[发明专利]对准带有波导的光学组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种构建包括了至少一个波导的光子器件的方法，尤其是涉及了一种对准带有波导的光学组件的方法。

背景技术

目前已经具有了利用平坦波导由半导体光学组件装配成无源混合产品的方法，例如Blauvelt在美国专利申请US 2004/0052467中使用的方法，在该申请中使用了耦合到下面的无源波导晶片的消失耦合(evanescentcoupling)(在这个案例中是垂直的)。这个方法被限定为组件的垂直的消失耦合，并且排除了无源波导组件如自由空间光学隔离器和薄膜滤色片的直接的结合。此外，对准的技术也意味着该波导晶片的包层必须很薄能够使得该消失耦合发生并且包层还要是平坦的。

Maxwell在美国专利US6778718中披露了一个可选择的方案，该专利涉及有源半导体组件的混合结合，通过一个波导包层的一个平坦表面的顶部提供有的垂直参考框架以及机械的终点挡板供使用，来提供横向的定位。光通过一个加工在波导层里的一个孔以端射的方式被耦合到波导器件里。这个方法也谈到了用于排列的一个平坦表面。

然而事实上，波导上方的包层的顶表面通常并不一定都是平坦的，在有些时候波导器件的包层的表面具有波动形状或者具有鼓包形状在指定了波导内核的区域上。

在专利文件GB-A-2379995中，Fasham使用了一个有源的排列方法来进行混合集成并且在文件中Fasham和Blauvelt表明了一个观点，该观点认为用于放置在一个不平坦表面上的附加器件的垂直定位而不通过附加的步骤来将表面整平是不可能的。这些波动的形状必须要通过一个例如是化学-机械抛光的工序来去除，从而提供一个平坦的表面用于排列，或者必须使用一定程度的有源排列来补偿不平坦的表面。此外，使用如Maxwel和Blauvelt所述的平坦表面，增加了所述排列工序对来自包层表面的尘土污染的敏感性，从而影响了所述排列的精确性。在提到的两个案例中，用来排列的垂直参考框架是所述波导器件的包层的平坦表面，并且在两个案例中，都有涉及到需要一个平坦表面的局限性。

本发明，至少在优选的实施例中，提供了一种能够使无源排列技巧在不需要波导的表面的平坦化的情况下得到使用的方法。

发明内容

相应的，本发明提供了一形成光子器件的方法，该光子器件包括至少一个波导。该方法包括了在基层上提供波导核心材料的核心部式样的步骤和应用一个包层在所述核心部材料和所述基层之上的步骤。所述的基层上面的包层表面的高度根据所述的核心部材料的式样而发生变化。所述的核心部式样被设计成至少包括两个参考区域，每个参考区域都具有一个宽度被选择并结合一个高于参考区域的预定高度形成一个包层的峰值。所述的核心部式样被进一步设计为使得所述参考区域的峰值之间的连线高于介于其间的包层的峰值，根据所述参考区域的峰值提供一个垂直对准的参考。

本发明的方法允许包层的表面存在鼓包，该鼓包被用做附加的光学组件无源对准的垂直参考框架，而不需要将所述的表面展平的步骤以及有源对准或是要求包层厚度很薄。该发明使得各种类型的光学和光电子器件能够被集成在一个光学电路板上并且找到了为通讯、传感、计算机、仪器以及芯片实验室所需要的组件和系统中的应用。

参考区域的峰值可以具有相同的高于所述基层的预定高度。在这种方式下，峰值之间的连线将会与所述基层平行。参考区域的宽度可以是相同的。总体来说，这将会使得参考区域的高度相同。

该方法进一步包括定位一个安装器件，例如子底座与两个参考区域的峰值相接触以便安装一个与波导核心部垂直的一个组件。这样，集成到一个波导中的一个光学组件可以被插入到一个分离的子底座上，所述子底座被设计成通过垂直定位到鼓包上来在垂直方向上被集成。所述鼓包可以以适当的方式围绕混合集成的点来设置从而消除放置在顶部的子底座的倾斜。

可以通过在所述的包层表面上设置物理的竖柱(凸起)的方式来提供横向的对准，这些竖柱(凸起)作为机械终端用于支撑子底座或组分以形成精准的边缘。可通过刻蚀、切割、劈开或机械加工等工艺加工。

在波导基质中可以开有一个孔，从而允许插入组件来和波导集成在一起。正如US6778718中所记载的那样。在所述波导和所述被插入的光学组件之间可以使用端射式耦合。该端射式耦合允许Blauvelt的方法中所不能实现的，对可能使用自由空间传播的不同光学组件如隔离器和薄膜滤光片的集成；以及使用不同的材料系统制作的有源的组件，如半导体激光、半导体光放大器或无源平面波导。