【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤到芯片互连
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月11日提交的美国专利申请16/816,171的优先权，所述美国专利申请的全部内容通过引用并入。
[0003]各个示例实施例涉及光学通信设备，并且更具体地但不排他地，涉及用于将光纤阵列与平面光子集成电路互连的方法和设备。
技术介绍
[0004]本节介绍了可以有助于更好地理解本公开的各方面。因此，本节的陈述应就此进行阅读，并且不应被理解为承认现有技术中有什么或现有技术中没有什么。
[0005]随着电子处理芯片的输入/输出(I/O)容量的增加，电信号可能无法在实际可行的电子芯片封装的有限尺寸上提供足够的I/O容量。可行的替代方案可以是使用光信号互连电子芯片封装，与电I/O相比，光信号通常可以以高得多的每单位面积I/O容量来递送。
技术实现思路
[0006]本文公开了一种用于光学地连接一个或多个光纤和光子集成电路(PIC)的垂直耦合元件的阵列的连接器组合件的各个实施例。在各个实施例中，所述连接器组合件被构造成...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其特征在于，所述设备包括：一个或多个光纤，所述一个或多个光纤具有多个纤芯；光子集成电路，所述光子集成电路包括沿所述光子集成电路的主表面设置的多个垂直耦合元件；以及光纤连接器，所述光纤连接器连接在所述一个或多个光纤与所述光子集成电路之间以通过所述主表面在所述一个或多个光纤与所述光子集成电路之间传递光，所述光纤连接器包括光学器件，所述光学器件被配置成在所述多个纤芯与所述多个垂直耦合元件之间传输光，使得：所述多个纤芯中的第一对纤芯之间的距离通过第一缩放因子被光学地缩放；并且所述多个纤芯中的至少一个纤芯的直径通过不同于所述第一缩放因子的第二缩放因子被光学地缩放。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件被进一步配置成传输所述光，使得所述多个纤芯中的第二对纤芯之间的距离通过不同于所述第二缩放因子的第三缩放因子被光学地缩放。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件包括：一个或多个第一透镜，所述一个或多个第一透镜位于距所述主表面的第一偏移距离处；多个第二透镜，所述多个第二透镜位于距所述主表面的第二偏移距离处，所述第二偏移距离小于所述第一偏移距离；以及多个第三透镜，所述多个第三透镜位于距所述主表面的第三偏移距离处，所述第三偏移距离小于所述第二偏移距离。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件包括至少一个透镜，所述至少一个透镜被配置成与所述多个纤芯中的单个纤芯和所述多个垂直耦合元件中的单个垂直耦合元件传递光。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件包括多个光波导，所述多个光波导各自光学地连接所述多个纤芯中的相应纤芯和所述多个垂直耦合元件中的相应垂直耦合元件。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述多个光波导中的至少一些光波导是锥形的。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件包括一个或多个偏振分束器。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件包括一个或多个偏振旋转元件。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光纤连接器包括彼此可断开地连接的第一连接器部件和第二连接器部件。10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述光学器件被配置成在所述第一连接器部件与所述第二连接器部件之间的配合表面处产生光点，所述光点的大小至少是所述多个纤芯的对应直径的两倍。11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学器件被配置成在所述多个纤芯
中的第一数量的纤芯与所述多个垂直耦合元件中的第二数量的垂直耦合元件之间传递光，所述第二数量大于所述第一数量。12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个垂直耦合元件中的每个垂直耦合元件选自由以下元件组成的元件组：单偏振垂直光栅耦合器、转向镜、偏振分集垂直光栅耦合器、垂直腔表面发射激光器、表面法线调制器和光电二极管。13.一种光纤连接器，其特征在于，所述光纤连接器包括：第一连接器部件，所述第一连接器部件能够在所述第一连接器部件的第一侧处连接到具有多个纤芯的一个或多个光纤，所述第一连接器部件具有与所述第一侧相对的第二侧；第二连接器部件，所述第二连接器部件能够在所述第二连接器部件的一侧处连接到所述第一连接器部件的所述第二侧，并且进一步能够在所述第二连接器部件的相对侧处连接到光子集成电路；以及光学器件，所述光学器件被配置成在所述第一连接器部件的所述第一侧与所述第二连接器部件的所述相对侧之间传输光，使得：所述多个纤芯中的第一对纤芯之间的距离通过第一缩放因子被光学地缩放；并且所述多个纤芯中的至少一个纤芯的直径通过不同于所述第一缩放因子的第二缩放因子被光学地缩放。14.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件被进一步配置成传输所述光，使得所述多个纤芯中的第二对纤芯之间的距离通过不同于所述第二缩放因子的第三缩放因子被光学地缩放。15.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件包括：一个或多个第一透镜，所述一个或多个第一透镜位于距所述第二连接器部件的所述相对侧的第一偏移距离处；多个第二透镜，所述多个第二透镜位于距所述第二连接器部件的所述相对侧的第二偏移距离处，所述第二偏移距离小于所述第一偏移距离；以及多个第三透镜，所述多个第三透镜位于距所述第二连接器部件的所述相对侧的第三偏移距离处，所述第三偏移距离小于所述第二偏移距离，所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离是在所述第一连接器部件和所述第二连接器部件彼此连接的情况下测量的。16.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件包括至少一个透镜，所述至少一个透镜被配置成与所述多个纤芯中的单个纤芯和所述光子集成电路的多个垂直耦合元件中的单个垂直耦合元件传递光。17.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件包括多个光波导，所述多个光波导各自被设置成光学地连接所述多个纤芯中的相应纤芯和所述光子集成电路的多个垂直耦合元件中的相应垂直耦合元件。18.根据权利要求17所述的光纤连接器，其特征在于，所述多个光波导中的至少一些光波导是锥形的。19.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件包括一个或多个偏振分束器。20.根据权利要求13所述的光纤连接器，其特征在于，所述光学器件包括一个或多个偏振旋转元件。
