構(gòu)，外層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)包括粘合成一體的上頂板4、中間板5和下底板6，中間板5的板面上設(shè)有連接兩相對端部的光纖槽7，光纖槽7中間部位設(shè)有通孔8，光學(xué)微腔I和耦合器2包容在光學(xué)透明封裝材料內(nèi)形成封裝體3，封裝體3內(nèi)嵌在外層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0017]上述的封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括以下步驟:
51:選用陶瓷材料制備上頂板4、中間板5和下底板6，中間板上設(shè)有光纖槽7和通孔
8 ；
52:通過光纖熔融法制備光學(xué)微腔1，光學(xué)微腔I的直徑小于中間板5上的通孔8直徑；
53:通過光纖拉錐機(jī)拉伸光纖9并精確控制拉錐長度，制得耦合器2，并將耦合器放置在中間板的光纖槽中，將耦合器固定；
54:通過位移調(diào)節(jié)臺將光學(xué)微腔I經(jīng)過中間板的通孔并靠近耦合器2，精確調(diào)整光學(xué)微腔I和耦合器2之間的耦合位置，使得在示波器上顯示穩(wěn)定的耦合信號；
S5:選取光學(xué)透明封裝材料并通過點膠工藝流入到中間板上的通孔與光纖槽內(nèi)，光學(xué)微腔I與耦合器2包容在光學(xué)透明封裝材料內(nèi)，形成封裝體3 ;
S6:對封裝體3進(jìn)行紫外光照射，持續(xù)時間照射的時間大于3分鐘；
S7:將上頂板4、中間板5和下底板6貼合放置在熱板上，加熱到高溫狀態(tài)，通過粘合劑使其緊密粘合在一起，形成穩(wěn)定的封裝結(jié)構(gòu)。
[0018]上述封裝方法，點膠在高倍顯微鏡的檢測下進(jìn)行，并通過示波器上的耦合信號判斷點膠過程對耦合狀態(tài)的影響，如果點膠過程使得耦合信號不穩(wěn)定，則通過位移調(diào)節(jié)臺對光學(xué)微腔I與耦合器2的耦合位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到耦合信號穩(wěn)定為止。
[0019]上述封裝方法，選取的光學(xué)透明封裝材料的折射率低于光學(xué)微腔和耦合器的折射率。
[0020]上述封裝方法，光學(xué)透明封裝材料為紫外膠粘性材料。
[0021]具體實施時，光學(xué)微腔可以為光學(xué)微球腔、光學(xué)盤形微腔、光學(xué)環(huán)形微腔、光波導(dǎo)跑道型微腔；耦合器可以為錐形光纖耦合器、棱鏡耦合器、側(cè)拋光線耦合器、光柵耦合器；光學(xué)透明封裝材料的折射率要低于光學(xué)微腔與耦合器的折射率；可以為低折射率紫外膠、低折射率的光纖涂料等材料；外層陶瓷材料熱導(dǎo)率低，可將用光學(xué)透明封裝材料封裝的耦合系統(tǒng)與外界隔絕，不易受到環(huán)境溫度變化的影響，并提升存放時間，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明所述的基于LTCC的高Q值光學(xué)微腔耦合系統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，是利用一種折射率低于二氧化硅折射率的紫外膠粘性材料(通常應(yīng)用的材料的折射率為
1.32)，用來包容整個光學(xué)微腔和耦合器所構(gòu)建的耦合結(jié)構(gòu)，然后用低導(dǎo)熱率的陶瓷材料制作的三層封裝結(jié)構(gòu)，將前面獲得的封裝系統(tǒng)包容起來的操作工藝方法。由于耦合結(jié)構(gòu)中光學(xué)微腔相對于外部環(huán)境的相對折射率發(fā)生變化，耦合結(jié)構(gòu)的諧振峰會發(fā)生偏移，所以偏移量與封裝材料的折射率有關(guān)。但是，諧振峰的偏移并不影響光學(xué)微腔耦合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，經(jīng)過陶瓷材料三層結(jié)構(gòu)的封裝后，使耦合結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不受震動、擠壓、外界環(huán)境變化等因素的影響，并將極大的推進(jìn)光學(xué)微腔器件的研發(fā)進(jìn)程。
【主權(quán)項】
