光波导器件集成模块及其制造方法

专利名称：光波导器件集成模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种带有安置在装配件上的半导体激光和光波导器件的光波导器件集成模块，及其制造方法。
在光通信领域中，开发出包括集成在石英基质光波导线路板上的半导体激光器，电子组件，光纤等等的混合集成光学模块是十分重要的。这是减低模块尺寸与成本所必不可少的技术。在这种技术中，为减少传递损耗高精度地固定每个元件是很重要的。
有人提出了一种表面安置的光学模块，其中半导体激光器和单模光纤用V型槽硅基板直接粘合(IEICE(电子，信息与通信工程研究院)会议1997,C-3-63)。

图12表示了一种结构图。对准键26形成在硅基板24和半导体激光器25上。对准键用于成象识别，以便检测V型槽的中心和半导体激光器25的发光点位置。由此进行高精度地位置调整。用硅基板24的V型槽27，可以实现在x方向大约±0.61μm和z方向大约±1μm的安装偏差。光纤28精确地安置在V型槽27中。V型槽27是通过硅的各向异性刻蚀而高精度地形成的。类似地，光纤28是以其外尺寸和芯区中心高精度受控条件下生产的。而且，将光纤装配和固定到V型槽27中，使得光纤28可以相对于半导体激光器25高精度地固定。
另一方面，为了提高光盘的密度和显示清晰度，就需要小的短波光源。获得短波光的技术包括采用半导体激光器的蓝光发生器和采用准相位匹配(下文称为“QPM”)系统(Yamamoto等人，光学通讯，Vol.16,No.15,p1156(1991))的光波导谐波发生器(下文称为“SHG”)。
图13表示了采用光波导QPM-SHG器件的蓝光光源的结构示意图。所采用的半导体激光器是，具有分布式布喇格反射器(下文称为“DBR”)区的可变波长半导体激光器(下文称为“波长可变的DBR半导体激光器”)。数字29是0.85μm区上的100mW级AlGaAs基质的波长可变DBR半导体激光器。半导体激光器包括活性层区和DBR区。改变施加到DBR区的电流量，使发射波长发生改变。
用作波长变换器件的光波导QPM-SHG器件30包括形成在X-截割掺镁的LiNbO3基板上的光波导和一个其偏振态周期性交变的区域。在形成有光波导的表面上形成二氧化硅保护膜31。固定波长可变的DBR半导体激光器29和光波导QPM-SHG器件30，以使得活性层和形成有光波导的表面分别与装配件32接触(下文称为“朝下安装”)。从波长可变DBR半导体激光器29的发射表面(光束离开激光器29的表面)发出的激光束直接耦合到光波导QPM-SHG器件30的光波导中。
用半导体激光器发出的光束调整光耦合，且对于100mW的激光输出，要有60mW激光束耦合到光波导中。控制施加到波长可变DBR半导体激光器的DBR区域的电流量，且由此将发射波长设定在光波导QPM-SHG器件的相位匹配公差范围内。目前，已经可以得到具有425nm波长的约10mW蓝光。
在集成有半导体激光和光纤的光学模块中，光纤被安置在形成于硅装配件上的V型槽中，而半导体激光器用V型槽作为参考位置进行安置。光纤为圆柱形的，且具有形成在其中心的芯部(光传播区)。通过高精度控制其直径来形成该光纤。此外，硅装配件上的V型槽也是通过硅的各向异性刻蚀而高精度地形成的。因此，安装光纤时，作为光纤中心的芯部是相对于硅装配件经过高精度地调整的。另一方面，用于定位半导体激光器的对准键也参考V型槽而形成，由此也可以高精度地安装半导体激光器。
在具有通过质子交换或Ti扩散而形成在LiNbO3基板表面上波导的平面光波导器件中(除了同轴中心具有光波导层(芯)的光波导器件，如光纤，之外的器件，在本发明中称为“平面波导器件”)，基板表面到光波导距离受到高精度地控制。在包括半导体激光器和平面光波导器件的集成模块中，以朝下安装的方式，用钎焊材料固定半导体激光器，用粘合剂固定光波导器件。一般地，在半导体激光器中，活性层形成在n型基板上，而P型包层和接下来的p端电极形成在其上。而且，p端表面到活性层的距离是约3μm。钎焊材料的厚度大约为1至2μm。从而，安装完成之后活性层到装配件的距离大约为4至5μm。通过调整安装过程中施加到半导体激光器上的压力值，该距离可以被控制在大约±0.2μm。
另一方面，由于平面光波导器件的光波导部分形成在基板的表面上，基板到光波导部分距离大约为1μm。因此，半导体激光器活性层与光波导器件的光波导部分之间存在着大约3至4μm量级的差。因此，在半导体激光器没有发出光束的情况下，难以进行调整(下文称为“无源安装”)。
已经提出的方法包括在平面光波导器件上形成厚膜，以使得半导体激光器活性层的水平面和平面光波导器件的光波导部分彼此吻合。但是这种方法有下列问题1．由于形成厚膜时基板的温度升高，致使光波导的制作条件改变，尤其是，在采用QPM系统的SHG器件的情况下，相位匹配波长可能改变，且波长转换特性可以随光波导折射率的改变而变劣。
2．在成型之后，厚膜收缩因而基板可能弯曲变形。这种弯曲使在装配件上安装器件较为困难。
3．厚膜大约有几个微米厚。所以，难以控制使其厚度均匀。
4．在用粘合剂固定光波导器件过程中，当粘合剂厚度不均匀时从装配件传递过来的热不可能是均匀的。所以，尤其是在采用QPM系统波长转换器件中，相位匹配波长可能改变，或者波长转换特性可能变劣。
另一方面，在宽度方向调整半导体激光器和平面光波导器件之间的光耦合过程中，通常是在光耦合调整之后涂粘合剂，然后干燥固定之。所以，在涂粘合剂过程中或粘合剂固化时发生收缩情况下，由所产生的力可能会出现调整之后的失调。
在利用二次谐波发射效应的光波导QPM-SHG器件中，所得到的谐波光的功率正比于被耦合的基波功率的平方。所以，提高耦合效率和减少抽样间差别是十分重要的。
所以，本发明的目的是解决上述问题，并提供一种集成的光波导器件模块，其中半导体激光器和平面光波导器件被安装在各自的位置上。在其高度方向受到高精度的控制，并且还提供一种制作该模块的安装方法。
为了实现上述目的，本发明的光波导器件集成模块包括置于装配件上的半导体激光器和光波导器件。该光波导器件包括形成在其基板表面上的光波导。半导体激光器和光波导器件安装在装配件上，其中在半导体激光器的两侧表面上都形成有活性层，而光波导器件形成有光波导的一个表面朝着装配件。用粘合剂将该装配件与半导体激光器或者光波导器件组成一体，并一间隔件插在两者之间。间隔件使装配件与半导体激光器或者光波导器件之间保持基本均匀的距离。
