DE112021004425T5

DE112021004425T5 - Fast-axis-kollimator mit hängeverbinder

Info

Publication number: DE112021004425T5
Application number: DE112021004425.7T
Authority: DE
Inventors: Alexander Goldis; Jeffrey T. Hill; Michael J. Bishop
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-06-29
Also published as: WO2022087479A1; US11960128B2; KR20230070498A; CN117015731A; US20220128782A1

Abstract

Eine Photonikbaugruppe kann ein Substrat, einen Hängeverbinder und einen Fast-Axis-Kollimator („FAC“) einschließen. Der Hängeverbinder ist in der Regel an einer Seite des Substrats befestigt, die sich von der Seite unterscheidet, durch die eine Lichtausgabe emittiert wird. Der Hängeverbinder kann im Querschnitt L-förmig sein, einen Basisbereich und einen erweiterten Bereich aufweisen, der von dem Basisbereich vorsteht. Der Basisbereich ist an dem Substrat befestigt, während der erweiterte Bereich an dem FAC befestigt ist, sodass sich der FAC entlang der Emitteroberfläche des Substrats nach unten erstreckt; wobei ein Scheitelpunkt des FAC koplanar mit einem Emitter ist, der die Lichtausgabe ausgibt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Patentanmeldung unter dem Patentzusammenarbeitsvertrag (Patent Cooperation Treaty) beansprucht Priorität gegenüber der am 22. Oktober 2021 eingereichten nicht vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 17/508,760 und der am 23. Oktober 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/104,687 , deren Inhalte durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden, als ob sie vollständig offenbart wären.
GEBIET
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen Photonikbaugruppen und vor allem photonisch integrierte Chips, die durch einen Hängeverbinder mit einem Fast-Axis-Kollimator verbunden sind.
HINTERGRUND
Fast-Axis-Kollimatoren werden in der Regel verwendet, um Licht, das von einer Laserdiode oder weiteren Lichtquelle aufgenommen wird, zu kollimieren. Diese Kollimatoren sind häufig an einem Emitter eines photonisch integrierten Chips („PIC“) angebracht oder grenzen an diesen an, um das Licht von dem Emitter aufzunehmen und zu kollimieren.
Ein Fast-Axis-Kollimator kann auf vielfältige Weisen an einem Emitter oder an diesen angrenzend befestigt werden. Fast-Axis-Kollimatoren können direkt an dem Emitter befestigt werden oder können an einer Lasche angebracht werden, die wiederum mit einem Substrat des photonisch integrierten Chips verbunden ist. Die Lasche wird an die gleiche Seite des Substrats gebunden, von der Licht durch den Emitter emittiert wird. Die Lasche ist somit in der Regel unterhalb des Fast-Axis-Kollimators positioniert, um den Kollimator mit dem Emitter auszurichten. Mit anderen Worten sind die Oberfläche der Lasche, die an das Substrat gebunden ist, und der Rand des Fast-Axis-Kollimators, der Licht von dem Emitter empfängt, der gleichen Seite des Substrats (oder weiteren Abschnitts des PIC) zugewandt.
Um den Fast-Axis-Kollimator und den Emitter korrekt auszurichten, wird der Fast-Axis-Kollimator im Allgemeinen ausgerichtet und befestigt (oder die Trägerlasche wird befestigt), während die Lichtquelle aktiv ist. Während der Fast-Axis-Kollimator und Emitter durch aktive Ausrichtung präzise ausgerichtet werden können, ist dieser Ausrichtungsprozess zeitaufwändig und erfordert sehr präzises Positionieren (und Änderungen der Position). Dies wiederum kann Massenfertigung von Photonikbaugruppen, die einen Fast-Axis-Kollimator beinhalten, verlangsamen.
KURZDARS TELLUNG
Eine hierin beschriebene Ausführungsform nimmt die Form einer Photonikbaugruppe an, umfassend: ein Substrat, umfassend: eine Verbinderoberfläche; und eine Emitteroberfläche, die an einem Rand auf die Verbinderoberfläche trifft; einen Wellenleiter mindestens teilweise innerhalb des Substrats; einen Emitter, der mit dem Wellenleiter gekoppelt ist; einen Hängeverbinder, der an der Verbinderoberfläche befestigt ist; und eine optische Komponente, die an dem Hängeverbinder befestigt ist; wobei sich die optische Komponente entlang eines Abschnitts der Emitteroberfläche erstreckt.
Eine andere hierin beschriebene Ausführungsform nimmt die Form eines Hängeverbinders an, umfassend: einen Basisbereich; und einen erweiterten Bereich, der mit dem Basisbereich verbunden ist; wobei: der Basisbereich konfiguriert ist, um an einer Verbinderoberfläche des Substrats einer Photonikbaugruppe befestigt zu werden; der erweiterte Bereich konfiguriert ist, um an einer optischen Komponente befestigt zu werden, sodass ein Scheitelpunkt der optischen Komponente koplanar mit einem Emitter der Photonikbaugruppe ist, der auf einer Emitteroberfläche der Photonikbaugruppe positioniert ist.
Noch eine andere hierin beschriebene Ausführungsform nimmt die Form eines Verfahrens zum Bilden einer Photonikbaugruppe an, umfassend: Befestigen einer optischen Komponente an einem Hängeverbinder mit einer ersten Verbindung; und Befestigen des Hängeverbinders an einer Verbinderoberfläche eines Substrats mit einer zweiten Verbindung, sodass sich die optische Komponente entlang einer Emitteroberfläche des Substrats erstreckt; wobei: ein Emitter auf der Emitteroberfläche konfiguriert ist, um eine Lichtausgabe zu emittieren; die optische Komponente konfiguriert ist, um die Lichtausgabe aufzunehmen; ein Scheitelpunkt der optischen Komponente koplanar mit dem Emitter ist; und die optische Komponente konfiguriert ist, um die Lichtausgabe zu kollimieren.
Diese und weitere Ausführungsformen werden bei der Durchsicht dieses Dokuments in seiner Gesamtheit ersichtlich, und die vorstehenden Ausführungsformen sind Beispiele, die hierin vollständiger und nicht als irgendeine Form von Einschränkung beschrieben sind.
Figurenliste
Die Offenbarung wird leicht durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche strukturelle Elemente bezeichnen und in denen:

1 eine Muster-Photonikbaugruppe veranschaulicht, die einen Fast-Axis-Kollimator und einen Hängeverbinder beinhaltet.
2 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ist, genommen entlang Linie 2-2 von 1, die einen Beispiel-Hängeverbinder zeigt.
3A-3D Querschnittsansichten sind, genommen entlang Linie 3-3 von 1, die Muster-Verbindungen zwischen einem Hängeverbinder und einem Substrat einer Photonikbaugruppe veranschaulichen.
