[go: up one dir, main page]

CN1218190A - 光波导芯片 - Google Patents

光波导芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN1218190A
CN1218190A CN98124788A CN98124788A CN1218190A CN 1218190 A CN1218190 A CN 1218190A CN 98124788 A CN98124788 A CN 98124788A CN 98124788 A CN98124788 A CN 98124788A CN 1218190 A CN1218190 A CN 1218190A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
chip
optical
optical waveguide
waveguide chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN98124788A
Other languages
English (en)
Inventor
李泰衡
李炯宰
李相润
俞炳权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN1218190A publication Critical patent/CN1218190A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12166—Manufacturing methods
    • G02B2006/12195—Tapering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种光波导芯片,其中包括连接至光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片的输出波导,该输出波导的连接截面宽于光纤纤芯和光纤阵列模块的光纤纤芯以及另一光波导芯片的波导芯部。并且该光波导芯片的输出波导的截面宽度等于或小于10℃的倾斜角向着波导端部逐渐增加。因此,当装配光波导装置时,允许有大约为波导宽度10%的光轴偏移量。而且,在制造光波导芯片的过程中无需附加步骤,不产生光学特性的额外损失,并可降低所需连接时间。

Description

光波导芯片
本发明涉及光学器件，更具体地说，涉及一种如下的光波导芯片，在该光波导芯片与光纤、光纤阵列模块或另一光波导连接以装配光波导装置时，它能提高准确连接的容错范围，并且对光学连接耗耗影响很小。
在关于光波导器件的平面波导技术中，一个目的在于批量生产低成本的光学通信部件。普遍地，光波导芯片的制造过程已经发展成能够在半导体制造技术的基础上批量生产。然而，与光波导器件的制造技术相比，其装配技术发展缓慢。这种装配技术的缓慢发展的速度已成为大规模生产的最大障碍。特别地，光波导芯片与光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片之间的连接技术，作为影响器件性能和成本的因素，在无源元件中十分重要。此技术在光波导器件的低成本批量生产以及确保其光学特性方面十分关键。
图1A表示光波导芯片的输出波导与另一光波导芯片的输入波导之间通过传统方法的连接。在图1A中，附图标记100表示具有输出波导的光波导芯片的基片，附图标记110表示光波导芯片的输出波导。附图标记130表示具有输出波导的光波导芯片与另一具有输入波导的光波导芯片之间的连接部分，附图标记140表示光波导芯片的输入波导，并且附图标记150表示具有输入波导的光波导芯片的基片。图1B表示光波导芯片的输出波导与光纤阵列模块之间的连接。在图1B中，附图标记160表示具有输出波导的光波导芯片和光纤阵列模块之间的连接部分，附图标记170表示光纤阵列模块的对准基片，并且附图标记190表示光纤。图1C表示光波导芯片的输出波导与光纤之间的连接。在图1C中，附图标记195表示具有输出波导的光波导芯片和光纤之间的连接部分。
如图1A至1C所示，当光波导芯片与光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片通过传统方法连接时，为了使光学连接损耗最小，必须使准确连接的容错范围保持在小于1μm的亚微米量级以下，而1μm大约对应于单模波导宽度的10％，为保证连接的准确性，采用传统方法需要昂贵的准确对准设备、高水平的技术人员和许多时间，从而增加了制造成本以及批量生产的难度。
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种光波导芯片，在该光波导芯片与光纤、光纤阵列模块或者另一光波导芯片连接以封装光波导装置时，它能提高准确连接的容错范围而不增加光学连接损耗。
相应地，为实现上述目的，在此提供一种光波导芯片，它具有一个连接至光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片的输出波导，其中该输出波导的连接截面宽于光纤的纤芯和光纤阵列模块的光纤以及其他光波导的芯部。
