[发明专利]光子输入/输出耦合器对准

说明书

本公开的实施例涉及光子输入/输出耦合器对准。光连接器与光子集成电路的输入/输出耦合器的光学对准可以通过以下方式来实现：首先将光连接器与形成在PIC的光子芯片中的光学不相连于PIC的两个环回对准特征连续地主动对准，并且然后基于环回对准特征相对于PIC的输入/输出耦合器的位置的精确知识，将光连接器移动到与PIC的输入/输出耦合器对准的位置并且将其锁定就位。

本申请是申请日为2019年03月28日、申请号为201910243516.1、发明名称为“光子输入/输出耦合器对准”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及将光连接器与光子集成电路的输入/输出耦合器对准。

背景技术

例如在光学路由器和交换机中通常使用的光子集成电路(PIC)通常包括输入/输出耦合器，其用于将PIC光学连接到光纤或其他芯片外光连接器。例如，PIC中的平面波导可以在光栅耦合器中结束，光栅耦合器可以(经由光子芯片的顶表面)将光表面耦合到平面外光纤中。或者，波导可以被边缘耦合到光子芯片侧面的光纤。为了确保光连接器(诸如光纤或光纤带)与PIC之间光的有效耦合，光连接器的通信通道(例如，光纤带的各个光纤)需要与PIC的输入/输出耦合器精确对准。对于多模光学信号，其中对准精度在2μm内就足够了，例如，可以基于放置在光子芯片上并在相对于输入/输出耦合器的已知准确位置处的基准标记来在视觉上实现对准。然而，高效的单模耦合依赖于1μm或更小的精度，这超过了视觉对准的性能。因此，单模光纤或其他光连接器通常主动与PIC对准。

在主动对准期间，光可以从光连接器被耦合到PIC的输入耦合器中并且由PIC的检测器测量，或者备选地，由片上光源生成的光可以从PIC的输出耦合器耦合到光连接器中并且由片外检测器测量。无论哪种方式，当光连接器围绕PIC的输入/输出耦合器的近似位置摆动时，通过最大化检测信号的强度可以优化对准。然而，主动对准是耗时的，因为它涉及为PIC供电(以便能够使用片上光源或探测器)，这需要时间来建立必要的电连接并且需要时间来等待PIC达到热量和光学稳定性。因此，需要一种用于单模对准的备选方法。

附图说明

本文中结合附图描述各种示例实施例。

图1A是根据各种实施例的PIC的一对光栅耦合器的示意性俯视图；

图1B是根据各种实施例的具有宽度与这对光栅耦合器相匹配的两个通信通道的光连接器的示意性仰视图；

图1C是根据各种实施例的用于光学耦合到图1A的这对光栅耦合器的就位的图1B的光连接器的示意性侧视图；

图2是根据各种实施例的包括PIC的一对光栅耦合器和相关联的环回对准特征的光子芯片的示意性俯视图；

图3是根据各种实施例的使用环回对准特征的示例对准系统的概念图；

图4是根据各种实施例的包括PIC的一对光栅耦合器和两个相关联的环回对准特征的光子芯片的示意性俯视图；

图5A-5C是在各种位置覆盖有光连接器的图4的光子芯片的示意性俯视图，示出了根据各种实施例的将光连接器与这对光栅耦合器对准的步骤；

图6是根据各种实施例的包括PIC的一对光栅耦合器和具有两个环回对准特征的相关联的环回结构的光子芯片的示意性俯视图；

图7A-7C是在各种位置覆盖有光连接器的图6的光子芯片的示意性俯视图，示出了根据各种实施例的将光连接器与这对光栅耦合器对准的步骤；

图8是根据各种实施例包括PIC的四个光栅耦合器的阵列和两个相关联的环回对准特征的光子芯片的示意性俯视图；

图9A-9C是在各种位置覆盖有光连接器的图6的光子芯片的示意性俯视图，其示出了根据各种实施例的将光连接器与光栅耦合器阵列对准的步骤；