4A-4C Muster-Vorgänge veranschaulichen, die verwendet werden, um einen Beispiel-Hängeverbinder zu bilden.
5 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 2 ist und einen mehrschichtigen FAC veranschaulicht.
6A eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 2 ist, die einen anderen Beispiel-Hängeverbinder zeigt.
6B eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 6A ist, aber in der eine Beschichtung auf einen FAC aufgebracht wurde, um eine Öffnung zu definieren, durch die Licht hindurchgeht.
7 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 2 ist und einen anderen mehrschichtigen FAC veranschaulicht.
8A eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 2 ist und ein Prisma veranschaulicht, das an einem Hängeverbinder angebracht ist.
8B eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 8A ist, in der das Prisma und der Hängeverbinder einteilig sind.
9 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Photonikbaugruppe ähnlich der von 2 ist, in der eine Photonikkomponente (hier ein Photodetektor) den FAC ersetzt hat.

Schattierung und/oder Schraffierung dient dazu, separate Komponenten in Querschnitten oder gemeinsame Komponenten im Querschnitt, wo die gleiche Schattierung verwendet wird, zu veranschaulichen. Sie gibt keine bestimmte Farbe oder bestimmtes Material wieder, noch weist es darauf hin.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert auf repräsentative Ausführungsformen Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Es sollte verstanden werden, dass die folgende Beschreibung die Ausführungsformen nicht auf eine bevorzugte Ausführungsform beschränken soll. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, wie sie innerhalb des Geistes und Schutzumfangs der beschriebenen Ausführungsformen eingeschlossen sein können, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind.
Eine „Photonikbaugruppe“, wie dieser Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Satz von Komponenten, die betriebsfähig miteinander gekoppelt sind, um Licht zu emittieren. Im Allgemeinen schließt eine Photonikbaugruppe eine Lichtquelle, einen Wellenleiter oder weiteres Ausbreitungsmaterial und einen Emitter ein. Die Photonikbaugruppe kann eine oder mehrere optische Komponenten einschließen, konfiguriert, um das von der Lichtquelle emittierte Licht zu empfangen und zu modifizieren. Einige oder alle der Komponenten der Photonikbaugruppe können Teil eines photonisch integrierten Chips („PIC“) sein. Zum Beispiel können die Lichtquelle, der Wellenleiter und der Emitter Teil eines PICs sein, obwohl in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere dieser Komponenten chip extern sein können.
Der „Emitter“ des photonisch integrierten Chips kann eine separate optische Komponente sein, wie eine Linse, ein Auskoppler, ein Gitter oder dergleichen, oder kann einfach ein Endpunkt eines Wellenleiters sein. Der Emitter kann einstückig mit dem Wellenleiter gebildet sein oder kann eine separate Komponente sein, die an dem Wellenleiter befestigt oder daran angrenzend ist. Dementsprechend sind Verweise auf einen Emitter hierin so zu verstehen, dass sie gegebenenfalls sowohl ein Ende eines Wellenleiters als auch eine dedizierte optische Komponente umschließen.
Ein Beispiel einer optischen Komponente einer Photonikbaugruppe ist ein Fast-Axis-Kollimator („FAC“). Der Fast-Axis-Kollimator nimmt eine Lichtausgabe von einem Emitter auf und kollimiert es. Fast-Axis-Kollimatoren können in Photonikbaugruppen verwendet werden, in denen die Lichtquelle, als ein nicht einschränkendes Beispiel, eine Laserdiode ist, da Laserdioden in der Regel eine divergierende Lichtausgabe emittieren. In bestimmten Ausführungsformen sind die Lichtquelle, der Wellenleiter (oder weiteres Ausbreitungsmedium) und der Emitter Teil eines PIC, mit dem der FAC verbunden ist. Wenn somit Licht aus dem PIC (durch den Emitter) auskoppelt, kollimiert der FAC das Licht.
Ein Hängeverbinder kann den FAC relativ zu dem Emitter des PIC positionieren. Der FAC ist in der Regel so ausgerichtet, dass sein Scheitelpunkt mit dem Emitter koplanar ist. Wenn der Scheitelpunkt des FAC und der Emitter nicht koplanar sind, kann die Lichtausgabe unzureichend kollimiert werden. Selbst geringe Fehlausrichtungen in der Größenordnung von einigen hundert Nanometern können bewirken, dass der FAC die Lichtausgabe nicht kollimieren kann oder die Lichtausgabe schlecht kollimiert. Dies kann im Gegenzug bewirken, dass die Photonikbaugruppe nicht richtig arbeitet.
Der Hängeverbinder ist in der Regel an einer anderen Seite eines Substrats als die Seite befestigt, durch die die Lichtausgabe emittiert wird (z. B. die Seite des Substrats, auf der der Emitter positioniert ist, oder die „Emitteroberfläche“). Das heißt, wenn die Emitteroberfläche als eine Seitenwand des Substrats betrachtet wird, wird der Hängeverbinder an einer Oberseite oder einer Unterseite des Substrats befestigt. Die vorstehende Nomenklatur wird in diesem Dokument derart verwendet, dass die Substratoberfläche, an der der Hängeverbinder befestigt ist (die „Verbinderoberfläche“), eine „Oberseite“ des Substrats ist, während die Oberfläche, durch die die Lichtausgabe emittiert wird (die Emitteroberfläche), eine „Seite“ des Substrats ist. Eine andere Möglichkeit, die Beziehung zwischen der Emitteroberfläche und der Verbinderoberfläche zu beschreiben, ist, dass sich die zwei in einem rechten Winkel treffen, vorausgesetzt, das Substrat ist ein rechteckiger Quader.
Der Hängeverbinder kann im Querschnitt L-förmig sein, wodurch ein abgestuftes Querschnittsprofil definiert wird. Der Hängeverbinder kann einen dickeren Basisbereich und einen dünneren, erweiterten Bereich einschließen, der von dem Basisbereich vorsteht. Der Basisbereich ist an dem Substrat befestigt, während der erweiterte Bereich an dem FAC befestigt ist, sodass sich der FAC entlang der Emitteroberfläche des Substrats nach unten erstreckt.
Im Allgemeinen wird der FAC an dem Hängeverbinder befestigt, der wiederum an der Oberseite des Substrats befestigt ist. Der FAC erstreckt sich entlang eines Abschnitts der Emitteroberfläche von dem Hängeverbinder, sodass der FAC an den Emitter angrenzend vorliegt und der Scheitelpunkt des FAC im Wesentlichen koplanar mit dem Emitter ist. „Im Wesentlichen koplanar“ bedeutet, dass der Scheitelpunkt des FAC und der Emitter nicht um mehr als die Fertigungstoleranz des Substrats plus die Fertigungstoleranz des Hängeverbinders plus jeglicher Fertigungstoleranz des Fast-Axis-Kollimators außerhalb der Ebene vorliegen. Im Allgemeinen betragen diese Fertigungstoleranzen weniger als fünf Mikrometer und können so wenig wie zwei Mikrometer betragen.
