用于波导与光纤耦合的集成式多级锥形耦合器的制作方法

本申请要求于2014年2月6日提交的题目为“Integrated Multistage Taper Coupler For Waveguide To Fiber Coupling(用于波导与光纤耦合的集成式多级锥形耦合器)”的第61/936,799号美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文中。

背景技术：

光导波元件通过模态传输(modal transmission)、全内反射和/或全反光处理使光通过光学透明细长结构从一点被传递至另一点。光波导通过全内反射引导辐射光谱的可见部分、红外部分和/或紫外部分中的辐射。光耦合器用于连接光学元件。

技术实现要素：

本申请涉及将半导体波导耦合至光纤。更具体地，并且没有限制地，涉及使用一个或更多个多级锥体将厚的硅波导耦合至光纤。

公开了用于在厚的硅波导与光纤之间传输光的波导耦合器的实施方式。耦合器包括压缩区域和扩展区域。压缩区域用于接收来自半导体波导的光束；将光束压缩成具有比限制在半导体波导中的光的横截面更小的横截面；以及将光束传输至扩展区域。扩展区域被配置成：接收来自压缩区域的光束；将光束扩展成具有比限制在半导体波导中的光的横截面更大的横截面；以及将光束传输至光纤。在一些实施方式中，压缩区域包括肩部和脊部，并且肩部和脊部均对光束进行压缩。在一些实施方式中，压缩区域的脊部在具有等于或小于225纳米的宽度的第一尖端处终止，以及压缩区域的肩部在具有小于或等于225纳米的宽度的第二尖端处终止。在一些实施方式中，第二尖端具有小于或等于175纳米的宽度。在一些实施方式中，扩展区域包括第一部分，其中，第一部分与压缩区域的至少一部分交叠。在一些实施方式中，第一部分和压缩区域的至少一部分由不同的材料制成。在一些实施方式中，第一部分具有在2.5微米与3.5微米之间的横截面并且具有在2.5微米与3.5微米之间的高度。在一些实施方式中，当从压缩区域接收的光束被引导至光纤时，扩展区域以绝热的方式对光束进行扩展。在一些实施方式中，压缩区域以绝热的方式对从半导体波导接收的光束进行压缩。在一些实施方式中，压缩区域包括具有第一折射率的第一材料；扩展区域包括具有第二折射率的第二材料；以及第一折射率大于第二折射率。

公开了一种供在用于在厚的硅波导与光纤之间引导光的耦合器中使用的扩展区域。扩展区域包括肩部和脊部。肩部具有第一部分、第二部分和第三部分。第一部分不是锥化的；第二部分是锥化的，以对光横向地进行扩展或压缩；第二部分被布置在第三部分与第一部分之间；以及肩部在第三部分中不是锥化的。脊部在第二部分和第三部分的顶部上延伸；以及脊部锥化以对光横向地进行扩展或压缩。在一些实施方式中，扩展区域具有与光纤的折射率或有效折射率相匹配的折射率。在一些实施方式中，扩展区域包括SiON或SiN。在一些实施方式中，肩部的第一部分与耦合器的压缩区域的一部分交叠。

公开了一种用于将半导体波导耦合至光纤的方法。该方法包括：将光束从波导传输至光耦合器中；在光耦合器的第一区域中对从波导接收的光束进行压缩；当在第一区域中对光束进行压缩之后，在光耦合器的第二区域中对光束进行扩展；以及当在光耦合器的第二区域中对光束进行扩展之后，将光束从光耦合器传输至光纤中。在一些实施方式中，第二区域与第一区域的至少一部分交叠；第一区域包括具有第一折射率的第一材料；第二区域包括具有第二折射率的第二材料；以及第一折射率大于第二折射率。

公开了一种用于将光纤安置于用于在光纤与硅波导之间引导光的耦合器的、硅中的v形槽。该v形槽包括：在硅中形成v形槽的两个平面，其中，这两个平面通过沿硅的晶面进行蚀刻来形成；嵌在硅中的一个或更多个金属片；以及嵌在硅中的电阻器，其中，电阻器用于在电流被注入至电阻器时使一个或更多个金属片熔化，从而将金属片焊接至光纤上的金属。

