[发明专利]用于路由光学信号的系统和方法

说明书

背景技术

随着电路板上的计算机芯片速度增加到越来越快的速度，芯片间通信中的通信瓶颈正变成一个较大的问题。一种可能的解决方案是使用玻璃纤维使高速计算机芯片互连。然而，大多数电路板包含许多层并且经常要求其制造中的公差小于1微米。物理地放置玻璃光纤并且将这些纤维连接到芯片可能太不精确且耗时，从而不能在电路板制造工艺中广泛采用。

围绕电路板以及在电路板之间路由光学信号可能添加显著的附加复杂性。因此，芯片之间的可销售的光学互连被证明是虚幻的，尽管存在宽带数据传输的需求。

附图说明

图1为依照本发明一个实施例的用于路由光学信号的系统的图示，该系统具有耦合到光束源的大芯空心波导，并且示出与波导整体地形成的分束器；

图2为图1系统的透视图；

图3为图1系统的分束器的反射功率对分支（tap）高度的曲线图；

图4为具有分束器的图1系统的图示，其具有相对较窄的分束器；

图5为具有分束器的图1系统的图示，其具有相对较宽的分束器；

图6为具有分束器的图1系统的图示，其具有在波导之下延伸的成角度的表面；

图7为具有分束器的图1系统的图示，其具有在波导之下延伸的弯曲表面；

图8为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的系统的侧视图，该系统具有耦合到光束源的多个大芯空心波导，并且示出与波导整体地形成的多个分束器；

图9为图8系统的顶视图；

图10为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的系统的透视图，该系统具有耦合到光束源的多个大芯空心波导，并且示出与波导整体地形成的多个分束器；

图11为图10系统的片段透视图；

图12为图10系统的片段侧视图；

图13为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的系统的透视图，该系统具有耦合到光束源的多个大芯空心波导，并且示出与波导整体地形成的多个分束器；

图14为图13系统的侧视图；

图15为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的系统的侧视图，该系统具有耦合到光束源的多个大芯空心波导；

图16为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的系统的侧视图，该系统具有耦合到光束源的多个大芯空心波导；

图17为依照本发明另一个实施例的用于路由光学信号的方法的流程图；以及

图18为依照本发明另一个实施例的用于制造光学信号路由系统的方法的流程图。

具体实施方式

一种用于在电路板上的计算机芯片之间形成光学互连的方法是使用电路板上形成的光学波导。光学波导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可以优于玻璃光纤通信。波导典型地利用诸如聚合物和/或电介质之类的基本上光学透明的材料而在电路板上形成。使用平版印刷或类似工艺制成的光学波导也可以在不安装到电路板上的其他类型的衬底上形成。例如，（一个或多个）光学波导可以在柔性衬底上形成以形成具有一个或多个光学波导的带状线缆。

以这种方式形成光学波导可以提供以必要的物理公差构造以用于现代多层电路板上的互连。然而，可以用在芯片和电路板制造中以形成板上波导的聚合物、电介质和其他材料典型地经历远多于玻璃光纤的损耗。事实上，板上波导的损耗量已经是限制接受光学波导互连的因素之一。用来构造波导的聚合物可能具有每厘米0.1dB的损耗。形成对照的是，玻璃光纤中的损耗为大约每千米0.1dB。因此，聚合物波导可能具有比玻璃光纤中的损耗大若干数量级的损耗。

此外，典型的波导通常被制造成具有大致与它们被设计成载送的光的波长成比例的尺寸。例如，被配置成载送1000nm光的单模波导可以具有用于较高指数芯区域的且被较低指数包层区域包围的1000nm-9000nm（1μm-9μm）的尺寸。多模波导可以具有用于芯区域的大约20-60um的较大尺寸。单模和多模波导二者对于0.01-0.02的芯和包层折射率差异具有大约0.15-0.25的相对较高的数值孔径（NA）。数值孔径确定来自发射纤维的光束的发散度。较大的NA将导致耦合效率的较快的恶化，因为纤维至纤维的间距增大。因此，连接这种类型的波导可能昂贵且具有挑战性。