专利名称：用于波导连接的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供至少一种波导连接的方法和用于把至少一个波导和例如光发射器或光接收器连接的装置。
在本领域中已知有几种类型的通过刻蚀的硅片作为基片/载体而制造的波导连接。然而，硅片，尤其是大的硅片，生产成本高，因此，硅片最好不大于2×2mm。硅片除去容易被磨损之外，当在压紧波导连接时，在高压下硅片还容易破裂。其它类型的波导连接包括实验室生产的连接。由于精度的要求，这些波导连接的生产成本也是高的。为了能够制造在大的尺寸上使用的连接器，所述连接器必须能够和现有的连接器进行强有力的竞争，尤其是在成本方面。
在所述的波导连接的制造中，已经使用复制的聚合物微结构，其目的是为了简化这种连接例如光纤连接的生产过程，从而大大降低制造成本。制造从硅片开始，在所述硅片中具有刻蚀的槽，其截面形状适合容纳波导，例如光纤。首先，例如通过用镍镀覆硅片而使硅片被复制，然后把复制品作为用于生产硅片的塑料复制品的模型。这种制造方法可以用很高的精度生产波导容纳槽，例如光纤容纳槽。此外，这种方法在槽的构型方面提供了高的自由度，还能够使槽分支，用于接收将要制造的分支的光纤。这种波导连接可以和波导例如光纤以及光发射器或光接收器一起使用。
图1是从本发明的波导连接器的具有光纤的一侧取的简化的截面图。
图2从上方表示槽和光纤可被设置在本发明的波导连接器中的方式。
图3A和B是用于波导连接的连接装置的简化截面图，其具有包括按照本发明的不同的槽构型的盖件。
图4说明用于按照本发明的波导连接的分支图形。
为了说明本发明的特征，将首先说明发明的光导纤维接收器组件的制造方法，其中可以利用塑料并利用对光纤的MM/SM连接有用的对准结构生产具有高精度的实际的载体。借助于复制，可以由塑料生产成本低的光学元件。实际上在技术上可以利用硅生产的所有的构型都可以被复制在塑料上。因为复制本身并非昂贵的工艺，所以可以得到经济上的余地，这使得能够在设备制造中利用先进的制造设备、工艺设备和试验设备，例如用于加工硅的微型机床，火花加工，LIGA技术，电子束刻蚀等。
在这方面，用聚合物材料复制的元件可用作半导体元件例如检测器的载体，并用于固定光纤。用聚合物材料复制是一种低成本的技术，在封装结构和密封结构方面具有重要意义，例如集中在“数据传输(DataComm)”上。
和硅的区别在于，塑料具有好的介电性能。塑料可以是透明的，这在集成的光学应用情况下是有利的。使用塑料比使用硅成本低。当复制上述的元件时，还具有良好的光学、电气以及机械性能。
复制的聚合物基片1可用于构成光纤发送器/接收器组件，其具有对准结构，例如光纤对准槽2，光纤3和半导体元件4，例如PIN二极管，LED，激光器，VCSEL，放大器，驱动电子电路，集成电路，存储器等；如图1和图2所示。聚合物基片可以形成光后板，其包括内部和外部纤维连接。基片上可以淀积上氧化物、氮化物或其它可以保护塑料免遭化学反应的合适的材料。基片还可以包括电导体5，其可以由形成图形的或镶嵌的金属制成，例如用于芯片连接。用于在不同的连接之间传输光的光纤3和所述元件例如利用导电胶6牢固地固定在基片1上。此外，这些元件可以借助于易熔的Pb/Sn固定在基片上。光可被设置被从在纤维对准槽的一端提供的镜7反射到检测器表面8上，所述反射镜例如通过使基片1的表面金属化而获得，或从表面发光元件被反射进入纤维中。反射镜7最好相对于基片表面倾斜45度角。发送器和接收器元件也可以设置成矩阵，例如在一个相同的单元上每行有8个这种元件。槽的间距例如一般为0.250mm，使得阻止在各个纤维对准槽中的纤维之间的相互干扰。
有源(active)元件，例如拼接/连接装置，可用聚合物材料，硅弹性体保护，或可以通过胶黏的或焊接的盖件9保护，盖件9提供一个空间或包括一个空腔，用于容纳这些元件。除去其保护功能之外，如图3A和3B截面图所示的连接装置的盖件还用于在基片1上牢固地固定并保持纤维3。基片1可以包括至少一个通路10，冷却剂可以通过该通路循环，以便冷却热的电子芯片。基片还可以包括一个用涂镀的金属填充以便改善冷却效果的槽或孔11。基片还可以包括导向销接收孔12，用于连接MT装置。
波导连接的盖件9可以通过超声波焊接13固定在基片1上，或在插入并对准光纤前后被牢固地胶黏在基片1上。所使用的胶最好具有和其它设备的反射率匹配的反射率。
当借助于掩模制造波导连接时，首先在硅片中刻蚀V形槽对准结构，例如通过在70°的KOH中进行温刻，使V形槽的几何尺寸和接收波导例如光纤相匹配。然后，例如用镍进行电镀形成构成的硅芯片的复制品。然后利用所获得的镍复制品作为模型，用于随后的注入模制和塑料材料例如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的热模压。所得到的热模压的基片将具有和原始硅芯片完全相同的结构。可以从硅刻蚀的微结构以好的重复性和小于20秒的循环时间复制80mm直径的聚碳酸酯基片。
