紧凑型分光设备和方法技术

本发明专利技术涉及“紧凑型分光设备和方法。”公开了用于在波长的操作带宽上的光分割的分光设备的配置。该分光设备可包括第一耦合器和第二耦合器，其中第一耦合器具有第一分割功率关系，并且第二耦合器具有第二分割功率关系，并且第一分割功率关系和第二分割功率关系在波长的操作带宽上彼此互补。该分光设备还可包括定位在第一耦合器与第二耦合器之间的相位延迟。相位延迟可导致输出光在波长的操作带宽上具有大致均匀的光学功率分布。在一些实施方案中，第一耦合器和第二耦合器可以是定向耦合器，并且在其它实施方案中，第一耦合器和第二耦合器可以是渐变耦合器。耦合器可以是渐变耦合器。耦合器可以是渐变耦合器。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型分光设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请根据35 U.S.C.
§
119(e)规定要求2021年9月24日提交的美国临时专利申请号63/248,236的权益，其内容全文以引用方式并入本文。


[0003]本公开整体涉及分光设备。更具体地，本文的实施方案涉及一种具有彼此光学耦合的光耦合器的光学系统，具有相位延迟定位在所述光耦合器之间。

技术介绍

[0004]一般来讲，光学系统采用多个光输入来测量各种类型的信息。这些光学系统中的一些光学系统可输出多个不同波长的光。然而，随着被监测波长的数量增加，光学系统的大小、成本和复杂性也增加。由于光学系统的大小随光输入、光源和/或光波长的数量按比例改变，所以用于生成、分割、耦合、和/或监测光的光学系统因诸如大小、成本和复杂性等因素而可能不适于某些应用。例如，此类光学系统可能占据太多空间而无法合理地结合到紧凑型电子设备(诸如移动电话、平板计算设备、膝上型计算机、可穿戴装置等)中。另外，用于发射和/或监测光的现有光学系统可在窄波长范围上工作，并且可能无法在不同波长范围或宽波长范围上有效地工作。因此，可能期望采用跨宽带波长范围执行、同时保持紧凑形状因数以用于结合在紧凑型电子设备中的系统。

