用于光子系统的光纤-波导光学接口装置和组件制造方法及图纸

一种用于光子集成系统的光学接口装置包含插头和插座。所述插座可操作地布置于支撑波导的PIC上。所述插头可操作地支撑光纤。所述插座和插头被配置成可操作地接合以在所述光纤与所述波导之间建立光学通信。在所述插座上的突出部被配置成约束纵向运动，同时允许所述插座的侧向运动以调整其相对于所述PIC的位置以使对准优化。所述插头可包含隔片，其被定大小以配合于由所述突出部界定的凹口内以进一步有助于对准。所述插座和插头可按类似于常规电连接器的方式接合和脱离。

Optical Fiber-Waveguide Interface Devices and Components for Photonic Systems

An optical interface device for a photonic integrated system includes a plug and a socket. The socket is operatively arranged on the PIC of the supporting waveguide. The plug operatively supports the optical fiber. The socket and plug are configured to operatively engage to establish optical communication between the optical fiber and the waveguide. The protrusions on the socket are configured to constrain longitudinal motion while allowing lateral motion of the socket to adjust its position relative to the PIC for alignment optimization. The plug may include a spacer, which is sized to fit in a notch defined by the protrusion to further facilitate alignment. The socket and plug can be joined and disconnected in a manner similar to that of a conventional electrical connector.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光子系统的光纤-波导光学接口装置和组件本申请依据35U.S.C.§120主张2016年8月30日提交的美国申请案第15/251,287号的优先权，所述申请案的内容被信赖且被以引用的方式全部并入本文中。
本公开涉及集成光子学，且明确地说，涉及一种用于光子系统的光纤-波导光学接口装置。
技术介绍
光子系统目前用于多种应用和装置中以使用光(光学)信号传达信息。光子系统通常包含光子集成电路(PIC)，其与电子集成电路的类似之处在于，其将多个组件集成到单个材料内，在所述单个材料处，其组件只使用光或使用光与电的组合操作。典型的PIC具有电与光功能性的组合，且可包含光发射器(光源)和光接收器(光检测器)，以及用以产生并携带用于转换成光信号的电信号的电布线和类似组件，且反之亦然。PIC包含一个或多个光波导，其按类似于金属线在电子集成电路中携带电的方式携带光。正如在电子集成电路的电线中行进的电携带电信号一样，在PIC的波导中行进的光携带光信号。为了将光信号从PIC传输到远端装置，由PIC中的波导携带的光信号需要传送或“光学耦合”到连接到所述远端装置的对应的光纤。将来自平坦波导的光耦合到光纤是经由表面波状光栅或经由嵌入的全内反射镜通过PIC的表面，或经由接近性耦合或边缘耦合(还被称作“对接耦合”)从边缘达成。当前边缘耦合技术涉及在光纤与波导之间形成永久结合。因此，存在对于改善的边缘耦合的未解决的需求。
技术实现思路