Durch Befestigung des Hängeverbinders an einer Oberseite des Substrats können die Abmessungen und die Struktur des Hängeverbinders selbst verwendet werden, um den FAC in Bezug auf den Emitter korrekt auszurichten. Für beliebige einer Gruppe von in Massenproduktion hergestellten Photonikbaugruppen ist der Abstand des Emitters von dem Rand, an dem sich die Emitteroberfläche und die Verbinderoberfläche treffen (der „Emitterrand“), innerhalb der Fertigungstoleranzen des Substrats, konstant. Ebenso ist die Höhe des Hängeverbinders konstant, wiederum innerhalb der Fertigungstoleranzen des Verbinders. Dementsprechend wird jede Fehlausrichtung des FAC in Bezug auf den Emitter durch diese zwei Fertigungstoleranzen geregelt, insofern als Größenvarianzen des FAC im Vergleich äußerst gering sind. Somit wird der Scheitelpunkt des FAC niemals um mehr als die Summe der maximalen Fertigungstoleranzen für das Substrat und den Hängeverbinder von dem Emitter versetzt sein. Wie obenstehend erwähnt, beträgt dies in der Regel weniger als fünf Mikrometer, was klein genug ist, damit der FAC im Wesentlichen alles der Lichtausgabe aus dem Emitter kollimieren kann.
Da ferner der Scheitelpunkt des FAC durch den Hängeverbinder immer im Wesentlichen mit dem Emitter ausgerichtet ist, besteht keine Notwendigkeit, den FAC aktiv mit dem Emitter auszurichten. Somit kann der Hängeverbinder an dem Substrat befestigt werden, ohne die Photonikbaugruppe einzuschalten. Dies beschleunigt im Wesentlichen die Fertigung von Photonikbaugruppen, führt zu weniger Defekten bei der Massenproduktion von Photonikbaugruppen und reduziert die Fertigungskosten.
Ausführungsformen werden als einen FAC einsetzend beschrieben, und werden insbesondere in Bezug auf einen FAC erläutert, der an einem Hängeverbinder befestigt ist. Es versteht sich jedoch, dass viele unterschiedliche optische Komponenten durch einen Hängeverbinder an weiteren Teilen einer Photonikbaugruppe befestigt und relativ zu ihnen positioniert werden können. Der Hängeverbinder kann an einem Slow-Axis-Kollimator, einer asphärischen oder sphärischen Linse, einer Mikrolinsenanordnung, einem Drehspiegel oder beliebigen weiteren geeigneten optischen Komponente befestigt werden. Dementsprechend sind die Erläuterungen hierin bezüglich der Verwendung eines Hängeverbinders mit einem FAC so zu verstehen, dass sie die Verwendung eines Hängeverbinders mit beliebiger weiteren geeigneten optischen Komponente umschließen.
Diese und weitere Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf 1 - 6 erläutert. Für den Fachmann wird jedoch leicht ersichtlich sein, dass die hierin in Hinblick auf diese Figuren gegebene detaillierte Beschreibung nur erklärenden Zwecken dient und nicht als einschränkend aufgefasst werden sollte.
1 veranschaulicht eine Photonikbaugruppe 100, die einen photonisch integrierten Chip 110, einen Fast-Axis-Kollimator 120, einen Wellenleiter 130 und einen Hängeverbinder 140 einschließt. Die Photonikbaugruppe schließt in der Regel eine oder mehrere Lichtquellen (nicht gezeigt) ein, die betriebsfähig sind, um eine Lichtausgabe zu emittieren; jede Lichtquelle kann betriebsfähig derart mit einem Wellenleiter verbunden sein, dass sich die Lichtausgabe durch den Wellenleiter 130 ausbreitet. Jeder Wellenleiter 130 kann mit einem Emitter verbunden sein (in 1 nicht gezeigt, aber in 2 sichtbar), der die Lichtausgabe aus dem PIC 110 zu dem FAC 120 auskoppelt, wo die Lichtausgabe kollimiert wird. In einigen Ausführungsformen sind die Lichtquellen Laserdioden, obwohl in weiteren Ausführungsformen auch andere Arten von Lichtquellen verwendet werden können.
Die Wellenleiter 130 können vollständig oder teilweise innerhalb des PIC 110 vorliegen. In einigen Ausführungsformen ist eine Oberfläche des Wellenleiters 130 koplanar mit einer Oberfläche des PIC 110 (wie dessen Verbinderoberfläche), und so liegt der Wellenleiter teilweise innerhalb des PIC vor. In weiteren Ausführungsformen kann der Wellenleiter 130 vollständig innerhalb des PIC 110 vorliegen, mit Ausnahme seines Endpunktes an dem Emitter, wie gezeigt. In jeder Ausführungsform koppeln sie die Lichtquelle(n) optisch mit dem Emitter.
Der FAC 120 ist konfiguriert, um Licht von dem Emitter aufzunehmen und kann durch einen Versatz 260 von dem Emitter separiert sein. Der FAC 120 kollimiert die von dem Emitter aufgenommene Lichtausgabe, wenn die Lichtausgabe durch den FAC hindurchgeht. Die Lichtausgabe kann sich von dem FAC 120 durch freien Raum und zu einer anderen Komponente der Photonikbaugruppe 100, wie optischen Komponenten oder dergleichen, ausbreiten. Die Oberfläche des Fast-Axis-Kollimators, die dem Emitter am nächsten liegt, ist im Allgemeinen parallel zu der Emitteroberfläche, daher ist der Versatz im Wesentlichen konstant.
Der Hängeverbinder 140 ist an dem PIC 110 befestigt, der in dieser Ausführungsform ein Substrat für den Hängeverbinder ist. Spezifisch ist der Hängeverbinder 140 an einer Verbinderoberfläche des PIC 110 befestigt und ist auch an dem FAC 120 befestigt. Der Hängeverbinder 140 ist so positioniert, dass sich der FAC 120 entlang eines Abschnitts der Emitteroberfläche des PIC 110 erstreckt (und parallel dazu ist). Es versteht sich, dass der Begriff „obere Seite“ relativ ist und in Bezug auf die Ausrichtung des in 1 gezeigten PIC 110 gegeben wird.
