專利名稱：基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法。特別是涉及一種利用溫度補(bǔ)償桿的 熱脹冷縮帶動AWG芯片的a、 b兩部分產(chǎn)生相對移動，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長漂移， 來制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
在以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量噴氣式增長和新型業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)所導(dǎo)致的巨大帶寬需 求的刺激下，在充分挖掘光通信技術(shù)潛力，不遺余力地利用光纖所賦予的巨大帶寬的過 程中，波分復(fù)用(WDM)技術(shù)以擴(kuò)容簡單、成本低廉等獨(dú)有的優(yōu)勢逐漸顯露出來。復(fù)用器 和解復(fù)用器是密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，目前能夠完成此功能的器件主 要有陣列波導(dǎo)光柵(AWG)、多層介質(zhì)薄膜濾光片和光纖光柵。從目前市場和技術(shù)上來看， 多層介質(zhì)薄膜濾光片和AWG占絕對主導(dǎo)地位。采用多層介質(zhì)膜技術(shù)的復(fù)用/解復(fù)用器可以 滿足系統(tǒng)在信道帶寬、隔離度、偏振敏感性和介入損耗等方面的要求，特別是在少于32 波的系統(tǒng)中有比較好的表現(xiàn)。但在信道數(shù)特別多的系統(tǒng)中，成本較高，而且性能也不能 完全滿足用戶的要求。隨著陣列波導(dǎo)光柵(AWG)波分復(fù)用/解復(fù)用器和Interleaver器 件的發(fā)展，利用AWG可以比較方便地實(shí)現(xiàn)40波以上的復(fù)用/解復(fù)用功能，介損、隔離度 等性能和多層介質(zhì)膜的器件相比也基本一樣，成本上和相同波長通道數(shù)的多層介質(zhì)膜器 件相比也較有優(yōu)勢，而且使用更為靈活方便。基于硅基二氧化硅平面波導(dǎo)技術(shù)的AWG波 分復(fù)用器具有體積小、損耗低、以及集成度比較高的特點(diǎn)，所以應(yīng)用在高通路數(shù)密集波 分復(fù)用技術(shù)上具有比較大的優(yōu)勢。陣列波導(dǎo)光柵是正在迅速發(fā)展的密集波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的 關(guān)鍵器件，AWG在將來大有取代薄膜濾光片而獨(dú)占整個復(fù)用/解復(fù)用器市場之勢。但由于普通AWG是利用硅基二氧化硅技術(shù)制作的，二氧化硅的折射率隨溫度的變化 而改變，波導(dǎo)的尺寸也會隨溫度的變化而改變，從而導(dǎo)致AWG各個通道的波長隨溫度而 變化。通常情況下，該類器件的中心波長的溫度變化為0.011nm/° C，但通信系統(tǒng)要求 AWG的各個輸出通道光信號的波長和國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局(ITU-T)規(guī)定的波長嚴(yán)格 一致。為了解決AWG器件的溫度敏感性，目前市場上普遍采用加熱器或Pilter冷卻器進(jìn) 行溫度控制，采用溫控電路使得AWG處于恒溫環(huán)境下，這樣中心波長就不會漂移。但它 會對AWG本身的穩(wěn)定性有不良影響、增加器件及系統(tǒng)的復(fù)雜性及運(yùn)營成本。因此解決AWG 的溫度敏感性問題，省略溫控電路，消除附加費(fèi)用己經(jīng)勢在必行。另外，目前市場對溫 度不敏感AWG(以下稱之為無熱AWG)的需求更是迅速增長，主要還有兩個原因 一是WDM 無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)的快速發(fā)展，在WDM-PON中使用的復(fù)用/解復(fù)用器是不使用電功 率的，這樣使用電流、帶溫控電路的AWG是不能滿足要求的，從而只能使用溫度不敏感 的AWG;第二個原因是可重構(gòu)光分插復(fù)用器(R0ADM)和可變光衰減復(fù)用器(VMUX)在城 域網(wǎng)中得到了廣泛使用，在這兩個器件中使用無須輔助電路的無熱AWG能很容易地解決 熱量及電功率消耗等關(guān)鍵問題。并且，無熱AWG在封裝尺寸上比較小，這些都給予了系 統(tǒng)開發(fā)以更大的設(shè)計(jì)自由度。所有這些顯示出設(shè)計(jì)無熱AWG具有異常重要的意義。為此， 人們提出了許多實(shí)現(xiàn)無熱AWG的方案，按照其特征分，可以歸納為波導(dǎo)移動型、波導(dǎo)嵌 入填充物型、無熱波導(dǎo)型、壓光效應(yīng)型。波導(dǎo)移動型方案具體包括移動輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、輸入平板波導(dǎo)和輸出平板波導(dǎo)， 通過一個熱伸縮材料使切開的兩部分之間的相對位置改變，這個位置的改變就可以補(bǔ)償 普通AWG中心波長隨溫度的變化。以下專利Patent No. : US 6470119 Bl， Patent No. : US 6798948 B2， Patent No. : US 6865323 B2, Patent No. : US 6961498 B2， Patent No.: US 6563986 B2， Patent No. : US 6735364 B2， Patent No. : US 8626332 B2， Patent No,: US 6954566 B2， Patent No. : US 6975793 B2， Patent No. : US 6668116 B2， Patent No.: US 6668117 B2， Patent No. : US 6490395 Bl， W0 2006/073229 Al, CN1302131A, CN1392961A為基于平板波導(dǎo)移動的無熱陣列波導(dǎo)光柵方案?