專利名稱：用于在一個光波導(dǎo)與另一光波導(dǎo)、部件或器件之間進(jìn)行自由空間傳播的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及光學(xué)元件。具體地，在此公開了使得可以在一 個光波導(dǎo)與另一光波導(dǎo)、部件或器件之間進(jìn)行自由空間光學(xué)傳播的光 學(xué)元件。
背景技術(shù)：
平面光波導(dǎo)適于實現(xiàn)用在電信及其它領(lǐng)域中的多種光學(xué)器件。對 于本公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，術(shù)語"平面光波導(dǎo)，， 一般旨在包括在 基本上為平面的村底上沉積或以別的方式形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。由這種平 面波導(dǎo)定義或者在其中的光學(xué)路徑可以兩維或三維布置。除了平面波 導(dǎo)，平面波導(dǎo)襯底常常還包括(通過在其上面構(gòu)造和/或放置)用于 將光學(xué)部件或器件放置到襯底上的對準(zhǔn)或支持結(jié)構(gòu)；用于將光纖和/ 或光纖錐定位到襯底上的V形槽或者其它對準(zhǔn)或支持結(jié)構(gòu)；補償器、 光柵、濾波器或者其它光學(xué)部件、元件或器件；用于使得能夠電子訪 問襯底上有源器件的電接觸或跡線；或者其它合適的部件。包括但不 限于反射鏡、分束器、射束組合器、濾波器、透鏡等的反射型或透射 型光學(xué)元件在此公開為與使得可以在一個光波導(dǎo)與另一個光波導(dǎo)、部 件或器件之間進(jìn)行自由空間光學(xué)傳播的一個或多個平面光波導(dǎo)一起使用。
在此所述的許多光波導(dǎo)(包括光纖和平面波導(dǎo))的尺寸和設(shè)計參 數(shù)只支持一種或幾種最低次的光學(xué)模式。在可見和近紅外波長(例如， 一般在基于光學(xué)的電信中所采用的那些)下，所得的光學(xué)模式在橫向
范圍內(nèi)一般是幾fim直到大約10nm或15(im。依賴于波導(dǎo)的性質(zhì)，引 導(dǎo)的光學(xué)模式可以是幾乎柱形對稱的，或者可以沿基本上正交的橫向 維度在基本上橫向的范圍內(nèi)不同。當(dāng)從支持波導(dǎo)的端面形成并作為光 束傳播時，這些波長的模式和大小一般呈現(xiàn)出衍射行為，在離支持波 導(dǎo)的端面足夠遠(yuǎn)處一般(但不總是)變得基本上是發(fā)散的(NA常常 大于大約O.l)。因此，可能需要以下一種或多種修改來實現(xiàn)一個端耦 合波導(dǎo)與另一光學(xué)部件或器件之間可操作接受級之上的光功率傳輸 度對于特定的光學(xué)組件，在所述一個波導(dǎo)和另一波導(dǎo)、部件或器件 之間維持未引導(dǎo)的光路徑長度盡可能?。恍薷乃鲆粋€波導(dǎo)或所述另 一波導(dǎo)、部件或器件的端部分，以減弱波導(dǎo)上光束的衍射行為；或者 在所述一個波導(dǎo)與另一波導(dǎo)、部件或器件之間插入一個或多個附加的 光學(xué)元件，用于重新聚焦、重新成像或以別的方式操縱射束的空間屬 性，以增強所述一個波導(dǎo)與另 一部件或器件之間的端耦合。
在基于波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)中或者在基于波導(dǎo)的多部件光學(xué)器件中， 情況常常是要提供不能在波導(dǎo)中很容易實現(xiàn)的光功能性，因而光功能 性必須由插入到光路徑中的反射型或透射型光學(xué)元件來提供，其中光 信號作為光束傳播(從反射型光學(xué)元件反射或者透射通過透射型光學(xué) 元件)。為了以這種方式實現(xiàn)光功能性，同時維持處于可操作接受級 或之上的通過光學(xué)系統(tǒng)的整體透射， 一般需要象在前面段落中描述的 那樣修改光學(xué)系統(tǒng)或多部件光學(xué)器件。
對于本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求，術(shù)語"光束"應(yīng)當(dāng)指示光信號
的所謂自由空間傳播，其是由電磁波的衍射行為確定并且基本上不受 任何類型折射率變更、梯度或者將導(dǎo)致類波導(dǎo)行為的結(jié)構(gòu)約束。這種 自由空間光學(xué)傳播可以通過真空、通過空氣或其它氣態(tài)介質(zhì)、通過液態(tài)介質(zhì)或者通過固態(tài)介質(zhì)發(fā)生。相反，由折射率變更、梯度或充當(dāng)波 導(dǎo)的結(jié)構(gòu)在至少一個橫向維度約束或引導(dǎo)的光信號的傳播在此將稱為 "光學(xué)模式"或"引導(dǎo)模式"。
本申請的主題可能與在美國專利No. 7，031，575、美國專利No. 7， 142,772及美國專利No. 7,366,379中所公開或要求保護(hù)的主題相關(guān)。 每個所述專利都通過引入并入于此，如同完全在此闡述一般。

發(fā)明內(nèi)容
光學(xué)元件包括一定量的基本上透明的材料，其具有相對的第一和 第二透射表面以及位于它們之間的安裝表面、對準(zhǔn)標(biāo)志及在第一或第 二透射表面上的光學(xué)涂層。通過其安裝表面安裝到襯底的配合部分上， 光學(xué)元件可以自支持地安裝到襯底上。通過對準(zhǔn)標(biāo)志與襯底上的對應(yīng) 標(biāo)志對準(zhǔn)，襯底上的波導(dǎo)可以由來自第一透射表面的反射端耦合。第 一透射表面、第二透射表面及安裝表面布置成以關(guān)于村底表面的各自 定向定位第 一和第二透射表面，使得基本上平行于襯底表面?zhèn)鞑ゲ⑼?過第一透射表面進(jìn)入光學(xué)元件的光束在安裝表面之上作為光束傳播通 過光學(xué)元件并通過第二透射表面離開光學(xué)元件。光學(xué)元件還可以包括 透鏡或孔。
當(dāng)參考附圖中所例示并在以下書面描述和/或權(quán)利要求中公開的 示例性實施方式時，關(guān)于光學(xué)元件和光波導(dǎo)的目的和優(yōu)點可以變得顯 而易見。


圖1示意性地例示了光波導(dǎo)和示例光學(xué)部件的側(cè)視圖，在光波導(dǎo) 和示例光學(xué)部件之間具有一光學(xué)元件。
圖2A和2B示意性地例示了光波導(dǎo)和光學(xué)部件的平面圖，在光 波導(dǎo)和光學(xué)部件之間具有一示例光學(xué)元件。
圖2C和2D示意性地例示了多個光波導(dǎo)的平面圖，在所述光波導(dǎo)之間具有一示例光學(xué)元件。
圖3示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學(xué)元件的平面圖。