Der FAC 120 erstreckt sich ausreichend weit entlang der Emitteroberfläche des PIC 110, damit der Scheitelpunkt 225 des FAC (oder weiteren optischen Komponente) mit dem Emitter 250 koplanar ist, wie in 2 gezeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht des PIC 110, des Hängeverbinders 140 und des FAC 120, genommen entlang Linie 2-2 von 1. Im Allgemeinen ist der Hängeverbinder 140 durch eine erste Verbindung 220 an dem FAC 120 und durch eine zweite Verbindung 230 an dem PIC 110 befestigt. Die erste und zweite Verbindung 220, 230 werden nachstehend in Bezug auf 3A-3C detaillierter erörtert.
Der FAC 120 fungiert als eine asphärische Linse und ist auf einer dem Emitter 250 zugewandten Seite flach und auf seiner gegenüberliegenden Seite konvex. Der FAC 120 (oder weitere optische Komponente) ist durch einen Versatz 260 von dem Emitter 250 separiert. Die Größe des Versatzes variiert zwischen Ausführungsformen (obwohl sie innerhalb einer Ausführungsform im Allgemeinen konstant ist), liegt aber in der Regel im Bereich von einigen zehn Mikrometern. Pick-and-Place-Vorgänge können den Hängeverbinder 140 an einem vorgesehenen Punkt auf dem PIC 110 platzieren; Varianzen bei solchen Pick-and-Place-Vorgängen können bewirken, dass die Größe des Versatzes bis zu fünf Mikrometer größer oder kleiner, und in einigen Ausführungsformen so wenig wie ein Mikrometer größer oder kleiner ist. Im Allgemeinen ist der von dem FAC 120 ausgegebene kollimierte Strahl umso enger oder schmaler, je näher die Größe des Versatzes an seiner Auslegungsgröße liegt.
Wie in 2 gezeigt, ist der Hängeverbinder 140 im Querschnitt L-förmig. Der Hängeverbinder schließt einen Basisbereich 210 und einen erweiterten Bereich 215 ein; der erweiterte Bereich ist im Querschnitt von dem Basisbereich nach unten abgestuft und steht von dem Basisbereich in Richtung der Emitteroberfläche vor. Somit sind gegenüberliegende Oberflächen des Basisbereichs 210 und des erweiterten Bereichs 215 durch eine Seitenwand separiert, obwohl eine Oberfläche des Basisbereichs und des erweiterten Bereichs gemeinsam oder koplanar ist. Dies erzeugt den in 2 gezeigten Treppenstufenquerschnitt.
Der Basisbereich 210 ist durch die zweite Verbindung 220 an dem PIC 110 befestigt. Ebenso ist der erweiterte Bereich 215 durch die erste Verbindung 220 an dem FAC 120 (oder weiteren optischen Komponente) befestigt. Da der Scheitelpunkt 225 des FAC 120 mit dem Emitter 250 ausgerichtet ist und der Emitter im Allgemeinen in der Nähe oder an der Verbinderoberfläche des PIC 110 vorliegt, ist der erweiterte Bereich 215 im Querschnitt dünner als der Basisbereich 210, von dem er vorsteht, um diese Ausrichtung zu erleichtern. Ferner, obwohl der Basisbereich 210 in 2 als sich zu dem Emitterrand erstreckend gezeigt ist, ist dies nicht erforderlich. Der Basisbereich 210 kann in verschiedenen Ausführungsformen von dem Emitterrand zurückgesetzt sein oder sich über den Emitterrand hinaus erstrecken.
3A-3D veranschaulichen unterschiedliche Beispiele von Verbindungen 230 zwischen dem Hängeverbinder 140 und dem Substrat 110 (hier ein PIC, obwohl weitere Ausführungsformen weitere Substrate verwenden können), jeweils genommen entlang Linie 3-3 von 1. Insbesondere veranschaulicht jede der 3A-3D Beispiel-Verbindungen zwischen dem Basisbereich 210 des Hängeverbinders 140 und dem Substrat 110, obwohl diese Beispiele gleichermaßen auf die Verbindung 220 zwischen dem FAC 120 und dem erweiterten Bereich 215 anwendbar sind. Dementsprechend ist die folgende Erörterung zu verstehen, auch für diese Verbindung 220 zu gelten, wobei jegliche Erörterung des Substrats 110 für den FAC 120 gilt und die Erörterung des Basisbereichs 210 für den erweiterten Bereich 215 gilt. Zusätzlich sind die Wellenleiter 130 von den Ansichten der 3A-3D der Einfachheit halber weggelassen.
Wie in 3A gezeigt, kann eine Unterseite des Hängeverbinders 140 eine Aussparung 310 definieren, die mit einem Klebstoff 300 gefüllt ist. Der Klebstoff kann die in 2 gezeigte Verbindung 230 bilden, die den Hängeverbinder 140 an dem Substrat 110 sichert. Die Größe und Form der Aussparung 310 kann zwischen Ausführungsformen variieren. Im Allgemeinen ist die Aussparung 310 so bemessen, dass der Klebstoff 300 nicht aus der Aussparung austritt, einschließlich im Laufe des Aushärtens oder Abbindens. In einigen Ausführungsformen ist der Klebstoff eine wärmeaktivierte Folie.
3B veranschaulicht eine mehrteilige Aussparung, die aus einer ersten und zweiten Überlaufkammer 3 10a, 310b und einem Mittelkanal 310c gebildet ist. Wie bei der in 3A gezeigten Ausführungsform kann ein Klebstoff 300 den Mittelkanal 310c füllen (oder im Wesentlichen füllen). Wenn der Klebstoff abbindet oder aushärtet, kann er sich ausdehnen oder in eine oder beide der Überlaufkammern 3 10a, 310b wandern, um zu verhindern, dass der Klebstoff über den Mittelkanal 3 10c hinaus ausläuft oder den Basisbereich 210 des Hängeverbinders 140 verschiebt.
Bestimmte Ausführungsformen können beim Verbinden des Hängeverbinders 140 mit dem Substrat 110 auf Klebstoff verzichten. Zum Beispiel und wie in 3C gezeigt, kann eine eutektische Verbindung 320 den Basisbereich 210 direkt an dem Substrat 110 befestigen. Als eine andere Option und wie in 3D gezeigt, können ein oder mehrere Löcher, Vertiefungen oder weitere Aussparungen 330a, 330b in dem Substrat 110 gebildet werden. Der Basisbereich 210 kann Vorsprünge, wie Schenkel, einschließen oder bilden, konfiguriert, um in den Substrataussparungen 330a, 330b aufgenommen zu werden. Wie in 3D gezeigt, können eutektische Verbindungen 320a, 320b gebildet werden, um die Vorsprünge 140 des Hängeverbinders an dem Abschnitt des Substrats zu halten, der durch die Aussparungen 330a, 330b freigelegt ist. Zusätzlich können im Laufe eines Montagevorgangs, bei dem der Hängeverbinder 140 auf dem Substrat 110 platziert wird, die Aussparungen 330a, 330b als Passermarken funktionieren, um den Hängeverbinder in Bezug auf das Substrat auszurichten. In einigen Ausführungsformen können die Aussparungen 330a, 330b eine innere Schicht des Substrats 110 freilegen; diese innere Schicht kann metallisiert oder anderweitig aus einem Material gebildet sein, das für die eutektische Verbindung mit dem Basisbereich 210 des Hängeverbinders 140 geeignet ist.