；谄桨宀▽?dǎo)移動的現(xiàn)有技術(shù)如圖1、 2所示，其方案具體歸納如下1)現(xiàn)有方案 中的相對移動的部分a與部分b都是采用先固定，再切割的方法，但是切片機(jī)在將AWG 芯片切開時，切片機(jī)的主軸以3000rpm的速度高速旋轉(zhuǎn)，刀片有很大的擺動力，這就要 求固定方法很牢靠。然而，在后續(xù)調(diào)節(jié)ITU-T波長時，固定裝置要松開或完全除掉，在 這個過程中就會使部分a與部分b的位置產(chǎn)生移動。2) ITU-T波長的調(diào)節(jié)都是通過溫度 調(diào)節(jié)或塑性形變來實(shí)現(xiàn)的，這樣波長調(diào)節(jié)精度及重復(fù)性都不是很好；3)粘接用膠是直接 涂在兩接觸表面之間，因此部分a與部分b之間有一高度差，為了彌補(bǔ)這一高度差，在a 部分與基板之間涂有軟膠，a、 b兩部分間的高度很難精確保證，同時波導(dǎo)尺寸只有5、 6 微米，那怕是微米量級的高度差就會造成插損及光譜特性的極大惡化；4)如圖2所示， 現(xiàn)有技術(shù)存在波長補(bǔ)償桿的兩端位于AWG芯片的上表面，但補(bǔ)償桿兩端通過焊料、焊錫 來粘接，焊接位置要通過光刻、腐蝕等工藝過程，并且焊料及焊錫要經(jīng)過幾百度的高溫 熔化，因此工藝過程比較復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種利用溫度補(bǔ)償桿的熱脹冷縮帶動AWG芯片 的a、 b兩部分產(chǎn)生相對移動，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長漂移，來制作無熱陣列波導(dǎo)光 柵的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及 精調(diào)裝置。其中，基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，包括有如下歩 驟1)在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入、輸出光纖陣列同陣
列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列能夠穩(wěn) 定可靠地耦合對準(zhǔn)起來；2) 沿切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片切割成可移動部分和固定部分；3) 將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分粘接在具有凹槽的基板上面；4) 將陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分放在基板上并位于AWG,芯片的固定部分的一側(cè)， 使可移動部分與固定部分的切割面相對應(yīng)，然后向AWG芯片的固定部分推動AWG芯片的 可移動部分，并使AWG芯片的可移動部分、固定部分的切割面緊密耦合；5) 沿陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分與固定部分的連接線上設(shè)置溫度補(bǔ)償桿并將溫 度補(bǔ)償桿的一側(cè)邊與可移動部分固定粘接在一起；6) 利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足 ITLFT規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同陣列波導(dǎo)光柵芯片相同；7) 將溫度補(bǔ)償桿的另一側(cè)邊與固定部分固定粘接在一起。所述的將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分粘接在具有凹槽的基板上面，是先將潔凈的 陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分同具有凹槽的基板用夾具固定在一起，然后將膠涂在基板 的凹槽內(nèi)，通過膠的滲透使陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分與基板形成粘接。所述的沿AWG芯片的可移動部分與固定部分的連接線上設(shè)置溫度補(bǔ)償桿，是采用由 具有熱脹冷縮性質(zhì)的補(bǔ)償桿和粘接在其兩端的玻璃擋板構(gòu)成的溫度補(bǔ)償桿，使溫度補(bǔ)償 桿的寬度橫跨切割線，并將溫度補(bǔ)償桿的一側(cè)邊設(shè)置在AWG芯片的可移動部分上，將溫 度補(bǔ)償桿的另 一側(cè)邊設(shè)置在AWG芯片的固定部分上。所述的構(gòu)成溫度補(bǔ)償桿的玻璃擋板的下表面中心處均開有一個凹槽。所述的對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，是利用精調(diào)裝置控制溫度補(bǔ)償桿移動帶動可 移動部分的移動，從而達(dá)到對陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分和固定部分的相對位置進(jìn) 行調(diào)整并對其進(jìn)行固定的目的。所述的溫度補(bǔ)償桿是采用UV膠或熱固化膠實(shí)現(xiàn)同AWG芯片的可移動部分和固定部分 的固定。