光波導(dǎo)透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成光學(xué)，尤其涉及一種具有光束匯聚能力的光波導(dǎo)透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成光學(xué)中，為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)器件的微型化，通常采用微距光耦合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 光源與光學(xué)器件（比如光纖)之間的光傳輸。但是，由于光源具有發(fā)散性，采用微距光耦合的 方式會(huì)使得部分光線不能耦合進(jìn)入到光學(xué)器件中，進(jìn)而降低光耦合效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，有必要提供一種具有光束匯聚能力的光波導(dǎo)透鏡。
[0004] 一種光波導(dǎo)透鏡，用于匯聚一光源發(fā)出的光束，包括一基底以及依次設(shè)置于該基 底上的一平板波導(dǎo)和一介質(zhì)光柵，該介質(zhì)光柵包括一第一光柵陣列和一第二光柵陣列，該 第一、第二光柵陣列均包括間隔、平行排列的若干條狀薄膜，該第一光柵陣列及其下方的平 板波導(dǎo)共同構(gòu)成一第一波導(dǎo)透鏡段，該第二光柵陣列及其下方的平板波導(dǎo)共同構(gòu)成一第二 波導(dǎo)透鏡段，該光源發(fā)出的發(fā)散光束依次穿過(guò)第一、第二波導(dǎo)透鏡段后被匯聚成聚焦光束。
[0005] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的光波導(dǎo)透鏡中該第一光柵陣列及其下方的平板波導(dǎo) 共同構(gòu)成一第一波導(dǎo)透鏡段，該第二光柵陣列及其下方的平板波導(dǎo)共同構(gòu)成一第二波導(dǎo)透 鏡段，該光源發(fā)出的發(fā)散光束依次穿過(guò)第一、第二波導(dǎo)透鏡段后被匯聚成聚焦光束，這無(wú)疑 會(huì)提升光線的耦合效率；同時(shí)，將平板波導(dǎo)和介質(zhì)光柵集成于一基底上，實(shí)現(xiàn)了器件的微型 化，方便后續(xù)的封裝。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施方式的光波導(dǎo)透鏡的立體示意圖。
[0007] 圖2為圖1的光波導(dǎo)透鏡沿直線II-II的剖面示意圖。
[0008] 圖3為圖1的光波導(dǎo)透鏡的介質(zhì)光柵的折射率-相位分布示意圖。
[0009] 圖4為圖1的光波導(dǎo)透鏡沿直線IV-IV的剖面示意圖。
[0010] 主要元件符號(hào)說(shuō)明

如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例的光波導(dǎo)透鏡1，用于匯聚一光源20發(fā)出的光束，包括 一基底10、依次形成于該基底10上的一平板波導(dǎo)12和一介質(zhì)光柵13、以及設(shè)置于該平板 波導(dǎo)12上且位于該介質(zhì)光柵13外側(cè)的一對(duì)電極14。該介質(zhì)光柵13包括一第一光柵陣列 131和一第二光柵陣列132,該第一、第二光柵陣列131、132均包括平行、間隔排布的若干條 狀薄膜133。該第一光柵陣列131及其下方的平板波導(dǎo)12共同構(gòu)成一第一波導(dǎo)透鏡段15。 該第二光柵陣列132及其下方的平板波導(dǎo)12共同構(gòu)成一第二波導(dǎo)透鏡段16。該光源20發(fā) 出且射入到該光波導(dǎo)透鏡1中的發(fā)散光束依次穿過(guò)第一、第二波導(dǎo)透鏡段15、16后被匯聚 成聚焦光束。該對(duì)電極14用于加載一調(diào)制電壓以通過(guò)電光效應(yīng)改變?cè)撈桨宀▽?dǎo)12的折射 率從而改變?cè)摰诙▽?dǎo)透鏡段16的焦距。
