專利名稱：光學(xué)模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于光學(xué)模塊及其制造方法。該光學(xué)模塊包含:一光學(xué)波導(dǎo)、至 少一傾斜面及在一平面基板上的薄膜濾波器。使用該光學(xué)模塊做為一單元 組件的雙向多波長光學(xué)傳送器-接收器組合的架構(gòu)亦可多樣化地提供在一 平面基板上。根據(jù)本發(fā)明可以制造的雙向多波長傳送器-接收器，其是小型 的、可靠的且在光學(xué)效能優(yōu)越的，并且在組成組件間的對(duì)準(zhǔn)較簡單。
背景技術(shù)：
雙向光通訊是在一單一光纖的兩個(gè)方向上同時(shí)傳送與接收光信號(hào)。在 每一方向上，所使用的光學(xué)波長并不相同，即使路徑為單一時(shí)亦提供兩個(gè) 獨(dú)立的通訊路徑。因此，在一光纖的末端處，離開的光信號(hào)即耦合于輸入 信號(hào)的相反路徑中，并發(fā)生兩次的信號(hào)轉(zhuǎn)換，即在傳輸時(shí)由電信號(hào)轉(zhuǎn)換到 光信號(hào)，而在接收時(shí)由光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。雙向光通訊的更為通用的型 式使用了比在兩個(gè)方向上的兩個(gè)波長要更多的波長。然后每個(gè)方向上的波 長需要在光纖終端處分開或組合；而每個(gè)光學(xué)波長的信號(hào)即由電信號(hào)轉(zhuǎn)換 到光信號(hào)或由光信號(hào)轉(zhuǎn)換到電信號(hào)。
這種雙向裝置的范例為用于光通訊的到戶光纖(F i ber-1o-1he-home, FTTH)網(wǎng)絡(luò)中所使用的BiDi(雙向；簡稱為BiDi)雙工器，其由每個(gè)用戶傳 輸?shù)街醒朕k公室(上游信號(hào))的1. 31岸波長，而在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)用戶處接收(下 游信號(hào))1.55卿波長。在此，"雙工器，，是指兩個(gè)波長裝置。因此，在用戶 處光纖的終端由該光學(xué)裝置連接為1. 31岸傳輸以及1. 55卿接收成為一單 一光纖到該中央辦公室。
另一方面，除了該雙工器的兩個(gè)波長之外，使用一額外波長來傳送一 信號(hào)，例如纜線電視(CATV)到每個(gè)用戶，其稱之為BiDi-三工器，或簡稱為 三工器。在此例中，下游數(shù)字信號(hào)使用1. 49卿波長；上游數(shù)字信號(hào)使用1J1 ，波長；而下游模擬信號(hào)使用1.55卿波長。再者，進(jìn)一步擴(kuò)充的第四個(gè)波 長1. 61岸由一些服務(wù)提供者所考慮。
因?yàn)樗褂貌ㄩL頻道的數(shù)目依此方式增加時(shí)，所使用光學(xué)組件的數(shù)目 及所述組件的組合中的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)即成為制造此裝置時(shí)的關(guān)鍵問題。例如，一 共享光纖的核心約為10岸，及在光學(xué)對(duì)準(zhǔn)中小于一微米的公差即為固定該 光纖及該使用中光學(xué)裝置的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的步驟中所需要(傳送器或接收器；通 常是激光二極管(或稱為鐳射二極管)或光二極管)。對(duì)于Bidi三工器，例如使用前述技術(shù)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)具有約50的自由度 來固定對(duì)準(zhǔn)；因此該裝置的一個(gè)組合需要超過10分鐘的時(shí)間，造成生產(chǎn)時(shí) 的嚴(yán)重瓶頸。
請(qǐng)參閱圖1所示，圖l是使用習(xí)用的光學(xué)濾波器技術(shù)的BiDi-三工器的 結(jié)構(gòu)示意圖。這種步驟可參見"Development of 3 T0-Triplexer Optical Sub-Assembly"(光電研討會(huì)2004，論文編號(hào)T1A2,韓國光學(xué)協(xié)會(huì)，Ju鼎an Park等人，三星電子)。
如圖1所示，BiDi三工器由三個(gè)T0-CAN(晶體管專侖廓罐21, 22, 23)構(gòu)成， 其為一激光二極管，兩個(gè)光二極管及四個(gè)光學(xué)薄膜濾波器26, 27，28，29。傳 送器TO-CAN 23預(yù)先與激光二極管23c、鏡片23a及監(jiān)視光二極管23b組裝 好；而接收器TO-CAN's 21,22每一個(gè)預(yù)先與光二極管21b, 22b與鏡片 21a,22a組裝好。在每個(gè)T0-CAN21, 22， 23前方的鏡片21a， 22a, 23a與終 結(jié)光纖25的鏡片24可保證這些組件21, 22， 23， 25之間光束的準(zhǔn)直通道。
以下說明該裝置的運(yùn)作，來自光纖25的1. 55 ，與1. 49卿波長的接收 信號(hào)在自由空間中由薄膜濾波器26， 27, 28， 29區(qū)分，然后抵達(dá)該接收器 光二極管21, 22。來自激光二極管23的1. 31 ，波長的傳送信號(hào)通過兩個(gè) 連續(xù)濾波器28, 26，然后抵達(dá)光纖25。在兩個(gè)光二極管21， 22前方，配 置1. 55卿或1. 49/im波長的阻隔濾波器27， 29，其可切斷除了相對(duì)應(yīng)光二 極管之外的其它波長。
使用習(xí)用技術(shù)的三工器在光學(xué)對(duì)準(zhǔn)中造成很重的負(fù)擔(dān)。為了解決此問 題，引進(jìn)使用一平面光學(xué)波導(dǎo)而非使用許多個(gè)別組件的方法。根據(jù)此方法， 組件之間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)可被最小化；而且像是薄膜濾波器、傳送器及接收器 等的組件可以組裝在單一芯片上。此方法可顯著降低固定在光學(xué)對(duì)準(zhǔn)中的 自由度數(shù)目，因?yàn)楣鈱W(xué)波導(dǎo)可以連接構(gòu)成組件之間的信號(hào)。
請(qǐng)參閱圖2所示，是使用光學(xué)波導(dǎo)的習(xí)用技術(shù)的三工器的結(jié)構(gòu)示意圖， 其揭示于日本早期公開JP 1998142459 (Kyocera公司的"波導(dǎo)式光學(xué)模 塊"，)。如圖2所示，由光纖l發(fā)射通過輸入端口 14的光信號(hào)傳送通過光 學(xué)波導(dǎo)18進(jìn)入到溝槽9中薄膜濾波器7， 8，其中所述信號(hào)藉由根據(jù)其波長 通過或反射而組合或分開所述波長。來自光學(xué)傳送器5的1. 31岸波長的信 號(hào)由薄膜濾波器8反射而到達(dá)光纖1。 1.49 ，及1. 55 ，波長的信號(hào)自光纖 1進(jìn)入。1. 49 ，信號(hào)通過兩個(gè)連續(xù)薄l^濾-波器7, 8到達(dá)接牧!1*-教-管4; 1. 55岸信號(hào)由薄膜濾波器7反射到達(dá)光纖2。在光纖2的終端處，可附加 一接收器光二極管。
在該三工器的結(jié)構(gòu)中，厚度0. 1 ~ 0. 01,的易碎的薄膜濾波器7， 8與 匹配溝槽9共同準(zhǔn)備來插入濾波器7， 8;并執(zhí)行將薄膜插入到溝槽9中的精 密步驟。這種光學(xué)濾波器7,8通常由被覆在一玻璃基板上所制備，接著將其與該基板分離，然后將其切割成適當(dāng)?shù)拇笮?。這種步驟一個(gè)接一個(gè)重復(fù)。 此在制造時(shí)仍會(huì)造成顯著的問題，即使相較于圖l所示在自由空間中使用 該濾波器的前述方法而有 一些改進(jìn)。
專利名為"波導(dǎo)之間自由空間光學(xué)傳遞的光學(xué)組件，，("OPTICAL COMPONENT FOR FREE-SPACE OPTICAL PROPAGATION BETWEEN WAVEGUIDES") (US 7031575 B2， Xponent光電公司)亦揭示一種類似于圖2所示的方法的 模塊，但這方法仍然包含在先前制造該裝置時(shí)所會(huì)遇到的插入薄膜進(jìn)入溝 槽的類似問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決這些問題。本發(fā)明一目的為制造具有良好生產(chǎn)效率 的光學(xué)模塊。
本發(fā)明另一目的為提供一種光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)，其在當(dāng)分開或組合每個(gè) 波長的光學(xué)信號(hào)時(shí)，不會(huì)降^f氐通訊質(zhì)量，例如光學(xué)損失、串音或其它。
本發(fā)明另一目的為提供一種光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)，其中薄膜濾波器被覆在 該模塊的表面上，排除切割溝槽的不便，然后將所述濾波器插入到溝槽中。
本發(fā)明另 一 目的為提供一種有效的方法來連接垂直于晶圓的光線路徑 到平行于晶圓的光學(xué)波導(dǎo)，可滿足將近垂直于該薄膜濾波器的光線路徑改 善光學(xué)it塊效能的需求，例如分開或組合每個(gè)波長。
本發(fā)明另 一 目的為提供一種平面制造的晶圓級(jí)工藝，其適合光學(xué)模塊 的大量制造，取代先前的工藝，例如一個(gè)一個(gè)地將濾波器插入到溝槽中。
本發(fā)明另 一 目的為提供一種手段來在雙向多波長收發(fā)器(或傳送器-接 收器)制造期間簡單及有效率地固定激光二極管或光二極管的對(duì)準(zhǔn)在該模 塊的平面芯片上。
本發(fā)明另 一 目的為使用半導(dǎo)體裝置的封裝技術(shù)(如覆晶貼合)于固定光 二極管或激光二極管在該模塊晶圓的表面上來改善制造性。
