专利名称：光子量子环孔发射器的对接耦合结构和方法
技术领域：
本发明涉及光发射器件的光耦合；并且，尤其是，涉及使用光纤 的PQR (光子量子环)孔发射器的对接耦合结构和对接耦合方法。
背景技术：
如本领域所公知，用于光通信的甚高数据速率中枢网络使用例如 高质量激光二极管(LD) /光电二极管(PD)、光开关、高速路由器、 DWDM (密集波分复用)器件、交叉连接器件等的有源元件。同时，对 于需求量大的用户网络，使用高效的、可简单制造的、可靠和低价格 的元件是重要的。尤其是，光器件(例如激光器)的高效光偶合对光 性能来说是必须的。至于用于通过匹配光器件和光纤之间的模式轮廓 的方式获得增强的对接耦合效率的多种方法，己经提出经由诸如微透 镜或光纤尖的无源光器件的光耦合或直接耦合方法。然而，在使用微 透镜的光耦合方法中，需要在微米级内执行微透镜和光纤之间的光轴 对准，并且此外，对于组装它们的特定装置等，需要高的成本。至于 光纤尖，使用透镜光纤或熔锥光纤。在这种情况下，在微透镜和光器 件之间需要合适的工作距离，这加长了光纤的前端。至于相关信息，有报道"Development of TEC lensed ribbon fiber for optical devices packaging"， 由 Electronics and Telecommunications Research Institute, Korea, 2003年11月11日出版。
发明内容
技术问题因此，本发明的目的是提供例如PQR孔发射器的光器件的对接耦 合结构和方法，通过使用光纤，其能够提高PQR孔发射器的光耦合 强度。技术方案根据本发明，提供了一种光耦合结构，其包括具有PQR孔的PQR孔发射器；以及一端插入PQR孔的光纤，其中，折射率匹配溶 液被注入PQR孔以粘合光纤和PQR孔。根据本发明，提供了一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦 合方法，所述方法包括步骤将光纤的一端形成为比其直径更细；将 所述光纤的一端插入PQR孔中；以及使用折射率匹配溶液粘合光纤 和PQR孔。根据本发明，提供了一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦 合方法，所述方法包括步骤将光纤的一端形成为比其直径更细；以 及将所述光纤的一端插入PQR孔中。根据本发明，提供了一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦 合方法，所述方法包括步骤将光纤的一端插入PQR孔中；以及使 用折射率匹配溶液粘合光纤和PQR孔。 有益效果如上述，为了与PQR孔发射器耦合，将被刻蚀的光纤插入PQR 孔发射器的PQR孔中，并且然后，将折射率匹配溶液注入PQR孔， 由此以低成本实施光耦合结构。结果，发现这种光耦合结构提供了增 加的耦合效率。
从结合附图给出的优选实施例的下述描述，本发明的上述和其它目的和特征将变得明显，其中图1示出根据本发明的PQR孔发射器的对接耦合结构； 图2示出PQR孔发射器的横截面视图； 图3描述PQR孔发射器的顶视图；图4提供根据本发明的PQR孔发射器的对接耦合方法的流程图； 图5提供根据本发明的方法的被化学地刻蚀的多模光纤的CCD图 像，其被以1000倍的光学放大倍率放大；图6是示出PQR孔发射器的光强随距离变化的示图，例如0 =7pm)，其中施加的电流I二2mA，其是在10pm的基础上从孔的垂直 中心轴以上和孔的边缘以上将被刻蚀的多模光纤分开时测得的；图7是表示用于比较光谱^A，和光谱'B，的示图，光谱'A， 是在光纤刚插入孔时获得的(例如0 = 7nm， I二2mA)，光谱<B， 是在向具有在其中插入的光纤的孔中滴入光刻胶稀释溶液后产生最 大输出时获得的；图8解释依赖于PQR孔发射器的大小的对接耦合效果并且也表示 依赖于孔大小的光强，其分别是在向孔中滴入光刻胶稀释溶液后产生 最大输出时和只在PQR孔插入被刻蚀的光纤时测得的。
