芯体15构造成传送只具有单横模的光(称为“单模光”)，或可将其构造成传送具有多横模的光(称为“多模光“)。在此处和权利要求中所使用的表达“构造成传送光”是指，芯体被构造成支持光以特定模式类型沿芯体传播。通常，芯体115被构造成传送与芯体15相同类型的光(单模或多模)。可沿着波导芯部传播的模态数量取决于波导芯部相比于光的波长的横向尺寸，并且取决于芯部和包覆材料的折射率的差异。通常，对于具有在红外区(～0.9μm到～1.6μm)波长的光，该芯体用于单模态传播的横向尺寸在～5μm和～9μm之间，而用于多模态传播的横向尺寸则在～15μm和～100μm之间。许多关于波导设计的教科书都具有图表和公式，以在给定波导芯部的横向尺寸的条件下计算获得单模波导或多模波导所需折射率的差异。不熟悉该领域的读者可参考这些书籍。
单模光和多模光之间的区别非常重要，因为每个模态类型以不同的方式耦合跨越连接区的光。通常，单模耦合的耦合所需的间隔距离DS小于多模光。在本发明中，通常当在芯体15和115中的光为单模时，该间隔距离DS为20μm或更少，而当在芯体15和115中的光为多模时，该距离为100μm或更少。
芯体之间的耦合效率取决于间隔距离DS，并且与芯体彼此重叠的量有关，该量在图3中表示为重叠距离LOP。通常，沿着元件110的长度L的尺寸(和沿着芯体115的细长尺寸)测量的第一连接膜131的长度基本等于重叠距离LOP。同样，第二连接膜132的长度基本等于元件110和基板20之间的重叠距离。耦合效率随着间隔距离DS的降低而增加，并且还随着重叠距离LOP的增加而增加到一确定的点。为了说明耦合效率，进行了如下的示例，即，将芯体115和15构造成以单模和1.55μm波长带来传送光。每个芯体都具有每边为7μm的基本正方形截面，且折射率为1.567。覆层16和116的折射率为1.563，且厚度大约为15μm。连接膜131的折射率为大约1.563。图4示出了耦合效率(以百分比)，其对于如下的间隔距离DS的值：2μm、4μm、6μm、8μm、10μm和12μm作为重叠长度LOP的函数。该曲线通过商用光波模拟软件(例如，由Optiwave公司开发的3D-OptiBPM)而计算出。以芯体15的主模态为起动光束场来进行模拟。通过与芯体115的主模态场的重叠积分来计算芯体115的耦合效率。如从图中可以看出，对于2μm、4μm、6μm和8μm的间隔距离，当分别使用1.1mm、2mm、3.7mm和大约6.5mm的重叠长度LOP时就可获得高达95％的耦合效率。在每种情况下，LOP与DS的比(LOP/DS)都为500或以上。这些曲线实际上是周期性的，并且耦合效率在一定的重叠量之后随着LOP减少。背反射效应导致耦合效率在达到最大值之后减少。因此，并不希望使重叠距离增加至超过产生最大耦合效率的值，这是因为这可能将不希望的噪声引入到芯体15中。因此，LOP优选不大于用于最大耦合效率(对于给定DS值)所需长度的150％，并且优选不大于用于最大耦合效率所需长度的100％。
对于一般单模耦合应用，希望耦合效率至少为65％。根据图4的示例，对于2μm、4μm、6μm和8μm的间隔距离，当分别使用0.7mm、1.23mm、2.23mm和4.05mm的重叠长度LOP时就可获得65％的耦合效率。在每种情况下，LOP与DS的比(LOP/DS)为300或大于300。在耦合效率为80％处，LOP与DS的比(LOP/DS)为400或大于400。为了获得相同的耦合效率，如果间隔距离DS减少，则可减少重叠距离LOP，而如果间隔距离DS增加，则可增加重叠距离。例如，具有LOP＝2.1mm和DS＝5μm的光耦合器100的耦合效率与具有LOP＝1.1mm和DS＝2μm的光耦合器的耦合效率基本相同。由于耦合效率对间隔距离DS相对敏感，因此优选将DS的值保持在其目标值的0.5μm的公差内。
对于专门的多层光学布线技术，具有小于5μm的间隔距离DS(例如，在2μm到5μm的范围内)是非常可能的。对于一般的多层光学布线技术，4μm或更大的间隔距离DS是可行的。在这两种情况下，对于单模耦合操作，当使用大于约12μm到14μm的间隔距离DS的值时，距离LOP通常变成比期望的长。因此，对于单模耦合操作，在一般多层光学布线技术中，DS的有用范围为大约4μm到大约14μm，且优选值为12μm、9μm和6μm。通常，LOP的值至少为1mm，更通常为至少2mm，并且将LOP/DS的比保持为至少200的值，以获得至少～35％的耦合效率。在优选实施例中，LOP/DS的比等于或大于300，从而获得更高的耦合效率(通常至少～65％)，并且等于或大于400，从而获得更高的耦合效率(通常至少～80％)。尽管这些比值为用于芯部的具体示例，该芯部具有每边为7μm的正方形截面且折射率为1.567以及具有折射率为1.563的覆层，但是它们为本领域的普通技术人员提供了一般的指导。可以理解的是，本领域的普通技术人员可选择用于他或她的具体波导结构的LOP和DS值，从而满足至少35％、或至少65％或至少80％或更大的耦合效率。这可以通过试验来完成，即，构造一系列不同的LOP和DS值的测试结构，然后测量所得到的耦合效率，从而发现满足期望耦合效率的LOP和DS的值。该工作也可通过一些商用波导光学模拟程序来进行。
对于一般多模耦合应用，DS和LOP的选择变得更复杂，因为这种耦合取决于模态的结构。通常，DS的值等于或小于100μm，而更典型的值为等于小或于50μm。选择LOP以提供期望的耦合效率，并且典型地在几毫米到几十毫米的范围内。由于单模波导提供了更大的光信号密度，因此在以下的讨论中将集中于此。
