[发明专利]具有集成边缘外耦合器的集成光子装置

说明书

本文描述了一种集成光子装置，该集成光子装置包括光发射器、一个或多个集成边缘外耦合器、光学器件和检测器阵列。该装置可包括气密密封的壳体。气密密封可减少可能影响密封壳体内的各个部件的测量、分析和/或功能的水分和/或污染的量。附加地或替代地，气密密封还可用于保护壳体内的部件免受在制造、包装和/或装运过程期间引起的环境污染。可通过在管芯的层中形成一个或多个凹部来形成一个或多个外耦合器。可在凹部中形成外耦合器材料，并且任选地，可将后续层设置在顶部上。可对管芯的边缘进行抛光，直到实现目标抛光平面为止。一旦形成外耦合器，就可将管芯翻转，并且可形成其他部件。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2018年2月13日的美国临时专利申请号62/630,018的权益，该申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及被配置用于测量样本体积的一个或多个特性的集成光子装置。更具体地，该集成光子装置可包括集成边缘外耦合器。

背景技术

光学感测系统的一个应用可以是测量样本体积的一个或多个特性。光学感测系统可包括集成光子装置，该集成光子装置包括多个光学部件，诸如光源和检测器。光源和检测器相对于彼此的放置和对准精度可能影响测量的准确性。例如，光学部件的对准可影响由具有特定路径长度的检测器测量的返回光的选择性检测的准确性。

发明内容

本文描述了一种用于确定所测样本体积的一个或多个特性的集成光子装置。集成光子装置可包括光发射器，该光发射器被配置为通过由多个层形成的波导发射光。光可通过波导传播到一个或多个集成边缘外耦合器。该集成边缘外耦合器可将光重新引导至发射光学器件，然后该发射光学器件可对光进行准直、聚焦和/或将光引导至位于装置的外表面上的发射区域。光可与包括在所测样本体积中的材料相互作用。光可在所测样本体积中经历一个或多个散射事件，其中该一个或多个散射事件可使光返回装置。返回光可经由一个或多个窗口进入装置中。检测/集光光学器件可用于对返回光进行准直、聚焦和/或将返回光引导至检测器阵列。检测器还可附接到外耦合器上方的支撑材料并且直接附接到外耦合器。检测器阵列可生成待由控制器或处理器分析的多个信号，以用于确定所测样本体积的一个或多个特性。

集成光子装置可包括气密密封的壳体，该壳体可包括光学部件、电子部件和/或散热部件。例如，光学部件可包括发射和检测光学器件以及检测器阵列。气密密封可减少可能影响密封壳体内的各个部件的测量、分析和/或功能的水分和/或污染的量。除此之外或另选地，气密密封还可用于保护壳体内的部件免受在制造、包装和/或装运过程期间引起的环境污染。电子部件可包括一个或多个层，该一个或多个层设置在支撑层上并且被配置为将电信号从光学部件路由到气密密封外部的区域。散热部件可包括但不限于被配置为将由光学部件产生的热量重定位到装置的系统界面的一个或多个无源散热块和有源热电装置。

集成光子装置还可包括集成边缘外耦合器。该集成边缘外耦合器可通过在管芯的各层中形成一个或多个凹部来形成。可在凹部中形成外耦合器材料，并且任选地，可将后续层设置在外耦合器材料的顶部上。可对管芯的边缘进行抛光，直到实现目标抛光平面以形成外耦合器为止。一旦形成外耦合器，就可将管芯翻转，并且可形成其他部件。一旦形成其他部件，就可将框架粘结到支撑层，并且可形成气密密封。

附图说明

图1A示出了根据本公开的示例的示例性光学感测系统的框图。

图1B示出了根据本公开的示例的用于测量样本特性的示例性过程流。

图2A至图2B分别示出了根据本公开的示例的集成光子装置的示例性部分的剖视图和顶视图。

图3A至图3B分别示出了根据本公开的示例的占据集成光子装置中的光学器件周围的空间的散热块的剖视图和顶视图。

图4示出了根据本公开的示例的用于形成集成光子装置的示例性过程流。