专利名称：光波导芯片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光电器件技术领域，尤其是光波导芯片及其制备方法。
背景技术：
随着光通讯和光传输的普及，传统的微光学器件和电子器件正被集成光学中集成 光电器件所代替，集成光电器件中光与电的耦合以及光波导与传输光纤的连接和耦合，成 为集成光电器件芯片集成和封装必须考虑的关键技术。
现在实行的光波导芯片I和光纤装置2的对接耦合，是采用如图1和2所示的结 构，其中加了上盖板12的光波导芯片I在端面上抛磨成8°角3，与抛磨成8°角3的光纤装 置2对接耦合，使阵列光波导和阵列光纤的光纤芯完全对准，然后用高性能的匹配胶将芯 片和光纤阵列胶合封装在一起。此现行的耦合封装技术，不仅需要在光纤装置2上，而且还 要在光波导芯片I上必须要加上盖板，即盖板12和盖板22，同时端面抛磨成8°角3。从材 料方面来讲，制造光纤装置2需要很多人工，因此光纤阵列器件本身就比较昂贵，加之光波 导芯片I还要加盖板，端面也要抛磨8°角3，材料人工成本也比较高。更为突出的是光纤装 置2和光波导芯片I的耦合对准需要昂贵的对准设备和相当有经验的操作工。所以，现行 的结构和方法需要大量的人工和昂贵的设备，同时劳动力效率低，产品质量和可靠性差。
传统的光电器件中光与电的耦合，如光波导或光纤与光电探测器的耦合，也如上 所述耦合方式，采用分离的光器件和电子器件的对准封装来完成的。对准需要大量的人工， 而封装又需要封装机械结构的稳定，因此产品的人工成本较高，器件体积大，而且可靠性难 以保证。发明内容
本发明针对不足，提出一种光波导芯片，具有便于光纤或电子元器件芯片插接的 结构，易对准，便于操作；同时提供了该光波导芯片的制备方法，过程简便，适用性广。
为了实现上述发明第一目的，本发明提供以下技术方案一种光波导芯片，包括有 基底和芯片波导，芯片波导设在基底上表层中；该基底上还设有光纤或电子元器件芯片与 芯片波导耦合的对准结构。
进一步地，该光波导芯片还包括有上盖板，该上盖板设在芯片波导上。
进一步地，该基底上表层的一部分设有容纳芯片波导的凹槽，另一部分设为容纳 光纤或电子元器件芯片的型槽。
进一步地，该型槽设为V型，U型或矩形槽。
进一步地，该光波导芯片还包括功能材料，该功能材料设在型槽与芯片波导交界 处。
进一步地，该光波导芯片的端面设有6° —10 °角。
为了实现上述发明第二目的，本发明提供以下技术方案一种如上所述光波导芯 片的制备方法，过程为在基底上的部分区域刻蚀出凹槽，通过长膜和刻蚀工艺使芯片波导结构嵌入该凹槽中；再在基底的另一区域制作出使光纤或电子器件芯片便于对准芯片波导 的结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点在光波导芯片的基底中嵌入芯片波导，然 后再在基底上加工出芯片波导和光纤耦合对准的结构，使芯片波导和光纤耦合对准变得简 单可靠，或者再在基底上加工电子元器件芯片和芯片波导的耦合对准结构，实现光波导芯 片和电子元器件芯片的混合芯片集成。
本发明光波导芯片的结构和制备方法，避免了芯片封装时昂贵对准设备和特种操 作工的使用，同时芯片内的结构对准也增加了产品的可靠性和提高了生产效率。为了增加 耦合端面处的回波损耗，耦合端面也可以通过芯片加工工艺在端面处形成一定的角度。另 外，当光波导芯片的基底采用石英时，芯片波导的下包层可以省略，芯片波导直接在芯片基 底的上面。
当芯片波导和光纤耦合对准的间隙填入特殊材料时，也可以使器件具有更多的功 能，例如，在间隙上填入温度敏感材料，可以对器件实现温度补偿，做成温度不敏感器件。
在嵌入了芯片波导的基底上还可以很容易的制作电子芯片的结构，在芯片波导和 电子芯片交界处通过基底上作些耦合的结构(微机械结构)也可将电子芯片和芯片波导连 接起来，形成光电混合集成的光电器件芯片。
