径向光学耦合器制造技术

本发明专利技术涉及一种包含光学光栅耦合器以及耦合到其的多个光学波导的光学装置。所述光学光栅耦合器沿衬底的平面表面形成，且包含由绕所述表面上的中心同心地定位于所述表面上的隆脊形成的图案。每一对邻近隆脊由凹槽分离。所述多个波导中的每一波导相对于所述中心大致径向定向，且具有在所述隆脊中的最外一者附近终止的第一端。所述第一端沿所述隆脊中的所述最外一者大致均匀地间隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种包含光学光栅耦合器以及耦合到其的多个光学波导的光学装置。所述光学光栅耦合器沿衬底的平面表面形成，且包含由绕所述表面上的中心同心地定位于所述表面上的隆脊形成的图案。每一对邻近隆脊由凹槽分离。所述多个波导中的每一波导相对于所述中心大致径向定向，且具有在所述隆脊中的最外一者附近终止的第一端。所述第一端沿所述隆脊中的所述最外一者大致均匀地间隔开。【专利说明】径向光学耦合器相关申请案交叉参考本申请案涉及标题为“具有管状光学芯的光纤(Optical Fibers With TubularOptical Cores) ”的多尔(Doerr)(档案号为809170-US)的序列号为13/077，149的申请案(‘149申请案)及标题为“偏振独立的光栅光学稱合器(Polarization-1ndependentGrating Optical Coupler) ” 的多尔(档案号为 809173-US)的序列号为 13/041，364 的申请案(‘364申请案)，所述申请案中的每一者与本申请案同时提出申请且以引用的方式并入本文中。
本申请案一般来说涉及光学装置以及制造及使用光学装置的方法。
技术介绍
一些光纤(例如，多模式光纤)可经配置以传播光学载波的多个空间模式。此些光纤提供载运比单模式光纤多的信息的可能，这是因为信息可在可用传播模式当中多路复用。
技术实现思路
一个方面提供一种包含光学光栅耦合器及耦合到其的多个光学波导的光学装置。所述光学光栅耦合器沿衬底的平面表面形成且包含由绕所述表面上的中心同心地定位于所述表面上的隆脊形成的图案。每一对邻近隆脊由凹槽分离。所述多个波导中的每一波导相对于所述中心约径向定向且具有在所述隆脊中的最外一者附近终止的第一端。所述第一端沿所述隆脊中的所述最外一者约均匀地间隔开。另一方法提供一种方法。所述方法包含沿衬底的平面表面形成光学光栅耦合器及耦合到其的多个光学波导。所述光学光栅耦合器包含由绕所述表面上的中心同心地定位于所述表面上的隆脊形成的图案。每一对邻近隆脊由凹槽分离。所述多个波导中的每一波导相对于所述中心约径向定向且具有在所述隆脊中的最外一者附近终止的第一端。所述第一端沿所述隆脊中的所述最外一者约均匀地间隔开。【专利附图】【附图说明】连同所附图式一起参考以下说明，在所附图式中:图1图解说明本专利技术的包含同心隆脊及凹槽的圆形光栅耦合器以及径向波导的实施例；图2A到2E图解说明图1的包含位于两个邻近径向波导之间的过渡部分的圆形光栅耦合器的方面；图3及4图解说明经配置以(例如)产生聚焦的方位角偏振或径向偏振光束的光学装置；图5图解说明圆形光栅耦合器(例如，图1的圆形光栅耦合器)的显微照片；图6图解说明经配置以激发环形芯光纤中的传播模式的使用图1的圆形光栅耦合器的光学装置；图7图解说明环形芯光纤与图6的圆形光栅耦合器之间的关系；图8图解说明图6的光学装置的一部分，其包含光学信号源及经配置以经由图6的圆形光栅耦合器将偏振与传播模式多路复用的光学信号传输到环形芯光纤的星形耦合器；图9图解说明通过平面光学波导传输到图1的圆形光栅耦合器的光的偏振及由偏振光激发的环形芯光纤内的传播模式；图10图解说明经配置以将来自环形芯光纤的偏振与传播模式多路复用的光学信号多路分用的光学接收器 ；图11图解说明经配置以经由环形芯光纤传输数据的通信系统；及图12图解说明(例如)形成本专利技术的光学装置(例如，如图1到11所描述)的方法。【具体实施方式】图1图解说明光学装置100(例如，光子集成电路(PIC))。