本發(fā)明其它目的是要藉由附加該激光二極管或光二極管在一額外的載 具上，然后再次將其貼合到晶圓，以改善激光二極管或光二極管與光學(xué)波 導(dǎo)的光學(xué)互連的效率。這種載具特別用于輔助激光二極管的固定與位置的 對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明第一態(tài)樣提供一種光學(xué)模塊，其包含:一光學(xué)波導(dǎo)，其位于一基 板的上方側(cè)； 一切口，其具有至少兩個(gè)^1"面，通過至少該光學(xué)波導(dǎo)的核心； 以及一薄膜濾波器，其位于該切口的上方或下方，并平行于該基板。較佳 地是，該切口的至少一表面為一斜面，并為了光學(xué)目的可在其上具有一額 外的被覆層。
該"斜面，，傳送或反射光線的部分或全部波長，其傳遞通過該光學(xué)波導(dǎo)或基板表面，其可朝向該基板表面或進(jìn)入該光學(xué)波導(dǎo)。在該斜面之上或 之下的"薄膜濾波器"根據(jù)光線的波長傳送或反射自該斜面反射的光線。
"光學(xué)模塊"可理解為一通用詞匯，代表可應(yīng)用于光學(xué)通訊、光學(xué)互連 及光學(xué)信號(hào)處理的領(lǐng)域的光學(xué)結(jié)構(gòu)。"光學(xué)模塊，，的概念在實(shí)施本發(fā)明時(shí)涵 蓋多波長光學(xué)傳送器或接收器，及兩個(gè)波長以上的雙向光學(xué)傳送器4妄收器 (或收發(fā)器)設(shè)備。
"切口"可理解為可多樣化制造的組件，其不限于特定的切割方式，包 括干式或濕式蝕刻，由機(jī)械工具或其它所切割。
"具有至少兩個(gè)斜面的切口并通過至少該光學(xué)波導(dǎo)的核心"的描述可了 解為包含多樣性的變化，以實(shí)施本發(fā)明的想法。例如，在到達(dá)該斜面之前 終止的光學(xué)波導(dǎo)，或部分由該斜面切割的光學(xué)波導(dǎo)的核心是要包含在這些 變化內(nèi)，因?yàn)樵摴鈱W(xué)波導(dǎo)的部分是相關(guān)于傾斜功能，光線的傳輸與反射。
"兩斜面"并非要理解為光學(xué)表面，但做為該切口的出口，其可在必要 時(shí)藉由像被覆或其它方式可選擇性地轉(zhuǎn)換成光學(xué)表面。在"兩斜面"中的 "兩個(gè)"可理解為制造該切口的最少切面。
較佳地是，該切口可填滿透明的光學(xué)媒介，以通過該斜面。若未填滿 該切口及光學(xué)性被覆該斜面，該斜面亦可做為 一完全內(nèi)部反射表面。
較佳地是，該光學(xué)波導(dǎo)可裝設(shè)橫跨該斜面的延伸，以沿著該波導(dǎo)來延 續(xù)該光線傳遞。 一光學(xué)裝置需要額外地安裝在該切口之上或之下。在本發(fā) 明中的"光學(xué)裝置"是做為一通用詞匯，代表包括一光學(xué)接收器或傳送器 或其一些變化的裝置。
該光學(xué)波導(dǎo)(一第一光學(xué)波導(dǎo))可以形成與該斜面垂直的投影有一角度 (在光學(xué)波導(dǎo)的平面上第一傾角)。這種關(guān)于該斜面的光學(xué)波導(dǎo)的配置會(huì)阻 礙來自該薄膜濾波器或該光學(xué)裝置的光線的返回反射進(jìn)入該第一光學(xué)波導(dǎo) 的相反方向上。
另一方面，除了該第一光學(xué)波導(dǎo)之外的一第二光學(xué)波導(dǎo)可裝設(shè)成與該 斜面成一角度的配置，如同該第一光學(xué)波導(dǎo)。該第二光學(xué)波導(dǎo)接收來自該 第一光學(xué)波導(dǎo)的光線，其由該薄膜濾波器或該斜面所反射。
在光學(xué)波導(dǎo)的傾斜終端、薄膜濾波器及光學(xué)裝置之間的光線路徑中，可 裝設(shè)至少一微鏡片。首先，在由光學(xué)波導(dǎo)的終端到該光學(xué)裝置的光線路徑 中的微鏡片可增強(qiáng)該光學(xué)裝置與該光學(xué)波導(dǎo)的光線耦合。其次，在光學(xué)波 導(dǎo)的兩個(gè)終端之間光線路徑上的微鏡片，其是與由該薄膜濾波器所反射的 斜面相同側(cè)或損-跨該切口 ，即會(huì)降低該波導(dǎo)之間的通道損失。
這些微鏡片可多樣化地制造，例如利用 一移轉(zhuǎn)蝕刻方法雕刻光阻的回
流鏡片圖案進(jìn)入該基板表面；藉由利用固定該鏡片于定位的聚合物或環(huán)氧 樹脂重新填入該間隙之后將一較高折射系數(shù)的微球鏡片進(jìn)入該切口 ；或藉由局部放射適當(dāng)?shù)淖贤饩€或超快激光造成波導(dǎo)的折射系數(shù)的改變或填入材 料。
一工具可裝設(shè)在該基板上，支撐并將該光學(xué)裝置區(qū)隔在某距離之外。 該工具亦可承載該工具或其上的薄膜濾波器內(nèi)的本體中形成的微鏡片。
所述微鏡片可形成為對(duì)稱或非對(duì)稱，以在微鏡片的平面上旋轉(zhuǎn)約90度，
其特別可輔助該激光傳送器的散光修正。
在本發(fā)明第一態(tài)樣中多數(shù)個(gè)單元光學(xué)模塊亦可用于在經(jīng)由該光學(xué)波導(dǎo) 彼此連接的相同基板上形成一單 一 光學(xué)模塊。
本發(fā)明第二態(tài)樣提供一種光學(xué)模塊，其包含一第一及一第二光學(xué)波 導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)彼此靠近； 一第三及一第四光學(xué)波導(dǎo)彼此靠近，其 具有該接近區(qū)域，其延伸連接到該第一及第二光學(xué)波導(dǎo)；在該接近區(qū)域處 一切口，其包含一第一斜面，用于利用一第一切割角切割該第一與第二光 學(xué)波導(dǎo)，及一第二斜面，用于利用一第二切割角切割該第三與第四光學(xué)波 導(dǎo)；及形成在該接近區(qū)域上的一薄膜濾波器。
較佳地是，延伸的第 一及第三光學(xué)波導(dǎo)與延伸的第二及第四波導(dǎo)是對(duì) 稱于在該基板平面上第 一及第二斜面的垂直投影；且該第 一及第二斜面為 對(duì)稱于通過該光學(xué)波導(dǎo)的交叉中心的基板垂直方向。在此例中，該切口及 該斜面垂直平面的交點(diǎn)較佳地形成一等邊或直角三角形。
一光學(xué)裝置可額外地裝設(shè)在該接近區(qū)域之上或之下，其較佳地是具有 一薄膜濾波器及微鏡片。 一表面放射激光二極管或一表面感應(yīng)光二極管為 該光學(xué)裝置的范例。另一方面，在該接近區(qū)域之上或之下可裝設(shè)支撐一光 學(xué)裝置以及一薄膜濾波器或微鏡片的一工具。
較佳地是，來自該第 一光學(xué)波導(dǎo)進(jìn)入光線的 一些波長要傳輸?shù)浇逵稍?第一斜面及該薄膜濾波器所反射的該第二光學(xué)波導(dǎo)；而來自該第三光學(xué)波 導(dǎo)進(jìn)入光線的 一些波長要傳輸?shù)綑M^爭該第 一及第二斜面的第 一光學(xué)波導(dǎo)。
另一方面，該切口可填入一透明光學(xué)媒介；并可藉由一光線吸收媒體 額外的支持來防止一散失光線。例如，透明玻璃或聚合物中至少一第一層， 較佳地是伴隨包含像是黑碳的 一吸收劑的聚合物或環(huán)氧樹脂的 一第二背襯 層，其可提供橫跨吸收該散失光線切口光線路徑的連接。
該第一斜面及該第二斜面亦可用一傾斜角非對(duì)稱地被覆并沉積該光學(xué) 薄膜在兩個(gè)斜面上，其造成所述光學(xué)薄膜的光學(xué)特性相較^C此之間的偏移。
本發(fā)明第三態(tài)樣提供一光學(xué)模塊，其包含一第一光學(xué)波導(dǎo)及一第二光 學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)上彼此靠近；位于該接近區(qū)域處一切口，由 一斜面構(gòu)成，利用一角度切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波導(dǎo)；及一薄膜 濾波器，其形成在該接近區(qū)域上其中該第一光學(xué)波導(dǎo)相對(duì)于該基板的平 面上該斜面垂直投射構(gòu)成一第一入射角，且該第二光學(xué)波導(dǎo)接收來自該第一光學(xué)波導(dǎo)藉由該斜面及該薄膜濾波器反射的光線。
本發(fā)明第四態(tài)樣提供一光學(xué)模塊，其包含該光學(xué)模塊的 一第 一單元及 第二單元，其彼此連接其中光學(xué)模塊的第一單元包含一第一光學(xué)波導(dǎo)及
一第二光學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)上彼此靠近；位于該接近區(qū)域處一 切口，由一第一斜面構(gòu)成，利用一角度切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波 導(dǎo)；及一第一薄膜濾波器，其形成在該接近區(qū)域上該第一光學(xué)波導(dǎo)相對(duì) 于該基板的平面上該第一斜面垂直投射構(gòu)成一第一入射角，且該第二光學(xué) 波導(dǎo)接收來自該第一光學(xué)波導(dǎo)藉由該第一斜面及該第一薄膜濾波器反射的 光線其中光學(xué)模塊的第二單元包含該第二光學(xué)波導(dǎo)及一第三光學(xué)波導(dǎo)，其 在一基板的上方側(cè)上彼此靠近；位于該第二接近區(qū)域處一第二切口，由一 第二斜面構(gòu)成，利用一角度切割該第二光學(xué)波導(dǎo)及第三光學(xué)波導(dǎo)；及一第 二薄膜濾波器，其形成在該第二接近區(qū)域上該第二光學(xué)波導(dǎo)相對(duì)于該基 板的平面上該第二斜面垂直投射構(gòu)成一第二入射角，且該第三光學(xué)波導(dǎo)接 收來自該第二光學(xué)波導(dǎo)藉由該第二斜面及該第二薄膜濾波器反射的光線。
較佳地是，該第一薄膜濾波器及第二薄膜濾波器以相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成； 但第 一入射角及第二入射角不相同。