1.基于LTCC的高Q值光學(xué)微腔耦合系統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)微腔(I)和耦合器(2)，其特征在于還包括外層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)，外層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)包括粘合成一體的上頂板(4)、中間板(5)和下底板(6)，中間板(5)的板面上設(shè)有連接兩相對端部的光纖槽(7)，光纖槽(7)中間部位設(shè)有通孔(8)，光學(xué)微腔(I)和耦合器(2)包容在光學(xué)透明封裝材料內(nèi)形成封裝體(3)，封裝體(3)內(nèi)嵌在外層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)。
2.—種權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于包括以下步驟: 51:選用陶瓷材料制備上頂板(4)、中間板(5)和下底板(6)，中間板上設(shè)有光纖槽(7)和通孔(8)； 52:通過光纖熔融法制備光學(xué)微腔(1)，光學(xué)微腔(I)的直徑小于中間板(5)上的通孔(8)直徑; 53:通過光纖拉錐機(jī)拉伸光纖(9)并精確控制拉錐長度，制得耦合器(2)，并將耦合器放置在中間板的光纖槽中，將耦合器固定； 54:通過位移調(diào)節(jié)臺將光學(xué)微腔(I)經(jīng)過中間板的通孔并靠近耦合器(2)，精確調(diào)整光學(xué)微腔(I)和耦合器(2)之間的耦合位置，使得在示波器上顯示穩(wěn)定的耦合信號； S5:選取光學(xué)透明封裝材料并通過點膠工藝流入到中間板上的通孔與光纖槽內(nèi)，光學(xué)微腔(I)與耦合器(2)包容在光學(xué)透明封裝材料內(nèi)，形成封裝體(3); S6:對封裝體(3)進(jìn)行紫外光照射，持續(xù)時間照射的時間大于(3)分鐘； S7:將上頂板(4)、中間板(5)和下底板(6)貼合放置在熱板上，加熱到高溫狀態(tài)，通過粘合劑使其緊密粘合在一起，形成穩(wěn)定的封裝結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述封裝方法，其特征在于點膠在高倍顯微鏡的檢測下進(jìn)行，并通過示波器上的耦合信號判斷點膠過程對耦合狀態(tài)的影響，如果點膠過程使得耦合信號不穩(wěn)定，則通過位移調(diào)節(jié)臺對光學(xué)微腔(I)與耦合器(2)的耦合位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到耦合信號穩(wěn)定為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述封裝方法，其特征在于選取的光學(xué)透明封裝材料的折射率低于光學(xué)微腔(I)和耦合器(2)的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述封裝方法，其特征在于光學(xué)透明封裝材料為紫外膠粘性材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于LTCC的高Q值光學(xué)微腔耦合系統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，其結(jié)構(gòu)包括光學(xué)微腔，耦合器，兩層封裝體；所述的封裝體第一層由包容整個光學(xué)微腔、耦合器的光學(xué)透明封裝材料凝固構(gòu)成，提高了系統(tǒng)的抗震能力，第二層是由陶瓷材料所做的上中下分立結(jié)構(gòu)，第一層封裝體整個結(jié)構(gòu)通過技術(shù)操作完全內(nèi)嵌于中間層，上下兩層在高溫下通過粘合劑與中間層緊密粘合，控制了第一層封裝材料易受環(huán)境溫度影響的缺點，提高溫度穩(wěn)定性。利用折射率低于光學(xué)微腔耦合系統(tǒng)折射率的光學(xué)透明封裝材料，用來包容整個光學(xué)微腔和耦合器所構(gòu)建的耦合結(jié)構(gòu)，外部再加一層特殊結(jié)構(gòu)的陶瓷材料控制環(huán)境溫度變化帶來的誤差。這種封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法使光學(xué)微腔耦合系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
【IPC分類】G02B6-28
【公開號】CN104635301
【申請?zhí)枴緾N201510070081
【發(fā)明人】閆樹斌, 郭澤彬, 李小楓, 薛晨陽, 劉俊, 張文棟, 安盼龍, 鄭永秋, 張成飛, 仇海濤
【申請人】中北大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月11日