专利名称：波导系统和方法
波导系统和方法
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由于带宽的巨大改进以及光信号相比于传统电信号所提供的灵活性，对光信号(即，全部或部分处于电磁谱的光部分内的信号)的使用持续增加。随着光信号在先前由电信号传输主导的通信应用中增加其渗透和市场份额，传输宽带宽光信号的能力在满足对现代的基于光学的通信系统的需求的方面变得关键。尽管空心金属波导(HMWG)提供了传输光信号的优点，但是其构造、应用和安装通常必须满足严格的要求以确保沿波导传输的数据的完整性。
在阅读以下具体实施方式
并参照附图后，一个或多个所公开的实施例的优势可以变得显而易见，在附图中
图I是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的示意性波导系统的透视 图IA是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的示意性波导层的透视 图IB是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的来自图I的示意性波导层的截面视 图2是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的另一示意性波导系统的透视 图2A是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的图2所示的示意性波导层的透视
图2B是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的来自图2所示的波导系统的多个示意性波导层的透视 图2C是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的来自图2所示的波导系统的多个示意性波导层的截面视 图3是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的具有示意性第一波导表面和示意性第二波导表面的层的部分截面视 图4是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的另一示意性波导系统的部分截面视 图5是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的另一示意性波导系统的部分透视
图5A是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的图5所示的波导系统中使用的示意性波导层的正视 图6是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的又一示意性波导系统的部分透视
图6A是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的图6所示的波导系统中使用的示意性波导层的正视 图7是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的示意性波导方法的流程图；以及图8是示出了根据这里描述的一个或多个实施例的另一示意性波导方法的流程图。
具体实施例方式可以使用经由波导而传输的光信号来实现计算设备内的高速数据传输。为了最小化成本并改进可靠性，可以广播光数据，而不是将光数据从源点传输至目的地点。由于可以容易地将分束器引入到准直光束，光波导(具体地，空心金属波导)针对广播提供了高效、可靠的导管。在波导间距小至250微米的情况下，使用传统压塑或注塑来制造大量平行光波导可能是困难的。