可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层17，而使得芯体115和15之间的间隔距离DS更小。这说明距离DS由上覆层117和第一粘结膜131的组合厚度设定。因此，对于单模耦合应用，为了获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值，这些层的组合厚度应分别小于等于～12μm、～9μm或～6μm。还可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层117，而使得芯体115和15之间的间隔距离DS更小。这说明距离DS由上覆层17和第一粘结膜131的组合厚度设定。在上覆层17具有3μm的厚度的情况下，可通过将第一粘结膜131的厚度分别设定成小于等于～9μm、～6μm或～3μm的值而获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值。最后，对于特定的单模耦合的实施例，可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层17和117，而使得芯体115和15之间的间隔距离DS非常小。这说明仅由第一粘结膜131的厚度来设定距离DS，可使得该距离小到2μm至5μm。
与第一连接区121的情况相似，可通过去除在第二连接区122的区域中的上覆层27，而使得在第二连接区中芯体115和25之间的间隔距离DS更小。这说明距离DS由上覆层117和第二粘结膜132的组合厚度设定。因此，对于单模耦合应用，为了获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值，这些层的组合厚度应分别小于等于～12μm、～9μm或～6μm。还可通过去除在第二连接区122的区域中的上覆层117，而使得芯体115和25之间的间隔距离DS更小。这说明距离DS由上覆层27和第二粘结膜132的组合厚度设定。在上覆层27具有3μm的厚度的情况下，可通过将第二粘结膜132的厚度分别设定成小于等于～9μm、～6μm或～3μm而获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值。最后，对于特定的单模耦合的实施例，可通过去除在第二连接区122的区域中的上覆层27和117，而使得芯体115和25之间的间隔距离DS非常小。这说明仅由第二粘结膜132的厚度来设定距离DS，可使得该距离小到2μm至5μm。
作为耦合器100的另一实施例(在图中未示出)，第二端部114可与基板20的光波导层24一体形成，在这种情况下，芯体115和25将具有在第二端部114处彼此抵靠的端部。在这种情况下，对本实施例来说，不需要第二连接区122和第二膜132。
作为一可选特征，该特征可包括在上述任一实施例中，如图3所示，在横跨第一连接区121和第二连接区122之间的区域中，第二覆层117可具有附加部分118。芯体115的传输特性，具体地用于在芯体115中传送的光波的有效折射率，随覆层117的厚度而变化。可通过增加层117的厚度来减少这些变化。附加部分118进一步减少了这些变化，从而提高了耦合器100的制造一致性。
图5表示另一光耦合器实施例100’。光耦合器100’具有光耦合器100的所有元件(在附图中使用相同的附图标记)，并且还包括设置在元件100的顶面111上的电迹线140。电迹线140在基板10和20(未在图5中示出)之间传送电信号。电迹线140的远端延伸经过端部113，并且由覆层116的延伸部分146支撑(作为另一方法，可在覆层116的顶部上设置另一介电层)。为了耦合电迹线140和基板10的电网络11，可使用一导电材料(例如，焊料，导电粘合剂)主体144。为了给焊球144提供润湿表面，将接触焊盘142设置在延伸部分146的下侧，而将接触焊盘13设置在基板10的顶面上。第一电通路(electrical via)141使接触焊盘142与电迹线140电耦合，而第二电通路12使接触焊盘13与电网络11电耦合。如图中虚线所示，通路12的位置定位成不经过芯体15。在基板20处可使用与元件141-144和12-13相似的结构，从而使迹线140与基板20的电网络21电耦合。此外，可在元件110的顶部上设置多个迹线140，以在基板10和20之间传送额外的电信号。这样，光耦合器100’在基板10和20之间提供了多个光互连以及多个电互连。
以剖视立体图的方式，图6示出了另一光耦合器实施例200，其适用于耦合在基板10的波导14与设置在基板10的顶面上的光纤阵列(未示出)之间的光信号。与上述一样，波导14具有芯体15以及覆层16和17。光纤阵列中光信号的传播路径相对于基板10的顶面成角度(通常垂直)。在耦合器200内，传播路径的方向被改变成基本平行于基板10的顶面。为此，耦合器200包括一具有顶面211和底面212的元件210，并且还包括设置在顶面211和底面212之间的由芯部材料构成的主体215，以及围绕芯体215的至少一部分设置的包覆材料216。芯体215具有邻近底面212设置(即，比顶面211更接近于底面212)的第一端部213，和邻近顶面211定位(即，比底面212更接近于顶面211)的第二端部214。图6的剖视立体图以截面的方式示出了芯体215和包覆材料216。芯体215被构造成(例如，在端部213和214之间具有细长的尺寸)从第一端部213将光传送至第二端部214，反之亦然。光信号在接近第一端部213且沿着芯体115的段218的耦合区域221中在芯体15和芯体215之间耦合，且段218被设置成基本平行于底面212。可在元件210的底面212和基板10的顶面之间，包括在连接区221内设置由粘结材料制成的膜231。光信号直接在第二端部214处耦合至光纤阵列。优选将粘结膜231制造成使其底面在附着于基板10的顶面之前处于粘着状态。粘结膜231可包括这样一种粘结材料，其可使得易于从基板10拆卸该粘结膜和元件210，从而用于测试和/或替换。粘结膜231通常具有至少100到150克每厘米的剥离强度(换言之，剥离粘结膜231需用至少1至1.5N/cm的剥离力)。