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明的PQR孔发射器的对接耦合方法的 优选实施例。参照图1，示出了根据本发明的具有光纤设于其中的PQR孔发射 器的对接耦合结构。光纤10包括多模光纤，其一侧具有尖端15。尖端15插入在PQR 孔发射器20的周边形成的孔25中。PQR孔发射器20是PQR激光器之一，尤其是凸-回音壁 (convex-whispering gallery)模式激光器，其中，光从凸起的边界表 面发射。此外，将可变折射率匹配粘合剂30注入到具有尖端15的孔25中， 由此耦合光纤10和PQR孔发射器20。所述折射率匹配粘合剂包括 光刻胶或其稀释溶液。同时，为了有助于容易理解本发明，将如下解释关于PQR孔发射 器的背景技术。PQR激光器(参照，J.C.Ahn等，"Photonic Quantum Ring", Phys. Rev. Lett. Vol. 82(3)， pp. 536-539， Jan. 1999;以及美国专利6519271 B2 号，题目为"PHOTONIC QUANTUM RING LASER DIODE")通常具有量子线的特性并且因此能够以几的最小阈值电流工作。此外， 依赖于温度的波长漂移与温度的方根成比例，使得能够在较高的工作温度稳定波长。因此，PQR激光器能够用作用于处理高容量信息的光集成电路所需的光源。这种PQR激光器制造成台面结构。光子被环形Rayleigh-Fabry-Perot谐振腔中的全反射限制的PQR 激光器以三维WGM (回音壁模式)振荡。自Rayleigh，s凹陷原理以 来发展的WGM器件都基于在凹面表面上的全反射，并且台面型PQR 激光器也属于此类。然而，与台面型激光器一样，WGM器件最近能够在凸-WGM的 反台面型PQR激光器中发光和激射。图2和3示出反向台面型PQR激光器的配置。如图2中所示，使用外延生长技术在基底103上形成n-DBR (n-型分布布拉格反射镜)102、有源区101、以及p-DBR (p-型分布布 拉格反射镜)100，以由此形成PIN型半导体晶片。然后，将离子(例 如H+离子)垂直注入到PIN型半导体，而剩下要以规则间隔形成孔 的区域。顺次地，PIN型半导体具有离子注入区111和剩余区，即在 其上形成孔113的非注入区120。如后面将公开的，离子注入区111 用作在孔之间绝缘。注入H+离子后，使用CAIBE (化学辅助离子束刻蚀)刻蚀PIN 型半导体上的每个非注入区i20以形成孔113。这里，参考数字130 表示孔113中的以硫处理的并然后被镀上氮化硅(SiN》膜的钝化膜。随后，如图3中所示，将线形p-型电极121连接到每个孔113周 围(即具有孔113的非注入区120)用于分别向那里施加电流，以由 此形成反向台面型PQR激光器。2005年10月提交的韩国专利申请 号中充分公开了关于PQR激光器的描述。现在参照图4，提供了解释根据本发明的对接耦合方法的流程图。首先，在步骤S310，制备了多模光纤10用于执行PQR孔发射器 20的对接耦合，并且化学地刻蚀该多模光纤10的一端以使得该光纤 的一端15为尖的，该端直径小于多模光纤10的直径。更具体地，使 用HF和硅油界面上的表面张力刻蚀多模光纤10，使得一端的直径变 为约2|am。因此，多模光纤10的该端变为尖的或锥形的，如图5中 所示。这里，光纤10的端15充分尖足以插入孔25中并与其耦合。接下来，在步骤S320，将光纤10的尖端15插入PQR孔发射器 20的孔25中。在这种插入的状态，在步骤S330，通过使用可变折射率匹配粘合 剂30，光纤10和PQR孔发射器20经由孔25相互耦合。因此，获 得了 PQR孔发射器的对接耦合结构。可选地，由于PQR孔不规则，能够增强折射率匹配溶液的粘合强 度。换句话说，甚至如果光纤的端部不尖，当光纤与不规则的孔耦合 时，环氧成分的折射率匹配溶液的粘合强度得到了大的增强，由此使 得提供稳定的耦合元件。此外，在本发明中，代替多模光纤，单模光纤能够与PQR孔发射 器光学地耦合。然而，在使用单模光纤的情况下，与多模光纤与PQR 孔发射器耦合的情况相比，光强下降了。