制作本发明的光波导器件集成模块的方法，指出了制作包括安装在装配件上的半导体激光器和光波导器件的光波导器件集成模块的方法，该半导体激光器的两侧表面都形成有活性层，而光波导器件形成有光波导的一个表面朝着装配件。该方法包括用粘合剂在装配件上安装至少一个半导体激光器和光波导器件。且在装配件与半导体激光器或者光波导器件之间有一个间隔件。该间隔件使装配件与半导体激光器或者光波导器件之间保持基本均匀的距离。
图1是本发明第一实施例SHG蓝光光源的结构图。
图2是表示与本发明第一实施例光波导QPM-SHG器件基波对应的波导模式图。
图3是表示根据本发明第一实施例，当玻璃珠直径改变时，半导体激光器发射模与光波导QPM-SHG器件波导模式之间耦合的最大光耦合效率变化曲线图。
图4是本发明第一实施例凸脊QPM-SHG器件的透视图。
图5A-5D是本发明第一实施例SHG蓝光光源的装配图。
图6A-6C是解释本发明第一实施例定位情况的示意图。
图7A和7B是解释本发明第一实施例采用圆柱体的安装方法示意图。
图8A-8D是本发明第二实施例SHG蓝光光源的装配图。
图9A-9C是本发明第三实施例SHG蓝光光源的装配图。
图10是本发明第三实施例紫外固化剂粘度与移动精度的曲线图。
图11是本发明第四实施例SHG蓝光光源的结构图。
图12是传统技术实例中用直接粘合所得到的表面安装的光学模块的结构图。
图13是传统技术实例中直接粘合的SHG蓝光光源的结构图。
在本发明中，采用间隔件可以在安装过程加压时保持装配件与半导体激光器或者光波导器件之间基本均匀的距离。在本文中，“基本均匀的距离”是指距离的变化范围优选地是大约10％。优选的是，可采用均匀形状的，如球形或圆柱形的间隔件。
在本发明中，适宜根据球形或圆柱体的尺寸调整装配件表面到光波导的距离，以便在半导体激光器所发出光束到光波导的耦合中获得最大耦合效率。
适宜采用多个球形或圆柱体。
优选地，球形体或圆柱体在装配件与光波导器件或者半导体激光器之间铺一层。在这种具体情况下，“铺一层球形体或圆柱体”的表述是指，将各个球形体或圆柱体分布成彼此之间不叠落地状态。
在半导体激光器的情况下，优选的是球形体或圆柱体与粘合剂混合。
与粘合剂混合的球形体或圆柱体量适宜不大于30vol.％，更为优选地，是在0.1vol.％至20vol.％之间的范围。
优选地，球形体或圆柱体具有基本上相同的尺寸。在本文中，术语“基本上”是指彼此之间的尺寸稍有不同，具体地，差别在±10％是可接受的。
优选地，光波导器件是具有偏振态周期性交变区域的准相位匹配波长转换器件。
此外优选地，球形体或圆柱体用至少从下列一组中选出的一种材料制成玻璃材料，树脂如丙烯酸树脂、含有聚7烯基苯的树脂、甲醛浓缩树脂等等，以及陶瓷。
优选地，光波导器件中的粘合剂经紫外光照射已固化。
优选地，用于固定半导体激光器的粘合剂是焊锡或导电胶。
优选地，球形体具有不大于10μm的平均颗粒尺寸，更为优选地是在1μm至9μm范围。
优选地，圆柱体具有10μm至100μm的平均长度。
而且优选是，满足关系式d1+d2+Δ≌d3+d4，其中d1是球形体或圆柱体的直径，d2是从波导器件表面到光波导中激光束波导模式强度到达其峰值的位置的距离，d3是从半导体激光器形成有活性层的表面到半导体激光器所发射激光束强度达到其峰值的位置的距离，d4是在装配件上安装半导体激光器所用粘合剂的厚度，而Δ是光波导中激光束波导模式强度达到其峰值位置，与半导体激光器所发出激光束耦合到光波导中得到最大光耦合效率位置之间的距离。
而且优选地，当光波导中的激光束波导模式具有对称形状，而相对于基板厚度方向的不对称形状时，Δ≌0和Δ=α，其中α代表光波导中激光束波导模式强度达到其峰值的位置与与半导体激光器所发出激光束耦合到光波导中得到最光耦合效率的位置之间的距离。
在本发明的安装方法中，优选地，光波导器件中的光耦合调整是在半导体激光器发射光束的条件进行的。
优选地，粘合剂是在紫外光照射下固化的紫外固化树脂。可用于本发明的紫外固化树脂包括那些通过混合例如丙烯酸单体、低聚物(诸如具有1000至5000分子量的聚酯-，聚氨酯-，或环氧-丙烯酸酯等等)，光致引发剂(二苯甲酮，苯偶姻乙醚等等)，和聚合反应抑制剂所制备的树脂。
在本发明的安装方法中，适宜将粘合剂涂覆在装配件上，在光波导器件和装配件之间有粘合剂的条件下进行半导体激光器与光波导器件之间光耦合的调整，然后固定该光波导器件。
优选地，粘合剂具有不大于100cps的粘度。
而且优选地，在装配件上安装光波导器件或半导体激光器时所添加载荷的中心位置为当球形体或圆柱体放置在一个位置上时在球形体或圆柱体附近；当球形体或圆柱体放置在两个位置时在两点之间的连线上；或者当在三个或更多位置上放置球形体或圆柱体时在三个或更多点之间连线限定的区域中；并且在光波导器件或半导体激光器上。
优选地，在装配件上安装光波导器件或半导体激光器时，所用夹具与光波导器件或半导体激光器接触部分的面积比光波导器件或半导体激光器的面积要小。
优选地，光波导器件和半导体激光器中的至少一个安装在装配件上，而同时在该至少一个上添加载荷。尤其是，在光波导器件上所加载荷适宜不超过500g。
优选地，球形体或圆柱体与粘合剂混合在一起。
而且，球形体或圆柱体与粘合剂的混合比例适宜为不大于30vol％。
优选地，光波导器件的位置在半导体激光器发射光束的情况下进行调整，然后将光波导器件安装到装配件上。
优选地，球形体或圆柱体具有基本相同的尺寸。在本文中，术语“基本上”是指彼此之间的尺寸稍有不同，具体地，差别在±10％是可接受的。
固定半导体激光器所用的粘合剂以焊锡或导电胶较为适合。
在半导体激光器与平面光波导器件集成在一起的光波导器件集成模块中，提高耦合效率和减低各个抽样间耦合效率的差别是很重要。尤其是，在包括半导体激光器和光波导QPM-SHG器件的短波光源中，所得到的二次谐波功率正比于耦合的基波功率的平方。所以，耦合效率的提高和减低抽样间耦合效率的差别是非常重要的因素。本发明的模块和安装方法可以满足这些重要因素的要求。
