[发明专利]一种用于光学耦合的光纤阵列制作方法及耦合方法、器件

说明书

本发明提供一种用于光学耦合的光纤阵列制作方法及耦合方法、器件，光纤阵列制作包括如下步骤：将光纤阵列的裸纤压入V型槽中，裸线末端与V型槽末端对齐，在压入V型槽的裸纤上盖上盖玻片固定，该盖玻片不覆盖V型槽的末端，该盖玻片的末端与V型槽的末端相隔大于与该光纤阵列耦合的硅光芯片台阶深度的距离，使光纤阵列的末端在V形槽的支撑下形成一个台阶；在未被盖玻片盖住的裸纤上点胶固定住裸纤；在光纤阵列末端的台阶处涂上与V型槽末端平齐的填充物；步骤4、将光纤阵列端面抛光，抛光完成后除去填充物，露出台阶。本发明采用台阶型光纤阵列解决了普通光纤阵列由于和芯片耦合端面距离远导致的耦合损耗大的问题。

技术领域

本发明涉及一种光通信器件的制作方法，具体涉及一种用于光学耦合的光纤阵列制作方法，特别是涉及一种应用于硅光芯片耦合的光纤阵列制作方法及其耦合方法、硅光芯片器件，本发明属于通信领域。

背景技术

近年来，随着CMOS工艺的不断发展，IC芯片流片工艺的特征尺寸越来越小，这为以亚微米尺寸光波导为基础的硅光子学提供了广阔的发展空间。与传统的InP集成光电子芯片相比，硅光芯片具有尺寸小、集成度高、成本低廉等众多优势，作为目前片上光互联最有前途的解决方案之一，硅光子学已经成为业界里面炙手可热的研究课题。

然而，尽管硅光子具有很多得天独厚的优势，但是在产业化的道路上却面临着若干技术难题，其中一个技术难题便是光纤与硅光芯片的耦合。单模光纤的芯径为125μm，模斑大小约为10μm，而硅基光波导的特征尺寸都在亚微米量级，二者之间存在严重的模斑失配，如果直接做耦合对准，会造成很大的耦合损耗。

一种解决该问题的方法是，采用模斑变换器(SSC)结构，光纤的光进入SSC，光波在SSC中传播的过程中，模斑被逐渐压缩至亚微米尺寸，与硅光波导匹配，进入硅波导。

SSC结构一般通过特定的工艺加工在硅光芯片上，对于悬臂梁型的SSC耦合结构，由于悬臂波导的存在，其耦合端面往往不能通过直接的机械抛光来制作，而是用刻蚀的方法来实现。硅光芯片的厚度一般在数百微米的量级，SSC耦合端面的刻蚀深度通常会小于芯片厚度，因为这个高度差的存在，硅光芯片边缘SSC耦合端面处会形成一个台阶，这给芯片和光纤的耦合带来了一定的难度。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提出了一种用于光学耦合的光纤阵列制作方法及其耦合方法、器件，该方法可以制作台阶型光纤阵列与台阶型耦合端面的硅光芯片进行耦合。该方法简单易行，利于大批量的生产，可快速实现光纤与硅光芯片的对准耦合并且不受通道数的限制。

根据硅光芯片耦合端面台阶的尺寸，制作耦合端面带有台阶结构的光纤阵列，然后将硅光芯片用胶固定在基板上，置于光学耦合平台进行通光耦合对准。光纤阵列与硅光芯片对准后，在光纤阵列下方，加上厚度合适的垫块，加紫外胶固化后垫块和光纤阵列固定在基板上，并老化。然后加匹配液在光纤阵列和硅光芯片的耦合端面，并固化。最终实现光纤阵列和硅光芯片的耦合封装。

本发明的技术方案是：

一种用于光学耦合的光纤阵列制作方法，包括如下步骤：步骤1、将光纤阵列末端的涂覆层去除，露出足够长度的裸纤；步骤2、将裸纤压入V型槽中，裸线末端与V型槽末端对齐，在压入V型槽的裸纤上盖上盖玻片固定，该盖玻片不覆盖V型槽的末端，该盖玻片的末端与V型槽的末端相隔大于与该光纤阵列耦合的硅光芯片台阶深度的距离，使光纤阵列的末端在V形槽的支撑下形成一个台阶；步骤3、在未被盖玻片盖住的裸纤上点胶固定住裸纤；在光纤阵列末端的台阶处涂上与V型槽末端平齐的填充物；步骤4、将光纤阵列端面抛光，抛光完成后除去填充物，露出台阶。

所述步骤3中的填充物软化后具有流动性、固化后可被抛光、易去除的理化性质。

所述步骤3中的填充物采用石蜡或者松香或者热塑类树脂。

所述步骤3中采用加热石蜡融化，滴于光纤阵列末端的台阶处，使石蜡在常温下慢慢凝固填充满整个台阶区域。