[go: up one dir, main page]

CN101223469B - 用于光学互连的注射成型微透镜 - Google Patents

用于光学互连的注射成型微透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN101223469B
CN101223469B CN2006800260267A CN200680026026A CN101223469B CN 101223469 B CN101223469 B CN 101223469B CN 2006800260267 A CN2006800260267 A CN 2006800260267A CN 200680026026 A CN200680026026 A CN 200680026026A CN 101223469 B CN101223469 B CN 101223469B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
array
microlens
microlens array
vcsel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2006800260267A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101223469A (zh
Inventor
劳伦斯·雅各布维茨
卡西梅尔·德库萨蒂斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN101223469A publication Critical patent/CN101223469A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101223469B publication Critical patent/CN101223469B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365—Production of microlenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
    • G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0052—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode
    • G02B19/0057—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode in the form of a laser diode array, e.g. laser diode bar
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0085—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with both a detector and a source
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0961—Lens arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0075—Arrays characterized by non-optical structures, e.g. having integrated holding or alignment means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • G02B6/425—Optical features
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S359/00—Optical: systems and elements
    • Y10S359/90—Methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S425/00—Plastic article or earthenware shaping or treating: apparatus
    • Y10S425/808—Lens mold

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

公开了一种微透镜阵列以及将微透镜阵列对准和定位在另一个器件上的方法。通常，微透镜阵列包括注射成型微透镜元件(12、14)的阵列和支撑凸缘(22)。每个微透镜元件具有基本回转椭球体或球形形状，并且支撑凸缘将微透镜元件的阵列连接在一起，以便于将透镜阵列定位在印刷电路板、半导体封装或晶片上。该阵列适用于垂直腔表面反射激光器(VCSEL)；并且特别是，本发明的优选实施例通过使用注射成型制造的微透镜元件的阵列解决了VCSEL激光器阵列对准的问题。