圖4示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的平面圖。 圖5示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖6示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖7示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的后部平面圖。 圖8示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖9示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖10示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學(xué)元件的 頂視圖。
圖11A-11D分別示意性地例示了示例光學(xué)元件的前、側(cè)、后和 底一見圖。
圖12A和12B示意性地例示了光波導(dǎo)和光學(xué)部件的頂視圖，在 光波導(dǎo)和光學(xué)部件之間具有示例光學(xué)元件。
圖13示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學(xué)元件的 平面圖。
圖14示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的后部平面圖。 圖15示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖16示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的平面圖。 圖17示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖18示意性地例示了從襯底制造示例光學(xué)元件的剖面圖。 圖19示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學(xué)元件的 頂一見圖。
圖20A-20D分別示意性地例示了示例光學(xué)元件的前、側(cè)、后和 底視圖。
圖20A和20B分別是從襯底制造示例光學(xué)元件的平面和剖面圖。 圖20C和20D分別是從襯底制造示例光學(xué)元件的平面和剖面圖。圖20E和20F分別是從襯底制造示例光學(xué)元件的平面和剖面圖。應(yīng)當(dāng)指出，圖中所示的各種結(jié)構(gòu)的相對比例可能是變形的，以便更清楚地例示本發(fā)明。各種光學(xué)器件、光波導(dǎo)、光纖、光學(xué)部件、光學(xué)模式、對準(zhǔn)或支持構(gòu)件、槽等或者其部分的相對尺寸可以關(guān)于彼此及在其自己的相關(guān)比例中變形。在許多圖中，為了清晰起見，光學(xué)元件的橫向尺寸相對于縱向尺寸放大了 ，這會造成橫向尺寸關(guān)于縱向位置的變化顯得被夸大。
圖中所示的實施方式是示例性的，且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限制本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求的范圍。
具體實施例方式
示例光學(xué)元件200在圖l和圖2A-2D中示意性地示出為與一個或多個光波導(dǎo)一起安裝到襯底102上。光學(xué)元件200包括一定量的基本上透明的材料，具有相對的第一透射表面202和第二透射表面204以及安裝表面206。安裝表面206布置在透射表面202和204之間的光學(xué)元件200的下表面上，在由襯底102上波導(dǎo)和透射表面202限定的通過光學(xué)元件200的光學(xué)路徑下面。這與之前的光學(xué)元件(在美國專利No. 7,031,575; No. 7,142,772和No. 7,366,379中所公開的)相反，在之前的光學(xué)元件中安裝表面橫向偏離通過光學(xué)元件的射束路徑。通過安裝表面206與襯底表面的配合部分106相配合，光學(xué)元件200布置成自支持，這也與需要在襯底上有槽或突出支持結(jié)構(gòu)以便使光學(xué)元件在期望定向的位置保持的光學(xué)元件相反。光學(xué)元件具有在第一透射表面202上或第二透射表面204上提供的光功能性。標(biāo)號"第一，，和"第二，，的使用僅僅是為了方便，除非明確指出，否則不必具有任何功能性的意義。通過安裝表面206安裝到村底表面的配合部分106上，第一透射表面202、第二透射表面204及安裝表面206布置成以關(guān)于襯底102的表面的各自期望定向定位第一透射表面202和第二透射表面204。 一般來說，安裝表面206及襯底表面的配合部分106基本是平的，且通常平行于襯底102，但情況可以不是這樣。相反也可以采用傾斜的、翹起的、彎曲的、階梯狀的或別的非平表面。通過透射表面202和204在其各自期望的定向，基本上平行于襯底表面106傳播并通過第一透射表面202進(jìn)入光學(xué)元件200的光束10傳纟番通過光學(xué)元件200并通過第二透射表面204離開，而不會在光學(xué)元件200內(nèi)被內(nèi)反射。
光功能性可以以任何合適的方式在透射表面202或204上提供，其包括但不限于(i)在一個或兩個透射表面上形成的一個或多個光學(xué)涂層，例如反射型或減反射型光學(xué)涂層、光語選擇性濾波涂層或二向色光學(xué)涂層；(ii)在一個或兩個透射表面上形成的彎曲表面，例如充當(dāng)透鏡的彎曲表面；(iii)在一個或兩個透射表面上形成的空間變化表面分布，例如菲涅耳透鏡；(iv)至少一個透射表面的至少一個空間變化光學(xué)屬性，例如系數(shù)梯度(index-gradient)透鏡；(v)至少一個透射表面的至少一個各向異性的光學(xué)屬性，例如波片或偏振旋轉(zhuǎn)器；或(vi)至少一個透射表面的至少一個光譜變化光學(xué)屬性。在保持屬于本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的同時，對于在一個或兩個透射表面202或204上提供光功能性，其它修改也可以采用。
光學(xué)元件200可以與在襯底102上形成的光波導(dǎo)104 —起安裝到襯底102上，其中襯底102也可以稱為波導(dǎo)襯底。通過安裝表面206在村底表面的基本平的部分106上，光學(xué)元件200安裝到波導(dǎo)村底102上。光學(xué)元件200定位成使得從光波導(dǎo)104的端面出射為光束10的一部分光信號通過第一透射表面202進(jìn)入光學(xué)元件200、作為光束傳播通過光學(xué)元件200并作為光束通過第二透射表面204離開光學(xué)元件200。光束10恰在其安裝表面206之上傳播通過光學(xué)元件200。光電探測器300可以安裝到襯底102上并定位成直接接收由光學(xué)元件200透射的作為光束10傳播的那部分光信號(如圖1、 2A和2B中)。任何適于安裝到襯底102上的光電探測器都可以采用，包括例如PIN光電二極管、雪崩光電二極管(APD)或者例如在專利No. 6，992，276和No. 7,148,465 (每個專利都通過引入并入于此，如同完全在此闡述一般)中公開的那些光電探測器。可選地，透射的光束10可以傳播通過透射表面204并進(jìn)入襯底102上的波導(dǎo)301 (如圖2C和2D中)。
