专利名称：一种光纤与光波导的耦合结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光路系统的光耦合结构，特别涉及一种光纤与光波导的耦合结构。
背景技术：
光波导组件具有稳定性佳、可批量生产、可集成化、高灵敏度及不受电磁波干扰的影响等优点，因此能应用在各种环境中。平面光波导(PlanarLightwave Circuits，PLCs)技术是一种利用半导体工艺在平面上制作许多光波导信道使其具分光、合光及光学切换(optical switch)等功能的技术，致力于将分离的组件设法整合到一完整的平台上，以降低整体模块尺寸、减少系统复杂性、降低讯号漏失、增加组件可靠度和良率等。
平面光波导是以硅芯片当作基材、然后分别在基材上沉积三层不同折射率的材质，上下层是覆盖层(cladding layer)，中间层是具有较高折射率的导波层。而如何将光波导芯片上的光波导端面与光纤对准耦合，以将光学讯号传输至其它光学组件，并减少耦合所造成的损耗，为光波导芯片设计的重要课题。光纤与光波导间的耦合随着光波导芯片的发展而不断的改进，最初的光纤波导耦合是单信道波导与单根光纤的耦合，光波导与光纤的耦合比较容易实现。然而目前光波导已向高密度波导数组的方向发展，如光波导的无源光分器(Splitter)是用来将输入的光能量依照所设定比例，由一条光纤分至多条光纤的组件，也称为耦合器，无源光分器的一对多结构由一输入光波导分支为多个接收光波导，故无法以单信道波导与单根光纤的方式进行耦合。
目前，主要采用的平面光波导与光纤的耦合方式，于光波导芯片上以蚀刻方式制备V-型槽，以V-型槽定位光纤使光纤核心在一条直线上，以确保与光波导列阵的匹配对接。然而光束在由光纤端面进入承接的光波导以及由光波导进入输出的光纤端面时，入射光垂直于两者的截断端面，将使得入射光与截断端面产生杂光反射，并进入接收光波导造成非同调共振，光波导与光纤端面的对准耦合将造成光损耗，增加光传播损失，进而影响光束进入与输出光波导的光通量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤与光波导的耦合结构，通过在一基板上制作光波导与用以置放光纤的辅助对准沟槽，在光纤置于沟槽对准光波导时，能提高其对准准确度，有效降低耦合损失。并使光纤与光波导之间的端面对入射光行进方向形成非为90度的斜角。如此可以避免垂直入射光的端面设计造成入射光与截断端面的杂光反射，进而降低或抑制传输过程的噪声。
本发明的光纤与光波导的耦合结构，用以耦合光纤与光波导区的传输光束，其特征在于，一基板含有一光波导区以及一个以上的辅助对准沟槽，辅助对准沟槽用以安置光纤。光波导区设有导光路径以及传输端面，传输端面面对于辅助对准沟槽，导光路径对准耦合光纤的位置且导光路径的末端切齐于传输端面，传输端面相对于传输光束的行进方向形成不为90度的斜角。
另外，辅助对准沟槽与光纤的断面也可相对于光行进方向形成不为90度的斜角并平行于光波导区的传输端面。传输端面相对于光行进方向所形成的斜角角度的较佳范围，根据其倾斜方向可形成两种情形，如斜角为正角，其范围可为70度以上，且小于90度；或是斜角为负角，其范围可为负70度以下，且大于负90度。
图1为本发明第一实施例的示意图；及图2为本发明第二实施例的示意图。
其中，附图标记说明100--硅基板、110--光输入区111--第一辅助对准沟槽、112--输入端面120--光波导区、121--第一传输端面122--第二传输端面、123--导光路径130--光输出区、131--第二辅助对准沟槽132--承接端面、200--硅基板
210--光输入区、211--第一辅助对准沟槽212--输入端面、220--光波导区221--第一传输端面、222--第二传输端面223--导光路径、230--光输出区231--第二辅助对准沟槽、232--承接端面具体实施方式
为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，配合附图详细说明如下本发明以光波导所制作的无源光分器为实施例，将无源光分器与光纤所建构的光路与其耦合结构制作于基板，可应用于光纤通讯系统及其它的光学系统。
请参考图1，其为本发明第一实施例的示意图。在硅基板100上形成光输入区110、光波导区120与光输出区130。光输入区110具有第一辅助对准沟槽111以安置一输入光纤(图中未示)以将输入光传递至光波导区120，光输入区110具有一输入端面112，第一辅助对准沟槽111与输入光纤的断面都切齐输入端面112；光输出区130具有多个第二辅助对准沟槽131以安置多个输出光纤(图中未示)，以承接光波导区120的多个输出光，光输出区130具有一承接端面132，第二辅助对准沟槽131与输出光纤的断面都切齐承接端面132；光波导区120为一对无源光分器，光波导区120设置的多个导光路径123可将由光输入区110所接收的输入光分为多个输出光传送至光输出区130；光波导区120具有一第一传输端面121与第二传输端面122，第一传输端面121面对于光输入区110的输入端面112，第二传输端面122面对光输出区130的承接端面132，多个导光路径123对准耦合每一光纤的位置，且导光路径123的两端分别切齐于第一传输端面121与第二传输端面122，第一传输端面121与第二传输端面122相对于光行进方向形成约82度的斜角。
由于光波导区的传输端面并非垂直于入射光行进方向，而可呈现任意的偏移斜角，此斜角可减少杂光反射而具有抑制噪声的功能。