Description

用于光学互连的注射成型微透镜
技术领域
本发明总体涉及微透镜，更具体涉及特别适用于光学互连的注射成型微透镜。
背景技术
近年来，用于多种服务器和存储应用的更高带宽纤维光学互连受到关注。例如，由垂直腔表面发射激光器(VCSEL)构成的光学发送器阵列可在商业获得，其中达到在250微米间距上每个阵列12个激光器。这些器件利用光纤带与相似的光检测器阵列互连而形成平行光互连(POI)。这些器件可从多个公司获得，包括：Agilent、Tyco、Emcore、Picolight、以及Xanoptix。这些器件可以用于例如高端技术计算机中作为开关之间的群集结构的部分；这允许更高的带宽和更长距离的链接，这对于构建大的服务器、群集是必要的。每阵列仅具有4个光学元件的更小形式的POI还用于I/O应用的高容量，并且正在开发其他应用以用于该技术的未来的群集应用。各种宽度的POI已经标准化，包括数据速率在2.5G比特/秒/线至5G比特/秒/线的4X、8X和12X阵列。还考虑了更先进的应用，包括将VCSEL阵列直接集成到双芯片和多芯片模块中。
POI提供了多种技术优势，包括显著更高的带宽和多倍距离的铜链接；抗电磁干扰性；更小、更紧密的封装；以及更轻的重量、更柔性的缆线组件。相比于铜替代品，对更宽地采用这些链接的显著抑制成为较高的成本；因此，现在POI只用于这样的应用，其中对成本不敏感，或者需要不能通过其他方式获得的距离和带宽的组合。因此，高度希望POI的成本降低。
POI的主要成本组成是在激光器阵列和相应的光学纤维阵列之间要求的有效对准。经估计，制造这样的微透镜元件现在在市场上为$1B，并且在未来会变得更高。目标是，以最低成本尽可能有效地将红外辐射(通常波长接近850nm)从VCSEL孔(初始2-3微米直径)发射入纤维芯(通常50微米直径)。将纤维芯定位为直接与激光孔相对(邻接耦合)是不实用的，因为来自VCSEL的激光束具有非常高的发散；不可能利用标准光学阵列连接器(例如MPO)使纤维足够靠近激光孔。即使这是可能的且束直径小于纤维孔，由于与纤维的数值孔径失配，仍然会有损耗(部分束仍会超过纤维的受光角而并不被引导)。
本发明的目的是允许晶片规模制造和与光学元件的电子集成。
为此，所有实用的VCSEL阵列使用一些形式的透镜结构以便于将光耦合入纤维阵列。该问题比对准单个激光器和纤维复杂得多，因为例如在透镜和VCSEL设计中的累积容差跳动(runout)的效应。常规透镜元件可以单独地制造(例如，由玻璃制成的球形或球状透镜)，然后与VCSEL阵列中的元件人工对准；这不是低成本的制造过程，并且在整个阵列中没有良好地控制耦合光功率(optical power)的一致性。还有来自未适当对准激光器和透镜、或对准后激光器阵列元件的故障的高制造沉降物，这是现在的高成本的重要原因。从而，在工业上需求用于VCSEL阵列透镜的低成本、高容量制造方法、以及用于将这些透镜附接到VCSEL封装的低成本组装/对准过程。
发明内容
本发明的一个目的是允许印刷电路板和晶片规模制造以及与光学元件的电子集成。
本发明的一个目的是提供改进的微透镜阵列。
本发明的另一个目的是提供用于将微透镜附接到印刷电路板或半导体封装或晶片上的低成本对准过程。
本发明的另一个目的是利用通过注射成型制造的微透镜元件的阵列解决VCSEL激光器阵列对准的问题。
通过微透镜阵列、以及将微透镜定位和对准在另一个器件上的方法达到这些和其他目的。通常，微透镜阵列包括：注射成型微透镜元件的阵列、以及支撑凸缘。每个微透镜元件具有基本二次曲线旋转截面表面，可以是球体、椭球体或柱体形状，并且支撑凸缘将微透镜元件的阵列连接在一起以有助于定位透镜阵列。该阵列较好地适于与垂直腔表面发射激光器(VCSEL)一起使用；并且，尤其是，本发明的优选实施例通过使用经注射成型制造的微透镜元件的阵列解决了VCSEL激光器阵列对准的问题。
本发明的优选实施例允许以单个工艺步骤制造透镜阵列，包括例如透镜组件上的防反射小面(facet)的特征。可以修改模制工艺，以允许以与透镜表面相同的高容差制造透镜元件之间的凸缘。整个透镜阵列可以以光刻精度与VCSEL对准，消除现有技术中耗时且高成本的一些步骤。该工艺还允许对所获得的VCSEL阵列的晶片规模测试，进一步降低了成本改善了产率。
在本发明的另一个方面，提供一种形成衍射透镜结构的方法。该方法包括以下步骤：提供模具板、构图在模具板上排列的一组环、以及打开环之间的空间，其中环成为模具板上的原位(in-situ)掩模。该方法还包括：将光学聚合物引导入环之间的空间中，聚合所述光学聚合物以形成环透镜的阵列，以及将环透镜的阵列转移到衬底中。
