一种硅波导耦合对准装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实现光纤与硅波导耦合的对准装置，本发明属于通信领域。
【背景技术】
[0002]硅基(soi)材料是一种新型的硅基集成电路和光电子集成材料，由于其集成度高、高频特性好、功耗低、与现有大规模集成电路工艺兼容，受到世界各大集成电路制造商的高度重视，也是目前高速光通信系统中最有竞争力的集成材料，各种硅基光子器件如高速电光调制器、光电探测器、以及集成芯片均已出现并逐步成熟。
[0003]soi材料中的硅波导与二氧化硅的折射率差值大，大大增强了导波层对光的限制作用，可以把波导尺寸降到微米量级以下，这是soi材料无与伦比的集成优势。然而，光纤纤芯的主要材料为二氧化硅，这种与soi材料波导折射率不匹配的问题，将直接导致光纤与硅波导耦合对准的损耗较大。
[0004]为了解决耦合损耗大的问题，各种增加硅波导模场直径的模场转换结构应运而生，主要有正向楔形模场转换结构、反向楔形模场转换结构、棱镜耦合器和光栅耦合器等。其中，反向楔形模场转换结构由于其耦合效率高，对准容差大，便于集成等优势，在集成光器件领域得到应用。这种结构是通过减小硅波导的尺寸，使波导中心对模场的限制作用消弱，模场大量泄漏到与光纤纤芯折射率接近的芯片包层中，从而实现与光纤纤芯折射率匹配的。为防止模场通过芯片下包层再次进入到硅衬底层，造成很大的光功率损耗，通常会将用作模场转换结构的包层周围的硅刻蚀掉，图1和图2是两种悬浮波导i的结构示意图。这种悬浮结构的波导横截面直径只有几个微米，十分脆弱，不能承受较大的应力，而在与光纤耦合对准过程中，如图3所示，为实现较小的耦合损耗，光纤和波导的间距很小，稍有不慎就会造成光纤与波导的接触撞击力过大，造成悬浮波导的破损。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种硅波导耦合对准装置，实现光纤与悬浮硅波导的耦合对准，该装置可以避免悬浮波导的由于光纤的碰撞而破损。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
[0007]一种硅波导耦合对准装置，包括微调架、应力释放夹具和硅光集成芯片受力传感器，其中，硅光集成芯片固定于硅光集成芯片受力传感器上，耦合用光纤的至少一部分固定于应力释放夹具的一端，应力释放夹具设置于微调架上，通过微调架的位置调整使得耦合用光纤的端面与硅光集成芯片的端面对准，所述应力释放夹具内设置有缓冲机构以缓冲与所述耦合用光纤端面垂直方向的碰撞力。
[0008]所述应力释放夹具内设置的缓冲机构是弹簧。
[0009]所述弹簧的弹性系数k为i?2g/mm。
[0010]所述硅光集成芯片受力传感器为轴向应力传感器，仅对与硅光集成芯片端面方向垂直的力敏感。
[0011]所述应力释放夹具为轴向应力释放夹具。
[0012]所述应力释放夹具为转向应力释放夹具。
[0013]所述轴向应力释放夹具包括固定座、定位螺栓、导向块、刻度、光纤定位滑块、光纤压块和所述弹簧；其中，所述固定座用于支撑所述轴向应力释放夹具并将其固定在所述微调架上，所述导向块固定在所述固定座上，所述导向块内设置有滑槽，所述滑槽内安装所述弹簧，所述光纤定位滑块包括平台及位于平台一侧的两个不同直径的圆柱体，光纤定位滑块较大的圆柱体直径大于弹簧外径，光纤定位滑块较小的圆柱体穿过弹簧中间通孔，其较大的圆柱体与弹簧一端接触，所述弹簧的另一端与所述定位螺栓接触定位，所述定位螺栓用来调节所述弹簧的初始位置；所述光纤定位滑块受力后可以沿着所述固定座的滑槽移动；所述光纤定位滑块内设置有v型槽，通过所述光纤压块将所述耦合用光纤被固定在所述光纤定位滑块的v型槽内。
[0014]所述光纤定位滑块与固定座的接触面采用特氟龙材料以减小两者接触面的摩擦力。
