SE519713C2 - Förfarande och anordning för passiv upplinjering - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 . . . . 1 - 519 713 2 uppfinningen visas i figur l med en vy framifrån av en laser bärare monterad pà en polymer bärare.

Det nya konceptet för en làgkostnads arraylaser komponent har sàlunda upplinjeringsteknik mellan en laser och en vàgledare och utvecklats. Den kan byggas pà en passiv mellan en 'vàgledare och. ett optiskt MT-gränssnitt. Det är sannolikt att den uppfunna processen och den uppfunna process-sekvensen kommer att göra det möjligt att i framtiden fungera och möta kraven för kostnadseffektiva kommersiella komponenter med goda optiska egenskaper.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer detaljerat med hänvisning till en föredragen utföringsform och till de medföljande figurbladen.

Kortfattad beskrivning av figurbladen Figur l är en vy framifrån av en laser bärare monterad pà en polymer bärare med konceptet pà en upplinjering enligt uppfinningen.

Figur 2 är en vy uppifrån av en laser bärare med upplinjeringsspàr anpassade till bärarstrukturern enligt uppfinningen.

Figur 3 är en vy framifrån av en polymer bärare enligt uppfinningen. sonl visar upplinjeringsstrukturer i en. gjuten insats och den formade polymera bäraren.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen En laser bärare l innefattar en kantemitterande SM laser array 2 passivt upplinjerad till vágledarna 3 pá bäraren och som använder lodplättar, se figur 2. Denna metod för upplinjering' har tidigare visats ge singelmodprecisionq se /2/. ytspänning som är skapad av lodplättarna in den smälta fasen. referens /l/ och Upplinjeringen är àstadkommen med De plana vàgledarna 3 av exempelvis BCB, se referens /3/, pà 10 15 20 25 30 519 715 3 ett kisel substrat leder ljuset fràn laser arrayen 2 till kanten pà bäraren l, möjliggör en laser komponent utan pigtail förbindelse och lned framtida integrerbar vàgledar- funktionalitet. För upplinjering av bäraren l till ett MT- gränssnitt är spår 4 etsade, se figur 2, i de yttre delarna av bäraren l företrädesvis gjord av kisel.

Laser bäraren l är sedan placerad upp och ner pà en polymer bärare 5 och passivt positionerad till ett MT-gränssnitt genom inpassning av upplinjeringsspàren.14 pá laser bäraren till vertikala upplinjeringsstrukturer 6 och vàgledarna 3 till horisontella upplinjeringsstrukturer '7 pà den polymera bäraren, se figur 1. Polymera bärare är företrädesvis gjorda genom replikeringsteknik, baserad pà transferpressning' med mikrostrukturerad kisel som en formrumsinsats 8, se figur 3 /4/. storlekar för MT-gränssnittet, och referens Insatsen innefattar v-spar med olika den vertikala upplinjeringen och den. horisontella. upplinjeringen. för senare skapande av och de upplinjeringsstrukturerna 7 i den polymera bäraren. vertikala upplinjeringsstrukturer 6 horisontella För att ge utrymme för laserarrayen kan en hàlighet formas bakom upplinjeringsstrukturerna i. den polymera bäraren. Detta är företrädesvis gjort med användning av ett bondat byggblock pà den gjutna insatsen. Kvartsfylld epoxy är använd som polymer för att fà dimensionell kontroll och liten termisk expansion pà de replikerade strukturerna, se referens /4/ och /5/. MT- styrhàl 9 i. de replikerade bärarna, se figur 1, är gjorda genom att placera MT-styrpinnarna ll) pà gjutinsatsen under replikeringssteget.

En lödram kan sedan monteras pà baksidan av laser bäraren och förbindas med elektroderna genom tràdbondning. Detta är gjort före det att laserbäraren är fixerad till polymerbäraren medelst limning. Slutligen är detta paket inneslutet under transferpressning och polerat för att få optisk finish vid vàgledarkanten. 10 15 20 25 30 519 715 4 Laserarrayen kan ha fyra laser kanaler, där signal elektroder kan finnas pà den epitaxiella sidan och vara förbundna med bäraren när laser arrayen är flipchip monterad. Den gemensamma jordelektroden är tràdbondad till laser bäraren.

Laserbäraren tillverkades under användande av standard kiseletsningsteknik med litografi och torr etsning av kisel.