优选地，提供步骤包括提供具有一层沉积在其上的光致抗蚀剂的模具板；构图步骤包括使用包括具有相应地透射和阻挡光的交替暗和亮环的掩模的光刻系统，以构图在模具板上排列的一组环。另外，利用优选实施例，引导步骤包括将光学聚合物注入环之间的空间，打开步骤包括显影且清洗构图的阵列以打开所述环之间的空间。该优选实施例还可以包括：施加脱模层以共形地涂敷环蚀刻结构的侧壁，并在模具板上形成对准标记，以有助于使模具板与所述衬底对准。
通过考虑下面参照附图的具体描述，本发明的其他优点和益处将显而易见，所述附图具体示出了本发明的优选实施例。
附图说明
图1示出可应用本发明的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)；
图2示出了用于模制微透镜阵列的组件；
图3概括示出用于模制微透镜阵列然后将透镜转移到半导体晶片上的过程；
图4示出用于将微透镜对准且夹紧在半导体晶片的过程；
图5示出用于检查具有微透镜阵列的半导体晶片的过程；
图6示出用于形成注射成型衍射透镜结构的过程；以及
图7示出利用图6的工艺形成的衍射透镜的截面图。
具体实施方式
本发明总体涉及微透镜阵列，以及在另一个器件上定位和对准微透镜阵列的方法。通常，微透镜阵列包括注射成型微透镜元件的阵列和支撑凸缘。每个微透镜元件具有基本球体、椭球体或柱体形状，支撑凸缘将微透镜元件的阵列连接在一起以便于定位透镜阵列。该阵列良好地适于与垂直腔表面发射激光器(VCSEL)一起使用；以及，尤其是，本发明的优选实施例通过利用经注射成型制造的微透镜元件的阵列解决了VCSEL激光器阵列对准的问题。
由于VCSEL发射近似圆形截面的光束，因此在该应用中可以使用圆形对称透镜或变形透镜。典型的具有15-20度发散的VCSEL光束需要耦合到具有低至6度的受光角的纤维芯中。然而，所获得的光学子组件也必须是对人眼安全的、符合国际激光安全规定(IEC 825)。优选激光产品分类是1类、或者在没有放大光学元件的帮助下当由未训练的人员观看时是固有地安全的。一种实现这点的方法是使用所述透镜控制光束的发散，这减少从开放VCSEL发送端口到达人眼的可到达激光辐射的能量密度。将光束与微透镜部分对准提供了最大化耦合功率而不牺牲人眼安全性的能力。透镜的曲率允许放置在VCSEL的近场，以最小化VCSEL发散变化的影响。这些原理通过附图示出。
更具体是，图1示出了VCSEL 10、一对透镜12、14、部分对准的激光束16、以及光纤20。在图1的配置中，透镜元件12在该示例中附接到支撑凸缘22；凸缘内直径的容差优选非常低以便于耦合透镜阵列。使用例如这样的凸缘22便于将微透镜阵列组装到如VCSEL阵列的相同的封装，形成集成光学收发器组件。凸缘20和透镜元件12、14的容差导致如果连接器位置未对准程度小于1毫米的距离，则光功率变化大于等于25％。从而，用于制作微透镜阵列的装置优选保持低容差并最小化阵列跳动。由于其小尺寸，微透镜12、14不能使用常规方法抛光；制造工艺优选获得足够光滑的表面以用于光学应用。最后，微透镜优选最小化进入激光器的光的背反射，这导致被称为“反射引发的强度噪声”的不稳定性并恶化比特误码率。可以在透镜顶点处以浅角(4-6度)进行轻微的平化24，以最小化背反射光。
在本发明的优选实施例中，具有这些特性的VSCEL透镜阵列使用注射成型技术制造，如图2和3所示。参考附图，首先，如30所示，设计例如金属、硅石墨、玻璃等的金属模制板32，使其具有腔34的阵列，所述腔34具有用于VCSEL微透镜系统的希望的曲率半径。如果模具板用于低温透镜材料，其可以由硅制成。模具板32可以设计为在腔中具有任意表面曲率，以便于设计部分对准透镜以获得激光人眼安全性。所获得的透镜元件将近似空间匹配VCSEL元件的尺寸；透镜间距或曲率的变化便于空间转换为其他纤维间距、以及对不同纤维芯直径/数值孔径的使用。
如36所示，对该模具板32填充合适的透镜材料40，例如低温(100℃至150℃)玻璃或塑料，其具有适度低的熔点(150℃至250℃)以及合适的折射率(1.3至3.3)。使用选择的光化学照明波长，光聚合至特定程度，允许在模具腔原位或在转移至目标器件阵列之后调节微透镜阵列的折射率。可选的是，利用特殊的处理步骤，在额外的成本下，可以容纳任何类型的熔点更高的玻璃。根据材料选择，模具可以首先涂敷可选的脱模层(例如特氟纶(Teflon))以便于微透镜脱模；在微透镜阵列的情况下，衬底的顶部表面也可以涂敷脱模层。注意，还可以将脱模层施加到透镜凸缘区域，以便于移出透镜阵列。对模具板32填充熔融的透镜材料；优选地，通过在模具板的相邻透镜元件之间留下连接42(其也可被涂敷Teflon脱模层)，可以同时制作连接多个阵列元件的透镜凸缘22。这提供了严格控制凸缘的容差。可选的是，如图3中步骤44所示，可以在分离操作中模制或机械加工VCSEL表面，以形成匹配凸缘22的共轭、共形的表面，以便于在VCSEL的近场中被动地对准VCSEL和透镜阵列。
