光機械對準的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]除非在此處進行說明，否則此處所描述的方法不是本申請權利要求的現有技術，并且不因包含在該部分中而承認是現有技術。
[0002]在實現光通信系統時，要求諸如光發射元件的光學元件與諸如光波導的另一光學元件對準。在該系統中，諸如半導體激光器或LED(發光二極管)的光發射元件可充當產生光通信信號的源，而光波導充當用于光信號傳播的信道。因此，光發射元件與光波導的精確對準對于提供高速且高品質的通信性能、最小光傳播損失而言是重要的。
[0003]已經研發了一些用于實際使用的將光發射元件與光波導對準的方法。在該示例方法中，機器操縱裝置可以將各個光學元件安裝到已經通過高精度加工工藝或MEMS(微機電系統)工藝加工過的基板上的預定位置處。由于機加工精度和機械操縱精度(通常在大約幾微米的數量級上)的限制，對準的精度也限于微米級。因此，該示例方法不能適用于亞微米級的高精度對準。
[0004]在另一示例方法中，可以基于執行光學檢測的結果，例如，檢查光學性能是否滿足期望的特性，來控制光發射元件與光波導的對準。由于在該方法中對準精度取決于光學檢測精度，所以可以通過精調用于光學檢測的控制系統來實現亞微米級精度的對準。然而，每個對準操作需要光學檢測操作，導致整體制造成本增加。
[0005]如上所述，通過常規的光學元件對準方法，難以通過滿足高品質和低成本要求的方式來執行對準操作。然而，在一些情況下，對于高精度且低成本地對準和安裝光學元件存在需求。
[0006]發明概述
[0007]—般描述了用于光機械對準的技術，通過這種技術，諸如光發射元件的光學元件能夠高精度、低成本地與另一光學元件對準。
[0008]本文所描述的各個示例的光學設備可以包括基板和光學元件。該基板可以具有通孔。光學元件可以具有光發射部且可以通過樹脂附接到基板上，使得光學元件的光發射部的中心與基板的通孔的中心自對準。
[0009]在一些示例中，描述了用于制造光學設備的方法。該示例的方法可以包括:設置基板，其中在基板的要安裝光學元件的位置處具有通孔。液態樹脂可以注入到基板中的通孔中。此外，具有光發射部的光學元件可以安裝到基板上，使得由于液態樹脂的表面張力而使光發射部的中心與通孔的中心自對準。樹脂可以固化而使得光學元件固定到基板上。
[0010]在一些示例中，描述了計算機可讀存儲介質，其可以適于存儲使處理器制造光學設備的程序。處理器可以包括如本文進一步描述的各特征。程序可以包括如下一條或多條指令:設置基板，在基板的要安裝光學元件的位置處具有通孔；以及將液態樹脂注入基板中的通孔中。此外，該程序可以包括如下一條或多條指令:用于將具有光發射部的光學元件安裝到基板上，使得由于液態樹脂的表面張力而使光發射部的中心與通孔的中心自對準，以及固化樹脂而使得光學元件固定到基板上。
[0011]前面的概述僅僅是示例性的，而不意在以任何方式進行限制。通過參考附圖以及下面的詳細說明，除了上文所描述的示例性的方面、實施例和特征之外，另外的方面、實施例和特征將變得易懂。
【附圖說明】
[0012]通過下面結合附圖給出的詳細說明和隨附的權利要求，本公開的前述特征以及其它特征將變得更加易懂。應理解的是，這些附圖僅描繪了依照本公開的多個實施例，因此不應視為對本發明范圍的限制，本公開將通過利用附圖結合附加的具體描述和細節進行說明，在附圖中:
[0013]圖1A和圖1B示意性地示出了包括光學元件的示例性的光學設備的剖面圖和平面圖，其中光學元件的中心與基板中的通孔的中心對準；
[0014]圖2示意性地示出了包括光學元件的示例性的光學設備的剖視圖，其中光學元件通過基板中的通孔與光波導對準；
[0015]圖3示出了適于制造光學設備的方法的示例的流程圖；
