[发明专利]耦合设备和方法、波长锁定系统和方法以及相位解卷绕系统和方法

说明书

本公开涉及耦合设备和方法、波长锁定系统和方法以及相位解卷绕系统和方法。公开了一种用于分光和波长锁定的光学设备的配置。该光学设备可以是2×3耦合器，其中第一波导耦合到第二波导，并且第三波导耦合到该第二波导。该第一波导和该第三波导可以接收输入光并将光光学耦合到该第二波导。该第一波导、该第二波导和该第三波导的输出信号在宽带波长范围内可以彼此具有恒定相位差值，这可以允许进行相位解卷绕。通过在FSR内对该输出信号进行相位解卷绕并在该宽带波长范围内执行进一步相位解卷绕，可以产生连续信号并将其用于在该宽带波长范围内顺序锁定由光源发射的每个光波长。

相关申请的交叉引用

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)规定要求2021年8月24日提交的美国临时专利申请号63/236,567的权益，其内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及光学耦合器。更具体地，本文的实施方案涉及一种光学系统，该光学系统具有光学耦合波导，该光学耦合波导输出可以用于相位解卷绕以对光源进行波长锁定的信号。

背景技术

一般来讲，光学系统采用多个光源来测量各种类型的信息。在一些示例中，监测由光源发射的光的光学属性可能是有用的。例如，可以测量和监测由光源发射的光的光学属性以确保光源具有一定程度的波长稳定性。此外，在处理单个波长或小波长范围时，可以实现波长锁定，但对于多个波长或跨越更多数量波长的波长范围，其使复杂性增加。

这些光学系统中的一些光学系统可以同时和/或顺序地输出多个不同波长的光。然而，随着受监测的波长的数量增加，系统的大小和复杂性也增加。由于光学系统的大小随经波长锁定的波长的数量按比例改变，用于监测光的光学系统因大小和复杂性等因素而可能不适用于特定应用。例如，此类光学系统可能占据太多空间而无法合理地结合到紧凑型电子设备(诸如移动电话、平板计算设备、膝上型计算机、可穿戴装置等)中。另外，用于监测光的现有光学系统可以在窄波长范围内起作用，并且可能无法在不同波长范围或宽波长范围内操作。因此，可能期望采用用于跨大波长范围锁定各波长的光的系统，同时保持用于结合在紧凑型电子设备中的紧凑形状因数。

发明内容

本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及一种用于波长锁定的2×3耦合器。还描述了涉及对自由光谱范围及宽带波长范围内的所有波长进行相位解卷绕的系统、设备、方法和装置。2×3耦合器可以生成具有正弦波长响应的输出信号，其在宽带波长范围内彼此具有恒定相位差值，这可以允许在宽带波长范围内进行相位解卷绕。通过在自由光谱范围内对输出信号进行相位解卷绕并在宽带波长范围内执行进一步相位解卷绕，可以产生连续信号并将其用于在宽带波长范围内锁定每个波长。连续信号可以产生每个波长与相位解卷绕信号之间的一对一关系。

在一些示例中，本公开描述了一种光学设备。该光学设备可以包括：第一波导，该第一波导被配置为接收第一光并输出具有带有第一相移的第一波长响应的第一输出信号；第二波导，该第二波导光学耦合到第一波导并且被配置为输出具有带有第二相移的第二波长响应的第二输出信号；以及第三波导，该第三波导光学耦合到第二波导并且被配置为接收第二光并输出具有带有第三相移的第三波长响应的第三输出信号，其中第一相移、第二相移和第三相移之间的相位差值是恒定的。

在一些示例中，本公开描述了一种用于监测光源的波长的光学系统。该光学系统可以包括：光源，该光源被配置为生成光；分光器，该分光器用于接收从光源接收的光并将其分为第一分光和第二分光；相移器，该相移器被定位成接收第一分光并对第一分光进行相移；2×3耦合器，该2×3耦合器被配置为从相移器接收第一分光，从分光器接收第二分光，并输出第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号，其每一者都具有基于第一分光与第二分光之间的相应干扰的相应强度。该光学系统还可包括：控制器，该控制器被配置为使用第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号的强度，监测由分光器接收的光的波长。