可能需要调节透镜材料40的压力供给，以均匀地填充深透镜腔34和浅连接凸缘42。为此，可能需要在足够高的温度(150℃至300℃)下保持透镜材料熔融，从而其保持流体化直到填充了整个透镜阵列，而不是在完成整个阵列填充前开始冷却(这会导致热不平衡以及开裂)；为此，示出包围注入工具50的可选加热元件46。可选的是，可以变化注入工具经过模具板32的扫描速度，使得注入工具在衬底的较薄区域(例如沿凸缘或者透镜元件之间的区域)更快地通过。为此，可以接入具有扫描位置控制器的可选的数字微控制器(未示出)。模具腔34可以设计为具有在透镜顶点处浅角的轻微平化52，以最小化背反射光。可选的是，透镜顶点可以经过反应离子蚀刻(RIE)以制作该特征。
模具板32优选包含对准标记以便于定位和移出微透镜阵列。在VCSEL晶片上设置互补标记，其被蚀刻在另一阵列的任一端的衬底中或者另外设置；这些标记可以以光刻精度完成。在图3和4中由54表示的VCSEL阵列与透镜阵列的对准可以通过使用可见光下的光学检测技术完成；不要求对于透镜阵列的手动调节。该过程包括将透镜阵列倒转或倒置到VCSEL晶片上；检查且对准透镜和VCSEL上的标记；在固定位置夹紧或保持处于对准位置的模具板，如56所示；将微透镜阵列转移(60)到VCSEL表面上，分离透镜/凸缘脱模层，如62所示；以及，如64所示，移出模具板以清洗和再利用，留下通过光学环氧树脂、折射率匹配凝胶或类似的试剂被固定在位的透镜阵列。
这允许对VCSEL透镜阵列的晶片规模测试(66)。参考图5，可以在切割VCSEL晶片72之前附接透镜元件70，并且使用电探针以对晶片规模VCSEL元件施加电压并产生光输出。通过任何合适的传感器或检测器74检测的激光透镜阵列的光学特性可以在集成晶片规模上表征，大大节省了制造测试的成本。
可以使用可选的技术控制高水平的激光背反射。通过略微倾斜模具板32，同时仍然熔融透镜材料40，可以使透镜阵列的顶表面流动至非常浅的角(几度)。如果将模具保持在倾斜位置直到透镜材料硬化，则可以形成这样的阵列，其中在整个透镜阵列中，其一侧具有透镜，另一侧具有背反射角。对于预期高水平背反射的应用，或者背反射远大于初始传输束孔径的应用，这防止被反射偏离微透镜轴的额外的光返回激光器孔径。
图6中的流程图示出形成菲涅耳(Fresnel)波带片衍射透镜结构的顺序过程。在步骤80，将合适的模具板或模板材料例如可选平的硼硅酸盐玻璃沉积到光致抗蚀剂的均厚(blanket)层上。在步骤82，利用用于相应地传输或阻挡光的交替暗-亮环的掩模的投影光刻系统光致构图在模板上排成阵列的一组同心环或轮。在步骤84，随后显影且清洗已构图的阵列，打开环间空间。所述环现在为用于在步骤86中进行的反应离子蚀刻RIE、或氢氟酸或其他合适的湿蚀刻模具板的原位掩模。为了确保分离将用于填充环形腔阵列的低熔点(低于300℃)玻璃的注射成型光学聚合物，在步骤90，施加脱模层以共形涂敷同心环蚀刻结构的侧壁。然后在步骤92，填充工具将光学聚合物注入环形腔中。在环构图和蚀刻步骤中同时形成光刻对准键(key)，其适当定位于模具板上用于优化对准，以与位于将向其上转移注射成型同心环阵列的器件晶片或衬底的相应位置的对准标记配对。然后在步骤94，完成对准、夹紧和转移光致聚合物环形透镜。在步骤96，分离且随后通过具有可被光致聚合物吸收的光谱成分的光源照射将使环形透镜材料光致聚合而交联成为更硬更持久的状态，并且同时可以用于精细调节衍射透镜或Fresnel波带片的折射率。另外，可以调节RIE条件以通过调节RIE室气压或气体组成而获得一定程度的各向异性，以允许对包括衍射透镜的环形表面进行一定程度的刻面(faceting)或闪耀(blazing)。图7示出了衍射透镜的截面图。
通过施加利用基准标记的光刻对准的非常精确的技术，可以将衍射透镜直接覆盖在VCSEL结点上以获得激光近场中的理想高耦合效率。从而，本发明介绍了晶片规模的对准以及将折射或衍射透镜耦合到VCSEL器件的发射结点的附接，并且本发明容易延伸到到MEMS晶片的MEMS器件阵列的类似附接，或者VCSEL和MEMS结构的组合。
用于满足形成波带片的基本物理光学条件是，可选的透射和吸收或反射环具有这样的直径，以使得形成来自指定振幅-相位干涉图的峰和零的周期功能。这样的条件为本领域技术人员熟知并可以通过本发明以及例如径向步幅尺寸、环厚度、环高度、闪耀角、折射率以及反射率的参数的可控变化而完全实现。本发明的原理优势在于衍射微透镜的可缩放性以及其晶片规模制造。
尽管显而易见，这里公开的本发明通过良好地考虑以满足上述目的，可以理解，本领域技术人员可以想到多种修改和实施例，因此，本发明旨在所附权利要求覆盖所有这些落入本发明精神和范围内的修改和实施例。

