[发明专利]高产率和低损耗的用于将光学光纤耦合到光学芯片的方法

说明书

使用热可膨胀纤芯(TEC)光纤形成光学光纤带线缆。膨胀光学纤芯形成在TEC光纤的多个节段中，使得TEC光纤的每一节段包括具有未膨胀纤芯的第一区域、具有膨胀纤芯的第二区域、以及在第一区域和第二区域之间的锥形区域。相应节段被切割为段并且形成为带。混合光学光纤带线缆可以通过使用激光将单模光纤带线缆的单模光学光纤与TEC光纤带线缆的TEC光纤融合来制成。激光也用于在TEC光纤中形成锥形纤芯区域以降低在TEC光纤和单模光纤之间的耦合损耗。

相关申请的交叉引用

此申请作为PCT国际专利申请于2018年1月17日提交，并且要求于2017年1月17日提交的美国专利申请序列号62/447,251的权益，其公开内容由引用整体并入本文。

背景技术

本发明一般地针对光学通信，并且更具体地针对将光学光纤耦合到光学芯片的方法。

光学通信系统在光学芯片的使用上变得更可靠，该光学芯片用于在光学信号上执行诸如切换、衰减、多路复用、解多路复用等各种功能。光学芯片典型地包含一个或更多个输入来自外部源的光信号的输入波导、一个或更多个输出光学信号的输出波导、以及经由输入波导和输出波导并且在一些情况中由其他连接波导连接的各种光学装置。光学芯片技术的优点是可以由同一芯片控制许多不同的光学通道。

光学芯片可以被制造在任何类型的衬底上，该衬底对芯片上被控制的光的波长透明。已使用了石英玻璃和硅，例如实施为绝缘体上硅(SOI)的硅。

随着集成光子装置变得更成熟，注意力被引导到降低在光学数据系统中的光学损耗，诸如在光学光纤网络和光学芯片之间经历的耦合损耗。这种损耗至少部分地可能起因于将光学信号传递到光学芯片的光学光纤的模式和光学芯片自身的波导之间的失配。例如，在许多光学数据系统中，光学信号在具有约9μm的模式直径的单模石英玻璃光纤(SMF)中被运送。另一方面，在SOI芯片的输入/输出处单模波导的模式尺寸约为4μm。结果是，当在SMF和光学芯片之间耦合时，在没有模式转换的情况下可能发生明显的光学损耗。

因此存在开发用于光学光纤和光学芯片之间的低损耗耦合的方法的需要。特别地，存在开发用于其中存在数个光纤耦合到芯片的并行情形中的低损耗耦合的方法的需要。

发明内容

发明的一个实施例针对光学光纤带线缆，该光学光纤带线缆具有形成在带中的多个热可膨胀纤芯(TEC)光学光纤。每一TEC光学光纤具有第一端、可耦合到另一光学光纤的第二端以及在第一端和第二端之间延伸的光学纤芯。每一TEC光学光纤的光学纤芯具有在第一端的第一直径和在第二端的第二直径，第二直径大于第一直径。每一TEC光学光纤的光学纤芯包括锥形纤芯节段，该锥形纤芯节段在第一端和第二段之间的光学纤芯的区域。

发明的另一实施例针对形成光学光纤带线缆的方法。方法包括在热可膨胀纤芯(TEC)光纤的多个相应节段中热形成膨胀光学纤芯，使得TEC光纤的每一节段包括具有未膨胀纤芯的第一区域、具有膨胀纤芯的第二区域以及在第一区域和第二区域之间的锥形区域。方法也包括切割TEC光纤的相应节段，以及将TEC光纤的具有膨胀光学纤芯的节段形成带。

发明的另一实施例针对形成混合光学光纤带线缆的方法。方法包括提供包括单模光学光纤的第一光纤带线缆，单模光学光纤具有端，以及提供包括热可膨胀纤芯(TEC)光学光纤的第二光纤带线缆，TEC光学光纤具有端。方法也包括使用激光辐射将单模光纤的端融合到相应TEC光纤的端。使用激光辐射在TEC光纤中形成锥形纤芯区域，该锥形纤芯区域接近TEC光纤的端。

本发明的上述发明内容并非旨在描述本发明的每一例举的实施例或每个实施方式。下面的图和具体实施方式更特别地示例这些实施例。

附图说明

考虑到下面结合附图的发明的各种实施例的具体实施方式，可以更完整地理解发明，其中：

图1示意性地图示了将单个SMF耦合到光学芯片的现有技术方法；