LiNbO₃集成光学器件用光纤支座的划切方法

专利名称：LiNbO₃集成光学器件用光纤支座的划切方法
技术领域：
本发明涉及LiNbO3集成光学器件技术领域，具体涉及一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法。
背景技术：
iNb03集成光学器件由于光电系数大，工作带宽很宽，驱动电压低，能跟光纤直接对准耦合，因此在光纤通讯、CATV信号分配以及光纤陀螺等光学传感器中有广泛的应用。但光源激光器要通过光纤耦合进芯片，芯片的输出要经过光纤送到光探测器，或送到需要的地方，故此一般光纤要粘结到作为载体的支座上。通常光学耦合组件主要包括多功能芯片、光纤支座、陪片以及尾纤。为了防止反射光束重新进入光纤，多功能芯片端面有10°倾斜角，为了满足折射定理光纤支座端面有14.85°的倾斜角。由于LiNbO3属六方晶系，有显著的各向异性。它的热膨胀系数CIa =15. 4X10-6 /0C，α。=7.5X10—7 °C相差一倍还多，在以前的技术中，光纤支座用ζ切基片划切，光纤支座的晶向跟多功能芯片的晶向并不一致。由于两者的热膨胀并不一样，在环境温度变化时就要出现应力。还有粘结光纤时划切了埋光纤的槽，当两个支座不是从同一根晶条上划切下来时，或不是近邻位置时，槽的精确位置不可能一致。现有的耦合手段是每个耦合点调整好后就粘结固化，三个耦合点就要进行三次耦合调整和粘结固化，不仅麻烦，出现失调的可能性加大。

发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，该方法中划切支座使用特殊方位的基片，使支座的耦合面跟集成光学芯片端面完全重合后，使两者的晶体方位完全一致，为了保证不出误差，记下相邻位置的支座和便于检查划切位置是否正确，专门制作了一个光刻掩模版，沉积上约800Α厚附着力较强的铬膜或钛膜。把掩模版的图案转移到支座基片上，对准划切线就能切出正确的支座。。本发明目的实现由以下技术方案完成
一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于该方法具有如下步骤 提供光纤支座基片及具有图案的掩膜版，并通过光刻于所述光纤支座基片一侧表面复制出所述图案；
基于所述光纤支座基片上的图案，于光纤支座基片上开设光纤槽，及将其切割为若干矩形块；
将所述若干矩形块叠放入角度划切夹具的凹槽内，所述角度划切夹具中矩形块具有图案的一侧具有相同朝向，之后将角度划切夹具放入划片机上并定位；
基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第一斜面； 从所述角度划切夹具取出矩形块后，于所述光纤槽上粘结光纤，所述光纤的端部放置于所述矩形块相对第一斜面的另一端处；
将所述矩形块放入研磨抛光夹具中，并将研磨抛光夹具放入划片机上并定位； 基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第二斜面，所述第二斜面与研磨面重合；研磨所述矩形块以构成所述光纤支座。所述光纤支座基片具有铬膜层或钛膜层，保证支座粘结到LiNbO3集成光学器件的端面上两者晶向完全一致，热膨系数一致，不会因膨胀系数不一样而产生应力。所述图案包括光纤槽线及划切线，所述光纤槽线和划切线均纵横设置呈栅格状。所述第一斜面和第二斜面的倾斜角为14.85°。除上述步骤之外，本方法还包括如下步骤基于所述矩形块的晶向及芯片晶向判断所述矩形块具有图案一侧的朝向，并依据此朝向将矩形块叠放入所述角度划切夹具中。本发明的优点是消除了支座与芯片晶体方位不一致而在温度变化时引起的应力。埋光纤的槽在支座上的位置在两个配对使用的支座中精确一致，满足了三个耦合点一次耦合固化的要求，划切时只要对准划切线就可划切，不容易出现错误，划切完了是否正确很容易检查。因为划切刀口离图案还有约50Mffl的距离，划片机是目前自动化程度高，控制精度高(标称尺寸精度3 5Mm，角度精度5秒)的设备，使用它提高了工作效率和支座的定位精度，减少了报废率。