然后，通过利用Tiw和Au溅射厚度分别为500和2000使聚碳酸酯的表面被金属化。这些金属可以作为电导体，冷却剂和反射镜。通过在聚碳酸酯/芯片中锯一个浅槽可以在每个芯片上产生两个单独的接触。
由石英构成的多模光纤3被牢固地胶黏在在芯片中提供的V形槽2中，使得纤维的端部处于倾斜的反射镜的前方，所述反射镜能够从纤维向上把光反射到元件的表面上。
此外，微处理的硅基片在注模压机中可直接用作插入物，具有获得短的制造链的优点。不过，破碎的硅模在这后一种情况下易于产生问题，并且通常难于嵌入系统中，除其它问题之外，引起不完全的复制。不过，最大的缺点在于，为了使硅结构能够作为模型，这种结构必须包括要被注入模制的负元，这产生了工艺/技术上的困难与/或结构上的限制。
按照本发明的用于生产波导连接的方法和用于制造小型盘(CD)的方法有某种类似，其中盘可在小于5秒的时间内被模制，并可以以深度小于1微米的坑的形式含有信息。在较早的尝试中发现，深的V形槽易于使具有500微米的标准厚度的硅芯片破裂。另一种可想到的改型是屏蔽在硅载体周边的印制的图形。在没有这种屏蔽的情况下，当塑料通过微结构被从模型中挤出时，可以产生高的点状装载，在另一方面，当使用硅载体作为模型对聚合物基片进行注入模制时，可以使用常规的注模压机或小型盘(CD)制造注模压机。
此外，代替在基片中提供的槽中放置分支的或者直的光纤，可以在基片1和盖件9之间放置合适的塑料材料17，如图3B所示。当把盖件压向基片时，这塑料材料将基本上填满基片中的槽，所述的槽呈V形或任何其它合适的形状。通过这种加压操作，可在基片的平面和盖件之间设置一些导光的塑料，但是只要光导塑料材料17的主要部分被设置在波导槽中便能保证有效的光导功能。
图4说明具有槽2的基片1的一部分，槽2分支为两个槽14和15，其可以适合于某些情况，其中分割的塑料的不同的部分或分支的光纤16可以用于在发送机和接收机之间通过反射镜的介质传输光能。
权利要求
1．一种用于连接至少一个波导和光发送器或光接收器的方法，包括以下步骤首先制造具有包括槽或槽的图形的对准结构的波导连接的模型，复制所述模型，由复制品产生至少一个包括所述对准结构的所述模型的拷贝，并把波导放置在所述拷贝的对准结构的槽中，并且/或者所述对准结构的槽的图形中放置至少一个分支的波导，其特征在于，使所述对准结构具有一个用于在波导和光发送器或光接收器之间传输光的装置，使得光发送器或光接收器和用于连接对准结构中的波导的拷贝相连。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，波导作为分割的塑料结构以分支的/直的形式被设置。
3．一种用于连接至少一个波导和光发送器或光接收器的装置，其中所述装置包括对准结构，所述对准结构包括至少一个波导容纳槽与/或至少一个用于容纳分支波导的槽的图形，其特征在于，所述对准结构具有用于在波导(3)或光发送器或光接收器(4)之间传输光并向对准结构(2)中的波导(3)传输光的装置(7)，从而使光发送器或光接收器(4)和装置(1)相连，并和在对准结构(2)中的所述波导相连。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，在对准结构中的波导上方设置盖件(9)或其类似物，用于保护、固定并保持在槽(2/14,15)中的直的或分支的波导(3/16)，其中盖件适用于支撑光发送器与/或光接收器(4)，或为其提供一个空间。
5．如权利要求3所述的装置，其特征在于，在对准结构/基片(1)中设置有至少一个冷却装置。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷却装置是一个冷却循环通路(10)。
7．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷却装置是金属填充的槽或孔(11)。
8．如权利要求3-7中任何一个所述的装置，其特征在于，波导(3)与/或波导(16)的图形由分割的塑料结构构成。
全文摘要
复制的聚合物微结构用于制造光纤波导连接,以便简化这种连接的生产,并且大大减少制造成本。制造从硅片开始,其中具有刻蚀的槽,其截面形状适合于容纳波导,例如光纤。首先,硅片通过例如用镍镀覆而被复制,然后,复制品用作用于生产硅片的塑料复制品的模型。这种制造方法可以以很高的精度生产波导容纳槽(2),例如光纤容纳槽。此外,该方法提供了槽的构型的高的自由度,并能够形成用于接收分支光纤的分支的槽。这种波导连接可和波导,例如光纤以及光发送器或光接收器共同使用。
文档编号G02B6/42GK1214774SQ9719336
公开日1999年4月21日 申请日期1997年3月20日 优先权日1996年3月25日
发明者H·埃尔德斯蒂, O·拉松, G·帕尔姆斯科, O·厄夏 申请人:艾利森电话股份有限公司