本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，還可以采用如下歩驟1) 在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入、輸出光纖陣列同陣 列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列能夠穩(wěn) 定可靠地耦合對準(zhǔn)起來，并通過切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片劃分成可移動部分和固定部分；2) 將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分粘接在具有凹槽的基板上面；3) 沿切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分和固定部分切割成分開的兩部分；'4)將波長補(bǔ)償桿的一側(cè)邊與可移動部分粘接，并使波長補(bǔ)償桿的中心線與可移動部 分的切割邊平行且在同一垂直面內(nèi)；
5)將粘接好波長補(bǔ)償桿的可移動部分放在基板上并位于陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定 部分的一側(cè)，使可移動部分與固定部分的切割面相對應(yīng)，然后向陣列波導(dǎo)光柵芯片的固 定部分推動AWG芯片的可移動部分，并使陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分、固定部分的 切割面緊密連接；6) 利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足 TU-T規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同陣列波導(dǎo)光柵芯片相同；7) 將溫度補(bǔ)償桿的另一側(cè)邊與固定部分固定粘接在一起。本發(fā)明的用于基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法的精調(diào)裝置，包括有平 板，在平板通過支柱固定有金屬條，所述的金屬條上有螺紋孔，帶有螺紋的第一、第二 彈簧結(jié)構(gòu)通過螺紋孔固定在金屬條上，所述的第一、第二彈簧結(jié)構(gòu)的端部設(shè)置有鋼珠； 在金屬條一端的側(cè)邊通過支柱設(shè)置有端部帶有鋼珠的第三彈簧結(jié)構(gòu)，所述的彈簧結(jié)構(gòu)與 第二彈簧結(jié)構(gòu)成垂直方向設(shè)置，兩者端部上的鋼珠相鄰；在金屬條的同一側(cè)邊還通過支 柱設(shè)置有與金屬條上的第二彈簧結(jié)構(gòu)在同一直線上的第三微調(diào)手輪，所述的第三微調(diào)手 輪的端頭與金屬條上的第二彈簧結(jié)構(gòu)上的鋼珠對應(yīng)；在金屬條另一端的側(cè)邊通過支柱設(shè) 置有第一微調(diào)手輪，所述的第一微調(diào)手輪與金屬條上的第一彈簧結(jié)構(gòu)成垂直方向設(shè)置， 兩者端部相鄰；在金屬條的同一側(cè)邊還通過支柱設(shè)置有與金屬條上的第一彈簧結(jié)構(gòu)在同 一直線上的第二微調(diào)手輪，所述的第二微調(diào)手輪的端頭與金屬條上的第一彈簧結(jié)構(gòu)上的 鋼珠對應(yīng)。本發(fā)明的用于基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法的精調(diào)裝置，還可以是 包括有平板，在平板通過支柱固定有金屬條，所述的金屬條上有螺紋孔，第四、第五微 調(diào)手輪通過螺紋孔固定在金屬條上；在金屬條一端的側(cè)邊通過支柱設(shè)置有第六微調(diào)手輪， 所述的第六微調(diào)手輪與第五微調(diào)手輪成垂直方向設(shè)置，兩者端部相鄰；在金屬條的同一 側(cè)邊還通過支柱設(shè)置有與金屬條上的第五微調(diào)手輪在同一直線上的第三微調(diào)手輪，所述 的第三微調(diào)手輪的端頭與第五微調(diào)手輪的端部對應(yīng)；在金屬條另一端的側(cè)邊通過支柱設(shè) 置有第一微調(diào)手輪，所述的第一微調(diào)手輪與金屬條上的第四微調(diào)手輪成垂直方向設(shè)置， 兩者端部相鄰；在金屬條的同一側(cè)邊還通過支柱設(shè)置有與金屬條上的第四微調(diào)手輪在同 一直線上的第二微調(diào)手輪，所述的第二微調(diào)手輪的端頭與金屬條上的第四微調(diào)手輪的端 部對應(yīng)。本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝置，是利用溫度補(bǔ) 償桿的熱脹冷縮帶動AWG芯片的a、 b兩部分產(chǎn)生相對移動，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長 漂移，來制作無熱陣列波導(dǎo)光柵。具有如下特點(diǎn)1、 本發(fā)明將AWG芯片分割為a、 b兩部分后重新經(jīng)過第二次耦合，其耦合只需用手 將移動部分a放置在基板上，推攏靠緊至b部分即可完成，簡單易行。2、 本發(fā)明通過帶有微調(diào)手輪的波長精調(diào)裝置來調(diào)節(jié)ITU-T波長，可以提高波長調(diào)節(jié) 精度至lpm。
3、 本發(fā)明依靠接觸處表面間的毛細(xì)吸引力進(jìn)行膠的滲透，分別將a、 b兩部分與基 板可靠地粘接在一塊，大大地減小了 a、 b兩部分間的高度差，附加損耗只有0. ldB左右， 光譜也保持得極其完好。4、 發(fā)明的補(bǔ)償桿兩端的玻璃擋板可以橫跨a、 b兩部分，用UV或熱固化膠來粘接， 大大簡化工藝。 .5、 AWG芯片a、 b兩部分切割線之間的平行度及縫寬的確定，可以采用波長精調(diào)裝 置的微調(diào)手輪來調(diào)節(jié)，通過顯微鏡觀測，這樣能保證平板波導(dǎo)的焦距不變。