装置100包含在平面衬底(未展示)上方形成的圆形光栅耦合器110及多个平面径向波导120 (例如，单模式波导)。圆形光栅耦合器110包含多个交替的隆脊与凹槽的同心环115。在一些实施例中，同心环115实质上径向对称，例如，每一环紧密接近圆圈或具有等于或大于波导120的数目的若干个边缘的正多边形。同心环115的数目不限于任何特定数目，但可在如下文进一步论述的各种实施例中受其它因素约束。在一些实施例中，在方位角方向上可存在具有亚波长节距的额外图案化以实现偏振独立性，如‘364申请案中所描述。所图解说明的实施例包含(例如)64个径向波导120，但本专利技术的实施例不限于其任何特定数目。在各种实施例中，径向波导120沿圆形光栅耦合器110的周界约均衡地分布。因此，例如，在所图解说明的实施例中，径向波导120围绕圆形光栅耦合器110的周界以360° /64^5.6°的增量定位。为了方便，在装置100的3:00位置处开始将径向波导120逆时针编号为0...63。径向波导120中的每一者在圆形光栅耦合器110的最外隆脊210 (图2)处或附近在相交点处终止。本文中，将径向波导120视为在径向波导120物理接触最外隆脊210时在最外隆脊210处终止或在通过径向波导120传播的光学信号的一个波长内结束或者在径向波导120经配置以传播的光学信号的一个波长内结束。因此，径向波导120可在甚至不物理连接到最外隆脊210的情况下在光学上耦合到其。在一些优选实施例中，径向波导120实质上平行于同心环115的半径。因此，在此些实施例中，径向波导120在相交点处约法向于最外隆脊210的切线。圆形光栅耦合器110具有为了方便而界定为最外隆脊210的直径的直径0。直径0不限于任何特定值，但可与装置100经设计以耦合到其的光纤波导的直径匹配。下文关于图7及相关说明进一步论述此方面。在其它实施例中，例如在使光栅啁啾以形成聚焦光点(如下文所论述)时，可将直径O选择为所要焦距及/或聚焦点的数值孔径(NA)的函数。图2A到2E更详细地图解说明光学装置100的部分。图2A表示包含若干个同心环115的部分及在最外隆脊210处终止的若干个径向波导120的平面图。图2B展示穿过径向波导120中的一者截取的截面图。图2C展示穿过位于径向波导120中的两个径向波导之间的任选过渡部分220 (图2B)截取的截面图。径向波导120及同心环115由位于衬底230 (图2B)的平面表面上方的平面光学介质270形成。光学介质270可为任何适合材料(例如，半导体(例如硅或InGaAsP)或电介质(例如Si3N4或SiO2))。本文中的论述可指如硅的介质但不具限制性。衬底230可包含半导体晶片(例如，硅晶片)或半导体晶片的一部分。装置100可在衬底230与圆形光栅耦合器110与径向波导120之间进一步包含光学隔离层280 (例如，SiO2)。考虑图2B，圆形光栅耦合器110包含将隆脊250分离的凹槽240。凹槽240可(例如)通过常规深UV光刻及等离子蚀刻工艺而在光学介质270中形成。凹槽240具有不限于任何特定值的节距P及深度D。凹槽240的宽度W可受如下文所描述地确定的凹槽240的边缘之间的距离约束。圆形光栅耦合器110及径向波导120具有不限于任何特定值的厚度T。深度D、厚度T及周期P可经选择以适合于通过装置100传播的光的波长及光学介质的折射率。作为非限制性实例，针对在硅中传播的1.55 μ m波长信号，T可为约220nm且D可为约95nm。在一些实施例中，节距P在约500nm到约I μ m的范围内，且所述宽度在从约250nm到约500nm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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·多尔，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：
国别省市：