分光设备制造技术

本发明专利技术公开了一乘四分光设备的配置。该分光设备可包括主波导、第一耦合波导和第二耦合波导。该主波导可以将光从该主波导耦合到该第一耦合波导和该第二耦合波导两者中。由于对耦合模式的操纵，可以输入光的一个基本模式，并且可以输出光的四个基本模式。在一些示例中，该主波导可以输入光的基本模式，该基本模式可被转换成第一混合模式，该第一混合模式可以是四波瓣模式。该第一耦合波导和该第二耦合波导可以是锥形的并且由间隙分开，使得该第一混合模式可以被转换成两个第二混合模式，这两个第二混合模式然后可被转换回输出光的四个基本模式。模式。模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分光设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利合作条约申请要求于2020年9月23日提交的美国临时专利申请第63/082,461号以及于2021年8月20日提交的美国非临时专利申请第17/408,122号的优先权，这些专利申请的内容全文以引用方式并入本文中。


[0003]本公开整体涉及一种用于分离光的光学系统。更具体地，本文的实施方案涉及用于通过使用波导来转换光模式而分离光的光学系统。

技术介绍

[0004]通常，光学系统可采用多个光源以用于日常设备，诸如计算机鼠标、激光打印机等。尽管这些系统可具有多个光输出，但是可以存在比光源更多的光输出，因为光可以被解复用或分离。在一些示例中，光学系统的大小可能增加到不合理的大小，因为光学系统倾向于随着级联分光级的数量按比例增加。另外，这些较大光学系统不是能量有效的，并且可将光功率损耗引入到光学系统中。