圖1、圖2是現(xiàn)有技術(shù)的平板波導(dǎo)移動結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是普通AWG芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是切割后AWG芯片的b部分；圖5是切割后AWG芯片的a部分；圖6是AWG芯片的b部分與基板粘接后的結(jié)構(gòu)；圖7是AWG芯片的a部分與b部分通過第二次耦合后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是波長補(bǔ)償桿與AWG芯片的a部分相粘后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是波長補(bǔ)償桿與AWG芯片的a、 b兩部分相粘后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IO本發(fā)明所用的波長精調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是通過波長精調(diào)裝置調(diào)節(jié)ITU-T波長、縫寬及平行度的示意圖；圖12是丌有凹槽的基板結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明所用的溫度補(bǔ)償桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明的AWG芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。 ^中l(wèi)一輸入波導(dǎo)；2—輸入平板波導(dǎo)；3—陣列波導(dǎo)；4—輸出平板波導(dǎo)；5—輸出波導(dǎo)； 6—溫度補(bǔ)償桿；7—補(bǔ)償桿；7.1、 7.2—玻璃擋板；8—基板；9一玻璃擋板下表面的隔 膠槽；IO—平板；ll一鋼珠；12—支柱；13—金屬條；14一凹槽；15—第二彈簧結(jié)構(gòu)； 16—第三彈簧結(jié)構(gòu)；17—第一彈簧結(jié)構(gòu)；21—第一微調(diào)手輪；22—第二微調(diào)手輪；23_ 第三微調(diào)手輪；a—可移動部分；b—固定部分；C—切割線；9 —切割線與平板波導(dǎo)軸線 的夾角。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝 置做出詳細(xì)說明。本發(fā)明是在采用平面光波導(dǎo)技術(shù)制作的普通硅基二氧化硅AWG芯片上，沿輸入平板 波導(dǎo)上的切割線C或者輸出平板波導(dǎo)上的切割線C將芯片分割成a和b兩部分，部分a 包括輸入波導(dǎo)1、輸入平板波導(dǎo)2的一部分，部分b包括輸入平板波導(dǎo)2的剩余部分、陣 列波導(dǎo)3、輸出平板波導(dǎo)4'及輸出波導(dǎo)5。基板8置于AWG芯片的a和b兩部分下面起到 固定和支撐作用，溫度補(bǔ)償桿6橫跨放置在AWG芯片切割線處，其中溫度補(bǔ)償桿一端的玻 璃擋板一邊同AWG芯片的a部分表面固定，另一端玻璃擋板的一邊則同AWG芯片的b部 分表面固定，本發(fā)明利用溫度補(bǔ)償桿的熱脹冷縮帶動a、 b兩部分產(chǎn)生相對移動，從而補(bǔ) 償由溫度引起的波長漂移的原因，制作無熱陣列波導(dǎo)光柵。本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法，包括有如下歩驟-1) 如圖3所示，在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片上，將輸 入、輸出光纖陣列同AWG芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使AWG芯片和輸入光纖陣列F、輸出光纖陣列F'能夠穩(wěn)定可靠地耦合對準(zhǔn)起來；2) 如圖4、圖5所示，沿切割線C將AWG芯片切割成可移動部分a和用于與基板8 固定的固定部分b;在切片前，為了減小切割縫寬對平板波導(dǎo)焦距及插損的影響，也可以 先在AWG芯片背面開槽，再從正面切縫。切割時為了防止崩邊，切片前在切割線C處先 粘一極薄的玻璃片，可以選擇厚度為O. lram的玻璃片。3) 將AWG芯片的固定部分b粘接在具有凹槽14的基板8上面；如圖12所示，在基板8的上表面開有一個或多個槽，所述的槽的用途不同，有的是 為了涂膠，有的是為了導(dǎo)引匹配液、凝膠體、軟膠、其它液體或切割碎粒的作用。如圖6所示，所述的將AWG芯片的固定部分b粘接在具有凹槽14的基板8上面，具 體作法是將先將潔凈的AWG芯片的固定部分b同己開好凹槽14的基板8用夾具緊緊地 固定在一起，使用極細(xì)的細(xì)絲從己開好的凹槽14中穿過，在細(xì)絲上點(diǎn)膠并拉動細(xì)絲，使 膠涂在凹槽14與AWG芯片的固定部分b的接觸處，依靠接觸處表面間的毛細(xì)吸引力進(jìn)行 膠的滲透，將固定部分b與基板8可靠地粘接在一塊。也可在基板8與AWG芯片的固定 部分b的邊緣處涂膠，利用滲透來粘接這兩部分。4) 將AWG芯片的可移動部分a和固定部分b要經(jīng)過第二次耦合，AWG芯片的下表面、 基板8的上表面有很好的光滑平整度，切割線C的切斷面也有較好的直線平整性，利用 兩接觸表面平整性、切割線兩端面的直線及平整性就能充分保證可移動部分a和固定部 分b能很好地耦合地一起，還原成圖3所示的狀態(tài)。