在耦合区域221中，芯体215和15沿着重叠长度LOP以间隔距离DS彼此间隔开，该重叠长度为段218的长度。LOP、DS及其比值可具有上述关于光耦合器100和100’的值。对于单模耦合，DS优选小于等于20μm，而LOP优选大于等于1mm。为了减少间隔距离DS，可使段218下方由附图标记216b表示的包覆材料216变薄或去除。在去除包覆材料216b的情况下，距离DS由上覆层17和粘结膜231的组合厚度设定。在上覆层17的厚度为3μm的情况下，可通过将粘结膜231的厚度分别设定为小于等于～9μm、～6μm或～3μm的值来获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值。通过去除在光耦合器200安装处的区域中的上覆层17，可使得芯体215和15之间的间隔距离DS更小。这说明距离DS由包覆材料216b和粘结膜231的组合厚度来设定。因此，为了获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值，这些层的组合厚度应分别小于等于～12μm、～9μm或～6μm。最后，通过以上述方式去除上覆层17和包覆材料216b可使得芯体215和15之间的间隔距离DS非常小。这说明仅由粘结膜231的厚度设定距离DS，该距离可制造成小到2μm到5μm，但优选不大于20μm。
对于多模耦合，DS通常小于等于100μm，并且优选小于等于50μm。LOP为几毫米到几十个毫米。
在优选实施例中，芯体215还包括位于段218和第二端部214之间的弯曲段219。弯曲段219位于顶面211和底面212之间，并且逐渐改变在芯体215中的光传播方向，从而光可以以非零角度(例如，90度)进入或退出芯体215。尽管段219优选为弯曲的，但是应理解，可用一笔直段来替换该段，并在该笔直段和段218之间设置一反射元件(例如，镜子)。
顶面211可被构造成接收MT耦合器，该MT耦合器具有多个与芯体215的端部214对准的光纤。在这种情况下，在顶面211处可设置一套圈。作为另一实施方式，耦合器200可一体地形成为用于光纤阵列的端部耦合器(在图中未示出)。这可通过封装图6中所示结构的光纤阵列的端部，并且之后抛光所得到元件210的底面以获得期望的DS值而构造成。
为了有助于耦合器200与基板10对准，元件210的主体可由透明或半透明的材料形成，并且可在元件210和基板10上形成传统的对准标记(未示出)。可以通过在现有技术中任何已知或者使用的装置将耦合器200固定在基板10上，或者也可通过类似于膜131的粘结膜将其固定在基板10上。
图7表示另一光耦合器实施例300，其适于在基板10的波导14与设置在基板10的顶面上的光电装置330之间耦合光信号。与上述相同，波导14具有芯体15以及覆层16和17。光电装置330包括支撑基板331和装置332，其可以为光发射器或光接收器。光发射器的示例为边射型激光器(带有斜面耦合镜)、垂直腔面射型激光器(VCSEL)和发光二极管。光接收器的示例为光二极管和光晶体管。与光耦合器100(在图2和图3中示出)类似，光耦合器300包括元件110，该元件具有：顶面111和底面112；芯体115，其设置在表面111和112之间；覆层116，其设置在芯体115和顶面111之间；可选的覆层117，其设置在芯体115和底面112之间；连接区121；以及连接膜131，所有都与上述相同。光耦合器300还包括设置在元件110的顶面111和底面112之间的反射器310，该反射器定位在芯体115附近，从而在芯体115和装置332之间耦合光。反射器310在光经过其行进时改变光的传播方向。反射器310可包括具有低折射率的背面金属涂层或介电材料或者具有背面气隙的镜子。反射器310也可包括传统的光栅结构。
粘结膜131的折射率优选小于芯体115的折射率，但是可具有等于或大于芯体115的折射率。耦合器300还可包括可选的支撑层312，以给耦合器300提供额外的刚度，这可有助于将耦合器300与基板10对准以及连接。为了进一步有助于使耦合器300与基板10对准，元件110的主体和支撑层312可由透明或半透明的材料形成，并且可在耦合器300和基板10上形成传统的对准标记(未示出)。
LOP、DS及其比值可具有上述关于用于单模耦合和多模耦合的光耦合器100和100’的一般和优选值。与上述相同，可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层17而使得芯体115和15之间的间隔距离DS更小。同样与上述相同，还可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层117而使得芯体115和15之间的间隔距离DS更小。同样与上述相同，可通过去除在第一连接区121的区域中的上覆层17和117而使得芯体115和15之间的间隔距离DS非常小。这说明仅通过第一粘结模131的厚度来设定距离DS，该距离可制成为小到2μm至5μm，但是用于单模耦合优选不大于20μm，而用于多模耦合则优选不大于100μm。