最好，该光波导芯片的输出波导的截面宽度以小于或等于10°的倾斜角向着波导端部逐渐增加。
通过结合附图对本发明优先实施例的详细描述，将使本发明的上述目的及优点将变得更加清楚。在附图中：
图1A表示光波导芯片的输出与另一光波导芯片的输入波导之间通过传统方法进行的连接；
图1B表示光波导芯片的输出与光纤阵列模块之间通过传统方法进行的连接；
图1C表示光波导芯片的输出波导与光纤之间通过传统方法进行的连接；
图2A表示光波导芯片的输出与另一光波导芯片的输入波导之间根据本发明第一优选实施例进行的连接；
图2B表示光波导芯片的输出波导与光纤阵列模块之间的根据本发明第二优选实施例进行的连接；
图2C表示光波导芯片的输出波导与光纤之间根据本发明第三优选实施例进行的连接；
图3A表示在单模状态下6μm边长的方光波导的光波导芯片的一个结构实例；
图3B表示两个光波导芯片相连接时随波导结构和偏移量的变化而变化的传输特性；
图3C表示图3B中所示波导片随其偏移量的变化而变化的光传输特性；
图3D表示在宽度增加区域的长度增大的情况下，两个光波导连接时随其波导结构和偏移量的变化而变化的传输特性；以及
图3E表示图3D中所示光波导芯片随其偏移量的变化而变化的光传输特性。
在图2A中，画出了光波导芯片的输出波导与另一光波导芯片的输入波导之间根据第一优选实施例进行的连接。此处，附图标记200表示光波导芯片的基片，附图标记210表示光波导芯片的输入波导，附图标记220表示输出波导的宽度增加区，附图标记230表示光波导芯片的输出波导与另一光波导芯片的输入波导之间的连接区域，附图标记240表示该另一光波导芯片的输入波导，且附图标记250表示该另一光波导芯片的基片。
图2B表示根据本发明第二实施例的光波导芯片输出波导与光纤阵列模块的连接。在图2B中，附图标记260表示光波导芯片的输出波导和光纤阵列模块之间的连接区域，附图标记270表示光纤阵列模块的对准基片，附图标记280表示光纤的纤芯，且附图标记290表示光纤。图2C表示光波导芯片的输出波导与光纤之间的连接。在图2C中，附图标记255表示光波导芯片的输出波导与光纤之间的连接区域，附图标记265表示光纤的纤芯，并且附图标记275表示光纤的包层。
如图2A至2C所示，光波导芯片的输出波导210具有一个宽度增加区220，其截面宽于光纤的纤芯截面和光纤阵列模块的光纤芯截面以及与输出波导210连接的光波导的输入波导截面。
光波导芯片的输出波导210的截面向着波导端部逐渐增加，其倾斜角为等于或小于10°，光波导芯片的输出波导210的端部宽度最好是单模波导最大宽度的两至四倍。优选地，光波导芯片的输出波导210宽度开始增加的点与光波导芯片的波导端部的距离为单模波导最大宽度的6-12倍。
光波导芯片的基片100可以由LiNbO3、硅晶片、Si3N4、无机玻璃或元素周期表中Ⅲ-Ⅴ族的半导体材料制成。通过在一个在所用光波导具有光传输能力的平面基片上淀积提高折射率的扩散材料，然后采用化学或机械方法使该扩散材料扩散并渗入所述平面基片中，来制造输出波导。
下面说明本发明的光波导芯片。根据光波导芯片的输出波导结构，从距离输出波导端部大约10倍波导宽度的点处，波导宽度逐渐增加，使得此波导的端部宽度大约为波导通常宽度的2倍，得到一个矩形截面的输出波导。其结果是，当该光波导芯片的输出波导与光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片的输入波导连接时，即使其光轴的偏移量为10％时，也可以使其连接损耗最小。
图3A表示在单模状态下6μm边长的方光波导的光波导芯片的一个结构实例。此处，附图标记300表示光波导芯片的基片，附图标记310表示光波导芯片的输出波导，且附图标记320表示输出波导的宽度增加区。根据图3A的例子，光波导芯片的6μm边长的方波导的宽度从距离该光波导芯片端部大约12μm。在此情况下，即使当其中心偏移量高达0.5μm时，其传输特性也在90％以上。图3B表示两个光波导芯片连接时随波导结构及其偏移量而变化的传输特性。在图3B中，附图标记330表示光波导芯片的输出波导与另一光波导芯片的输入波导之间的连接区域，附图标记340表示光波导芯片的输入波导，且附图标记350表示另一光波导芯片的基片。图3C同样表示随图3B所示光波导芯片的偏移量而变化的光传输特性。
另外，若波导的宽度增加区的长度超过单模波导宽度的10倍以上时，波导的传输性能会稍微下降。图3D表示两个光波导芯片连接时随波导结构及其偏移量而变化的的传输特性，其中其宽度增加区的长度增大。图3E表示随图3D所示光波导芯片的偏移量而变化的光传输特性。然而，如果输出波导的端部宽度以大约5°以上的倾斜角陡峭增加，则会产生大量的连接损耗。
如上所述，当光波导与光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片连接以装配光波导装置时，可以允许10％的光轴偏移量。而且，与传统制造方法相比，无需任何附加步骤，且不引起光学特性的任何额外损失，并可显著降低所需的连接时间。特别地，在光波导芯片与光纤阵列模块或另一光波导芯片连接时，对于其光轴偏移量十分敏感的连接损耗可以得到相当大的补偿。