如圖7所示，將AWG芯片的可移動部分a放在基板8上并位于AWG芯片的固定部分b 的一側(cè)，使可移動部分a與固定部分b的切割面相對應(yīng)，然后向AWG芯片的固定部分b 推動AWG芯片的可移動部分a，并使AWG芯片的可移動部分a、固定部分b的切割面緊密 耦合。這種簡易可行的第二次耦合過程只需幾分鐘，且不需要任何耦合用具，僅僅用手 推攏靠緊即可。5) 如圖9、圖13所示，沿AWG芯片的可移動部分a與固定部分b的連接線上設(shè)置溫 度補(bǔ)償桿6，是使溫度補(bǔ)償桿6的寬度橫跨切割線C，即將溫度補(bǔ)償桿6寬度的一側(cè)邊(艮卩 微調(diào)手輪23對應(yīng)的一邊)與可移動部分a采用UV膠或熱固化膠固定粘接在一起，將溫 度補(bǔ)償桿6寬度的另一側(cè)邊設(shè)置在AWG芯片的固定部分b上。所述的溫度補(bǔ)償桿6，是采 用具有熱脹冷縮性質(zhì)的補(bǔ)償桿7，在補(bǔ)償桿7的兩端粘接玻璃擋板7.1、 7.2，然后將玻 璃擋板7. 1、 7.2的下表面拋平，做成溫度補(bǔ)償桿6，所述的構(gòu)成溫度補(bǔ)償桿6的玻璃擋 板7. 1、 7.2的下表面中心處均開有一個凹槽9，凹槽9可以用于隔離膠。6)利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿6的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿 足國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局(ITU-T)規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同陣列波導(dǎo)光 柵(AWG)芯片相同；為了調(diào)節(jié)ITU-T波長及a、 b兩部分間的縫寬和平行度，設(shè)計(jì)了一套精調(diào)裝置，具體 結(jié)構(gòu)如圖IO所示。微調(diào)手輪上有0. 25腿超細(xì)牙微調(diào)螺紋，并帶有螺紋套，靈度為1 微米。彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓柱形螺釘形狀，頂端為錐形，圓柱形及頂端錐形構(gòu)成彈簧及小 鋼珠ll的支撐外套，其外有螺紋，其內(nèi)有彈簧及小鋼珠ll，由于彈簧的作用，小鋼珠可 以在頂端錐形孔內(nèi)伸縮。在平板10上有凸起的支柱，支柱上端有圓形小孔，帶有螺紋套 的微調(diào)手輪穿過圓形小孔并固定在其上。金屬條通過支柱固定在平板10上，金屬條上有 螺紋孔，帶有螺紋的彈簧結(jié)構(gòu)15、 17通過螺紋固定在金屬條上。彈簧結(jié)構(gòu)16通過支柱 上的螺紋孔同平板10固定在一起。微調(diào)手輪21和彈簧結(jié)構(gòu)16用來調(diào)節(jié)ITU-T波長，微 調(diào)手輪22和彈簧結(jié)構(gòu)17、微調(diào)手輪23和彈簧結(jié)構(gòu)15用來調(diào)節(jié)縫寬及平行度。所述的對溫度補(bǔ)償桿6的位置進(jìn)行調(diào)整，是利用精調(diào)裝置控制溫度補(bǔ)償桿6移動帶 動可移動部分a的移動，從而達(dá)到對陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片的可移動部分a和固定部 分b的相對位置進(jìn)行調(diào)整并對其進(jìn)行固定的目的。如圖11所示，對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整過程是將經(jīng)過第二次耦合 的AWG芯片并粘好波長補(bǔ)償桿一端邊的整體放在已做好的精調(diào)裝置的平板10上，第二精 調(diào)微調(diào)手輪22和第三微調(diào)手輪23，在顯微鏡下觀察兩切割邊，保證其有較好的平行度和 較小的間隙，使此間隙同切片時的縫寬大致相同，這樣就能保證AWG芯片平板波導(dǎo)焦距 大致不變，從而可以使AWG芯片的光譜同切片前基本上完全一致。監(jiān)控輸出端的波長， 調(diào)節(jié)第一微調(diào)手輪21，推動溫度補(bǔ)償桿6前進(jìn)或后退，從而帶動可移動部分a移動，精 密調(diào)整可移動部分a和固定部分b的相對位置，使AWG輸出波長滿足ITU-T規(guī)定的波長 值。7)當(dāng)AWG輸出波長滿足ITU-T規(guī)定的波長值后在可移動部分a、固定部分b切割邊 間波導(dǎo)間隙處涂上較少的匹配液。為了使匹配液更穩(wěn)定，可以在縫上加一蓋玻片，如果 有過多的匹配液，則會流到基板或芯片背面的槽中。在光路縫隙處涂加匹配液后，同切 片前相比增加的附加損耗僅僅為0.1dB左右，點(diǎn)完匹配液后，再監(jiān)控測試所有輸出通道 的參數(shù)，測試合格后，將溫度補(bǔ)償桿另一端的另一邊(即彈簧結(jié)構(gòu)2對應(yīng)的一邊)同固 定部分b用UV膠或熱固化膠固化，固化工藝可以采用邊緣滲透點(diǎn)膠，也可以底面涂膠。 最后將器件從精調(diào)裝置上取下，就制作出了本發(fā)明中如圖14所示的無熱AWG。 本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法，還可以采用如下步驟