如上所述，本发明的一个目的在于减少制造光耦合器的成本。上述每个光耦合器和下述附加的光耦合器可通过传统的波导制造工艺大规模生产出，从而与图1中所示的耦合器所需的生产成本相比较显著地降低了生产成本。本发明的另一目的在于增加光耦合器和光基板的对准精度。使用在电子工业中使用的传统的表面安装设备，可容易地将此处所描述的光耦合器定位并且安装在光基板上。此外，在大规模生产过程期间可容易地将对准标记结合到光耦合器上，并且可容易地将光耦合器制造成半透明的，以允许从顶部对准光基板。这些特征也降低了对准的成本。本发明的又一目的在于减少提供基板到基板光耦合所需的面积。因为对于单模耦合，重叠距离LOP通常在1mm至4mm之间，所以与图1中所示的耦合器所需的空间相比较，在光基板上用于通过光耦合器耦合所需的空间量相对较小。此外，通过在耦合器中平行地形成多个芯体115(图1中显示为两个，图6中显示为四个)可由光耦合器耦合大量的光信号。当芯体被构造成传送单模光时，平行芯体115之间的间隔距离可以小到大约30μm，从而能够实现光信号的高密度。本发明的另一目的在于作出新型的光电装置。这在下面示出。
本发明可实现新型的光电装置。图8表示一个这种装置(即，衰减型光耦合器400)的立体图，其可在具有芯体15B的光波导的上方附着于基板10的顶面。耦合器400通过选择地耦合远离芯体15B的部分光信号并使其消散来操作，以选择地衰减沿着芯体15B传播的光信号。这种耦合的量通过施加在两个端子401和402上的电位来控制，这两个端子通过相应的焊料凸起电连接在基板10上的相应电焊盘上。图9表示沿着图8中所示的剖切线剖取的耦合器400的剖视图。参照图8和图9，耦合器400包括元件410，该元件具有顶面411、底面412、第一端部413、第二端部414以及在端部413和414之间的长度L。该元件还包括由电光材料制成的主体420(图9)，该主体设置在顶面411和底面412之间且沿着元件的长度L延伸。主体420的电光材料的折射率是施加在该材料上的电场的函数。
元件410还包括第一电极421和第二电极422，这两个电极设置成跨越电光材料的主体420的至少一部分产生电场。电极421(图9)电连接在端子401(图8)上，而电极422(图9)电连接在端子402(图8)上。电极421和422可以以多种结构设置。如图9所示，在一示例性结构中，这些电极沿着长度L的方向并沿着元件410的相应侧设置在底面412上。在这些电极之间有一间隙423，并且耦合器400优选地定位在基板10的顶面之上，从而间隙423覆盖芯体15B的一部分并且与其基本平行，如图9中最佳示出。作为另一可能的电极结构，可将一个电极设置在顶面411上，而将另一电极设置在底面412上如图9中所示的用于电极421和422的位置中的一个或两个位置处。
由粘结材料制成的膜431设置在元件410的底面412上，当芯体15B被构造成传送单模光时，该膜具有等于或小于20μm的厚度，而当芯体15B被构造成传送多模光时，该膜具有等于或小于100μm的厚度。在基板10中芯体15B的顶部和电光材料的主体420的底部之间的间隔距离表示为DS。此外，沿着长度L的方向具有主体420和芯体15B的重叠距离LOP。在图8和图9所示的实施例中，该重叠距离LOP等于长度L。粘结膜431的折射率优选地小于芯体15B的折射率，并且更优选地基本等于上覆层17的折射率。使用Δn表示芯体15B和上覆层17的折射率之间的差值，粘结膜431的折射率优选地在上覆层17的折射率的±Δn内。粘结膜431优选地制造成使得其底面在附着于基板10的顶面之前处于粘着状态。粘结膜431可包括这样的粘结材料，该材料可使其和元件410易于从基板10上拆卸，从而可进行测试和/或替换。粘结膜431通常具有至少10至15克每厘米的剥离强度(换言之，剥离粘结膜431需用至少0.1到0.15N/cm的剥离力)，并且优选剥离强度为至少100g/cm(1N/cm的剥离力)。
LOP、DS及其比值可具有上述相对于用于单模耦合和多模耦合的光耦合器100和100’的一般和优选值。可通过去除上覆层17的在芯体15B之上且在元件410安装于其中的区域的部分，而使得主体420和芯体15B之间的间隔距离DS更小。这说明通过粘结膜431的厚度来设定距离DS。因此，对于单模耦合为了获得小于等于～12μm、～9μm或～6μm的DS值，膜431的厚度应分别小于等于～12μm、～9μm或～6μm。可使粘结膜431的厚度制造成小到2μm至5μm。
对于多模耦合，DS通常小于等于100μm，并且优选小于等于50μm。LOP为几个微米到几十个微米。
如上所述，电光材料主体420的折射率作为由电极421和422施加在该主体上的电场的函数而变化。在电极421和422上施加电压以在电极421和422上产生不同的电位，从而产生电场(如现有技术中所知，施加在电极421和422上的电压等于它们的电位差)。当电极421的电位大于电极422的电位时，电场从电极421指向电极422(可称其为“第一方向”)。当电极422的电位大于电极421的电位时，电场从电极422指向电极421(可称其为“第二方向”)。根据主体420中的原子或分子的取向，主体420的折射率可随着电场沿着第一方向的增加而增加并随着电场沿着第二方向的增加而减少；或者其可随着电场沿着第一方向的增加而减少并随着电场沿着第二方向的增加而增加。
当主体420的折射率小于覆层17的折射率时，主体420基本起覆层的作用，并且很少或没有光从芯体15B被耦合至主体420，从而基本上没有衰减发生。当折射率大于覆层17的折射率时，主体420基本如芯体一样作用，并且将一定量的光从芯体15B耦合至主体420。这样，通过芯体15B传播的光被有效地衰减。耦合至主体420的光的量随主体420的折射率的增加而增加。由于主体420的折射率取决于由电极421和422施加的电场，因此耦合至主体420的光的量为在电极421和422之间施加的电压的函数，从而在芯体15B中被衰减的光的量为在电极421和422之间施加的电压的函数。