提供了一种波导设备。所述波导设备可以包括适于提供多个波导的多个层。所述多个层中的每一个可以包括至少一个对准特征和至少一个第一波导表面。该设备还可以包括第一构件和第二构件，其中，所述第一构件可以至少部分地附着至所述第二构件。所述多个层的至少一部分可以布置在所述第一构件与所述第二构件之间。至少一个对准器件可以至少部分地布置在所述至少一个对准特征内。还提供了一种波导方法。所述波导方法可以包括堆叠多个层，以形成多个波导。所述多个层中的每一个可以包括至少一个第一波导表面。该方法还可以包括使用至少一个对准器件来对准所述多个层。该方法还可以包括将对准的、堆叠的多个层陷于(trap)第一构件与第二构件之间。为了方便和容易讨论，将共同论述图1、1A和1B。图I是示出了根据一个或多个实施例的示意性波导设备100的透视图。图IA是示出了根据一个或多个实施例的图I所示的波导设备中所使用的示意性波导层110的透视图。图IB是示出了根据一个或多个实施例的图I所示的波导设备中所使用的示意性波导层110的截面视图。波导设备100可以包括适于提供多个波导120的多个层110。层110的至少一部分可以包括布置在层Iio上、穿过层110或者在层110周围的至少一个对准特征130。多个波导120中的每一个可以包括至少一个第一波导表面140。在一个或多个实施例中，图IA和IB所示的第二波导表面150可以布置在层110的全部或一部分上。波导设备100还可以包括第一构件170和第二构件180。层110的至少一部分可以陷于第一构件170与第二构件180之间。在一些实施例中，为了对准所陷的层110，至少一个对准器件160可以穿过图I所示的对准特征130的全部或一部分。第一构件170可以至少部分地附着至第二构件180，例如通过使用布置在第一构件170上的互连沟槽或沟道，其中互补的舌状物布置在第二构件180上，如图I所示。形成多个层110的层中的每一个可以是使用至少一种注塑技术、挤塑技术、压塑技术等而形成或以其他方式生产的塑料或聚合构件。这种制造技术提供了用于生产多个层110的快速、具有成本收益的方法。由于每个层110包含单个波导120的至少一部分，因此可以最小化与在单个构件或表面上对准多个波导相关的问题。此外，由于可以使用任何数目的层来提供所述多个层Iio从而提供任何数目的波导120，因此提供了固有灵活性。形成多个层110的每个层的厚度可以相同或不同，即，基于系统、用户或性能需求，形成多个波导120的多个层110可以具有相同或不同尺寸。层110中的每一个可以具有以下最小厚度约100 Pm或更大；约200 Pm或更大；约300 Pm或更大；约400 Um或更大；或者约500 ym或更大。层110中的每一个可以具有以下总体高度约10 mm或更大；约30 mm或更大；约50 mm或更大；约70 mm或更大；或者约90 mm或更大。层110中的每一个可以具有将一个或多个光信号传输或以其他方式运送指定距离所必需的长度。例如，层110中的每一个可以具有约250 V- m的厚度、若干厘米(cm)的长度和若干毫米(mm)
的高度。一个或多个对准特征130可以布置在层110的全部或一部分中、上或周围。在至少一些实施例中，对一个或多个对准特征130的使用可以便于将这些层精确对准至“堆叠”中，在“堆叠”中，多个波导120中的每一个在单个平面(例如如图I所示)内平行。在一些实施例中，一个或多个对准特征130可以布置在每个层110中、上或周围。例如，多个层110中的每一个可以具有突出的对准特征130，该突出的对准特征130互补地适配进相邻层110上的对应凹陷的对准特征130内。在一些实施例中，对准特征130可以包括具有任何形状、大小或横截面的孔(aperture)，在图1、1A和IB中示出了示意性圆形孔。在一些实施例中，对准特征130可以容纳穿过层110的全部或一部分的一个或多个对准器件160(例如，一个 或多个轴)的通过。多个波导120中的每一个可以包括至少一个第一波导表面140。如图I、IA和IB所示，在一些实施例中，每个层110可以包括两个垂直布置的第一波导表面140。在其他实施例中，可以类似地布置任何数目的第一波导表面140，例如，可以在每个层上布置单个第一波导表面140 (参照图5、5A和6更详细地讨论)。在其他实施例中，三个或更多个第一波导表面140可以布置在每个层110中、上或周围。第一波导表面140中的每一个可以提供每个波导120的至少一部分。在一些实施例中，可以将涂层布置在第一波导表面140的至少一部分上。在一些实施例中，涂层可以是反射涂层，该反射涂层在多个波导120内传输的光信号的一个或多个波长处具有反射属性。在一些实施例中，涂层可以包括反射金属涂层。在一些实施例中，布置在第一波导表面140上的涂层可以包括镜状(miiror-like)涂层、高度抛光涂层、反射涂层等。