输入端面与承接端面也可相对于光行进方向形成不为90度的斜角，使输入端面与承接端面分别并行传输端面。请参考图2，其为本发明第二实施例的示意图。在硅基板200上形成光输入区210、光波导区220与光输出区230。光输入区210具有第一辅助对准沟槽211以安置一输入光纤(图中未示)以将输入光传递至光波导区220，光输入区210具有一输入端面212，第一辅助对准沟槽211与输入光纤的断面都切齐输入端面212；光输出区230具有多个第二辅助对准沟槽231以安置多个输出光纤，以承接光波导区220的多个输出光，光输出区230具有一承接端面232，第二辅助对准沟槽231与输出光纤的断面都切齐承接端面232；光波导区220为一对多的无源光分器，光波导区220设置的多个导光路径223可将由光输入区210所接收的输入光分为多个输出光传送至光输出区230；光波导区220具有一第一传输端面221与第二传输端面222，且导光路径223的两端分别切齐于第一传输端面221与第二传输端面222，第一传输端面221与第二传输端面222相对于光行进方向形成约82度的斜角，光输入区210的输入端面212平行于第一传输端面221，光输出区230的承接端面232平行于第二传输端面222，多个导光路径223对准耦合每一光纤的位置。
本发明的光纤与光波导的耦合结构的输入端面、承接端面与传输端面可利用半导体的影印工艺(光微影工艺)，经由适当的掩模设计加上蚀刻来形成；或者是利用其它面加工或体加工形式制造。传输端面相对于光行进方向所形成的斜角角度的较佳范围，根据其倾斜方向可形成两种情形，如斜角为正角，其范围可为70度以上，且小于90度；或是斜角为负角，其范围可为负70度以下，且大于负90度；而本发明实施例的较佳值为82度，也可为相同角度的负角，即负82度。
虽然本发明的较佳实施例公开如上所述，然其并非用以限定本发明，任何普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些的变化与改进，因此本发明的专利保护范围以权利要求为准。
权利要求
1.一种光纤与光波导的耦合结构，其特征在于于一基板形成一光波导区以及一个以上的辅助对准沟槽，该辅助对准沟槽系用以安置一光纤，以耦合该光纤与该光波导区的一传输光线，该光波导区设有一导光路径以及一传输端面，该传输端面面对于该辅助对准沟槽，该导光路径的末端切齐于该传输端面且该导光路径对准耦合该光纤的位置，该传输端面相对于该传输光线的行进方向形成不为90度的一斜角。
2.如权利要求1所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该辅助对准沟槽与该光纤的断面平行于该传输端面。
3.如权利要求1所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为70度以上，且小于90度。
4.如权利要求3所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为82度。
5.如权利要求1所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为负70度以下，且大于负90度。
6.如权利要求5所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为负82度。
7.如权利要求1所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该传输端面，经由实施影印、面加工及体加工其中的一工艺所形成。
8.一种光纤与光波导的耦合结构，形成于一硅基板，其包含有一光输入区，具有一第一辅助对准沟槽以安置一输入光纤以传递一输入光，该光输入区并具有一输入端面，该第一辅助对准沟槽与该输入光纤的断面都切齐于该输入端面；一光输出区，具有多个第二辅助对准沟槽以安置多个输出光纤，以承接多个输出光，光输出区具有一承接端面，该第二辅助对准沟槽与该输出光纤的断面都切齐该承接端面；及光波导区，设置多个导光路径以将自该光输入区所接收的该输入光分为多个该输出光传送至该光输出区，该光波导区具有一第一传输端面与一第二传输端面，且该导光路径的两端分别切齐于该第一传输端面与该第二传输端面，各该导光路径对准耦合该光纤的位置，该第一传输端面与该第二传输端面相对于光行进方向形成不为90度的一斜角。
9.如权利要求8所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该输入端面与该承接端面平行于该传输端面。
10.如权利要求8所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为70度以上，且小于90度。
11.如权利要求10所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为82度。
12.如权利要求8所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为负70度以下，且大于负90度。
13.如权利要求12所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该斜角为负82度。
14.如权利要求8所述的光纤与光波导的耦合结构，其特征在于，该输入端面、该承接端面与该传输端面，经由实施影印、面加工及体加工其中的一工艺所形成。
全文摘要
本发明涉及一种光纤与光波导的耦合结构，用以耦合光纤与光波导区的传输光束，在一基板制作光波导区以及一个以上的辅助对准沟槽，辅助对准沟槽用以安置光纤，光波导区设有导光路径以及传输端面，传输端面面对于辅助对准沟槽，导光路径对准耦合光纤的位置且导光路径的末端切齐于传输端面，传输端面相对于传输光线的行进方向形成不为90度的斜角。
文档编号G02B6/24GK1719292SQ200410069130
公开日2006年1月11日 申请日期2004年7月6日 优先权日2004年7月6日
发明者杨建成, 刘文俊, 萧志诚 申请人:财团法人工业技术研究院