Claims (7)

1、一种光波导芯片，其中包括：与光纤、光纤阵列模块或另一光波导芯片相连接的一输出波导，其特征在于，该输出波导的连接截面宽于所述光纤的纤芯和所述光纤阵列模块的光纤纤芯，以及所述另一光波导芯片的芯部。
2、如权利要求1所述的光波导芯片，其特征在于，该光波导片的输出波导的截面宽度向着该波导的端部逐渐增加。
3、如权利要求2所述的光波导芯片，其特征在于，所述的输出波导的截面宽度以等于或小于10℃的倾斜角增加。
4、如权利要求1所述的光波导芯片，其特征在于，所述光波导芯片的输出波导的端部宽度高达单模波导通常宽度的4倍。
5、如权利要求1所述的光波导芯片，其特征在于，该光波导芯片的波导的宽度开始增加的点位置与该光波导芯片的输出波导端部的距离为单模波导通常宽度的6-12倍。
6、如权利要求1所述的光波导芯片，其特征在于，该光波导芯片的基片由下组件料之一制成，该组材料包括：LiNbO3、硅晶片、Si3N4、无机玻璃或元素周期表中Ⅲ-Ⅴ族的半导体。
7、如权利要求1所述的光波导芯片，其特征在于，所述的输出波导通过在一个能够传输具有所用光波长的光的平面基片上淀积用于提高折射率的扩散材料，然后采用化学或机械方法使该扩散材料扩散并渗入所述的平面基片中而制成。
CN98124788A 1997-11-18 1998-11-18 光波导芯片 Pending CN1218190A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970060813A KR100265795B1 (ko) 1997-11-18 1997-11-18 광도파로칩
KR9760813 1997-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1218190A true CN1218190A (zh) 1999-06-02

Family

ID=19524979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98124788A Pending CN1218190A (zh) 1997-11-18 1998-11-18 光波导芯片

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6442315B1 (zh)
JP (1) JPH11218626A (zh)
KR (1) KR100265795B1 (zh)
CN (1) CN1218190A (zh)
GB (1) GB2331375B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360097A (zh) * 2011-10-15 2012-02-22 宋齐望 一种平面光波导分路器晶圆片
CN106328748A (zh) * 2015-07-01 2017-01-11 美环能股份有限公司 一种光伏功率转换接收器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6413000A (en) * 1999-10-12 2001-04-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Connection unit, optical fiber line unit, optical cable, and optical transmission system
US7068870B2 (en) * 2000-10-26 2006-06-27 Shipley Company, L.L.C. Variable width waveguide for mode-matching and method for making
GB0122426D0 (en) * 2001-09-17 2001-11-07 Denselight Semiconductors Pte An optical coupling mount
SE520681C2 (sv) * 2001-12-07 2003-08-12 Imego Ab Metod och anordning för anslutning av fiberoptisk kabel mot en ljusledare
EP1335220A3 (en) * 2002-02-06 2004-01-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cable connecting method and optical fiber connecting member
JP5400078B2 (ja) * 2011-02-07 2014-01-29 日本電信電話株式会社 平面光波回路接続装置
US10288805B2 (en) * 2012-02-13 2019-05-14 Mellanox Technologies Silicon Photonics Inc. Coupling between optical devices
US9217836B2 (en) 2012-10-23 2015-12-22 Kotura, Inc. Edge coupling of optical devices
US9571161B2 (en) * 2013-08-13 2017-02-14 Keyssa, Inc. Contactless communication unit connector assemblies
US11067753B2 (en) 2017-06-19 2021-07-20 Fujikura Ltd. Optical module and method for producing same
US11360272B2 (en) * 2017-11-30 2022-06-14 The Regents Of The University Of California Wafer-scale-integrated silicon-photonics-based optical switching system and method of forming
US11754683B2 (en) 2021-05-10 2023-09-12 nEYE Systems, Inc. Pseudo monostatic LiDAR with two-dimensional silicon photonic mems switch array

