专利名称：光纤阵列固定器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及微电子机械系统(Micro Electro Mechanical systems，MEMS)光开关 技术领域，尤其涉及一种光纤阵列固定器件及其制备方法。
背景技术：
采用MEMS技术实现的光开关具有体积小、重量轻、能耗低、性能稳定等优点。随着 光纤通讯技术和密集波分复用系统的飞速发展，MEMS光开关作为重要的光波导器件，得到 了越来越广泛的应用。目前有关MEMS光开关的研究已有很多报道。适用于中、大规模2D光开关及大规模3D光开关等微型光学器件的光纤阵列固定 器件是当前MEMS光开关技术发展亟待突破的一个关键技术。集成化光纤阵列固定器件的 光开关系统具有体积更小、重量更轻、成本更低、可靠性更高等优点。通过集成光纤阵列固 定器件，研制出低成本、高性能的具有光开关的微型光学器件，将极大的提高MEMS通讯类 光学器件的性能和在应用范围。然而，制造高精度、低成本的适用于中、大规模2D光开关及 大规模3D光开关等微型光学器件的光纤阵列固定器件存在着巨大的困难。就目前来看，在 世界范围内，仍然通过V槽或精密开模来实现光纤槽的定位，对于前者，虽然具有低成本的 优点，但不利于扩展到大规模光开关；而对于后者，虽然可以应用到大范围光开关，但精密 开模的成本很高，将大大提高系统成本。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提高光纤阵列固定器件的精确定位及可扩展性，降 低封装的难度及成本。( 二 )技术方案为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。一种光纤阵列固定器件，该器件包括基座、以及由若干相同的光纤固定孔组成的 光纤固定孔阵列，所述光纤固定孔设置于所述基座的上、下两端面，且上、下端面的光纤固 定孔一一对应，所述上、下端面的光纤固定孔之间为空腔。其中，所述光纤固定孔均具有适于固定穿过该孔的光纤的深度。一种上述光纤阵列固定器件的制备方法，该方法包括步骤Si.选定两块双抛N型硅片作为基座；S2.在每个所述硅片上均形成氧化硅掩膜，腐蚀出腔体，使得未腐蚀的硅片的厚度 为所述光纤固定孔的深度；S3.去除氧化硅，在每个所述硅片上表面刻蚀穿通，形成若干相同的光纤固定孔组 成的光纤固定孔阵列；S4.将两个所述硅片设置光纤固定孔的端面的相对一面键合，形成光纤阵列固定 器件。
其中，在步骤Sl中，所述双抛N型硅片的厚度为400士 10微米。其中，在步骤S4中，键合的方法为在两个硅片设置光纤固定孔的端面的相对一 面喷涂磷硅玻璃材料，并将喷涂后的两面对准，完成键合。(三)有益效果本发明的光纤阵列固定器件及其制备方法，适用于中、大规模2D光开关及大规模 3D光开关等应用，具有极强的可扩展性；使用以高精度光刻技术定义的光纤固定孔，可以 精确、稳固地定位光纤，降低封装的难度和成本；本发明的制备方法可以采用常规MEMS工 艺设备，实现大批量制造，且工艺过程简单，与多种类型的MEMS器件工艺兼容，可用于实现 功能更广泛、更强大的微光集成系统。
图1为依照本发明一种实施方式的光纤阵列固定器件的立体透视图；图2为依照本发明一种实施方式的光纤阵列固定器件的俯视图；图3为依照本发明一种实施方式的光纤阵列固定器件应用时的立体透视图；图4(a)-图4(e)为依照本发明一种实施方式的光纤阵列固定器件制备方法的主 要制备过程示意图。