根据在下文中提供的详细描述，本公开内容的适用性的另外的方面将变得明显。应当理解，虽然指示各种实施方式，但是详细描述和具体示例仅意在例示目的并且不意在必须限制本公开内容的范围。

附图说明

图1描绘了将半导体波导连接至光纤的光耦合器的实施方式的简图。

图2描绘了具有压缩区域和扩展区域的光耦合器的实施方式的简图。

图3描绘了光耦合器的压缩区域的实施方式的简图。

图4A描绘了压缩区域的第一段的实施方式的立体图。

图4B描绘了压缩区域的第一段的输入端的实施方式的横截面。

图4C描绘了压缩区域的第一段的输出端的实施方式的横截面。

图5A描绘了压缩区域的第二段的第一部分的实施方式的立体图。

图5B描绘了压缩区域的第二段的第一部分的输入端504的实施方式的横截面。

图5C描绘了压缩区域的第二段的第一部分的输出端的实施方式的横截面。

图5D描绘了压缩区域的第二段的第一部分的另一横截面的实施方式。

图6描绘了具有第一部分、第二部分和第三部分的光耦合器的扩展区域的实施方式的简图。

图7A描绘了扩展区域的第一部分的实施方式的立体图。

图7B描绘了扩展区域的第一部分的输入端的实施方式的横截面。

图7C描绘了扩展区域208的第一部分的输出端的实施方式的横截面。

图8A描绘了扩展区域的第二部分和第三部分的实施方式的立体图。

图8B描绘了扩展区域的第二部分和第三部分的实施方式的顶视图。

图8C描绘了扩展区域的第二部分的输入端的实施方式的横截面。

图8D描绘了扩展区域的第三部分的输出端的实施方式的横截面。

图8E描绘了扩展区域的第三部分的输出端的另一实施方式的横截面。

图9示出了用于使用光耦合器将半导体波导连接至光纤的处理的实施方式的流程图。

图10描绘了具有套圈(ferrule)的光纤以及嵌有金属的v形槽的实施方式的简图。

图11示出了用于使用嵌入的金属将光纤固定在v形槽中的处理的实施方式的流程图。

在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。其中，在说明书使用附图标记，描述适用于具有相同附图标记的相似部件中的任何一个部件。

具体实施方式

参照图1，示出了将波导108连接至光纤112的光耦合器即耦合器104的实施方式的简图。使用v形槽116对光纤112进行对准。耦合器104在晶片面(wafer face)120处终止。在一些实施方式中，第二波导和/或其他元件布置在耦合器104与晶片面120之间(波导108为第一波导)。

在一些实施方式中，耦合器104形成在衬底(诸如SiO2晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片)上。SOI晶片包括衬底、绝缘层(例如，隐埋氧化物或BOX)和装置层。SOI晶片的装置层为晶体硅。在一些实施方式中，耦合器104和/或波导108形成在SOI晶片的装置层中。在一些实施方式中，耦合器104和/或波导108形成在用于半导体制造的其他晶片(例如，GaAs、InP、玻璃或石榴石衬底)上。耦合器104的顶部和/或侧面可以暴露于空气中，或者耦合器104可以被覆盖。例如，在一些实施方式中，耦合器104覆盖有SiO2、环氧树脂和/或光致抗蚀剂。

在一些实施方式中，波导108由晶体半导体材料制成。例如，波导108由晶体硅即III-V族材料(例如，GaAs、InP、InGaP等)或II-VI族材料制成。在一些实施方式中，波导108在厚的硅中制成(例如，波导108具有在0.4微米与3.5微米之间的范围内的高度)。虽然以高度为大约1.5微米的半导体波导示出了本描述中的实施方式，但是耦合器104的尺寸可以改变以适合波导108和/或光纤112的不同尺寸。例如，如果波导108具有3.5微米的高度，则可以使用附加的级。在一些实施方式中，元件的长度至少部分地由元件的高度和宽度来确定。在一些实施方式中，使得用于传输光的耦合器104的尺寸在1200nm与1600nm之间的范围内(例如，1310nm与1550nm)，这是因为在该范围内存在对光纤通信的应用。在一些实施方式中，波导108为下部宽于上部的脊形波导。在一些实施方式中，其他元件(例如，半导体激光器、调制器、旋转器等)与波导108光学地耦合。