1) 在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片上，將輸入、輸出光纖 陣列同AWG芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使AWG芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列能夠穩(wěn)定可靠地 耦合對準(zhǔn)起來，并通過切割線C將AWG芯片劃分成可移動部分a和固定部分b;2) 將AWG芯片的固定部分b粘接在具有凹槽14的基板8上面；3) 沿切割線C將AWG芯片的可移動部分a和固定部分b切割成分開的兩部分；4) 將波長補(bǔ)償桿6的一側(cè)邊與可移動部分a粘接，并使波長補(bǔ)償桿的中心線與可移 動部分a的切割邊平行且在同一垂直面內(nèi)；5)將粘接好波長補(bǔ)償桿的可移動部分a放在基板8上并位于AWG芯片的固定部分b 的一側(cè)，使可移動部分a與固定部分b的切割面相對應(yīng)，然后向AWG芯片的固定部分b 推動AWG芯片的可移動部分a，并使AWG芯片的可移動部分a、固定部分b的切割面緊密 連接；6) 利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足 國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局ITU-T規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同AWG芯片相同；7) 將溫度補(bǔ)償桿6的另一側(cè)邊與固定部分(b)固定粘接在一起。 本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法的溫度補(bǔ)償原理如下awg的中心波長;^為;ir=幼' (i)其中 #為波導(dǎo)的有效折射率，AI為相鄰陣列波導(dǎo)的長度差，w是衍射級次。對公 式兩邊求導(dǎo)，得AWG中心波長的溫度敏感性表示為,=/Lc(J_^: + ara6) (2),蘊(yùn)其中",^= 是襯底的線膨脹系數(shù)，因?yàn)橐话闱闆r下，襯底厚度比包層及芯層的厚度大得多，因此常用襯底的線膨脹系數(shù)。對于硅基二氧化硅波導(dǎo)而言，i = lxl(T5/ °C， "e# = 1.456, a勵=3.0x10-6，在;ic二1550nm處，將相應(yīng)的數(shù)值代入(2)式，得 中心波長的溫度漂移系數(shù),為0.015nm廣C，但實(shí)際上由于制作工藝的偏差等原因，芯片的實(shí)際溫度漂移系數(shù)^為0.011nm/。 C。根據(jù)AWG的線色散關(guān)系，得到位移和波長漂移的關(guān)系為(3)血—丄,xAL其中^和A分別是平板波導(dǎo)的焦距和折射率，"是相鄰陣列波導(dǎo)在輸出平板波導(dǎo)上的間
距，"g是陣列波導(dǎo)的群折射率。因此，如圖4所示，如果在輸入或輸出平板波導(dǎo)上任一位置以任意角度沿C線切開，通過溫度補(bǔ)償桿使切開兩部分能隨溫度變化而產(chǎn)生相對移 動，這樣就可以補(bǔ)償由于溫度引起的波長漂移，從而得到無熱AWG。溫度變化Ar時，中心波長隨溫度的變化A^-^xAr;切開兩部分的相對移動距 離為Ax時，某一輸出通道的中心波長隨位移的變化A/^-4^x^。如果使A/^-A義^成血立，則可得到完全的波長補(bǔ)償。設(shè)溫度補(bǔ)償桿的線膨脹系數(shù)為a ，長度為L，則將上述相關(guān)公式代入A;ie-A/le1,可 得到下列關(guān)系式-由上式就可計(jì)算出所需的溫度補(bǔ)償桿長度L。如圖IO所示，本發(fā)明的用于基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法的精調(diào)裝 置，包括有平板IO，在平板IO通過支柱12固定有金屬條13，所述的金屬條13上有螺 紋孔，帶有螺紋的第一、第二彈簧結(jié)構(gòu)17、 15通過螺紋孔固定在金屬條13上，所述的 第一、第二彈簧結(jié)構(gòu)17、 15的端部設(shè)置有鋼珠11;在金屬條13—端的側(cè)邊通過支柱12 設(shè)置有端部帶有鋼珠11的第三彈簧結(jié)構(gòu)'16，所述的彈簧結(jié)構(gòu)16與第二彈簧結(jié)構(gòu)15成垂 直方向設(shè)置，兩者端部上的鋼珠ll相鄰；在金屬條13的同一側(cè)邊還通過支柱12設(shè)置有 與金屬條13上的第二彈簧結(jié)構(gòu)15在同一直線上的第三微調(diào)手輪23，所述的第三微調(diào)手 輪23的端頭與金屬條13上的第二彈簧結(jié)構(gòu)15上的鋼珠11對應(yīng)；在金屬條13另一端的 側(cè)邊通過支柱12設(shè)置有第一微調(diào)手輪21，所述的第一微調(diào)手輪21與金屬條13上的第一 彈簧結(jié)構(gòu)17成垂直方向設(shè)置，兩者端部相鄰；在金屬條13的同一側(cè)邊還通過支柱12設(shè) 置有與金屬條13上的第一彈簧結(jié)構(gòu)17在同一直線上的第二微調(diào)手輪22，所述的第二微 調(diào)手輪22的端頭與金屬條13上的第一彈簧結(jié)構(gòu)17上的鋼珠11對應(yīng)。上述的微調(diào)手輪上有0.25mm超細(xì)牙微調(diào)螺紋，并帶有螺紋套，靈敏度為1微米。彈 簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓柱形螺釘形狀，頂端為錐形，圓柱形及頂端錐形構(gòu)成彈簧及小鋼珠ll的 支撐外套，其外有螺紋，其內(nèi)有彈簧及小鋼珠ll，由于彈簧的作用，小鋼珠可以在頂端 錐形孔內(nèi)伸縮。所述的精調(diào)裝置用來調(diào)節(jié)ITU-T波長、縫寬及縫的平行度。其中，第一 微調(diào)手輪21和第三彈簧結(jié)構(gòu)16用來調(diào)節(jié)ITU-T波長，第二微調(diào)手輪22和第一彈簧結(jié)構(gòu) 17、第三微調(diào)手輪23和第二彈簧結(jié)構(gòu)15用來調(diào)節(jié)縫寬及平行度。本發(fā)明的精調(diào)裝置中使用了微調(diào)手輪和彈簧結(jié)構(gòu)。這種調(diào)節(jié)方法還包括所有一切能 夠帶動波長補(bǔ)償桿移動的一切機(jī)械方法，例如將彈簧結(jié)構(gòu)都換成微調(diào)手輪、微調(diào)手輪 都換成彈簧結(jié)構(gòu)、微調(diào)手輪換成步進(jìn)電機(jī)或壓電材料等。