透射表面204的彎曲部分208可以定位并布置成充當(dāng)透鏡。相對于在沒有透鏡208情況下將由光電探測器接收的那部分，這種透鏡可以用于將大部分光信號射束10指向光電探測器300的有源區(qū)域(圖1、2A和2B)，或者相對于在沒有透鏡情況下將耦合到波導(dǎo)中的那部分，透鏡可以用于將大部分光信號射束10耦合到波導(dǎo)301中。代替透射表面204的彎曲部分208,透鏡可以以任何其它合適的方式實現(xiàn)，包括菲涅耳透鏡、系數(shù)梯度透鏡或者其它象透鏡的結(jié)構(gòu)或者在透射表面204上的修改。如果需要或者期望，則可以將減反射型光學(xué)涂層應(yīng)用到第二透射表面204或者其部分(如果存在的話，包括透鏡208)，以增強光學(xué)元件200的光學(xué)吞吐量。如果需要或者期望，具有開口的基本不透明涂層205可以形成在第二透射表面上充當(dāng)孔，以抑制不想要的光信號。這種孔(如果存在的話)可以定位成暴露至少一部分透鏡208 (如果存在的話)。
依賴所采用的制造方法，光學(xué)元件200可以具有靠近或者與安裝表面206相鄰的突出部分207。例如，如果安裝表面是在光學(xué)元件附到晶片上且隨后通過切割或劈開從晶片分開(以下進(jìn)一步描述)的時候形成的，則可能出現(xiàn)這種突出部分。如果光學(xué)元件200的這種突出部分207存在，則對應(yīng)的槽107可以在襯底102的平面部分106附近或與之相鄰形成，以便容納突出部分207并使得安裝表面206和襯底表面的平面部分106之間的接觸成為可能。
另一種光波導(dǎo)108可以在波導(dǎo)襯底102上形成，如圖2A-2D中示意性例示的。在圖2A和2C中，第二波導(dǎo)108定位成使得從第二光波導(dǎo)108的端面出射的一部分光信號從光學(xué)元件200的第一透射表面202反射，并通過其端面進(jìn)入第一光波導(dǎo)104 (即，波導(dǎo)104和108是通過來自第一透射表面202的反射端耦合的)。反射光功能性在第一透射表面202上提供，以便將來自第二波導(dǎo)108的光信號反射到第一波導(dǎo)104中。這種反射功能性一般是由反射型光學(xué)涂層提供的，例如金屬性涂層或者多層介電涂層。情況常常是反射型涂層為二向色光學(xué)涂層，即在第一波長范圍上透射且同時在第二波長范圍上反射的涂層。在以上所述的布置中，來自第一透射表面202的反射還通過波導(dǎo)的端耦合將從波導(dǎo)104的端面出射的光信號引導(dǎo)到波導(dǎo)108中(如圖2B和2D中)。
在例如雙向收發(fā)器的雙向光學(xué)器件中可以采用如下的光學(xué)元件200,即該光學(xué)元件200在第一透射表面202上具有二向色光學(xué)涂層，且在第二透射表面204上形成有一個透鏡，并根據(jù)圖2A或2C布置。在二向色光學(xué)涂層的透射波長范圍內(nèi)的進(jìn)入的光信號12沿波導(dǎo)104傳播并從波導(dǎo)104的端面作為光束10出射。進(jìn)入的信號12 (作為光束10傳播)由二向色光學(xué)涂層透射通過第一透射表面202、傳播通過光學(xué)元件200并通過第二透射表面204上的透鏡208離開。這種透射的光束10是由光電探測器300或波導(dǎo)301直接接收的，且透鏡208可以用來增加透射光束被光電探測器或波導(dǎo)接收的部分。例如來自激光或其它光源的二向色光學(xué)涂層反射波長范圍內(nèi)的離開的光信號14沿第二光波導(dǎo)108傳播并從波導(dǎo)108的端面作為光束出射。離開的信號14由二向色光學(xué)涂層從第一透射表面202反射、進(jìn)入波導(dǎo)104的端面并沿波導(dǎo)104傳播。在圖2C的布置中，信號12和14的方向(及其各自作為進(jìn)入和離開的信號的角色)可以顛倒。
可以采用如下的光學(xué)元件200作為信號分離器，即該光學(xué)元件200在第一透射表面202上具有二向色光學(xué)涂層，且在第二透射表面204上形成有一個透鏡，并根據(jù)圖2B或2D布置。多通道的進(jìn)入的光信號16包括波分復(fù)用的光信號部分16a和16b，該光信號16沿波導(dǎo)104傳播并從波導(dǎo)104的端面作為光束10出射。第一光信號部分16a(在二向色光學(xué)涂層的透射波長范圍內(nèi))作為光束10傳播并由二向色光學(xué)涂層透射通過第一透射表面202、傳播通過光學(xué)元件200并通過第二透射表面204上的透鏡208離開。第一光信號部分16a (透射為光束IO)由光電探測器300或波導(dǎo)300直接接收，且透鏡208可以用來增加透射光束被光電探測器或波導(dǎo)接收到的部分。第二光信號部分16b(在二向色光學(xué)涂層的反射波長范圍內(nèi))從波導(dǎo)104的端面出射作為光束并由二向色光學(xué)涂層從第一透射表面202反射、進(jìn)入波導(dǎo)108的端面并沿波導(dǎo)108傳播。在圖2D的布置中，信號16a和16b的方向可以顛倒，其所得布置充當(dāng)多路復(fù)用器。
一個或兩個透射表面202或204可以具備基本上不透明的層或涂層，并有一個用于透射光束的開口。通過減少離開透射表面的雜散光的量，不透明涂層中的這種開口可以充當(dāng)孔或者粗略的空間濾波器。例如，在以上所述的雙向器件中，從表面202反射的一部分離開的光信號可能泄漏通過反射型涂層并進(jìn)入光學(xué)元件200。這種泄漏的信號代表不期望的背景信號，進(jìn)入的信號是相對于這種背景信號檢測的。表面204上具有適當(dāng)放置的開口或孔的基本上不透明的涂層205可以選擇性地允許進(jìn)入的光信號透射通過表面204，同時阻止至少一部分泄漏信號。在表面204上包括透鏡208的光學(xué)元件200中，不透明涂層205中的開口定位成使得透鏡208的至少部分被通過不透明涂層的開口暴露。合適的涂層可以包括，但不限于，各種反射型、散射型或吸收型金屬或介電涂層；任何合適的涂層材料或形態(tài)都可以采用。如果采用吸收型涂層，則它也可以修改成抑制反射或散射。合適的吸收型與反射抑制涂層的一些例子在美國專利公開No. US2006/0251849Al中公開，該專利通過引入并入于此，如同完全在此闡述一般。那些例子一般包括布置成抑制反射和吸收入射的光信號的金屬和介電層。
為了便于將光學(xué)元件200正確定位在襯底102上，光學(xué)元件可以具備一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)志。這種標(biāo)志一般關(guān)于一個或兩個透射表面202或204或者關(guān)于透鏡208或者關(guān)于一個透射表面上的其它特征定位到光學(xué)元件200上。這種對準(zhǔn)標(biāo)志一般是在光學(xué)器件的組裝過程中與襯底102上的配合標(biāo)志或特征可視地(由人、得到輔助的人或機器視覺)對準(zhǔn)的。合適的對準(zhǔn)標(biāo)志的一個例子是光學(xué)元件200上金屬層 的暴露邊緣210。這種金屬層可以在光學(xué)元件的制造過程中(或者更 一般地說，在單個襯底晶片上同時制造多個光學(xué)元件200的過程中； 下文中進(jìn)一步描述)被淀積，然后層的邊緣可以在隨后的制造處理中 暴露，例如在從晶片分離單個光學(xué)元件的過程中(也稱為"切單 (singulation)")。由于一般空間選擇性材料處理(例如，蝕刻或 光刻)的固有精度，由此形成的對準(zhǔn)標(biāo)志也以與透射和對準(zhǔn)表面類似 的正確性和精確程度定位。
