包括模制的光学插入器以及PIC和2个偏振选择性元件的能够实现隔离和/或偏振管理的光学耦合器制造技术

本发明专利技术描述了一种装置，该装置实施了在光子集成电路(PIC)和诸如光纤或激光器的第二光学元件之间的高效耦合，同时允许高效的偏振管理和/或光学隔离。它能够将PIC与大的单模光纤数量封装，以及能够对具有任意偏振的光进行输入耦合和输出耦合。该装置包括玻璃插入器，该玻璃插入器包含至少一个偏振选择性元件和一对透镜，该对透镜转换在第二光学元件和PIC上的偏振选择性耦合器之间的光束轮廓。本发明专利技术还包括一种用于制造基于构件块的子组件的装置的方法，该构件块使用晶片级高精度玻璃模制和诸如薄膜涂层的一种或多种表面处理来制造。诸如薄膜涂层的一种或多种表面处理来制造。诸如薄膜涂层的一种或多种表面处理来制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括模制的光学插入器以及PIC和2个偏振选择性元件的能够实现隔离和/或偏振管理的光学耦合器

技术介绍

[0001]虽然传统网络拓扑实施树状架构，在该树状架构中，接入节点之间的数据流量必须通过几个层次结构传输，而在较新的数据中心中实施的拓扑通常基于将架顶式(TOR)交换器(叶)与多个或所有主干节点连接的脊叶式架构，从而显著缩短延迟并提高网络可靠性。由于由此产生的高的端口数和增加的距离，也由于服务器数量按比例增加，这些架构需要在500米甚至更远的距离上具有成本效益的高带宽光学互连。因此，该行业目前正在经历从传统的多模垂直腔面发射激光器(VCSEL)技术向基于单模的光学技术的范式改变。这有助于诸如硅光子学的光子集成电路(PIC)技术的使用，该PIC技术具有能够实现例如波分多路复用或偏振复用数据编码的复杂光学电路。具有由IEEE P802.3bs标准定义的每载波或每光纤100Gb/s的400G收发器正在使用外部调制和PIC技术实施。
[0002]作为进一步的趋势，正在积极研究数据中心交换器中的电子
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光子共封装作为降低电力消耗的手段。这带来了进一步的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学插入器[300]，包括第一透镜[320A]和第二透镜[320B]和第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]，所述第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]将光从第二光学元件[200A]耦合至光子集成电路(PIC)[100]或从光子集成电路[100]耦合至第二光学元件[200A]，所述光子集成电路包括连接至偏振选择性子系统的第一偏振选择性耦合器[110A]或第一耦合器[110A]其特征在于光从所述第二光学元件[200A]传播至所述第一透镜[320A]，从所述第一透镜[320A]传播至所述第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]，从所述第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]传播至所述第二透镜[320B]，从所述第二透镜[320B]传播至所述第一耦合器[110A]，或以相反的顺序传播；光从所述第二光学元件[200A]耦合至用于一种偏振的所述第一耦合器[110A]，并且耦合至所述光子集成电路[100]的用于另一种偏振的第二耦合器[110B]，或光以一种偏振从所述第一耦合器[110A]耦合至所述第二光学元件[200A]中，并以另一种偏振从所述光子集成电路[100]的第二耦合器[110B]耦合至所述第二光学元件[200A]中，或光从所述第二光学元件[200A]耦合至所述第一耦合器[110A]，并且所述第二光学元件[200A]与在所述第一耦合器[110A]处或在所述第一耦合器[110A]之后发生的反射隔离，或光从所述第一耦合器[110A]耦合至所述第二光学元件[200A]，并且所述光子集成电路[100]与在所述第二光学元件[200A]处或在所述第二光学元件[200A]之后发生的反射隔离。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光子集成电路[100]包括连接至偏振选择性子系统的第二偏振选择性耦合器[110B]或第二耦合器[110B]，所述光学插入器包括第三透镜[320C]，所述第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]是反射器其特征在于光从所述第二光学元件[200A]传播至所述第一透镜[320A]，从所述第一透镜[320A]传播至所述第一偏振选择性反射器[310A]，根据其偏振从所述第一偏振选择性反射器[310A]传播至所述第二透镜[320B]或传播至所述第三透镜[320C]，从所述第二透镜[320B]传播至所述第一耦合器[110A]或从所述第三透镜[320C]传播至所述第二耦合器[110B]，或以相反的顺序传播。