Wie obenstehend erwähnt, können beliebige oder alle der in Bezug auf 3A-3D erörterten Verbindungen verwendet werden, um den FAC 120 an dem Hängeverbinder 140 zu befestigen, einschließlich der Verwendung einer eutektischen Verbindung. Eutektische Verbindungen können für bestimmte Ausführungsformen insofern besonders geeignet sein, als sie relativ dünn und in hohem Maße steuerbar sind und somit relativ geringe abmessungsbezogene Varianz zwischen unterschiedlichen Photonikbaugruppen aufweisen. Somit können eutektische Verbindungen bei der Massenproduktion von Photonikbaugruppen weniger Möglichkeiten für eine Fehlausrichtung oder einen Abmessungsversatz zwischen Komponenten wie dem FAC 120 und dem Hängeverbinder 140 oder dem Hängeverbinder und dem Substrat 110 und somit letztlich weniger Fehlausrichtung zwischen dem FAC und dem Emitter einführen. Zusätzlich kann die eutektische Verbindung (oder die Verwendung eines wärmeleitenden Epoxidharzes) sicherstellen, dass eine Temperatur des Hängeverbinders 140 und/oder des FAC 120 (oder weiteren optischen Elements oder Komponenten, die an dem Hängeverbinder angebracht sind) bei etwa der gleichen Temperatur vorliegen wie das Substrat 110, wodurch jegliche Bewegung, Verschiebung, Rissbildung oder Fehlausrichtung aufgrund von thermischen Unterschieden zwischen den Komponenten verringert wird.
4A-4C zeigen einen Muster-Stapel 400, der letztlich ein Beispiel eines Hängeverbinders 140 in verschiedenen Verarbeitungsstufen bildet. Anfänglich und wie in 4A zu sehen schließt der Stapel 400 mehrere Schichten ein. In dieser Ausführungsform schließt der Stapel 400 drei Schichten ein, nämlich eine Siliciumsubstrat- oder Basisschicht 415, eine vergrabene Oxidschicht (BOX-Schicht) 410, die an der Basisschicht 405 anliegt, und eine Silicium-auf-Isolator-Schicht (SOI-Schicht) 405, die an der BOX-Schicht 410 anliegt. Somit ist die BOX-Schicht 410, wie gezeigt, sandwichartig zwischen der Basisschicht 415 und der SOI-Schicht 405 angeordnet und separiert diese. Die Dicken der Schichten 405, 410, 415 können in unterschiedlichen Ausführungsformen variieren; in einigen Ausführungsformen kann der gesamte Stapel relativ dünn sein, wie in der Größenordnung von 725-850 Mikrometern. Weitere Ausführungsformen können einen Stapel 400 mit mehr oder weniger Schichten oder Schichten, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, aufweisen, und so soll die Erörterung der 4A-4C als ein Beispiel und nicht irgendeine Anforderung verstanden werden.
Ein Abschnitt der SOI-Schicht 405 kann mechanisch oder chemisch entfernt werden, zum Beispiel durch Ätzen, Schleifen, Polieren, Verdampfen und so weiter. Das Substrat 400 ist in 4B veranschaulicht, wobei die SOI-Schicht 405 dieser Verarbeitung unterzogen wurde. Entfernen des Abschnitts der SOI-Schicht 405 bildet das in 1 und 2 veranschaulichte Treppenstufenprofil des Hängeverbinders 140. Der Teil des Stapels, bei dem kein Material entfernt wurde, ist tatsächlich der Basisbereich 210 des Hängeverbinders 140, während der ausgedünnte Teil des Stapels 400 der erweiterte Bereich 215 ist; die BOX-Schicht 405 bildet daher eine äußere Oberfläche des erweiterten Bereichs. Sowohl der Basisbereich 210 als auch der erweiterte Bereich 215 werden obenstehend in Bezug auf 2 detaillierter erläutert.
In einigen Ausführungsformen ist die SOI-Schicht 405 drei bis fünf Mikrometer dick, und somit beträgt der Abstand zwischen dem Substrat 110 und dem erweiterten Bereich 215 drei bis fünf Mikrometer, insofern als dieser Abstand der Dicke der SOI-Schicht gleichkommt. Dementsprechend versteht es sich, dass der erweiterte Bereich relativ nahe an der Oberfläche des Substrats 110 vorliegen kann, mit dem der Basisbereich verbunden ist.
4C zeigt den Stapel 400 invertiert und mit dem FAC 120, der an der BOX-Schicht 410 angebracht ist, als eine Hängeverbindung funktionierend. Die BOX-Schicht ist an den FAC 120 gebunden, zum Beispiel durch eine eutektische Verbindung, wie zuvor erörtert. Im Allgemeinen ist das Verbinden des FAC 120 mit der BOX-Schicht 410, die die äußere Oberfläche des erweiterten Bereichs bildet, hochpräzise, und die Menge an entferntem Material (das in einigen Fällen einen Abschnitt der BOX-Schicht einschließt) kann durch chemische oder mechanische Entfernung fein gesteuert werden. Ferner ist der freigelegte Abschnitt der BOX-Schicht 410 nach dem Entfernungsprozess sauber und defektfrei, eine ausgezeichnete Oberfläche zum Verbinden mit dem FAC 120 bereitstellend. Genau wie die BOX-Schicht eine Oberfläche des Hängeverbinders bildet, die mit dem FAC 120 verbunden ist, bildet auch die SOI-Schicht 405 eine Oberfläche des Hängeverbinders, die mit der Verbinderoberfläche des Substrats verbunden ist, wie obenstehend beschrieben.