[0016]圖4A至4E示意性地示出了根據適于制造光學設備的方法制造的示例性光學設備的剖面圖；
[0017]圖5示意性地示出了示例性的光學設備的剖面圖，其中多個光學元件安裝到基板上的預定位置處；
[0018]圖6示出了圖示出能夠配置為實施用于制造光學設備的方法的示例性計算系統的示意框圖；以及
[0019]圖7示出了能夠用來控制光學設備制造系統制造光學設備的計算機程序產品，
[0020]全部是根據本文所描述的至少一些實施例布置的。
[0021]發明詳述
[0022]在下面的詳細說明中，將參考附圖，附圖構成了詳細說明的一部分。在附圖中，除非上下文指出，否則相似的符號通常表示相似的部件。在詳細說明、附圖和權利要求中所描述的示例性實施例不意在限制。在不偏離本文所呈現主題的精神或范圍的條件下，可以使用其它實施例，并且可以做出其它改變。將易于理解的是，如本文大致描述且如圖中所圖示的，本公開的方案能夠以各種不同配置來布置、替代、組合、分離和設計，所有這些都在本文中明確地構思出。
[0023]本公開一般地尤其涉及與光機械對準有關的方法、設備、裝置、系統和計算機程序產品，通過該光機械對準，諸如光發射元件的光學元件能夠與另一光學元件對準。
[0024]簡言之，一般描述了通過樹脂將光學元件附接到基板上來制造光學設備的技術。在各個示例中，描述了一種方法，其中設置基板，在基板的要安裝光學元件的位置處具有通孔。液態樹脂可以注入基板中的通孔中。此外，具有光發射部的光學元件可以安裝到基板上，以使由于液態樹脂的表面張力而使光發射部的中心與通孔的中心自對準。樹脂可以固化，使得光學元件固定到基板上。
[0025]在一些實施例中，樹脂可以是紫外線固化樹脂，其可以通過將紫外光輻照到樹脂上而固化。例如，通過用紫外線輻照所述樹脂來固化樹脂，其中，紫外光是能量在約10至1，OOOmJ范圍內的紫外光或者亮度在約100至l，000mW/cm2范圍內、曝光時間在約I至5秒范圍內的紫外光。
[0026]在一些實施例中，樹脂可以是熱固性樹脂，熱固性樹脂可以通過加熱樹脂來固化。例如，通過將樹脂在大約100攝氏度的溫度下加熱大約10分鐘到幾個小時，可以使熱固性樹脂固化。
[0027]在一些實施例中，基板可以在基板的上側面上設有電極，并且光學元件可以在光學元件的下側面上設有電極。此外，可以執行焊料回流工藝以將基板的電極附接到光學元件的電極上。
[0028]在一些實施例中，基板中的通孔可利用高縱橫比MEMS (微機電系統)干蝕刻工藝來形成。而且，基板中的通孔可以具有圓形形狀或多邊形形狀。
[0029]在一些實施例中，可以調節基板中的通孔的側表面的潤濕性。通過對通孔的側表面執行表面精加工工藝，可以調節基板中的通孔的側表面的潤濕性。在使用硅作為基板的情況下，干蝕刻工藝可用來對通孔的側表面執行表面精加工工藝。可選地，通過對通孔的側表面涂覆防水材料，例如含氟聚合物，可以調節基板中通孔的側表面的潤濕性。
[0030]圖1A和圖1B示意性地示出了依照本文所描述的至少一些實施例布置的示例性光學設備的剖視圖和平面圖，所述光學設備包括光學元件，光學元件的中心與基板中的通孔的中心對準。如圖所示，光學設備100可以包括基板110和形成在基板110上或上方的光學元件120。例如，光學元件120可以包括諸如表面發射半導體激光器和LED(發光二極管)的光發射元件、諸如光電二極管和CCD(電荷耦合器件)的光接收元件、或者諸如透鏡和衍射光柵的任何適合類型的光學元件。此外，光學元件120可以通過樹脂160附接或形成在基板110上方的位置處。如圖1所示的光學設備100可以用作光通信系統的部分以充當用于產生光通信信號的單元。從光學設備100產生的光通信信號可以通過例如光纖或光波導的光信道來傳輸，光信道可以與光通信系統中的光學設備100耦合。
[0031]在一些實施例中，基板110可以利用單晶硅、玻璃或其任意組合來形成。而且，基