一種對微光學部件定位的結構的製作方法
2023-04-25 12:39:41 2
專利名稱：一種對微光學部件定位的結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於微光機電器件技術領域，涉及微光機電器件的製作。
背景技術：
MEMS技術已經在很多領域得到很廣泛的應用。在光通信領域，採用MEMS技術將自由空間的光學系統微型化成微米級的微光學系統(MOEMS)，可以提高器件間的耦合效率、降低器件的功耗，製作出真正意義上的集成化光學系統。與傳統的波導調製型光開關相比，MOEMS光開關具有耦合損耗小、串音幹擾低、與工作的波長和偏振態無關，以及不受通訊中所採用的數據格式的限制等優點。
對於MOEMS光開關陣列，光束準直及輸入、輸出耦合是重要組成部分。現有的準直元件定位方法如圖1所示，它由基座、帶尾纖的入射準直器、帶尾纖的出射準直器和微反射鏡晶片組成。在對準時需要將光開關晶片作為基準進行準直器調節。存在的主要問題有①調節過程中對微反射鏡晶片可能會有損傷，②對於某一個微反射鏡的缺陷將影響準直器的精確定位，從而影響該準直器與其他相關微反射鏡的對準。③因採用的是反射式對準方式，難於保證各準直器光軸共面。
發明內容
為解決上述背景技術中微反射鏡損傷，微反射鏡缺陷影響準直器精確定位，準直器光軸共面難於保證的問題，本實用新型目的是提供一種高精度、低成本、簡單易行的採用微通道陣列對微光學部件定位的結構。
本實用新型採用微通道對微光學部件定位結構，它由基座、入射微光學部件、出射微光學部件和微通道模塊組成，其中基座包括微反射鏡晶片坑、V形槽和支撐體；微通道模塊由襯底、微通道陣列和蓋板組成，襯底下表面位於微反射鏡晶片坑的上表面上，微通道陣列高度和寬度與微反射鏡晶片坑上的微反射鏡高度和寬度相匹配，微通道陣列的間距分別與入射微光學部件和出射微光學部件的間距相同，相互垂直的微通道陣列分別與入射微光學部件和出射微光學部件平行或垂直，入射微光學部件出射面和出射微光學部件的接收面分別與微通道陣列的端面相對應放置，使入射微光學部件輸出的光束分別通過相對應的微通道陣列並由相對應的出射微光學部件接收，蓋板位於微通道陣列的正上方並與之接觸。
本實用新型提供一種高精度、低成本、簡單易行的採用微通道陣列對微光學部件定位使微通道陣列的高度和寬度與微反射鏡的尺寸相匹配，將入射微光學部件輸出的光束分別通過相應的微通道陣列由出射微光學部件接收，由於採用結構精度和位置精度很高的微通道陣列，利用微通道陣列之間的平行和垂直關係，保證微光學部件的精確對準及光束共面。由於採用本實用新型的定位結構減少了微反射鏡的損傷，減少微反射鏡缺陷影響微光學部件精確定位的問題，同時使微光學部件光軸共面的問題得以解決，本實用新型還可用於其它需要光學部件精確定位的場合。
圖1是已有技術結構示意圖。
圖2為本實用新型對MOEMS光開關準直器定位示意圖。
圖3為本實用新型實施例SU-8和PMMA微通道模塊示意圖圖4為本實用新型單晶矽微通道模塊示意圖具體實施方式
實施例1採用本實用新型對微光學部件定位如圖2、3、4所示，MOEMS光開關準直器的準直耦合組件包括它由基座、微光學部件和微通道模塊組成。
其中基座包括支撐體1，微反射鏡晶片坑2，V形槽3；微光學部件是被定位的MOEMS光開關準直器，即為帶尾纖的入射準直器陣列4、帶尾纖的直通出射準直器陣列5和帶尾纖的反射出射準直器陣列6；微通道模塊包括微通道襯底7，第一微通道陣列8、第二微通道陣列9和蓋板10。
支撐體1本體上有微反射鏡晶片坑2，在微反射鏡晶片坑2的外圍均勻分布有V形槽3，帶尾纖的入射準直器陣列4、帶尾纖的直通出射準直器陣列5和帶尾纖的反射出射準直器陣列6位於V形槽3內，微通道襯底7位於微反射鏡晶片坑2上表面，第一微通道陣列8和第二微通道陣列9均勻分布在微通道襯底7本體上，蓋板10位於第一微通道陣列8和第二微通道陣列9的正上方並與之接觸。
基座的製作工藝採用光開關陣列的準直耦合組件及其製作方法(申請號200510119011.2)。
本實用新型中微通道模塊可以採用三種方法製作，材料可以採用SU-8光刻膠，PMMA或單晶矽。
1.採用SU-8光刻膠微通道的微通道模塊的製作工藝步驟如下(A).對單晶矽襯底進行清潔處理，(B).對清潔處理後的單晶矽襯底在120℃下除潮，然後在其上表面塗覆粘附劑及SU-8光刻膠，前烘，曝光，後烘，顯影，堅膜形成SU-8光刻膠微通道陣列，微通道陣列厚度等於微反射鏡的高度，微通道陣列之間相互平行或垂直，以實現微光學部件精確對準及光束共面；(C).在步驟B的SU-8光刻膠微通道陣列上表面蒸鍍Al薄膜，Al薄膜的厚度為500nm-1500nm，即可選擇500nm或1000nm或1500nm；(D).用低翹曲度，低彎曲度，低厚度誤差，高平整度的雙面拋光的單晶矽片做微通道模塊的上蓋，將其與步驟C的襯底及微通道陣列粘合，完成採用SU-8光刻膠微通道模塊的製作。
