[发明专利]用于耦合光信号的光子芯片和光学适配器的布置

说明书

技术领域

本发明涉及将光学组件，尤其是光学耦合元件与光波导对准的领域。

背景技术

光子芯片或光子集成电路(PIC)与光学元件之间的高光学耦合效率是光学工业中的关键要求。

定位误差可导致不是最佳的耦合，并由此导致损害整体系统性能的光学损耗。

专利US 7415184公开了一种用于提供光学耦合进和耦合出相对薄的硅波导的布置，硅波导形成在SOI(绝缘体上硅)层堆(layerstack)的SOI层中，该布置包括用于提供光学耦合的透镜元件和位于SOI层堆内的一个限定的参考表面。然而，因为不能获得任何竖直参考表面，所以不能实现被动横向耦合。

因此，本领域中仍需要一种有效的布置，用于在波导和另一光学元件之间耦合光信号。

发明内容

根据第一方面，本发明可体现为一种光学适配器，其整体地集成光学元件和第一微机械构件，第一微机械构件限定出至少第一水平参考表面和第一竖直参考表面，其中，所述第一水平参考表面垂直于光学平面，光学平面垂直于所述光学元件的光轴；以及，所述第一竖直参考表面垂直于所述第一水平参考表面，并平行于所述光轴。换言之，上面限定的三个参考表面(即，第一水平参考表面、第一竖直参考表面和光学平面)两两垂直。相应地，所述光学元件可以在所述第一水平参考表面和所述第一竖直参考表面与光子芯片的相应第二水平表面和第二竖直表面接触时与所述光子芯片的波导对准。

在本发明的实施例中，光学适配器可包括以下特征中的一个或多个：

-所述光学元件包括透镜阵列，所述光学平面垂直于所述透镜阵列的各光轴；

-所述光学元件包括至少两组不同类型的光学元件；

-至少一组光学元件包括反射镜。

根据另一方面，本发明可体现为一种用于耦合光信号的布置，包括如先前限定的光学适配器和光子芯片，所述光子芯片包括：

波导，具有位于所述光子芯片的沟槽处的波导终端；以及

第二微机械构件，限定出至少第二水平参考表面以及第二竖直参考表面，

其中，

所述第二水平参考表面垂直于第二光学平面，所述第二光学平面垂直于所述波导的第二光轴，

所述第二竖直参考表面垂直于所述第二水平参考表面，并平行于所述第二光轴，

所述第一水平参考表面与所述第二水平参考表面接触，以及

所述第一竖直参考表面与所述第二竖直参考表面接触。

在实施例中，所述布置可包括以下特征中的一个或多个：

-所述光子芯片根据绝缘体上硅技术制成，

-在所述第一水平参考表面和与所述光学元件相关联的参考点之间的第一距离等于在所述第二水平参考表面和与所述波导相关联的相应参考点之间的第二距离，以及

在所述第一竖直参考表面和所述参考点之间的第三距离等于在所述第二竖直参考表面和所述相应参考点之间的第四距离。

-所述第一距离和所述第二距离均等于零。

根据另一方面，本发明可体现为一种将先前限定的光学适配器的光学元件与光子芯片的波导对准的方法，所述方法包括：

使所述第一水平参考表面和所述第一竖直参考表面与所述光子芯片的相应第二水平表面和第二竖直表面接触。

在实施例中，所述方法可包括以下特征中的一个或多个：

-使所述第一水平参考表面与所述第二水平参考表面接触；以及使所述第一竖直参考表面与所述第二竖直参考表面接触。

-根据绝缘体上硅技术制造所述光子芯片，从而获得绝缘体上硅层堆。

-通过选择性地终止于绝缘体上硅层堆的各表面之间的界面处的蚀刻工艺制造所述第二微机械构件。

-进行接触包括将第一距离设定为等于第二距离，优选地等于零，以及将第三距离设定为等于第四距离。

根据又一方面，本发明可体现为一种制造如上所述光学适配器的方法。在实施例中，通过晶片级工艺获得所述光学元件和所述第一微机械构件。

附图说明

参考附图，通过下面的详细说明，本发明特征的上述和其它方面将变得显而易见，附图中：

图1示出根据本发明实施例的光学适配器OA；

图2a和2b示出根据实施例的光学适配器的制造工艺；

图3示出光学适配器OA的另一实施例；

图4示出根据实施例的布置；

图5a、5b和5c表示根据实施例的光子芯片的详细视图；

图6a、6b、6c表示根据本发明另一实施例的光子芯片的详细视图。