在一些实施方式中，光纤112耦合至晶片面120。在一些实施方式中，光纤112与耦合器104光学地耦合，例如，另一波导以及/或者折射率匹配材料在光纤112与晶片面120之间。在图1中，实施方式的光纤112位于v形槽116中。在一些实施方式中，沿硅或其他材料(例如，III-V族材料)的晶面来蚀刻v形槽116。v形槽116的深度和位置使得光纤112的芯与耦合器104的输出横截面的中心对准。

图1示出了沿公共轴(即，垂直于沿晶片面120形成的平面，其中，通过劈开晶体硅来形成晶片面120)对准的光纤112和耦合器104。耦合器104的长轴沿耦合器104的长度形成。在一些实施方式中，耦合器104的长轴相对于晶片面120小于90度。使得耦合器104的长轴成小于90度的角度有助于减少来自光纤112的面的反射和/或来自耦合器104的面的反射。在一些实施方式中，光纤112以相对于晶片面120小于90度的角度被对准。在一些实施方式中，光纤112和耦合器104二者均被准对准以使得光纤112和耦合器104的长轴相对于晶片面120为离位角度(off-normal angle)以及/或者相对于彼此为离轴。

接着参照图2，示出了具有第一区域(压缩区域204)和第二区域(扩展区域208)的耦合器104的实施方式的简图。该描述被书写成使得光从波导108行进至耦合器104，并且行进至光纤112。本领域技术人员要认识的是，光还可以从光纤112行进至耦合器104，并且行进至波导108。但是出于说明目的，光将被描述为从波导108传播至耦合器104，然后传播至光纤112。

来自波导108的光在压缩区域204处进入耦合器104。压缩区域204减小了行进通过压缩区域204的光的光模的高度和/或宽度。沿垂直于光束传播的轴来测量光模的高度和宽度；沿竖直方向测量光模的高度，并且沿水平(横向)方向测量宽度。光被压缩成与当被限制于波导108时相比具有更小的横截面。

扩展区域208将光束扩展成与光纤112耦合。发现通过在耦合器104中扩展光束之前首先压缩光束可以减少损耗。在一些实施方式中，压缩区域204的尺寸和扩展区域208的尺寸被给出为减少耦合器104的总长度和/或使耦合器104的总长度最小，同时保持光束的绝热压缩和扩展。

在图3中，示出了压缩区域204的实施方式的简图。耦合器104的压缩区域204具有多个级，其包括脊部304和肩部308。压缩区域204的肩部308进一步被划分成上肩部312和下肩部316。在纵向上，压缩区域204包括第一段320和第二段324。

压缩区域204的第一段320与波导108(直接地或间接地)光学耦合。压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308均在压缩区域204的第一段320中锥化(逐渐变窄的锥体以用于从波导108至光纤112的光束传播)。锥化表示元件的宽度根据长度增大或减小。

压缩区域204的第二段324包括压缩区域204的肩部308但是不包括压缩区域204的脊部304。在第二段324中，上肩部312比下肩部316更快速地变窄。第二段324进一步被划分成压缩区域204的第二段324的第一部分328和第二部分332。在第一部分328中，上肩部312比下肩部316更快速地锥化。压缩区域204的第二段324的第二部分332包括下肩部316但是不包括上肩部312。下肩部316在第二部分332中继续锥化。在一些实施方式中，下肩部316在第二部分332中不锥化。