如上所述，本发明可以使半导体激光器的活性层水平面与光波导器件的光波导自动地彼此重合起来。另外，即使在固化时粘合剂发生收缩的情况下，由于球形体或圆柱体导致的高度方向定位，使得降低耦合效率的不良影响很小。
根据本发明的安装方法，可以缩短安装所需时间。而且，当球形体和圆柱体与粘合剂混合在一起时，半导体激光器活性层与光波导器件的光波导的水平面会自动地彼此重合。另外，即使固化时粘合剂发生收缩的情况下，由于球形体或圆柱体导致的高度方向定位，使降低耦合效率的不良影响很小。
在下述实施例中，提出了一种通过在包含半导体激光器和平面光波导器件的光波导器件集成模块中高精度地控制光波导和活性层的厚度实现高效率光耦合的方法。
第一实施例在本实施例中，提出了一种SHG蓝光光源，它带有作为平面光波导器件的光波导准相位匹配二次谐波发生器件(QPM-SHG)，和作为半导体激光器的波长可变DBR半导体激光器。光波导QPM-SHG器件制作在掺镁的LiNbO3基板上。DBR半导体激光器具有改变波长的功能。
在本实施例中，球形体或圆柱体被安置在平面光波导器件与装配件之间，以使得平面光波导器件中的光波导高度方向的位置受到高精度地控制。由此，实现高效光耦合。
图1表示出本实施例SHG蓝光光源的结构图。该SHG蓝光光源包括光波导QPM-SHG器件2和波长可变DBR半导体激光器3，它们被安装在硅装配件4上。SHG器件2包括质子交换光波导5和其偏振态周期性交变的区域6(下文称为“偏振交变区”)，这些部分形成在x-截割掺镁LiNbO3基板1上。偏振交变区6是通过在LiNbO3基板的+x平面上形成梳状电极并施加电场而产生的。用偏振交变区校正基波与二次谐波传播速率之差。由此，可满足准相位匹配条件。基波和二次谐波作为传导波在质子交换光波导5中传播。因此，可以保证长的相互作用距离，并可由此实现高的交换效率。
在质子交换光波导5上形成SiO2保护膜7(厚度为200nm)。图2表示了基波的波导模式。该基波相对于厚度(高度)方向具有3μm的半最大值全宽度，且从基板表面到波导模式强度达到其峰值所在位置的距离是2μm。
DBR半导体激光器3是AlGaAs基质的半导体激光器，并具有820nm的发射波长。半导体激光器3包括一个活性区(活性层)8和一个具有形成于其中的衍射光栅的DBR(分布布喇格反射器)区9。来自于DBR区9且与衍射光栅间距对应的光入射到活性层8并反馈回活性层，而且在光输出与DBR区9的活性区8端面之间振荡。将发射波长设定在从活性层反馈回来的光波长处(下文称为“反馈波长”)。在DBR区9上，具有一个内部加热器。在内部加热器上加电流可以使DBR区9的衍射光栅折射率改变。这样可以改变反馈波长，且由此改变发射波长。可实现2nm范围的波长改变。
n-型包层层和活性层形成在一个n-型GaAs基板上，并在其上形成p-型包层和另外的p-端电极。P-端表面(即形成有活性层一侧的表面)到发射中心的距离是3μm。
在硅装配件上，形成有Ti/Pt/Au金属化膜，并在将要安装半导体激光器部分，通过蒸镀提供有Pb/Sn焊锡10。焊锡材料的厚度是3μm。安装时调整加到DBR半导体激光器上的压力量值，使得固定之后焊锡材料的厚度为2μm。因此，安装之后，硅装配件4到发射中心(即发射激光束强度达到其峰值的位置)的距离是5μm。
如上所述，在高度方向上，半导体激光器的发射中心距硅装配件5μm。另一方面，SHG器件2的基板表面到波导模式强度达到其峰值的位置之间的距离是2μm。所以，为了获得高效光耦合，必须在SHG器件2的高度方向上进行位置调整。在本实施例中，球形玻璃珠11介于SHG器件2与硅装配件4之间，以使厚度得到调整。玻璃珠11平均颗粒尺寸的变化不大于±0.1μm，且能在高度方向进行高精度的位置调整。实际上，确定了球形玻璃珠11的尺寸，可以得到SHG器件2的波导模式与半导体激光器发射模式之间的最大光耦合效率。
下文将详细描述确定球形玻璃珠11尺寸的方法。设d1表示球形体或圆柱体的直径，光波导QPM-SHG器件表面至光波导的激光光波导模式强度达到其峰值的位置的距离为d2(图2)，半导体激光器形成有活性层的表面至活性层位置的距离(即活性层半厚度对应的距离)为d3(图1)，且在装配件上安装半导体激光器所用焊锡膜的厚度为d4(图1)。在本实施例中，d2=2μm,d3=3μm,且d4=2μm。在比情况下，仅仅采用直径d1为3μm的玻璃珠11而满足关系式d1+d2=d3+d4，不是始终都能获得SHG器件2波导模式与半导体激光器发射模式之间的最大光耦合效率。如图2所示，本实施例中采用的SHG器件中光波导的激光束波导模式是关于强度峰值不对称的。在此情况下，当激光束波导模式相对于强度峰值不对称时，SHG器件表面至光波导中激光束波导模式与激光器发射模式之间达到最大光耦合效率的位置的距离为d2+Δ。
图3表示出，当玻璃珠11的直径d1改变时，半导体激光器发射模式与SHG器件2波导模式之间耦合的最大光耦合效率变化曲线图。如图3所示，当玻璃珠11的直径d1为2.7μm时，可得到最大光耦合效率。从上述的结果可知，由于当满足关系式d1+d2+Δ≌d3+d4时，有d1=2.7μm,d2=2μm,d3=3μm，且d4=2μm,Δ≌0.3μm，故在此情况下可得到最大光耦合效率。
本实施例采用了光波导中激光束波导模式相对于强度峰值不对称的光波导器件。但是，当光波导中激光束波导模式相对于峰值对称时，则保持Δ≌0。例如，在制作图4中所示的凸脊QPM-SHG器件35时，光波导36中的激光束波导模式相对于强度峰值是对称的。
在本实施例中，用玻璃珠作为球形体。但是除了玻璃材料之外，甚至用丙烯酸树脂、含有聚二乙烯基苯的树脂材料、甲醛缩聚物树脂，或陶瓷作为球形体材料时，仍可得到与玻璃珠具有相同颗粒尺寸精度的球形体，而且也可以高精度地实现在高度方向的位置控制。但是，当球形体的颗粒尺寸超过10μm时，制作这种球形体变得很困难，且其颗粒尺寸精度会变劣。所以，为了在高度方向上高精度地控制位置，适宜采用颗粒尺寸不大于10μm的球形体。
