一種硅波導(dǎo)耦合對(duì)準(zhǔn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)光纖與硅波導(dǎo)耦合的對(duì)準(zhǔn)裝置，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]硅基(SOI)材料是一種新型的硅基集成電路和光電子集成材料，由于其集成度高、高頻特性好、功耗低、與現(xiàn)有大規(guī)模集成電路工藝兼容，受到世界各大集成電路制造商的高度重視，也是目前高速光通信系統(tǒng)中最有競(jìng)爭(zhēng)力的集成材料，各種硅基光子器件如高速電光調(diào)制器、光電探測(cè)器、以及集成芯片均已出現(xiàn)并逐步成熟。
[0003]SOI材料中的硅波導(dǎo)與二氧化硅的折射率差值大，大大增強(qiáng)了導(dǎo)波層對(duì)光的限制作用，可以把波導(dǎo)尺寸降到微米量級(jí)以下，這是SOI材料無與倫比的集成優(yōu)勢(shì)。然而，光纖纖芯的主要材料為二氧化硅，這種與SOI材料波導(dǎo)折射率不匹配的問題，將直接導(dǎo)致光纖與硅波導(dǎo)耦合對(duì)準(zhǔn)的損耗較大。
[0004]為了解決耦合損耗大的問題，各種增加硅波導(dǎo)模場(chǎng)直徑的模場(chǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，主要有正向楔形模場(chǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、反向楔形模場(chǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、棱鏡耦合器和光柵耦合器等。其中，反向楔形模場(chǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)由于其耦合效率高，對(duì)準(zhǔn)容差大，便于集成等優(yōu)勢(shì)，在集成光器件領(lǐng)域得到應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)是通過減小硅波導(dǎo)的尺寸，使波導(dǎo)中心對(duì)模場(chǎng)的限制作用消弱，模場(chǎng)大量泄漏到與光纖纖芯折射率接近的芯片包層中，從而實(shí)現(xiàn)與光纖纖芯折射率匹配的。為防止模場(chǎng)通過芯片下包層再次進(jìn)入到硅襯底層，造成很大的光功率損耗，通常會(huì)將用作模場(chǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的包層周圍的硅刻蝕掉，圖1和圖2是兩種懸浮波導(dǎo)I的結(jié)構(gòu)示意圖。這種懸浮結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)橫截面直徑只有幾個(gè)微米，十分脆弱，不能承受較大的應(yīng)力，而在與光纖耦合對(duì)準(zhǔn)過程中，如圖3所示，為實(shí)現(xiàn)較小的耦合損耗，光纖和波導(dǎo)的間距很小，稍有不慎就會(huì)造成光纖與波導(dǎo)的接觸撞擊力過大，造成懸浮波導(dǎo)的破損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種硅波導(dǎo)耦合對(duì)準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)光纖與懸浮硅波導(dǎo)的耦合對(duì)準(zhǔn)，該裝置可以避免懸浮波導(dǎo)的由于光纖的碰撞而破損。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種硅波導(dǎo)耦合對(duì)準(zhǔn)裝置，包括微調(diào)架、應(yīng)力釋放夾具和硅光集成芯片受力傳感器，其中，硅光集成芯片固定于硅光集成芯片受力傳感器上，耦合用光纖的至少一部分固定于應(yīng)力釋放夾具的一端，應(yīng)力釋放夾具設(shè)置于微調(diào)架上，通過微調(diào)架的位置調(diào)整使得耦合用光纖的端面與硅光集成芯片的端面對(duì)準(zhǔn)，所述應(yīng)力釋放夾具內(nèi)設(shè)置有緩沖機(jī)構(gòu)以緩沖與所述耦合用光纖端面垂直方向的碰撞力。
[0008]所述應(yīng)力釋放夾具內(nèi)設(shè)置的緩沖機(jī)構(gòu)是彈簧。
[0009]所述彈簧的彈性系數(shù)K為I?2g/mm。
[0010]所述硅光集成芯片受力傳感器為軸向應(yīng)力傳感器，僅對(duì)與硅光集成芯片端面方向垂直的力敏感。
[0011]所述應(yīng)力釋放夾具為軸向應(yīng)力釋放夾具。
[0012]所述應(yīng)力釋放夾具為轉(zhuǎn)向應(yīng)力釋放夾具。
[0013]所述軸向應(yīng)力釋放夾具包括固定座、定位螺栓、導(dǎo)向塊、刻度、光纖定位滑塊、光纖壓塊和所述彈簧；其中，所述固定座用于支撐所述軸向應(yīng)力釋放夾具并將其固定在所述微調(diào)架上，所述導(dǎo)向塊固定在所述固定座上，所述導(dǎo)向塊內(nèi)設(shè)置有滑槽，所述滑槽內(nèi)安裝所述彈簧，所述光纖定位滑塊包括平臺(tái)及位于平臺(tái)一側(cè)的兩個(gè)不同直徑的圓柱體，光纖定位滑塊較大的圓柱體直徑大于彈簧外徑，光纖定位滑塊較小的圓柱體穿過彈簧中間通孔，其較大的圓柱體與彈簧一端接觸，所述彈簧的另一端與所述定位螺栓接觸定位，所述定位螺栓用來調(diào)節(jié)所述彈簧的初始位置；所述光纖定位滑塊受力后可以沿著所述固定座的滑槽移動(dòng)；所述光纖定位滑塊內(nèi)設(shè)置有V型槽，通過所述光纖壓塊將所述耦合用光纖被固定在所述光纖定位滑塊的V型槽內(nèi)。
[0014]所述光纖定位滑塊與固定座的接觸面采用特氟龍材料以減小兩者接觸面的摩擦力。