相反，或者附加地，對準(zhǔn)標(biāo)志、機械對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以在光學(xué)元件200 上形成并布置成嚙合襯底表面上的配合對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。例如，對準(zhǔn)邊緣、 隆起(ridge)、表面或其它結(jié)構(gòu)可以在光學(xué)元件上形成并倚靠形成在 襯底102上的配合對準(zhǔn)邊緣、隆起、表面或其它結(jié)構(gòu)定位。
光學(xué)元件200可以由在任何期望的波長范圍上足夠透明的任何材 料來制造。對于光學(xué)電信應(yīng)用， 一般采用從可見到近紅外(直至大約 1.7nm)的波長范圍。合適的材料可以包括，但不限于，介電材料或 半導(dǎo)體材料。所采用的材料可以是非晶態(tài)的或晶體的。如果是晶體， 則制造如下的光學(xué)元件200是有利的，即透射表面202或204或者安 裝表面206基本上平行于晶體材料的對應(yīng)晶面。在有些情況下，這可 以允許使用劈開或各向異性濕蝕刻來形成表面。晶面的使用還可以提 高光學(xué)元件的透射和安裝表面的相對定向的正確性或精確性。
任何合適的制造技術(shù)都可以用來形成光學(xué)元件200。利用空間選 擇性材料處理技術(shù)，例如蝕刻或光刻，在共同的晶片上同時制造多個 光學(xué)元件可能是有利的。
用于形成多個光學(xué)元件的示例性方法在圖3-10中示意性地示出。 晶片400 —般包括具有平行的第一表面400a和第二表面400b的單個 晶體半導(dǎo)體晶片，其中第一表面400a和第二表面400b平行于晶體半 導(dǎo)體材料的晶面。標(biāo)號"第一"和"第二，，僅僅是為描述的方便而使 用的，除非明確指出，否則不必具有任何功能性意義。該方法包括(不一定按次序)(i)空間選擇性地處理晶片的第一表面，以便定義多 個對準(zhǔn)特征；(ii)空間選擇性地處理晶片的第二表面，以便定義多 個透鏡和多個安裝表面；(iii)在第一晶片表面上形成光學(xué)涂層；及 (iv)將晶片分成(即，切單成)單個的光學(xué)元件。以下給出這些步 驟中每一步的特定例子的細(xì)節(jié)。在這種示例性的制造處理中，光學(xué)涂 層和對準(zhǔn)標(biāo)志形成在晶片的第 一側(cè)，而透鏡和安裝表面形成在晶片的 第二側(cè)。晶片表面對應(yīng)于最終形成的光學(xué)元件的透射表面，光學(xué)元件 的長度(在其各自的透射表面之間)粗略地等于晶片的厚度(如由任 何處理步驟縮小的)， 一般是幾百nm，例如對于硅晶片來說。根據(jù) 需要或期望，任何合適的晶片材料或厚度都可以采用。
圖3(第一晶片表面400a的平面圖)示意性地例示了蝕刻到晶片 400的第一表面400a上的多個凹陷區(qū)域414的位置。凹陷區(qū)域一般是 通過掩模蝕刻處理形成的，但也可以由任何合適的空間選擇性材料處 理技術(shù)形成。蝕刻的凹陷區(qū)域414的底部或側(cè)表面(即，邊緣)定義 了對準(zhǔn)特征(這個例子中是對準(zhǔn)標(biāo)志；可選地，也可以采用對準(zhǔn)邊緣 或表面或其它結(jié)構(gòu))的最終位置。多個溝槽422也示為蝕刻到晶片400 的第一表面400a上，且每個溝槽限定了最終變成對應(yīng)光學(xué)元件的第一 透射表面的區(qū)域(如以下進(jìn)一步描述的)。圖4和圖5(分別是晶片 400的平面和剖面圖)示意性地例示了空間選擇性地沉積到晶片表面 400a上的金屬涂層412,以便覆蓋凹陷區(qū)域414的底部和邊緣。金屬 層412可以直接淀積到半導(dǎo)體上，或者淀積到氧化物或其它介電層411 上，其中層411淀積或生長或形成在晶片表面400a。盡管有中間介電 層的存在，但金屬層412或其它后續(xù)的層將仍然被認(rèn)為是"在晶片表 面400a上"。金屬層的空間選擇性淀積可以通過金屬層的掩模淀積或 者通過金屬層在非選擇性淀積后的空間選擇性除去(例如，通過"剝 離(lift-off)"處理)來實現(xiàn)。金屬層412的邊緣在后續(xù)的制造步驟 中被暴露，由此暴露的邊緣包括可見的對準(zhǔn)標(biāo)志，其位置由蝕刻下陷 414的底部或邊緣確定。光功能性可以以任何合適的方式在第一晶片表面400a上提供， 包括但不限于以上所公開的那些。圖6示意性地例示了淀積到晶片表 面400a上的光學(xué)涂層424,其中的晶片表面400a包括溝槽422的底 部和邊緣。淀積的光學(xué)涂層可以是任何需要的、期望的或者合適的類 型，包括但不限于減反射涂層、高反射或部分反射涂層、二向色光學(xué) 涂層或者光語選擇性濾波涂層。淀積涂層中一般在溝槽422底部形成 的接縫用來限制涂層一般在晶片400分成單個的光學(xué)元件時出現(xiàn)的斷 裂(通過鋸子切割、劈開或其它合適的手段；以下進(jìn)一步描述)。蔓 延通過涂層的斷裂一般在溝槽422中的接縫處終止，在涂層424被對 應(yīng)溝槽422限定了范圍的那些部分上維持基本上未被打斷的涂層。
為了限制當(dāng)光學(xué)元件被彼此分開時光學(xué)涂層的斷裂，任何合適的 布置都可以采用，其中晶片600的表面600a的中斷將限定了范圍的透 射區(qū)域624 (想要透射光信號通過完成的光學(xué)元件)與晶片表面600a 的剩余部分分開(圖21A-21F)。在圖21A和21B中，溝槽622示出 為圍繞想要透射光信號的區(qū)域624并將區(qū)域624與晶片表面600a的剩 余部分分開(類似于圖3-20所示的示例布置)。在圖21C和21D中， 區(qū)域624包括從圍繞的晶片區(qū)域600a突出的高地。在圖21E和21F 中，區(qū)域624關(guān)于圍繞的晶片區(qū)域600a下陷。在所有這些例子中，一 般將出現(xiàn)在溝槽中或者高地或下陷區(qū)域邊緣處的接縫用來限制裂縫在 淀積的光學(xué)涂層中的蔓延，其中當(dāng)光學(xué)元件彼此分開時，這種蔓延可 能出現(xiàn)。但是，缺少這種特征的光學(xué)元件(即，其中想要透射光信號 的區(qū)域與圍繞的晶片區(qū)域是連續(xù)的)也將屬于本公開內(nèi)容或所附權(quán)利 要求的范圍。