现在参考附图5A至5D说明本发明的安装方法。首先，在SHG器件2形成有光波导的表面(下文称为“光波导形成表面”)上添加若干具有2.7μm平均颗粒直径(φ)的玻璃珠。作为添加方法，一种是将若干玻璃珠11与丙酮混合，充分搅拌，将微量的混合物施加到光波导形成表面上。丙酮被蒸发，由此形成一层分布于光波导形成表面的玻璃珠11。采用这种方法时，可以形成单层玻璃珠11，由此可以实现高度方向上的较高精度的位置调整。在本实施例中，玻璃珠11被加到SHG器件2上。但是，即使将玻璃珠11加到硅装配件4上也是毫无问题的。
如图5B所示，在半导体激光器发射光束的同时，进行光耦合调整。SHG器件2放置在硅装配件4上，该装配件上已经安装有DBR半导体激光器3。SHG器件被固定到真空吸附钳上，并进行移动调整。在本实施例中，由于是通过玻璃珠11自动进行高度方向上的位置调整，所以这种调整是相对于光轴方向X和宽度方向Y(垂直于光轴方向X的方向)进行的。半导体激光器和SHG器件相对两端之间的距离被设定为3μm。然后在宽度方向Y进行位置调整，以便在半导体激光器和SHG器件在宽度方向Y相对移动时，可以得到光波导发射端面所发出激光束的输出峰值。由此，可以完成光轴方向X和宽度方向Y的位置调整。
为了固定SHG器件2，在垂直于硅装配件4的方向向上移动SHG器件2。然后，在其上已经安装有DBR半导体激光器3的硅装配件4上涂覆可紫外固化的制剂12(图5C)。在本实施例中，采用的是阳离子聚合得到的环氧基质粘合剂，其粘度大约为1000cps。之后，在垂直于硅装配件4的方向向下移动SHG器件2，并使其定位在半导体激光器发射光束时得到输出峰值的位置上。然后用紫外光照射大约30秒，同时在SHG器件2上加载荷。由此，使SHG器件2固定(图5D)。为了分布单一一层玻璃珠11，在SHG器件2上加载荷是必要的。但是，当在500g或更大载荷条件下进行安装时，某些情况下可能会损伤SHG器件2。所以，加到SHG器件2上的载荷应当不大于500g。
为了高精度地控制硅装配件4与SHG器件2之间的间隙，还应当注意加载的位置。为了高精度地控制硅装配件4与SHG器件2之间的间隙，加载需要加在SHG器件2上且为玻璃珠11所在区域的中心附近位置，如图6A所示。当玻璃珠11按图6A所示的聚集状态放置在一个位置上时，载荷可以加在该图所示SHG器件2上点X附近，并且是在放置有玻璃珠的区域内。载荷中心位于点Y或Z时，SHG器件2不能平行于硅装配件4安装。这将致使硅装配件4与SHG器件2之间的间隙不能得到精确地控制。如图6B所示，当玻璃珠分散在几个地方时(图6B中四个地方)，有玻璃珠的区域在图中用虚线表示。类似地，在此情况下，需要在SHG器件2上的点X附近和玻璃珠放置区的中心附近加载。
而且还应当注意，在SHG器件2上加载所用的夹具尺寸。在本实施例中，采用真空吸附钳对SHG器件2加载。当加载用夹具38与SHG器件2接触部分的面积小于图6C中所示SHG器件2的面积时，则易于加载到位于SHG器件上且分布有玻璃珠的区域内的图6A所示点X或图6B所示点X’上。当加载用夹具38与SHG器件2接触部分的面积大于SHG器件2的面积时，则不仅难以加载到位于SHG器件2上且分布有玻璃珠的区域内的图6A所示点X或图6B所示点X’上，而且会遮挡用于照射紫外固化制剂12的紫外光线。这将导致SHG器件2在硅装配件4上的固定有缺陷。由于上述原因，优选地，给SHG器件2加载用夹具与SHG器件2接触部分的面积小于SHG器件2的面积。
对于50mW的半导体激光输出，25mW的激光束被耦合到光波导中。DBR半导体激光器3的波长可以与SHG器件的相位匹配波长相同，由此得到3mW的波长为410nm的蓝光。
一般地，在固化时粘合剂会收缩。所以，当光耦合调整之后进行粘合剂固化时，调整时的光耦合效率将不同于固定完成之后的效率。但是在本实施例中，在SHG器件与硅装配件之间存在着玻璃珠。因此，即使在固化时粘合剂发生收缩，也不会发生高度方向上的失准。因此，本实施例的结构配置具有很好实际效果。
可以用紫外光线固化该可紫外固化制剂。所以，在光耦合调整完成之后，可以在短时间内用紫外光固定SHG器件。由此，可实现牢固的固定。在采用热固性等粘合剂的情况下，在加热过程中会出现光耦合调整所确定位置的移动。因此，本实施例的在半导体激光器发射光束的同时进行光耦合调整的方法(下文称为“有源对准安装”)中，紫外固化制剂是优选的粘合剂。而且，对用于产生蓝光的波长转换器件的基板，如掺镁的LiNbO3基板，由于直到300nm左右波长范围的光都是透明的，故紫外固化制剂是优选的粘合剂。
在本实施例中，使用了球形玻璃珠。但是在采用纤维状(圆柱)物体的情况下，也可以得到相同的效果。而且，它们的直径可以得到较高精度地调整，所以纤维状物体是优选的。在此情况下，当采用长度为100μm或更长的圆柱体时，如图7A所示由于其太长，圆柱体34会彼此叠落起来。结果，难以使它们呈单层分布。另一方面，当圆柱体的长度不大于10μm时，圆柱体可能会竖起。这会使硅装配件4和SHG器件2之间间隙精度变劣。由于上述原因，圆柱体应当具有10μm至100μm的平均长度。
在本实施例中，采用玻璃珠进行高度调整。玻璃为不良热导体。对于光波导QPM-SHG器件而言，由于是通过周期性偏振交变来满足相位匹配的，所以重要的是要有温度均匀性。半导体激光器产生的热传到硅装配件，并使SHG器件的温度不均匀。当在本实施例中引入了低导热性的玻璃珠时，SHG器件的温度可以保持均匀。因此，可以实现高效波长转换，并具有显著的效果。
在本实施例中，制作在掺镁LiNbO3基板上的光波导准相位匹配二次谐波发生(QPM-SHG)器件，可以用作平面光波导器件。在这种蓝光光源中，所得到的蓝光功率正比于耦合的基波功率的平方。所以，光耦合效率的提高尤其重要。本实施例结构配置是一种实用的装置，它可得到高稳定的光耦合特性，而且具有显著的效果。此外，由于存在着球形体或圆柱体，硅装配件与SHG器件不直接接触，半导体激光器发出的热的影响很小。所以，SHG器件可保持温度均匀，并具有显著的实际效果。
第二实施例在本实施例中，用混有球形体或圆柱体的粘合剂将平面光波导器件固定在装配件上，且平面光波导器件中光波导高度方向的位置受到精确地控制。于是，可实现高效光耦合。类似地，在本实施例中，将描述一种用光波导准相位匹配二次谐波发生(QPM-SHG)器件作为平面光波导器件、波长可调BDR半导体激光器作为半导体激光器的SHG蓝光光源。光波导QPM-SHG器件制作在掺镁的LiNbO3基板上。DBR半导体激光器具有波长改变的功能。