[0015]所述轉(zhuǎn)向應(yīng)力釋放夾具包括基板、定位板、轉(zhuǎn)動(dòng)桿、器件固定槽、轉(zhuǎn)軸和所述彈簧；所述基板用于所述轉(zhuǎn)向應(yīng)力釋放夾具并將其固定在所述微調(diào)架上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿上設(shè)置所述轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過所述轉(zhuǎn)軸固定在所述基板上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿左端或右端的一側(cè)與所述定位板的一端接觸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿左端的另一側(cè)與所述定位板的另一端之間安裝所述彈簧；所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿一端設(shè)置所述器件固定槽以固定帶有所述耦合用光纖的被耦合光器件。
[0016]所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿在與所述彈簧相接觸一側(cè)設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)以定位所述彈簧的活動(dòng)方向。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018]I)本發(fā)明裝置光纖端夾具具有應(yīng)力釋放作用，芯片端面受到的光纖接觸力很容易通過夾具釋放掉，從而保證芯片端面不會(huì)因?yàn)楣饫w的撞擊力過大而造成破損；
[0019]2)本發(fā)明裝置可以有效避免由于光纖端的器件本身的摩擦力對(duì)光纖接觸力的影響。
【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種懸浮波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是現(xiàn)有技術(shù)具有對(duì)準(zhǔn)V型槽的懸浮波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是現(xiàn)有技術(shù)光纖端面與波導(dǎo)耦合示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的一種耦合平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明所述的軸向應(yīng)力釋放夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明光纖固定部分示意圖；
[0026]圖7是本發(fā)明所述的另一種耦合平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8是本發(fā)明的轉(zhuǎn)向應(yīng)力釋放夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]其中:
[0029]1:懸浮波導(dǎo)；2:光纖；
[0030]3:娃光集成芯片；4:傳感器；
[0031]5:微調(diào)架；6:軸向應(yīng)力釋放夾具；
[0032]6-1:固定座；6-2:定位螺栓；
[0033]6-3:導(dǎo)向塊；6-4:刻度；
[0034]6-5:光纖定位滑塊；6-6:光纖壓塊；
[0035]7:彈簧；8:被親合的光器件；
[0036]9:轉(zhuǎn)向應(yīng)力釋放夾具；9-1:基板；
[0037]9-2:定位板；9-3:轉(zhuǎn)動(dòng)桿；
[0038]9-4:器件固定槽；10:轉(zhuǎn)軸；
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的做出詳細(xì)說明。
[0040]圖4為本發(fā)明所述的一種控制耦合端面應(yīng)力的耦合平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，包括傳感器4、微調(diào)架5、軸向應(yīng)力釋放夾具6。軸向應(yīng)力釋放夾具6 —端被固定在微調(diào)架5上，另一端固定有耦合用光纖2，硅光集成芯片3被固定在傳感器4上方。傳感器4為軸向應(yīng)力傳感器，只對(duì)光纖2與硅光集成芯片端面接觸的受力方向敏感，如傳感器3上方所示箭頭方向。[0041 ] 圖5為軸向應(yīng)力釋放夾具6的結(jié)構(gòu)示意圖，包括固定座6-1、定位螺栓6-2、導(dǎo)向塊6-3、刻度6-4、光纖定位滑塊6-5、光纖壓塊6-6、彈簧7。固定座6_1用于支撐整個(gè)夾具并將其固定在微調(diào)架5上，導(dǎo)向塊6-3被固定在固定座6-1上，內(nèi)設(shè)置有滑槽，滑槽內(nèi)安裝有壓縮彈簧7，彈簧7的左側(cè)一端與定位螺栓6-2的接觸，右側(cè)一端與光纖定位滑塊6-5接觸。光纖定位滑塊6-5包括平臺(tái)及位于平臺(tái)一側(cè)的兩個(gè)不同直徑大小的圓柱體，如圖6所示，較小的圓柱體用于穿過彈簧7中間通孔，防止彈簧脫落，較大的圓柱體直徑大于彈簧外徑，與彈簧7接觸，并部分穿過導(dǎo)向塊6-3，在光纖定位滑塊6-5受力移動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用。光纖定位滑塊6-5位于固定座6-1的上方，受力后可以沿著固定座6-1方向水平移動(dòng)。為使光纖定位滑塊6-5滑動(dòng)方向?yàn)檩S向方向，固定座6-1可以通過兩側(cè)側(cè)壁加高限制光纖定位滑塊6-5的滑動(dòng)方向，或在光纖定位滑塊6-5和固定座6-1之間采用相互配合的凸凹滑槽結(jié)構(gòu)。光纖定位滑塊6-5內(nèi)設(shè)置有V型槽，光纖2被固定在光纖定位滑塊6-5和光纖壓塊6-6之間的V型槽內(nèi)，如圖6所示。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)定位螺栓6-2的位置，可以調(diào)節(jié)彈簧7的初始位置，并通過刻度6-4的刻度線記錄彈簧初始位置和長(zhǎng)度。
[0042]結(jié)合圖4和圖5，對(duì)所述的軸向應(yīng)力釋放夾具應(yīng)用和原理做以下說明:
[0043]芯片耦合前，將光纖固定在光纖定位滑塊6-5和光纖壓塊6-6之間，調(diào)節(jié)定位螺栓6-2的位置，使彈簧7移動(dòng)到初始位置并記錄彈簧初始位置和長(zhǎng)度。耦合對(duì)準(zhǔn)過程通過調(diào)節(jié)微調(diào)架5，使光纖和芯片波導(dǎo)耦合對(duì)準(zhǔn)并達(dá)到指標(biāo)最優(yōu)化。
[0044]耦合過程中，光纖很容易發(fā)生端面與芯片波導(dǎo)碰撞的情況。此時(shí)傳感器4雖然能夠反饋給出芯片端面受