圖7(第二晶片表面400b的視圖)和8(晶片剖面)示意性地例 示了通過處理晶片400的第二表面400b形成多個安裝表面406和多個 透鏡408。安裝表面406和透鏡408關(guān)于蝕刻的溝槽422 (如果存在的 話)和蝕刻的下陷414適當(dāng)?shù)囟ㄎ?。安裝表面406可以通過任何合適 的用于在晶片表面400b中形成溝槽或下陷的空間選擇性材料處理技術(shù)形成，并且安裝表面406—般包括這種溝槽或下陷的基本上平的側(cè) 壁。例如，可以采用掩模、各向異性濕蝕刻處理，使得所得安裝表面 406平行于晶片400的晶面。在另一個例子中，可以采用任何合適類 型的射束蝕刻(例如，離子束蝕刻)，在關(guān)于襯底表面400b的期望角 度形成安裝表面406。安裝表面406常?；旧洗怪庇谝r底表面400b 定向(使得在完成的光學(xué)元件中透射表面基本上垂直于安裝表面)， 但如果需要或期望不同的相對定向，情況可以不必是這樣。第二晶片 表面400b的形成透鏡408的彎曲部分可以由任何合適的處理形成，包 括但不限于材料在第二晶片表面400b上的空間選擇性淀積與后續(xù)回 流；灰度級光刻處理，有或沒有回流；多步或多級光刻蝕刻處理，有 或沒有回流；或者形成平的高地的蝕刻步驟，其后跟著各向同性蝕刻 或其它平滑處理。在一個例子中，淀積的光致抗蝕劑的限定了范圍的 點可以被回流，以便形成象透鏡的形狀。那個晶片區(qū)域的后續(xù)干蝕刻 將回流的光致抗蝕劑的表面輪廓轉(zhuǎn)印到蝕刻的晶片表面上。任何其它 合適的處理都可以采用。透鏡408可以形成在第二襯底表面400b的齊 平部分、凹陷的部分或凸起的部分上。在晶片表面的下陷中形成凸透 鏡表面(就象在圖15中)可以用來在晶片或完成的光學(xué)元件的后續(xù)處 理或加工過程中保護(hù)透鏡表面。
金屬涂層或其它基本不透明的涂層430 (如上所述)可以淀積到 第二襯底表面400b上(圖9)。在不透明涂層430中形成有開口 ，該 開口保持透鏡408至少部分地暴露。開口可以在不透明涂層430淀積 之前通過透鏡的空間選擇性掩?；蛘咴谄涞矸e之后通過從透鏡408空 間選擇性移除部分不透明涂層430來形成。如上所述，不透明涂層430 可以用來減少透射通過完成的光學(xué)元件的雜散光的量。如果采用金屬 不透明涂層，則它可以延伸到安裝表面406上，以方便光學(xué)元件安裝 到波導(dǎo)襯底上，例如通過焊接或釘?shù)讲▽?dǎo)襯底上的金屬構(gòu)件上。在一 個例子中，不透明涂層430可以包括具有鈦或鉻層的硅層，其中鈦或 鉻層布置成用于吸收和反射抑制(如在前面并入的專利公開No.US2006/0251849 Al中所7>開的)，其中在它們之上淀積有金層以方 便光學(xué)元件焊接到波導(dǎo)襯底上。不透明涂層可以在表面400b和406 上基本是均勻的，或者可以在那些表面或者其不同區(qū)域中有變化。例 如，基本保形淀積處理可以產(chǎn)生表面400b和406上基本均勻的層。相 反，定向淀積處理將一般導(dǎo)致在表面400b和406之間不同的涂層厚度 或形態(tài)。如果采用定向處理且指向翹起的襯底，則晶片的有些區(qū)域?qū)?被遮蔽，因此保持未被涂覆(例如，溝槽相對表面406的壁)。不透 明涂層430中的任何這些變化都將落在本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求的 范圍內(nèi)。
在處理第一和第二晶片表面之后，晶片400被分成(即，切單； 例如通過如圖10中的鋸子切割490)單個的光學(xué)元件401,每個光學(xué) 元件401都具有被涂覆的透射表面區(qū)域424、安裝表面406、透鏡408 及對準(zhǔn)標(biāo)志410 (圖11A-11D)。單個的光學(xué)元件401可以由任何合 適的方法分開(即，切單)，包括但不限于劈開晶片或切割晶片(利 用鋸子、激光或其它切割工具)。凹陷區(qū)域414布置成與將光學(xué)元件 彼此分開的切口 490 (或劈開平面)相交，由此暴露之前淀積的金屬 層412的邊緣。暴露的邊緣在光學(xué)元件401上形成對準(zhǔn)標(biāo)志410，用 于方便光學(xué)元件在波導(dǎo)襯底或其它襯底表面上的正確定位。不管采用 什么過程來分離單個的光學(xué)元件，突出部分或隆起407 —般都將與安 裝表面406相鄰。隆起407的存在將干擾光學(xué)元件401在例如波導(dǎo)襯
底的平的安裝表面上的正確定位。凹槽、狹槽或凹地一般在波導(dǎo)襯底 上相鄰于其平的安裝部分形成，以容納隆起407并允許安裝表面406
與基本平的襯底的正確嚙合。
光學(xué)元件501的另一種示例性實施方式在圖12A-12B中示出，且 用于形成多個這種光學(xué)元件的示例性方法在圖13-19中示意性地例 示。圖12A和12B的示例性布置類似于圖2A (雙向的)和閨2B (多 路去復(fù)用器)的布置并且包括光電探測器300。包括附加波導(dǎo)(未示 出)的類似于圖2C和2D的布置也可以實現(xiàn)。晶片500 —般包括具有平行的第一表面500a和第二表面500b的單個晶體半導(dǎo)體晶片，其中 第一表面500a和第二表面500b與晶體半導(dǎo)體材料的晶面平行。標(biāo)號"第一，，和"第二"僅僅是為了方便描述而使用的，除非明確指出， 否則不必有任何功能性意義。該方法包括(不一定按次序)(i)空 間選擇性地處理晶片的第 一表面，以便定義多個對準(zhǔn)特征和多個透鏡；(ii) 空間選擇性地處理晶片的第一表面，以便定義多個安裝表面；(iii) 在第二晶片表面上形成光學(xué)涂層；及(iv)將晶片分成單個的 光學(xué)元件。在這種示例性制造處理中，透鏡、對準(zhǔn)標(biāo)志和安裝表面形 成在晶片的第一側(cè)上，而光學(xué)涂層形成在晶片的第二側(cè)上。晶片表面 對應(yīng)于最終形成的光學(xué)元件的透射表面，光學(xué)元件的長度(在其各自 的透射表面之間)粗略地等于晶片的厚度(如由任何處理步驟縮小的)， 一般是幾百nm,例如對于硅晶片來說。根據(jù)需要或期望，任何合適 的晶片材料或厚度都可以采用。圖13(晶片表面500a的平面圖)示意性地例示了蝕刻到晶片500 的表面500a上的多個凹陷區(qū)域514及形成在晶片500的表面500a上 的多個透鏡508的位置。凹陷區(qū)域514—般由掩模蝕刻處理形成，但 也可以由任何合適的空間選擇性材料處理技術(shù)形成。蝕刻的凹陷區(qū)域 514的底部或側(cè)表面(即，邊緣)定義了對準(zhǔn)特征(在這個例子中是 對準(zhǔn)邊緣；可選地，對準(zhǔn)標(biāo)志或表面或其它結(jié)構(gòu)也可以采用)的最終 位置。透鏡508可以由任何合適的處理形成，包括前面提到的那些。圖14 (第二晶片表面500b的視圖)和15 (晶片剖面)示意性地 例示了被溝槽522限定范圍并被(任何期望或合適類型的)光學(xué)涂層 524涂覆的多個區(qū)域的形成。溝槽522關(guān)于在相對晶片表面500a上形 成的區(qū)域514和透鏡508適當(dāng)?shù)囟ㄎ?。光學(xué)涂層524可以是任何合適 的類型，以便在晶片表面500b上提供期望的光功能性(例如，反射型、 減反射型、光i普選擇性或者二向色的)。如上所述，溝槽522用來限 制涂層524的斷裂；圖21A-21F的可選布置也可以采用。在圖16和 17中，溝槽示為形成在表面500a上(通過干或濕蝕刻或者其它合適成關(guān)于透鏡508 和凹陷區(qū)域514適當(dāng)定位的安裝表面506。