在一些实施例中，涂层可以是由具有以下表面粗糙度表征的反射涂层约70 nm Ra或更小；约50 nm Ra或更小；约30 nm Ra或更小；或者约20 nm Ra或更小。在一些实施例中，可以使用静电沉积、真空沉积等，将涂层施加于至少一个第一波导表面140的至少一部分。在一些实施例中，层110中的每一个可以包括第二波导表面150。在至少一些实施例中，第二波导表面的至少一部分可以布置为远离第一波导表面140的全部或一部分。例如，如图1、1A和IB所示，在与第一波导表面140相对的多个层110中的每一个的远侧。可以类似地布置任何数目的第二波导表面150，例如，可以在每个层110上布置单个第二波导表面150。在其他实施例中，多个第二波导表面150可以布置在每个层110中、上或周围。第二波导表面150中的每一个可以提供多个波导120中的每一个的至少一部分。在一些实施例中，可以将涂层布置在第二波导表面150的至少一部分上。在一些实施例中，涂层可以是反射涂层，该反射涂层在多个波导120内传输的光信号的一个或多个波长处具有反射属性。在一些实施例中，涂层可以包括反射金属涂层。在一些实施例中，布置在第二波导表面150上的涂层可以包括镜状涂层、高度抛光涂层、反射涂层等。在一些实施例中，涂层可以是由具有以下表面粗糙度表征的反射涂层约70 nm Ra或更小；约50nm Ra或更小；约30 nm Ra或更小；或者约20 nm Ra或更小。在一些实施例中，可以使用静电沉积、真空沉积等，将涂层施加于至少一个第二波导表面150的至少一部分。至少一个对准器件160可以包括适于对准多个波导120的至少一部分的任何数目的结构、器件、固定装置等。例如，至少一个对准器件160可以用于沿如图I所示的单个平面对准多个波导120。在一些实施例中，至少一个对准器件160可以包括固体构件，诸如如图I所示的管脚或轴。在一些实施例中，至少一个对准器件160的至少一部分可以附着至第一构件170，这种布置可以允许将多个层110与第一构件170进行对准，从而提供完备的、对准的、刚性的结构。为了维持多个层110的对准，布置在每个层上的对准特征130的几何结构可以与对准器件160的几何结构紧密接近。第一构件170可以包括适于支撑多个层110的任何结构、器件或系统。第一构件170可以包括具有任何形状、大小、长度或几何结构的刚性结构。在至少一些实施例中，第一构件170可以包括便于或对准第一构件170与第二构件180之间的连接的一个或多个结构，例如，第一构件170可以具有表面特征，诸如布置在第二构件180上的互补表面特征(诸 如舌状物)可以插入、咬合、接合或以其他方式连接到其中的沟槽。在一些实施例中，第一构件170可以包括至少一个金属构件、至少一个非金属构件、至少一个合成构件(例如，层压金属和非金属构件)或其任何组合。在至少一些实施例中，第一构件170可以包括一个或多个注塑构件、一个或多个挤塑构件、一个或多个压塑构件等。与第一构件170类似，第二构件180可以包括适于支撑多个层110的任何结构、器件或系统。第二构件180可以包括具有任何形状、大小、长度或几何结构的刚性结构。在至少一些实施例中，第二构件180可以包括便于或对准第一构件170与第二构件180之间的连接的一个或多个结构，例如，第二构件180可以具有表面特征，诸如可被插入到布置在第一构件170上的互补沟槽中的舌状物。在一些实施例中，第二构件180可以包括用于容纳至少一个对准器件160的全部或一部分的一个或多个特征，例如，如图I所示的一个或多个孔。在一些实施例中，例如如图I所示，至少一个对准器件160的至少一部分可以穿过多个层110的全部或一部分，并从多个层110的全部或一部分延伸或突出。在至少一个对准器件160的至少一部分从多个层110突出的情况下，可以在第二构件180中、上或周围布置一个或多个互补特征(例如，互补孔)，以容纳至少一个对准器件160。第一构件170的至少一部分可以可拆卸地或不可拆卸地附着至第二构件180。这种附着可以是使用多种附着方法(诸如，以上详细讨论的舌状物和沟槽摩擦附着方法)来实现的。可替换的附着方法也是可能的，例如使用至少一个闩的附着、使用至少一个夹具的附着、使用至少一个螺纹紧固件的附着、使用粘合剂的附着、使用化学焊接的附着以及使用热焊接的附着。为了方便和容易讨论，将共同论述图2、2A、2B和2C。图2是示出了根据一个或多个实施例的另一示意波导系统200的透视图。