Wie obenstehend in Bezug auf 1 und 2 erörtert, liegt ein Scheitelpunkt des FAC 120 im Wesentlichen koplanar mit einem Emitter des PIC 110 vor, sobald der FAC 120 an dem Hängeverbinder 140 befestigt und der Hängeverbinder an dem PIC 110 befestigt ist. Im Allgemeinen kann diese Ausrichtung fein gesteuert werden, da die drei Variablen in der Ausrichtung fein gesteuert werden. Erstens kann die Menge des von dem Stapel 400 entfernten Materials präzise gesteuert werden und die freigelegte Oberfläche des Stapels 400, mit dem der FAC 120 verbunden ist, ist im Allgemeinen frei von jeglichen Oberflächendefekten. Zweitens wird eine Gesamtdicke des Stapels 400 (und somit des Hängeverbinders 140) durch Wafertoleranzen vorgegeben, die beim Bilden des Stapels 400 erreichbar sind, zum Beispiel durch Abscheiden oder Heranziehen der verschiedenen Schichten 405, 410, 415. Schließlich sind eutektische Verbindungen, wie jene, die verwendet werden, um den Hängeverbinder 140 an dem FAC 120 und dem PIC 110 zu befestigen, in den Abmessungen steuerbar und mit einem hohen Grad an Präzision reproduzierbar. Die kombinierten Varianzen dieser drei Quellen potenzieller Fehlausrichtung können so wenig wie ein bis zwei Mikrometer betragen und betragen in der Regel irgendwo von drei bis fünf Mikrometern. Dies liegt bei vielen Photonikbaugruppen innerhalb der Ausrichtungstoleranz des FAC und des Emitters.
5 veranschaulicht eine Photonikbaugruppe 500, die einen mehrschichtigen FAC 520 beinhaltet. Im Allgemeinen und wie in Bezug auf frühere Figuren beschrieben, ist der mehrschichtige FAC 520 durch eine erste Verbindung 220 an dem Hängeverbinder 140 befestigt, und der Hängeverbinder ist im Gegenzug durch eine zweite Verbindung 230 an dem PIC 110 befestigt. Die erste und die zweite Verbindung 220, 230 können eutektische Verbindungen sein, wiederum wie obenstehend beschrieben.
Im Gegensatz zu früheren Ausführungsformen erstrecken sich mehrere Wellenleiter 130a, 130b, 130c durch den PIC 110 hindurch; zusätzlich ist der Wellenleiter 130a an oder in der Nähe der Verbinderoberfläche des PIC 110 gezeigt. Jeder Wellenleiter 130a, 130b, 130c verbreitet eine Lichtausgabe 510a, 510b, 510c von einer Lichtquelle zu einem separaten Scheitelpunkt des mehrschichtigen FAC 520, der die jeweilige Lichtausgabe kollimiert. Wie in 5 gezeigt, sind die Wellenleiter 130a, 130b, 130c in unterschiedlichen Abständen von der Verbinderoberfläche des PIC 110 positioniert, wobei die Verbinderoberfläche die Oberfläche ist, an der der Hängeverbinder 140 befestigt ist. Der mehrschichtige FAC 520 erstreckt sich derart entlang eines Abschnitts der Emitteroberfläche des PIC 110 (und ist parallel dazu), dass jeder seiner Scheitelpunkte mit einem einzigen Wellenleiter koplanar ist. Auf diese Art und Weise kann ein einzelner Hängeverbinder 140 einen FAC (oder einen Satz von FACs) tragen, konfiguriert, um Lichtausgaben von mehreren Wellenleitern zu kollimieren.
Der mehrschichtige FAC 520 von 5 kann als ein einzelnes, einteiliges Element gebildet sein, das jeden der Scheitelpunkte definiert, oder kann aus mehreren FACs gebildet sein, die aneinander befestigt sind. In Ausführungsformen, in denen der mehrschichtige FAC 520 aus individuellen, befestigten Komponenten gebildet ist, können eutektische Verbindungen verwendet werden, um jeden FAC an einem anderen anzubringen. Zusätzlich kann jeder Scheitelpunkt des mehrschichtigen FAC entlang einer Achse parallel zu der Emitteroberfläche des PIC 110 ausgerichtet sein. Alternativ dazu können einer oder mehrere der individuellen Scheitelpunkte (oder FACs) in Bezug auf eine derartige Achse außeraxial vorliegen. Ferner kann der mehrschichtige FAC 520 eine zweidimensionale Anordnung von NxM FACs sein und ist nicht auf eine 1xM-Konfiguration beschränkt. Dies kann implementiert werden, wo die Wellenleiter 130 ein Gitter bilden.
Obwohl 5 jeden FAC des mehrschichtigen FAC 520 als die gleiche Querschnittsgröße zeigt, besteht keine Notwendigkeit, dass sie es sind. Ausführungsformen können individuelle FACs aufweisen, die mehr oder weniger konkav sind oder die sich weiter entlang der Emitteroberfläche des PIC 110 erstrecken. Dies kann nützlich sein, wenn die Wellenleiter 130a, 130b, 130c Licht unterschiedlicher Wellenlängen ausbreiten oder die weitere, unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
6A veranschaulicht eine Photonikbaugruppe 600' ähnlich der in 1 gezeigten Photonikbaugruppe 100, aber mit einem unterschiedlichen Hängeverbinder 610. Dementsprechend arbeiten die in 6A gezeigten gleichnummerierten Elemente im Allgemeinen wie in Bezug auf die gleichen Elemente in 1 beschrieben und/oder sind so konfiguriert, und werden nicht weiter erörtert.
Der Hängeverbinder 610 schließt einen Anschlag 620 und eine abgewinkelte Seitenwand 630 ein. Der Anschlag 620 liegt an einer Seite des FAC 120 an (z. B. berührt diese), die der Emitteroberfläche des PIC 110 am nächsten liegt. Die abgewinkelte Seitenwand erstreckt sich von der Oberfläche des Hängeverbinders 610, der durch die Verbindung 230 an dem PIC 110 befestigt ist. Der Anschlag 620 kann somit den FAC 120 in Bezug auf die Emitteroberfläche orientieren. Das heißt, der Anschlag kann den FAC 120 in Bezug auf die Emitteroberfläche ausrichten, wodurch sichergestellt wird, dass die zwei parallel sind. Ferner stellt die Kombination aus Anschlag und abgewinkelter Seitenwand die Größe des Versatzes 260 ein, genau wie der erweiterte Bereich den FAC 120 mit dem Wellenleiter 130 (oder einem zugehörigen Emitter) ausrichtet. Die abgewinkelte Seitenwand 630 kann in einigen Ausführungsformen mit einer Treppenstufenstruktur ersetzt werden.
Der Anschlag 620 und die abgewinkelte Seitenwand 630 können als Teil des Prozesses zum Bilden eines Stapels zu einem Hängeverbinder gebildet werden, wie im Allgemeinen in Bezug auf 4A-4C detailliert. Der Anschlag 620 und die abgewinkelte Seitenwand 630 können durch beliebigen geeigneten Vorgang gebildet werden, einschließlich chemisches Ätzen, mechanisches Schleifen oder Polieren, Laserverdampfung und so weiter.