图1本发明方法流程图2发明实施例中支座划切掩模版示意图； 图3本发明角度划切夹具结构图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解
通常耦合完毕的标准光纤支座结构如下芯片端面跟ζ轴成10°，光纤支座粘结光纤的面跟芯片端面法线成14.85°，此角度即为光的入射角，粘结光纤的面跟耦合粘结面之间的角度为90° 士 14.85° =104.85°或75. 15°。在芯片中平行于入射直波导，垂直于ζ轴的平面是ζ面。它与埋光纤的支座表面的角度差为14.85° —10° =4.85°，假若划切光纤支座基片时是用ζ切绕χ轴转4. 85°的切型，粘好后光纤支座的晶向跟芯片的晶向就完全一致。实际上旋4. 85°的方向跟切锐角、钝角时的方向有关，我们记住方向，最后划切完后， 把小支座粘结成较大晶块，用χ光测定晶向，跟芯片端面完全一致。以上为本发明设计的基本构思，参见图1，以下描述为实现上述构思所采取的技术方案，其具体步骤如下
首先提供光纤支座基片及具有图案的掩膜版。其中光纤支座基片为3英寸ζ切绕χ轴旋转4.85°，主对准边为χ面，双面抛光，厚度为1.2mm。同时制作如图2所示的光刻掩模版，掩膜版上的图案包括光纤槽线及划切线，所述光纤槽线和划切线均纵横设置呈栅格状。之后把光纤支座基片清洗干净，干燥之后溅射约800A铬膜。之后跟掩模版对准边对齐，把图形转移到支座基片上。剥离后即在光纤支座基片的一侧表面(与掩模板贴合的一面)上复制出制定的图案来。基于所述光纤支座基片上的图案，之后沿图案中光纤槽线把埋光纤的光纤槽开好，并沿划切线把光纤支座基片切割为若干矩形块。结合以上对于晶向的描述，基于矩形块的晶向及芯片晶向进行实验，以判断所述矩形块上具有图案一侧的朝向，并依据此朝向将矩形块叠放入所述角度划切夹具(参见图 3)中。角度划切夹具上开设有凹槽，可恰好容纳矩形块，凹槽底面有平整的胶带，会把矩形块粘住。需要注意的是，粘矩形块时编号要按照刚才判断的朝向。之后将角度划切夹具放入划片机上并定位。划片机是目前自动化程度高，控制精度高(标称尺寸精度3 5Mm，角度精度5秒)的设备，可满足划切矩形块的精度要求。基于所述矩形块上的图案，沿划切线划切所述矩形块以构成所其上的第一斜面； 之后从所述角度划切夹具取出矩形块，于所述光纤槽上粘结光纤，所述光纤的端部放
置于所述矩形块相对第一斜面的另一端处；
将所述矩形块放入研磨抛光夹具中，并将研磨抛光夹具放入划片机上并定位； 基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第二斜面，所述第二斜面与研磨面重合；
研磨所述矩形块以构成所述光纤支座。研磨抛光后成品支座的尺寸为长2. 5mm， 厚1.2mm，高2mm，倾斜角14.85° (光纤粘结面和耦合粘结面的夹具为75. 15 °或 104.85° )。
权利要求
1.一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于该方法具有如下步骤提供光纤支座基片及具有图案的掩膜版，并通过光刻于所述光纤支座基片一侧表面复制出所述图案；基于所述光纤支座基片上的图案，于光纤支座基片上开设光纤槽，及将其切割为若干矩形块；将所述若干矩形块叠放入角度划切夹具的凹槽内，所述角度划切夹具中矩形块具有图案的一侧具有相同朝向，之后将角度划切夹具放入划片机上并定位；基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第一斜面； 从所述角度划切夹具取出矩形块后，于所述光纤槽上粘结光纤，所述光纤的端部放置于所述矩形块相对第一斜面的另一端处；将所述矩形块放入研磨抛光夹具中，并将研磨抛光夹具放入划片机上并定位； 基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第二斜面，所述第二斜面与研磨面重合；研磨所述矩形块以构成所述光纤支座。
2.根据权利要求1所述的一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于所述光纤支座基片具有铬膜层或钛膜层，保证支座粘结到LiNbO3集成光学器件的端面上两者晶向完全一致，热膨系数一致，不会因膨胀系数不一样而产生应力。
3.根据权利要求1所述的一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于所述图案包括光纤槽线及划切线，所述光纤槽线和划切线均纵横设置呈栅格状。
4.根据权利要求1所述的一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于所述第一斜面和第二斜面的倾斜角为14. 85°。
5.根据权利要求1所述的一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法，其特征在于包括如下步骤基于所述矩形块的晶向及芯片晶向判断所述矩形块具有图案一侧的朝向，并依据此朝向将矩形块叠放入所述角度划切夹具中。
全文摘要
本发明涉及LiNbO3集成光学器件技术领域，具体涉及一种LiNbO3集成光学器件用光纤支座的划切方法。该方法具有如下步骤提供光纤支座基片及具有图案的掩膜版，并通过光刻于所述光纤支座基片一侧表面复制出所述图案；基于所述光纤支座基片上的图案，于光纤支座基片上开设光纤槽，及将其切割为若干矩形块；基于所述矩形块上的图案，划切所述矩形块以构成所其上的第一斜面和第二斜面；研磨所述矩形块以构成所述光纤支座。本发明的优点是消除了支座与芯片晶体方位不一致而在温度变化时引起的应力。埋光纤的槽在支座上的位置在两个配对使用的支座中精确一致，满足了三个耦合点一次耦合固化的要求。
文档编号G02B6/42GK102305964SQ20111025767
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者张海林, 曹泽煌, 王毅强 申请人:上海亨通光电科技有限公司