CN201181345Y - 具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有弯曲切割形状的阵列波导光栅(英文名称为：arrayed waveguide grating，简称AWG)芯片，其特征在于：它具有弯曲形状的边界轮廓线。阵列波导光栅芯片为弯曲型AWG芯片，则同样大小的硅片可能产出更多的AWG芯片，大大降低成本。

Description

具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片

技术领域

本实用新型属于光通讯器件。

背景技术

阵列波导光栅(英文名Arrayed waveguide grating，简称AWG)是基于平面光波导集成技术的重要光器件。AWG除了基本的复用/解复用功能外，与其它器件组合可以实现多功能的模块，如光交叉连接、多波长同时监测等，该器件以其优越性能具有非常广泛的用途。近年来，由于IP数据业务的不断增长和各种宽带接入业务的涌现带来了对带宽的无限需求，密集波分复用(DWDM)技术在这种需求下得到了蓬勃发展。平面光波导(planar light wavecircuit，PLC)技术以其成本低、便于批量生产、稳定性好、易于集成等诸多特点，被认为是DWDM光通信***产业的明日之星。目前光波导的制作主要在LiNbO₃、玻璃、InP、Si等衬底材料上完成，其中硅基SiO₂光波导集成技术由于具有成熟的半导体工艺技术基础，与光纤耦合效率好，成本低廉等优势，受到广泛重视。平面光波导集成器件的一个重要应用是阵列波导光栅(AWG)。

AWG型复用/解复用器是一种平面波导器件，是在单个芯片上制作的阵列波导光栅。AWG型DWDM器件的特点是信道间隔小、***损耗小且均匀性好、复用信道数多、体积小、易于与其它器件集成等等。并且由于是波导集成器件，易于规模化、自动化生产，在成本上有一定的优势。AWG器件以其优越的性能具有非常广泛的用途，并具有很大的市场前景。

AWG型器件的结构如图1所示。AWG型器件由N个输入波导、M个输出波导和两个波导星形耦合器及一个相邻波导间具有恒定路径长度差的波导阵列组成。输入光从第一个星形耦合器的输入端同一输入波导输入，该耦合器把光功率分配到每一个阵列波导中，由于波导阵列中的波导长度不等，产生不同的相位延迟，在输出星型耦合波导中相干叠加，从而表现出光栅的功能和特性，输出端口与波长有一一对应的关系-不同光波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同出现在不同的波导端口上。精确设计阵列波导的长度差，可以使不同波长的信号从不同的输出端口输出，从而起到解复用器的作用。

如图1所示，AWG器件图案一般是“∧”形弯曲的。AWG器件的制作材料是硅片。首先在硅片的抛光面上制作一层二氧化硅作为下包层，然后用PECVD或火焰水解法等生长一层掺杂二氧化硅的芯层材料。利用AWG掩膜版通过光刻的方法将AWG器件图案复制到芯层材料，再通过RIE或ICP刻蚀在芯层上形成AWG图案。最后在芯层上覆盖一层掺杂二氧化硅材料作为上包层，退火后形成正式的AWG器件。

一个硅片上可以排布许多AWG图形，排布数量取决于AWG本身尺寸和硅片的大小。为了将AWG封装成实用化器件，必须通过切割的方法将一个个AWG图案切割成长方形小块，AWG图案完整的保存在这些小方块里(一般是矩形方块)。目前市场上的AWG产品中，AWG芯片都是矩形方块，称为矩形AWG芯片。我们发现，在矩形AWG芯片里，有效区域是“∧”形AWG图案，许多芯片面积都没有AWG图案，实际上是浪费掉了，如果能够通过采用弯曲切割技术，沿着AWG边缘，仅仅将AWG图案切下来，获得弯曲形状AWG芯片，则同样大小的硅片可能产出出更多的AWG器件，大大降低成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，获得弯曲形状AWG芯片，则同样大小的硅片可能产出更多的AWG器件，大大降低成本。