在一些实施方式中，压缩区域204包括在压缩区域204的第一段320与压缩区域204的第二段324之间的第三段336。压缩区域204的第三段336不锥化。在一些实施方式中，压缩区域204的第三段336用于在压缩区域204的脊部304终止之后，以绝热的方式将光束从压缩区域204的脊部304传递至压缩区域204的肩部308。在一些实施方式中，第三段336小于20μm、小于10μm和/或小于5μm。在一些实施方式中，第三段336大于20μm、大于10μm和/或大于5μm。

在一些实施方式中，耦合器104的压缩区域204由与波导108相同或相似的材料(例如，晶体硅)制成。在一些实施方式中，形成压缩区域204。

在本公开内容中，近端用于指代耦合器104的节或级的、与该节或级的远端相比更接近于波导108的端。并且，远端用于指代耦合器104的节或级的比对应的近端更接近光纤112的端。

接着，参照图4A至图4C，示出了压缩区域204的第一段320的实施方式的视图。图4A描绘了压缩区域204的第一段320的实施方式的立体图。压缩区域204的第一段320具有近端404和远端408。第一段320被示出为包括压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308。压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308二者在第一段320中均锥化。在一些实施方式中，压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308二者以同一速率锥化。例如，压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308具有相同的锥化斜率(随着长度变化的宽度变化)。第一段320的近端404和第一段320的远端408之间的距离被示出为第一长度L1。

图4B描绘了压缩区域204的第一段320的输入端404的实施方式的横截面。压缩区域204的第一段320的输入端404的横截面包括压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308。在第一段320的输入端404处，压缩区域204的脊部304具有宽度即第一宽度W1和高度即第一高度H1。在一些实施方式中，W1为1.75μm±0.05μm、1.75μm±0.10μm；或者2.00μm±0.05μm、2.00μm±0.10μm。在第一段320的输入端404处，压缩区域204的肩部308具有宽度即第二宽度W2和高度即第二高度H2。

图4C描绘了压缩区域204的第一段320的输出端408的实施方式的横截面。压缩区域204的第一段320的输出端408的横截面包括压缩区域204的脊部304和压缩区域204的肩部308。在第一段320的输出端408处，压缩区域204的脊部304具有宽度即第三宽度W3和高度即第一高度H1。在第一段320的输出端408处，压缩区域204的肩部308具有宽度即第四宽度W4和高度即第二高度H2。

以下表I给出了压缩区域204的第一段320的样本尺寸。

图5A至图5D描绘了压缩区域204的第二段324的第一部分328的实施方式的视图。图5A描绘了压缩区域204的第二段324的第一部分328的实施方式的立体图。第一部分328具有近端504和远端508。第一部分328被示出为包括上肩部312和下肩部316。在一些实施方式中，“下”意味着更接近于衬底，以及“上”意味着更远离衬底。上肩部312和下肩部316二者在第一部分328中均锥化。在一些实施方式中，上肩部312和下肩部316以不同的速率锥化，上肩部312比下肩部316锥化地更快(更快速地变窄)。第一部分328的近端504与第一部分328的远端508之间的距离被示出为第二长度L2。另一横截面512被示出为超过第二段324的第一部分328的输出端508。第一部分328的另一横截面512与第一部分328的近端504之间的距离被示出为第三长度L3。

图5B描绘了压缩区域204的第二段324的第一部分328的输入端504的实施方式的横截面。第一部分328的输入端504的横截面包括上肩部312和下肩部316。在第一部分328的输入端504的横截面处，上肩部312和下肩部316是难以彼此区分的，并且形成压缩区域204的肩部308。在第一部分328的输入端504处，压缩区域204的肩部308具有宽度即第四宽度W4和高度即第二高度H2。

图5C描绘了压缩区域204的第二段324的第一部分328的输出端508的实施方式的横截面。第一部分328的输出端508的横截面包括上肩部312和下肩部316。在第一部分328的输出端508处，上肩部312具有宽度即第五宽度W5和高度即第三高度H3。在第一部分328的输出端508处，下肩部316具有宽度即第六宽度W6和高度即第四高度H4。