图2A是示出了根据一个或多个实施例的图2所示的示意波导系统200的透视图。图2B是根据一个或多个实施例的来自图2所示的波导系统200的多个示意波导层110的透视图。图2C是示出了根据一个或多个实施例的来自图2所示的波导系统200的多个示意波导层110的截面视图。波导系统200可以包括盖构件210，盖构件210被布置为与多个波导120和多个层110的全部或一部分接近。在至少一些实施例中，波导表面220可以布置在盖构件210的全部或一部分上或周围。在一些实施例中，波导表面220可以被布置为与多个波导120中的每一个接近,从而形成多个波导120的至少一部分的内表面的至少一部分。例如，如图2B和2C所示，多个波导120中的每一个可以包括形成正方形或矩形波导的四个表面，其中，两个第一波导表面140由层110提供，单个第二波导表面150由相邻层110提供，而其余波导表面220由盖构件210提供。在一些实施例中，可以在盖构件210的至少一部分上布置涂层。在一些实施例中，涂层可以是反射涂层，其在多个波导120内传输的光信号的一个或多个波长处具有反射属性。在一些实施例中，涂层可以包括反射金属涂层。在一些实施例中，盖构件210上布置的涂层可以包括镜状涂层、高度抛光涂层、反射涂层等。在一些实施例中，涂层可以是由具有以下表面粗糙度表征的反射涂层约70 nm Ra或更小；约50 nm Ra或更小；约30 nm Ra或更小；或者约20 nm Ra或更小。在一些实施例中，可以使用静电沉积、真空沉积等，将涂层施加于盖构件210的至少一部分。在一些实施例中，可以通过第一构件170和第二构件180将盖构件210陷于或以 其他方式保持于与多个波导120接近的适当位置处。例如，在一些实施例中，可以通过第一构件170与第二构件180之间的摩擦密合(friction fit)，将盖构件210保持于与多个波导120接近。在其他实施例中，可以在第一构件170和第二构件180的表面中布置槽缝、沟
道、沟槽等。图3是示出了根据一个或多个实施例的具有示意的第一波导表面140和第二波导表面150的层110的部分截面视图。在一些实施例中，多个波导120中的每一个可以包括多个正方形或矩形波导表面，其中，第一波导表面140可以具有以下宽度310 :从约50 u m至约500 um;约75 u m至约400 u m;约100 u m至约300 u m0在一些实施例中，多个波导120中的每一个可以包括多个正方形或矩形波导表面，其中，第一波导表面140可以具有以下高度320 :从约50 iim至约500 ym;约75 y m至约400 ym;约100 y m至约300U m0图4是示出了根据一个或多个实施例的另一示意波导系统400的部分截面视图。波导系统400可以包括多个层110，每个层具有三个正交的第一波导表面140和单个第二波导表面150。三个正交的第一波导表面140的布置可以消除对单独的盖构件210的需要，从而简化波导系统400的构造。形成多个层110的每个层的厚度可以如以上详细讨论的那样变化。因此，形成多个层110的每个层的厚度可以用于提供形成多个波导120的波导的任何期望的中心至中心间距410。形成多个波导120的波导可以具有以下中心至中心间距410:从约50 至约I mm ;约100 iim至约700 ii m ;或者约150 iim至约400 y m。在至少一些实施例中，形成多个波导120的波导可以具有约250 u m的中心至中心间距410。为了方便和容易讨论，将共同论述图5和5A。图5是示出了根据一个或多个实施例的另一示意波导系统500的部分透视图。图5A是示出了根据一个或多个实施例的图5所示的波导系统500中使用的示意层110的正视图。如图5和5A所示，在至少一些实施例中，第一波导表面140可以包括完全地布置在单个层110上的单个表面。如图5和5A所不，在一些实施例中，第一波导表面140可以是非平面表面，例如半圆曲面。使用相邻层110提供第二波导表面150可以是多余的，其中，第一波导表面140提供波导120的显著部分。可以通过将多个层110陷于第一构件170与第二构件180之间并通过将盖构件210布置为与多个半圆形波导120接近，使用图5和5A所示的半圆形波导层110来形成波导系统。在一些实施例中，如上所述，可以在与多个半圆形波导120中的每一个接近的波导表面220的至少一部分上布置涂层，例如反射涂层。