[发明专利]偏振保持的大芯径中空波导

说明书

背景技术

随着电路板上的计算机芯片速度增加至甚至更快的速度，芯片间通信中的通信瓶颈正在变成更大的问题。一种可能的解决方案是使用光纤来将高速计算机芯片互连。然而，大多数电路板涉及许多层且常常要求其制造中的公差小于一微米。物理地设置光纤并将该光纤连接到芯片可能过于不准确并耗费时间而不能在电路板制造工艺中广泛地采用。

在电路板周围和之间路由光信号可能增加显著的附加复杂性。因此，适于出售的芯片之间的光学互连已经证明是不可靠的，尽管需要宽带数据传输。

附图说明

根据结合附图所进行的下列详细描述，本发明的特征和优点将是显然的，所述描述通过示例的方式一起图示了本发明的特征，以及其中：

图1a是依据本发明的实施例的由衬底承载的宿主层的图解；

图1b图示了依据本发明的实施例的在图1a的宿主层中形成的通道；

图1c图示了依据本发明的实施例的被施加在图1b的通道上以形成基础部分的保护层和反射涂层；

图1d图示了依据本发明的实施例的具有反射涂层和保护层的盖部分；

图1e图示了依据本发明的实施例的耦合到图1c的基础部分的盖部分；

图2是依据本发明的实施例的矩形大芯径中空波导的图解；

图3是描绘在变化尺寸的大芯径中空波导中光波的恒定传播损耗线的图表；

图4是依据本发明的实施例的、具有与矩形大芯径中空波导的较长壁平行地指向的（direct）电场的光束的图解；

图5是依据本发明的实施例的弯的矩形大芯径中空波导的图解；

图6是依据本发明的实施例的矩形大芯径中空波导的图解；

图7a图示了依据本发明的实施例的光子引导装置的框图；

图7b图示了依据本发明的实施例的用来互连两个电路板的矩形大芯径中空波导；

图7c图示了依据本发明的实施例的用来互连电路板上的电子元件的矩形大芯径中空波导；

图8a图示了依据本发明的实施例的具有反射涂层和保护层的矩形大芯径中空波导的一维阵列；

图8b图示了依据本发明的实施例的具有反射涂层和保护层的矩形大芯径中空波导的三维阵列；

图9是描绘用于传送偏振光束的方法的流程图。

现在将参考所图示的示例性实施例，且本文将使用特定语言来描述所图示的示例性实施例。然而，将应该理解籍此并非意图限制本发明的范围。

具体实施方式

用于在电路板上的计算机芯片之间形成光学互连的一种方法是使用在电路板上形成的光学波导。光学波导可能由于使用平版印刷或类似工艺在电路板上形成波导的能力而比光纤通信优越。通常用诸如聚合物和/或电介质之类的基本上光学透明的材料在电路板上形成波导。还可以在未被安装在电路板上的其它类型的衬底上形成使用平版印刷或类似工艺制造的光学波导。例如，可以在柔性衬底上形成（一个或多个）光学波导以产生具有一个或多个光学波导的带状电缆。本申请中所公开的光学波导是使用平版印刷或者类似工艺在衬底上形成的。

以这种方式形成光学波导能够提供以在现代多层电路板上使用所必需的物理公差构造的互连。然而，可以在芯片和电路板制造中用来形成板上波导的聚合物、电介质、及其它材料通常明显比光纤更有损耗。事实上，板上波导中的损耗量已经是限制光学波导互连的接受的因素之一。用来构造波导的聚合物可以具有每厘米0.1 dB的损耗。相反，光纤中的损耗约为每千米0.1 dB。因此，聚合物波导可以具有比光纤中的损耗大几个数量级的损耗。

另外，典型的波导通常被制造为具有大致上与其被设计为要载送的光的波长成比例的尺寸。例如，被配置为载送具有约1000nm的波长的光波的单模波导可以具有用于较高指数芯区的1000 nm至5000 nm（1 μm至5 μm）的尺寸且被较低指数包覆区围绕。多模波导可以具有用于芯区的20～60 微米的等级的较大尺寸。单模和多模波导两者都具有用于芯的约0.2至0.3的相对高的数值孔径（NA）和0.01至0.02的包层（clad）折射率对比度。数值孔径确定来自正在发射的纤维的射束的发散。因此，较大的NA将导致与纤维间分隔有关的不良耦合。因此，连接该尺寸的波导可能是昂贵且具有挑战性的。

使用这些波导也难以实现被引导光束的分裂（splitting）和分接（tapping）。产生并连接波导的成本已经历史地减少其在最常见的应用中的使用。依照本发明的一个方面，已经认识到需要与其它波导和光学装置互连起来更加简单且能够显著地减少光学波导中的损耗量的廉价光子引导装置。