[发明专利]短小光波导芯片的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导芯片的测量方法，尤其是一种能够快速找出短小芯片输出光信号的最强位置、排除杂散信号干扰的测量方法。

背景技术

随着微纳米加工技术的不断进步，光波导芯片的尺寸也逐渐由厘米、毫米向微米量级过度，因为波长尺度的光波导有着独特的性质。以SOI(Silicon-on-insulator)材料为例，当SOI光波导的横截面尺寸与单模光纤的孔径相当时，实现900光路弯曲的波导长度长达几千微米，但是，如果是深刻蚀的SOI纳米线波导或者光子晶体波导，其横截面尺寸为几百纳米，但实现900弯曲的波导长度仅需几微米。可见，光波导器件的小型化有利于实现大规模的芯片集成，且芯片的总体损耗也更低。但是，由此衍生出来的问题是芯片测试难度的加大。这是因为，光波导的横截面与光纤端面差异巨大，由此引起的耦合损耗大于30dB，而且，微米尺度的芯片使测试时直接找到最佳光信号的输出位置也十分困难。

芯片测试前首先需要解理、使波导端面从芯片两端露出而方便测量。常规的解理方法是，首先使衬底减薄至100微米左右，再从正面直接解理。这种方法有两个缺点，一是解理位置由于人为操作原因可能存在很大偏差，而一旦有偏差再次解理几乎是不可能的；二是芯片薄而脆，很容易被镊子夹伤、夹碎，且测量时衬底辐射光的影响将十分明显。因此，这种解理方法对于总体长度仅为几百微米的光波导芯片并不适用。

透镜光纤最早是为降低半导体激光器的输出损耗而引入的，近年来也应用于光波导器件的测试封装。但是，当芯片尺寸仅为几百纳米时，由于波导芯层很薄导致输出光信号易受杂散光的影响，而直接用透镜光纤接受光信号是很难排除背景光干扰的，一种经常发生的情况是接受到的光强很大，但是否完全是信号光则很难确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量短小光波导芯片的方法，这种方法能够很好的实现芯片解理、提高光纤与芯片的耦合效率、排除非信号光的干扰，可以广泛应用于各种集成光学芯片的测试。

本发明是一种短小光波导芯片的测量方法，该测量方法是使用由激光器、输入透镜光纤、芯片、凸透镜、显示屏、输出透镜光纤和探测设备组成的设备进行的测量，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先对经解理露出了波导端面的芯片用粘合剂粘在一段反光的材料上；

(2)在芯片的输入端采用输入透镜光纤引入光信号，芯片的输入端位于输入透镜光纤输出光最强点的位置，从芯片输出的光信号经凸透镜成像于显示屏，通过成像光斑判断芯片的通光情况并找出凸透镜的最佳位置点；

(3)之后把输出透镜光纤置于所述凸透镜的最佳成像点处以使接受到的芯片输出信号最强，该信号经光纤传输到探测设备，由此得到芯片的传输谱及波导损耗特性；

(4)完成芯片的测量，将芯片与反光材料分离。

其中所用粘合剂是氰基丙烯酸酯粘合剂、白乳胶、双面胶带的瞬间粘合材料。

其中反光材料是表面抛光的半导体晶圆材料。

其中芯片粘在反光材料上的位置应靠近凸透镜一侧以位于透镜的成像调节范围内。

其中所述凸透镜的放大倍数不小于10倍。

其中所述透镜光纤是拉锥或者是磨锥光纤。

其中测试完成后芯片与反光材料用丙酮溶液浸泡从而分离。

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作详细的描述，其中：

图1是用常规解理方法解理后的波导芯片；

图2是本发明实施的背面划槽解理方法的实验结果；

图3是本发明实施的短小波导芯片测量方案的步骤图；

图4是本发明实施的短小波导芯片测量方案的器件位置示意图；

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明实施的超小光波导芯片的测量方法进行详细地说明。

请参阅图3所示，本发明一种短小光波导芯片的测量方法，该测量方法是使用由激光器、输入透镜光纤、芯片、凸透镜、显示屏、输出透镜光纤和探测设备组成的设备进行的测量，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先对经解理露出了波导端面的芯片用粘合剂粘在一段反光的材料上(S01)；该粘合剂是氰基丙烯酸酯粘合剂、白乳胶、双面胶带的瞬间粘合材料；该反光材料是表面抛光的半导体晶圆材料；该芯片粘在反光材料上的位置应靠近凸透镜一侧以位于透镜的成像调节范围内；所述凸透镜的放大倍数不小于10倍；