图6是示出PQR孔发射器的光强变化的示图(例如0 = 7pm)， 其中注入的电流I=2mA，其是在10pm的基础上从孔的垂直中心轴 以上和孔的边缘以上将被刻蚀的多模光纤分开时测得的。如从图6所 知，当在PQR孔的周边测量的情况下多模光纤在周边表面附近时和 当在PQR孔的周边测量的情况下多模光纤浮置于PQR孔的内部以上 约90(am时，获得最大光强。这表示PQR孔发射器沿PQR孔的周边 而不是沿孔的内部振荡。因此，当光纤刚插入PQR孔25时，光输出 低，如图7的发射光谱'A'所表示的。然而，如果使用光刻胶稀释溶 液作为可变折射率匹配粘合剂30用于耦合光纤10和PQR发射器20， 则光输出提高13倍，如图7的光谱'B'所示。图8表示依赖于PQR孔发射器的大小的光强。图8的符号'〇' 表示在PQR孔发射器的孔直径分别为7(im、 17pm、以及22pm的情 况下，当将光纤插入孔中而不使用光刻胶稀释溶液时测得的光强。图 8的符号'參'表示在向具有上述直径的孔中滴入光刻胶稀释溶液后 测得的光强。如从图8所能看到的，在滴入光刻胶稀释溶液后，光强 大大增强了。同时，由例如(Al)GaAs制成的PQR孔发射器具有约5(^m的可激 射的临界直径。如果PQR孔发射器具有比那更大的直径，则表示LED的光发射模式。然而，如果PRQ孔发射器具有大于30pm到40pm的 直径，则其激射条件被扰乱。借助于使用折射率匹配溶液，不管外部影响，能够增强光耦合强度。此外，应当理解，PQR孔发射器能够位于台面的中心。在这种情 况下，使用来自PQR孔和台面的发射是可能的。虽然参照优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员 应当理解，可以作出多个改变和修改而不脱离如权利要求所规定的本发明的精神和范围。
权利要求
1、一种光耦合结构，包括具有PQR孔的PQR孔发射器；以及一端插入所述PQR孔的光纤，其中，折射率匹配溶液被注入到所述PQR孔以粘合所述光纤和所述PQR孔。
2、 如权利要求1所述的光耦合结构，其中，所述光纤是多模光纤。
3、 如权利要求1所述的光耦合结构，其中，所述光纤是单模光纤。
4、 如权利要求1所述的光耦合结构，其中，所述光纤的所述一 端被通过化学刻蚀弄尖。
5、 如权利要求1所述的光耦合结构，其中，所述折射率匹配溶 液是光刻胶或光刻胶稀释溶液。
6、 一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦合方法，所述方 法包括步骤将光纤的一端形成为比其直径更细； 将所述光纤的所述一端插入所述PQR孔；以及 使用折射率匹配溶液粘合所述光纤和所述PQR孔。
7、 如权利要求6所述的方法，其中，所述光纤包括多模光纤。
8、 如权利要求6所述的方法，其中，所述光纤包括单模光纤。
9、 如权利要求6所述的方法，其中，所述光纤的所述一端通过 化学刻蚀形成。
10、 如权利要求6所述的方法，其中，所述折射率匹配溶液是光 刻胶或光刻胶稀释溶液。
11、 一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦合方法，所述方 法包括步骤将光纤的一端形成为比其直径更细；以及 将所述光纤的所述一端插入所述PQR孔。
12、 如权利要求11所述的方法，还包括注入折射率匹配溶液到 PQR孔以粘合所述光纤和所述PQR孔的步骤。
13、 一种具有PQR孔的PQR孔发射器的对接耦合方法，所述方 法包括步骤将光纤的一端插入所述PQR孔；以及 使用折射率匹配溶液粘合所述光纤和所述PQR孔。
14、 如权利要求13所述的方法，其中，所述光纤的所述一端通 过化学刻蚀形成以具有锥形形状。
全文摘要
一种包括具有PQR孔(25)的PQR孔发射器(20)和一端成锥形插入到PQR孔(25)的光纤(10)的光耦合结构。诸如光刻胶或光刻胶稀释溶液的折射率匹配溶液(30)被注入到PQR孔(25)以粘合光纤(10)和PQR孔(25)。
文档编号H01S5/00GK101243346SQ200680029521
公开日2008年8月13日 申请日期2006年3月20日 优先权日2005年8月16日
发明者权五大, 李承恩 申请人:浦项工科大学校产学协力团