光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统技术方案

本发明专利技术提供了光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统。光波导转向耦合结构组合体包括：光波导结构，其包括第一覆盖区域、光波导区域、第二覆盖区域，通过第一覆盖区域和第二覆盖区域与光波导区域的配合使光场被限制在光波导区域传输；转向组合体结构，其与光波导结构的输出端面相连，基于转向导光的组合方式使来自光波导结构的光场的传播方向转向。通过光波导转向耦合结构组合体形成为一体，使光场分布集中，由此降低了个体结构间及整体的光损耗，从而提高了光耦合效率，增大了设计灵活性，改善了光波导转向耦合结构的性能。

Optical waveguide steering coupling structure combination and optical waveguide alignment monitoring system

The invention provides an optical waveguide steering coupling structure combination and an optical waveguide steering alignment monitoring system. The optical waveguide steering coupling structure combination comprises an optical waveguide structure including a first coverage area, an optical waveguide area, a second coverage area, and a combination of the first coverage area and the second coverage area with the optical waveguide area to confine the optical field to the optical waveguide area for transmission; and a steering combination structure with the optical waveguide structure. The output faces are connected, and the propagation direction of the light field from the optical waveguide structure is changed based on the combination of the steering guide. By turning the optical waveguide into a coupling structure, the optical field distribution is centralized, thus reducing the optical loss between individual structures and the whole, thus improving the optical coupling efficiency, increasing the design flexibility, and improving the performance of optical waveguide turning to the coupling structure.

