光子积体电路构造的制作方法

本发明是关于一种光子积体电路构造，特别是关于一种具有凹面镜与曲面镜且两者具有共同焦点的光斑尺寸转换器的光子积体电路构造。

背景技术：

1、为因应近代电子产品不断提升的运算速度以及体积的减少，光子积体电路成为解决电路复杂化的重要手段。其中，光线的输入与输出的配置方式格外重要。采用光栅耦合器虽然可以简化制程，但光栅耦合器的光耦合效率很大的程度上取决于光的波长和偏振波，而采用边缘耦合器可以改善上述问题提升光耦合效率，但由于光纤与光波导的光斑尺寸相差过大，所以中间需要通过转换器结构的设计使得两者的光斑尺寸相匹配，以达到较高的光耦合效率。然而，目前一般常见的光斑尺寸转换器的传输路径过长使得光学积体电路结构尺寸较大，而为提升光耦合效率且兼顾光学积体电路尺寸，反射镜便成为解决方案之一，如图1所示的光斑尺寸转换器1(例如：美国第us 10,830,951b号的专利)。

2、不过，如图1、图2、图3a、图3b所示，当例如单独使用一凹面镜或使用平面反射镜搭配一凹面镜作为光斑尺寸转换器2改变光斑尺寸时，平行光束经凹面镜反射后将呈一锥形光束聚焦进入波导(waveguide)，若凹面镜的焦点p的位置未刚好对准波导的接收面，例如过近或过远都将导致锥形光束的光斑尺寸与接收核心直径d不符，因而降低光耦合效率。凹面镜设置位置显然须精密布置，以避免产生问题，像是凹面镜位置太靠近接收面会产生入射角大于波导接收面接收临界角的问题，使耦合效率较差，或者为使光斑尺寸更小，凹面镜位置太远离接收面而导致传导路径过长，又使光子积体电路尺寸过大。

3、由此可知，光子积体电路的结构还有待改良之处。

4、另说明的是，上述的技术内容是用于帮助对本发明所欲解决问题的理解，其不必然是本领域已公开或公知者。

技术实现思路

1、本发明的一目的在于提供一种光子积体电路构造，其可改善至少上述问题。

2、本发明提供的光子积体电路构造可包含一基板、一光波导结构及一光斑尺寸转换器。基板具有一表面。光波导结构设置于表面上，具有一接收端。光斑尺寸转换器设置于该光波导结构的一侧，包含一凹面镜及一曲面镜，凹面镜与曲面镜彼此相对而设，且具有一共同焦点。凹面镜用以反射来自一发射端的一平行波束，且使反射后的一第一反射波束往共同焦点汇聚，曲面镜用以反射第一反射波束，且使反射后的一第二反射波束被平行地导向接收端。

3、于一实施例中，凹面镜的曲率半径与曲面镜的曲率半径的一比率以及发射端的核心半径与接收端的核心半径的一比率相等。

4、于一实施例中，曲面镜为凹面镜，且共同焦点位于曲面镜的反射面的前方。

5、于一实施例中，曲面镜为凸面镜，且共同焦点位于曲面镜的反射面的后方。

6、于一实施例中，发射端的核心半径大于接收端的核心半径。

7、于一实施例中，接收端的核心半径大于发射端的核心半径。

8、于一实施例中，光斑尺寸转换器为一体成形的光斑尺寸转换器。

9、于一实施例中，光波导结构具有一核心，核心为半导体材料。

10、本发明另提供一种制造光子积体电路的光斑尺寸转换器的方法，其中光子积体电路包含一基板与设置于该基板的一表面上的一光波导结构及与光波导结构相对设置的一堆叠结构，光波导结构与堆叠结构之间定义一凹槽，且光波导结构具有一接收端。该方法可包含以下步骤：形成一曲面镜于凹槽；以及形成一凹面镜于光波导结构的上方，其中曲面镜与凹面镜彼此相对而设且具有一共同焦点。凹面镜用以反射来自一发射端的一平行波束，且使反射后的一第一反射波束往共同焦点汇聚，曲面镜用以反射第一反射波束，且使反射后的一第二反射波束被平行地导向接收端。