本公开的一方面为一种用于PIC组合件的光学接口装置的耦合装置，所述耦合装置包含：主体，其具有前端、后端和上表面与下表面；在所述主体的所述前端处的至少一个对准特征；和在所述主体的所述前端且包含至少一个向下悬垂的突出部段的突出部，所述突出部段在所述下表面下方延伸且界定面向下的凸耳。本公开的另一方面为一种PIC组合件，其包含以上描述的耦合装置，并且还包含PIC。所述PIC具有前端和所述耦合装置邻近其驻留的上表面。所述PIC可操作地支撑具有端面的至少一个波导，所述端面实质上驻留在所述PIC前端处且在由所述至少一个突出部段界定的凹口内。本公开的另一方面为一种光学接口装置，其包含以上描述的PIC组合件，其中所述耦合装置界定第一耦合装置，且进一步包含：第二耦合装置，所述第二耦合装置具有前端且可操作地支撑具有实质上驻留在所述前端处的端面的至少一个光纤。所述第一和第二耦合装置被配置成配合地接合，使得由所述PIC支撑的所述至少一个波导与所述第二耦合装置的所述至少一个光纤光学通信。本公开的另一方面为一种用于PIC组合件的光学接口装置的耦合装置。所述耦合装置包含：主体，其具有前端、后端和下表面；在所述主体的所述前端处的至少一个对准特征；至少一个隔片，其邻近所述下表面从所述前端突出且界定一面向上的凸耳；和至少一个孔，其从所述后端伸展到所述前端并且穿过所述至少一个隔片，所述至少一个孔被定大小以容纳至少一个光纤。本公开的另一方面为一种光学接口装置，其包含以上描述的耦合装置，其中所述耦合装置界定第一耦合装置，且进一步包含：PIC组合件，其具有支撑具有端面的至少一个波导的PIC且具有可操作地与所述PIC一起布置并具有前端的第二耦合装置。所述第一和第二耦合装置被配置成可操作地接合，使得由所述PIC支撑的所述至少一个波导与所述第一耦合装置的所述至少一个光纤光学通信。额外特征和优势在接下来的详述中阐述，且部分将对所属领域的技术人员从所述描述而易于显而易见，或通过实践如在书面描述和其权利要求书以及附图中描述的实施例来认识。应理解，前述大体描述和接下来的详述都只是示范性，并且并不希望提供综述或框架来理解权利要求书的本质和特性。附图说明包含附图以提供进一步理解，且所述附图被并入并构成本说明书的一部分。所述图式说明一个或多个实施例，并且与详述一起用以解释各种实施例的原理和操作。因而，本公开将从结合附图进行的以下详述而变得更被充分理解，其中：图1是实例光子系统的立面图，所述光子系统包含PIC组合件和具有呈插头的形式的第一耦合装置与呈插座的形式的第二耦合装置的光学接口装置；图2A是图1的实例光子系统的部分分解图，其中插头与插座断开连接；图2B是图1和2A的光子系统的PIC组合件的特定前立面图；图3A是在图1、2A和2B中展示的光学接口装置的实例插头的立面图；图3B是在图1、2A和2B中展示的光学接口装置的实例插头的前视图；图3C是在图1和2中展示的光学接口装置的实例插头的侧视图，且说明其中插头的套圈主体包含具有面向上的凸耳的整体形成的隔片的实例；图3D类似于图3D，且展示形成为与插头的套圈主体分开的工件的隔片的实例；图4A是类似于图2B的实例PIC组合件的前立面图，且展示插座、PIC、插入物和印刷电路板的实例配置，其中插座相对于PIC的z运动受到突出部段约束；图4B到4D是展示插座突出部的三个不同实例配置的实例PIC组合件的前视图；图5是实例光学接口装置的部分分解侧视图，其展示其中插头和插座分别包含互补隔片的实例配置；图6A是前视图，且图6B是添加到插座主体的前端的实例突出部的侧视图；图7A类似于图6A，除了突出部的厚度大于插头隔片的厚度以便提供插头的光纤的端面与PIC的波导之间的选择间距；图7B展示可操作地接合的图7A的插头和插座；图7C类似于图7A且说明其中插头的前端平的实例；图7D类似于图7C，且说明其中插头的前端包含被配置成在插头的光纤与插座的波导之间光学耦合光的透镜的实例；图7E类似于图7D，且说明其中插头的前端包含隔片的实例，所述隔片包含在插头的光纤与插座的波导之间光学耦合光的透镜；图8A是实例光学耦合装置的自顶而下部分分解图，说明突出部可补偿插座主体的前端的形状中的误差的方式；图8B类似于图4A，且说明其中插座主体包含在下表面中的一个或多个凹口以有助于将插座紧固到下面的PIC的实施例；图9A是连同实例两部分突出部的实例两部分插座的自顶而下部分分解图；图9B是展示两部分插座和两部分突出部的实例PIC组合件的前视图；图9C类似于图9A，且展示两部分插座和一部分(整体)突出部的实例配置；图10A和图10B是用以在隔片材料的薄片中形成实例U形突出部的模板的俯视图；且图11是被配置用于与MTP类型的插头一起使用的实例突出部的前视图。具体实施方式现对本公开的各种实施例进行详细参考，在附图中说明各种实施例的实例。