Elektroder gjordes med föràngning av Ti/Pt/ och en avlyftningsteknik. Nickel och guld kan sedan ^elektro- plätteras med en fotoresistmask till lödplättar. Den plana BCB-vàgledaren uppbyggdes genom under- och övercladdings- lager, och därimellan en vàgledarkärna, se referens /3/. Alla dessa lager deponerades pà kiselsubstratet med spinndeponering och mönstret hos vàgledarkärnan gjordes i ett litografiskt steg. Ändytan pà vàgledaren torretsades ocksà, för att sàlunda skapa en skarp kant pà vàgledaren. Detta gjordes för att få god kopplingseffekt fràn lasern in i vàgledarkärnan. Slutligen etsades upplinjeringsspàr in i substratet under användning av DRIE (Deep Reactive Ion Etchning) med oxid som maskerings material.

Kisel wafers med (1 O O) orientering etsades anisotropt i KOH (30 vol.%), för tillverkning av formrumsinsatsningarna.

Eftersom v-spåren för MT-styrpinnarna bestàr av tvà nivåer, användes tvà separata litografiska steg' med kiseloxid. och kiselnitrid som maskeringsmaterial. Först etsades de bredare MT-strkturerna med nitrid som maskeringsmaterial. Efter borttagandet av nitriden, etsades reststrukturerna med en underliggande oxidmaskering. För att skapa byggblocket, fusionsbondades en annan kiselwafer ovanpå denna wafer.

Byggblockstrukturerna etsades sedan ut fràn denna bondade wafer. Alla strukturerna i gjutinsättningen kompenserades för en dimensionskrympning pà 0,629% hos det polymera materialet, se referens /4/. 10 15 20 25 ._*_ . 1 'v ' , .. ß - -fi = _ , a Ü . . - ø 1.- I ; . . . » a > ~ '~ , ,, >-| n I 4- - ' = f» I a I I 5 De optiska egenskaperna hos lasermodulen kan testas med en integrerande sfär och IP-kurvan kan registreras för varje individuell kanal.

Den total krympningen hos de replikerade strukturerna efter transfergjutningen befanns vara omkring 0,69% när strukturerna mättes pà bade formrumsinsats och replikerad bärare med en profilometer.

Det skall förstås att uppfinningen inte är begränsad till det som har tidigare beskrivits och visats med den exemplifierande utföringsformen och att modifieringar kan göras inom ramen för de följande patentkraven.

Referenser /l/ Åhlfeldt H, ”Passive alignment of laser arrays to single-mode fibers using microstructured silcon carriers", et al, Proc. of the Int. Conf. on Optical MEMS and their application (MOEMS'97), Nara, Japan, l997,p. 155-159. /2/ Hunziker W.,et al, ”Low cost Packaging of Semiconductor Laser Arrays using Passive Self-Aligned Flip-Chip Technique Proc. of the 46” Electronic Components & 1996, p. 8-12. on Si motherboard", Technology Conference, Orlando, Fl, /3/ Palmskog G., et al, ”Low-cost single-mode optical passive coupler devices with an MT-interface-based on polymeric waveguides in BCB”, Proc, ECIO '97. 8” European Conference on Technical Exhibition. Opt. Soc.

Integrated Optics and America, Washington, DC, USA, 1997, p. 291-294.

”Precision Molding of Plastic 48th Seattle, /4/ Lundström, P, et al, Connectors Directly on Single-Mode Fibers”, Proc.

Electronic Technology Conference, Washigton, 1998, p. 828-833.

Components & 519 713;§§¶;§¿¿ 6 /5/ Yokosuka H., et al, ”multifiber Optical Components for Subscriber Networks", Proc. of the 46m Electronic Components & Technology Conference, Orlando, Fl, 1996, p. 487-493.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 519 713 7 Patentkrav Förfarande för noggrann och passiv upplinjering sàdan som en noggrann och passiv upplinjeringsteknik för en làgkostnads arrayfiber accesskomponent, kännetecknat av att anordna upplinjeringsspàr i en laser bärare, anordna vertikala upplinjeringsstrukturer och horisontella strukturer pà en mikroreplikerad polymer bärare och placera laser bäraren pà den polymera bäraren, varvid upplinjeringsspàren är anordnade att passa till de vertikala upplinjeringsstrukturerna, sä att också lasern blir upplinjerad mot bärarens vàgledarstruktur, när laserbäraren är placerad pà den mikroreplikerade polymera bäraren. Anordning för noggrann och passiv upplinjering sàdan som en noggrann och passiv upplinjeringsteknik för en làgkostnads arrayfiber accesskomponent, kännetecknad av att en laser bärare (1) är försedd med upplinjeringsspàr (4), att en mikroreplikerad polymer bärare (5) är försedd med vertikala upplinjeringsstrukturer (6) och horisontella strukturer (7), varvid. upplinjeringsspàren är anordnade att passa till de vertikala upplinjeringsstrukturerna, sä att också lasern blir upplinjerad mot bärarens vàgledarstrukturer, när lasern är placerad pà den mikroreplikerade polymera bäraren.