權(quán)利要求
1.一種基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其特征在于包括有如下步驟1)在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入、輸出光纖陣列同陣列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列能夠穩(wěn)定可靠地耦合對準(zhǔn)起來；2)沿切割線(C)將陣列波導(dǎo)光柵芯片切割成可移動部分(a)和固定部分(b)；3)將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分(b)粘接在具有凹槽(14)的基板(8)上面；4)將陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分(a)放在基板(8)上并位于AWG芯片的固定部分(b)的一側(cè)，使可移動部分(a)與固定部分(b)的切割面相對應(yīng)，然后向AWG芯片的固定部分(b)推動AWG芯片的可移動部分(a)，并使AWG芯片的可移動部分(a)、固定部分(b)的切割面緊密耦合；5)沿陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分(a)與固定部分(b)的連接線上設(shè)置溫度補(bǔ)償桿(6)并將溫度補(bǔ)償桿(6)的一側(cè)邊與可移動部分(a)固定粘接在一起；6)利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿(6)的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足ITU-T規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同陣列波導(dǎo)光柵芯片相同；7)將溫度補(bǔ)償桿(6)的另一側(cè)邊與固定部分(b)固定粘接在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其 特征在于所述的將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分(b)粘接在具有凹槽(14)的基板(8) 上面，是先將潔凈的陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分(b)同具有凹槽(14)的基板(8) 用夾具固定在一起，然后將膠涂在基板(8)的凹槽(14)內(nèi)，通過膠的滲透使陣列波導(dǎo) 光柵芯片的固定部分(b)與基板(8)形成粘接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其 特征在于所述的沿AWG芯片的可移動部分(a)與固定部分(b)的連接線上設(shè)置溫度 補(bǔ)償桿(6)，是采用由具有熱脹冷縮性質(zhì)的補(bǔ)償桿(7)和粘接在其兩端的玻璃擋板(7. 1、 7.2)構(gòu)成的溫度補(bǔ)償桿(6)，使溫度補(bǔ)償桿(6)的寬度橫跨切割線(C)，并將溫度 補(bǔ)償桿(6)的一側(cè)邊設(shè)置在AWG芯片的可移動部分(a)上，將溫度補(bǔ)償桿(6)的另一 側(cè)邊設(shè)置在AWG芯片的固定部分(b)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其 特征在于所述的構(gòu)成溫度補(bǔ)償桿(6)的玻璃擋板(7.1、 7.2)的下表面中心處均開有 一個凹槽(9)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其 特征在于所述的對溫度補(bǔ)償桿(6)的位置進(jìn)行調(diào)整，是利用精調(diào)裝置控制溫度補(bǔ)償桿(6)移動帶動可移動部分(a)的移動，從而達(dá)到對陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分(a) 和固定部分(b)的相對位置進(jìn)行調(diào)整并對其進(jìn)行固定的目的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其 特征在于所述的溫度補(bǔ)償桿(6)是采用UV膠或熱固化膠實(shí)現(xiàn)同AWG芯片的可移動部 分(a)和固定部分(b)的固定。
7. —種基于平板波導(dǎo)移動技術(shù)制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的方法，其特征在于包括有如下步驟 1) 在具有輸入和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入、輸出光纖陣列同陣 列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列能夠穩(wěn)定可靠地耦合對準(zhǔn)起來，并通過切割線(C)將陣列波導(dǎo)光柵芯片劃分成可移動部分(a) 和固定部分(b);2) 將陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分(b)粘接在具有凹槽(14)的基板(8)上面；3) 沿切割線(C)將陣列波導(dǎo)光柵芯片的可移動部分(a)和固定部分(b)切割成 分開的兩部分；4) 