为了方便和容易讨论，将共同论述图6和6A。图6是不出了根据一个或多个实施例的另一示意波导系统600的部分透视图。图6A是示出了根据一个或多个实施例的图6所示的波导系统600中使用的示意波导层110的正视图。如图6和6A所示，在至少一些实施例中，第一波导表面140可以包括单个非平面表面，并且第二波导表面150可以包括单个非平面表面，这两个非平面表面都布置在单个层110上。如图6和6A所不,在至少一些实施例中，第一波导表面140和第二波导表面可以包括布置在多个层110中的每一个的相对侧上的“镜像”半圆曲面。当被布置为与另一层接近时，第一层上的第一波导表面140和相邻层上的第二波导表面150可以一起提供半圆形波导表面。 可以通过将多个这种层110陷于第一构件170与第二构件180之间并通过将盖构件210布置为与由多个层110形成的多个半圆形波导120接近，使用图6和6A所示的波导层110来形成波导系统。在一些实施例中，如上所述，可以在与多个半圆形波导120中的每一个接近的波导表面220的至少一部分上布置涂层，例如反射涂层。图7是示出了根据一个或多个实施例的示意波导方法700的流程图。在一些实施例中，方法700可以包括堆叠多个层110，以形成多个波导120。层110可以包括第一波导表面140、第二波导表面150、或者第一和第二波导表面的任何组合。在一些实施例中，波导表面的至少一部分可以是使用两个相邻层110来形成的，其中，在一些实施例中，第一层提供第一波导表面140,并且相邻层提供第二波导表面150。在720处，可以使用至少一个对准器件160来对准多个层110。在一些实施例中，该对准可以通过将至少一个对准器件160的至少一部分穿过、布置于或以其他方式咬合于在多个层110中、上或周围布置的一个或多个对准特征130来实现。在一些实施例中，至少一个对准器件可以附着至第一构件170、第二构件180、或者第一构件和第二构件两者。在730处，可以将对准的、堆叠的多个层110至少部分地陷于第一构件170与第二构件180之间。在至少一些实施例中，对准的、堆叠的多个层110可以提供多个平行波导120。图8是示出了根据一个或多个实施例的另一示意波导方法800的流程图。在810处，在730处使堆叠的对准的多个层110陷入的第一构件170和第二构件180可以至少部分地彼此附着。例如，这种附着可以通过使用至少一个闩、至少一个夹具、至少一个螺纹紧固件、粘合剂、化学焊接、热焊接等而进行。第一构件至第二构件的附着可以提供具有布置在第一和第二构件之间的多个波导120的坚固刚性结构。在一些实施例中，在820处，可以将盖构件210布置为与堆叠的、对准的多个层110的至少一部分接近。在一些实施例中，盖构件210可以包括与多个波导120的至少一部分接近的一个或多个反射表面220。使用数值上限集合和数值下限集合，描述了特定实施例和特征。应当认识到，想到从任何下限至任何上限的范围，除非另有指示。在下面的一个或多个权利要求中出现了特定下限、上限和范围。所有数值“大约”或“大致”为所指示的值，并考虑了本领域普通技术人员将预期的实验误差和变化。
尽管以上涉及本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的前提下，可以设计出本发明的其他和另外实施例，并且，本发明的范围由所附的权利要求确定。
权利要求
1.一种波导设备,包括 适于提供多个波导(120)的多个层(110)， 其中，所述多个层中的每一个包括至少一个对准特征(130)和至少一个第一波导表面(140)； 第一构件(170)和第二构件(180)， 其中，所述第一构件至少部分地附着至所述第二构件，以及 其中，所述多个层的至少一部分布置在所述第一构件与所述第二构件之间；以及 至少一个对准器件(160)，至少部分地布置在所述至少一个对准特征内。
2.根据权利要求I所述的设备，还包括第二波导表面(150)，布置在所述多个层(110)的至少一部分上，其中，所述多个波导(120)的至少一部分包括所述第二波导表面。
3.根据权利要求I或2所述的设备，还包括盖构件(210)，包括至少一个波导表面(220)。
