光学部件的制作方法

本公开通常涉及光学部件。更具体地，本发明涉及但不需要限于相干发射机、接收机和/或收发机的光学部件。

背景技术：

在本说明书中，术语“光”将在它在光学系统中被使用的意义上被使用以不仅意指可见光，而且意指具有在可见光范围之外的波长的电磁辐射。

光学部件的设计标准朝着较小的尺寸和较大的功能前进。通常，这导致部件的较大程度的集成。特别是，用例如硅、二氧化硅、磷化铟和砷化镓等材料制造的光学芯片的功能的增加，使得多功能及小的设备例如光学发射机和调制器的创造是可行的。

然而，完全的芯片集成依然存在缺点：产量受损的成本、明显的光学损失、和一芯片一产品的减小的制造灵活性。

在衡量的另一端处，组装、对准和固定在复杂光学设备中的多个光学部件的成本和复杂性依然是个挑战。在多部件模块中的光学器件的准确对准，目前可能每模块要花费很多小时。

高数据速率的光学发射机和接收机由相干技术实现。当今，100Gb/s和/或更高的线速率利用了更高阶振幅和相位调制、偏振复用、相干检测和复杂的数字信号处理技术。在一般双偏振正交相移键控(DP-QPSK)实现中，例如可使用高速数模转换器(DAC)和一对QPSK马赫-曾德耳调制器(MZM)从25GHz时钟/数据速率产生100Gb/s线速率。数据有效地在输入激光载波的两相和两偏振状态上被编码。类似地，可在接收机处通过偏振解复用和相干检测技术来提取所编码的数据。在正交振幅调制(QAM)实现中，具有偏振的振幅和相位状态都被利用来增加线速率。

发射机和接收机一般位于系统中的同一位置处，且常常被共同封装以制造接收机。激光载波源可集成到发射机内(单片地或作为单独的芯片)或可位于在配置成向系统供应输入光信号的独立包装的设备中附近。在相干检测方案中，相干接收机通常需要本机振荡器(LO)激光基准的输入来提取QPSK编码数据。LO源可为了效率的目的而从独立激光器被得到，一般通过分裂由激光源提供的输入光信号来得到。

基本相干发射机由提供输入光信号的可调谐激光源(载波)、马赫-曾德耳干涉仪(调制器)和偏振组合器组成以创建复合信号用于传输。发射机可以是具有变化水平的函数积分的III-V芯片。可调谐激光器也可向发射机提供在相同波长或接近的波长处操作的相邻接收机的LO信号。

为了从包括调制器芯片、输入光纤和独立激光器的分立零件创建有效的发射机模块，输入光信号被分裂以向接收机LO以及向调制器供应光学信号。此外，来自调制器芯片的输出信号必须转换成它的正交偏振，且接着从发射机输出的正交偏振的光信号必须组合以给出输出信号。

基本相干接收机配置由LO、偏振分裂器、一对3分贝(dB)混合器和平衡检测器的阵列组成。接收机可以是具有变化水平的函数积分的III-V芯片。

除了上面提到的基本功能以外，发射机和接收机还都一般需要调节信号电平的装置和分别以可变光学衰减器和光学监控器的形式控制信号电平的装置。

在US8,526,102中描述了相干接收机，其中很多函数被包含在一个芯片上。这样的大的和复杂的芯片具有上面所述的缺点。

类似地，在芯片集成的水平被限制的场合，则剩余的功能由常规光学器件提供，其中在光具组中的每个部件被放置在适当的地方并被光学地单独对准。

技术实现要素：

根据本发明，在第一方面中，提供了用于在相干光学发射机中使用的集成光学块，光学块包括：分束器，其配置成接收输入光信号，将输入光信号分成第一和第二输入光信号，输出第一输入光信号用于在光学发射机芯片中使用，并输出第二输入光信号用于用作本机振荡器信号；偏振组合器，其配置成从光学发射机芯片接收第一和第二调制光信号，并组合第一和第二调制光信号以形成输出；以及偏振旋转器，其配置成旋转第二调制光信号的偏振，使得它在组合之前实质上正交于第一调制光信号的偏振。