Claims (7)

1.一种微透镜阵列，包括：
透镜阵列，每个所述透镜具有选定形状；以及
支撑凸缘，其将所述透镜阵列连接到一起以便于对所述透镜阵列进行定位，
其中，至少一部分所述透镜中的每个具有浅角的平化表面，以减少从所述透镜反射出的光。
2.根据权利要求1的微透镜阵列，其中所述透镜阵列被固定到叠层衬底、半导体衬底、聚合物衬底、玻璃衬底或印刷电路板中的一个上。
3.根据权利要求1的微透镜阵列，其中所述透镜是在模具腔中模制的，并且所述至少一部分透镜的平化表面是通过在模制所述透镜时由所述模具腔形成的。
4.根据权利要求1的微透镜阵列，其中所述至少一部分透镜的平化表面是通过蚀刻所述至少一部分透镜而形成的。
5.根据权利要求1的微透镜阵列，其中所述浅角在4到6度之间。
6.根据权利要求1的微透镜阵列，其具有给定器件，并且其中所述透镜阵列包括至少一个对准标记，以帮助将所述透镜阵列相对于所述器件定位在指定位置。
7.根据权利要求1的微透镜阵列，其中每个所述透镜具有实心的球体、椭球体或柱体形状。
CN2006800260267A 2005-08-02 2006-07-20 用于光学互连的注射成型微透镜 Expired - Fee Related CN101223469B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/195,150 US7295375B2 (en) 2005-08-02 2005-08-02 Injection molded microlenses for optical interconnects
US11/195,150 2005-08-02
PCT/US2006/028242 WO2007019008A2 (en) 2005-08-02 2006-07-20 Injection molded microlenses for optical interconnects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101223469A CN101223469A (zh) 2008-07-16
CN101223469B true CN101223469B (zh) 2010-05-19

Family

ID=37717388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800260267A Expired - Fee Related CN101223469B (zh) 2005-08-02 2006-07-20 用于光学互连的注射成型微透镜

Country Status (9)