6B veranschaulicht eine Photonikbaugruppe 600 von 6A, aber eine, in der der FAC 120 eine Beschichtung 650 aufweist, die auf eine Oberfläche des dem Substrat 110 am nächsten liegenden FAC aufgebracht wird. Die Beschichtung 640 definiert eine Öffnung 660; die Öffnung 660 ist im Grunde ein Abschnitt der FAC-Oberfläche, auf den keine Beschichtung aufgebracht wird. Licht 640 geht durch die Öffnung 660, nicht aber die Beschichtung 650, hindurch; die Beschichtung kann stattdessen Licht reflektieren, streuen oder absorbieren. Die Öffnung 660 und Beschichtung 650 helfen dabei, sicherzustellen, dass das aus dem FAC 120 austretende Licht 640 zur Aufnahme durch spätere optische Komponenten oder weitere Elemente korrekt ausgerichtet ist.
7 veranschaulicht einen Hängeverbinder 140, der durch eine erste Verbindung 230 an einem Substrat 110 und durch eine zweite Verbindung 220 an einem mehrschichtigen FAC 720 befestigt ist, ähnlich der Ausführungsform von 5. In dieser Ausführungsform 700 weist das Substrat 110 einen abgestuften Emitterrand auf, der effektiv mehrere „Schichten“ des Substrats 110 definiert, jede mit ihrem eigenen Wellenleiter 130a, 130b, 130c. Jede dieser Schichten kann sich weiter erstrecken als die „darüber“ liegende Schicht (z. B. die Schicht, die näher am Hängeverbinder 140 liegt). Somit erstreckt sich die dem Hängeverbinder 140 am nächsten liegende (und daran befestigte) Schicht weniger als die darunter liegende Schicht, die sich weniger als die darunter liegende Schicht erstreckt, und so weiter. Dies bildet den in 7 gezeigten Treppenstufen-Emitterrand.
Die mehrschichtige FAC 720 kann entlang eines Randes, der dem Emitterrand des Substrats 110 am nächsten liegt, abgestuft sein. Im Allgemeinen stimmt das Stufenmuster des mehrschichtigen FAC 720 mit dem Stufenmuster des Emitterrandes überein, sodass die Lücke zwischen beliebigem einzelnen FAC des mehrschichtigen FAC und seinem entsprechenden Emitter (und/oder Abschnitt des Emitterrandes) identisch ist. Somit kann der mehrschichtige FAC 720 Licht 710a, 710b, 710c von mehreren Wellenleitern 130a, 130b, 130c empfangen und kollimieren. Wie bei der Ausführungsform von 5 kann der mehrschichtige FAC 720 als ein einzelnes, einteiliges Element gebildet sein oder kann aus mehreren FACs gebildet sein, die aneinander befestigt sind.
8A veranschaulicht ein anderes optisches Beispiel-Element 800, das durch einen Hängeverbinder 140 an einem Substrat 110 angebracht ist. Hier ist das optische Element 800 jedoch ein Prisma und kein FAC. Das Prisma 800 kann das aus dem Substrat 110 (oder einem Wellenleiter 130 auf dem Substrat) austretende Licht 810 umlenken, sodass das Licht in einer vertikalen und nicht horizontalen Richtung emittiert wird. Im Grunde funktioniert der abgewinkelte Rand 802 des Prismas 800 als Reflektor, um Licht umzulenken. Wie bei weiteren Ausführungsformen ist der Hängeverbinder 140 über einen Klebstoff, ein Lötmittel oder dergleichen an dem Substrat 110 befestigt.
8B zeigt eine Alternative zu 8A. Hier ist das Prisma 800 selbst der Hängeverbinder. Mit anderen Worten ist der Körper des Prismas 800 geformt, um den reflektierten, abgewinkelten Rand oder die Facette 802 über einem Rand des Substrats 110 zu positionieren, um Licht 810 zu reflektieren, wie in Bezug auf 8A beschrieben. Somit lässt die Ausführungsform einen separaten Hängeverbinder ganz weg und verwendet ein einteiliges Element sowohl als Verbinder als auch als Prisma.
9 zeigt noch eine andere Variante 900, bei der ein Fotodetektor 910 einen FAC ersetzt. Somit ist ersichtlich, dass der Hängeverbinder 140 jegliche geeignete Komponente auf einem Substrat 110 positionieren und/oder anbringen kann und nicht nur ein optisches Element wie einen FAC oder ein Prisma, und solche Komponenten können Licht von einem Wellenleiter 130 der Ausführungsform aufnehmen. Die übrigen Elemente der Ausführungsform 900 sind im Wesentlichen identisch mit jenen, die in früheren Figuren, wie 2, veranschaulicht sind.
Obwohl die Ausführungsformen von 8A-9 einen Wellenleiter 130 innerhalb des Substrats 110, zum Beispiel unter einer Mantelschicht, die Teil des Substrats sein kann, zeigen, versteht es sich, dass sich der/die Wellenleiter 130 entlang einer oberen Oberfläche eines jeweiligen Substrats 110 erstrecken oder innerhalb eines in einer solchen Oberfläche definierten Kanals positioniert sein können. Jede Wellenleiteroption (z. B. eingebettet innerhalb eines Substrats oder unter einer Mantelschicht eines Substrats oder sich entlang einer Oberfläche eines Substrats erstreckend) können in jeglicher hierin in Bezug auf eine beliebige Figur beschriebene Ausführungsform verwendet werden.
Hängeverbinder, wie hierin beschrieben, können durch eine Vielfalt von Verfahren gefertigt werden. Als nicht einschränkende Beispiele kann ein Siliciumsubstrat mit einer Klinge oder einem Laser zerteilt werden, um aus einem einzelnen Substrat präzise mehrere Laschen zu bilden. Eine Reihe von Kiss-Cuts (z. B. Schnitte, die sich nicht durch das gesamte Substrat hindurch erstrecken) können die Körper der Hängeverbinder definieren, von denen jede an einem gemeinsamen Substrat angebracht bleiben und durch die nach dem Kiss-Cut-Prozess verbliebenen Reststücke voneinander separiert werden. Das heißt, das Substrat wird nach dem ersten Schneidevorgang zu einer abwechselnden Reihe von Körpern und Reststücken gebildet, wobei ein Reststück zwei Körper miteinander verbindet. Die Körper können mit einem zweiten Schnitt (wiederum durch eine Klinge, einen Laser oder dergleichen vorgenommen) voneinander separiert werden; die Reihe von zweiten Schnitten geht im Allgemeinen durch ein Ende von jedem Reststück hindurch, wobei ein Körper an einem einzigen Reststück angebracht bleibt. Das Reststück bildet somit den Abschnitt des Hängeverbinders, an dem der FAC, das optische Element oder weitere Komponente durch die erste Verbindung 220 angebracht ist (wie in 2 gezeigt), während der Körper den Abschnitt des FAC 140 bildet, der durch die zweite Verbindung 230 an einem Substrat 110 angebracht ist (wiederum wie in 2 gezeigt). In einigen Ausführungsformen kann das Reststück an dem Substrat und der Körper an dem FAC oder dergleichen angebracht sein.
