光波導透鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成光學，尤其涉及一種具有光束匯聚能力的光波導透鏡。
【背景技術】
[0002] 在集成光學中，為了實現(xiàn)光學器件的微型化，通常采用微距光耦合的方式來實現(xiàn) 光源與光學器件（比如光纖)之間的光傳輸。但是，由于光源具有發(fā)散性，采用微距光耦合的 方式會使得部分光線不能耦合進入到光學器件中，進而降低光耦合效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，有必要提供一種具有光束匯聚能力的光波導透鏡。
[0004] 一種光波導透鏡，用于匯聚一光源發(fā)出的光束，包括一基底以及依次設置于該基 底上的一平板波導和一介質(zhì)光柵，該介質(zhì)光柵包括一第一光柵陣列和一第二光柵陣列，該 第一、第二光柵陣列均包括間隔、平行排列的若干條狀薄膜，該第一光柵陣列及其下方的平 板波導共同構(gòu)成一第一波導透鏡段，該第二光柵陣列及其下方的平板波導共同構(gòu)成一第二 波導透鏡段，該光源發(fā)出的發(fā)散光束依次穿過第一、第二波導透鏡段后被匯聚成聚焦光束。
[0005] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中的光波導透鏡中該第一光柵陣列及其下方的平板波導 共同構(gòu)成一第一波導透鏡段，該第二光柵陣列及其下方的平板波導共同構(gòu)成一第二波導透 鏡段，該光源發(fā)出的發(fā)散光束依次穿過第一、第二波導透鏡段后被匯聚成聚焦光束，這無疑 會提升光線的耦合效率；同時，將平板波導和介質(zhì)光柵集成于一基底上，實現(xiàn)了器件的微型 化，方便后續(xù)的封裝。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明較佳實施方式的光波導透鏡的立體示意圖。
[0007] 圖2為圖1的光波導透鏡沿直線II-II的剖面示意圖。
[0008] 圖3為圖1的光波導透鏡的介質(zhì)光柵的折射率-相位分布示意圖。
[0009] 圖4為圖1的光波導透鏡沿直線IV-IV的剖面示意圖。
[0010] 主要元件符號說明

如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0011] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例的光波導透鏡1，用于匯聚一光源20發(fā)出的光束，包括 一基底10、依次形成于該基底10上的一平板波導12和一介質(zhì)光柵13、以及設置于該平板 波導12上且位于該介質(zhì)光柵13外側(cè)的一對電極14。該介質(zhì)光柵13包括一第一光柵陣列 131和一第二光柵陣列132,該第一、第二光柵陣列131、132均包括平行、間隔排布的若干條 狀薄膜133。該第一光柵陣列131及其下方的平板波導12共同構(gòu)成一第一波導透鏡段15。 該第二光柵陣列132及其下方的平板波導12共同構(gòu)成一第二波導透鏡段16。該光源20發(fā) 出且射入到該光波導透鏡1中的發(fā)散光束依次穿過第一、第二波導透鏡段15、16后被匯聚 成聚焦光束。該對電極14用于加載一調(diào)制電壓以通過電光效應改變該平板波導12的折射 率從而改變該第二波導透鏡段16的焦距。
[0012] 該基底10大致呈一立方體構(gòu)造。該平板波導12形成于該基底10的一頂面101 上。該基底10由鈮酸鋰（)晶體構(gòu)成，該平板波導12通過向該基底10的頂面101 擴散鈦金屬形成。該介質(zhì)光柵13通過向該平板波導12的頂部濺鍍?nèi)舾蓷l狀薄膜133形 成。在本實施例中，鈮酸鋰晶體的折射率為2. 3,該擴散有鈦金屬的鈮酸鋰晶體的折射率為 2. 35,條狀薄膜133是由折射率大于2. 4的材質(zhì)構(gòu)成，比如鉻、硒。換句話說，該平板波導12 的折射率大于該基底10的折射率，該介質(zhì)光柵13的折射率大于該平板波導12的折射率。
[0013] 該光波導透鏡1的制造方法包括如下步驟：首先，在基底10的整個頂面101上濺 鍍鈦金屬薄膜，厚度約700-900nm ;接著，將濺鍍了鈦金屬薄膜的基底10放入高溫爐中，在 爐溫1050°C下烘烤3個小時，使得鈦金屬薄膜擴散到基底10內(nèi)而形成平板波導12 ;再通過 濺鍍的方式于平板波導12的頂部形成若干條狀薄膜133。
[0014] 該平板波導12亦為一立方體構(gòu)造。該平板波導12具有相對設置的第一側(cè)面121 和第二側(cè)面122。該光源20貼設于該第一側(cè)面121上，該光源20發(fā)出的發(fā)散光束由第一側(cè) 面121射入到該平板波導12中，光束依次穿過第一、第二波導透鏡段15、16后由第二側(cè)面 122射出。該光源20具有一光軸0'，該光軸0'的延伸方向與平板波導12的長度方向平行。 在本實施例中，該光源20為一分布式回饋激光器（distributed feedback laser, DFB)并 通過焊接的方式固定于該第一側(cè)面121上?？蛇x地，該光源20可為一發(fā)光二極管（light emitting diode, LED)〇
[0015] 根據(jù)集成光學理論，該介質(zhì)光柵13與該平板波導12構(gòu)成載入型光波導，該平板波 導12載入該介質(zhì)光柵13的部分的等效折射率變大。如此，通過合理設置該介質(zhì)光柵13的 結(jié)構(gòu)，例如設置成啁啾光柵便可構(gòu)成一啁啾光柵類型的衍射型光波導透鏡段。
[0016] 該介質(zhì)光柵13可以是一啁啾光柵。該第一、第二光柵陣列131、132的多個條狀薄 膜133對稱排布于該光源20光軸0'的兩側(cè)，每一條狀薄膜133沿該平板波導12的長度方 向（圖1的前后方向）延伸。自該光源20的光軸0'朝向該平板波導12寬度方向（圖1的 左右方向）的兩側(cè)，該條狀薄膜133的寬度逐漸變窄，相鄰兩條狀薄膜133的間距也逐漸變 小。該第一、第二光柵陣列131、132中均具有相同數(shù)量的條狀薄膜133,且該第一、第二光柵 陣列131U32中對應位置處的條狀薄膜133相互對齊。在本實施例中，該第一、第二光柵陣 列131、132中該條狀薄膜133的數(shù)量均為7,且該第一、第二光柵陣列131、132中位于其中 間部分的一條狀薄膜133沿該光源20的光軸0'延伸。
[0017] 請一并參閱圖3,該對電極14對稱排布于該光源20的光軸0'的相對兩側(cè)。該對 電極14位于該第二光柵陣列132的外圍。該對電極14在通電條件下會產(chǎn)生電場孟，該平 板波導12的有效折射率在電場互的作用下會發(fā)生變化，進而改變第二波導透鏡段16的焦 距。該對電極14的長度及高度分別等于或大于該第二光柵陣列132的長度及高度?？蛇x 擇地，該對電極14亦可設置在第一光柵陣列131的相對兩側(cè)以調(diào)制該第一波導透鏡段1