可容易地将主体420的电光材料选择为，使得当没有电压施加在电极421和422上时，经过芯体15B的光没有衰减(例如，“常关”衰减器)。这可通过选择这样的电光材料来实现，该材料的固有折射率(即，在没有电压或电场作用的情况下的折射率的值)在量上比芯体15B的折射率小至少0.1％，并且通常在值上比芯体15B的折射率小Δn。这样当在电极上施加电压时，主体420的折射率增加到使得主体420从芯体15B吸收光的值。因此，芯体15B中的光信号被衰减的量与电极421和422之间施加的电压有关。
也可以容易地将主体420的电光材料选择为，从而当没有电压施加在电极421和422上时，经过芯体15B的光部分或完全衰减(例如，“常开”衰减器)。这可以通过选择这样的电光材料来实现，该材料的固有折射率基本上等于或大于芯体15B的折射率。这样当沿着一个方向在电极上施加电压时，主体420的折射率增加，并使得主体420从芯体15B吸收更多的光，从而增加衰减。当沿着相反的方向在电极施加电压时，主体420的折射率降低，并且致使主体420从芯体15B吸收较少的光，从而减少衰减。因此，在芯体15B中的光信号与电极421和422之间施加的电压相关地衰减。
通过本发明实现的另一新型装置为在图10(剖视图)和图11(立体图)中以500表示的垂直马赫-曾德结构。结构500可用作开关或光调制器。结构500旨在安装在形成于基板50的传统波导54。波导54包括下覆层56、芯体层55和可选的上覆层57。结构500包括元件510，该元件安装在波导54之上，并在一点处耦合波导54中的部分光，并且以不同的相位在另一点处将光再次耦合返回到波导54。根据马赫-曾德干涉仪原理，相位差调制待在第二点处调制的光的强度。
元件510包括顶面511、底面512、第一端部513、第二端部514和在第一端部513和第二端部514之间的长度L。元件510还包括：由芯部材料制成的主体515，其设置在顶面511和底面512之间且沿着长度L延伸；第一主体包覆材料516，其沿着芯体515的至少一部分并至少在芯体515之上设置；第二主体包覆材料517，其沿着芯体515的至少一部分并至少在芯体515之上设置。仅需包覆主体516和517中之一，但是也可以使用两者。由芯部材料制成的主体515被构造成沿着基本平行于元件510的底面512的方向传送光(例如，其沿着长度L的方向具有细长尺寸)。元件510还包括第一连接区521和第二连接区522，该第一连接区位于元件510的底面512处且比第二端部514更接近第一端部513，而该第二连接区位于底面512处且比第一端部513更接近第二端部514。
在第一连接区521中，在芯体515和波导芯部55之间具有第一间隔距离DS1，并且芯体515具有第一重叠长度LOP1，在该长度上其具有到波导54的第一间隔距离DS1。同样，在第二连接区域522中，在芯体515和波导芯部55之间具有第二间隔距离DS2，并且芯体515具有第二重叠长度LOP2，在该长度上其具有到波导54的第二间隔距离DS2。连接区521和522通过设置在底面512上的由粘结材料制成的两个相应的膜531和532，而安装在波导54的顶面上(并且在芯体55之上)。粘结膜531和532可共同包括一沿着长度L设置在底面512上的公共粘结膜。优选地将粘结膜531、532制造成这样，从而使其底面在附着于基板50的顶面之前保持粘着状态。粘结膜可包括这样的粘结材料，即，其可使得易于从基板50拆卸该粘结膜和元件510，从而用于测试和/或替换。粘结膜531和532中的每一个通常具有至少10至15克每厘米的剥离强度(换言之，剥离粘结膜需用至少0.1到0.15N/cm的剥离力)，并且优选剥离强度为至少100g/cm(1N/cm的剥离力)。
通常，在第一连接区521中发生的耦合量与在第二连接区522中发生的耦合量不同。例如，当光在芯体55中从左向右行进时，芯体55中大约50％的光在第一连接区521中被耦合至芯体515，而在芯体515中大约95％的光在第二连接区522中被耦合反回至芯体55。这与操作的马赫-曾德理论一致，其中光被分成两个基本相等的路径，之后重新组合。实际上，在第二连接区521中会获得100％的耦合，而经常获得百分比小于100％的耦合。然而，这可以通过使用下面的关系式：X＝(100％)2/(100％+Y)，使在第一连接区521中的耦合百分比增加到50％以上来补偿，其中，Y为在第二连接区522处的耦合百分比，而X为在第一连接区521处的耦合百分比。这样，如果Y＝90％，则X将等于52.63％。可容易地选择DS1、LOP1、DS2和LOP2的值以获得期望的X和Y值。通常，对于单模耦合，DS1和DS2都不大于20μm，而LOP1、LOP2等于或大于1mm。如上所述，通过去除在第一连接区521和522的区域中的上覆层57(其在图中示出)，可使间隔距离DS1和DS2更小。同样如上所述，通过去除在第一连接区521和522的区域中的上覆层517，可使间隔距离DS1和DS2更小。同样如上所述，通过去除在连接区521和522的区域中的上覆层57和517，可使间隔距离DS1和DS2非常小。这说明仅由粘结膜531和532的厚度设定距离DS，该距离可制造得小到2μm至5μm。