2.採用PMMA微通道的微通道模塊的製作工藝步驟如下(A).將鈦基片進行清潔處理；(B).在步驟A的鈦基片上塗覆並固化PMMA光刻膠；(C).用X射線光刻掩膜在軟X射線光源下曝光，並顯影、清洗，形成PMMA光刻膠微通道，微通道厚度等於微反射鏡的高度，微通道之間相互平行或垂直，以實現微光學部件精確對準及光束共面；(D).在步驟B的PMMA光刻膠微通道表面蒸鍍Al薄膜，Al薄膜的厚度為500nm-1500nm，即可選擇500nm或1000nm或1500nm；(E).用低翹曲度，低彎曲度，低厚度誤差，高平整度的雙面拋光的單晶矽片做微通道模塊的上蓋，將其與步驟D的襯底及微通道粘合，完成採用PMMA微通道的微通道模塊的製作。
3.採用單晶矽微通道的微通道模塊的製作工藝步驟如下(A).對雙面拋光的(100)單晶矽襯底基片進行清潔處理，(B).在步驟A的襯底基片上、下表面生長二氧化矽薄膜，厚度0.5-1.5微米，即可選擇0.5微米或1微米或1.5微米；(C).在步驟B一面塗覆光刻膠，前烘，曝光、堅膜，形成微通道的膠圖形，光刻膠可選用正性光刻膠或負性光刻膠；(D).以光刻膠為保護膜腐蝕二氧化矽，形成微通道二氧化矽圖形，二氧化矽腐蝕可用溼法或幹法腐蝕；(E).在二氧化矽掩蔽下，用電感耦合等離子體刻蝕設備(ICP)刻蝕矽，形成深度等於微反射鏡高度的微通道，微通道之間相互平行或垂直，以保證微光學部件精確對準及光束共面；(F).在步驟E上表面蒸鍍Al薄膜，Al薄膜的厚度為500nm-1500nm，即可選擇500nm或1000nm或1500nm；(G).用低翹曲度，低彎曲度，低厚度誤差，高平整度的雙面拋光的單晶矽片做微通道模塊的上蓋，將其與完成步驟F的襯底及微通道粘合，完成採用PMMA微通道的微通道模塊的製作。
實施例2採用本實用新型對微光學部件定位如圖2、3、4所示，被定位微光學部件可以選擇光纖或球透鏡陣列。其它技術方案可如上所述。
權利要求1.一種對微光學部件定位的結構，它包括支撐體(1)，微反射鏡晶片坑(2)，V形槽(3)，入射微光學部件(4)、出射微光學部件(5)、出射微光學部件(6)，其特徵在於還包括微通道模塊，微通道模塊由襯底(7)、微通道陣列(8)、微通道陣列(9)和蓋板(10)組成，襯底(7)下表面位於微反射鏡晶片坑(2)的上表面，微通道陣列(8)、微通道陣列(9)高度和寬度與微反射鏡晶片坑(2)上的微反射鏡高度和寬度相匹配，微通道陣列(8)、微通道陣列(9)的間距與入射微光學部件(5)和出射微光學部件(6)的間距相同，相互垂直的微通道陣列(8)、微通道陣列(9)分別與入射微光學部件(5)和出射微光學部件(6)垂直和或平行，入射微光學部件(5)的輸出面和出射微光學部件(6)的接收面分別與微通道陣列(8)、微通道陣列(9)的端面相對應放置，使入射微光學部件(5)輸出的光束分別通過相對應的微通道陣列(8)、微通道陣列(9)並由相對應的出射微光學部件(6)接收，蓋板(10)位於微通道陣列(8)和微通道陣列(9)的正上方並與之接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種對微光學部件定位的結構，結構包括支撐體，微反射鏡晶片坑，V形槽，入射、出射微光學部件，襯底，微通道陣列和蓋板組成，本實用新型中微通道模塊製備的材料可以採用SU－8光刻膠，PMMA或單晶矽，使微通道陣列的高度和寬度與微反射鏡的尺寸相匹配，將入射微光學部件輸出的光束分別通過相應的微通道陣列由出射微光學部件接收，由於採用精度和位置精度很高的微通道陣列，利用微通道陣列之間的平行和垂直關係，保證微光學部件精確對準和光束共面。採用本實用新型定位結構減少了微反射鏡的損傷，減少微反射鏡缺陷影響微光學部件精確定位的問題，同時使微光學部件光軸共面的問題得以解決，本實用新型還可用於其它需要定位的場合。
文檔編號G02B26/08GK2869908SQ20062002828
公開日2007年2月14日 申請日期2006年2月22日 優先權日2006年2月22日
發明者梁靜秋, 趙莉娜, 董瑋, 王惟彪, 陳維友 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所, 吉林大學