本發(fā)明第五態(tài)樣是提供一光學(xué)模塊的制造方法，其包含以下步驟，在 晶圓基板上形成光學(xué)波導(dǎo)的步驟；形成自該基板前側(cè)或背側(cè)通過至少該光 學(xué)波導(dǎo)的核心具有斜面的切口的步驟；以及纟皮覆該光學(xué)薄膜視需要在該斜 面上及在靠近的波導(dǎo)區(qū)域中的步驟，其中該切口可由自 一硅基板背側(cè)的一 非等向濕式蝕刻，接著藉由干蝕刻移轉(zhuǎn)該濕蝕刻圖案到該波導(dǎo)層來制造；或 可直接藉由使用 一硅或光阻的適當(dāng)輪廓蝕刻光掩膜而干式蝕刻該波導(dǎo)層來 由基板的前側(cè)制造。
其亦可能藉由使用像是旋轉(zhuǎn)研磨器的適當(dāng)機(jī)械工具加工該波導(dǎo)層來制 造該切口 。
發(fā)明效果
(1) 特定波長的光學(xué)信號(hào)可由該光學(xué)波導(dǎo)分離出來，或組合到該光學(xué) 波導(dǎo)中，其可在該光學(xué)波導(dǎo)的前向或相反方向上。
(2) 使用本發(fā)明，可簡單對(duì)準(zhǔn)其組件的高效率雙向多端口多波長光學(xué) 收發(fā)器可有效及可靠地經(jīng)由一晶圓級(jí)工藝由該晶圓的前側(cè)及背側(cè)制造這 種晶圓級(jí)工藝同時(shí)生產(chǎn)數(shù)百個(gè)光學(xué)波導(dǎo)、薄膜濾波器、多數(shù)光學(xué)表面，其為 組合或分開所述光學(xué)信號(hào)的波長所需要，而不需要每個(gè)裝置的一對(duì)一工藝。
(3) 該光學(xué)模塊的生產(chǎn)性與可靠性可藉由被覆該光學(xué)薄膜在該晶圓表 面上而大幅改進(jìn)，而不用一個(gè)一個(gè)地將個(gè)別的薄膜插入到溝槽中，并^f吏用 如傳統(tǒng)方式的環(huán)氧樹脂將其固定。
(4) 每種光學(xué)薄膜的效能可最佳化在該晶圓表面上的薄膜濾波器用于分離或組合靠近間隔的波長做為在該三工器中1.49岸與L55 /m的接收
頻道，而在該第一斜面上的光學(xué)薄膜用于分離或組合散布間隔的波長做為
在該三工器中1. 31岸的傳送頻道成為接收的反向路徑，分開成1. 49卿。換 言之，在相近間隔的波長頻道的隔離中極性化的相關(guān)性可由利用 一斜面調(diào) 整交叉波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)來改進(jìn)，其中該交叉角度可視需要選擇較小的角度，而 在防止波導(dǎo)之間串音的范圍內(nèi)。
(5)該光學(xué)模塊的大小可以降低 一交叉波導(dǎo)的一單元可具有三個(gè)光 學(xué)組合的薄膜，其在該基板的上方與底面具有四個(gè)波導(dǎo)及兩個(gè)光學(xué)裝置，構(gòu) 成一小型結(jié)構(gòu)，如三工器的具體實(shí)施例中所示。
體實(shí)施例并參照附屬圖式而更加了解，其中
圖1是使用習(xí)用的光學(xué)濾波器技術(shù)的BiDi-三工器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是使用光學(xué)波導(dǎo)的習(xí)用技術(shù)的三工器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是根據(jù)圖4的光學(xué)模塊的三波長BiDi光學(xué)收發(fā)器的運(yùn)作原理及端
口組態(tài)的架構(gòu)示意圖。
圖6是第一光學(xué)波導(dǎo)與第二光學(xué)波導(dǎo)之間三重反射的光線耦合的交叉
角度的相關(guān)性及一微鏡片可增進(jìn)該耦合的示意圖。
圖7是藉由一蝕刻方法制造該光學(xué)模塊的步驟的示意圖。
圖8是藉由該濕蝕刻硅基板的移轉(zhuǎn)蝕刻所制造的一光學(xué)波導(dǎo)的切口的
掃描電子微顯影的示意圖。
圖9是第二具體實(shí)施例中該光學(xué)模塊的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第三具體實(shí)施例的一雙向四波長光學(xué)傳送器-接收
器組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第四具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖12是根據(jù)本發(fā)明第五具體實(shí)施例的 一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
1:光纖2:光纖
4:接收器光二極管5:光學(xué)傳送器
7:薄膜濾波器8:薄膜濾波器
9:溝槽10:基板
14:輸入端口8:光學(xué)波導(dǎo)
20:光學(xué)波導(dǎo)20a:下方包覆
20b:核心20c:上方包覆
1221:晶體管輪廓罐21a:鏡片
21b:光二極管22:晶體管輪廓罐
22a: 鏡片22b:光二極管
23:晶體管輪廓罐23a:鏡片
23b:光二極管23c:激光二極管
24:鏡片25:光纖
26:薄膜濾波器27:薄膜濾波器
28:薄膜濾波器29:薄膜濾波器
30:切口31:表面
32:第一斜面33:薄膜濾波器
34第二斜面35a:垂直投射36.第一光學(xué)波導(dǎo)37:第二光學(xué)波導(dǎo)
38:第三光學(xué)波導(dǎo)39:第四光學(xué)波導(dǎo)40.光學(xué)接收器51:光學(xué)波導(dǎo)
51a: IO端口52:光學(xué)波導(dǎo)
53光學(xué)波導(dǎo)54:光學(xué)波導(dǎo)
55光學(xué)波導(dǎo)56:模塊
56a:薄膜濾波器56b:光學(xué)裝置
57模塊57a:薄膜濾波器
57b:光學(xué)裝置58:模塊
58a:薄膜濾波器58b:光學(xué)裝置
59模塊59a:薄膜濾波器
59b:光學(xué)裝置60:模塊
60a:薄膜濾波器60b:光學(xué)裝置
81:載具81a:二氧化硅
82: 角4,形凹穴83:薄膜濾波器
84: 微鏡片84a:波導(dǎo)
84b:波導(dǎo)84c:微鏡片
85: 激光二極管86:斜面
87:光學(xué)波導(dǎo)87a:光學(xué)波導(dǎo)
87b:光學(xué)波導(dǎo)88:斜面
89: 切口91:下游模擬光學(xué)信號(hào)
92:下游模擬光學(xué)信號(hào)93:上游數(shù)字光學(xué)信號(hào)
95: 載具板96:斜面
96a:第一斜面96b:第二斜面
97: 光遮蔽97a:光遮蔽97b:光遮蔽98:薄膜濾波器
98a:第一薄膜濾波器98b:第二薄膜濾波器
99:光學(xué)裝置99a:第一光學(xué)裝置
99b:第二光學(xué)裝置100:基板
120:光學(xué)波導(dǎo)120a:下方包覆
120b:核心120c:上方包覆
130:切口132:斜面
133:薄膜濾波器134:斜面
136:第一波導(dǎo)137:第二波導(dǎo)
140:光學(xué)裝置20ba:輸入光學(xué)波導(dǎo)
具體實(shí)施例方式
以下將詳細(xì)說明本發(fā)明的范例性具體實(shí)施例。但是，本發(fā)明并不限于 下述的具體實(shí)施例，但可實(shí)施成多種形式。因此，以下的具體實(shí)施例是為 了使本說明更加完整來說明，并可使熟知該項(xiàng)技術(shù)者了解。
(第一具體實(shí)施例)
請(qǐng)參閱圖3所示，是根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)
示意圖。
如圖3所示，本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的光學(xué)模塊包含，形成在一基 板IOO上的一光學(xué)波導(dǎo)120; —切口 130,其具有至少兩個(gè)斜面通過至少具 有一斜面132的光學(xué)波導(dǎo)的核心120b; —光學(xué)薄膜(未示出)，其視需要被 覆在該斜面132上；及一薄膜濾波器133,其位于該切口 U0之上。
上述的光學(xué)波導(dǎo)120包含，在輸入側(cè)上的第一波導(dǎo)136,及位于相反側(cè) 上的第二波導(dǎo)137。但其亦可能在需要時(shí)僅使用136， l"其中之一來設(shè)置 一光學(xué)模塊。當(dāng)光學(xué)波導(dǎo)120具有傳送光線通過斜面132， 134的功能時(shí)， 其需要在切口 130填滿一透明光學(xué)媒介。斜面132， 134在當(dāng)沒有填入媒介 時(shí)，可為不需要任何被覆的完全內(nèi)部反射表面。光學(xué)波導(dǎo)136， 137亦可傾 斜某種程度，例如在x-y平面上為8度，以防止由光學(xué)裝置或薄膜濾 波器133反射回到該輸入光學(xué)波導(dǎo)。
其亦可在切口 130的相同側(cè)面上形成第一光學(xué)波導(dǎo)136及第二波導(dǎo) 137。例如，第一光學(xué)波導(dǎo)與垂直于基板100的斜面的投射形成一第一角度； 而第二光學(xué)波導(dǎo)提供在相同側(cè)面上，用于接收來自第一光學(xué)波導(dǎo)藉由該斜 面及該斜面上薄膜濾波器所反射的光線。
較佳地是，每個(gè)斜面132， 134裝設(shè)有一多層被覆(未示出)，用于根據(jù) 該入射光的波長傳送或反射。其亦可利用反射式被覆做為金屬被覆或甚至 不需要任何被覆來運(yùn)作。該傾斜垂直線較佳地是與xy平面形成45度；其可保證近乎垂直入射到薄膜濾波器133，及該輸入與該輸出光學(xué)波導(dǎo)之間的 互連。
較佳地是，薄膜濾波器133為一多層被覆，其根據(jù)光線的波長傳送或反 射該入射光。
光學(xué)裝置140可附加于薄膜濾波器133上。光學(xué)裝置140可為一光學(xué) 傳送器或一光學(xué)接收器；并可例如使用覆晶貼合的常用方法來簡單地附著。 光學(xué)傳送器可為垂直凹穴表面放射激光(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)或 一 垂直凹穴表面放射激光 (Horizontal Cavity Surface—Emitting Laser, HCSEL);及該-接收器可為 一表面感應(yīng)光二極管。 一邊緣放射激光亦可在激光束當(dāng)采用一額外載具較 佳地被導(dǎo)引到該基板時(shí)亦可使用，這種載具旋轉(zhuǎn)激光束90度，該載具用于 邊緣放射激光的常用TOCAN封裝。