图1为现有技术产品与光纤稱合结构的不意图；图2为图1的右视图；图3为本发明的结构示意图；图4为图3的左视图；图5为本发明产品与光纤耦合的结构示意图；图6为图5的左视图。
其中I光波导芯片 11基底 12盖板 13上包层 14芯片波导 15下包层 16对准结构2光纤装置 21光纤基底 22盖板 23阵列光纤 24光纤25 V型槽3 8°斜角具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图3和4所不的一种光波导芯片I，包括有基底11和芯片波导14,芯片波导14 设在基底13上，其中芯片波导14被上包层13和下包层15所包覆，当基底11为石英材料 可省略下包层15 ;该基底11上设有芯片波导14与光纤或电子兀器件芯片稱合的对准结构 16，图3所示的对准结构16为V型槽，可根据光纤或电子元器件芯片的外形选择不同对准 结构16的形状，如U型或矩形槽等其它形状。
芯片波导14是通过传统的长膜和刻蚀工艺嵌入在基底11上表层中，即在基底11 上表层的部分区域刻蚀出凹槽，在该凹槽中通过传统的长膜和刻蚀工艺嵌入芯片波导14， 两者完全吻合；再在基底11的另一区域制作出使光纤或电子器件芯片便于对准芯片波导 的结构16。
如图5和6所示，使用上述光波导芯片I与光纤装置2进行耦合的示意图，光纤装 置2中包覆有光纤24的阵列光纤23架设在对准结构16中，使得光纤24与芯片波导14位 置正对，容易耦合；并在耦合的两者上加了盖板12，增强了两者之间的连接牢固性。
同理利用本发明的光波导芯片1，可与电子器件芯片进行耦合，操作简便，对准容易。
在光波导芯片I与光纤装置2或电子器件芯片耦合后，可在它们之间的连接间隙 中注入功能材料，增加整个产品的功能，例如在间隙中填入温度敏感材料，可以对器件实现 温度补偿，制成温度不敏感器件。
在光波导芯片I与光纤装置2或电子器件芯片耦合的端面上，可设成6° —10 0角 3，用胶进行封装。
本发明在基底11上制作一些便于光电耦合对准的结构，尤其是在硅基底上进行 操作，使得对准比较容易。
权利要求
1.一种光波导芯片，其特征在于包括有基底和芯片波导，芯片波导设在基底上表层中；该基底上还设有光纤或电子元器件芯片与芯片波导耦合的对准结构。
2.如权利要求1所述光波导芯片，其特征在于该光波导芯片还包括有上盖板，该上盖板设在芯片波导上。
3.如权利要求1或2所述光波导芯片,其特征在于该基底上表层的一部分设有容纳芯片波导的凹槽，另一部分设为容纳光纤或电子元器件芯片的型槽。
4.如权利要求3所述光波导芯片，其特征在于该型槽设为V型，U型或矩形槽。
5.如权利要求3所述光波导芯片，其特征在于该光波导芯片还包括功能材料，该功能材料设在型槽与芯片波导交界处。
6.如权利要求3所述光波导芯片，其特征在于该光波导芯片的端面设有6°—10°角。
7.—种如权利要求1所述光波导芯片的制备方法，过程为在基底上的部分区域刻蚀出凹槽，通过长膜和刻蚀工艺使芯片波导结构嵌入该凹槽中；再在基底的另一区域制作出使光纤或电子器件芯片便于对准芯片波导的结构。
全文摘要
本发明公开了一种光波导芯片，包括有基底和芯片波导，芯片波导设在基底上表层中；该基底上还设有光纤或电子元器件芯片与芯片波导耦合的对准结构。还公开该产品的制备方法。在光波导芯片的部分基底区域上通过刻蚀和生长薄膜等工艺使芯片波导结构嵌入到基底中，然后再在基底另外区域上加工出芯片波导和光纤耦合对准的结构，使芯片波导和光纤耦合对准变得简单可靠，或者再在基底另外区域上加工电子元器件芯片和芯片波导的耦合对准结构，实现光波导芯片和电子元器件芯片的混合芯片集成。
文档编号G02B6/122GK103048734SQ20121052710
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者孙麦可, 宋齐望 申请人:孙麦可, 宋齐望