专利名称：一种用于实现光波导器件耦合封装的方法
技术领域：
本发明涉及光波导器件耦合封装的方法，并将其应用在硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)等光波导器件的耦合封装工艺中。
背景技术：
目前光波导器件的耦合封装结构通常由三部分组成输入部分、光波导器件以及输出部分。其中输入与输出部分可以是单根光纤，也可以是光纤阵列，或其他有源、无源器件。
对于多通道结构的光波导器件而言，主要的封装方式是“光纤阵列+光波导器件+光纤阵列”的组合方式。这种封装方式有几点不足之处(1)器件尺寸较大由于采用传统封装方法，为了便于封装工艺，所设计的器件输入端与输出端在器件的两个端面上，这无疑限制了进一步减少器件的尺寸设计的可能。
(2)对耦合封装设备的要求较高对于传统封装方法，为了实现最佳耦合，要求输入端及输出端均采用6轴微调架，且要求设备具有长时间的稳定特性。
(3)器件抛光难度增加对于传统封装方法，器件的输入及输出端均要进行抛光工艺，且抛光角度及质量很难达到一致。
(4)增加封装成本对于传统封装方法，尤其是对于NxN型光波导器件，需要两个或两个以上的光纤阵列，这无疑加大了封装难度，同时增加了封装成本。
本发明涉及的光波导器件耦合封装的新方法针对传统光波导器件耦合封装中的这些问题，提出了单边耦合封装，从而有效的避免了上述问题的产生，减少了工艺难度、降低了耦合封装成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其关键在于将波导光栅的输入及输出端等间距均匀排列在器件的一边，并且附加一分支波导以便于器件的耦合对准。
本发明是通过以下方法实现的本发明一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其特征在于包括如下步骤步骤1在二氧化硅衬底上刻蚀一光波导光栅，光波导光栅的输入与输出在同一端，并且使光波导光栅的输入端与输出端等间距均匀排列；步骤2在二氧化硅衬底上光波导光栅的外围刻蚀一分支波导，该分支波导的两输出端口与光波导光栅的输入输出在同一端，该分支波导的输入端在该输出的另一端，并且分支波导的两个输出端与光波导光栅的输入、输出波导等间距均匀排列；步骤3在分支波导的输入端处放置一光纤，在光波导光栅的输入与输出端置放一透镜，在透镜成像处放置一CCD红外摄像机，以准直光纤与分支波导输入端的耦合；步骤4用一光纤阵列代替透镜及CCD红外摄像机耦合至光波导光栅的输入与输出端，而完成光波导器件与光纤阵列的耦合。
其中步骤1所说的光波导光栅的输入端与输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米。
其中步骤2所说的分支波导，采用Y分支结构或采用多模干涉器的结构，该分支波导结构的分光比是50∶50。
其中步骤2所说的分支波导的两个输出端与光波导光栅的输入、输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米。
其中所说的光波导光栅为阵列波导光栅或星型耦合器或复用/解复用光波导器件。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是以阵列波导光栅型光波导器件(AWG)为例制作的完整光波导器件的版图。
图2是以阵列波导光栅型光波导器件(AWG)为例的完整光波导器件的封装工艺步骤图。
具体实施例方式
请参阅图1及图2，本发明一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，包括如下步骤步骤1在二氧化硅衬底10上刻蚀一光波导光栅15，光波导光栅15的输入与输出在同一端，并且使光波导光栅15的输入端与输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米；步骤2在二氧化硅衬底10上光波导光栅15的外围刻蚀一分支波导16，该分支波导16的两输出端口与光波导光栅15的输入输出在同一端，该分支波导16的输入端在该输出的另一端，并且分支波导16的两个输出端与光波导光栅15的输入、输出波导等间距均匀排列，所说的分支波导16，采用Y分支结构或采用多模干涉器的结构，该分支波导16的分光比是50∶50；所说的分支波导16的两个输出端与光波导光栅15的输入、输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米；步骤3在分支波导12的输入端处放置一光纤21，在光波导光栅15的输入与输出端置放一透镜22，在透镜22成像处放置一CCD红外摄像机23，以准直光纤21与分支波导16输入端的耦合；步骤4用一光纤阵列24代替透镜22及CCD红外摄像机23耦合至光波导光栅15的输入与输出端，而完成光波导器件与光纤阵列的耦合。