可选地，分束器包括棱镜。

可选地，第一输入光信号所穿过的棱镜的表面邻接偏振组合器的表面，以及其中第一输入光信号在输出到光学发射机芯片之前穿过偏振组合器。

可选地，偏振组合器配置成接收第一调制光信号并将第一调制光信号直接传递到信号输出。

可选地，偏振旋转器邻接偏振组合器的表面，并配置成在进入到偏振组合器内之前旋转第二调制光信号的偏振。

可选地，第一和第二调制光信号在空间上分离，以及其中偏振组合器配置成引导第二调制光信号以与第一调制光信号对准，用于组合。

根据本发明，在第二方面中，提供了用在相干光学接收机中的集成光学块，光学块包括：偏振分裂器，其配置成接收调制光信号并将调制光信号分裂成具有第一偏振的调制光信号的第一分量和具有实质上正交于第一偏振的第二偏振的调制光信号的第二分量；以及偏振旋转器，其用于将调制光信号的第二分量的偏振旋转实质上90度，其中偏振分裂器还配置成将调制光信号的第二分量引导到偏振旋转器。

可选地，上面所述的集成光学块还包括配置成测量来自光学平面的输入光信号的功率的至少一个监测器。

可选地，至少一个监测器配置成测量在光学平面之外的一个或多个调制光信号的功率。

可选地，监测器包括配置成使待监测的光信号的一部分偏转到检测器的介质层。

可选地，监测器包括PIN二极管。

可选地，监测器还包括配置成将待监测的光信号聚焦到监测器上的微透镜。

可选地，集成光学块还包括配置成基于至少一个光功率测量来使光信号中的功率衰减的可变光学衰减器。

可选地，至少一个光功率测量由至少一个监测器提供。

可选地，可变光学衰减器包括配置成传递入射在介质层上的光信号的一部分并反射光信号的剩余部分的介质区。

可选地，介质区包括在两个光学透射部件之间的间隙。

可选地，间隙包括真空、空气和介质材料之一。

可选地，可变光学衰减器包括由介质区分离的第一和第二棱镜。

可选地，可变光学衰减器包括配置成改变界面以改变穿过的光信号的该部分的控制机构。

可选地，控制机构的至少部分连接到可变光学衰减器的表面，使得其偏转改变界面，以及其中控制机构包括热控双金属条和压电元件之一。

可选地，可变光学衰减器配置成作为光学快门来操作。

可选地，集成光学块还包括配置成改变通过光学块传播的一个或多个光信号的方向用于减轻光学块的一个或多个元件的未对准的对准微调器。

可选地，对准微调器包括配置成反射具有第一偏振的光并使具有与第一偏振正交的第二偏振的光通过的介质层，且还包括至少一个偏振旋转镜，其配置成反射光信号使得反射光信号具有旋转了实质上90度的其偏振，并布置成从介质层接收反射光信号并改变反射光信号的角度。

可选地，对准微调器还包括由介质层分离的第一和第二棱镜。

可选地，对准微调器还包括在对准微调器的相对表面上的第一和第二偏振旋转镜，其中第一偏振旋转镜配置成接收进入对准微调器并从介质层反射的具有第一偏振的第一光信号并反射第一光信号以产生具有实质上正交于第一偏振的第二偏振的第二光信号，使得第二光信号可穿过介质层，以及其中第二偏振旋转镜配置成接收第二光信号并反射第二光信号以产生具有第一偏振的第三光信号，使得第三光信号由介质层反射并离开对准微调器，以及其中第一和第二偏振旋转镜中的一个或两个被对准，使得第三光信号以与第一光信号进入对准微调器时的角度不同的角度离开对准微调器。

可选地，至少一个偏振旋转镜通过粘合剂保持在适当的位置上，并可在粘合剂固化之前被设置到期望对准。

可选地，至少一个偏振旋转镜包括弯曲反射表面。

可选地，对准微调器还包括在至少一个偏振旋转镜和对准微调器的相应表面之间的光学透射块。

可选地，对准微调器包括：透射光学元件，其包括第一和第二内部小面；以及至少一个镜，其中对准微调器配置成从第一内部小面、从至少一个镜和第二内部小面反射所接收的光信号以在由镜的对准确定的角度下从对准微调器输出。

可选地，集成光学块还包括配置成控制在从光学块输出和输入到光学块的光信号之间的间距的间距转换器，间距转换器包括：透射光学元件，其包括布置成相对于所接收的光信号的方向成一角度的相对的实质上平行的表面，其中相对的表面配置成使得所接收的光信号从每个相对的表面反射并实质上平行于所接收的光信号的方向和从所接收的光信号的方向偏移而从间距转换器输出。

