[发明专利]光耦合系统及其制造方法

说明书

背景技术

光信号传输在计算机系统和网络通信中正变得更加流行。光信号可以在不同的计算机系统和网络装置之间的多种不同的介质中传播，这些介质诸如光纤和光波导。在不同的传播介质之间传播的光信号可以通过光耦合系统。作为例子，光耦合系统可以例如经由光栅耦合光纤与光波导。因此，光信号可以在光纤和光波导之间传播。这种光耦合可能导致光信号的光能量的损耗。

附图说明

图1图示光学系统的例子。

图2图示显示光耦合的图的例子。

图3图示包括光刻胶层的绝缘体上硅(SOI)结构的截面图的示例图。

图4图示图3的SOI结构中光刻胶层已经被图案化的示例图。

图5图示图4的SOI结构经历刻蚀步骤的示例图。

图6图示图5的SOI结构在刻蚀步骤基本完成后的示例图。

图7图示图6的SOI结构具有覆盖层的截面图的示例图。

图8图示图7的结构具有光刻胶层的截面图的示例图。

图9图示图8的结构中光刻胶层已经被图案化的示例图。

图10图示图9的结构经历刻蚀步骤的示例图。

图11图示图10的结构在刻蚀步骤基本完成后的示例图。

图12图示图11的光耦合系统与光纤耦合的截面图的示例图。

图13图示用于制造光耦合系统的方法的例子。

具体实施方式

图1图示光学系统10的例子。光学系统10可以在诸如光计算和通信的多种计算机和/或网络系统的任一种中实施。光学系统10被构造为在光传输元件12与光波导14之间耦合光信号OPT。作为例子，光传输元件12可以被构造为单模光纤或激光器(例如垂直腔面发射激光器(VCSEL))。作为另一例子，光波导14可以被构造为光子线。光信号OPT可以从光传输元件12提供到光波导14，或者可以从光波导14提供到光传输元件12。从而，光信号OPT可以沿光波导14或光传输元件12继续传播。

光学系统10包括光耦合系统16，光耦合系统16被构造为在光传输元件12与光波导14之间提供光信号OPT的转移。在图1的例子中，光耦合系统16可以包括基底层18、耦合到光波导14的光波导层20以及可以耦合到光传输元件12的覆盖层22。光耦合系统16还包括光栅24，例如可以被刻蚀到光耦合系统16的光波导层20上。光信号OPT从而可以从光耦合系统16的覆盖层22经由光栅24被提供给光耦合系统16的光波导层20，使得光信号OPT从光传输元件12耦合到光波导14。类似地，光信号OPT可以从光耦合系统16的光波导层20经由光栅24被提供给光耦合系统16的覆盖层22，使得光信号OPT从光波导14耦合到光传输元件12。

作为例子，基底层18可以包括具有第一折射率n₁的材料，覆盖层22可以包括具有第二折射率n₂的材料，该第二折射率n₂大于第一折射率n₁，以及光波导层20可以包括具有大于第二折射率n₂的第三折射率n₃的材料。此外，光传输元件12可以以耦合角θ₁与覆盖层22耦合，该耦合角θ₁大于与覆盖层22和基底层18相关联的内部全反射(TIR)角θ₂。作为例子，TIR角θ₂可以被限定为：

sinθ₂＝n₁/n₂      等式1

因此，耦合角θ₁可以被限定为：

θ₁>arctan(n₁/n₂)      等式2

作为例子，耦合角θ₁可以对应于相对于与覆盖层22的表面相关的法向矢量，光传输元件12提供光信号OPT到覆盖层22或从覆盖层22接收光信号OPT的角度。例如，耦合角θ₁可以是被构造为激光器或单模光纤的光传输元件12将光信号OPT发射到覆盖层22上的角度。作为另一例子，光耦合系统16可以包括刻蚀到覆盖层22内的凹槽，例如以经由自由空间接收或发射光信号OPT。作为又一例子，凹槽可以被构造为容纳被构造为单模光纤的光传输元件12，使得单模光纤接合进入凹槽。