如第一实施例所述，硅装配件到半导体激光器发射中心的距离是5μm。SHG器件中基波的波导模式在厚度方向上具有3μm的半最大值全宽度。基板表面到横模强度达到其峰值的位置之间的距离是2μm。为了实现高效光耦合，需要在高度方向上调整SHG器件的位置。如第一实施例中，确定球形玻璃珠11的尺寸，由此在SHG器件2的波导模式与半导体激光器发射模式之间实现最大光耦合效率。
现在参考图8A至8D说明安装方法。
在第一实施例中，玻璃珠与丙酮混合并充分搅拌。将少量如此得到的材料涂覆到SHG器件的光波导形成表面上。由此，在光波导形成表面上分布一层玻璃珠。之后，可紫外固化制剂涂覆在硅装配件，在高度方向上调整SHG器件的位置，然后SHG器件被固定到硅装配件上。在本实施例中，采用的是一种更为简单的方法，其中光波导QPM-SHG器件16在高度方向上的位置用若干具有2.7μm均匀颗粒尺寸(φ)的玻璃珠14与紫外固化制剂13混合而成的粘合剂来调整，然后将SHG器件16固定在硅装配件15上。
在本实施例中，用阳离子聚合所得到的环氧基质材料作为可紫外固化制剂。将微量的玻璃珠14与可紫外固化制剂混合，并充分搅拌。将含有玻璃珠14的可紫外固化制剂13涂覆到装有波长可变DGR半导体激光器17的硅装配件15上。玻璃珠14按照10vol.％比例与本实施例所用的可紫外固化制剂13混合。当玻璃珠14在可紫外固化制剂13中的比例过高时，难以均匀地搅动玻璃珠14，和将可紫外固化制剂13与玻璃珠14一起涂覆到装配件15上。结果，在某些情况下难以将玻璃珠14分布在一层中。所以，可紫外固化制剂13中的玻璃珠14的比例不应当超过30vol.％。
在第一实施例中，调整SHG器件的位置，由此在半导体激光器发射光束的同时获得最大的光耦合效率。在本实施例中，通过采用形成在硅装配件15和SHG器件16上的标记M1和M2进行图象处理而进行位置调整。于是，可进行一种无源的对准安装。此外，在DBR半导体激光器17上形成标记M3，由此将半导体激光器17精确地固定在硅装配件15上。通过图象处理的定位精度不超过±0.2μm。
图8A解释了DBR半导体激光器17的调整和安装方法。检测半导体激光器17上的两个标记M3并确定两者之间的中线。然后，检测硅装配件15上的两个标记M1并确定两者之间的中线。调整位置，由此让中线彼此重合。然后，在硅装配件15上加上熔融焊锡18。于是半导体激光器17被固定在硅装配件15上。
如图8B所示，其中包含玻璃珠14的紫外固化制剂13被涂覆在安装有半导体激光器17的硅装配件15上。
图8C解释了SHG器件16的调整和安装方法。将SHG器件固定在真空吸附钳上，并移动它进行调整。检测半导体激光器17和QPM-SHG器件16的相反端面，并将其间隔调整为3μm。然后，检测QPM-SHG器件16上的两个条状标记M2并确定两者之间的中线。同时，也检测硅装配件15上的两个MI标记并确定两者之间的中线。调整宽度方向上的位置，以使各中线彼此重合。然后，用紫外光照射30秒，同时在QPM-SHG器件16上加载荷。于是，将QPM-SHG器件16固定在硅装配件15上(图8D)。为了将玻璃珠14分布在一层中，需要在QPM-SHG器件16上加载荷。但是，当在500g或更大载荷下进行安装时，某些情况下QPM-SHG器件16会受到损伤。所以，施加到QPM-SHG器件16上的载荷不应当超过500g。
为了高精度地控制硅装配件15与SHG器件16之间间隙，还应当注意施加载荷的位置。为了高精度地控制硅装配件15与SHG器件16之间间隙，如第一实施例所述的理由，载荷应当施加在SHG器件16上且放置玻璃珠14区域中心附近的位置处。
而且出于第一实施例所述的理由，优选地，用于在SHG器件16上施加载荷的夹具，其与SHG器件16接触部分的面积小于SHG器件16的面积。
在本实施例中，高度方向上的位置调整通过玻璃珠自动地完成。此外，通过分别检测相对表面和标记之间间隔进行的图象处理实现了光轴方向和宽度方向的位置调整。对于50mW的半导体激光输出，25mW的激光束被耦合到光波导中。DBR半导体激光器的波长可以与SHG器件的相位匹配波长相同，由此得到3mW的410nm波长的蓝光。以与有源对准安装相同的精度完成了安装。本实施例的结构配置还显示了无源对准安装的显著实际效果。
一般地，在固化时粘合剂会收缩。所以，当光耦合调整之后进行粘合剂固化时，调整时的光耦合效率将不同于固定完成之后的效率。但是在本实施例中，在SHG器件与硅装配件之间存在着玻璃珠。因此，即使在固化时粘合剂发生收缩，也不会发生高度方向上的失准。因此，本实施例的结构配置具有很好的实际效果。
可以用紫外光线固化该可紫外固化制剂。所以，在光耦合调整完成之后，可以在短时间内用紫外光照射固定SHG器件。由此，可实现牢固的固定。在采用热固性等粘合剂的情况下，在加热过程中会出现光耦合调整所确定位置的移动。而且，可发出蓝光的波长转换器件的基板，如掺镁的LiNbO3基板，在直到300nm左右波长范围都是透明的，所以紫外固化制剂是优选的粘合剂。
在本实施例中，采用了球形玻璃珠。但是在采用纤维状(圆柱)物体的情况下，也可以得到相同的效果。而且，它们的直径可以得到较高精度地调整，所以纤维状物体是优选的。由于第一实施中描述的上述原因，圆柱体应当具有10μm至100μm的长度。
在本实施例中，采用玻璃珠进行高度调整。玻璃为不良热导体。对于QPM-SHG器件而言，由于是通过周期性偏振交变来满足相位匹配的，所以重要的是要有温度均匀性。半导体激光器产生的热传到硅装配件，并使SHG器件的温度不均匀。当在本实施例中引入了低导热性的玻璃珠时，SHG器件的温度可以保持均匀。因此，可以实现高效波长转换。这是一个显著的效果。
在本实施例中，制作在掺镁LiNbO3基板上的光波导准相位匹配二次谐波发生(QPM-SHG)器件，可以用作平面光波导器件。在这种蓝光光源中，所得到的蓝光功率正比于耦合的基波功率的平方。所以，光耦合效率的提高尤其重要。可得到高稳定性光耦合特性的本实施例结构配置是一种实用的装置，而且具有显著的效果。此外，由于存在着球形体或圆柱体，硅装配件与SHG器件不直接接触，半导体激光器发出的热的影响很小。所以，SHG器件可保持温度均匀。这是一个显著的实际效果。