可选地，集成光学块包括布置成提供多个输出和/或输入并具有实质上250微米的共同间距的多个间距调节器。

根据本发明，在第三方面中，提供了包括上面所述的一个或多个集成光学块的光学部件。

根据本发明，在第四方面中，提供了包括上面所述的一个或多个集成光学块的相干光学发射机和/或接收机设备。

可选地，相干光学发射机和/或接收机包括一个或多个光学芯片，其中一个或多个集成光学块布置成将光信号发射到一个或多个光学芯片并从一个或多个光学芯片接收光信号。

可选地，一个或多个光学芯片包括光学芯片，其包括多个光学发射机、多个光学接收机或至少一个光学发射机和至少一个光学接收机。

可选地，相干光学发射机和/或接收机还包括位于一个或多个集成光学块和一个或多个光学芯片之间的透镜的一个或多个阵列，其中在透镜的阵列中的多个透镜配置成聚焦在集成光学块和光学芯片之间穿过的光。

可选地，相干光学发射机和/或接收机包括多个光学发射机芯片和/或光学接收机芯片，其中集成光学块布置成将光信号发射到多个光学发射机芯片和/或多个光学接收机芯片之一并从多个光学发射机芯片和/或多个光学接收机芯片之一接收光信号。

可选地，相干光学发射机和/或接收机包括布置成形成单个单片结构的多个集成光学块。

可选地，一个或多个光学块配置成从横贯进入和离开一个或多个光学芯片的光信号的方向的方向接收输入光信号。

可选地，相干光学发射机和/或接收机还包括配置成向一个或多个光学块提供输入光信号的一个或多个可调谐激光器。

根据本发明，在第五方面中，提供了用于监测光信号的功率的监测器，监测器包括：用于在待监测的光信号的光学平面中放置的介质层；以及检测器，其配置成当介质层在待监测的光信号的光学平面中时在待监测的光信号的光学平面中之外，其中介质层配置成将待监测的光信号的一部分偏转到检测器。

可选地，监测器还包括第一和第二棱镜，其布置成使得介质层分离第一棱镜的表面与第二棱镜的表面以形成界面。

可选地，监测器包括PIN二极管。

根据本发明，在第六方面中，提供了用于控制光信号的衰减的可变光学衰减器，可变光学衰减器包括：介质区，其配置成使入射在介质层上的光信号的一部分通过并反射光信号的剩余部分；以及配置成改变界面以改变穿过的光信号的该部分的控制机构。

可选地，可变光学衰减器包括由介质区分离的第一和第二棱镜。

可选地，介质区包括在两个光学透射部件之间的间隙。

可选地，间隙包括真空、空气和介质材料之一。

可选地，控制机构的至少部分连接到可变光学衰减器的表面，使得其偏转改变界面，以及其中控制机构包括热控双金属条和压电元件之一。

可选地，可变光学衰减器配置成作为光学快门来操作。

根据本发明，在第七方面中，提供了用于改变一个或多个光信号的方向的对准微调器，对准微调器包括：配置成反射具有第一偏振的光并使具有与第一偏振正交的第二偏振的光通过的介质层；以及至少一个偏振旋转镜，其配置成反射光信号使得反射光信号具有旋转了实质上90度的其偏振，其中至少一个偏振镜布置成从介质层接收反射光信号并改变反射光信号的角度。

可选地，对准微调器还包括由介质层分离的第一和第二棱镜。

可选地，对准微调器包括在对准微调器的相对表面上的第一和第二偏振旋转镜，其中第一偏振旋转镜配置成接收进入对准微调器并从介质层反射的具有第一偏振的第一光信号并反射第一光信号以产生具有实质上正交于第一偏振的第二偏振的第二光信号，使得第二光信号可穿过介质层，以及其中第二偏振旋转镜配置成接收第二光信号并反射第二光信号以产生具有第一偏振的第三光信号，使得第三光信号由介质层反射并离开对准微调器，以及其中第一和第二偏振旋转镜中的一个或两个被对准，使得第三光信号以与第一光信号进入对准微调器时的角度不同的角度离开对准微调器。