在可能时，贯穿图式使用相同或相似参考数字指相同或相似部分。图式未必按比例，并且所属领域的技术人员应认识到，已简化图式来说明本公开的关键方面。如下阐述的权利要求书并入到这个详述内且构成这个详述的部分。笛卡尔坐标是为了参考的原因而在所述图中的一些中展示，且并不希望关于方向或定向为限制性。在以下描述中，纵向或轴向移动在z方向上，而侧向移动在x方向和/或y方向上。光子系统和PIC组合件图1是实例光子系统6的立面图，而图2A是图1的光子系统的立面且部分分解图。图2B是光子系统6的插座部分的特写立面图。光子系统6包含PIC组合件10。PIC组合件10包含PIC20和可操作地支撑所述PIC的衬底60。在实例中，衬底60包含插入物70和印刷电路板80，在所述情况下，PIC20可操作地安装到插入物70，插入物70可操作地安装到PCB80。插入物70被配置成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光子集成电路(PIC)组合件的光学接口装置的耦合装置，包括：主体，其具有前端、后端和上表面与下表面；在所述主体的所述前端处的至少一个对准特征；以及突出部，其在所述主体的所述前端处且包含在所述下表面下方延伸且界定面向下凸耳的至少一个向下悬垂突出部段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 US 15/251,2871.一种用于光子集成电路(PIC)组合件的光学接口装置的耦合装置，包括：主体，其具有前端、后端和上表面与下表面；在所述主体的所述前端处的至少一个对准特征；以及突出部，其在所述主体的所述前端处且包含在所述下表面下方延伸且界定面向下凸耳的至少一个向下悬垂突出部段。2.如权利要求1所述的耦合装置，其中所述至少一个对准特征形成于所述突出部中。3.如权利要求1或2所述的耦合装置，其中所述主体为单片式且其中所述突出部为所述单片式主体的部分。4.如权利要求3所述的耦合装置，其中所述单片式主体由聚合材料制成。5.如权利要求1到4中任一权利要求所述的耦合装置，其中所述突出部包含与所述至少一个对准特征对准的至少一个洞。6.如权利要求1到4中任一权利要求所述的耦合装置，其中所述突出部由附接到所述主体的所述前端的至少一个单独部分界定。7.如权利要求6所述的耦合装置，其中所述突出部由玻璃制成。8.如权利要求7所述的耦合装置，其中所述玻璃为热强化玻璃、熔融玻璃或离子交换玻璃中的一个。9.如权利要求6所述的耦合装置，其中所述至少一个单独部分由单一U形工件组成。10.如权利要求6所述的耦合装置，其中所述主体前端具有形状误差，且其中所述突出部实质上补偿所述形状误差。11.如权利要求1到4中任一权利要求所述的耦合装置，其中所述突出部包含由所述至少一个突出部段界定且被定大小以收纳另一耦合装置的隔片的凹口或孔隙。12.如权利要求1到4中任一权利要求所述的耦合装置，其中所述另一耦合装置的所述隔片包含面向上的凸耳，且其中当所述耦合装置可操作地接合时，所述面向下与面向上的凸耳界面连接。13.一种光子集成电路(PIC)组合件，包括：如权利要求1所述的耦合装置；PIC，其具有前端和所述耦合装置邻近其驻留的上表面，所述PIC可操作地支撑具有端面的至少一个波导，所述端面实质上驻留在所述PIC前端处且在由所述至少一个突出部段界定的凹口内。14.如权利要求13所述的PIC组合件，其中所述PIC由一支撑衬底支撑，且其中所述至少一个突出部段延伸穿过所述PIC且至所述支撑衬底内。15.如权利要求13所述的PIC组合件，其中所述至少一个突出部段与所述PIC前端接触且约束所述插座相对于所述PIC的纵向运动，且其中插座可侧向移动以执行所述至少一个波导与所述光学接口装置的另一耦合装置的至少一个光纤的对准。16.如权利要求13所述的PIC，其中所述耦合装置包含至少一个第一对准基准，且所述PIC包含至少一个第二对准基准以有助于所述第一耦合装置与所述PIC的对准。17.一种光学接口装置，包括：如权利要求13所述的PIC组合件，其中所述耦合装置界定第一耦合装置；第二耦合装置，其具有前端且可操作地支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·弗兰克·埃文斯，
申请(专利权)人：康宁光电通信有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US