[0012] 該基底10大致呈一立方體構(gòu)造。該平板波導(dǎo)12形成于該基底10的一頂面101 上。該基底10由鈮酸鋰（)晶體構(gòu)成，該平板波導(dǎo)12通過(guò)向該基底10的頂面101 擴(kuò)散鈦金屬形成。該介質(zhì)光柵13通過(guò)向該平板波導(dǎo)12的頂部濺鍍?nèi)舾蓷l狀薄膜133形 成。在本實(shí)施例中，鈮酸鋰晶體的折射率為2. 3,該擴(kuò)散有鈦金屬的鈮酸鋰晶體的折射率為 2. 35,條狀薄膜133是由折射率大于2. 4的材質(zhì)構(gòu)成，比如鉻、硒。換句話說(shuō)，該平板波導(dǎo)12 的折射率大于該基底10的折射率，該介質(zhì)光柵13的折射率大于該平板波導(dǎo)12的折射率。
[0013] 該光波導(dǎo)透鏡1的制造方法包括如下步驟：首先，在基底10的整個(gè)頂面101上濺 鍍鈦金屬薄膜，厚度約700-900nm ;接著，將濺鍍了鈦金屬薄膜的基底10放入高溫爐中，在 爐溫1050°C下烘烤3個(gè)小時(shí)，使得鈦金屬薄膜擴(kuò)散到基底10內(nèi)而形成平板波導(dǎo)12 ;再通過(guò) 濺鍍的方式于平板波導(dǎo)12的頂部形成若干條狀薄膜133。
[0014] 該平板波導(dǎo)12亦為一立方體構(gòu)造。該平板波導(dǎo)12具有相對(duì)設(shè)置的第一側(cè)面121 和第二側(cè)面122。該光源20貼設(shè)于該第一側(cè)面121上，該光源20發(fā)出的發(fā)散光束由第一側(cè) 面121射入到該平板波導(dǎo)12中，光束依次穿過(guò)第一、第二波導(dǎo)透鏡段15、16后由第二側(cè)面 122射出。該光源20具有一光軸0'，該光軸0'的延伸方向與平板波導(dǎo)12的長(zhǎng)度方向平行。 在本實(shí)施例中，該光源20為一分布式回饋激光器（distributed feedback laser, DFB)并 通過(guò)焊接的方式固定于該第一側(cè)面121上。可選地，該光源20可為一發(fā)光二極管（light emitting diode, LED)〇
[0015] 根據(jù)集成光學(xué)理論，該介質(zhì)光柵13與該平板波導(dǎo)12構(gòu)成載入型光波導(dǎo)，該平板波 導(dǎo)12載入該介質(zhì)光柵13的部分的等效折射率變大。如此，通過(guò)合理設(shè)置該介質(zhì)光柵13的 結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置成啁啾光柵便可構(gòu)成一啁啾光柵類型的衍射型光波導(dǎo)透鏡段。
[0016] 該介質(zhì)光柵13可以是一啁啾光柵。該第一、第二光柵陣列131、132的多個(gè)條狀薄 膜133對(duì)稱排布于該光源20光軸0'的兩側(cè)，每一條狀薄膜133沿該平板波導(dǎo)12的長(zhǎng)度方 向（圖1的前后方向）延伸。自該光源20的光軸0'朝向該平板波導(dǎo)12寬度方向（圖1的 左右方向）的兩側(cè)，該條狀薄膜133的寬度逐漸變窄，相鄰兩條狀薄膜133的間距也逐漸變 小。該第一、第二光柵陣列131、132中均具有相同數(shù)量的條狀薄膜133,且該第一、第二光柵 陣列131U32中對(duì)應(yīng)位置處的條狀薄膜133相互對(duì)齊。在本實(shí)施例中，該第一、第二光柵陣 列131、132中該條狀薄膜133的數(shù)量均為7,且該第一、第二光柵陣列131、132中位于其中 間部分的一條狀薄膜133沿該光源20的光軸0'延伸。
[0017] 請(qǐng)一并參閱圖3,該對(duì)電極14對(duì)稱排布于該光源20的光軸0'的相對(duì)兩側(cè)。該對(duì) 電極14位于該第二光柵陣列132的外圍。該對(duì)電極14在通電條件下會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)孟，該平 板波導(dǎo)12的有效折射率在電場(chǎng)互的作用下會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而改變第二波導(dǎo)透鏡段16的焦 距。該對(duì)電極14的長(zhǎng)度及高度分別等于或大于該第二光柵陣列132的長(zhǎng)度及高度?？蛇x 擇地，該對(duì)電極14亦可設(shè)置在第一光柵陣列131的相對(duì)兩側(cè)以調(diào)制該第一波導(dǎo)透鏡段1