基板10Q的材料可多樣化，其上形成一光學(xué)波導(dǎo)。較佳地是，使用一硅 基板形成一應(yīng)用硅石的光學(xué)波導(dǎo)。
使用第 一具體實(shí)施例的光學(xué)模塊，光學(xué)模塊的生產(chǎn)性簡單地藉由提供 薄膜濾波器133與斜面132， 134來增進(jìn)，其必須分開或組合光學(xué)波長到波 導(dǎo)的光學(xué)路徑成為一小型結(jié)構(gòu)。例如，在該斜面上薄膜濾波器的光學(xué)被覆 僅可藉由自該晶圓的上方或底部蝕刻或切割造成該切口來完成；藉此根據(jù) 光線波長選擇性地自該光學(xué)波導(dǎo)傳送或反射光線信號(hào)。再者，來自該斜面 反射的光線根據(jù)其波長再次濾波，藉由在該波導(dǎo)上方的薄膜濾波器！33處 反射或傳送。
本發(fā)明可使用像是覆晶貼合的一簡單步驟藉由放置該光學(xué)接收器在薄 膜濾波器133上，接收經(jīng)由薄膜濾波器133傳送的信號(hào)。另一方面，本發(fā) 明可經(jīng)由該光學(xué)路徑的相反方向發(fā)射該光線，放置一光學(xué)傳送器，取代在 薄膜濾波器133上一光學(xué)接收器。本發(fā)明可產(chǎn)生多種光學(xué)^t塊，例如BiDi-三工器及多波長光學(xué)傳送器或接收器，其使用該光學(xué)模塊做為一單元組件。
以下將進(jìn)行說明。
(第二具體實(shí)施例)
請(qǐng)參閱圖4所示，是根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示，本發(fā)明第二具體實(shí)施例之BiDi三工器裝設(shè)第一及第二光 學(xué)波導(dǎo)36, 37,第三及第四光學(xué)波導(dǎo)38, 39,切口 30及薄膜濾波器"。 較佳地是，切口 30填入一光學(xué)媒介。
上述的第一及第二光學(xué)波導(dǎo)36,"在基板10上具有一相互交叉區(qū)域 L1，L2;
上述的第三及第四光學(xué)波導(dǎo)38，"經(jīng)由交叉區(qū)域L1， U連接到每一個(gè)第一及第二光學(xué)波導(dǎo)36， 37。
上述的切口 30形成在交叉區(qū)域L1， L2中，并裝"i殳第一斜面32,其利 用一第一切割角(①1)切割第一及第二光學(xué)波導(dǎo)36， 37,第二斜面34利用 一第二切割角(①"切割第三及第四光學(xué)波導(dǎo)38， 39。第一及第二切割角較 佳地是45度，如第一具體實(shí)施例中所述。
在此具體實(shí)施例中的光學(xué)模塊在光學(xué)波導(dǎo)20的交叉區(qū)域Ll, L2上額 外具有一光學(xué)接收器40。較佳地是， 一薄膜濾波器33可裝設(shè)在交叉區(qū)域 Ll, L2上光學(xué)波導(dǎo)層20及光學(xué)裝置40之間。
在光學(xué)波導(dǎo)層20中，第一及第三光學(xué)波導(dǎo)36， 38與第一斜面32的垂 直投射形成一角度6，而第二及第四光學(xué)波導(dǎo)37， 39形成對(duì)稱結(jié)構(gòu)到第一 及第三光學(xué)波導(dǎo)36， 38。入射角(e)的理想范圍為1到25度。
第一及第二斜面32， 34與基板10的表面31形成約45。，并被覆一金 屬或多層介電材料。第一斜面32及第二斜面34分別具有第一切割角(Ol) 及第二切割角(①2)，其傳送或反射來自兩個(gè)光學(xué)波導(dǎo)的光線。
根據(jù)第二具體實(shí)施例，多波長光線信號(hào)來自第一光學(xué)波導(dǎo)36,其維持 與第一斜面32的垂直投射35a的入射角(e)。在其中第一及第二波長藉由 第一斜面32反射，并投射到薄膜濾波器33中。然后入射到薄膜濾波器33 的角度構(gòu)成與進(jìn)入波導(dǎo)相同的角度(6 )。
在入射到薄濾波器33的光線信號(hào)當(dāng)中，僅有第二波長傳送薄膜濾波器 33到達(dá)薄膜濾波器33之上的光學(xué)接收器40。其它波長被反射回到第一斜 面32，然后到達(dá)第二光學(xué)波導(dǎo)37。
另一方面，具有第三波長的光學(xué)信號(hào)進(jìn)入通過第三光學(xué)波導(dǎo)38;并通 過第二及第一斜面34， 32,離開通過第一光學(xué)波導(dǎo)36。
請(qǐng)參閱圖5所示，是根據(jù)圖4的光學(xué)模塊的三波長BiDi光學(xué)收發(fā)器的 運(yùn)作原理及端口組態(tài)的架構(gòu)示意圖。
如圖5所示，第一斜面32及第二斜面34反射來自第一光學(xué)波導(dǎo)36入 射的1.49，及1. 55//m波長的光學(xué)信號(hào)，并傳送來自第三光學(xué)波導(dǎo)38入射 的1. 31波長的光學(xué)信號(hào)；且薄膜濾波器33反射1. 49卿及1. 55 ，波長之 一并傳送另一個(gè)。
第一及第二光學(xué)波導(dǎo)36, 37 (或第三及第四光學(xué)波導(dǎo)3W可在靠近 第一斜面32(或第二斜面34)的側(cè)邊結(jié)合，用于光學(xué)波導(dǎo)間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。
所述光學(xué)波導(dǎo)可具有一光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器，其在垂直與水平方向上改變 導(dǎo)引結(jié)構(gòu)。如圖5所示為該波導(dǎo)的寬度與厚度漸小的一光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器； 但光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器的其它結(jié)構(gòu)亦可應(yīng)用。
第一及第二光學(xué)波導(dǎo)36， 37可經(jīng)由第一斜面32及第一斜面32上的上 表面兩次產(chǎn)生的其鏡像影像虛擬地平直對(duì)準(zhǔn)；而來自第一波導(dǎo)36入射光線行經(jīng)在垂直于波導(dǎo)上方包覆中的基板的平面內(nèi)，直到經(jīng)由三次反射該入射 光離開該光學(xué)接收器或第二光學(xué)波導(dǎo)37。在此光線通道中，未提供光線導(dǎo)
引結(jié)構(gòu)，造成一些光線散射。因此，在此第一 36與第二光學(xué)波導(dǎo)37之間 的光學(xué)互連當(dāng)中發(fā)生一些光學(xué)損失。
當(dāng) 一波導(dǎo)在該核心與該包覆的折射系數(shù)中有相當(dāng)大的差異時(shí)，即需要 采用一光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器來降低該損失。相反地，當(dāng)該差異小到0. 25%時(shí)，大 于10庫的波導(dǎo)的模態(tài)尺寸及該損失即藉由最佳化該波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)而做得較 小。例如，如果是0. 25%光學(xué)波導(dǎo)中上方包覆的典型厚度為20卿，這種模 態(tài)場(chǎng)域的折射發(fā)生在第一斜面32與薄膜濾波器33間40卿的來回行程中可 小到0. 5 dB。
請(qǐng)參閱圖6所示，是第一光學(xué)波導(dǎo)與第二光學(xué)波導(dǎo)之間三重反射的光 線耦合的交叉角度的相關(guān)性及一微鏡片可增進(jìn)該耦合的示意圖。 一數(shù)值模 擬使用在基于圖5中光學(xué)模塊的計(jì)算當(dāng)中。在交叉區(qū)域L1， L2上加入微鏡 片，如同在微鏡片上方的薄膜濾波器的圖9當(dāng)中，其增進(jìn)耦合損失由0. 4dB 到0. 25dB，其在一般應(yīng)用中可忽略。所使用微鏡片的細(xì)節(jié)在第四及第五具 體實(shí)施例中說明。
類似地，來自第三波導(dǎo)38的入射光線要被發(fā)射到第一光學(xué)波導(dǎo)36。在 第二斜面34及第一斜面32間未定義光學(xué)波導(dǎo)。藉此，該光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器 即因相同理由用于降低該損失。較佳地是，即需要同時(shí)在水平及垂直方向 上擴(kuò)充該模態(tài)場(chǎng)域的光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器，但在一些狀況中，可使用僅在一個(gè) 方向上擴(kuò)充的一光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器，其可為水平或垂直?；趫D4中的組態(tài)， 由第一到第三光學(xué)波導(dǎo)計(jì)算的光線耦合顯示出小于0. 3 dB損失。
在第 一與第三光學(xué)波導(dǎo)間光線路徑上的 一微鏡片可進(jìn)一步降低該耦合
損失。這些微鏡片可多樣化地制造，例如將一較高折射系數(shù)的微球鏡片插 入到該切口，接著利用一聚合物或一環(huán)氧樹脂重新填入該縫隙，以固定該 鏡片在定位；或藉由局部放射適當(dāng)?shù)淖贤饩€或超快激光造成波導(dǎo)或該切口 的填入材料的折射系數(shù)改變。
概言之，橫向磁性(Transverse Magnetic, TM)才及性化光線比沖黃向電性 (Transverse Electric, TE)極性化光線具有相當(dāng)4氐的反射性，因?yàn)榉瓷鋾r(shí)的 入射角度接進(jìn)布魯斯特(Brewster )角。因此，如果光學(xué)表面具有45度的