Country Link
US (4) US7295375B2 (zh)
EP (1) EP1910886B1 (zh)
JP (2) JP4929281B2 (zh)
KR (2) KR101127288B1 (zh)
CN (1) CN101223469B (zh)
AT (1) ATE431565T1 (zh)
DE (1) DE602006006838D1 (zh)
TW (1) TW200720708A (zh)
WO (1) WO2007019008A2 (zh)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399421B2 (en) 2005-08-02 2008-07-15 International Business Machines Corporation Injection molded microoptics
US20070052050A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Bart Dierickx Backside thinned image sensor with integrated lens stack
KR100658145B1 (ko) * 2005-12-13 2006-12-14 삼성전기주식회사 모바일 카메라 광학계의 광학 렌즈 시스템
US7391572B2 (en) * 2006-03-01 2008-06-24 International Business Machines Corporation Hybrid optical/electronic structures fabricated by a common molding process
US20080100201A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Organic electroluminescence device and fabricating method thereof
US7805080B2 (en) * 2007-06-22 2010-09-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical interconnect
US7879249B2 (en) * 2007-08-03 2011-02-01 Aptina Imaging Corporation Methods of forming a lens master plate for wafer level lens replication
US7898738B2 (en) * 2007-09-10 2011-03-01 Oki Data Corporation Lens array, manufacturing method thereof, LED head having lens array, exposure device having LED head, image forming apparatus having exposure device, and reading apparatus
KR100956376B1 (ko) * 2007-12-20 2010-05-07 삼성전기주식회사 웨이퍼 렌즈의 정렬 방법 및 이를 통해 제작되는 웨이퍼렌즈
US7919230B2 (en) * 2008-06-25 2011-04-05 Aptina Imaging Corporation Thermal embossing of resist reflowed lenses to make aspheric lens master wafer
US7920343B2 (en) * 2009-01-14 2011-04-05 Aptina Imaging Corporation Method of forming lens arrays and transferring such onto movable-MEMS structures
US20130223846A1 (en) 2009-02-17 2013-08-29 Trilumina Corporation High speed free-space optical communications
US8102599B2 (en) * 2009-10-21 2012-01-24 International Business Machines Corporation Fabrication of optical filters integrated with injection molded microlenses
WO2011050455A1 (en) 2009-10-27 2011-05-05 Lensvector Inc. Method and apparatus for testing operation of an optical liquid crystal device, and manufacturing of device
TWI413195B (zh) * 2011-01-20 2013-10-21 Walton Advanced Eng Inc 減少模封膠體內氣泡之壓縮模封方法與裝置
CN102230978B (zh) * 2011-06-09 2013-01-09 北京工业大学 原位成型式光学微透镜的激光微制造装置及方法
JP5950514B2 (ja) * 2011-08-12 2016-07-13 キヤノン株式会社 光電変換装置の製造方法
US11095365B2 (en) 2011-08-26 2021-08-17 Lumentum Operations Llc Wide-angle illuminator module
EP2581776A1 (en) 2011-10-13 2013-04-17 Tyco Electronics Svenska Holdings AB Optical connector with alignment element, optical unit and assembly method
DE102012008640A1 (de) * 2012-05-02 2013-11-07 Heraeus Noblelight Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optischen Moduls mit einer Polymeroptik
CN102757014B (zh) * 2012-06-21 2015-08-05 西安交通大学 一种玻璃棒表面微透镜阵列的制备方法
US8824519B1 (en) 2013-03-01 2014-09-02 Princeton Optronics Inc. VCSEL pumped fiber optic gain systems
CA2910202C (en) * 2013-04-22 2019-09-17 Trilumina Corp. Microlenses for multibeam arrays of optoelectronic devices for high frequency operation
JP6186868B2 (ja) * 2013-05-10 2017-08-30 住友電気工業株式会社 レンズ部品
KR20160032958A (ko) 2014-09-17 2016-03-25 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
US9922935B2 (en) 2014-09-17 2018-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and method of fabricating the same
EP3465845B1 (en) * 2016-06-03 2023-01-11 Princeton Optronics, Inc. Vcsel illuminator package
US10924638B2 (en) * 2016-06-27 2021-02-16 Intel Corporation Compact, low cost VCSEL projector for high performance stereodepth camera
US9726824B1 (en) 2016-09-15 2017-08-08 Google Inc. Optical circuit switch collimator
CN106784365A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 武汉华星光电技术有限公司 Oled显示装置及其制作方法
DE102017100997A1 (de) * 2017-01-19 2018-07-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterlasers
EP3611533B1 (en) * 2018-08-15 2023-06-28 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Apparatus for providing a plurality of light beams
SG11202102686WA (en) * 2018-09-21 2021-04-29 Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd Collimating system for providing highly efficient parallel light