Die vorhergehende Beschreibung verwendete zu Zwecken der Erklärung eine spezifische Nomenklatur, um ein vollständiges Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass die spezifischen Details nicht benötigt werden, um die beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Somit werden die vorstehenden Beschreibungen der spezifischen Ausführungsformen hierin zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie zielen nicht darauf ab, umfassend zu sein oder die Ausführungsformen auf die präzisen offenbarten Formen zu begrenzen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen angesichts der vorstehenden Lehren möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 17/508760 [0001]
US 63/104687 [0001]

Claims

Photonikbaugruppe, umfassend: ein Substrat, umfassend: eine Verbinderoberfläche; und eine Emitteroberfläche, die die Verbinderoberfläche an einem Rand trifft; einen Wellenleiter mindestens teilweise innerhalb des Substrats; einen Emitter, der mit dem Wellenleiter gekoppelt ist; einen Hängeverbinder, der an der Verbinderoberfläche befestigt ist; und eine optische Komponente, die an dem Hängeverbinder befestigt ist; wobei: sich die optische Komponente entlang eines Abschnitts der Emitteroberfläche erstreckt.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: der Hängeverbinder umfasst: einen Basisbereich; und einen erweiterten Bereich, der von dem Basisbereich vorsteht; die optische Komponente ein Fast-Axis-Kollimator ist; ein Scheitelpunkt der optischen Komponente koplanar mit dem Wellenleiter ist; der Basisbereich an der Verbinderoberfläche befestigt ist; und der erweiterte Bereich an dem Fast-Axis-Kollimator befestigt ist.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 2, wobei: der erweiterte Bereich dünner ist als der Basisbereich; und der Basisbereich und der erweiterte Bereich einen abgestuften Querschnitt definieren.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 2, wobei: der erweiterte Bereich durch eine erste eutektische Verbindung an dem Fast-Axis-Kollimator befestigt ist; und der Basisbereich durch eine zweite eutektische Verbindung an der Verbinderoberfläche befestigt ist.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: eine Oberfläche der optischen Komponente parallel zu der Emitteroberfläche ist; die optische Komponente und die Emitteroberfläche durch einen Versatz separiert sind; und der Versatz konstant ist.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: der Hängeverbinder einen Anschlag umfasst; der Anschlag an der optischen Komponente anliegt; und der Anschlag die optische Komponente in Bezug auf den Emitter orientiert.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 6, wobei: der Hängeverbinder ferner eine abgewinkelte Seitenwand umfasst; und die abgewinkelte Seitenwand und der Anschlag zusammenwirken, um eine Größe eines Versatzes zwischen der optischen Komponente und der Emitteroberfläche einzustellen.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 6, wobei: der Wellenleiter einer von einem Satz von Wellenleitern ist; die optische Komponente ein mehrschichtiger Fast-Axis-Kollimator ist, der einen Satz von Scheitelpunkten definiert, und jeder des Satzes von Scheitelpunkten koplanar mit einem des Satzes von Wellenleitern ist.
Photonikbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der mehrschichtige Fast-Axis-Kollimator ein einteiliges Element umfasst, das jeden des Satzes von Scheitelpunkten definiert.
Hängeverbinder, umfassend: einen Basisbereich; und einen erweiterten Bereich, der mit dem Basisbereich verbunden ist; wobei: der Basisbereich konfiguriert ist, um an einer Verbinderoberfläche des Substrats einer Photonikbaugruppe befestigt zu werden; und der erweiterte Bereich konfiguriert ist, um an einer optischen Komponente befestigt zu werden, sodass ein Scheitelpunkt der optischen Komponente koplanar mit einem Emitter der Photonikbaugruppe ist, der auf einer Emitteroberfläche der Photonikbaugruppe positioniert ist.
Hängeverbinder nach Anspruch 10, wobei: der Basisbereich umfasst: eine Basisschicht; eine vergrabene Oxidschicht, die an der Basisschicht anliegt; und eine Silicium-auf-Isolator-Schicht, die an der vergrabenen Oxidschicht anliegt; und der erweiterte Basisbereich umfasst: die vergrabene Oxidschicht; und die Silicium-auf-Isolator-Schicht, die an der vergrabenen Oxidschicht anliegt; und wobei ein Abschnitt der vergrabenen Oxidschicht eine äußere Oberfläche des erweiterten Bereichs bildet.
Hängeverbinder nach Anspruch 11, wobei der Abschnitt der vergrabenen Oxidschicht, der eine äußere Oberfläche des erweiterten Bereichs bildet, konfiguriert ist, um an der optischen Komponente befestigt zu werden.
Hängeverbinder nach Anspruch 11, wobei: die Basisschicht Silicium ist; und die Basisschicht konfiguriert ist, an der Verbinderoberfläche befestigt zu werden.
Verfahren zum Bilden einer Photonikbaugruppe, umfassend: Befestigen einer optischen Komponente an einem Hängeverbinder mit einer ersten Verbindung; und Befestigen des Hängeverbinders an einer Verbinderoberfläche eines Substrats mit einer zweiten Verbindung, sodass sich die optische Komponente entlang einer Emitteroberfläche des Substrats erstreckt; wobei: ein Emitter auf der Emitteroberfläche konfiguriert ist, um eine Lichtausgabe zu emittieren; die optische Komponente konfiguriert ist, um die Lichtausgabe aufzunehmen; ein Scheitelpunkt der optischen Komponente koplanar mit dem Emitter ist; und die optische Komponente konfiguriert ist, die Lichtausgabe zu kollimieren.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: der Hängeverbinder aus einem Stapel gebildet ist, umfassend: eine Basisschicht; eine vergrabene Oxidschicht, die an der Basisschicht anliegt; und eine Silicium-auf-Isolator-Schicht, die an der vergrabenen Oxidschicht anliegt; wobei der Vorgang des Befestigens der optischen Komponente an dem Hängeverbinder das Befestigen der optischen Komponente an der vergrabenen Oxidschicht umfasst; und der Vorgang des Befestigens des Hängeverbinders an der Verbinderoberfläche das Befestigen der Silicium-auf-Isolator-Schicht an der Verbinderoberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Substrat ein photonisch integrierter Chip ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Verbinderoberfläche und die Emitteroberfläche unterschiedliche Oberflächen des Substrats sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei sich die Verbinderoberfläche und die Emitteroberfläche an einem Rand treffen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich ein Abschnitt des Hängeverbinders in eine Aussparung erstreckt, die in der Verbinderoberfläche definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Abschnitt des Hängeverbinders, der sich in die Aussparung erstreckt, mit einer eutektischen Verbindung an das Substrat gebunden ist.