將波長補(bǔ)償桿(6)的一側(cè)邊與可移動部分(a)粘接，并使波長補(bǔ)償桿的中心線 與可移動部分(a)的切割邊平行且在同一垂直面內(nèi)；5)將粘接好波長補(bǔ)償桿的可移動部分(a)放在基板(8)上并位于陣列波導(dǎo)光柵 芯片的固定部分(b)的一側(cè)，使可移動部分(a)與固定部分(b)的切割面相對應(yīng)，、然 后向陣列波導(dǎo)光柵芯片的固定部分(b)推動AWG芯片的可移動部分(a)，并使陣列波 導(dǎo)光柵芯片的可移動部分(a)、固定部分(b)的切割面緊密連接；6) 利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足 TU-T規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同陣列波導(dǎo)光柵芯片相同；7) 將溫度補(bǔ)償桿(6)的另一側(cè)邊與固定部分(b)固定粘接在一起。
8. —種用于基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法的精調(diào)裝置，其特征在于， 包括有平板(10)，在平板(10)通過支柱(12)固定有金屬條(13)，所述的金屬條(13)上有螺紋孔，帶有螺紋的第一、第二彈簧結(jié)構(gòu)(17、 15)通過螺紋孔固定在金屬 條(13)上,所述的第一、第二彈簧結(jié)構(gòu)(17、 15)的端部設(shè)置有鋼珠(11);在金屬 條(13) —端的側(cè)邊通過支柱(12)設(shè)置有端部帶有鋼珠(11)的第三彈簧結(jié)構(gòu)(16)， 所述的彈簧結(jié)構(gòu)(16)與第二彈簧結(jié)構(gòu)(15)成垂直方向設(shè)置，兩者端部上的鋼珠(11) 相鄰；在金屬條(13)的同一側(cè)邊還通瑪支柱(12)設(shè)置有與金屬條(13)上的第二彈 簧結(jié)構(gòu)(15)在同一直線上的第三微調(diào)手輪(23)，所述的第三微調(diào)手輪(23)的端頭 與金屬條(13)上的第二彈簧結(jié)構(gòu)(15)上的鋼珠(11)對應(yīng)；在金屬條(13)另一端 的側(cè)邊通過支柱(12)設(shè)置有第一微調(diào)手輪(21)，所述的第一微調(diào)手輪(21)與金屬 條(13)上的第一彈簧結(jié)構(gòu)(17)成垂直方向設(shè)置，兩者端部相鄰；在金屬條(13)的 同一側(cè)邊還通過支柱(12)設(shè)置有與金屬條(13)上的第一彈簧結(jié)構(gòu)(17)在同一直線 上的第二微調(diào)手輪(22)，所述的第二微調(diào)手輪(22)的端頭與金屬條(13)上的第一 彈簧結(jié)構(gòu)(17)上的鋼珠(11)對應(yīng)。
9. 一種用于基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法的精調(diào)裝置，其特征在于， 包括有平板(10)，在平板(10)通過支柱(12)固定有金屬條(13)，所述的金屬條(13)上有螺紋孔，第四、第五微調(diào)手輪通過螺紋孔固定在金屬條(13)上；在金屬條(13) —端的側(cè)邊通過支柱(12)設(shè)置有第六微調(diào)手輪，所述的第六微調(diào)手輪與第五微 調(diào)手輪成垂直方向設(shè)置，兩者端部相鄰；在金屬條(13)的同一側(cè)邊還通過支柱(12) 設(shè)置有與金屬條(13)上的第五微調(diào)手輪在同一直線上的第三微調(diào)手輪(23)，所述的 第三微調(diào)手輪(23)的端頭與第五微調(diào)手輪的端部對應(yīng)；fe金屬條(13)另一端的側(cè)邊 通過支柱(12)設(shè)置有第一微調(diào)手輪(21)，所述的第一微調(diào)手輪(21)與金屬條(13) 上的第四微調(diào)手輪成垂直方向設(shè)置，兩者端部相鄰；在金屬條(13)的同一側(cè)邊還通過 支柱(12)設(shè)置有與金屬條(13)上的第四微調(diào)手輪在同一直線上的第二微調(diào)手輪(22)， 所述的第二微調(diào)手輪(22)的端頭與金屬條(13)上的第四微調(diào)手輪的端部對應(yīng)。
全文摘要
一種基于平板波導(dǎo)移動制作無熱陣列波導(dǎo)光柵方法及精調(diào)裝置。其方法使AWG芯片和輸入光纖陣列、輸出光纖陣列可靠地耦合對準(zhǔn)；沿切割線將AWG芯片切割成可移動部分和固定部分；再將固定部分粘接在基板上面；然后將可移動部分放在基板上，使兩部分的切割面緊密耦合；沿AWG芯片的兩部分的連接線上將溫度補(bǔ)償桿的一側(cè)邊與可移動部分固定粘接在一起；利用精調(diào)裝置對溫度補(bǔ)償桿的位置進(jìn)行調(diào)整，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出波長滿足ITU-T規(guī)定，使無熱陣列波導(dǎo)光柵輸出光譜同AWG芯片相同后，將溫度補(bǔ)償桿的另一側(cè)邊與固定部分固定粘接在一起。其精調(diào)裝置，為固定粘接有AWG芯片的基板和調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償桿在基板上的位置的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明簡單易行，大大簡化制作無熱陣列波導(dǎo)光柵的工藝。
文檔編號G02B6/34GK101162283SQ20071015038
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者文 劉, 凡 吳, 周天紅, 祝業(yè)盛, 趙秀麗, 琳 陳, 馬衛(wèi)東 申請人:武漢光迅科技股份有限公司