可选地，至少一个偏振旋转镜通过粘合剂保持在适当的位置上，并可在粘合剂固化之前被设置到期望对准。

可选地，至少一个偏振旋转镜包括凹或凸反射表面。

可选地，对准微调器还包括在至少一个偏振旋转镜和对准微调器的相应表面之间的光学透射块。

根据本发明，在第八方面中，提供了用于改变一个或多个光信号的方向的对准微调器，对准微调器包括：透射光学元件，其包括第一和第二内部小面；以及至少一个镜，其中对准微调器配置成从第一内部小面、从至少一个镜和第二内部小面反射所接收的光信号以在由镜的对准确定的角度下从对准微调器输出。

可选地，至少一个偏振旋转镜通过粘合剂保持在适当的位置上，并可在粘合剂固化之前被设置到期望对准。

可选地，至少一个偏振旋转镜包括弯曲反射表面。

可选地，对准微调器还包括在至少一个偏振旋转镜和对准微调器的相应表面之间的光学透射块。

附图说明

在本文参考附图公开了本发明的示例性实施方式，其中：

图1是集成光学块的示意图；

图2、3、4a、4b、6、8、11和16是相干光学发射机的示意图；

图5是光学监测器的示意图；

图7是可变光学衰减器的示意图；

图9是集成光学块的示意图；

图10是相干光学接收机的示意图；

图12a、12b和13是对准微调器的示意图；

图14是间距转换块的示意图；以及

图17是垂直堆叠的集成光学块的示意图。

具体实施方式

通常，在本文公开了用于在相干发射机、接收机和/或收发机中使用的集成光学块。如在本文使用的，术语“集成光学块”包括放置在一起的多个光学部件，使得每个部件的表面邻接以形成单个集成单片块。光学部件被特别配置，以便放置在一起，使得每个部件的表面邻接以形成单个集成块。这不同于分立的光学布置，其中光学部件彼此分开地放置。

通常，多个光学部件可包括光学透射块和在单片块中粘合在一起的界面(例如介质)。这样的布置允许多个部件被组装为子组件而不影响组件的其余部分，且还允许成对的表面(或界面)用于提高在多个光学部件之间的对准精确度。

集成光学块可包括在光学部件之间的界面处和/或在块的表面上嵌在块中的膜和界面。界面可被设置在适当的角度下以处理穿过集成光学块的光束。

发明人认识到，在功能块和透镜阵列的微光学制造中的发展导致这样的部件被制造为更严格的公差，使集成变得可能。这可被采用来使分立的功能元件能够被集成到高级功能块内。

发明人还认识到，可通过合并新颖的对准校正结构(其可合并到同一集成光学块内)来减轻由于制造公差而引起的任何残余未对准。

此外，发明人认识到，可在光学平面之外提供在光学部件内的光信号的控制和监控。

集成光学块的使用和/或平面外控制、监测和微调提供在制造包括光学芯片例如集成有其它光学功能的PLC的设备的对准时间和成本中的优点。平面外监测、微调和可变光学衰减通过邻接多个集成光学块来实现在产品级的有效可扩性。

在本文公开了提供来自光学芯片的同一侧的输入和输出的光学部件。单侧芯片的使用实现更简单和更廉价的制造，因为只有芯片的一侧需要被对准，且此外它允许更紧凑的总模块设计。

在本文公开了集成或单片光学块以在与光学芯片例如光学发射机、接收机或收发机芯片对准时实现多种光学功能。在本文还公开了提供与光学芯片和输出端口或光纤的简单和廉价的光学对准的这样的集成或单片光学块。所公开的方法和装置的另一优点是，多个芯片和多功能芯片可方便地被对准并包装在一起。

图1示出用于在相干光学发射机中使用的集成光学块100。光学块100包括多个光学透射块，其可被制造为包括玻璃。光学透射块放置在一起以形成从外部看起来是单片的结构。可以有在形成集成光学块的光学透射块之间的一个或多个空气间隙。这样的空气间隙可形成布置成影响穿过其的光的透射的界面。

集成光学块100包括分束器102、偏振组合器102和偏振旋转器106。分束器102可以是配置成接收输入光信号、允许那个信号的一部分穿过并反射输出的一部分作为LO信号的棱镜。穿过分束器102的输入光信号的该部分也穿过偏振组合器104，并被输出用于在光学发射机芯片(在图2中示出)中使用。