有時(shí)候薄力莫濾波器的層可堆棧甚至到';oos達(dá)到所想要的光學(xué)效能。
在設(shè)計(jì)一光學(xué)模塊時(shí)，請(qǐng)參見圖5,入射到薄膜濾波器33的光線具有 與第一光學(xué)波導(dǎo)36對(duì)于第一斜面的垂直投射相同的入射角6 。因此，
e角可在光學(xué)波導(dǎo)的配置設(shè)計(jì)期間來選擇。角度e可被選擇為接近該基板
的垂直方向，其可以容易地利用對(duì)極性化的低相關(guān)性來設(shè)計(jì)薄膜濾波器33。即會(huì)發(fā)生由第一光學(xué)波導(dǎo)36到第四光學(xué)波導(dǎo)39 的光線的交叉泄漏或由第一到第一光學(xué)波導(dǎo)36的返回泄漏。較佳的6角范 圍由1到25度。
較佳地是，第一斜面32與第二斜面34要相同的被覆如同對(duì)稱表面。 切口 30要填入一透明光學(xué)媒介，如光學(xué)玻璃或聚合物材料，其與該光學(xué)波 導(dǎo)具有相同的折射系it。例如，該切口可由化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)沉積一應(yīng)用石圭石玻璃到一波導(dǎo)厚度，然后額外地填入一 應(yīng)用聚合物材料，較佳地是包含一些黑碳。該黑碳可吸收來自該光學(xué)表面、 該波導(dǎo)橫跨或填入該切口媒介的散失光線，以消除對(duì)該光學(xué)接收器的噪聲。
值得一提的是在切口 30的第一斜面32與第二斜面34上的薄膜可藉由 沉積在一傾斜角度以不同比例被覆。在此例中，在斜面3 2 ， 34的每一側(cè)上 堆棧薄膜在其厚度上具有一固定比例，其是根據(jù)該傾斜角度，造成反射或 穿透的光語范圍中一些偏移。使用此方法，來自一切口單一圖案的第一斜 面32與第二斜面34的光學(xué)特性可不同地調(diào)整。此調(diào)整方法應(yīng)用在第五具 體實(shí)施例中。
在穿透第一與第二斜面32， 34的方向上第三光學(xué)波導(dǎo)38被選擇為反 方向上l. 31卿波長的穿透。在斜面上，具有良好波長分離特性的濾波器很 難設(shè)計(jì)，因?yàn)樵撔泵娴慕嵌群芙咏剪斔固?Brewster )角度，因此造成 極性化反射或穿透的明顯相關(guān)性。因此，所述斜面用于組合遠(yuǎn)程波長1. 31 ，的濾波器為兩個(gè)接近的波長1.49 ，及1. 55卿。另一方面，在波導(dǎo)上方 的薄膜濾波器較適于分離波長1. 49 //m及1. 55 /im的鄰近頻道，因?yàn)閷?duì)該薄 膜濾波器的入射角在光學(xué)波導(dǎo)的配置中可視需要盡量地小。
如圖5中所示多數(shù)個(gè)模塊可以組合成多種組合，其造成不僅是一單一 端口光學(xué)模塊，但亦可為在多波長頻道中傳送或接收的許多多端口光學(xué)模 塊(如圖10)。此將在以下做說明。
請(qǐng)參閱圖7所示，是藉由一蝕刻方法制造該光學(xué)模塊的步驟的示意圖。 如圖7所示，將依序說明在本發(fā)明具體實(shí)施例中制造該光學(xué)模塊的步驟。 圖7所示為該光學(xué)模塊的橫截面。
且兩側(cè)皆研^^這種基板的特殊方向藉i知的硅i板的非等向蝕刻而產(chǎn)
生一特定面向角度，其由硅的結(jié)晶軸與該基板表面垂直方向的角度所決定。 仔細(xì)選擇晶圓方向有助于在以下的硅基板的非等向蝕刻中控制該切口的面 向角度。
如圖7(a)，光學(xué)波導(dǎo)20的基底層(20a;或下方包覆)形成在晶圓上； 且一三角錐形的切口由基板1Q的背側(cè)蝕刻出來。該基底層可由氧化該硅晶 圓或使用CVD (化學(xué)氣相沉積)或FHD (火焰水解沉積)沉積一應(yīng)用硅石玻璃來制造。硅的氧化同時(shí)發(fā)生在該基板的兩側(cè)。自該基板的背側(cè)移除氧化物， 使用正方圖案的一負(fù)光掩膜，暴露所提出成角錐形切口的基底；然后該區(qū) 域使用常用的非等向濕蝕刻方式蝕刻成一角錐形。
當(dāng)使用CVD或FHD時(shí)，除了氧化之外，用于制造光學(xué)波導(dǎo)的下方包覆， 其僅在單一側(cè)上沉積一應(yīng)用硅石玻璃。因此，對(duì)于以下的非等向蝕刻于該 背側(cè)處沉積一氮化硅層做為一屏蔽層；并光圖案化該正方形，接著蝕刻該 氮化物以暴露所提供切口的基底。然后該暴露的區(qū)域以前述相同的步驟被 蝕刻成一角錐形，并移除剩余的氮化硅層。
如圖7(b)，光學(xué)波導(dǎo)20的核心與上方包覆20b， 20c產(chǎn)生于下方包覆 20a上，并沉積薄膜濾波器在上方包覆20c上。將光學(xué)波導(dǎo)以精確的位置對(duì) 準(zhǔn)于該基板上的切口對(duì)于本發(fā)明的適當(dāng)運(yùn)作很重要；并提供在本具體實(shí)施 例中。換言之，光學(xué)波導(dǎo)的圖案對(duì)準(zhǔn)于角錐穴上方的正方形，其可透過下 方包覆20a看到。
該上方包覆有時(shí)候由于波導(dǎo)核心的輪廓而不均勻，并可由常用的平面 化方法做平面化。在上方包覆的平面化表面上，可選擇性地沉積薄膜濾波 器。例如，可使用一升空方法用于選擇性沉積，其使用一光掩膜沉積一犧 牲層，接著一皮覆薄膜濾波器，然后移除該犧牲層。
如圖7(c),在基板上切口的圖案由該基板背側(cè)移轉(zhuǎn)到波導(dǎo)層，同時(shí)蝕 刻硅的斜面及波導(dǎo)層的暴露區(qū)域，直到接近薄膜濾波器的層。橫跨硅與波 導(dǎo)層接口的圖案移轉(zhuǎn)通常會(huì)改變深度的長寬比，其較佳地是藉由控制多種 條件來調(diào)整成產(chǎn)生切口的45度斜面，例如氧、氫氟碳、碳?xì)浞?或氬的 相對(duì)部分壓力；相對(duì)偏壓功率及/或RF功率；及壓力。特別是，每種氣體 的相對(duì)部分壓力及RF/偏壓功率為關(guān)鍵參數(shù)。圖8是藉由該濕蝕刻硅基板的 移轉(zhuǎn)蝕刻所制造的一光學(xué)波導(dǎo)的切口的掃描電子微顯影的示意圖。表1所 示為該移轉(zhuǎn)蝕刻的范例性步驟。
表l
樣本編號(hào)TX9TX10
RF功率[W]18001800
偏壓功率[W〗120150
CF4流量[sccm]7580
CHF3流量[sccm]3035
02流量[sccm]1015
Ar流量[sccm]1020
壓力[mTorr]44
々蟲刻時(shí)間[min]3030
在硅斜面的移轉(zhuǎn)蝕刻到波導(dǎo)層之后，下包覆的傾斜角度可不同于上包覆。此是由于每個(gè)波導(dǎo)層的材料組成的變化。適當(dāng)選擇層的材料以及移轉(zhuǎn) 蝕刻的適當(dāng)步驟可大部分修正此問題。在該切口斜面上額外沉積低溶點(diǎn)材 料做為硼磷硅玻璃或聚合物，接著在適當(dāng)溫度下退火通過溶解，亦有助于 修正像是該切口斜面不均勻的特征。斜面的粗糙度在此步驟中亦有改善， 其亦有助于光學(xué)應(yīng)用。
如圖7(d)，一適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)沉積在該切口的斜面上。如圖7(d) 的垂直于該基板的沉積在該切口的兩側(cè)上造成相同的薄膜，但與垂直線的 一些偏移在該切口的每一側(cè)上產(chǎn)生兩個(gè)不同的薄膜堆棧，其在每一層中具 有固定的比例。
如圖7(e),該切口填入一背面光學(xué)媒介，然后該光學(xué)裝置粘結(jié)到該切 口上方。該背面光學(xué)媒介可為一應(yīng)用聚合物的材料、由CVD或FHD制造的 一應(yīng)用硅石的材料，或前述材料的多重層。
請(qǐng)參閱圖9所示，是第二具體實(shí)施例中該光學(xué)模塊的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意 圖。在圖9所示的模塊中，較佳地是僅被覆該切口兩個(gè)表面中一個(gè)斜面， 并活化成一光學(xué)表面，而另一個(gè)則藉由填入匹配折射系數(shù)的一透明媒介而 調(diào)整成透明。我們可將此模塊視為僅具有一光學(xué)斜面，即使在該切口的步 驟中制造兩個(gè)斜面。
解釋與在圖7所述步驟的差異，切口 30在制造波導(dǎo)層20中該基板的 前側(cè)上產(chǎn)生。這種結(jié)構(gòu)可簡易地使用一適當(dāng)?shù)臋C(jī)械工具在波導(dǎo)層20上加工 一 V型溝槽來制造。
首先，在基板10上產(chǎn)生一光學(xué)波導(dǎo)。然后， -使用一旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具，例 如盤片鋸，較佳地是具有一適當(dāng)形狀的切割邊緣，沿著該表面移動(dòng)而切割 該波導(dǎo)層有一深度。此處的切割邊緣代表利用鉆石粉處理的一適當(dāng)形狀的 研磨表面。該切割邊緣的橫截面可由具有一適當(dāng)角度的兩個(gè)側(cè)面構(gòu)成。藉 由這種工具，由與該基板具有角度的兩個(gè)面向表面構(gòu)成的一適當(dāng)形狀的溝 槽可沿著該基板的表面加工。適當(dāng)?shù)氖褂靡粰C(jī)械工具可產(chǎn)生1卿的典型精 度，其足以生產(chǎn)本發(fā)明的光學(xué)模塊。當(dāng)然，可以實(shí)現(xiàn)具有45度傾斜角的溝槽。
另 一種生產(chǎn)具有45度傾斜角的切口的方式為使用 一種熟知的晶圓貼合 法，其常用于生產(chǎn)一絕緣體上硅(silicon-on-insulator)晶圓。 一額外的 硅晶圓可貼合到具有一波導(dǎo)層的晶圓。然后，貼合的硅晶圓研磨出一適當(dāng) 的厚度。 一角錐形的切口由非等向性蝕刻該附著晶圓來產(chǎn)生，接著移轉(zhuǎn)蝕 刻該切口到該波導(dǎo)層某一深度，如圖7所示。
另 一種由基板的前側(cè)產(chǎn)生45度斜面的方法為使用 一灰階光掩膜(灰階； 一光掩膜的多層遮影)，其在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中時(shí)常使用。制造使用灰階光掩膜 的一光阻的V型橫截面圖案，然后使用干蝕刻方法直接移轉(zhuǎn)到該波導(dǎo)層中。