图5D描绘了压缩区域204的第二段324的第一部分328的另一横截面512的实施方式。第一部分328的另一横截面512包括下肩部316但是不包括上肩部312。在第一部分328的另一横截面512处，下肩部316具有宽度即第七宽度W7和高度即第四高度H4。

以下表II给出了压缩区域204的第二段324的第一部分328的样本尺寸。

参照图6，示出了耦合器104的扩展区域208的实施方式的简图。扩展区域208包括第一部分604、第二部分608和第三部分612。第二部分608被布置在第一部分604与第三部分612之间。扩展区域208的肩部616从第一部分604至第三部分612延伸扩展区域208的长度。在第一部分604中，扩展区域208的肩部616具有恒定的宽度。在第二部分608中，扩展区域208的肩部616锥化(用于扩展光束的逐渐变宽的锥体)。在第三部分612中，扩展区域208的肩部616具有恒定的宽度。扩展区域208的脊部620在第二部分608和第三部分612中锥化(逐渐变宽的锥体)。

图7A至图7C描绘了扩展区域208的第一部分604的实施方式的视图。图7A描绘了扩展区域208的第一部分604的实施方式的立体图。扩展区域208的第一部分604具有近端704和远端708。第一部分604被示出为包括扩展区域208的肩部616但是不包括扩展区域208的脊部620。另外，扩展区域208的第一部分604与压缩区域204的第二段324的第二部分332交叠。第一部分604的近端704与第一部分604的远端708之间的距离被示出为第四长度L4。

在一些实施方式中，扩展区域208由具有1.51的折射率的SiON制成。在一些实施方式中，SiON的折射率被改变成与不同光纤的折射率相匹配或几乎相匹配，或者与光纤中的导模的有效折射率相匹配(例如，为了与康宁(Corning)SMF-28光纤相匹配，n＝1.47)。在一些实施方式中，针对扩展区域208使用具有从1.47至2.1的范围内的折射率(例如，1.49、1.51、1.53、1.55、1.57)的材料。在一些实施方式中，扩展区域208由SiN(取决于光的波长，具有1.9至2.1的折射率)、自旋玻璃或聚合物制成。在一些实施方式中，使用与光纤112具有相似折射率的材料形成扩展区域208省略了在耦合器104上布置防反射涂层的步骤。在一些实施方式中，扩展区域208包括比压缩区域204的第二部分332中的材料具有更低折射率的材料，使得光在压缩区域204的第二部分332中被引导。在一些实施方式中，扩展区域208中具有更低折射率允许光束与在扩展区域208具有与压缩区域204的折射率相匹配的折射率的情况下相比更慢地扩展(例如，以绝热的方式)。在一些实施方式中，随着压缩区域204的第二部分332的宽度变窄，压缩区域204的第二部分332中限制的功率越小，并且转移至扩展区域208的第一部分604中的功率(例如，作为衰逝波的一部分)越大。

图7B描绘了扩展区域208的第一部分604的输入端704的实施方式的横截面。扩展区域208的第一部分604的输入端704的横截面包括扩展区域208的肩部616和压缩区域204的第二部分332。在第一部分604的输入端704处，扩展区域208的肩部616具有宽度即第八宽度W8和高度即第五高度H5。在第一部分604的输入端704处，压缩区域204的第二部分332具有宽度即第九宽度W9和高度即第四高度H4。压缩区域204的第二部分332位于扩展区域208的肩部616的底板上(例如，挨着衬底)。

图7C描绘了扩展区域208的第一部分604的输出端708的实施方式的横截面。扩展区域208的第一部分604的输出端708的横截面包括扩展区域208的肩部616和压缩区域204的第二部分332。在第一部分604的输出端708处，扩展区域208的肩部616具有宽度即第八宽度W8和高度即第五高度H5。在第一部分604的输出端708处，压缩区域204的第二部分332具有宽度即第十宽度W10和高度即第四高度H4。压缩区域204的第二部分332在扩展区域208的肩部616的底板上(例如，挨着衬底)。在一些实施方式中，压缩区域204的第二部分332锥化为最小宽度(例如，W10)，然后继续通过扩展区域208的第二部分608和/或第三部分612。