3.根据权利要求1所述的装置，其中第一法拉第旋转器[500A]插入在所述第二透镜[320B]和所述第一耦合器[110A]之间其特征在于光从所述第二光学元件[200A]耦合至所述第一耦合器[110A]，并且所述第二光学元件[200A]与在所述第一耦合器[110A]处或在所述第一耦合器[110A]之后发生的反射隔离，或光从所述第一耦合器[110A]耦合至所述第二光学元件[200A]，并且所述光子集成电路[100]与在所述第二光学元件[200A]处或在所述第二光学元件[200A]之后发生的反射隔离。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述光子集成电路[100]包括连接至偏振选择性子系统的第二偏振选择性耦合器[110B]或第二耦合器[110B]，并且所述光学插入器包括第三
透镜[320C]，所述第一偏振选择性反射器或滤光器[310A]是反射器，第一法拉第旋转器[500A]插入在所述第二透镜[320B]和所述第一耦合器[110A]之间，第二法拉第旋转器[500B]插入在所述第三透镜[320C]和所述第二耦合器[110B]之间其特征在于光从所述第二光学元件[200A]传播至所述第一透镜[320A]，从所述第一透镜[320A]传播至所述第一偏振选择性反射器[310A]，根据其偏振从所述第一偏振选择性反射器[310A]传播至所述第二透镜[320B]或传播至所述第三透镜[320C]，从所述第二透镜[320B]传播至所述第一法拉第旋转器[500A]，从所述第一法拉第旋转器[500A]传播至所述第一耦合器[110A]或从所述第三透镜[320C]传播至所述第二法拉第旋转器[500B]，从所述第二法拉第旋转器[500B]传播至所述第二耦合器[110B]，或以相反的顺序传播；光从所述第二光学元件[200A]耦合至用于一种偏振的所述第一耦合器[110A]并且从所述第二光学元件[200A]耦合至用于另一种偏振的所述第二耦合器[110B]，并且所述第二光学元件[200A]与在所述第一耦合器[110A]和所述第二耦合器[110B]处或在所述第一耦合器[110A]和所述第二耦合器[110B]之后发生的反射隔离，或光以一种偏振从所述第一耦合器[110A]耦合至所述第二光学元件[200A]并且以另一种偏振从所述第二耦合器[110B]耦合至所述第二光学元件[200A]，并且所述光子集成电路[100]与在所述第二光学元件[200A]处或在所述第二光学元件[200A]之后发生的反射隔离。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光子集成电路[100]包括连接至偏振选择性子系统的第二偏振选择性耦合器[110B]或第二耦合器[110B]以及具有第一光学端口[141A]和第二光学端口[141B]的光子子电路[140]，所述装置至少包括第一法拉第旋转器[500A]其特征在于所述第一光学端口[141A]连接至第一偏振选择性耦合器[110A]并且所述第二光学端口[141B]连接至第二偏振选择性耦合器[110B]；通过所述第一光学端口[141A]进入所述光子子电路[140]的所述光的至少一些通过所述第二光学端口[141B]离开所述光子子电路[140]，反之亦然；由第二光学元件[200A]发射的光根据其偏振通过所述耦合器[110A]或[110B]中的一个耦合至所述光子集成电路[100]；由所述光子集成电路发射的光通过所述耦合器[110A]或[110B]耦合至第三光学元件[200B]。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述光学插入器包括第三透镜[320C]和第四透镜[320D]以及第二偏振选择性反射器[310B]和第三偏振选择性反射器[310C]，所述第一法拉第旋转器[500A]插入在所述第二透镜[320B]和所述第一耦合器[110A]之间，第二法拉第旋转器[500B]插入在所述第三透镜[320C]和所述第二耦合器[110B]之间，所述偏振选择性反射器或滤光器[310A]是反射器。7.根据权利要求6所述的装置其特征在于光从所述第二光学元件[200A]传播至所述第一透镜[320A]，从所述第一透镜[320A]传播至所述第一偏振选择性反射器[310A]，根据其偏振从所述第一偏振选择性反射器[310A]
