[发明专利]在光子集成电路中提供光纤的简化对准的设备

说明书

政府权利

本发明是根据由DARPA颁发的第9999404-12-0004号合同在政府支持下作出。政府具有本发明的某些权利。

技术领域

本发明的实施例提供用于在光子集成电路中将光纤光学对准到光子装置的对准结构。

背景技术

光学信号传输可用于在分离的集成电路芯片之间传递信号以提供芯片间连接，并且在相同集成电路芯片上的组件内传递信号以提供芯片间连接。在许多实例中，需要将外部光纤耦合到集成电路光子芯片的光子装置(例如，波导)。此耦合需要光纤与光子装置之间的精确光学对准。

为了实现此精确光学对准，已提出构建在集成电路芯片上的复杂微机电系统(MEMS)来用于将光纤与光子装置光学对准。然而，复杂MEMS结构实施起来昂贵且制作起来耗时。另外，用于将光纤对准到光子装置的结构应虑及在使用期间例如由于温度改变或可能发生的其它微扰影响而可能发生的对准改变。需要一种用于将光纤光学对准到集成电路芯片上的光子装置且维持所述光学对准的简单结构。

附图说明

图1是光学对准结构的实施例的透视图；

图2是展示图1实施例的一部分的更多细节的横截面图；

图3是展示图1实施例的一部分的更多细节的另一横截面图；

图4是图1的一部分的放大图；

图5A到5F以横截面图展示图1中所描绘的致动器头的操作移动；

图6是另一实施例的横截面图；

图7是另一实施例的横截面图；

图8是另一实施例的横截面图；

图9是另一实施例的横截面图；

图10是另一实施例的横截面图；

图11是信号检测器的透视图；

图12是另一信号检测器的俯视图；及

图13图解说明可用于动态地光学对准光纤与光子装置的控制系统。

具体实施方式

本文中所描述的实施例提供一种用于光学对准光纤与光子装置的简化结构，所述光子装置提供在集成电路光子芯片上，所述集成电路光子芯片含有用于传播及处理光信号的光学装置。可在集成电路光子芯片的半导体(例如，硅)衬底上使用已知MEMS方法制作所述结构。在光纤与光子装置之间提供对准透镜。所述透镜可在三个方向(x、y及z)上移动以产生及维持光纤与光子装置的光学对准。一对下部致动器头从下方固持透镜，且分别提供在一对悬臂的自由端处。另一上部致动器头提供在另一悬臂的自由端处且从上方固持透镜并将透镜固持在所述对下部致动器头上的适当位置。相应动力源(例如，压电结构)与悬臂中的每一者相关联。所述动力源经布置以使臂弯折以使相应致动器头沿三个方向移动且因此移动透镜以获取并维持光纤与光子装置之间的光学对准。或者，连接到下部致动器的悬臂可为不可弯折的，或另一固定结构可用于支撑下部致动器头，其中在下部致动器头与固定结构之间提供相应动力源以影响其移动。在另一替代方案中，也可在透镜与固定致动器头之间提供动力源。控制环路可用于获取所接收光学信号，且通过响应于所述所接收光学信号恰当地激活动力源以移动致动器头并将透镜固持在光学对准光纤与光子装置的位置中来建立并维持光学对准。

现在参照图式，图1展示本发明的实施例的透视图，而图2及3以横截面展示图1实施例的元件的细节。展示由半导体(例如，硅)衬底形成的集成电路光子芯片9，所述半导体衬底包括光子装置且也可包括在相同芯片上的电装置及电路。芯片9包括经制作波导17，其具有波导芯17a及相关联包层17b。波导17从光纤11接收光学信号或将光学信号传输到光纤11，光纤11在一端处通过粘合剂粘附到制作在集成电路芯片9上且具有接受光纤11的弯曲外表面的弯曲上部表面的托架13。在光纤11与波导17之间传输的光学信号穿过透镜15。