技术实现思路

[0005]本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及紧凑型宽带分光设备。还描述了涉及采用级联2*2定向耦合器或级联2*2渐变耦合器的分光设备的系统、设备、方法和装置。级联的2*2定向耦合器各自可以是窄带2*2耦合器。当2*2定向耦合器彼此光学耦合且具有相位延迟定位在2*2定向耦合器之间的臂之一上时，定向分割设备可在更宽的带宽(例如，宽带波长)上执行。类似地，2*2渐变耦合器各自可以是窄带2*2耦合器，但是当彼此光学耦合且具有相位延迟定位在2*2渐变耦合器之间时，渐变分割设备可在更宽的带宽(例如，宽带波长)上工作。
[0006]在一些示例中，本公开描述了一种分光设备。所述分光设备可包括第一耦合器，所述第一耦合器耦合波长的操作带宽上的光。所述第一耦合器可包括所述第一耦合器的第一支路和所述第一耦合器的光学耦合到所述第一耦合器的所述第一支路的第二支路。所述分光设备还可包括第二耦合器，所述第二耦合器耦合波长的所述操作带宽上的光。所述第二耦合器可包括所述第二耦合器的第一支路和所述第二耦合器的光学耦合到所述第二耦合器的所述第一支路的第二支路。所述分光设备还可包括定位在所述第一耦合器与所述第二耦合器之间的相位延迟。另外，所述第一耦合器具有第一分割功率关系，所述第二耦合器具有第二分割功率关系，并且所述第一耦合器和所述第二耦合器在波长的所述操作带宽上具有互补的分割功率关系。
[0007]在其他示例中，本公开可包括一种分光设备。所述分光设备可包括用于以在光的波长与输出光学功率之间的第一分割功率关系来耦合光的第一耦合器，其中所述第一耦合器包括所述第一耦合器的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路被定位成使得所述光在所述第二支路与所述第一支路之间耦合。所述分光设备可包括用于以在光的波长与输出光学功率之间的第二分割功率关系来耦合光的第二耦合器，所述第二耦合器包括所述第二耦合器的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路被定位成使得所述光在所述第二耦合器的所述第一支路与所述第二耦合器的所述第二支路之间耦合；和定位在所述第一耦合器的所述第二支路与所述第二耦合器的所述第二支路之间的相位延迟，其中光的所述波长与所述输出光学功率之间的所述第一分割功率关系和所述第二分割功率关系彼此不同。
[0008]在其他示例中，本公开可包括一种分光方法。所述方法可包括将第一输入光输入到第一耦合器、从所述第一耦合器输出第一输出光和第二输出光、延迟所述第二输出光的相位、第二耦合器接收所述第一输出光和经相位延迟的所述第二输出光、以及从所述第二耦合器输出第一输出光和第二输出光。输入到所述第一耦合器的所述第一输入光和所述第二输入光在波长的操作带宽内，所述第一耦合器具有第一分割功率关系，所述第二耦合器具有第二分割功率关系，并且所述第一分割功率关系和所述第二分割功率关系在波长的所述操作带宽上互补。
[0009]除了上述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。
附图说明
[0010]图1是示例性分光设备的框图。
[0011]图2A是在输出上具有示例性光学功率分布的第一耦合器的示例。
[0012]图2B是具有与图2A的第一耦合器互补的示例性光学功率分布的第二耦合器的示例。
[0013]图2C是示出来自示例性分光设备的第一2*2耦合器的示例性输出信号的图示。
[0014]图2D是示出来自示例性分光设备的第二2*2耦合器的示例性输出信号的图示。
[0015]图2E是示出来自使用图2A和图2B的第一和第二2*2耦合器的分光设备的示例性输出信号的图示。
[0016]图3是具有级联的定向2*2耦合器的示例性定向分光设备。
[0017]图4是具有级联的渐变2*2耦合器的示例性渐变分光设备。
[0018]附图中的交叉影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料特性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特征、属性、或特性的任何偏好或要求。
[0019]应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。
具体实施方式
[0020]现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
[0021]如本文所用，术语“邻接”是指两个元件共用公共边界或以其他方式彼此接触，而术语“相邻”是指两个元件彼此接近并且可(或可不)彼此接触。因此，邻接的元件也是相邻的，但反过来却不一定成立。另外，彼此“光学耦合”的两个元件可允许光从一个元件传递和/或耦合到另一个元件。
[0022]如在整个本说明书中所用，在参考标号之后没有α字符的参考标号可以指对应参考、所有参考文献的组、或参考中的一些参考中的一者或多者。例如，“215”可以是指第一耦合器支路215a(例如，第一耦合器215的第一耦合器支路215a、第一耦合器的第二耦合器支路215b等)，可以是指第一耦合器215的所有区段，或者可以是指第一耦合器215的一个或多个支路(例如，第一耦合器215的支路215a和区段215b两者)，具体取决于其使用的上下文。
[0023]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分光设备，包括：第一耦合器，所述第一耦合器耦合在波长的操作带宽上的光，所述第一耦合器包括：所述第一耦合器的第一支路；和所述第一耦合器的第二支路，所述第二支路光学耦合到所述第一耦合器的所述第一支路；第二耦合器，所述第二耦合器耦合在波长的所述操作带宽上的光，所述第二耦合器包括：所述第二耦合器的第一支路；和所述第二耦合器的第二支路，所述第二支路光学耦合到所述第二耦合器的所述第一支路；和相位延迟，所述相位延迟定位在所述第一耦合器与所述第二耦合器之间，其中：所述第一耦合器具有第一分割功率关系；所述第二耦合器具有第二分割功率关系；并且所述第一耦合器和所述第二耦合器在波长的所述操作带宽上具有互补的分割功率关系。2.根据权利要求1所述的分光设备，其中：所述第一耦合器和所述第二耦合器是定向耦合器；所述第一耦合器包括第一耦合区域，在所述第一耦合区域中，光在所述第一耦合器的所述第一支路和所述第二支路之间耦合；所述第二耦合器包括第二耦合区域，其中光在所述第二耦合区域中在所述第二耦合器的所述第一支路和所述第二支路之间耦合；并且所述第二耦合器的所述第一支路和所述第二支路输出所述光。3.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述第一耦合器和所述第二耦合器各自是渐变耦合器。4.根据权利要求1所述的分光设备，其中：所述第二耦合器的所述第一支路和所述第二支路输出具有一致的光学功率比率输出的光。5.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述分光设备输出在波长的所述操作带宽上具有一致的光学功率比率输出的光。6.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述第一耦合器和所述第二耦合器各自是窄带耦合器。7.根据权利要求1所述的分光设备，其中：所述第一耦合器是第一渐变耦合器；所述第一耦合器包括第一耦合区域；所述第一支路和所述第二支路在所述第一耦合区域中渐变；所述第二耦合器是第二渐变耦合器；所述第二耦合器包括第二耦合区域；并且所述第三支路和所述第四支路在所述第二耦合区域中渐变。8.根据权利要求7所述的分光设备，其中：
所述第一耦合器在所述第一耦合区域中绝热地渐变；并且所述第二耦合器在所述第二耦合区域中绝热地渐变。9.一种分光设备，包括：第一耦合器，所述第一耦合器用于以光的波长与输出光学功率之间的第一分割功率关系耦合光，所述第一耦合器包括：所述第一耦合器的第一支路；和所述第一耦合器的第二支路，所述第二支路被定位成使得所述光在所述第二支路与所述第一支路之间耦合；第二耦合器，所述第二耦合器用于以光的波长与输出光学功率之间的第二分割功率关系耦合光，所述第二耦合器包括：所述第二耦合器的第一支路；和所述第二耦合器的第二支路，所述第二支路被定位成使得所述光在所述第二耦合器的所述第一支路与所述第二耦合器的所述第二支路之间耦合；和相位延迟，所述相位延迟定位在所述第一耦合器的所述第二支路与所述第二耦合器的所述第二支路之间，其中光的所述波长与所述输出光学功率之间的所述第一分...

【专利技术属性】
技术研发人员：YK，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：