传播至所述第二透镜[320B]或传播至所述第二偏振选择性反射器[310B]，从所述第二透镜[320B]传播至所述第一法拉第旋转器[500A]，从所述第一法拉第旋转器[500A]传播至所述第一耦合器[110A]，从所述第二偏振选择性反射器[310B]传播至所述第三透镜[320C]，从所述第三透镜[320C]传播至所述第二法拉第旋转器[500B]，从所述第二法拉第旋转器[500B]传播至所述第二耦合器[110B]，或以相反的顺序传播。8.根据权利要求7所述的装置其特征在于由所述光子集成电路[100]发射的光通过第一耦合器[110A]传播至所述第一法拉第旋转器[500A]，从所述第一法拉第旋转器[550A]传播至所述第二透镜[320B]，从所述第二透镜[320B]传播至所述第一偏振选择性反射器[310A]，从所述第一偏振选择性反射器[310A]传播至所述第三偏振选择性反射器[310C]，从所述第三偏振选择性反射器[310C]传播至所述第四透镜[320D]，从所述第四透镜[320D]传播至所述第三光学元件[200B]，或以相反的顺序传播；由所述光子集成电路[100]发射的光通过所述第二耦合器[110B]传播至所述第二法拉第旋转器[500B]，从所述第二法拉第旋转器[500B]传播至所述第三透镜[320C]，从所述第三透镜[320C]传播至所述第二偏振选择性反射器[310B]，从所述第二偏振选择性反射器[310B]传播至所述第三偏振选择性反射器[310C]，从所述第三偏振选择性反射器[310C]传播至所述第四透镜[320D]，从所述第四透镜[320D]传播至所述第三光学元件[200B]，或以相反的顺序传播。9.根据权利要求6所述的装置其特征在于所述第一偏振选择性反射器[310A]与所述第一法拉第旋转器[500A]一起形成循环器；所述第二偏振选择性反射器[310B]与所述第二法拉第旋转器[500B]一起形成循环器；所述第一偏振选择性反射器[310A]在入射光被耦合至所述光子集成电路[100]之前根据其偏振分裂从所述第二光学元件[200A]入射的光，并且所述第三偏振选择性反射器[310C]在返回光被耦合至所述第三光学元件[200B]之前组合从所述光子集成电路[100]返回的不同偏振光，或所述第三偏振选择性反射器[310C]在入射光被耦合至所述光子集成电路[100]之前根据其偏振分裂从所述第二光学元件[200A]入射的光，并且所述第一偏振选择性反射器[310A]在返回光被耦合至所述第三光学元件[200B]之前组合从所述光子集成电路[100]返回的不同偏振光。10.根据权利要求2和4至9中任一项所述的装置，其中所述第一耦合器[110A]和所述第二耦合器[110B]是彼此正交定向的表面发射/接收耦合器。11.根据权利要求4至9中任一项所述的装置，其中所述第一耦合器[110A]和所述第二耦合器[110B]是彼此平行或反平行定向的表面发射/接收耦合器。12.根据权利要求2和4至9中任一项所述的装置，其中所述光子集成电路[100]还包括第一偏振选择性元件[130A]和第二偏振选择性元件[130B]，耦合器[110A]和[110B]是边缘耦合器并分别与偏振选择性元件[130A]和[130B]连接其特征在于
偏振选择性元件[130A]和[130B]适于传输不同的偏振。13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中自由光束[400]在所述光学插入器[300]内部传播其特征在于所述自由光束[400]不受波导中的引导的限制。14.根据权利要求13所述的装置，其中所述自由光束[400]是准直的或接近准直的其特征在于其k
‑
矢量分布比由所述第二光学元件[200A]和所述偏振选择性耦合器[110A]发射/接收的光束的k
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矢量分布要窄得多；所述自由光束[400]到达所述偏振选择性滤光器或反射器[310A]。15.根据权利要求13所述的装置，其中所述光学插入器的一部分通过在模制工艺期间将顶部模具[1201A]和底部模具[1201B]压制在一起而模制形成，并且其中所述自由光束[400]沿传播方向从所述插入器的由所述顶部模具[1201A]形成的元件传播至所述光学插入器的由所述底部模具[1201B]形成的元件其特征在于所述传播方向与将所述顶部模具和所述底部模具压制在一起的方向[1202A]、[1202B]平行或在所述方向的+/
‑
20
°
内。16.一种制造在权利要求1至15中描述的所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米，
申请(专利权)人：亚琛工业大学，
类型：发明
国别省市：