可通过改变芯体515的折射率、和/或覆层主体516的折射率、和/或覆层主体517的折射率，来实现马赫-曾德干涉仪效果。在主体515至517中的一个或多个中折射率的变化致使在芯体515中光的传播速度发生改变，这使得在芯体515长度上在芯体515中的光信号相对于在芯体54中的光信号的相位发生改变。通常，覆层主体516和517中的一个或两个由电光材料制成，而芯体515通常不是由电光材料制成。如上述关于耦合器400所述，可通过施加电场来改变折射率，电场又可由两个电极产生。这些电极可形成在元件510中或元件510上，或者可以以紧密相邻的方式设置，例如在基板50上。图11表示耦合器500的立体图，其中两个电极集成在元件510的顶面511上。第一电极541提供偏压，而第二电极542提供调制信号，该信号调制在元件510的部分中的电场，尤其是在容纳于其中的电光材料的部分中的电场。对于高速调制，通过在电极542的一端处的微波线(例如，翼线)耦合至第二电极542的信号，而微波终端负载设置在另一端处。
再来参考图10，希望在连接区521和522之间的区域中加宽芯体55和515之间的距离。这防止了在芯体55和515之间光信号的进一步耦合，并且防止了层515和517的折射率的任何变化影响在芯体55中光信号的传播速度。可以通过在形成芯体55和515之前在下覆层56和516中蚀刻浅槽来实现这种加宽。用于实现加宽的蚀刻步骤对现有技术来说是公知的。所述装置的另一特征在于，芯体515的端部终止于具有较低折射率的无源材料(passive material)。这也可以说是上述芯体115和芯体215(以及端部213)的优选实施例，其中空气具有较低的折射率。
尽管已经参考图示实施例具体描述了本发明，但是应理解，基于本公开内容可进行各种改变、修改和适应性变化，并且这些都落入本发明的范围内。尽管已经结合目前被认为是最实用和最优选的实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于所公开的实施例，而且相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求范围内的各种修改及其等价结构。

Claims (58)

1、一种光耦合器，其包括：
一元件，其具有顶面、底面、第一端部、第二端部、和在该第一和第二端部之间的长度，该元件还具有由芯部材料制成的主体，该主体设置在所述顶面和底面之间且沿着所述长度延伸，该元件还具有由包覆材料制成的第一层，该第一层设置在由芯部材料制成的所述主体和顶面之间，由芯部材料制成的所述主体被构造成沿着基本平行于所述元件的底面的方向传送光；
第一连接区，其位于所述元件的底面处；
由粘结材料制成的第一膜，其设置在所述第一连接区上，该第一膜具有顶面和与该顶面相对的底面，该第一膜的顶面在所述第一连接区处抵靠所述元件的底面；以及
从由芯部材料制成的所述主体到在所述第一膜的底面上一点的距离，当由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光时，该距离不大于100μm，而当由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单膜光时，该距离不大于20μm。
2、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单模光，其中所述距离不大于大约12μm。
3、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光，其中所述距离不大于大约50μm。
4、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述第一膜的折射率小于所述芯部材料的折射率。
5、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述元件包括由包覆材料构成的第二层，该第二层设置在由芯部材料制成的所述主体和所述元件的底面之间。
6、根据权利要求5所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单膜光，其中在所述第一连接区中所述第一膜和由包覆材料制成的所述第二层的组合厚度不大于大约12μm。
7、根据权利要求5所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光，其中在所述第一连接区中所述第一膜和由包覆材料制成的所述第二层的组合厚度不大于大约50μm。
8、根据权利要求5所述的光耦合器，其特征在于，所述第二覆层具有在所述第一连接区中的第一厚度、和在位于该第一连接区的一侧的区域中的第二厚度，该第二厚度大于该第一厚度。
9、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区具有平行于所述元件的长度延伸的长度，其中所述第一连接区的长度至少为1mm。
10、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区具有平行于所述元件的长度延伸的长度，其中所述第一连接区的长度至少为2mm。
11、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区的长度与从由芯部材料制成的所述主体到所述第一膜的底面上的一点的距离的比值为至少200。
12、根据权利要求11所述的光耦合器，其特征在于，所述比值至少为300。
13、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单模光，其中所述第一连接区连接在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中从由芯部材料制成的所述主体到该基板的芯体的距离为DS，其中DS不大于20μm。
14、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，所述DS不大于12μm。