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一种用于分离光的光学设备。还描述了涉及使用波导之间的模式耦合来分离光的系统、设备、方法和装置。在一些示例中，只要光可以在输入波导上输入并且光可以在四个波导上输出，光学设备就可以用作一乘四分离器。输入波导可以提供具有基本模式的光，其中输入波导定位在第一耦合波导和第二耦合波导之间。光可以从输入波导耦合到第一耦合波导和第二耦合波导两者，并且光可以从光的基本模式转换到第一混合模式。第一耦合波导和第二耦合波导可以彼此间隔开，并且光可以从第一混合模式转换到第二混合模式。第一耦合波导和第二耦合波导中的每一者可以具有Y形结，并且第二混合模式可以转换成在两个Y形结的四个输出中的每个输出上传播的基本模式。
[0006]在一些示例中，本公开描述了一种分光设备。分光设备可包括被配置为提供光的基本模式的第一区域、被配置为将光的基本模式转换成光的第一混合模式的第二区域，该第二区域包括：具有第一侧和第二侧的主波导、与主波导的第一侧相邻的第一耦合波导、以及与主波导的第二侧相邻的第二耦合波导。分光设备还可以包括第三区域，该第三区域被配置为将光的第一混合模式转换成光的多个第二混合模式，该第三区域包括在第一耦合波导中并且被配置为将光的多个第二混合模式中的一个第二混合模式转换成光的基本模式的第一Y形结，以及在第二耦合波导中并且被配置为将光的多个第二混合模式中的另一个第二混合模式转换成光的基本模式的第二Y形结。在一些示例中，光的第一混合模式是光的四波瓣模式，光的多个第二混合模式各自是光的二波瓣模式，主波导在光的基本模式被转换成光的第一混合模式的区域附近终止。在一些示例中，光的基本模式被输入在主波导上，
并且Y形结被配置为输出四个转换的基本模式。
[0007]在一些示例中，第一耦合波导和第二耦合波导比主波导更宽。在一些示例中，第二区域中的第一耦合波导和第二耦合波导是锥形波导，并且从主波导到第一耦合波导和第二耦合波导的光学耦合至少取决于第一耦合波导和第二耦合波导的锥度比。在一些示例中，第二区域中的第一耦合波导和第二耦合波导的宽度减小。在一些示例中，第三区域中的第一耦合波导和第二耦合波导由宽度增加的间隙分开。在一些示例中，在第二区域中，主波导和第一耦合波导之间的第一间隙的宽度与主波导和第二耦合波导之间的第二间隙的宽度相同。在一些示例中，光的多个第二混合模式中的一个第二混合模式是在第三区域的第一耦合波导中传播到第一Y形结的第一二波瓣模式，并且光的多个第二混合模式中的另一个第二混合模式是在第三区域的第二耦合波导中传播到第二Y形结的第二二波瓣模式。
[0008]在一些示例中，本公开描述了一种分光设备。分光设备可包括：输入区域，该输入区域被配置为提供具有基本模式的光；交互区域，该交互区域被配置为将基本模式转换成第一混合模式；以及扇形区域，该扇形区域被配置为将第一混合模式转换成多个第二混合模式并且将多个第二混合模式转换成多个转换的基本模式。在一些示例中，第一混合模式具有四个波瓣，多个第二混合模式各自具有两个波瓣，并且分光设备还可包括硅板、设置在硅板上的主波导、设置在硅板上的第一耦合波导、设置在硅板上的第二耦合波导，第一耦合波导和第二耦合波导是交互区域中的肋状波导，并且第一耦合波导和第二耦合波导转换成扇形区域中的条状波导。在一些示例中，扇形区域包括具有第一Y形结的第一耦合波导、具有第二Y形结的第二耦合波导，并且第一混合模式具有四个波瓣以减少第一Y形结或第二Y形结中的至少一者或两者附近的光损耗。
[0009]在一些示例中，分光设备还可包括硅板、在扇形区域中设置在硅板上的第一肋状波导、在扇形区域中设置在硅板上的第二肋状波导，其中第一肋状波导和第二肋状波导通过宽度沿扇形区域增加的间隙彼此分开，并且该间隙包括低折射率包覆区域。在一些示例中，分光设备还包括转变成扇形区域中的第一条状波导的第一肋状波导以及转变成扇形区域中的第二条状波导的第二肋状波导，从而使第一条状波导和第二条状波导彼此解耦。在一些示例中，扇形区域将多个第二混合模式转换成基本模式，从而输出具有相等光功率的四个基本模式。在一些示例中，分光设备还包括转变成扇形区域中的第一条状波导的第一肋状波导、转变成扇形区域中的第二条状波导的第二肋状波导，并且在第一混合模式转换成第二混合模式之前，第一肋状波导完成转变成第一条状波导并且第二肋状波导完成转变成第二条状波导。
[0010]在一些示例中，本公开描述了一种用于分光的方法。该方法可包括：在第一区域中使用主波导输入具有光的基本模式的光；通过将光的基本模式从主波导耦合到第一耦合波导和第二耦合波导而在第二区域中将光的基本模式转换成光的第一混合模式；在第三区域中将光的第一混合模式转换成光的多个第二混合模式，其中第一耦合波导和第二耦合波导由间隙分开；以及将光的多个第二混合模式转换回光的多个基本模式以在第三区域中的多个波导通道上输出。在一些示例中，第一耦合波导是第二区域中的第一肋状波导，并且第二耦合波导是第二区域中的第二肋状波导。在一些示例中，该方法可包括在第三区域中第一肋状波导转变成第一条状波导之后并且在第三区域中第二肋状波导转变成第二条状波导之后将第一混合模式转换成多个第二混合模式中的第二混合模式。在一些示例中，光的第
一混合模式具有四个波瓣，其中非零中心将这四个波瓣相等地分开，并且光的多个第二混合模式中的每个第二混合模式具有两个波瓣以及在这两个波瓣之间的中心处的空白。在一些示例中，该方法可包括将光的一个第二混合模式与光的另一个第二混合模式解耦，其中该解耦至少部分地取决于第三区域中的第一耦合波导与第二耦合波导之间的增大的折射率对比度。
[0011]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
[0012]图1A示出了一乘八级联分离器的框图。
[0013]图1B示出了一乘十六级联分离器的框图。
[0014]图1C示出了示例性y形分离器。
[0015]图2A示出了一乘四分离器的示例。
[0016]图2B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】1.一种分光设备，包括：第一区域，所述第一区域被配置为提供光的基本模式；第二区域，所述第二区域被配置为将光的所述基本模式转换成光的第一混合模式，所述第二区域包括：具有第一侧和第二侧的主波导；与所述主波导的所述第一侧相邻的第一耦合波导；和与所述主波导的所述第二侧相邻的第二耦合波导；和第三区域，所述第三区域被配置为将光的所述第一混合模式转换成光的多个第二混合模式，所述第三区域包括：第一Y形结，所述第一Y形结位于所述第一耦合波导中并且被配置为将光的所述多个第二混合模式中的一个第二混合模式转换成光的所述基本模式；和第二Y形结，所述第二Y形结位于所述第二耦合波导中并且被配置为将光的所述多个第二混合模式中的另一个第二混合模式转换成光的所述基本模式。2.根据权利要求1所述的分光设备，其中：光的所述第一混合模式是光的四波瓣模式；光的所述多个第二混合模式各自是光的二波瓣模式；所述主波导在光的所述基本模式被转换成光的所述第一混合模式的区域附近终止。3.根据权利要求1所述的分光设备，其中：光的所述基本模式被输入在所述主波导上；并且所述Y形结被配置为输出四个转换的基本模式。4.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述第一耦合波导和所述第二耦合波导比所述主波导宽。5.根据权利要求1所述的分光设备，其中：所述第二区域中的所述第一耦合波导和所述第二耦合波导是锥形波导；并且从所述主波导到所述第一耦合波导和所述第二耦合波导的光学耦合至少取决于所述第一耦合波导和所述第二耦合波导的锥度比。6.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述第二区域中的所述第一耦合波导和所述第二耦合波导的宽度减小。7.根据权利要求1所述的分光设备，其中所述第三区域中的所述第一耦合波导和所述第二耦合波导由宽度增加的间隙分开。8.根据权利要求1所述的分光设备，其中，在所述第二区域中，所述主波导和所述第一耦合波导之间的第一间隙的宽度与所述主波导和所述第二耦合波导之间的第二间隙的宽度相同。9.根据权利要求1所述的分光设备，其中：光的所述多个第二混合模式中的一个第二混合模式是在所述第三区域的所述第一耦合波导中传播到所述第一Y形结的第一二波瓣模式；并且光的所述多个第二混合模式中的另一个第二混合模式是在所述第三区域的所述第二耦合波导中传播到所述第二Y形结的第二二波瓣模式。10.一种分光设备，包括：
输入区域，所述输入区域被配置为提供具有基本模式的光；交互区域，所述交互区域被配置为将所述基本模式转换成第一混合模式；和扇形区域，所述扇形区域被配置为：将所述第一混合模式转换成多个第二混合模式；以及将所述多个第二混合模式转换成多个转换的基本模式。11.根据权利要求10所述的分光设备，其中：所述第一混合模式具有四个波瓣；所述多个第二混合模式各自具有两个波瓣；所述分光设备还包括：硅板；设置在所述硅板上的主波导；设置在所述硅板上的第一耦合波导；设置在所述硅板上的第二耦合波导；所述第一耦合波导和所述第二耦合波...

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