第三实施例在本实施例中，将说明用于制作光波导器件集成模块的安装方法。半导体激光器和包括形成在其基板表面上光波导的光波导器件一活性层和光波导形成表面分别朝向装配件的方式安装到装配件上。半导体激光器固定到装配件上之后，在该装配件上涂覆粘合剂。然后，在光波导与装配件之间存在粘合剂的情况下，调整半导体激光器与光波导器件之间的光耦合。之后，固定光波导器件。换句话说，所要说明的是一种在调整之前将粘合剂涂覆在硅装配件上的光耦合调整方法。在第一实施例中，首先进行光耦合调整。接下来，在垂直于硅装配件的方向向上移动SHG器件，而后在硅装配件上涂覆粘合剂。之后在垂直于硅装配件的方向向下移动SHG器件。由此完成SHG器件安装。但是在该方法中，SHG器件需要在硅装配件上两次向下移动。所以，安装花费的时间更长。现参考图9A至9C说明本发明的安装方法。
如第一实施例所描述的，硅装配件到半导体激光器发射中心的距离是5μm。光波导QPM-SHG器件中基波的波导模式，在宽度方向上具有3μm半最大值的全宽度。基板表面到横模达到其强度峰值的位置的距离是2μm。为了高效光耦合，需要在高度方向调整SHG器件的位置。如第一实施例中所述的，确定球形玻璃珠22的尺寸，以使SHG器件2的波导模式与半导体激光器的发射模式之间的耦合达到最大耦合效率。
如第二实施例中所述的，具有2.7μm颗粒尺寸的球形玻璃珠22，按照大约10vol.％的比例与可紫外固化剂21混合并用于本实施例中。当玻璃珠22在可紫外固化制剂21中的比例过高时，难以均匀地搅动玻璃珠22，和将可紫外固化制剂21与玻璃珠22一起涂覆到装配件23上。结果，在某些情况下难以将玻璃珠22分布在一层中。所以，可紫外固化制剂21中的玻璃珠22的比例不应当超过30vol.％。
如图9A所示，混有2.7μm球形玻璃珠22的紫外固化制剂21涂覆在已装有波长可变DBR半导体激光器20的硅装配件23上。接着，在半导体激光器发射光束的同时，进行光耦合调整。如图9B所示，将光波导QPM-SHG器件19放置在已装有DBR半导体激光器20的硅装配件23上。SHG器件被固定到真空吸附钳上，并进行移动调整。在本实施例中，高度方向的位置调整由玻璃珠22自动地完成。所以，可在光轴方向和宽度方向进行调整。半导体激光器与SHG器件相对端面之间的间隔设定为3μm。在宽度方向进行调整，以便半导体激光器与SHG器件在宽度方向相对移动的同时，得到光波导发射端面所发出激光束的输出峰值。然后，用紫外光照射30秒钟，同时在SHG器件19上施加载荷。由此固定SHG器件19(图9C)。为了使玻璃珠22分布在一单层中，必须在SHG器件19上加载。但是，当在500g或更大载荷条件下进行安装时，某些情况下可能会损伤SHG器件19。所以，加到SHG器件19上的载荷应当不大于500g。
为了高精度地控制硅装配件23与SHG器件19之间的间隙，还应当注意加载的位置。根据第一实施例所述的理由，为了高精度地控制硅装配件23与SHG器件19之间的间隙，加载需要加在SHG器件19上且为玻璃珠22所在区域的中心附近位置。
而且基于第一实施例的理由，优选地，在SHG器件19上加载所用夹具与SHG器件19接触部分的面积小于SHG器件19的面积。
对于50mW的半导体激光输出，25mW的激光束被耦合到光波导中。DBR半导体激光器的波长可以与SHG器件的相位匹配波长相同，由此得到3mW的波长为410nm的蓝光。
如上所述，在制作本发明光波导器件集成模块的安装方法中，简化了光耦合调整，因而明显缩短了安装所需时间。因此，该方法具有显著实际效果。
在本实施例中，采用了粘度为20cps的紫外固化制剂。将SHG器件固定在真空吸附钳上，并进行移动调整。当真空吸附钳的吸力小于粘合剂粘性产生的拉力时，不能移动SHG器件。图10表示了当SHG器件与硅装配件之间涂有粘合剂，且SHG器件由真空吸附钳夹持而移动时所得到的结果。水平轴表示粘合剂的粘度，垂直轴为SHG器件移动1mm时的移动误差量。当粘度为100cps或更低时，移动误差量不大于1μm。当粘度达到1000cps左右时，移动误差量大约为几百微米。因此实际上，对于本实施例中涂覆粘合剂之后所进行的SHG器件位置调整而言，100cps或更低的粘度是优选的。但是，粘合剂的粘度取决于SHG器件和夹具的吸力(在本实施例中为真空吸附钳)。所以，可用的粘合剂粘度可以随着承受吸力及其受力面积的增加而增大，或者随着SHG器件在真空吸盘等等真空吸附钳替代物上的固定强度而增大。
一般地，在固化时粘合剂会收缩。所以，当光耦合调整之后进行粘合剂固化时，调整时的光耦合效率将不同于固定完成之后的效率。但是在本实施例中，在SHG器件与硅装配件之间存在着玻璃珠。因此，即使在固化时粘合剂发生收缩，也不会发生高度方向上的失准。因此，本实施例的结构配置具有很好实际效果。
可以用紫外光线照射固化该可紫外固化制剂。所以，在光耦合调整完成之后，可以在短时间内用紫外光固定SHG器件。由此，可实现牢固的固定。在采用热固性等粘合剂的情况下，在加热过程中会出现光耦合调整所确定位置的移动。而且，对用于产生蓝光的波长转换器件的基板，如掺镁的LiNbO3基板，由于直到300nm左右波长范围的光都是透明的，故紫外固化制剂是优选的粘合剂。
在本实施例中，使用了球形玻璃珠。但是在采用纤维状(圆柱)物体的情况下，也可以得到相同的效果。而且它们的直径可以得到较高精度地调整，所以纤维状物体是优选的。基于第一实施例所述的原因，圆柱体应当具有10μm至100μm的长度。
在本实施例中，采用玻璃珠进行高度调整。玻璃为不良热导体。对于SHG器件而言，由于是通过周期性偏振交变来满足相位匹配的，所以重要的是要有温度均匀性。半导体激光器产生的热传到硅装配件，并使SHG器件的温度不均匀。当在本实施例中引入了低导热性的玻璃珠时，SHG器件的温度可以保持均匀。因此，可以实现高效波长转换，并具有显著的效果。
在本实施例中，制作在掺镁LiNbO3基板上的光波导准相位匹配二次谐波发生(QPM-SHG)器件，可以用作平面光波导器件。在这种蓝光光源中，所得到的蓝光功率正比于耦合的基波功率的平方。所以，光耦合效率的提高尤其重要。本实施例结构配置是一种实用的装置，它可得到高稳定的光耦合特性，而且具有显著的效果。此外，由于存在着球形体或圆柱体，硅装配件与SHG器件不直接接触，半导体激光器发出的热的影响很小。所以，在SHG器件中SHG器件可保持温度均匀，并具有显著的实际效果。
