[发明专利]用于在一个光波导与另一光波导、部件或器件之间进行自由空间传播的光学元件

说明书

优先权请求 

本申请要求基于2007年5月2日提交的美国临时申请No.60/915,677的优先权，所述临时申请通过引入并入于此，如同完全在此阐述一般。 

技术领域

本发明的领域涉及光学元件。具体地，在此公开了使得可以在一个光波导与另一光波导、部件或器件之间进行自由空间光学传播的光学元件。 

背景技术

平面光波导适于实现用在电信及其它领域中的多种光学器件。对于本公开内容和所附权利要求，术语“平面光波导”一般旨在包括在基本上为平面的衬底上沉积或以别的方式形成的波导结构。由这种平面波导定义或者在其中的光学路径可以两维或三维布置。除了平面波导，平面波导衬底常常还包括(通过在其上面构造和/或放置)：用于将光学部件或器件放置到衬底上的对准或支持结构；用于将光纤和/或光纤锥定位到衬底上的V形槽或者其它对准或支持结构；补偿器、光栅、滤波器或者其它光学部件、元件或器件；用于使得能够电子访问衬底上有源器件的电接触或迹线；或者其它合适的部件。包括但不限于反射镜、分束器、射束组合器、滤波器、透镜等的反射型或透射型光学元件在此公开为与使得可以在一个光波导与另一个光波导、部件或器件之间进行自由空间光学传播的一个或多个平面光波导一起使 用。 

在此所述的许多光波导(包括光纤和平面波导)的尺寸和设计参数只支持一种或几种最低次的光学模式。在可见和近红外波长(例如，一般在基于光学的电信中所采用的那些)下，所得的光学模式在横向范围内一般是几μm直到大约10μm或15μm。依赖于波导的性质，引导的光学模式可以是几乎柱形对称的，或者可以沿基本上正交的横向维度在基本上横向的范围内不同。当从支持波导的端面形成并作为光束传播时，这些波长的模式和大小一般呈现出衍射行为，在离支持波导的端面足够远处一般(但不总是)变得基本上是发散的(NA常常大于大约0.1)。因此，可能需要以下一种或多种修改来实现一个端耦合波导与另一光学部件或器件之间可操作接受级之上的光功率传输度：对于特定的光学组件，在所述一个波导和另一波导、部件或器件之间维持未引导的光路径长度尽可能小；修改所述一个波导或所述另一波导、部件或器件的端部分，以减弱波导上光束的衍射行为；或者在所述一个波导与另一波导、部件或器件之间插入一个或多个附加的光学元件，用于重新聚焦、重新成像或以别的方式操纵射束的空间属性，以增强所述一个波导与另一部件或器件之间的端耦合。 

在基于波导的光学系统中或者在基于波导的多部件光学器件中，情况常常是要提供不能在波导中很容易实现的光功能性，因而光功能性必须由插入到光路径中的反射型或透射型光学元件来提供，其中光信号作为光束传播(从反射型光学元件反射或者透射通过透射型光学元件)。为了以这种方式实现光功能性，同时维持处于可操作接受级或之上的通过光学系统的整体透射，一般需要象在前面段落中描述的那样修改光学系统或多部件光学器件。 

对于本公开内容或所附权利要求，术语“光束”应当指示光信号的所谓自由空间传播，其是由电磁波的衍射行为确定并且基本上不受任何类型折射率变更、梯度或者将导致类波导行为的结构约束。这种自由空间光学传播可以通过真空、通过空气或其它气态介质、通过液 态介质或者通过固态介质发生。相反，由折射率变更、梯度或充当波导的结构在至少一个横向维度约束或引导的光信号的传播在此将称为“光学模式”或“引导模式”。 

本申请的主题可能与在美国专利No.7,031,575、美国专利No.7,142,772及美国专利No.7,366,379中所公开或要求保护的主题相关。每个所述专利都通过引入并入于此，如同完全在此阐述一般。 

发明内容

光学元件包括一定量的基本上透明的材料，其具有相对的第一和第二透射表面以及位于它们之间的安装表面、对准标志及在第一或第二透射表面上的光学涂层。通过其安装表面安装到衬底的配合部分上，光学元件可以自支持地安装到衬底上。通过对准标志与衬底上的对应标志对准，衬底上的波导可以由来自第一透射表面的反射端耦合。第一透射表面、第二透射表面及安装表面布置成以关于衬底表面的各自定向定位第一和第二透射表面，使得基本上平行于衬底表面传播并通过第一透射表面进入光学元件的光束在安装表面之上作为光束传播通过光学元件并通过第二透射表面离开光学元件。光学元件还可以包括透镜或孔。 

当参考附图中所例示并在以下书面描述和/或权利要求中公开的示例性实施方式时，关于光学元件和光波导的目的和优点可以变得显而易见。 

附图说明