當(dāng)由波導(dǎo)晶圓的前方側(cè)產(chǎn)生該切口時(shí)，其亦需要沉積一光學(xué)被覆在該切口的斜面上，然后使用透明光學(xué)媒介填入該切口，接著平面化該填入材 料的表面。該填入材料可為一光學(xué)聚合物或一應(yīng)用硅石的玻璃。 (第三具體實(shí)施例)
請(qǐng)參閱圖IO所示，是根據(jù)本發(fā)明第三具體實(shí)施例的一雙向四波長光學(xué)
傳送器-接收器組合的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖10中每個(gè)組件模塊56， 57， 58， 59, 60代表本發(fā)明中如圖3所示的光學(xué)模塊。所述單元模塊56， 57, 58， 59， 60 裝設(shè)有薄膜濾波器56a, 57a， 58a， 59a， 60a、光學(xué)裝置56b， 57b， 58b， 59b， 60b,及具有斜面的切口 (未示出)。
在第三具體實(shí)施例中的四波長光學(xué)收發(fā)器具有接收波長l. 49|am， 1. 55 iam及1.61jum，傳送波長1.31iim。光學(xué)信號(hào)到外部的IO(輸入-輸出)端 口 51a經(jīng)由光學(xué)波導(dǎo)51連接到光學(xué)模塊56的第一單元。模塊56的第一單 元接收一波長頻道，并結(jié)合一傳輸波長頻道到該進(jìn)入光學(xué)路徑的反向方向 中。由光學(xué)波導(dǎo)52, 54連接模塊的第二及第三單元57, 58分開接收光學(xué) 信號(hào)成每一個(gè)其波長。
由光學(xué)波導(dǎo)53, 55連接的模塊的第五及第四單元60, 59組合每個(gè)波 長的傳輸信號(hào)，或監(jiān)視該激光傳送器的運(yùn)作。
在本具體實(shí)施例中結(jié)構(gòu)在模塊的第一單元56處分離該傳輸與接收信號(hào)
成為兩個(gè)獨(dú)立的波導(dǎo)路徑，其降低進(jìn)入與離開信號(hào)之間的串音。
如圖IO所示，在模塊的第一單元56中的光學(xué)裝置56b,其位于該切口 第一斜面的上，接收與該進(jìn)入信號(hào)分離的濾波56a的一波長頻道。另一方 面，值得一提的是光學(xué)裝置56b亦可位于該切口的第二斜面之上，用于監(jiān) 視該傳送信號(hào)。
在此具體實(shí)施例中，其有可能輸入或輸出來自該晶圓表面所有接收或 傳送光線；而該光學(xué)傳送器或接收器可使用一覆晶貼合方法簡單地安裝在 薄膜濾波器56a， 57a， 58a， 59a， 60a上。在本例中使用的傳送器或接收 器為表面吸收光二極管或表面放射激光二極管，如前所述。
在下述中，該光學(xué)模塊的運(yùn)作原理依一四波長的范例解釋，其中1.31 nm用于傳輸，1.49jum， 1. 55 ji m及1. 61 |u m用于接收。經(jīng)由51a來自外 部光纖的接收信號(hào)進(jìn)入模塊的第一單元56,造成經(jīng)由該光學(xué)波導(dǎo)"的入射 角61;然后由薄膜濾波器56a反射，除了 1.49)am信號(hào)。1.49)am信號(hào)被 傳遞到光學(xué)接收器56b，其中被轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。其它信號(hào)，如l,5Sjum及 1.61juffl，由光學(xué)波導(dǎo)52所導(dǎo)引。
光學(xué)波導(dǎo)52導(dǎo)引1. 55 jam及1. 61 |am的光線進(jìn)入模塊的第二單元57, 造成一入射角6 2。 1. 55 jam信號(hào)傳送通過模塊的第二單元57中的薄膜濾波 器57a;并由光學(xué)接收器57b轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。其它信號(hào)1. 61 juffl被導(dǎo)引到 光學(xué)波導(dǎo)54。來自光學(xué)波導(dǎo)54的1. 61 ja m的光學(xué)信號(hào)進(jìn)入;f莫塊的第三單元58,構(gòu)成 入射角6 3;然后，其傳送通過薄膜濾波器58a，并由光學(xué)接收器58b轉(zhuǎn)換 成電子信號(hào)。在此，薄膜濾波器58a用于隔離所有其它波長，例如1.31ju m, 1. 49 iam及1. 55 jum。當(dāng)1. 31 jum, 1. 49 )im及1. 55 ja m的信號(hào)足夠弱時(shí)， 可排除濾波器58b。
另一方面，由在模塊的第四單元59上傳送器59b所產(chǎn)生的上游信號(hào)， 在通過抗反射被覆59a被發(fā)射到光學(xué)波導(dǎo)55中；然后被傳遞到模塊的第五 單元60，其中該信號(hào)經(jīng)由薄膜濾波器60a而部分傳遞到光學(xué)接收器60b。 其余的信號(hào)被反射及發(fā)射到光學(xué)波導(dǎo)53中。在此，第五單元60中的光學(xué) 裝置60b做為一監(jiān)視光二極管(mPD)。再次地，來自光學(xué)波導(dǎo)53的傳輸信 號(hào)傳送模塊的第一單元56的兩個(gè)斜面，并經(jīng)由光學(xué)波導(dǎo)51及IO端口 51a 離開到外部光纖。
模塊的第一到第三單元56, 57， 58上的薄膜濾波器56a, 57a, 58a通 常會(huì)不同的被覆，其代表在模塊上每個(gè)薄膜濾波器有不同的沉積。我們可 減少一次的沉積，對(duì)連接到所述模塊的每個(gè)光學(xué)波導(dǎo)引入不同的入射角6 1， 6 2，及6 3。此所利用的事實(shí)為一薄膜濾波器的穿透范圍由入射角的改 變而偏移，即使模塊的薄膜56a， 57a, 58a皆相同。
模塊的第二到第五單元57, 58, 59， 60的45度斜面上的光學(xué)被覆為 廣泛波長范圍中的反射式，并可為一金屬被覆、 一介電被覆、 一沒有任何 被覆的完全內(nèi)部反射表面，或其中的組合。
做為接收器模塊的第一到第三單元56， 57， 58的薄膜濾波器563, "a， 58a的穿透范圍皆緊密相隔，而多層介電層基本上由數(shù)十層所構(gòu)成。選擇入 射角到0度可便于薄膜濾波器的設(shè)計(jì)，并可造成緊密相隔的波長頻道之間 高隔離性與極性化的低相關(guān)性。
在模塊的第四單元59上的薄膜濾波器可為抗反射或無功能(未被 覆)，其上放置一光學(xué)傳送器。模塊的第五單元60的薄膜濾波器60a部分 反射該入射光，并通常被覆一介電質(zhì)或金屬或其組合。
在此具體實(shí)施例中，其亦可利用直接耦合一邊緣放射激光到一光學(xué)波
導(dǎo)，如傳送器模塊的傳統(tǒng)激光，而取代一表面放射激光自該晶圓表面耦合。 一傳送器模塊的正方形區(qū)域，取代模塊的第四單元59,由該基板的上方干 蝕刻到一適當(dāng)?shù)纳疃?；且該邊緣放射激光固定在該蝕刻的底部，對(duì)準(zhǔn)于暴 露在該蝕刻側(cè)壁上光學(xué)波導(dǎo)的核心。
對(duì)于修正，此具體實(shí)施例在當(dāng)傳輸波長為緊密間隔時(shí)即依下述實(shí)施。 該單元模塊僅由第一及第二光學(xué)波導(dǎo)、第一斜面及薄膜濾波器(圖4中的36， 37， 32， 33)構(gòu)成。多數(shù)單元模塊由光學(xué)波導(dǎo)連接成鋸齒狀，其可設(shè)置成一 波長多任務(wù)器或反多任務(wù)器。在此，圖4中第一斜面32為所有波長的反射鏡；而在該斜面之上的薄膜濾波器進(jìn)行波長選擇。
另一方面，分配到任何波長頻道的光學(xué)路徑為一可反向路徑，也就是 接收與傳送可互換使用。因此，在任何薄膜濾波器上以一接收器取代一傳 送器可改變傳輸?shù)墓δ転榻邮展δ埽粗嗳弧?br>
常用于光學(xué)通訊的光學(xué)裝置為一表面吸收光二極管、 一邊緣放射激光
或一 VCSEL。 一表面吸收光二極管的活化區(qū)域的直徑基本上為20到100 ,， 其大小足以由覆晶貼合構(gòu)成光二極管的對(duì)準(zhǔn)。
相反地， 一光學(xué)傳送器的發(fā)光區(qū)域的直徑一般僅為數(shù)微米。因此，在 本發(fā)明的模塊中，必須使用一額外的工具(例如鏡片或光點(diǎn)尺寸轉(zhuǎn)換器)由 該傳送器連接該光學(xué)路徑到該光學(xué)波導(dǎo)。 一些具體實(shí)施例在下述說明，請(qǐng) 參見圖9及圖10。
(第四具體實(shí)施例)
請(qǐng)參閱圖ll所示，是根據(jù)本發(fā)明第四具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu) 示意圖。
如圖11,本發(fā)明第四具體實(shí)施例的光學(xué)模塊裝設(shè)有，形成在基板10上 的光學(xué)波導(dǎo)20;具有斜面88, 86的切口 89通過至少光學(xué)波導(dǎo)20的核心 20b;及在樣史鏡片84a上的薄膜濾波器83。承載一光學(xué)裝置85的載具81額 外安裝在薄膜濾波器83之上。該載具在一角錐形凹穴82中沿著其中心軸 提供一光學(xué)路徑，其通過薄膜濾波器83及微鏡片84，然后到達(dá)光學(xué)裝置 85。凹穴82的其余部分通常保留凈空；但當(dāng)需要時(shí)可選擇性由一光學(xué)媒介 填滿。
載具81輔助經(jīng)由該基板的表面由光學(xué)波導(dǎo)20的傾斜終端的光學(xué)連接 到光學(xué)裝置85,其為一傳送器或一接收器。其固定光學(xué)裝置85的位置在基 板10上，并提供裝置85與光學(xué)波導(dǎo)20之間光學(xué)的空間。 一接收器裝置不 需要該載具，因?yàn)榻邮掌鞯母袘?yīng)區(qū)域的50jam的直徑相較于典型為6jum到 8jam的波導(dǎo)20的尺寸足夠大。相反地， 一傳送器裝置，例如表面放射或一 邊緣放射激光，其大致需要一微鏡片，以匹配一激光的模態(tài)尺寸到一波導(dǎo)； 及一載具提供由該鏡片到該激光二極管的適當(dāng)?shù)木嚯x。在此，所示為在一 載具上具有一激光的光學(xué)模塊。
