[发明专利]用于光学耦合的设备及用于通信的系统

说明书

本揭露公开具有用于光学通信的高耦合效率的光栅耦合器。在一个实施例中，公开一种用于光学耦合的设备。所述设备包括：衬底；光栅耦合器，包括位于衬底之上的多个耦合光栅，其中所述多个耦合光栅中的每一者在第一横向方向上延伸且在第二横向方向上具有具有中间凸起形状的横截面，其中第一横向方向与第二横向方向平行于衬底的表面且在光栅平面中彼此垂直；以及包覆层，包含光学介质，其中光栅耦合器被包覆层填充。

技术领域

本发明的实施例是有关于用于光学耦合的设备以及用于通讯的系统。

背景技术

光学光栅(optical grating)常常用于实现光源与其他组件(例如，光电检测器)之间的通信。举例来说，光学光栅可用于将光从光纤重定向到光学检测器中。从光学光栅的一端耦合来的通过以浅的角度从内表面反射而横向经过光学光栅的光可被重定向以使得光以比大于临界入射角的锐角照射内表面，从而允许被重定向的光从光学光栅的另一端逸出。在逸出后，光可能会照射(impinge)在检测器上。可接着将所检测到的光用于各种用途，例如用于接收通过光学光栅传输的经编码的通信信号。遗憾的是，这一过程以及利用光学光栅将光从芯片上光源(on-chip light source)重定向到光纤的反向过程可能表现出差的耦合效率，其中大部分被重定向的光未到达检测器。需要开发一种利用光学光栅进行高效的光学耦合的方法及设备。

发明内容

在一个实施例中，公开一种用于光学耦合的设备。所述设备包括：衬底；光栅耦合器，包括位于所述衬底之上的多个耦合光栅，其中所述多个耦合光栅中的每一者在第一横向方向上延伸且在第二横向方向上具有具有中间凸起形状的横截面，其中所述第一横向方向与所述第二横向方向平行于所述衬底的表面且在光栅平面中彼此垂直；以及包覆层，包含光学介质，其中所述包覆层填充在所述光栅耦合器上。

在另一实施例中，公开一种用于光学耦合的设备。所述设备包括：半导体光子管芯；以及多个耦合光栅。所述多个耦合光栅中的每一者在第一横向方向上延伸且在第二横向方向上具有具有至少两个层的横截面。所述至少两个层包括位于所述半导体光子管芯上的第一层及位于所述第一层的中间部分上的第二层。所述多个耦合光栅的所述第二层具有沿所述第二横向方向改变的占空比。

在又一实施例中，公开一种用于通信的系统。所述系统包括：半导体光子管芯，位于衬底上，其中所述半导体光子管芯包括至少一个沟槽及位于所述至少一个沟槽之上的多个金属层；光纤阵列，贴合到所述半导体光子管芯；以及至少一个光栅耦合器，位于所述半导体光子管芯上的所述至少一个沟槽中，用于在所述半导体光子管芯与所述光纤阵列之间传输光学信号。所述多个金属层中的每一者具有位于所述至少一个光栅耦合器上方的开口。所述多个金属层的所述开口形成沿第一方向延伸的通道，以用于在所述光纤阵列与所述至少一个光栅耦合器之间传递光学信号。非零角度形成在所述第一方向与和所述衬底的表面垂直的第二方向之间。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使例示清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸及几何结构。

图1示出根据本公开一些实施例的装置的示例性方块图。

图2A示出根据本公开一些实施例的示例性光栅耦合器的俯视图。

图2B示出根据本公开一些实施例的沿图2A所示径向方向(A-A’)截取的示例性光栅耦合器的剖视图。

图2C示出根据本公开一些实施例的沿图2A所示B-B’方向截取的示例性光栅耦合器的剖视图。

图3示出根据本公开一些实施例的包括多个耦合光栅的示例性光栅耦合器的剖视图。

图4示出根据本公开一些实施例的包括多个耦合光栅的另一示例性光栅耦合器的剖视图。

图5示出根据本公开一些实施例的包括多个耦合光栅的又一示例性光栅耦合器的剖视图。