4.根据权利要求I所述的设备，其中，所述第一构件(170)和所述第二构件(180)是使用从由以下各项构成的附着方法组中选择的附着方法来至少部分地附着的使用至少一个闩的附着、使用至少一个夹具的附着、使用至少一个螺纹紧固件的附着、使用粘合剂的附着、使用化学焊接的附着以及使用热焊接的附着。
5.一种波导方法，包括 堆叠多个层(110)，以形成多个波导(120)， 其中，所述多个层中的每一个包括至少一个第一波导表面(140); 经由至少一个对准器件(160)来对准所述多个层；以及 将对准的、堆叠的多个层陷于第一构件(170 )与第二构件(180 )之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个层的至少一部分还包括第二波导表面(150)，布置在所述多个层(110)的至少一部分上，其中，所述多个波导(120)的至少一部分包括所述第二波导表面。
7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括 将所述第一构件(170)的至少一部分附着至所述第二构件(180)。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，还包括 将包括至少一个波导表面(220)的盖构件(210)附着至所述多个层的至少一部分。
9.根据权利要求5或6所述的方法， 其中，所述多个层(110)中的每一个包括热塑性构件；以及 其中，所述热塑性构件是从由以下各项构成的热塑性构件组中选择的注塑构件、挤塑构件和压塑构件。
10.根据权利要求5或6所述的方法，其中，对准器件(160)中的每一个包括附着至所述第一构件(170)的至少一个表面特征。
11.根据权利要求10所述的方法， 其中，对准器件(160)中的每一个包括附着至所述第一构件(170)的至少一个突出表面特征； 其中，所述层中的每一个还包括适于容纳至少一个对准器件的至少一部分的通过的至少一个孔(130);以及其中，所述第二构件(180)还包括适于容纳至少一个对准器件的至少一部分的通过的至少一个孔。
12.根据权利要求7所述的方法， 其中，将所述第一构件(170)的至少一部分附着至所述第二构件(180)包括将所述第一构件的至少一部分不可拆卸地附着至所述第二构件的至少一部分；以及 其中，将所述第一构件的至少一部分不可拆卸地附着至所述第二构件的至少一部分包括从由以下各项构成的附着方法组中选择的附着方法基于粘合剂的附着方法、基于化学焊接的附着方法、以及基于热焊接的附着方法。
13.根据权利要求7所述的方法， 其中，将所述第一构件(170)的至少一部分附着至所述第二构件(180)包括将所述第一构件的至少一部分可拆卸地附着至所述第二构件的至少一部分；以及 其中，将所述第一构件的至少一部分可拆卸地附着至所述第二构件的至少一部分包括从以下各项构成的附着方法组中选择的附着方法至少一个夹具、至少一个闩、以及至少一个螺纹紧固件。
14.根据权利要求5所述的方法，还包括将所述第一波导表面制造成由30nmRa或更小的范围内的表面粗糙度表征的光洁度。
15.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述多个波导(120)包括从约100至约300 ym的宽度(310)以及从约100 y m至约300 的高度(320)。
16.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述多个波导(120)包括从约150至约400 u m的中心至中心间距(430)。
全文摘要
提供了波导设备和方法。波导方法(700)可以包括堆叠(710)多个层(110)以形成多个波导(120)。多个层中的每一个可以包括至少一个波导表面(140)。该方法还可以包括使用至少一个对准器件(160)来对准(720)多个层。该方法还可以包括将对准的、堆叠的多个层陷于(730)第一构件(170)与第二构件(180)之间。
文档编号H01P9/00GK102812591SQ201080065887
公开日2012年12月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者P.罗森伯格, M.谭, S.马泰, A.勒斯纳 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业