US20220365293A1 (en) * 2019-11-06 2022-11-17 Mellanox Technologies Ltd. Integrated accurate molded lens on surface emitting/absorbing electro-optical device
CN112833318B (zh) * 2019-11-22 2022-03-18 常州松英视液镜有限公司 一种带有透视镜式油差开关探头的制作工艺
EP4337987A4 (en) 2021-05-10 2024-11-20 Neye Systems, Inc. PSEUDOMONOSTATIC LIDAR WITH TWO-DIMENSIONAL SILICON PHOTONIC MEMS SWITCHING ARRAY
EP4323809A4 (en) 2021-05-19 2025-02-26 Neye Systems, Inc. INTEGRATED MICRO-LENS ARRAY LIDAR AND PHOTONIC SWITCH ARRAY
US12055774B2 (en) * 2021-10-04 2024-08-06 Mellanox Technologies, Ltd. Self-aligned integrated lens on pillar
KR102710553B1 (ko) * 2021-12-13 2024-09-26 한국광기술원 레이저 빔을 이용한 패치형 비염치료기 및 그 광모듈 제조 방법
CN117254340B (zh) * 2022-08-30 2024-04-30 嘉兴微瑞光学有限公司 制备激光器组件的方法及激光器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453876A (en) * 1988-08-30 1995-09-26 Sharp Kabushiki Kaisha Microlens array
US5543876A (en) * 1993-04-19 1996-08-06 Olympus Optical Co., Ltd. Camera
CN1161519A (zh) * 1995-11-06 1997-10-08 索尼公司 液晶显示器及其制造方法
CN1477409A (zh) * 2002-05-13 2004-02-25 ���ṫ˾ 微透镜阵列制造方法、液晶显示器件及制造方法和投影仪
CN1519794A (zh) * 2003-02-03 2004-08-11 ������������ʽ���� 发光显示板及其制造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5931307A (ja) * 1982-08-12 1984-02-20 Bridgestone Corp 受衝板付防舷材
JPS5940543A (ja) 1982-08-30 1984-03-06 Hitachi Tobu Semiconductor Ltd 半導体ペレツト移送方法
JPS5940504A (ja) 1982-08-30 1984-03-06 Toshiba Corp 鉄心
JPS62250401A (ja) * 1986-04-24 1987-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学装置及びその製造方法
US4787836A (en) * 1987-06-30 1988-11-29 Fairchild Industries, Inc. Injection molding nozzle
JP2576444B2 (ja) * 1988-06-20 1997-01-29 オムロン株式会社 マルチ・ビーム・プロジェクタおよびそれを利用した形状認識装置
US5225935A (en) * 1989-10-30 1993-07-06 Sharp Kabushiki Kaisha Optical device having a microlens and a process for making microlenses
JPH0915410A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Olympus Optical Co Ltd 光学素子の製造方法および光学素子用金型の製造方法
US5850276A (en) 1995-11-06 1998-12-15 Sony Corporation Method of making LCD device having alignment mark made of same material and formed at same time as microlenses
US6235141B1 (en) * 1996-09-27 2001-05-22 Digital Optics Corporation Method of mass producing and packaging integrated optical subsystems
DE19735925A1 (de) * 1997-08-08 1999-02-25 Siemens Ag Optische Sendeeinrichtung
JP3938253B2 (ja) * 1997-12-26 2007-06-27 日本板硝子株式会社 樹脂正立等倍レンズアレイおよびその製造方法
JPH11326886A (ja) * 1998-05-19 1999-11-26 Hitachi Ltd 液晶表示装置
US6328482B1 (en) * 1998-06-08 2001-12-11 Benjamin Bin Jian Multilayer optical fiber coupler
JP2001030306A (ja) * 1999-07-27 2001-02-06 Nippon Sheet Glass Co Ltd 樹脂正立レンズアレイおよびその製造方法
JP2001274528A (ja) * 2000-01-21 2001-10-05 Fujitsu Ltd 薄膜デバイスの基板間転写方法
US6799963B1 (en) * 2000-10-31 2004-10-05 Eastman Kodak Company Microlens array mold
JP2002290842A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像素子の製造方法
US6765732B2 (en) * 2001-08-03 2004-07-20 Konica Corporation Optical pickup lens, molded optical component, handling method, and mold for optical component
JP2003053577A (ja) * 2001-08-15 2003-02-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd トップフラットビームの生成方法、装置、及び、これを用いたレーザ加工方法、装置
US6594084B1 (en) * 2001-12-20 2003-07-15 Eastman Kodak Company Method and manufacturing a precisely aligned microlens array
US6912090B2 (en) * 2003-03-18 2005-06-28 Lucent Technologies Inc. Adjustable compound microlens apparatus with MEMS controller
JP2004288713A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 光学素子搭載装置の製造方法
EP1460738A3 (en) * 2003-03-21 2004-09-29 Avalon Photonics AG Wafer-scale replication-technique for opto-mechanical structures on opto-electronic devices
JP3908193B2 (ja) * 2003-04-07 2007-04-25 シャープ株式会社 マイクロレンズ基板の製造方法
JP4281512B2 (ja) * 2003-10-31 2009-06-17 株式会社ニコン 光学素子の製造方法
US7295374B2 (en) * 2005-02-25 2007-11-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Micro-lens and micro-lens fabrication method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453876A (en) * 1988-08-30 1995-09-26 Sharp Kabushiki Kaisha Microlens array
US5543876A (en) * 1993-04-19 1996-08-06 Olympus Optical Co., Ltd. Camera
CN1161519A (zh) * 1995-11-06 1997-10-08 索尼公司 液晶显示器及其制造方法
CN1477409A (zh) * 2002-05-13 2004-02-25 ���ṫ˾ 微透镜阵列制造方法、液晶显示器件及制造方法和投影仪
CN1519794A (zh) * 2003-02-03 2004-08-11 ������������ʽ���� 发光显示板及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
同上.

