CN105158848A - 一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构及其制作方法，所述多模波导阵列耦合结构包括：玻璃基底，制作有多模波导，所述多模波导间隔设置，所述玻璃基底的第一端面切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度的反射结构；波导盖片，盖设于所述多模波导的顶面。本申请通过将具有多模波导的玻璃基底切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度，由于玻璃基底切割以及研磨的工艺成熟，因此能够大规模生产、易于实现，解决了采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及光电集成技术领域，尤其涉及一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构及其制作方法。
背景技术
随着通信容量的增加，芯片与芯片之间的互连变得越来越重要。光学互连具有大的距离带宽积、低损耗、高密度的优点，能够满足大高速、高容量的通信需要。基于多模光纤的传输系统，具有更大耦合公差、降低了封装难度和成本，从而得到了广泛的应用。当前和多模光纤对应的光子器件是VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔面发射激光器)和PIN(positive-intrinsic-negative)探测器阵列。随着技术的发展，短波长如850nm的VCSEL和PIN型PD速率越来越快，同时长波长VCSEL性能正在改善。如何解决光子器件和光纤或者波导的耦合，成为紧凑、高可靠、低成本的光电封装的主要挑战之一，基于VCSEl垂直发射的特点，针对多模传输耦合方式有很多。
第一种是：间接耦合，在激光器光和光纤或者波导之间加入光学元件如透镜，提高耦合效率。然而，因为VCSEL和PIN阵列采用金丝压焊与电路连接，采用透镜提高了VCSEL和PIN阵列和光纤或者波导的耦合，但没解决光路90°转向的问题，同时增加了封装成本。
第二种是：直接耦合，激光器光直接耦合进入光纤或者波导，即将光纤阵列研磨成45°反射角，VCSEL和PIN阵列和光纤阵列耦合，实现90°的光路转向输出。但是光纤研磨时，光纤与光纤之间的角度控制，基片粘结的胶量，光纤薄层的厚度衰减等，决定了光纤研磨的质量以及光耦合的效率，同时研磨方法很难提高大规模生产的效率。
发明内容
本申请提供一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构及其制作方法，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
本申请提供一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构，所述多模波导阵列耦合结构包括：
玻璃基底，制作有多模波导，所述多模波导间隔设置，所述玻璃基底的第一端面切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度的反射结构；
波导盖片，盖设于所述多模波导的顶面。
优选地，所述多模波导之间的间距和垂直腔面发射激光器的发光孔之间的间距或PIN的收光孔之间的间距一致。
优选地，所述玻璃基底上与所述第一端面相背的第二端面也被切割成有45度的倾角，使得所述多模波导的两端部均被处理成45度的反射结构。
本申请还提供一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的制作方法，用于制作所述的多模波导阵列耦合结构，所述方法包括：
在所述玻璃基底上制作所述多模波导；
在制作有所述多模波导的玻璃基底上下表面上形成保护层；
对制作有所述多模波导的玻璃基底的一端进行超声切割，以在所述玻璃基底的第一端面形成所述45度的倾角；
对所述玻璃基底上与第一端面相背的第二端面进行超声切割；
对所述第一端面和第二端面上的多模波导的端面进行研磨；
去除所述玻璃基底的上下表面上的保护层，并在所述多模波导的顶面盖设所述盖板，获得所述多模波导阵列耦合结构。
优选地，所述在所述玻璃基底上制作所述多模波导，具体为：
通过离子交换或者沉积蚀刻的方式在所述玻璃基底上制作所述多模波导。
优选地，在所述对所述第一端面和第二端面上的多模波导的端面进行研磨之后，所述方法还包括：在研磨后的端面镀金属薄膜作为反射镜。
本申请有益效果如下：
本申请通过将具有多模波导的玻璃基底切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度的反射结构，由于玻璃基底切割以及研磨的工艺成熟，因此能够大规模生产、易于实现，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本申请较佳实施方式一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的示意图；
图2为本申请另一较佳实施方式玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的示意图
图3为图1中一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的示意图的制造方法流程图；
图4为制作有多模波导的玻璃基底的结构示意图；
图5为图4中的玻璃基底的侧视图；
图6为在图4中的玻璃基底上形成保护层后的示意图；
图7为对图6中的玻璃基底进行超声切割方向的示意图；
图8为图7中对玻璃基底超声切割后的示意图；
图9为对图8中的玻璃基底的另一端进行声切割方向的示意图；
图10为图9中对玻璃基底超声切割后的示意图；
图11为图10中的切割后的玻璃基底上设置金属反射层的示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构及其制作方法，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构，所述多模波导阵列耦合结构包括：玻璃基底，制作有多模波导，所述多模波导间隔设置，所述玻璃基底的第一端面切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度；波导盖片，盖设于所述多模波导的顶面。