[0015]所述转向应力释放夹具包括基板、定位板、转动杆、器件固定槽、转轴和所述弹簧；所述基板用于所述转向应力释放夹具并将其固定在所述微调架上，所述转动杆上设置所述转轴，所述转动杆通过所述转轴固定在所述基板上，所述转动杆左端或右端的一侧与所述定位板的一端接触，所述转动杆左端的另一侧与所述定位板的另一端之间安装所述弹簧；所述转动杆一端设置所述器件固定槽以固定带有所述耦合用光纤的被耦合光器件。
[0016]所述转动杆在与所述弹簧相接触一侧设置有定位结构以定位所述弹簧的活动方向。
[0017]本发明的优点在于:
[0018]i)本发明装置光纤端夹具具有应力释放作用，芯片端面受到的光纤接触力很容易通过夹具释放掉，从而保证芯片端面不会因为光纤的撞击力过大而造成破损；
[0019]2)本发明装置可以有效避免由于光纤端的器件本身的摩擦力对光纤接触力的影响。
【附图说明】
[0020]图1是现有技术一种悬浮波导结构示意图；
[0021]图2是现有技术具有对准v型槽的悬浮波导结构示意图；
[0022]图3是现有技术光纤端面与波导耦合示意图；
[0023]图4是本发明的一种耦合平台结构示意图；
[0024]图5是本发明所述的轴向应力释放夹具结构示意图；
[0025]图6是本发明光纤固定部分示意图；
[0026]图7是本发明所述的另一种耦合平台结构示意图；
[0027]图8是本发明的转向应力释放夹具结构示意图；
[0028]其中:
[0029]1:悬浮波导；2:光纤；
[0030]3:娃光集成芯片；4:传感器；
[0031]5:微调架；6:轴向应力释放夹具；
[0032]6-1:固定座；6-2:定位螺栓；
[0033]6-3:导向块；6-4:刻度；
[0034]6-5:光纤定位滑块；6-6:光纤压块；
[0035]7:弹簧；8:被親合的光器件；
[0036]9:转向应力释放夹具；9-1:基板；
[0037]9-2:定位板；9-3:转动杆；
[0038]9-4:器件固定槽；10:转轴；
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和实施例对本发明的做出详细说明。
[0040]图4为本发明所述的一种控制耦合端面应力的耦合平台结构示意图，包括传感器4、微调架5、轴向应力释放夹具6。轴向应力释放夹具6 —端被固定在微调架5上，另一端固定有耦合用光纤2，硅光集成芯片3被固定在传感器4上方。传感器4为轴向应力传感器，只对光纤2与硅光集成芯片端面接触的受力方向敏感，如传感器3上方所示箭头方向。[0041 ] 图5为轴向应力释放夹具6的结构示意图，包括固定座6-1、定位螺栓6-2、导向块6-3、刻度6-4、光纤定位滑块6-5、光纤压块6-6、弹簧7。固定座6_1用于支撑整个夹具并将其固定在微调架5上，导向块6-3被固定在固定座6-1上，内设置有滑槽，滑槽内安装有压缩弹簧7，弹簧7的左侧一端与定位螺栓6-2的接触，右侧一端与光纤定位滑块6-5接触。光纤定位滑块6-5包括平台及位于平台一侧的两个不同直径大小的圆柱体，如图6所示，较小的圆柱体用于穿过弹簧7中间通孔，防止弹簧脱落，较大的圆柱体直径大于弹簧外径，与弹簧7接触，并部分穿过导向块6-3，在光纤定位滑块6-5受力移动时起导向作用。光纤定位滑块6-5位于固定座6-1的上方，受力后可以沿着固定座6-1方向水平移动。为使光纤定位滑块6-5滑动方向为轴向方向，固定座6-1可以通过两侧侧壁加高限制光纤定位滑块6-5的滑动方向，或在光纤定位滑块6-5和固定座6-1之间采用相互配合的凸凹滑槽结构。光纤定位滑块6-5内设置有v型槽，光纤2被固定在光纤定位滑块6-5和光纤压块6-6之间的v型槽内，如图6所示。通过旋转调节定位螺栓6-2的位置，可以调节弹簧7的初始位置，并通过刻度6-4的刻度线记录弹簧初始位置和长度。
[0042]结合图4和图5，对所述的轴向应力释放夹具应用和原理做以下说明:
[0043]芯片耦合前，将光纤固定在光纤定位滑块6-5和光纤压块6-6之间，调节定位螺栓6-2的位置，使弹簧7移动到初始位置并记录弹簧初始位置和长度。耦合对准过程通过调节微调架5，使光纤和芯片波导耦合对准并达到指标最优化。
[0044]耦合过程中，光纤很容易发生端面与芯片波导碰撞的情况。此时传感器4虽然能够反馈给出芯片端面受