Also Published As

Publication number Publication date
JP4929281B2 (ja) 2012-05-09
DE602006006838D1 (de) 2009-06-25
US8162656B2 (en) 2012-04-24
US7808709B2 (en) 2010-10-05
EP1910886A4 (en) 2008-10-15
EP1910886B1 (en) 2009-05-13
KR101127288B1 (ko) 2012-04-12
JP2009503611A (ja) 2009-01-29
US7295375B2 (en) 2007-11-13
TW200720708A (en) 2007-06-01
ATE431565T1 (de) 2009-05-15
CN101223469A (zh) 2008-07-16
KR101055902B1 (ko) 2011-08-09
JP5225443B2 (ja) 2013-07-03
US20070030570A1 (en) 2007-02-08
WO2007019008A2 (en) 2007-02-15
US20100265507A1 (en) 2010-10-21
EP1910886A2 (en) 2008-04-16
US7446942B2 (en) 2008-11-04
JP2011253204A (ja) 2011-12-15
KR20100130646A (ko) 2010-12-13
KR20080033301A (ko) 2008-04-16
WO2007019008A3 (en) 2007-05-18
US20080218869A1 (en) 2008-09-11
US20070297063A1 (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101223469B (zh) 用于光学互连的注射成型微透镜
JP7430756B2 (ja) 光学システムを製造する方法および光学システム
US6722792B2 (en) Optical interconnect with integral reflective surface and lens, system including the interconnect and method of forming the same
EP1284426B1 (en) Method of manufacturing optical waveguide device by use of a jig
EP2112537B1 (en) Optical interconnection structure and method for manufacturing the same
CN114424100A (zh) 微光学互连元器件及其制备方法
IT201800005891A1 (it) Procedimento per realizzare un dispositivo per accoppiamento adiabatico, dispositivo e sistema corrispondenti
US12174399B2 (en) Optical component and method of manufacturing optical component
TWM536364U (zh) 包含矽光晶片和耦合器晶片的光學模組
US20130034325A1 (en) Transparent optical interposer
CN104422990A (zh) 利用多芯光纤进行波分解复用的方法和光学系统
Mangal et al. Expanded-beam backside coupling interface for alignment-tolerant packaging of silicon photonics
US9039302B2 (en) Interposer
US20070077005A1 (en) Optical waveguide having curved reflecting mirror surface and method of manufacturing the same
US20060215982A1 (en) Optical member, manufacturing method of the optical member, waveguide substrate, and photo-electric integrated substrate
JP2004170716A (ja) 光回路部材、光電気混載基板、光伝送モジュール、および光回路部材の製造方法
US20250035865A1 (en) Optical subsystem with flat lenses for multimode transceivers
CN110837151B (zh) 自由形衍射光学元件的制造方法及使用该自由形衍射光学元件的光模组
Akbari et al. An optical subassembly model based on Silicon Optical Bench for VCSEL to MMF and PIN photodiode to MMF coupling
WO2025123008A1 (en) Imaging couplers for microled links
Taira et al. Nanomaterials for silicon photonic packaging spin-on nanomaterials for optical packaging

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100519

Termination date: 20200720