在本实施例中，SHG器件与装配件在高度方向的间隔可通过介于其间的玻璃珠自动调整。因此，光耦合的调整是在光轴方向和宽度方向进行的。但是当粘合剂粘度产生的拉力小时，SHG器件不仅在平面内的方向上移动，而且可能会上下移动(高度方向)。所以在不采用玻璃珠时，粘合剂的粘度要合适，以便在光轴、宽度和高度方向进行高精度的光耦合调整。
第四实施例在本实施例中，要说明的是高精度控制半导体激光器活性层位置的方法。在前述实施例中，旨在用球形体或圆柱体提高光波导QPM-SHG器件高度方向的定位精度。在本实施例中，将球形体或圆柱体放置在半导体激光器与装配件之间，以便高精度地控制装配件表面到半导体激光器中活性层位置(即活性层半厚度对应的位置)的距离。由此可实现高效光耦合。
图11表示了根据本发明制作的SHG蓝光光源。与前述实施例相同的波长可变DBR半导体激光器3被用作本实施例的半导体激光器。在硅装配件4上将要安装半导体激光器的部分，真空蒸镀形成Ti/Pt/Au金属化膜和Pb/Sn焊锡10。焊锡材料的厚度为3μm。
传统上，安装期间通过调整施加在DBR半导体激光器3上的压力大小来控制DBR半导体激光器在高度方向的位置。固定DBR半导体激光器之后，焊锡10的厚度为2μm。焊锡10厚度的实际精度为大约±0.2μm。
高精度地可靠控制DBR半导体激光器在高度方向上的位置的方法，包括使用与QPM-SHG器件高度方向的位置控制所用球形体或圆柱体相同直径的球形体或圆柱体的方法。在本实施例中，采用了玻璃珠。玻璃珠33的平均颗粒尺寸为2μm。基于第一实施例所述的理由，球形体应当具有10μm或更小的颗粒尺寸。
在DBR半导体激光器3与装配件4之间放置玻璃珠33，然后熔融焊锡10同时在DBR半导体激光器3上施加载荷。于是，DBR半导体激光器3被固定在装配件4上。用玻璃珠33作为阻挡物，由此可以高精度地控制焊锡10的厚度。为了高精度地控制DBR半导体3和硅装配件4之间的间隙，还应当注意施加载荷的位置。基于上述第一实施例的理由，为了高精度地控制硅装配件4与DBR半导体激光器3之间的间隙，需要将载荷加在DBR半导体激光器3所在位置且为玻璃珠33放置区中心附近处。
而且基于第一实施例所述的理由，优选地，在DBR半导体激光器3上加载所用的夹具，其与DBR半导体激光器3接触部分的面积小于DBR半导体激光器3的面积。
因此，装配件4到DBR半导体激光器3活性层8的距离也可以得到高精度地可靠地控制。玻璃珠平均颗粒尺寸的变化是±0.1μm。所以，焊锡10的厚度得到高精度地控制，且由此焊锡10的厚度精度从±0.2μm提高到±0.1μm。与前述实施例相同，采用玻璃珠11还可以控制光波导QPM-SHG器件在高度方向上的位置。然后将SHG器件安装在装配件4上。
对于50mW的半导体激光输出，至少有25mW的激光束被耦合到光波导中。DBR导体激光器的波长可与SHG器件的相位匹配波长相同，由此得到3mW的410nm波长的蓝光。与传统情况相比，焊锡10的厚度得到了高精度地控制，由此更为可靠地实现了高效光耦合，并确实提高了产品产量。
当玻璃珠33与焊锡10预先混合时，也可以得到与上述相同的结果。当焊锡10中所含的玻璃珠33比率过高时，将难以将玻璃珠33分布均匀。在此情况下，玻璃珠33放置在装配件16时上可能会呈聚集态，且因此在某些情况下难以将玻璃珠33分布在一单层内。所以，焊锡10中玻璃珠33的比率应当不超过30vol.％。
在本实施例中，用焊锡作为粘合剂固定DBR半导体激光器3。但是，也可以用导电胶。导电胶不含铅，因此对环境没有影响。
在本实施例中，使用了球形玻璃珠。但是在采用纤维状(圆柱)物体的情况下，也可以得到相同的效果。而且，它们的直径可以得到较高精度地调整，所以纤维状物体是优选的。基于第一实施例所述的理由，圆柱体应当具有10μm至100μm的长度。
在本实施例中，制作在掺镁LiNbO3基板上的光波导准相位匹配二次谐波发生(QPM-SHG)器件，用作平面光波导器件。在这种蓝光光源中，所得到的蓝光功率正比于耦合的基波功率的平方。所以，光耦合效率的提高尤其重要。本实施例结构配置是一种实用的装置，它可得到高稳定的光耦合特性，而且具有显著的效果。
本发明可以以其他不背离其构思或基本特征的形式实施。本申请中公开的实施例应完全被视为是说明性的，而不是限制。本发明的范围由权利要求书表示，而不是前面的说明书，而且权利要求书等效的含义和范围之内的各种变化都包括在本发明范围内。
权利要求
1．一种光波导器件集成模块，包括一半导体激光器，它包含一个活性层和形成有该活性层的表面；一光波导器件，它包含形成在一基板上的光波导，和形成有光波导的表面；以及一装配件，其中半导体激光器和光波导器件都安装在该装配件上，其形成有活性层的表面和形成有光波导的表面都朝向该装配件，而且用介于其间并带有间隔物的粘合剂，将该装配件与半导体激光器或光波导器件组合成一体，该间隔物使装配件与半导体激光器或光波导器件保持基本均匀的距离。
2．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中间隔物是球形体或圆柱体。
3．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中选择间隔物的尺寸，由此在将半导体激光器发出的光束耦合到光波导的过程中获得最大光耦合效率。
4．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中存在有若干间隔物。
5．根据权利要求4的光波导器件集成模块，其中若干间隔物分布在光波导器件或半导体激光器与装配件之间的一单层中。
6．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中间隔物与粘合剂混合。
7．根据权利要求4的光波导器件集成模块，其中与粘合剂混合的若干间隔物的量不大于30vol.％。