15、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，所述DS不大于9μm。
16、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，其中LOP最小为1mm。
17、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，其中LOP最小为2mm。
18、根据权利要求16所述的光耦合器，其特征在于，所述LOP与DS的比值为至少200。
19、根据权利要求16所述的光耦合器，其特征在于，所述LOP与DS的比值为至少300。
20、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，选择LOP与DS的比值以提供至少35％的光耦合效率。
21、根据权利要求13所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，选择LOP与DS的比值以提供至少65％的光耦合效率。
22、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光，其中所述第一连接区连接在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中从由芯部材料制成的所述主体到该基板的芯体的距离为DS，其中DS不大于100μm。
23、根据权利要求22所述的光耦合器，其特征在于，所述DS不大于50μm。
24、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，还包括第二连接区，该第二连接区位于所述元件的底面处并在所述第一连接区的一侧。
25、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，还包括设置在所述元件的顶面上的至少一条电迹线。
26、根据权利要求23所述的光耦合器，其特征在于，还包括经过所述第一覆层的通路，该通路具有与所述至少一条电迹线电耦合的第一端部和第二端部。
27、根据权利要求24所述的光耦合器，其特征在于，还包括与所述通路的第二端部电连接的第一导电焊盘，其中所述第一连接区安装在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中所述第一导电焊盘通过由导电材料制成的主体与设置在所述基板的表面上的第二导电焊盘电耦合。
28、根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，还包括：
光电装置，其设置在所述元件的顶面处；
反射器，其设置在所述元件的顶面和底面之间，并且定位成耦合在所述元件的由芯部材料制成的主体和所述光电装置之间的光。
29、根据权利要求28所述的光耦合器，其特征在于，所述反射器包括镜子和光栅中的至少一个。
30、根据权利要求28所述的光耦合器，其特征在于，所述粘结材料的折射率小于所述芯部材料的折射率。
31、根据权利要求28所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区具有平行于所述元件的长度延伸的长度，其中该第一连接区的长度至少为1mm。
32、根据权利要求28所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区连接在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中从由芯部材料制成的所述主体到该基板的芯体的距离为DS，其中，当由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光时，该DS不大于100μm，而当该由芯部材料制成的主体被构造成仅传送单模光时，该DS不大于20μm。
33、根据权利要求32所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单模光，其中所述距离DS不大于大约12μm。
34、根据权利要求32所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，其中LOP最小为1mm。
35、根据权利要求34所述的光耦合器，其特征在于，所述LOP与DS的比值为至少200。
36、根据权利要求32所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，选择LOP与DS以提供至少35％的光耦合效率。
37、根据权利要求32所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光，其中所述距离DS不大于50μm。
38、一种光耦合器，其包括：
一元件，其具有顶面和底面；
由芯部材料制成的主体，其设置在该顶面和底面之间；
包覆材料，其围绕由芯部材料制成的所述主体的至少一部分设置；
由芯部材料制成的所述主体具有第一端部和第二端部，并且被构造成从一端部向另一端部传送光，所述第二端部的位置比所述底面更接近所述顶面，并且定位成耦合沿着相对于所述顶面形成一角度的方向经过该顶面的光，所述由芯部材料制成的主体还具有第一段，该第一段定位成比所述第二端部更接近于所述第一端部，且该第一段基本平行于所述元件的底面设置，以沿着基本平行于所述元件的底面的方向传送光，由芯部材料制成的所述主体还具有位于所述第二端部和第一段之间的第二段；以及
