[发明专利]用于渐逝光学耦合器的对准套圈组件和连接器以及使用它们的渐逝光学耦合器

说明书

公开了一种光学互连设备，其包括由对准基板和光纤形成的对准套圈组件。所述光学互连设备还具有对准组件，所述对准组件由具有引导特征部的平面支撑构件形成。接收区域位于所述引导特征部之间，所述对准基板固定在所述接收区域中。渐逝光学耦合器可使用光学互连设备作为第一设备并使用另一光学互连设备作为第二设备来形成。所述第二设备由可操作地支撑波导和适配器的平面光波电路构成。所述第二设备的所述适配器被构造为接合所述第一设备的所述对准组件，以使相应设备的所述光纤和所述光学波导处于渐逝光学连通。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据专利法于2018年10月31日提交的美国申请序列号16/176413的优先权的权益，所述申请的内容被依赖并且全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于在纤维与平面光波电路(PLC)波导之间执行光学耦合的光学耦合器，并且更具体地涉及用于将光纤耦合到PLC的波导的用于渐逝光学耦合器的套圈组件和连接器，以及使用套圈组件和连接器的渐逝光学耦合器。

背景技术

在薄玻璃基板中实现的基于离子交换(IOX)的PLC波导的光学互连器是电气(例如铜)的或基于光纤的高密度、高比特率、短距离(少于1m)链路的有希望替代形式，以用于实现高性能计算和数据中心应用。这类IOX PLC波导具有密集布线、灵活性、集成以及与电子集成电路共封装的优点。基于例如Si、InP和GaN材料的其他PLC技术提供了用于实现光电收发器所必需的光源、检测器和/或调制器。

通常，高比特率的光学信号通过光纤递送到PLC波导。因此，需要一种从单模纤维到PLC波导的低成本、低损耗的连接解决方案。一种标准方法是在单模纤维与PLC波导之间使用端到端耦合(也称为边缘耦合或对接耦合)。这种耦合需要对PLC基板边缘和纤维末端进行处理以实现用于低损耗耦合的光学质量(即，光滑抛光)表面。这种耦合还需要纤维的引导模式和PLC波导的引导模式的模式尺寸(即，模式场直径)紧密匹配。

端到端耦合的替代方法是在纤维与PLC波导之间使用渐逝耦合。不幸的是，纤维与PLC波导之间的有效的渐逝光学耦合需要将纤维与PLC波导之间的分离以及对准控制在有挑战的公差范围内，例如控制到微米或甚至亚微米水平。尽管渐逝耦合不需要纤维和PLC波导模式形状的精确匹配以实现低损耗耦合，但确实需要匹配纤维和PLC波导导波的传播常数。在渐逝耦合中，光功率传递机制始终沿着通常平行于引导模式的行进方向的界面发生，这与端到端耦合相反，在端到端耦合的情况下，功率传递在垂直于引导模式的行进方向的界面处突然发生。

用于将光纤光学耦合到PLC的PLC波导的渐逝光学耦合器需要粗略和精细对准，以在纤维与PLC波导之间获得高耦合效率(即，低损耗连接)。另外，有利的是，用于形成渐逝光学耦合器的连接器可容易地连接和断开。

发明内容

本公开的实施方案涉及一种用于在光纤与光子光波电路(PLC)的光学波导之间建立渐逝光学耦合的光学互连设备。所述设备包括：a)对准套圈组件，所述对准套圈组件包括：i)对准基板，所述对准基板具有带前端的前面区段、顶表面、底表面以及基板中心轴线；ii)光纤的阵列，其中每根光纤具有纤维中心轴线和具有玻璃部分的末端区段，所述玻璃部分由玻璃芯、玻璃内包层和紧邻所述玻璃芯定位的玻璃部分表面限定，并且其中所述光纤的所述末端区段固定到所述对准基板的所述底表面，其中所述玻璃部分表面背对所述对准基板的所述底表面，并且其中所述纤维中心轴线与所述基板中心轴线对准；以及b)对准组件，所述对准组件包括：平面支撑构件，所述平面支撑构件具有带后端的后端区段、顶表面和底表面；第一间隔开的引导特征支撑构件和第二间隔开的引导特征支撑构件，所述第一间隔开的引导特征支撑构件和所述第二间隔开的引导特征支撑构件从所述平面支撑构件的所述底表面向下悬垂并且分别支撑第一引导特征部；以及位于所述第一引导特征部与第二引导特征部之间的接收区域，所述对准套圈组件的所述对准基板固定在所述接收区域中。