例如，可以釆用掩才莫、各 向異性濕蝕刻處理，使得所得的安裝表面506平行于晶片500的晶面。 在另一個例子中，可以采用任何合適類型的射束蝕刻(例如，離子束 蝕刻)，在關(guān)于村底表面500a的期望角度形成安裝表面506。安裝表 面506常常是基本上垂直于村底表面500a定向的(使得在完成的光學(xué) 元件中基本上垂直于安裝表面的透射表面)，但如果需要或期望不同的相對定向，則情況可以不必是這樣。圖18 (晶片500的剖面圖)示意性地例示了空間選擇性地淀積到 晶片表面500a上的基本上不透明的涂層530 ，該涂層覆蓋凹陷區(qū)域514 和安裝表面506的底部和邊緣。如前所述，涂層530可以直接淀積到 半導(dǎo)體上，或者淀積到氧化物或其它介電層上，而且可以包括任何合 適的涂層，其中氧化物或其它介電層淀積或生長或形成在晶片表面 500a上。如前面所描述的，在涂層530中形成有開口，其保持透鏡508 至少部分暴露。如上所述，涂層530可以用來減少透射通過完成的光 學(xué)元件的雜散光的量。延伸到安裝表面506上的涂層530的部分方便 光學(xué)元件安裝到波導(dǎo)襯底上，例如通過焊接或釘?shù)讲▽?dǎo)襯底上的金屬 構(gòu)件或涂層上。金屬層530的邊緣包括可見的對準(zhǔn)標(biāo)志510，其位置 是由蝕刻的下陷514的底部或邊緣確定的。在處理完第一和第二晶片表面后，晶片500被分成(即，切單； 例如，通過如圖19中的鋸子切割590)單個的光學(xué)元件501，每個光 學(xué)元件501都具有透射表面區(qū)域524、安裝表面506、透鏡508和對準(zhǔn) 標(biāo)志510 (圖20A-20D)。單個的光學(xué)元件501可以由任何合適的方 法分開(即，切單)，包括但不限于劈開晶片或切割晶片(利用鋸子、 激光或其它切割工具)。凹陷區(qū)域514布置成與將光學(xué)元件彼此分開 的切口 5卯(或劈開平面)相交，由此暴露之前淀積的金屬層530的 邊緣。暴露的邊緣在光學(xué)元件501上形成對準(zhǔn)標(biāo)志510，用于方便光 學(xué)元件在波導(dǎo)襯底或其它襯底表面上的正確定位。如之前所描述的，不管采用什么過程來分離單個的光學(xué)元件，突出部分或隆起507 —般 都將與安裝表面506相鄰。隆起507的存在將干擾光學(xué)元件501在例 如波導(dǎo)村底的平的安裝表面上的正確定位。凹槽、狹槽或凹地一般形 成在波導(dǎo)襯底相鄰于平的安裝部分上，以容納隆起507并允許安裝表 面506與基本平的襯底的正確嚙合。
由圖3-10或圖13-19的處理形成的各實施方式的區(qū)別在于對準(zhǔn)特 征410或510關(guān)于被涂覆的表面424/524或透鏡408/508的》文置。對準(zhǔn) 特征410在光學(xué)元件401的與帶光學(xué)涂層424的透射表面相同的一側(cè)， 但在元件410的與安裝表面406和透鏡408相對的一側(cè)。對準(zhǔn)特征510 在光學(xué)元件501的與安裝表面506和透鏡508相同的一側(cè)，但在光學(xué) 元件510的與帶光學(xué)涂層524的透射表面相對的一側(cè)。在給定條件下 哪種布置更優(yōu)可以通過多種因素來確定，包括制造的容易性或成本、 所完成光學(xué)元件中對準(zhǔn)特征的可見性、被涂覆表面對透鏡在波導(dǎo)襯底 上放置的容限需求。在晶片相同側(cè)面上形成的結(jié)構(gòu)的相對放置不受晶 片厚度的不確定性影響。在其中被涂覆表面關(guān)于波導(dǎo)的放置具有緊容 限的情況下，如果要可行、可實踐或者足夠容易或者經(jīng)濟(jì)地制造，則 光學(xué)元件410的布置可能是優(yōu)選的(所有其它因素都相同)。在其中 透鏡關(guān)于波導(dǎo)的放置具有緊容限的情況下，光學(xué)元件510的布置可能 是優(yōu)選的(所有其它因素都相同)。
圖3-10或13-19的示例處理中步驟的特定次序可以改變，且那些 步驟以不同次序執(zhí)行的處理也將屬于本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求的范 圍。
這兩種處理(圖3-10或13-19)在單個制造順序過程中使得可以 同時在單個晶片上進(jìn)行多個光學(xué)元件的晶片級制造。依賴于晶片和所 完成光學(xué)元件的相對大小，幾百、幾千或者幾萬個光學(xué)元件可以同時 制造。多個光學(xué)元件的晶片級涂覆使得可以實現(xiàn)顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。晶 片級測試或特征化也可以在光學(xué)元件彼此分離之前對其執(zhí)行(例如， 在圖9和IO之間，或者在圖18和19之間)。所公開示例性實施方式與方法的等價物也將屬于本公開內(nèi)容和/ 或所附權(quán)利要求的范圍。在保持在本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求范圍內(nèi) 的情況下，所公開的示例性實施方式和方法及其等價物可以進(jìn)行修改。
對于本公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，連接詞"或者"應(yīng)當(dāng)解釋為包
括性的(例如，"狗或貓"將解釋為"狗、或者貓、或者二者兼有，，； 例如"狗、貓或老鼠"將解釋為"狗、或者貓、或者老鼠、或者任何 二者、或者所有三者，，)，除非(i)明確地以別的方式陳述，例如 通過使用"…或者…或者…"、"只有…中的一個"或者類似的語言； 或者(ii)在特定上下文中，二個或更多個所列出的可選對象是相互 排它的，在這種情況下"或者"將只包括涉及非相互排它可選對象的 那些組合。對于本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求，術(shù)語"包括"、"包含" 及"具有"應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是開放式術(shù)語，具有與短語"至少"附在每個實 例之后的相同的意義。