根據(jù)此具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，該傳送器(或激光)85放置在斜面86上的載 具81上；一微鏡片84a放置成與斜面86有些區(qū)隔；及一額外的微鏡片84b, 84c,其裝設(shè)在具有載具81的主體內(nèi)。此是要達(dá)到光學(xué)波導(dǎo)8"7a， 8了b之間 模態(tài)場(chǎng)域的最佳匹配，以及激光二極管85的模態(tài)場(chǎng)域與波導(dǎo)87a或87b的 最佳匹配。
為此目的， 一激光二極管固定在一額外的載具81上，其中心部分清除
為一角錐形；而該載具可光學(xué)地對(duì)準(zhǔn)并固定于基板10的表面上。載具使用硅晶圓的非等向蝕刻來制造，其為熟知的硅光學(xué)工作臺(tái)(Silicon optical bench, S卿技術(shù)。
微鏡片可制造在切口的上波導(dǎo)的上包覆中(或在切口的填料上)。在玻 璃層(或聚合物)的圓形(或多邊形；橢圓形)光阻圖案即做為圓形，經(jīng)由將 其溶解由光阻的表面張力形成鏡片；然后類似鏡片的光阻即由一干蝕刻移 轉(zhuǎn)到底層。
微鏡片通常制作于薄膜濾波器上額外的玻璃層。在此具體實(shí)施例中， 該微鏡片先制造在波導(dǎo)晶圓的上表面上，然后由一薄膜濾波器被覆(一薄膜 濾波器)。因此，該被覆的薄膜層依循該成鏡片表面的輪廓。較佳地是，來 自光學(xué)波導(dǎo)87a或87b的發(fā)散相位前端與在微鏡片84a上薄膜濾波器84a 具有相同的曲率，但在該基板垂直方向偏離軸上。
在此組態(tài)中，在成鏡片表面上的薄膜濾波器在45度斜面86的輔助下 將來自入射波導(dǎo)87a反射波長的光線聚焦到離開波導(dǎo)87b，而其它波長的光 線行經(jīng)該薄膜濾波器，而對(duì)相位前端不會(huì)造成扭曲。激光二極管85光線耦 合到光學(xué)波導(dǎo)可獨(dú)立地由鏡片84b, 84c完成。由于波導(dǎo)87a與87b間折射 造成的通道損失可由聚焦消除，如圖6所示。
以下說明在該載具的內(nèi)形成微鏡片的范例。在兩側(cè)研磨的硅晶圓即氧 化成厚度15 Mm。 一角錐形的凹穴藉由光掩膜及非等向蝕刻在氧化的晶圓上 制造。厚氧化物在下一步驟的蝕刻之后留在該載具上方。然后，在凹穴82 之內(nèi)由較低到較高折射系數(shù)堆棧層84c， 84b產(chǎn)生一微鏡片。較佳地是，溶
解其間先前堆棧層可圓角該堆棧層的表面輪廓，并可控制該鏡片的收斂特 性。每一層可為應(yīng)用硅石的玻璃或由FHD， CVD，光學(xué)聚合物的旋轉(zhuǎn)或其它 方式沉積的光學(xué)聚合物。較佳地是由較高到較低的溶解溫度的堆棧層。
在載具81上方的二氧化硅81a層提供一額外光學(xué)表面作為一第二薄膜 濾波器。因此，在此具體實(shí)施例中分別提供形成微鏡片與薄膜濾波器的兩 種方式。
該微鏡片系統(tǒng)可為對(duì)稱或非對(duì)稱，其繞著晶圓表面的垂直方向旋轉(zhuǎn)約 90度。該非對(duì)稱鏡片使用像是長方形或橢圓形的一非對(duì)稱圖案來簡單地制 造，其沿著該鏡片的正交軸造成兩種不同的鏡片輪廓。該非對(duì)稱鏡片特別 有用于修正該激光二極管的散光。
將激光二極管光線耦合到該光學(xué)波導(dǎo)87a或8 b是位于與載具81中凹 穴82的中心軸的偏離軸上，其位于晶圓表面處垂直于該基板的平面上的e 角在折射角度上，如同在該基板上的波導(dǎo)。這種偏離軸耦合可由位于該載 具芯片上方的激光二極管的偏離軸對(duì)準(zhǔn)來完成。值得注意的是該組合的鏡 片系統(tǒng)84中， 一個(gè)在基板上，另一個(gè)在該載具之內(nèi)，其可同時(shí)處理將來自 波導(dǎo)84a的光線聚焦到波導(dǎo)84b中，及將來自激光二極管(光學(xué)裝置8"的光線聚焦到前述的波導(dǎo)84a， 84b之一。 (第五具體實(shí)施例)
請(qǐng)參閱圖U所示，是根據(jù)本發(fā)明第五具體實(shí)施例的一光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu) 示意圖。
如圖12所示，本發(fā)明的該具體實(shí)施例的光學(xué)模塊在基板10上裝設(shè)一 光學(xué)波導(dǎo)20;具有第一及第二斜面96a， 96b的切口至少通過光學(xué)波導(dǎo)20的 核心20b;被覆在第一斜面上的第一薄膜(未示出)；被覆在第二斜面上的第 二薄膜(未示出)；在切口之上的第一薄膜濾波器98a;在第一薄膜濾波器98a 上的第一光學(xué)裝置99a;在切口之下的第二薄膜濾波器98b;—載具板95，其 支撐第二薄膜濾波器98b;及在第二薄膜濾波器98b上第二光學(xué)裝置99b。
此具體實(shí)施例為第二具體實(shí)施例中所述的 一雙向三波長收發(fā)器的另一 例示。由輸入光學(xué)波導(dǎo)20ba入射的1. 55 jim的下游模擬光學(xué)信號(hào)91自第 一斜面96a所反射；通過第一薄膜濾波器98a，穿過光遮蔽97a;然后由第 一光學(xué)裝置99a所偵測(cè)。由輸入光學(xué)波導(dǎo)20ba入射的1. 49 jum的下游模擬 光學(xué)信號(hào)92通過第一斜面96a;由第二斜面96b反射；通過第二薄膜濾波 器98b,穿過光遮蔽97b;然后由第二光學(xué)裝置99b所偵測(cè)。第一薄膜濾波 器98a為1. 49]um信號(hào)的切斷濾波器，而第二薄膜濾波器98b為1. 55 )im 信號(hào)的切斷濾波器。光遮蔽97a, 97b被額外地加入，用于遮蔽由91，92及 93所定義的特定路徑所逸出的散失光線。另一方面，1. 31jam的上游數(shù)字 光學(xué)信號(hào)93來自輸入光學(xué)波導(dǎo)20ba的另一側(cè)20bb，并組合到通過第二斜 面96b與第一斜面96a的輸入光學(xué)波導(dǎo)的反向路徑當(dāng)中。
在基板10的上方側(cè)上第一光學(xué)裝置99a與光學(xué)波導(dǎo)20僅相隔數(shù)十微 米。因此，來自光學(xué)波導(dǎo)的筆形光束發(fā)散非常小，直到其到達(dá)來自第一斜 面96a的第一光學(xué)裝置99a。相反地，第二光學(xué)裝置9外位于基板10的背 側(cè)上，其與光學(xué)波導(dǎo)20相隔基板的厚度(約lmm)。然后，來自該光學(xué)波導(dǎo) 的筆形光束在橫跨該基板的側(cè)向發(fā)散超過第二光學(xué)裝置"b的感應(yīng)區(qū)域(直 徑正常約為50jum)。因此，其有需要聚焦光束"到第二光學(xué)裝置"b的感 應(yīng)區(qū)域當(dāng)中。在此具體實(shí)施例中樣"竟片的聚焦光學(xué)例示于圖12。
在此具體實(shí)施例中連接該光學(xué)模塊亦可制造具有更多功能的一雙向多 波長光學(xué)模塊。在本發(fā)明中將此具體實(shí)施例進(jìn)一步組合到其它光學(xué)模塊仍 可能更多樣性地制造其它光學(xué)裝置。
本發(fā)明的多種修正皆可在本發(fā)明的觀念及范圍內(nèi)進(jìn)行。因此，根據(jù)本 發(fā)明的具體實(shí)施例的解釋并非做為申請(qǐng)專利范圍或其同等者的限制，而僅
做為例示之用。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含一光學(xué)波導(dǎo)，位于一基板的上方側(cè)；一切口，其具有至少兩個(gè)斜面，至少通過該光學(xué)波導(dǎo)的核心；以及一薄膜濾波器，其位于該切口之上或之下。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的切口的兩 個(gè)斜面中至少 一斜面被覆成一光學(xué)層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的光學(xué) 波導(dǎo)要裝設(shè)橫跨該斜面的一延伸，以沿著該光學(xué)波導(dǎo)持續(xù)光線傳遞。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其特征在于其進(jìn)一步包含在 該切口之上或之下的一光學(xué)裝置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的光學(xué) 波導(dǎo)形成與該斜面的垂直方向投射成一角度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的光學(xué) 波導(dǎo)包含一第一波導(dǎo)與一第二波導(dǎo)，且其中該第一光學(xué)波導(dǎo)裝設(shè)成與該斜 面的垂直投射成一角度，而該第二光學(xué)波導(dǎo)額外裝設(shè)，用于接收來自該薄 膜濾波器與該斜面反射的該第一光學(xué)波導(dǎo)光線。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)模塊，其特征在于其進(jìn)一步包含在自該光學(xué)波導(dǎo)至該光學(xué)裝置的光線路徑中至少一微鏡片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)模塊，其特征在于其進(jìn)一步包含用于支 撐及區(qū)隔該基板上該光學(xué)裝置的一種工具。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的工具承載 在該工具或其上薄膜濾波器內(nèi)本體中所形成的微鏡片。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的微鏡片 形成為對(duì)稱或非對(duì)稱，而在微鏡片的平面上旋轉(zhuǎn)約90度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的光 學(xué)模塊包含經(jīng)由該光學(xué)波導(dǎo)彼此連接的多數(shù)單元光學(xué)模塊。