具体实施例方式本发明提出的光纤阵列固定器件及其制备方法，结合附图和实施例详细说明如 下。本发明的光纤阵列固定器件适用于中、大规模2D光开关及大规模3D光开关等微 型光学器件。如图1所示为依照本发明一种实施方式的光纤阵列固定器件的立体透视图， 该器件包括基座3、以及由若干相同的光纤固定孔组成的光纤固定孔阵列，光纤固定孔分 别设置于基座3的上、下两端面，且设置在上端面的光纤固定孔1与设置在下端面的光纤固 定孔2—一对应，为实现稳固的固定，光纤固定孔1、2均可具有一定的深度，二者之间具有 一定的空间间距，该空间由基座3包围成空腔4。组成光纤固定孔阵列的光纤固定孔根据不 同的应用要求可以一定规模排列，光纤固定孔的形状、尺寸可根据固定光纤的基座3的端 面大小调整，如正方形、长方形、或六边形等等，基座3的形状、尺寸可根据实际需要而任意 设置，腔体4也可设置具有任意形状，其内可根据需要添加不同的材料，本实施方式中的腔 体4为六面体八面体，如图2所示，本实施方式的光纤固定孔为正方形，基座3为正方体。本实施方式的光纤阵列固定器件可以基座3的不同端面的光纤固定孔1、2对通过 该孔的光纤进行位置固定。如图3所示，当光纤5穿过光纤固定孔1、2时，光纤固定孔1、2 通过接触夹持而对光纤5两端进行固定。而当多根光纤5固定在二维光纤阵列固定器件上 时，即可实现阵列化的光纤阵列。本发明还提供了一种上述光纤阵列固定器件的制备方法，如图4(a)_4(e)所示， 该方法包括步骤Si.如图4(a)所示，选定两块厚度为400士 10微米的双抛N型(100)硅片11作为
基座；S2.如图4(b)所示，在每个硅片11上均形成氧化硅掩膜，然后湿法腐蚀出具有设定深度的腔体，使得未腐蚀的硅片11的厚度为所需要的光纤固定孔的深度(通常深度范围 为100微米至300微米)；S3.如图4(c)所示，去除氧化硅，在每个硅片11的上表面均刻蚀穿通，形成若干相 同的光纤固定孔组成的光纤固定孔阵列；S4.如图4(d)所示，在两个硅片11设置光纤固定孔的端面的相对一面喷涂硅玻璃 材料12，将喷涂后的两片硅片的两个面对准，通过硅-玻璃-硅键合，形成光纤阵列固定器 件，如图4(e)所示。本发明的制备方法还可以采用MEMS工艺中的其他的掩膜、刻蚀、键合等本领域的 技术人员所熟知的方法，在此不再赘述。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种光纤阵列固定器件，其特征在于，该器件包括基座、以及由若干相同的光纤固 定孔组成的光纤固定孔阵列，所述光纤固定孔设置于所述基座的上、下两端面，且上、下两 端面的光纤固定孔一一对应，所述上、下两端面的光纤固定孔之间为空腔。
2.如权利要求1所述的光纤阵列固定器件，其特征在于，所述光纤固定孔均具有适于 固定穿过该孔的光纤的深度。
3.权利要求1-2任一项所述的光纤阵列固定器件的制备方法，其特征在于，该方法包 括步骤51.选定两块双抛N型硅片作为基座；52.在每个所述硅片上均形成氧化硅掩膜，腐蚀出腔体，使得未腐蚀的硅片的厚度为所 述光纤固定孔的深度；53.去除氧化硅，在每个所述硅片上表面刻蚀穿通，形成若干相同的光纤固定孔组成的 光纤固定孔阵列；54.将两个所述硅片设置光纤固定孔的端面的相对一面键合，形成光纤阵列固定器件。
4.如权利要求3所述的光纤阵列固定器件的制备方法，其特征在于，在步骤Sl中，所述 双抛N型硅片的厚度为400 士 10微米。
5.如权利要求3所述的光纤阵列固定器件的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，键合 的方法为在两个硅片设置光纤固定孔的端面的相对一面喷涂磷硅玻璃材料，并将喷涂后 的两面对准，完成键合。
全文摘要
本发明涉及一种光纤阵列固定器件及其制备方法，该光纤阵列固定器件包括基座、以及由若干相同的光纤固定孔组成的光纤固定孔阵列，所述光纤固定孔阵列设置于所述基座的上、下两端面，且上、下端面的光纤固定孔一一对应，所述上、下端面的光纤固定孔之间为空腔。本发明的光纤阵列固定器件适用于中、大规模2D光开关及大规模3D光开关等应用，具有极强的可扩展性；使用以高精度光刻技术定义的光纤固定孔，可以精确、稳固地定位光纤，降低封装的难度和成本；本发明的制备方法可以采用常规MEMS工艺设备，实现大批量制造，且工艺过程简单，与多种类型的MEMS器件工艺兼容，可用于实现功能更广泛、更强大的微光集成系统。
文档编号G02B6/12GK102062897SQ20101053463
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者吴文刚 申请人:北京大学