在一些实施方式中，压缩区域204的第二部分332在扩展区域208的第一部分604内终止。在一些实施方式中，压缩区域204的第二部分332继续进入扩展区域208的第二部分608中。

图7A至图7C中的实施方式示出了扩展区域208的第一部分604具有恒定的横截面。在一些实施方式中，扩展区域208的第一部分604根据长度而竖直地和/或水平地锥化。例如，在一些实施方式中，第一部分604的近端704比第一部分604的远端708更窄。在一些实施方式中，添加有一个或更多个另外的锥化级。例如，第一部分604被划分成顶部和底部，其中，第一部分604的顶部锥化，而第一部分604的底部不锥化。

以下表III给出了扩展区域208的第一部分604的样本尺寸以及压缩区域204的第二部分332的样本尺寸。

图8A至图8D描绘了扩展区域208的第二部分608和扩展区域208的第三部分612的实施方式的视图。图8A描绘了扩展区域208的第二部分608和扩展区域208的第三部分612的实施方式的立体图。图8B描绘了扩展区域208的第二部分608和扩展区域208的第三部分612的实施方式的顶视图。扩展区域208的第二部分608具有近端804；并且扩展区域208的第三部分612具有远端808。第二部分608的长度被示出为第五长度L5。第三部分612的长度被示出为第六长度L6。

扩展区域208的肩部616被示出为在第二部分608中锥化。扩展区域208的肩部616被示出为在第三部分612中具有恒定的宽度。扩展区域208的脊部620被示出为跨第二部分608和第三部分612锥化。

图8C描绘了扩展区域208的第二部分608的输入端804的实施方式的横截面。第二部分608的输入端804的横截面包括扩展区域208的肩部616和扩展区域208的脊部620。在第二部分608的输入端804处，扩展区域208的肩部616具有宽度即第八宽度W8和高度即第五高度H5。在第二部分608的输入端804处，扩展区域208的脊部620具有宽度即第十一宽度W11和高度即第六高度H6。在一些实施方式中，W11为1.00μm±0.05μm、1.00μm±0.10μm或1.00μm±0.20μm。

图8D描绘了扩展区域208的第三部分612的输出端808的实施方式的横截面。在第三部分612的输出端808处，扩展区域208的肩部616和扩展区域208的脊部620彼此难以区分。第三部分612的输出端808处的横截面具有高度即第七高度H7和宽度即第十二宽度W12。

图8E描绘了扩展区域208的第三部分612的输出端的另一实施方式的横截面。在另一实施方式的输出端处，扩展区域208的肩部616具有比扩展区域208的脊部620的宽度更宽的宽度。在另一实施方式中，在第三部分612的输出端处，扩展区域208的脊部620具有宽度即第十三宽度W13和高度即第六高度H6。在另一实施方式中，在第三部分612的输出端处，扩展区域208的肩部616具有宽度即第十二宽度W12和高度即第五高度H5。因为扩展区域208的肩部616比扩展区域208的脊部620更宽，所以平台(ledge)812形成在扩展区域208的两侧上。平台812具有宽度即第十四宽度W14，使得W13+2×W14＝W12。在一些实施方式中，由于制造容差而形成平台812。

扩展区域208的肩部616认为是第一级，并且扩展区域208的脊部620认为是第二级。在一些实施方式中，仅使用两个级以使得耦合器104更容易地被制造，但是可以使用另外的级以与较厚的波导108和/或光纤112耦合。

以下表IV给出了扩展区域208的第二部分608的样本尺寸和扩展区域208的第三部分612的样本尺寸。

图9示出了用于使用光耦合器(例如，耦合器104)来将半导体波导(例如，波导108)连接至光纤112的处理的实施方式的流程图。处理在步骤904处开始，在步骤904中，将光束从波导108传输至耦合器104中。在一些实施方式中，如于2010年10月10日提交的第12/903,025号美国申请中所描述的，由嵌在晶片中的增益介质和/或激光器来生成光束，所述美国申请通过引用并入本文中。

