[发明专利]光子子组件的多光纤接口

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2008年10月16日的第61/196,286号美国临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及用于机械地将光纤阵列与光子子组件对齐的系统，而且更特别地涉及多零件对准装置，其中光纤阵列被提交给连续地越来越严的对准公差，直到最终将阵列提交给光子子组件且与光子子组件对齐为止。

发明背景

因为光纤的特征为宽的传输带宽和相对低的衰减，所以它们尤其非常适合于通信应用。然而，电子网络和光网络的光纤接口往往制造昂贵-这通常是将光传送设备和光接收设备安装在基底上并且将这些设备中的每一个分别与光纤对齐相关的困难所造成的。由于这个原因，光纤技术已经广泛地实施在接口相对少的长途通信系统中。然而，制造光纤接口的高成本已经成为了减缓光纤技术进入其它市场，例如本地城域通信网络的障碍。

典型的单模光纤具有大约9微米的纤芯直径，而多模光纤具有大约50或62.5微米的纤芯直径。因为光纤芯的小尺寸，所以将光纤与具有从大约2到10微米变化的口径尺寸的光传送设备对齐是困难的。明显地，当光学设备将要与单模光纤对齐时，问题尤其严重。

已做出许多尝试在平面光子子组件上并入光纤阵列与的相应波导阵列之间的对准方案。一种这样的尝试在Ota等人于1996年1月9日发表的、并题为“Process for Optically Joining an Optical fiber Array to an Opponent Member”的美国专利5,482,585中有所描述。Ota等人的专利描述了一种方法，其中光纤阵列通过在开有V型槽的底板与被类似地开槽的顶板之间固定光纤来最初形成。通过使用其上固定了光纤的固定底板的第一表面和与该表面相对的固定底板的第二表面中的任意一个作为接合参考表面，光纤阵列的光纤光学地接合到光学基底(即“对立构件”)。

另一种尝试是在Kakii等人于1994年8月16日发表的、并题为“Grooved Optical Fiber Connection Incorporating Elastic Guide Pin Pressing Members”的美国专利5,339,876中有所描述。Kakii等人的专利描述一种用于连接光纤的光学连接器，其包括：导槽基底，其具有用于定位光纤和导销的槽；顶板，其具有每个都用于覆盖在导槽基底的导槽中定位的导销的槽部分；弹性导销按压构件，每个构件都在高于导销槽接触导销的部分的顶板的槽部分中提供。

在B.S.Carpenter等人于2009年9月8日发布表的美国专利7,587,108公开了用于将“悬臂式”光纤阵列连接到平面光波电路的布置。特别地，悬臂式光纤阵列包括用于支持光纤阵列的基件，具有覆盖在基件上方的盖子，其中光纤阵列的终端延伸越过盖子或基部中的至少一个的端，形成悬臂式结构。光纤阵列的终端然后布置在平面光波电路中形成的对准槽中，以提供光纤阵列与平面光波电路中形成的光学器件之间的光耦合。

尽管这些尝试提供了一些在光纤阵列与波导阵列之间进行对准的方法，但是仍留下对一种用于将光纤阵列与平面光子子组件互连的布置的需求，其允许使用低成本对准技术，同时放宽不同部件上的制造公差和允许使用便宜材料(例如塑料)用于结构的至少一部分。

发明概述

现有技术中留下的需求由本发明解决，本发明涉及光纤阵列对准系统和接口结构，以及更特别地涉及多零件对准装置，其中光纤阵列被提交给连续地越来越严的对准公差，直到实现光纤阵列与光子子组件最终的配合和接口为止。

特别地，本发明由三个分离的部件组成：箱形光纤夹持器、槽盖以及硅光子子组件。箱形光纤夹持器部件包括沿着箱的底部的内表面形成的槽阵列，其中这些槽用于支撑来自进入的光纤阵列的单独光纤。根据本发明，光纤夹持器设置近似的间距(“x”方向中的光纤到光纤间隔)，保持该间距在大约±15μm的变化内(在一个示范性实施方式中)。光纤夹持器也大致定位用于给槽盖提交光纤高度(例如，“z”方向中约100μm内)。最后，单独光纤的端面沿着“y”方向根据光纤夹持器的槽端，以例如±10μm级别的放置公差来固定。