本申请通过将具有多模波导的玻璃基底切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度的反射结构，由于玻璃基底切割以及研磨工艺成熟，因此能够大规模生产、易于实现，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
为了解决现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。如图1所示，所述玻璃基底的多模波导阵列耦合结构包括：玻璃基底2和波导盖片3。
所述玻璃基底2上制作有多模波导1，所述多模波导1间隔设置。所述多模波导1之间的间距和VCSEL发光孔之间的间距以及PIN收光孔之间的间距一致。所述玻璃基底2的一端面切割有45度的倾角，使得所述多模波导1的一端端部被处理成45度的反射结构，45度的端面可以选择金属镀膜，增加反射。然后将多模波导1的另一端与光纤阵列等耦合，并且粘接固定，形成图1的结构，光纤阵列的一端与多模光波导耦合，另一端可以选择带有光纤连接器，比如MT、MPO头，支持光学的插拔耦合，。
在其它实施方式中，如图2所示，所述玻璃基底2的两相对的端面均可被切割成有45度的倾角，使得所述多模波导1的两端部被处理成45度的反射结构。
所述波导盖片3盖设于所述多模波导1的顶面，以对所述多模波导1进行保护，减少波导的损耗。
进一步地，所述多模波导阵列耦合结构还包括多模光纤阵列4、用于固定所述多模光纤阵列4的上夹具5和下夹具6。
本申请通过将具有多模波导1的玻璃基底切割有45度的倾角，使得所述多模波导1的端部被处理成45度，由于玻璃基底切割的工艺成熟，因此能够大规模生产、易于实现，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
实施例二
基于同样的发明构思，本申请还提供一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的制作方法，所述玻璃基底的多模波导阵列耦合结构为实施例一种的玻璃基底的多模波导阵列耦合结构。如图2所示，所述制作方法包括以下步骤：
步骤S110，在所述玻璃基底2上制作所述多模波导1，如图4和图5所示。另外，具体可以通过离子交换等方式进行制作，采用离子交换制作而成，使得波导距离上包层的距离很小，减少耦合和波导包层的损耗。所述多模波导1间隔设置。所述多模波导1之间的间距和VCSEL发光孔之间的间距以及PIN收光孔之间的间距一致。
步骤S120，如图6所示，在制作有所述多模波导1的玻璃基底2上下表面上形成保护层，防止玻璃切割时的崩边以及减小崩边。保护层可以选用石蜡或者干膜。在形成保护层前，可对所述玻璃基底2进行清洗。
步骤S130，进一步地，为了减小崩边以及保证切割面的粗糙度，需要优化了超生切割的参数。对制作有所述多模波导1的玻璃基底2的一端进行超声切割，以在所述玻璃基底2的第一端面形成所述45度的倾角，如图7和图8所示。采用超生切割的方法，能快速大量的实现45°角粗磨，再经过精密的研磨工艺，实现镜面45°反射。
步骤S140，对所述玻璃基底2上与第一端面相背的第二端面进行超声切割，如图9和图10所示。第二端面的切割角度可以为45度或其它根据需求确定的角度，如8度等。
步骤S150，对所述第一端面和第二端面上的多模波导1的端面进行研磨，并在研磨后的端面，另外，还可以根据需要，选择是否镀反射膜，如图11所示。
步骤S160，去除所述玻璃基底2的上下表面上的保护层，并在所述多模波导1的顶面盖设所述盖板3，减少波导的损耗，获得所述多模波导阵列耦合结构。该耦合结构与VCSEL或者PIN探测器等器件构成光传输结构。
本申请通过将多模波导1制作于玻璃基底上，再在玻璃基底切割有45度的倾角，使得所述多模波导1的端部被处理成45度，由于玻璃基底切割的工艺成熟，因此能够大规模生产、易于实现，解决了现有技术中采用间接耦合不能解决光路90°转向、增加了封装成本，采用直接耦合时光纤研磨的质量和耦合效率很难控制的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构，其特征在于，所述多模波导阵列耦合结构包括：
玻璃基底，制作有多模波导，所述多模波导间隔设置，所述玻璃基底的第一端面切割有45度的倾角，使得所述多模波导的端部被处理成45度的反射结构；
波导盖片，盖设于所述多模波导的顶面。
2.如权利要求1所述的多模波导阵列耦合结构，其特征在于，所述多模波导之间的间距和垂直腔面发射激光器的发光孔之间的间距或PIN的收光孔之间的间距一致。
3.如权利要求1或2所述的多模波导阵列耦合结构，其特征在于，所述玻璃基底上与所述第一端面相背的第二端面也被切割成有45度的倾角，使得所述多模波导的两端部均被处理成45度的反射结构。
4.一种玻璃基底的多模波导阵列耦合结构的制作方法，用于制作如权利要求1-3中任一权利要求中所述的多模波导阵列耦合结构，其特征在于，所述方法包括：
在所述玻璃基底上制作所述多模波导；
在制作有所述多模波导的玻璃基底上下表面上形成保护层；
对制作有所述多模波导的玻璃基底的一端进行超声切割，以在所述玻璃基底的第一端面形成所述45度的倾角；
对所述玻璃基底上与第一端面相背的第二端面进行超声切割；
对所述第一端面和第二端面上的多模波导的端面进行研磨；
去除所述玻璃基底的上下表面上的保护层，并在所述多模波导的顶面盖设所述盖板，获得所述多模波导阵列耦合结构。
5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述在所述玻璃基底上制作所述多模波导，具体为：
通过离子交换或者沉积蚀刻的方式在所述玻璃基底上制作所述多模波导。
6.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，在所述对所述第一端面和第二端面上的多模波导的端面进行研磨之后，所述方法还包括：在研磨后的端面镀金属薄膜作为反射镜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151216 |