21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光纤连接器包括具有孔的双折射板。22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述孔包括圆形孔、正方形孔、矩形孔或条形孔中的至少一者。23.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述双折射板包括半波片。24.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光纤连接器包括彼此间隔开的多个条状薄片，其中所述多个条状薄片被配置成使具有第一偏振状态的光束分量的偏振旋转，并且所述多个条状薄片之间的空间允许具有第二偏振状态的光束分量在没有偏振旋转的情况下穿过。25.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述一个或多个偏振旋转元件被实施为具有孔的双折射板。26.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光纤连接器包括：一个或多个走离元件，所述一个或多个走离元件被配置成从所述多个纤芯中的一个或多个纤芯接收输入光束，并且将每个输入光束分离成具有第一偏振的第一光束分量和具有第二偏振的第二光束分量；以及具有孔的双折射板，其中所述双折射板相对于所述一个或多个走离元件定位，使得每个孔与对应的第一光束分量对准，其中所述双折射板使所述第二光束分量中的每个第二光束分量的偏振旋转以使所述第二光束分量具有与所述对应的第一光束分量相同的偏振。27.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述第一光束分量和所述第二光束分量中的每一者被导向所述多个垂直耦合元件中的一个垂直耦合元件。28.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被配置成发射单波长信号，并且用于将输入光从所述光纤连接器传输到所述光子集成电路的垂直耦合元件的数量是提供所述输入光束的纤芯的数量的两倍。29.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，其中每个走离元件被配置成允许所述第一光束分量在没有移位的情况下穿过，并且使所述第二光束分量相对于所述第一光束分量移位一定距离，其中所述第二光束在平行于行方向的走离方向上被移位。30.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，其中每个走离元件被配置成允许所述第一光束分量在没有移位的情况下穿过，并且使所述第二光束分量相对于所述第一光束分量移位一定距离，其中所述第二光束在垂直于行方向的走离方向上被移位。31.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，每个走离元件被配置成允许所述第一光束分量在没有移位的情况下穿过，并且使所述第二光束分量相对于所述第一光束分量移位一定距离，其中所述多个垂直耦合元件被配置成以最大效率耦合具有沿第一方向的电场的光信号，其中所述第二光束在平行于所述第一方向的走离方向上相对于所述第一光束移位。32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，并且所述第一方向垂直于所述行方向。33.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，所
述第一方向相对于所述行方向成一定角度，并且所述角度在10
°
至80
°
的范围内。34.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，每个走离元件被配置成允许所述第一光束分量在没有移位的情况下穿过，并且使所述第二光束分量相对于所述第一光束分量移位一定距离，其中所述多个垂直耦合元件被配置成以最大效率耦合具有沿第一方向的电场的光信号，其中所述第二光束在垂直于所述第一方向的走离方向上相对于所述第一光束移位。35.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，并且所述第一方向平行于所述行方向。36.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述多个纤芯被布置成一行或多行，并且所述第一方向相对于所述行方向成一定角度，并且所述角度在10
°
至80
°
的范围内。37.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个垂直耦合元件包括第一组垂直耦合元件和第二组垂直耦合元件，所述第一组垂直耦合元件在所述多个纤芯与所述光子集成电路之间传输光，所述第二组垂直耦合元件不在所述多个纤芯与所述光子集成电路之间传输光，其中所述第二组垂直耦合元件中的至少一对垂直耦合元件通过对准波导连接，所述对准波导使得所述多个垂直耦合元件和所述光纤连接器能够主动对准。38.根据权利要求37所述的设备，其特征在于，所述多个垂直耦合元件位于整个矩形覆盖区内，并且所述第二组垂直耦合元件定位在所述整个矩形覆盖区内。39.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光纤连接器包括光学能源光纤端口，所述光学能源光纤端口被配置成从光纤接收第一光学能源光束...
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