12、 一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含一第一光學(xué)波導(dǎo)及一第二光學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)彼此接近； 一第三光學(xué)波導(dǎo)及一第四光學(xué)波導(dǎo)，其彼此接近，具有連接到延伸的第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波導(dǎo)接近區(qū)域；一切口，位于該接近區(qū)域，其包含一第一斜面，用于利用一第一切割角切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及該第二光學(xué)波導(dǎo)，及一第二斜面，用于利用一第二切割角切割該第三光學(xué)波導(dǎo)及該第四光學(xué)波導(dǎo)；以及一薄膜濾波器，其形成在該接近區(qū)域上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的第一光 學(xué)波導(dǎo)與第三光學(xué)波導(dǎo)及該第二與第四光學(xué)波導(dǎo)在該基板的平面上對(duì)稱于 該第一斜面與該第二斜面的垂直投射。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的第一斜 面與該第二斜面對(duì)稱于通過所述光學(xué)波導(dǎo)的交叉中心的該基板的垂直線。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)模塊，其特征在于其進(jìn)一步包含在該 接近區(qū)域之上或之下的一光學(xué)裝置。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中來自該第一光 學(xué)波導(dǎo)進(jìn)入光線的一些波長藉由該第一斜面反射而傳輸?shù)皆摰诙鈱W(xué)波 導(dǎo)；而來自該第三光學(xué)波導(dǎo)進(jìn)入光線的一些波長橫跨該第一斜面與第二斜 面而傳輸?shù)皆摰谝还鈱W(xué)波導(dǎo)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的光學(xué)裝 置為一表面放射激光二極管或一表面感應(yīng)光二極管。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的切口填 入一透明光學(xué)媒介或一雙層的一透明光學(xué)媒介及一光線吸收媒介，用于防 止一散失光線。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的透明光 學(xué)媒介或該光線吸收媒介為一玻璃、 一聚合物、 一環(huán)氧樹脂、或包含在一 吸收劑的一聚合物或環(huán)氧樹脂。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的第一斜 面與第二斜面為非對(duì)稱性被覆。
21、 一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含一第一光學(xué)波導(dǎo)及一第二光學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)彼此接近；一第三光學(xué)波導(dǎo)及一第四光學(xué)波導(dǎo)，其彼此接近，具有連接到延伸的 第 一與第二光學(xué)波導(dǎo)的接近區(qū)域；一切口，位于該接近區(qū)域，其包含一第一斜面，用于利用一第一切割 角切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波導(dǎo)，及一第二斜面，用于利用一第二 切割角切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波導(dǎo)；及一薄膜濾波器，其形成在該接近區(qū)域上。
22、 一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含一第一光學(xué)波導(dǎo)及一第二光學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)彼此接近； 一切口，其位于該接近區(qū)域，由一斜面構(gòu)成，利用一角度切割該第一光學(xué)波導(dǎo)及第二光學(xué)波導(dǎo)；及一薄膜濾波器，其形成在該接近區(qū)域上，其中該第一光學(xué)波導(dǎo)相對(duì)于該基板的平面上該斜面垂直投射構(gòu)成一第 一入射角，且該第二光學(xué)波導(dǎo)接收來自該第一光學(xué)波導(dǎo)自該斜面及該薄膜濾波器反射的光線。
23、 一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含 該光學(xué)模塊的一第一單元以及一第二單元，其彼此連接； 其中光學(xué)模塊的第一單元包含一第一光學(xué)波導(dǎo)與一第二光學(xué)波導(dǎo)，其在一基板的上方側(cè)彼此靠近；位于該接近區(qū)域處一第一切口，由一第一斜 面構(gòu)成，利用一角度切割該第一與第二光學(xué)波導(dǎo)；及一第一薄膜濾波器，其 形成在該接近區(qū)域上，該第一光學(xué)波導(dǎo)相對(duì)于該基板的平面上該第一斜面 垂直投射構(gòu)成一第一入射角，且該第二光學(xué)波導(dǎo)接收來自該第一光學(xué)波導(dǎo) 自該第 一斜面及該第 一薄膜濾波器反射的光線；其中光學(xué)模塊的第二單元包含該第二光學(xué)波導(dǎo)及一第三光學(xué)波導(dǎo)，其 在一基板的上方側(cè)彼此靠近；位于該第二接近區(qū)域處一第二切口，由一第 二斜面構(gòu)成，利用一角度切割該第二光學(xué)波導(dǎo)與第三光學(xué)波導(dǎo)；及一第二 薄膜濾波器，其形成在該第二接近區(qū)域上，該第二光學(xué)波導(dǎo)相對(duì)于該基板 的平面上該第二斜面垂直投射構(gòu)成一第二入射角，且該第三光學(xué)波導(dǎo)接收 來自該第二光學(xué)波導(dǎo)自該第二斜面及該第二薄膜濾波器反射的光線。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光學(xué)模塊，其特征在于其中所述的第一薄 膜濾波器與第二薄膜濾波器以相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成；但第 一 入射角與第二入射 角不相同。
25、 一種光學(xué)模塊的制造方法，其特征在于其包括以下步驟 在晶圓基板上形成光學(xué)波導(dǎo)； 由該基板的前方側(cè)或后方側(cè)形成具有至少兩個(gè)斜面的切口，其通過至 少該光學(xué)波導(dǎo)的核心；以及在接近波導(dǎo)的區(qū)域中，選擇性地在該斜面上被覆光學(xué)薄膜。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)模塊的制造方法，其特征在于其中所 述的形成該切口的步驟是由自 一硅基板的背側(cè)的一非等向濕式蝕刻，接著 藉由干蝕刻轉(zhuǎn)換該濕蝕刻圖案到該波導(dǎo)層；或由該基板的前方側(cè)使用 一硅 或光阻的適當(dāng)輪廓的蝕刻光掩膜干式蝕刻該波導(dǎo)層。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)模塊的制造方法，其特征在于其中所 述的形成該切口的步驟是使用機(jī)械工具加工該波導(dǎo)層。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)模塊的制造方法，其特征在于其中所 述的在形成該切口的步驟中，該切口的斜面是45度。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的光學(xué)模塊的制造方法，其特征在于其中所 述的在形成該切口的步驟，該切口的斜面是45度，其藉由控制以下的條件， 包括氧、氫氟碳、碳?xì)浞技?或氬的相對(duì)部分壓力；相對(duì)偏壓功率及/或 RF功率；及壓力。
30、 一種光學(xué)模塊，其特征在于其包含多數(shù)單元光學(xué)模塊，所述單元光學(xué)模塊的每一模塊包含 一光學(xué)波導(dǎo)，其位于一基板的上方側(cè)； 一切口，其 具有至少兩個(gè)斜面，通過至少該光學(xué)波導(dǎo)的核心；及一薄膜濾波器，其位于該切口的上方或下方，其中所述單元光學(xué)模塊的每一模塊的輸入端口及/或 輸出端口經(jīng)由該光學(xué)波導(dǎo)連接到光學(xué)模塊單元中至少 一單元。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種光學(xué)模塊，其包含一光學(xué)波導(dǎo)，其位于一基板的上方側(cè)；一切口，其具有至少兩個(gè)斜面，通過至少該光學(xué)波導(dǎo)的核心；及一薄膜濾波器，其位于該切口的上方。使用該光學(xué)模塊做為一單元組件的雙向多波長光學(xué)傳送器-接收器組合的架構(gòu)亦可多樣化地提供在一平面基板上。根據(jù)本發(fā)明可以制造的雙向多波長傳送器-接收器，其是小型的、可靠的且在光學(xué)效能優(yōu)越的，并且在組成組件間的對(duì)準(zhǔn)較簡單。
文檔編號(hào)G02B6/42GK101432649SQ200780015445
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者崔準(zhǔn)碩, 李亨鍾 申請(qǐng)人:鄭慶姬