8．根据权利要求2的光波导器件集成模块，其中要满足关系式d1+d2＋Δ≌d3+d4，其中d1是球形体或圆柱体的直径，d2是从波导器件表面到光波导中激光束波导模式强度到达其峰值的位置的距离，d3是从半导体激光器形成有活性层的表面到半导体激光器所发射激光束强度达到其峰值的位置的距离，d4是在装配件上安装半导体激光器所用粘合剂的厚度，而Δ是光波导中激光束波导模式强度达到其峰值位置，与半导体激光器所发出激光束耦合到光波导中得到最大光耦合效率位置之间的距离。
9．根据权利要求8的光波导器件集成模块，其中当光波导中的激光束波导模式具有对称形状，而相对于基板厚度方向形状不对称时，Δ≌0和Δ=α，其中α代表光波导中激光束波导模式强度达到其峰值的位置与与半导体激光器所发出激光束耦合到光波导中得到最大光耦合效率的位置之间的距离。
10．根据权利要求4的光波导器件集成模块，其中若干间隔物具有基本相同的尺寸。
11．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中光波导器件是带有偏振态周期性交变区的准相位匹配二次谐波发生器件。
12．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中间隔物由包括玻璃，树脂，和陶瓷一组中选出的至少一种材料制成的。
13．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中光波导器件中的粘合剂是可紫外固化的粘合剂。
14．根据权利要求1的光波导器件集成模块，其中固定半导体激光器所用的粘合剂是焊锡或导电胶。
15．根据权利要求2的光波导器件集成模块，其中球形体具有不大于10μm的均匀颗粒尺寸。
16．根据权利要求2的光波导器件集成模块，其中圆柱体具有10μm至100μm的平均长度。
17．一种制作光波导器件集成模块的方法，该模块包括安装在一装配件上的半导体激光器和光波导器件，其形成有一层活性层的半导体激光器的一个表面和光波导器件形成有光波导的一个表面都朝向装配件，该方法包括将半导体激光器和光波导器件至少之一用粘合剂安装到装配件上，在半导体激光器或光波导器件与装配件之间存在间隔物，该间隔物使装配件与半导体激光器或光波导器件保持基本均匀的距离。
18．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中间隔物是球形体或圆柱体。
19．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中光波导器件和半导体激光器至少之一是通过在该至少之一上施加载荷而安装到装配件上的。
20．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中选择间隔物的尺寸，由此在半导体激光器发出的光束与光波导器件中形成的光波导之间进行耦合时获得最大光耦合效率。
21．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中存在有若干间隔物，该若干间隔物分布在光波导器件或半导体激光器与装配件之间的一单层中。
22．根据权利要求19制作光波导器件集成模块的方法，其中载荷的中心位置在当若干间隔物位于一个位置时在若干间隔物附近；当若干间隔物放置在两个位置时在两点之间的连线上；或者当在三个或更多位置上放置若干间隔物时在三个或更多点之间连线限定的区域中；并且在光波导器件或半导体激光器上。
23．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中在装配件上安装光波导器件和半导体激光器至少之一时，所用夹具与光波导器件或半导体激光器接触部分的面积比光波导器件或半导体激光器的面积要小。
24．根据权利要求19制作光波导器件集成模块的方法，其中光波导器件所加载荷不超过500g。
25．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中间隔物与粘合剂混合在一起。
26．根据权利要求21制作光波导器件集成模块的方法，其中若干间隔物与粘合剂的混合比例不大于30vol％。
27．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中在半导体激光器发射光束的条件进行光波导器件的位置调整，然后将光波导器件安装在装配件上。
28．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中光波导器件是周期性交变偏振态区的准相位匹配二次谐波发生器件。
29．根据权利要求21制作光波导器件集成模块的方法，其中若干间隔物具有基本相同的尺寸。
30．根据权利要求18制作光波导器件集成模块的方法，其中球形体或圆柱体由玻璃，树脂和陶瓷组成的一组中选出的至少一种材料制成。
31．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中粘合剂是可紫外固化的制剂。
32．根据权利要求18制作光波导器件集成模块的方法，其中球形体具有不大于10μm的平均颗粒尺寸。
33．根据权利要求18制作光波导器件集成模块的方法，其中圆柱体具有10μm至100μm的平均长度。
34．根据权利要求17制作光波导器件集成模块的方法，其中将粘合剂涂覆到装配件上，在光波导与装配件之间有粘合剂的条件下，调整半导体激光器与光波导器件之间的光耦合，然后固定光波导器件。
全文摘要
将半导体激光器和其一个基板表面上形成光波导的光波导器件设置在一装配件上。该半导体激光器和光波导器件,按照分别具有活性层和形成有光波导的一个表面朝向装配件的方式安装。用带有间隔物的粘合剂将该装配件与半导体激光器或光波导器件组合成一体,间隔物介于其间以保持均匀的间距,由此可自动地进行高度方向的位置调整,并在高精度光耦合的条件下进行安装。于是,得到一种光波导器件集成模块及其制作方法,其中半导体激光器和平面光波导器件以其高度方向的位置受控的方式被高精度地安装。
文档编号G02F1/37GK1318760SQ01119278
公开日2001年10月24日 申请日期2001年3月22日 优先权日2000年3月22日
发明者北冈康夫, 横山敏史, 山本和久 申请人:松下电器产业株式会社