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57135906A (en) * 1981-02-17 1982-08-21 Fujitsu Ltd Optical waveguide
US4666236A (en) * 1982-08-10 1987-05-19 Omron Tateisi Electronics Co. Optical coupling device and method of producing same
US4776661A (en) * 1985-11-25 1988-10-11 Canon Kabushiki Kaisha Integrated optical device
JPS63163407A (ja) 1986-12-26 1988-07-06 Hitachi Ltd 光導波路構造及びその作製方法
CA1323194C (en) 1987-07-28 1993-10-19 Amaresh Mahapatra Process for tapering waveguides
JPH0711611B2 (ja) 1988-09-30 1995-02-08 光技術研究開発株式会社 導波路の製造方法
JPH0434505A (ja) 1990-05-31 1992-02-05 Fujitsu Ltd 光導波路型デバイスとその製造方法
JPH04220609A (ja) 1990-12-21 1992-08-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> スポットサイズ変換部の形成方法
US5265177A (en) * 1992-05-08 1993-11-23 At&T Bell Laboratories Integrated optical package for coupling optical fibers to devices with asymmetric light beams
US5515464A (en) * 1992-07-06 1996-05-07 Sheem Sang K Optical fiber interconnections using self-aligned core-extensions
JPH0784146A (ja) 1993-09-16 1995-03-31 Hitachi Cable Ltd 接続用光素子、その製造方法及び光素子の接続方法
JP3596917B2 (ja) 1993-11-01 2004-12-02 住友電気工業株式会社 光ブランチングデバイスおよび光学部品
CA2134693C (en) * 1993-11-01 2002-08-13 Yuji Matsuura Optical branching device
JPH07128544A (ja) 1993-11-08 1995-05-19 Kyocera Corp 光ファイバと光導波路の接続構造
US5854868A (en) * 1994-06-22 1998-12-29 Fujitsu Limited Optical device and light waveguide integrated circuit
FR2730821B1 (fr) * 1995-02-22 1997-04-30 Alcatel Optronics Guide optique segmente pouvant notamment etre inclus dans un dispositif semiconducteur
JPH09297235A (ja) 1996-05-07 1997-11-18 Hitachi Cable Ltd 光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュール
US5745619A (en) * 1996-06-07 1998-04-28 Lucent Technologies Inc. Low-loss optical power splitter for high-definition waveguides
DE59709377D1 (de) * 1996-09-20 2003-04-03 Infineon Technologies Ag Anordnung aus zwei auf der Oberfläche eines Substrates integrierten optischen Wellenleitern
FR2760850B1 (fr) * 1997-03-13 1999-04-16 Alsthom Cge Alcatel Procede de fabrication de circuits optiques integres permettant de minimiser les pertes optiques de couplage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360097A (zh) * 2011-10-15 2012-02-22 宋齐望 一种平面光波导分路器晶圆片
CN102360097B (zh) * 2011-10-15 2014-06-11 宋齐望 一种平面光波导分路器晶圆片
CN106328748A (zh) * 2015-07-01 2017-01-11 美环能股份有限公司 一种光伏功率转换接收器
CN106328748B (zh) * 2015-07-01 2018-01-23 美环能股份有限公司 一种光伏功率转换接收器

Also Published As

Publication number Publication date
KR100265795B1 (ko) 2000-09-15
KR19990040439A (ko) 1999-06-05
JPH11218626A (ja) 1999-08-10
GB2331375B (en) 2000-04-26
GB9824919D0 (en) 1999-01-06
GB2331375A (en) 1999-05-19
US6442315B1 (en) 2002-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1218190A (zh) 光波导芯片
US6253015B1 (en) Planar waveguides with high refractive index
US6483967B2 (en) Optical waveguide coupler for interconnection of electro-optical devices
EP0424913A2 (en) Optical divider for multi mode optical fiber systems
CN1228933C (zh) 光功率分路器
US4756587A (en) Optical multi/demultiplexer
JPH09166716A (ja) 平面型光学導波路素子
CN112255727A (zh) 端面耦合器和半导体器件
CN1221116A (zh) 光波导器件和光纤阵列之间的引出方式
JPH07110415A (ja) 光導波路、光導波路と光ファイバの接続装置
US6163639A (en) Passive process for fitting connectors to optical elements with an integrated optical circuit and template for embodiment of the process
JPH07128531A (ja) 光集積回路およびその作製方法
Zauner et al. Directly UV written silica-on-silicon planar waveguides with low insertion loss
CN1132034C (zh) 制造光电元件的方法和根据此方法制造的光电元件
Noriki et al. Self-aligned optical connector assembly on polymer waveguide integrated package substrate for co-packaged optics
EP0975999B1 (en) Optical device
US6920266B2 (en) Integrated optical directional coupler
JP2000206352A (ja) スポットサイズ変換コア構造を有する光導波路及びその製造方法
JP3100698B2 (ja) 導波路型光デバイスの製造方法
US7212702B1 (en) Optoelectric converting substrate
JPH11223733A (ja) 光配線の形成方法
JPH01288802A (ja) 光導波路及びその製造方法
JP7401824B2 (ja) 光導波路部品およびその製造方法
JP3317301B2 (ja) 光導波路
JP3184358B2 (ja) スターカップラ

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication