用于光隔離的模式轉(zhuǎn)換的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]隨著對高速通信和處理的需求增加，光通信已變得更普遍。數(shù)據(jù)通信鏈路可以包括光信號通過激光器而與光纖的光耦合或其它光纖，以向目的設(shè)備提供用于處理的光信號。由于眼睛安全要求，10千兆比特每秒(Gbps)通信速度的數(shù)據(jù)通信鏈路可以被實現(xiàn)為具有相當?shù)偷鸟詈闲?例如，大約6dB)。可以實現(xiàn)更高速度(例如，25Gbps)的數(shù)據(jù)通信鏈路，但是該數(shù)據(jù)通信鏈路可能需要更高的耦合效率來大幅地降低接收器噪聲和調(diào)制消光比，并且該數(shù)據(jù)通信鏈路可能局限于在背板應(yīng)用中使用，以基于更高的耦合效率而去除眼睛安全要求。
【附圖說明】
[0002]圖1圖示光耦合系統(tǒng)的示例。
[0003]圖2圖示光耦合系統(tǒng)的另一示例。
[0004]圖3圖示模式隔離的示例圖。
[0005]圖4圖示透鏡的示例。
[0006]圖5圖示透鏡的另一示例。
[0007]圖6圖不光親合系統(tǒng)的再一不例。
[0008]圖7圖不光親合系統(tǒng)的又一不例。
[0009]圖8圖示用于將光信號耦合至多模光纖的方法。
【具體實施方式】
[0010]圖1圖示光耦合系統(tǒng)10的示例?？梢栽诟鞣N光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)光耦合系統(tǒng)10，以將由光信號源12提供的調(diào)制光信號0?1^1(；通過透鏡16耦合到光學(xué)元件14內(nèi)。例如，光耦合系統(tǒng)10的多個部分可以在光學(xué)器件封裝中作為光發(fā)射器系統(tǒng)實現(xiàn)，該光發(fā)射器系統(tǒng)可以在背板或印刷電路板(PCB)上安裝，以提供計算機系統(tǒng)中的高速光通信。作為示例，光耦合系統(tǒng)10可以在高速(例如，25Gbps或25Gps以上)光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0011]光信號源12可以是能夠提供光信號多種光學(xué)器件中的任一種。作為示例，光信號源12可以是激光器。例如，激光器可以是空間上單?；蚨嗄５募す馄?，如垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)、法布里-珀羅(Fabry-Perot)激光器或分布式反饋(DFB)激光器。激光器可以被配置為基于電信號而提供調(diào)制光信號OPTsk，該電信號將數(shù)據(jù)調(diào)制成調(diào)制光信號0PTSI(；。作為另一示例，光信號源12可以是單模光纖或多模光纖。可以從光信號源12的孔徑發(fā)射調(diào)制光信號0PTSIS。
[0012]作為示例，光信號源12可以被實現(xiàn)為提供高速(例如，25Gbps或25Gbps以上)光通信。因此，光信號源12相對于光學(xué)元件14的布置可能足以最大化本文描述的與光信號OPTsni進入光學(xué)元件14關(guān)聯(lián)的耦合，以有助于高速通信。如本文所描述的，光學(xué)元件是能夠接收光信號(例如，光信號OPTsni)以進一步傳播該光信號或進一步解調(diào)和/或處理該光信號的多種設(shè)備中的任一種。例如，光學(xué)元件14可以被配置為多模光纖，如用于從被配置為激光器的光信號源12接收光信號OPTsni的多模光纖。作為另一示例，光學(xué)元件14可以被配置為PIN二極管(例如，光電檢測器)，如用于從被配置為光纖(例如，單?；蚨嗄９饫w)的光信號源12接收光信號OPTsiJ^ PIN 二極管。因此，可以通過透鏡16將由光信號源12提供的光信號OPTsit^合到光學(xué)元件14中。
[0013]響應(yīng)于光信號OPTsitJI合到光學(xué)元件14中的優(yōu)化，與光信號OPT SIS關(guān)聯(lián)的光能可能穿過透鏡16向光信號源12反射回去，該反射在圖1的示例中被展示為反射的光信號0PTRF1。因此，被反射的光信號OPTrfl表不從光學(xué)元件14反射回去的光信號OPT SIS的光能。如果被反射的光信號OPTrfJ^合到光信號源12的孔徑18中并因此與光信號源中的諧振光能相互作用，則可以大幅地增加與光信號OPTsis關(guān)聯(lián)的相對強度噪聲(RIN)。因此，為了大幅地減輕與被反射的光信號OPTrfl關(guān)聯(lián)的RIN，透鏡16可以被配置為將與光信號OPT SI(；關(guān)聯(lián)的光模式和因此與被反射的光信號OPT趴關(guān)聯(lián)的光模式轉(zhuǎn)換成更高階，以將被反射的光信號OPTrfi設(shè)置為具有從空間上隔離被反射的光信號OPT趴的光模式的反射強度分布。因此，基于反射的模式隔離的強度分布大幅地減少向光信號源12的孔徑18耦合的被反射的光信號OPT趴的光能量。作為示例，反射的模式隔離的強度分布被配置為從空間上將更高階模式的光能與孔徑18隔離。
[0014]例如，透鏡16可以被配置為基本上平面的高對比度光柵(HCG)透鏡，該基本上平面的高對比度光柵(HCG)透鏡被配置為對入射到其上的光信號OPTsk的多個部分選擇性地進行相位延遲，以提供強度分布的光模式隔離。如本文所描述的，HCG透鏡可以被定義為包括多個諧振結(jié)構(gòu)的透鏡，這些諧振結(jié)構(gòu)由具有高折射率的材料組成，使得這些諧振結(jié)構(gòu)的折射率與周圍材料的折射率之間的差異大于或等于I。作為示例，反射的模式隔離的強度分布可以被布置為基本上離軸的強度分布(例如，近似環(huán)形)。如本文所描述的，基本上離軸的強度分布是大幅地減少孔徑18的橫截面軸處光能的量的強度分布。結(jié)果，基于相對于光信號源12的孔徑18的基本上離軸的強度分布，可以大幅地減小通過透鏡16反射回并耦合至光信號源12的孔徑18的被反射的光信號0PTRFL。
[0015]圖2圖示光耦合系統(tǒng)50的另一示例。光耦合系統(tǒng)50是以平面圖展示的且可以對應(yīng)于圖1的示例中的光耦合系統(tǒng)10。例如，光耦合系統(tǒng)50可以安裝在PCB或背板上，以提供計算機系統(tǒng)中的高速(例如，25Gbps或25Gbps以上)光通信。
[0016]光耦合系統(tǒng)50包括VCSEL 52、HCG透鏡54以及多模光纖56。VCSEL 52可以被配置為生成具有從孔徑60發(fā)射的模式分布的光信號58。作為不例，VCSEL52可以被實現(xiàn)為提供高速(例如，25Gbps或25Gbps以上)光通信。因此，如本文所描述的，光信號58可以具有足以基本上最大化到多模光纖56中的光耦合的光功率，以有助于高速通信。作為示例，可以通過連接器提供多模光纖56，例如以將多模光纖56提供至包括VCSEL 52和HCG透鏡54的封裝。因此，由VCSEL52生成的光信號58入射到HCG透鏡54上(該入射用實線66展示)，因此經(jīng)由HCG透鏡54聚焦并發(fā)射到多模光纖56的芯68中(圖2的示例中被展示為在多模光纖56的芯68中傳播的光信號OPTsit;)。
[0017]在圖2的示例中，HCG透鏡54被配置為包括高折射率材料層62的基本上平面的HCG透鏡，高折射率材料層62包括電介質(zhì)層64上的多個諧振結(jié)構(gòu)。多個諧振結(jié)構(gòu)可以由各種高折射率材料制成，如非晶硅、砷化鎵(GaAs)或磷化銦(InP)。作為示例，電介質(zhì)層64可以是玻璃(例如，S12)。例如，多個諧振結(jié)構(gòu)可以被空氣包圍，或可以被具有比高折射率材料層62的折射率小至少I的折射率的另一種材料包圍。因此，如本文所描述的，HCG透鏡54用作用于基于在諧振結(jié)構(gòu)中諧振的光的多個部分而轉(zhuǎn)換光信號的光模式的透鏡。
[0018]HCG透鏡54被配置為增加光信號58的光模式，以將光信號58轉(zhuǎn)換成具有模式隔離的強度分布。在圖2的示例中，模式隔離的強度分布被展示為由HCG透鏡54聚焦的近似環(huán)形，該聚焦用實線70展示。例如，高折射率層62的諧振結(jié)構(gòu)可以被蝕刻為多個柱，該多個柱協(xié)作來向光信