【技术实现步骤摘要】
光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统
本专利技术属于光通信元器件领域，具体涉及一种光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统，特别是一种光损耗低光耦合效率高性能优异的光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统。
技术介绍
随着5G(5th-Generation：第五代移动通信技术的简称)的研究发展和云计算服务的推广应用，光通信互连的带宽需求越来越高，因而对目前光通信网络的带宽、速率、稳定性等提出了更高的要求。另外，光通信元器件是决定光通信网络性能的主要因素，而其中的光波导转向耦合结构是使光信号从波导转向进入芯片或者从一种器件转向进入另一种器件的关键结构。通常，光波导转向耦合结构采用的方案大多是基于反射、全反射、或者折射的结构，或者是反射与衍射组合的结构等，这些传统的转向耦合结构因光损耗的存在等而使耦合结构本身及其与耦合目标之间的耦合效率降低，这样的问题会影响到与光波导转向耦合结构相关联的光通信元器件的性能。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种光波导转向耦合结构组合体，具有：光波导结构，其包括第一覆盖区域、光波导区域、第二覆盖区域，通过第一覆盖区域和第二覆盖区域与光波导区域的配合使光场被限制在光波导区域传输；转向组合体结构，其与光波导结构的输出端面相连，基于转向导光的组合方式使来自光波导结构的光场的传播方向转向；其中，该光波导转向耦合结构组合体形成为一体。在本专利技术的一些实施例中，转向结构的转向导光方式是反射、全反射、折射、负折射或者衍射。例如，用于反射的结构是平面反射镜；用于全反射的结构是全反射棱镜、基于光波导斜切端面的结构，在全反射棱镜、基于光波导斜切端面的结构覆盖金属膜或者反射介质膜；用于负反射的结构由负折射率材料形成；用于衍射的结构是光栅。在本专利技术的一些实施例中，在转向组合体结构的输出端面的连接有出射导光体的位置外围设置有对准标记。优选对准标记是尺寸匹配结构，更优选尺寸匹配结构是平面标记、或沟槽。在本专利技术的一些实施例中，出射导光体是平凸透镜，平凸透镜的焦距根据光场尺寸的要求设定。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种光波导转向对准监控系统，包括：上述的光波导转向耦合结构组合体；耦合目标，其位于与光波导转向耦合结构组合体的输出端面对应的位置；监控器结构，其通过监控光波导转向耦合结构组合体与耦合目标的位置，来辅助从光波导转向耦合结构组合体出射的光场对准耦合目标。在本专利技术的一些实施例中，监控器结构至少包括两个监控器，一个监控器设置在光波导转向耦合结构组合体的上方，另一个监控器设置在光波导转向耦合结构组合体的侧方；优选监控器是电荷耦合器件、透镜。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术的光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统至少具有以下有益效果其中之一或其中的一部分：(1)光波导转向耦合结构组合体以多种导光方式组合的方式形成为一体，与单一导光方式相比，使光场分布集中，降低了光损耗，从而，提高了光耦合效率，增大了设计灵活性，改善了结构的性能。(2)光波导转向耦合结构组合体设置有对准标记，降低了结构耦合的难度和复杂性，降低了成本，提高了良品率。(3)监控系统可以同时监控光波导转向耦合结构组合体的位置及光场分布，提高了耦合效率和可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体和使用该组合体的光波导转向对准监控系统的概要性示意图。图2为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体中使反射与折射组合的耦合情形的示意图。图3为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体中使全反射与折射组合的耦合情形的示意图。图4为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体中使斜切端面的全反射与折射组合的耦合情形的示意图。图5为负折射效应的示意图。图6为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体中使负折射与折射组合的耦合情形的示意图。图7为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体中使衍射与折射组合的耦合情形的示意图。【附图主要元件标号说明】100-衬底；101-光波导区域；102-第一覆盖区域；103-光波导转向结构；104-第二覆盖区域；107-上方监控器；108-水平监控器；110-耦合目标；200-衬底；201-光波导区域；202-第一覆盖区域；203-平面反射镜；204-第二覆盖区域；206-平凸透镜；207-上方监控器；208-水平监控器；210-耦合目标；300-衬底；301-光波导区域；302-第一覆盖区域；303-光波导转向结构；304-第二覆盖区域；306-平凸透镜；307-上方监控器；308-水平监控器；310-耦合目标；400-衬底；401-光波导区域；402-第一覆盖区域；403-光波导斜切端面；404-第二覆盖区域；406-平凸透镜；407-上方监控器；408-水平监控器；410-耦合目标；600-衬底；601-光波导区域；602-第一覆盖区域；603-负折射率转向结构；604-第二覆盖区域；606-平凸透镜；607-上方监控器；608-水平监控器；610-耦合目标；700-衬底；701-光波导区域；702-第一覆盖区域；703-衍射转向结构；704-第二覆盖区域；706-平凸透镜；707-上方监控器；708-水平监控器；710-耦合目标。具体实施方式本专利技术提供了一种光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统，其中，通过将光波导结构、转向组合体结构进行组合而成为一体以形成光波导转向耦合结构组合体，由此降低了个体结构间及整体的光损耗，从而，提高了光耦合效率，增大了设计灵活性，改善了光波导转向耦合结构的性能。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的具体实施例中，提供了一种光波导转向耦合结构组合体和光波导转向对准监控系统，其中，光波导转向耦合结构组合体通过将反射、全反射、负折射、衍射等的导光方式分别与折射进行导光方式组合而形成不同的耦合情形，同时在不同的耦合情形下还在光波导转向耦合结构组合体上设置对准标记，以提高光波导转向耦合结构组合体在应用中的对准效率。图1为本专利技术实施例光波导转向耦合结构组合体和使用该组合体的光波导转向对准监控系统的概要性示意图。其中，光波导转向对准监控系统包括光波导转向耦合结构组合体和监控器结构，光波导转向耦合结构组合体包括光波导结构、和转向组合体结构，监控器结构包括上方监控器107和水平监控器108，光波导结构包括衬底100、第二覆盖区域104、光波导区域101和第一覆盖区域102，转向组合体结构包括光波导转向结构103，未示出作为出射导光体的透镜，而可以理解为以斜向网格示出的光波导转向结构103兼顾了透镜聚光功能。具体地，光波导结构在衬底100上依次层叠有第二覆盖区域104、光波导区域101和第一覆盖区域102；衬底100作为基底支撑着其上层叠的各区域；光波导区域101是光场的主要分布区域，即，光场主要在光波导区域分布传输；第一覆盖区域102和第二覆盖区域104与光波导区域101配合来起到光限制作用，通过光限制作用将光场限制在光波导区域101。光波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导转向耦合结构组合体，包括：光波导结构，其包括：第一覆盖区域、光波导区域、第二覆盖区域，通过所述第一覆盖区域和所述第二覆盖区域与所述光波导区域的配合使光场被限制在所述光波导区域传输；以及转向组合体结构，其与所述光波导结构的输出端面相连，基于转向导光的组合方式使来自所述光波导结构的光场的传播方向转向；其中，所述光波导转向耦合结构组合体形成为一体。

【技术特征摘要】
1.一种光波导转向耦合结构组合体，包括：光波导结构，其包括：第一覆盖区域、光波导区域、第二覆盖区域，通过所述第一覆盖区域和所述第二覆盖区域与所述光波导区域的配合使光场被限制在所述光波导区域传输；以及转向组合体结构，其与所述光波导结构的输出端面相连，基于转向导光的组合方式使来自所述光波导结构的光场的传播方向转向；其中，所述光波导转向耦合结构组合体形成为一体。2.根据权利要求1所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，所述转向组合体结构的转向导光方式是反射、全反射、折射、负折射或者衍射。3.根据权利要求2所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，用于所述反射的结构是平面反射镜。4.根据权利要求2所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，用于所述全反射的结构是全反射棱镜、基于光波导斜切端面的结构。5.根据权利要求4所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，在所述全反射棱镜、所述基于光波导斜切端面的结构覆盖金属膜或者反射介质膜。6.根据权利要求2所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，用于所述负反射的结构由负折射率材料形成。7.根据权利要求2所述的光波导转向耦合结构组合体，其中，用于所述衍射的结构是光栅。8.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，李智勇，常丽敏，俞育德，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11