偏振组合器104配置成从光学发射机芯片接收在空间上分离的调制光信号。偏振组合器104还配置成组合在空间上分离的调制光信号以为相干发射机形成输出信号。

偏振旋转器106配置成将调制光信号之一的偏振旋转实质上90度。偏振旋转器106邻接偏振组合器104的外表面。偏振旋转器106可以是半波片。分束器102的表面邻接偏振组合器104的表面。界面105包括介质区，其可包括真空、空气间隙或介质材料的叠层。界面105可形成分束器102的部分。此外，棱镜107粘合到偏振组合器104的表面。第二界面109包括介质区，其可包括真空、空气间隙或介质材料的叠层。第二界面109可形成棱镜107的一部分。

相应地，光学块100的元件布置在一起，使得它们被集成。光学块100的元件可由透光粘结剂例如在感兴趣的波长之上透射的市场上可买到的UV激活的聚合物保持在一起。

图2示出在相干发射机布置中的光学块100。相干发射机还包括输入/输出光纤阵列200、输入/输出微透镜阵列202、发射机微透镜阵列204和光学发射机芯片206。图2示出相邻于彼此布置的两个相干发射机。第二相干发射机包括与第一相干发射机的特征类似的特征，且所以不在这里详细讨论。

微透镜阵列202、204包括布置在阵列中并具有恒定的间距的多个微透镜。间距可以例如是250微米。在图2的布置中，每个微透镜阵列202、204具有配置成将光信号聚焦到集成光学块100内并形成集成光学块100的三个微透镜。

光学发射机芯片206包括信号输入端口208及水平和垂直输出端口210、212。输入端口208与配置成将输入光信号分成两半的返回或反射设备214光学地通信，这两半通过光学发射机芯片206反射回。返回或反射设备214与两个马赫-曾德耳(MZ)调制器216a、216b光学地通信，这两个马赫-曾德耳(MZ)调制器216a、216b每个与水平输出端口210和垂直输出端口212之一光学地通信。光学发射机芯片还可包括用于监测在光学发射机芯片内的光信号的功率的一个或多个监测器。

图2示出穿过集成光学块100的由虚线表示的光路。可具有可调谐激光器作为它的源并水平地(H或TE)偏振的激光输入光信号Lz穿过输入/输出光纤阵列200和输入/输出微透镜阵列。激光输入光信号由分束器102接收并分成第一和第二输入光束218、220。第一和第二输入光信号218、220每个代表激光输入光信号的一部分。在示例性装置中，第二输入光信号可包括第一输入光信号的光功率(或3dB)。

第一输入光信号218穿过分束器102和偏振组合器104，并进入发射机透镜阵列204并聚焦到信号输入端口208内。第二输入光信号220由分束器反射并从相干发射机被引导出用于用作LO信号。对于在同一波长处操作的本地接收机，第二输入光信号因此通过输入/输出透镜阵列202和输入/输出光纤阵列200被引导到LO输出端口。

第一输入光信号218被发射到光学发射机芯片206的波导(其可以是中心波导)内，它穿过该波导而传播到返回或反射器设备214。可选地，第一输入光信号218的功率可由在芯片206上的监测器监测。第一输入光信号218大约50:50分裂成H通道和V通道，使得MZ调制器216a、216b中的每个接收可调谐激光的光束。

光学发射机芯片206可以是磷化铟(InP)芯片。在芯片上的可选特征包括半导体光学放大器(SOA)、分束器和可变光学衰减器。

H和V通道输入光信号由MZ调制器216a、216b调制，且经调制的H和V光信号通过发射机透镜阵列204被传输到H和V输出端口210、212内并进入光学块100内。可选地，在光学发射机芯片上的监测器可监测经调制的H和V通道调制光信号的功率。

H通道调制光信号222由偏振组合器104接收并通过它、输入/输出透镜阵列和输入/输出光纤阵列200被直接传输到信号输出端口S_out。V通道调制光信号224由偏振旋转器206接收并使它的偏振旋转了90度以变成垂直偏振(V或TM)。V通道调制光信号224从偏振组合器104的外部小面反射并与H通道调制光信号222组合并被传输到信号输出端口S_out。

光信号218、222、224可相等地间隔开，间距是大约250微米或固定间距的某个倍数。可选地，光信号218、222、224使用发射机微透镜204聚焦在芯片波导小面处，且这些透镜可以是以给定间距(例如250微米)的阵列的形式。光信号218、222、224可通过输入/输出微透镜202的阵列聚焦到输入/输出光纤阵列200的光纤内。微透镜202、204可由硅、玻璃或其它适当的晶圆级材料制成。