其中所说的光波导光栅15为阵列波导光栅或星型耦合器或复用/解复用光波导器件。
请再参阅图1，是以阵列波导光栅型光波导器件为例制作的完整光波导器件的版图。该光波导器件也可以是星型耦合器、光学梳装滤波器或其他光波导器件。其设计方法的主要特点在于(1)光波导光栅15的输入端13与输出端12在器件的同一侧。
(2)光波导光栅15的输入端13各输入端间距、输出端12各输出端间距以及输入端与输出端紧邻的波导间距均根据要封装的光纤阵列或其他有源、无源器件的规格设计为一定值。
(3)在图形外面附加一分支波导16，该分支波导16可以为Y分支结构，也可以采用多模干涉或其他波导结构。分支波导的分光比建议为50∶50，也可以采用其他数值的分光比。分支波导结构的两个输出端11、14分别与器件输入波导13及输出波导12的最远端紧邻，并且其间距与其他波导间距相同。
图2是以阵列波导光栅型光波导器件为例的完整光波导器件的封装工艺步骤图。其中图2-1是用单模光纤21或其他光纤对准分支波导结构的输入端，通透镜22及红外CCD摄像机23观测到两个相距一定距离的光点，说明输入端已对准。
图2-2是用光纤阵列对输出端进行耦合对准。当调整到光纤阵列24最外端两个端口与分支波导输出端对应的波导耦合输出功率最大时，光纤阵列与光波导器件的耦合对准完成。与光波导器件连接的器件也可以是光探测器阵列或其他有源、无源器件阵列。如果分支波导结构的分光比是50∶50，则尽量应当使光纤阵列与分支波导输出端耦合后的输出功率达到50∶50，这样才能保证达到最佳的耦合效果。耦合完毕后去掉单模光纤21，将光纤阵列24用紫外固化胶固定在光波导器件上，耦合固化工艺完毕。
本发明有效的避免了现有技术缺点，减少了工艺难度、降低了耦合封装成本。
权利要求
1.一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其特征在于包括如下步骤步骤1在二氧化硅衬底上刻蚀一光波导光栅，光波导光栅的输入与输出在同一端，并且使光波导光栅的输入端与输出端等间距均匀排列；步骤2在二氧化硅衬底上光波导光栅的外围刻蚀一分支波导，该分支波导的两输出端口与光波导光栅的输入输出在同一端，该分支波导的输入端在该输出的另一端，并且分支波导的两个输出端与光波导光栅的输入、输出波导等间距均匀排列；步骤3在分支波导的输入端处放置一光纤，在光波导光栅的输入与输出端置放一透镜，在透镜成像处放置一CCD红外摄像机，以准直光纤与分支波导输入端的耦合；步骤4用一光纤阵列代替透镜及CCD红外摄像机耦合至光波导光栅的输入与输出端，而完成光波导器件与光纤阵列的耦合。
2.根据权利要求1所述的一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其中步骤1所说的光波导光栅的输入端与输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米。
3.根据权利要求1所述的一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其中步骤2所说的分支波导，采用Y分支结构或采用多模干涉器的结构，该分支波导结构的分光比是50∶50。
4.根据权利要求1所述的一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其中步骤2所说的分支波导的两个输出端与光波导光栅的输入、输出端等间距均匀排列，其间距为127微米或250微米。
5.根据权利要求1所述的一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，其中所说的光波导光栅为阵列波导光栅或星型耦合器或复用/解复用光波导器件。
全文摘要
一种用于实现光波导器件耦合封装的方法，包括如下步骤在二氧化硅衬底上刻蚀一光波导光栅，光波导光栅的输入与输出在同一端，使光波导光栅的输入端与输出端等间距均匀排列；在二氧化硅衬底上光波导光栅的外围刻蚀一分支波导，分支波导的两输出端口与光波导光栅的输入输出在同一端，分支波导的输入端在该输出的另一端，分支波导的两个输出端与光波导光栅的输入、输出波导等间距均匀排列；在分支波导的输入端处放置一光纤，在光波导光栅的输入与输出端置放一透镜，在透镜成像处放置一CCD红外摄像机，以准直光纤与分支波导输入端的耦合；用一光纤阵列代替透镜及CCD红外摄像机耦合至光波导光栅的输入与输出端，而完成光波导器件与光纤阵列的耦合。
文档编号G02B6/24GK1719296SQ20041006233
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
发明者李健, 安俊明, 胡雄伟, 李建光, 王红杰 申请人:中国科学院半导体研究所