11、于一实施例中，形成曲面镜的步骤包含：填满树脂于凹槽中，以形成一树脂层；根据共同焦点图案化树脂层，使树脂层形成一曲面；以及形成一金属层于曲面上。

12、于一实施例中，形成曲面镜的步骤包含：加工光波导结构的接收端的相对侧的未被蚀刻的复合层(堆叠结构)，以形成相对接收端的一曲面；以及形成一金属层于曲面上。

13、于一实施例中，曲面镜为一凹面镜或一凸面镜。

14、于一实施例中，形成凹面镜于光波导结构的上方的步骤包含：填满一可移除材料于凹槽中，并覆盖可移除材料于光波导结构的上方的一区域；根据共同焦点塑型可移除材料，以使可移除材料的一上表面具有曲线；沉积另一金属层于可移除材料的上表面；移除该另一金属层的一部分；以及移除可移除材料。

15、本发明还提供另一种制造光子积体电路构造的光斑尺寸转换器的方法，其中光子积体电路构造包含一基板与设置于该基板的一表面上的一光波导结构，光波导结构具有一接收端。该方法可包含以下步骤：注射一透光塑料到一模具中，以产生一模型，模型包含一第一曲面与一第二曲面，第一曲面与第二曲面面向彼此，且具有共同焦点；沉积一金属层于模型的一外表面；移除金属层中第一曲面及第二曲面之外的一区域，以形成一共轭镜结构；以及将共轭镜结构设置在基板上，位于光波导结构的一侧。第一曲面用以反射来自一发射端的一平行波束，且使反射后的一第一反射波束往共同焦点汇聚，第二曲面用以反射第一反射波束，且使反射后的一第二反射波束被平行地导向接收端。

16、于一实施例中，第一曲面相当于一凹面镜，且第二曲面相当于一凹面镜或一凸面镜。

17、本发明还提供另一种制造光子积体电路构造的方法，可包含以下步骤：提供一基板，基板具有一表面；形成一复合层于表面上；加工复合层形成一光波导结构；根据上述任一方法制造一光斑尺寸转换器；以及设置光斑尺寸转换器于基板上，且位于光波导结构的一侧。

技术特征：

1.一种制造光子积体电路构造的光斑尺寸转换器的方法，其特征在于，该光子积体电路构造包含一基板与设置于该基板的一表面上的一光波导结构及与该光波导结构相对设置的一堆叠结构，该光波导结构与该堆叠结构之间定义一凹槽，且该光波导结构具有一接收端，该方法包含以下步骤：

2.如请求项1所述的方法，其特征在于，形成该曲面镜的该步骤包含：

3.如请求项1所述的方法，其特征在于，形成该曲面镜的该步骤包含：

4.如请求项1所述的方法，其特征在于，该曲面镜为一凹面镜或一凸面镜。

5.如请求项1所述的方法，其特征在于，该凹面镜的一曲率半径与该曲面镜的一曲率半径的一比率以及该发射端的一核心半径与该接收端的一核心半径的一比率相等。

6.如请求项1所述的方法，其特征在于，形成该凹面镜于该光波导结构之上方的该步骤包含：

7.一种制造光子积体电路构造的光斑尺寸转换器的方法，其特征在于，该光子积体电路构造包含一基板与设置于该基板的一表面上的一光波导结构，该光波导结构具有一接收端，该方法包含以下步骤：

8.如请求项7所述的方法，其特征在于，该第一曲面相当于一凹面镜，且该第二曲面相当于一凹面镜或一凸面镜。

9.如请求项7所述的方法，其特征在于，该第一曲面的一曲率半径与该第二曲面的一曲率半径的一比率以及该发射端的一核心半径与该接收端的一核心半径的一比率相等。

10.一种制造光子积体电路构造的方法，其特征在于，包含以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种光子积体电路构造，其包含一基板、一光波导结构以及一光斑尺寸转换器。基板具有一表面，光波导结构设置在基板的表面上，且具有一接收端。光斑尺寸转换器包含一凹面镜及一曲面镜，凹面镜与曲面镜彼此相对而设，且具有一共同焦点。凹面镜用以反射来自一发射端的一平行波束，且使反射后的一第一反射波束往该共同焦点汇聚，而曲面镜用以反射第一反射波束，且使反射后的一第二反射波束被平行地导向接收端。

技术研发人员：刘炳明,吴孝哲
受保护的技术使用者：茂德科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25