图3示出一备选布置，其中可从相干发射机的一侧提供可调谐激光输入信号Lz。可例如使用这个布置，其中一个或多个可调节激光器被包括在与相干发射机相同的封装内。可在阵列中提供多个可调谐激光器300、302以向第二分束器100a、100b提供可调谐激光输入信号。每个分束器100a、100b布置成从来自激光器300a、300b之一的一侧接收光，并将每个激光输入信号的一部分发送到发射机并反射一部分作为LO输出光束，如在上面讨论的。

光学块100a、100b可布置成使得每个可在同一平面中从激光器300a、300b之一接收激光输入信号而没有串扰或干扰。在图3的示例性布置中，这通过一个或多个阶梯式或隔板块302的引入来提供，阶梯状或隔板块302被引入到光学块100b之一内。可选地，光学块100a、100b可在垂直平面或水平平面中交错或成阶梯状。在这种情况下，微透镜阵列可以如以前一样被使用，但在输出阵列中的一个透镜保持未被使用，如图3所示。

图4a示出包括集成光学块100的相干光学发射机布置。集成光学块100还包括多个监测器400、402、404。监测器可因此从光学发射机芯片406移除并作为集成光学块100的部分被包括。图4a的相干发射机的其余特征类似于在图1中的特征且不再次被详细讨论。

监测器400、402、404可以在光学块100的光学平面之外。在图4a中，光学平面与图的平面重合，且进出图的方向被考虑为在光学平面之外。根本地，对于在光学平面之外的特征，它应在光信号的路径中，因为它们横穿光学块100。

图4a示出形成在输入/输出侧上的光学块的部分的监测器。然而，监测器也可形成在光学芯片侧上的光学块的部分，如图4b所示。此外，可使用输入/输出和芯片侧监测的各种组合。

在图5中示出监测器的详细表示。监测器包括两个直角三角形棱镜500、502和介质层504。棱镜500、502布置成使得第一棱镜500的表面通过介质区504与第二棱镜502的相应表面分离。监测器检测器506位于棱镜布置之上。监测器检测器506可具有相对于棱镜布置的固定方位，并可例如由粘结剂例如环氧树脂保持在适当的位置上。监测器检测器506配置成将光信号转换成可从电触头508、510读取的电信号。进入的光信号512在介质层504处分裂，产生表示进入的光信号512的一部分的垂直光信号514。该部分可以是例如进入的光信号的大约1％。垂直光信号514入射在监测器检测器506上以监测进入的信号512的功率电平。监测器检测器506的定位使进入的信号512能够被监测并从设备的光学平面之外被测量。

可使用InGaAs或类似的半导体材料来制造监测器检测器506。监测器检测器506可易于安装到PCB上且对对准相对不敏感。这样的监测器设备可被制造有孔和光束截捕器以收集尽可能多的垂直光信号并最小化串扰。监测器检测器506可以是具有小孔的高速PIN二极管。垂直光信号514可使用微透镜聚焦在监测器检测器506上。

监测器400、402、404可被制造在单个零件中，形成集成光学块100的部分。相应地，图4的集成光学块100提供偏振旋转、偏振光束组合、光学载波光束分裂和平面外功率监测。

在示例性方法和装置中，检测器区域可包括以特定的几何形状的多个区段或单独区域以确定光束的位置，用于对准目的。这将不减损功率测量能力。

图6示出包括光学块100的光学相干发射机，光学块100此外包括可变光学衰减器(VOA)500或光学快门。图6示出形成集成光学块的部分的多个监测器，虽然这些在这个实施方式中是可选的。图6的相干发射机的其余特征类似于上面讨论的特征，且将不再次被详细讨论。

在图7中示出VOA的详图。VOA通常可经由功率管理在闭环控制中操作。功率管理可由如在本文公开的一个或多个监测器得到。VOA由相邻于彼此安装并由形成界面704的介质区分离的两个直角三角形棱镜700、702组成。介质区可包括真空、空气间隙或介质材料。与界面704交会的进入的光信号706可变地分成两个光信号708、710。第一光信号708穿过VOA，且第二光信号710以某种方式被反射和吸收或丢弃。以这种方式，第一光信号708是进入的光信号706的衰减版本。在示例性VOA中，在界面704处，在具有将衰减的光的波长的阶数和确定被透射或反射的光的部分的厚度的棱镜700、702之间存在精确和可变间隙。