从在所述第一段中的由芯部材料制成的主体到在所述元件的底面上一点的距离，当由芯部材料制成的主体被构造成传送多模光时，该距离不大于100μm，而当由芯部材料制成的主体被构造成仅传送单模光时，该距离不大于20μm。
39、根据权利要求38所述的光耦合器，其特征在于，所述第一段具有最小为1mm的长度。
40、根据权利要求38所述的光耦合器，其特征在于，所述第一段区域的长度与从所述第一段中由芯部材料制成的主体到所述元件的底面上的一点之间的距离的比值至少为200。
41、根据权利要求38所述的光耦合器，其特征在于，所述元件的底面安装在一基板的表面上，从而该第一段覆盖该基板的芯体，其中从所述第一段中由芯部材料制成的所述主体到所述基板的芯体的距离为DS，其中，当由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光时，该DS不大于100μm，而当该由芯部材料制成的主体被构造成仅传送单模光时，该DS距离不大于20μm。
42、根据权利要求41所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成仅传送单模光，其中所述距离DS不大于12μm。
43、根据权利要求41所述的光耦合器，其特征在于，所述第一段与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，其中LOP最小为1mm。
44、根据权利要求43所述的光耦合器，其特征在于，所述LOP与DS的比值为至少200。
45、根据权利要求41所述的光耦合器，其特征在于，所述第一段与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，选择LOP与DS的比值以提供至少65％的光耦合效率。
46、根据权利要求41所述的光耦合器，其特征在于，由芯部材料制成的所述主体被构造成传送多模光，其中所述距离DS不大于50μm。
47、一种光耦合器，其包括：
一元件，其具有顶面、底面、第一端部、第二端部、和在该第一和第二端部之间的长度，该元件还具有由电光材料制成的主体，该主体设置在所述顶面和底面之间且沿着所述长度延伸，该光电材料的折射率为施加在该材料上的电场的函数；
第一电极和第二电极，它们定位成在所述由电光材料制成的主体的至少一部分中产生电场；
连接区，其位于所述元件的底面处；
由粘结材料制成的膜，其设置在所述连接区上，该膜具有顶面和与该顶面相对的底面，所述膜的顶面在所述连接区处抵靠所述元件的底面；以及
从由芯部材料制成的所述主体到所述膜的底面上一点的距离，该距离不大于100μm。
48、根据权利要求47所述的光耦合器，其特征在于，所述距离不大于大约20μm。
49、根据权利要求47所述的光耦合器，其特征在于，由电光材料制成的所述主体具有平行于所述元件的长度延伸的长度，其中由电光材料制成的所述主体的长度至少为1mm。
50、根据权利要求49所述的光耦合器，其特征在于，由电光材料制成的所述主体的长度与从由芯部材料制成的所述主体到所述第一膜的底面上的一点的距离的比值为至少200。
51、根据权利要求47所述的光耦合器，其特征在于，所述连接区安装在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中从由电光材料制成的所述主体到该基板的芯体的距离为DS，其中DS不大于100μm。
52、根据权利要求51所述的光耦合器，其特征在于，所述DS不大于20μm。
53、根据权利要求51所述的光耦合器，其特征在于，由电光材料制成的所述主体的长度与所述基板的芯体以重叠距离LOP重叠，其中LOP最小为1mm。
54、根据权利要求53所述的光耦合器，其特征在于，所述LOP与DS的比值为至少200。
55、一种光调制器，该光调制器包括：
一光波导，其具有底面、设置在该底面之上的下覆层、形成在该下覆层之上的芯部层以及在该芯部层之上的顶面；
根据权利要求47的光耦合器，其中，该光耦合器的由粘结材料制成的膜附着于该光波导的顶面的第一段上。
56、一种光耦合器，包括：
一元件，其具有顶面、底面、第一端部、第二端部、和在该第一和第二端部之间的长度，该元件还具有由芯部材料制成的主体，该主体设置在所述顶面和底面之间且沿着所述长度延伸，该元件还具有由包覆材料制成的主体，该主体沿着由芯部材料制成的所述主体的至少一部分设置，由芯部材料制成的所述主体被构造成沿着基本平行于所述元件的底面的方向传送光，所述芯部材料和包覆材料中至少之一包括电光材料，该电光材料的折射率为施加在该材料上的电场的函数；
第一连接区，其位于所述元件的底面处且比所述第二端部更接近所述第一端部；
第二连接区，其位置所述元件的底面处且比所述第一端部更接近所述第二端部；
由粘结材料构成的膜，其设置在所述第一连接区和第二连接区上，该膜具有顶面和与该顶面相对的底面，所述第一膜的顶面在每个接触区域处抵靠所述元件的底面；以及
从由芯部材料制成的所述主体到在每个连接区中的所述膜的底面上一点的距离，该距离不大于100μm。
57、根据权利要求56所述的光耦合器，其特征在于，还包括第一电极和第二电极，它们定位成在所述光电材料的至少一部分中产生电场。
58、根据权利要求56所述的光耦合器，其特征在于，所述第一连接区安装在一基板的表面上且在该基板的芯体之上，而第二连接区安装在该基板的表面上且在该基板的芯体之上，其中在第一连接区中从由芯部材料制成的所述主体到该基板的芯体的间隔距离为DS1，而在第二连接区中从由芯部材料制成的所述主体到所述基板的芯体的间隔距离为DS2，其中DS1不大于100μm，且DS2不大于100μm。
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