本实用新型的技术方案是：一种具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：它具有弯曲形状的边界轮廓线。

如上所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：弯曲的边界轮廓线部分沿着AWG图案的边缘，或全部沿AWG图案边缘弯曲。

如上所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：全部沿AWG图案边缘弯曲的边界轮廓线，形如“∧”形。

如上所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：弯曲的边界轮廓线与AWG图案保持800-15000微米的安全距离。

本实用新型的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，通过采用弯曲切割技术，沿着AWG边缘，仅仅将AWG图案切下来，获得弯曲型AWG芯片，则同样大小的硅片可能产出更多的AWG器件，大大降低成本。

附图说明

图1，是现有的矩形AWG芯片示意图。

图2，是图1矩形AWG芯片和光纤阵列耦合示意图。

图3，是本实用新型实施例1的弯曲型AWG芯片示意图。

图4，是图3弯曲型AWG芯片和光纤阵列耦合图。

图5，是本实用新型实施例2的弯曲型AWG芯片示意图。

图6，是图5弯曲型AWG芯片和光纤阵列耦合图。

图7，是本实用新型实施例3的弯曲型AWG芯片示意图。

图8，是图7弯曲型AWG芯片和光纤阵列耦合图。

图9，是现有矩形AWG芯片被切割前在硅片上的排布。

图10，是本实用新型的弯曲型AWG芯片被切割前在硅片上的排布。

具体实施方式

图1中标记的说明：1-平板波导；2-AWG；3-通道波导。

图2中标记的说明：4-AWG器件图形；5-AWG芯片；6-光纤阵列；7-玻璃片。

图3中标记的说明：L1-弯曲边界轮廓线。L2-直线边界轮廓线。

图9中标记的说明：4-单个AWG器件图形；8-6英寸硅片。

参见图3，本实用新型实施例1的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：它具有弯曲形状的边界轮廓线。它有部分的边界轮廓线是弯曲边界轮廓线L1。

参见图7，本实用新型实施例3的弯曲型AWG芯片示意图，它的所有边界轮廓线都是弯曲边界轮廓线L1。

参见图9，现有的矩形AWG芯片被切割前在硅片上的排布。一个硅片上有大量的没有AWG器件图案的地方，这些都被浪费了。

本实用新型的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，当采用图7所示的边界轮廓线时，可以采用图10所示的布置，在硅片上的排布，硅片上的AWG器件图案可以密集排布，没有图案的地方大大减少，则同样大小的硅片可能产出更多的AWG器件，大大降低成本。

附图1-10描述了整个实用新型的技术内容。

切割硅片的技术包括激光切割，WATER-JET水切，等方法。如果弯曲切割的AWG边缘不很光滑，可以采用化学处理的方法将其变的光滑，以便于封装时通过震动冲击实验。一般而言，曲线切割AWG图案时，切割边缘和AWG图案的距离要保持一个安全距离，如1000微米，或者更近或更远。为了同样大小的硅片能够产出更多的AWG芯片，“∧”形AWG芯片一般要平行排列，或其它的高密度排列方式。

AWG芯片必须和光纤阵列耦合才能被使用。可以先弯曲切割AWG芯片，获得弯曲形状的AWG芯片后，再和光纤阵列耦合，也可以先和光纤阵列耦合，再进行弯曲切割。

Claims (4)

1、一种具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：它具有弯曲形状的边界轮廓线。

2、如权利要求1所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：弯曲的边界轮廓线部分沿着AWG图案的边缘，或全部沿AWG图案边缘弯曲。

3、如权利要求2所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：全部沿AWG图案边缘弯曲的边界轮廓线，形如“∧”形。

4、如权利要求1或2或3所述的具有弯曲切割形状的阵列波导光栅芯片，其特征在于：弯曲的边界轮廓线与AWG图案保持800-15000微米的安全距离。

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