在步骤908中，在耦合器104的第一区域(例如，压缩区域204)中对光束进行压缩。在步骤912中，在耦合器104的第二区域(例如，扩展区域208)中对光束进行扩展。在步骤916中，然后将光束从耦合器104传输至光纤112中。

图10描绘了具有套圈1004的光纤112和具有一个或更多个金属片1008的v形槽116的实施方式的简图。在一些实施方式中，通过(例如，使用被注入至电阻器和/或用作电阻器的一个或更多个金属片1008自身中的电流；以及/或者对一个或更多个金属片1008施加热)熔化一个或更多个金属片1008来固定光纤112。在一些实施方式中，一个或更多个金属片1008被嵌在v形槽116中。在一些实施方式中，一个或更多个金属片1008被埋在v形槽116中。可能的金属包括In、InPd、InAu、Au、AuSn、Sn、Cu、Ag、Bi、Zn和Sb。在一些实施方式中，一个或更多个金属片1008包括被布置在v形槽116中、在套圈1004与v形槽116之间的金属层。被布置在v形槽116中的金属层被加热，使得金属层将光纤焊接在v形槽116中。

图11示出了用于使用一个或更多个金属片1008来将光纤112固定在v形槽116中的处理1100的实施方式的流程图。处理1100在步骤1104中开始，在步骤1104中，设置具有套圈1004的光纤112。在步骤1108中，设置具有光耦合器(例如，耦合器104)和v形槽116的衬底，在v形槽116中具有一个或更多个金属片1008。在一些实施方式中，一个或更多个金属片1008被嵌在v形槽116中。在步骤1112中，使用v形槽116来将光纤112与光耦合器对准。在步骤1116中，使用一个或更多个金属片1008(例如，通过加热一个或更多个金属片1008以及/或者通过对一个或更多个金属片1008施加电流)来将套圈1004接合至v形槽116。

要理解，虽然实施方式涉及具体示例，但是具体示例不意味着限制本公开内容的范围。另外，可以加长或缩短不同的区域和段的长度，使得耦合器104的累积长度在0.25毫米与3毫米之间的范围内。另外，虽然示出的耦合器104的许多实施方式是线性的，但是在一些实施方式中，耦合器104弯曲和/或自身后弯(例如，位于压缩区域204的第一部分328与压缩区域204的第二部分332之间的弯曲)。在一些实施方式中，耦合器104具有压缩区域204和扩展区域208，以提供更好的限制以及/或者在耦合器104与光纤112之间实现更好的耦合容差。要注意，虽然耦合器104将光从波导108耦合至光纤112中，但是耦合器104可以沿相反方向进行耦合，即将光从光纤112耦合至波导108中。

虽然上述实施方式使用SiON，但是也可以使用其他材料。例如，可以使用环氧树脂、光致抗蚀剂、SiN和/或SiO2作为SiON的替代物。

另外，虽然说明书提及波导108和/或耦合器104由特定材料形成，但是说明书通常指的是芯的材料，而非覆层的材料。在一些实施方式中，因为硅制作容易，所以使用硅。在一些实施方式中，因为在晶体硅中比在无定型硅和多晶硅中存在更少的光损耗，所以使用晶体硅。然而，在一些实施方式中，出于制造原因，耦合器104的各部分由无定型硅、多晶硅和/或其他材料制成。在一些实施方式中，W3、W5和W10(尖端宽度)小于250纳米和/或小于200纳米，以减少具有在1300nm至1600nm的范围内的波长的光束的传输损耗。对于大于200nm和/或250nm的宽度W3、W5和W10而言，光损耗变得更大。在一些实施方式中，尖端宽度被制造成使得从尖端的传输大于80％、85％、90％或95％。在一些实施方式中，在耦合器104的元件之间插入导波部分。

虽然以上连同具体设备和方法描述了公开内容的原理，但是要清楚地理解的是，该描述仅作为示例并且不作为对本公开内容的范围的限制。