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)裝置，包括(a)具有至少一個對準(zhǔn)標(biāo)志的波導(dǎo)襯底；(b)形成在波導(dǎo)襯底上的第一光波導(dǎo)；(c)安裝在波導(dǎo)襯底上的光學(xué)元件，該光學(xué)元件包括一定量的基本透明的材料，具有相對的第一和第二透射表面、布置在第一和第二透射表面之間的安裝表面、至少一個對準(zhǔn)標(biāo)志及第一透射表面上的光學(xué)涂層；及(d)安裝在波導(dǎo)襯底上的光電探測器，或者形成在波導(dǎo)襯底上的第二光波導(dǎo)，其中通過所述安裝表面安裝到襯底表面的配合部分上，所述光學(xué)元件安裝在波導(dǎo)襯底上，該安裝表面布置成使光學(xué)元件在襯底表面上自支持；通過光學(xué)元件的對準(zhǔn)標(biāo)志基本上與波導(dǎo)襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)，光學(xué)元件布置和定位成以關(guān)于襯底表面和第一波導(dǎo)的各自定向放置第一和第二透射表面，使得從第一光波導(dǎo)的端面作為光束出射的一部分光信號通過第一透射表面進(jìn)入光學(xué)元件、利用光束與襯底表面之間的安裝表面作為光束傳播通過光學(xué)元件并作為光束通過第二透射表面離開光學(xué)元件，而沒有在光學(xué)元件內(nèi)被內(nèi)反射；及光電探測器或第二光波導(dǎo)定位成直接接收作為光束傳播的通過第二透射表面離開光學(xué)元件的那部分光信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括形成在波導(dǎo)襯底上的附加 光波導(dǎo)，其中通過光學(xué)元件的對準(zhǔn)標(biāo)志基本上與波導(dǎo)襯底上的對準(zhǔn)標(biāo) 志對準(zhǔn)，光學(xué)元件布置并定位成以關(guān)于村底表面及關(guān)于第一光波導(dǎo)和 附加光波導(dǎo)的定向放置第一透射表面，從而通過來自第一透射表面的 外部反射光學(xué)地端耦合第一光波導(dǎo)和附加光波導(dǎo)。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光學(xué)元件還包括形成在第二 透射表面上的透鏡，該透鏡包括(i)第二透射表面的彎曲部分，(ii) 形成在第二透射表面上的菲涅耳透鏡，或者(iii)形成在第二透射表 面處的系數(shù)梯度透鏡。
4、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光學(xué)元件還包括第二透射表 面上的孔，該孔包括第二透射表面上基本不透明涂層中的開口。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中基本不透明的涂層包括至少 一個金屬層。
6、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光學(xué)元件還包括形成在第二透射表面上的透鏡，該透鏡包括第二 透射表面的彎曲部分；光學(xué)元件還包括第二透射表面上的孔，該孔包括第二透射表面上 基本不透明涂層中的開口；至少一部分透鏡被孔露出；及 基本上不透明的涂層包括至少一個金屬層。
7、 如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括形成在光學(xué)元件上并與波 導(dǎo)襯底上相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)的至少一個對準(zhǔn)標(biāo)志。
8、 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中對準(zhǔn)標(biāo)志包括光學(xué)元件上的 金屬層或者形成在光學(xué)元件上的金屬涂覆表面的露出邊緣。
9、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光學(xué)涂層包括二向色光學(xué)涂 層或者光i普選擇性濾波涂層。
10、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光學(xué)元件包括半導(dǎo)體材料。
11、 如權(quán)利要求10所述的裝置，其中至少一個透射表面或安裝 表面基本上平行于半導(dǎo)體材料的對應(yīng)的晶面。
12、 一種用于形成光學(xué)元件的方法，包括(i) 空間選擇性地處理晶片的第一表面，以定義多個對準(zhǔn)特征；(ii) 空間選擇性地處理晶片的第一或第二表面，以便定義多個安裝表面，該第二晶片表面基本上與第一晶片表面平行，多個安裝表 面與第二晶片表面形成角度；(iii) 在第一晶片表面上或者在第二晶片表面上形成光學(xué)涂層；及(iv) 將晶片分成單個的光學(xué)元件，每個光學(xué)元件都具有包括第 一晶片表面的一部分的第一透射表面、包括第二晶片表面的一部分的 第二透射表面、形成對準(zhǔn)標(biāo)志的至少一個對準(zhǔn)特征的一部分、至少一 個安裝表面及至少一部分光學(xué)涂層，其中，對于每個光學(xué)元件安裝表面布置成使得光學(xué)元件在波導(dǎo)襯底表面的配合部分上自 支持；及通過對準(zhǔn)標(biāo)志與波導(dǎo)襯底上的相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)志基本上對準(zhǔn)，第一 透射表面、第二透射表面和安裝表面布置成以關(guān)于襯底表面的配合部 分的各自定向定位第一和第二透射表面，使得基本上平行于襯底表面 傳播并通過第一透射表面進(jìn)入光學(xué)元件的光束利用光束與襯底表面之 間的安裝表面作為光束傳播通過光學(xué)元件，并通過第二透射表面離開 光學(xué)元件，而沒有在光學(xué)元件內(nèi)被內(nèi)反射。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對于每個光學(xué)元件，通 過對準(zhǔn)標(biāo)志基本上與波導(dǎo)襯底上的相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)，第一透射表 面、第二透射表面和安裝表面都布置成以關(guān)于襯底表面和關(guān)于其上的 第 一和第二波導(dǎo)的定向來定位第一透射表面，使得通過來自第 一透射 表面的外部反射光學(xué)地端耦合第一和第二光波導(dǎo)。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中定義對準(zhǔn)特征包括(i)空間選擇性地處理第一晶片表面，以便 在該第一晶片表面上形成不與第一晶片表面平行的多個表面，和(ii) 將金屬層淀積到這多個表面上；及每個對準(zhǔn)標(biāo)志都包括(i)通過將晶片分成單個光學(xué)元件而露出的金屬層的邊緣，或者(ii)多個金屬涂覆的表面中的一個。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中光學(xué)涂層包括二向色光學(xué) 涂層或者光i脊選擇性濾波涂層。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在第一或第二晶片表面上形成光學(xué)涂層之前，空間選擇性地處理該表面，以便形成多個限定 了范圍的透射射區(qū)域，這些區(qū)域與緊相鄰的晶片表面部分有垂直移位， 其中在從晶片分開以后，每個光學(xué)元件都包括完整的 一個限定了范圍 的透射區(qū)域。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中多個限定了范圍的透射區(qū) 域包括形成在晶片表面上的多個高地或者形成在晶片表面中的多個凹 陷區(qū)域。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中多個限定了范圍的透射區(qū) 域包括晶片表面的多個不同區(qū)域，每個區(qū)域由形成在晶片表面中的對 應(yīng)溝槽圍繞。
19、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在至少一個晶片表面上 形成多個彎曲部分，每個彎曲部分布置成充當(dāng)在對應(yīng)的光學(xué)元件的對 應(yīng)透射表面上的透鏡。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括利用彎曲部分在晶片表面上形成基本不透明的涂層，該不透明的涂層具有多個通過該涂層的開口 ，所述開口定位成使晶片表面的每個彎曲部分的至少部分由對應(yīng) 的一個開口露出。
21、 如權(quán)利要求20所述的方法，其中基本不透明的涂層包括至 少一個金屬層。
22、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在一個晶片表面上形成 基本不透明的涂層，該不透明的涂層具有多個通過該涂層的開口，所 述開口定位成充當(dāng)在對應(yīng)的光學(xué)元件的對應(yīng)透射表面上的孔。
23、 如權(quán)利要求22所述的方法，其中基本不透明的涂層包括至 少一個金屬層。
24、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中晶片包括半導(dǎo)體晶片。
25、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中晶片表面或安裝表面與半 導(dǎo)體晶片的對應(yīng)晶面相一致。
26、 一種方法，包括在波導(dǎo)襯底上安裝光學(xué)元件，所述波導(dǎo)襯底 具有形成在其上的第一光波導(dǎo)和至少一個對準(zhǔn)標(biāo)志，該波導(dǎo)襯底還具有形成在其上的第二光波導(dǎo)或者安裝在其上的光電探測器，其中光學(xué)元件包括一定量基本透明的材料，具有相對的第一和第二透 射表面、布置在第一和第二透射表面之間的安裝表面、至少一個對準(zhǔn) 標(biāo)志及第一透射表面上的光學(xué)涂層；通過安裝表面在襯底表面的配合部分上，光學(xué)元件安裝在波導(dǎo)村 底上，該安裝表面布置成使光學(xué)元件在襯底表面上自支持；通過光學(xué)元件的對準(zhǔn)標(biāo)志基本上與波導(dǎo)襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)， 光學(xué)元件布置和定位成以關(guān)于襯底表面和波導(dǎo)的各自定向放置第一和 第二透射表面，使得從第 一光波導(dǎo)的端面作為光束出射的 一部分光信 號通過第一透射表面進(jìn)入光學(xué)元件、利用光束與襯底表面之間的安裝 表面作為光束傳播通過光學(xué)元件并作為光束通過第二透射表面離開光 學(xué)元件，而沒有在光學(xué)元件內(nèi)被內(nèi)反射；及光電探測器或第二光波導(dǎo)定位成直接接收作為光束傳播的通過 第二透射表面離開光學(xué)元件的那部分光信號。
27、 如權(quán)利要求26所述的方法，其中 在波導(dǎo)襯底上形成有附加光波導(dǎo)；及通 過光學(xué)元件的對準(zhǔn)標(biāo)志基本上與波導(dǎo)襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)， 光學(xué)元件布置和定位成以關(guān)于襯底表面及關(guān)于第一光波導(dǎo)和附加光波 導(dǎo)的定向來定位第一透射表面，從而通過來自第一透射表面的外部反 射光學(xué)地端耦合第一光波導(dǎo)和附加光波導(dǎo)。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)元件還包括形成在第 二透射表面上的透鏡，該透鏡包括(i)第二透射表面的彎曲部分，(ii) 形成在第二透射表面上的菲涅耳透鏡，或者(iii)形成在第二透射表 面處的系數(shù)梯度透鏡。
29、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)元件還包括第二透射 表面上的孔，該孔包括第二透射表面上基本不透明涂層中的開口。
30、 如權(quán)利要求29所述的方法，其中基本不透明的涂層包括至 少一個金屬層。
31、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)元件還包括形成在第二透射表面上的透鏡，該透鏡包括第二透射表面的彎曲部分；光學(xué)元件還包括第二透射表面上的孔，該孔包括第二透射表面上 基本不透明涂層中的開口；至少一部分透鏡被孔露出；及基本不透明的涂層包括至少一個金屬層。
32、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)元件包括形成在光學(xué) 元件上并與波導(dǎo)襯底上的相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)的至少一個對準(zhǔn)標(biāo)志。
33、 如權(quán)利要求32所述的方法，其中對準(zhǔn)標(biāo)志包括光學(xué)元件上 金屬層或者形成在光學(xué)元件上的金屬涂覆的表面的露出邊緣。
34、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)涂層包括二向色光學(xué) 涂層或者光鐠選擇性濾波涂層。
35、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中光學(xué)元件包括半導(dǎo)體材料。
36、 如權(quán)利要求35所述的方法，其中至少一個透射表面或安裝 表面基本上與半導(dǎo)體材料的對應(yīng)晶面平行。
全文摘要
一種光學(xué)元件，包括基本上透明的材料，具有相對的第一和第二透射表面、布置在第一和第二透射表面之間的基本上平的安裝表面、對準(zhǔn)標(biāo)志及光學(xué)涂層。通過安裝表面安裝在襯底的配合部分上，該光學(xué)元件自支持地安裝到襯底上。通過對準(zhǔn)標(biāo)志與襯底上的對應(yīng)標(biāo)志對準(zhǔn)，襯底上的波導(dǎo)可以由來自第一透射表面的反射端耦合。透射與安裝表面布置成以關(guān)于襯底表面的各自定向來定位透射表面，使得基本平行于襯底表面?zhèn)鞑ゲ⑼ㄟ^第一透射表面進(jìn)入光學(xué)元件的光束在安裝表面之上作為光束傳播通過光學(xué)元件，并通過第二透射表面離開光學(xué)元件。光學(xué)元件還可以包括透鏡或孔。
文檔編號G02B6/26GK101636677SQ200880008610
公開日2010年1月27日 申請日期2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者A·M·本佐尼, H·A·布勞菲爾特, R·A·懷斯 申請人:Hoya美國公司