控制机构712配置成控制被反射和吸收(710)的进入的光信号706的数量比例。控制机构712可以是可偏转条，例如永久控制的双金属条或压电致动器。这实现在界面704处的空间和因而在光学平面外偏转的光的部分的精细控制。在示例性光学发射机和/或接收机中，设备本身布置在空间中，使得棱镜700、702位于光学平面中，且控制机构712和偏转的光的吸收区在光学平面之外。然而，在其它示例性光学发射机和/或接收机中，在光学平面中被偏转到另一棱镜或块的部分反射的光中可能有优点。

可选地，VOA可气密地密封，以便防止在界面704的端面之间的微粒的进入。优选地，界面704可由布置在界面704的边缘处的柔性膜密封。这样的密封将足够柔韧以允许如控制器712要求的运动，且将防止界面表面的污染。在示例性方法和装置中，可代替VOA来使用各种类型的光学快门。

光学快门可以是本文描述的VOA的扩展。快门行动可被定义为在指定限制例如-60dB之下的衰减。为了完成此，本文所述的设备需要介质区——在这种情况下在棱镜表面之间的间隙——大于大约3微米。

图8示出利用两个光学发射机芯片800a、800b的恒定间距微透镜阵列的相干光学发射机。在图8的示例性布置中，第一和第二集成光学块100a、100b相邻于彼此放置。这个布置由于由监测器400a、402a、404a、400b、402b、404b所示的平面外监测而变得可能。此外，微透镜阵列202、204可以看到是具有连续的间距的，其可以是例如250微米。相干光学发射机也可包括如上面讨论的一个或多个VOA。图8的装置的其余特征类似于上面讨论的特征且不再次被详细讨论。注意，可使用类似的布置，其中光学芯片之一是接收机，或其中两个光学芯片都是接收机。

图8所示的布置是扩展性更好的布置，其中多功能光学部件可设置在较小的规模上。布置可扩展到包括多于两个光学芯片(在图8的示例性部件中的光学发射机芯片)。

图9示出用于在相干光学接收机中使用的集成光学块。光学块900包括偏振分裂器902和偏转旋转器904。偏振旋转器904配置成将调制光信号的偏振旋转实质上90度。偏振旋转器904邻接偏转组合器902的外表面。偏振旋转器904可以是半波片。

图10示出包括集成光学块900的相干光学接收机布置。相干光学接收机还包括输入光纤阵列1000和输入微透镜阵列1002。输入光纤阵列包括在端口S_in中的信号和在端口LO_in中的LO。LO信号可由附近的相干光学发射机提供，例如，如果接收机和发射机形成收发机的部分。输入微透镜阵列1002配置成从在端口中的信号In和LO接收光信号，并将光信号聚集到光学块900内。相干光学接收机还包括接收机微透镜阵列1004和光学接收机芯片1006。接收机微透镜阵列1004配置成从光学块900接收光信号并将光信号聚焦到接收机芯片1006内。

光学接收机芯片1006包括LO输入端口1008、H通道输入端口1010和V通道输入端口1012。H和V通道输入端口1010、1012与H和V通道解调器1014、1016光学地通信，H和V通道解调器1014、1016可以都是配置成组合所接收的信号和LO输入以向检测器1018提供相等功率的四个输出的90度光学混合相位混合器。LO输入端口1008经由分裂器与H和V通道混合器1014、1016光学地通信。H和V通道混合器与多个检测器1018光学地通信。

可选地，相干光学接收机还包括监测器1020、1022，其可以与上面关于图5所述的监测器相同。

图10示出穿过集成光学块900的由虚线表示的光路。输入调制光信号1024由输入光纤阵列1000接收并通过微透镜阵列1002被传输。输入调制光信号1024接着由偏振分裂器902接收。偏振分裂器将经调制的输入光信号分成它的H偏振分量和V偏振分量1028。H偏振分量1026穿过偏振分裂器902，且V分量1028朝着偏振旋转器904反射并旋转了90度。

两个由此产生的H偏振调制光信号穿过接收机透镜阵列1004传输并分别聚焦到H输入端口1010和V输入端口1012内。经调制的光信号在混合相位混合器1014、1016中与LO信号混合，且输出在芯片1006上的平衡检测器1018上被检测到。

相干接收机需要在载波频率处或附近的LO的输入。这由如上所述的并在LO输入端口处连接到接收机的可调谐激光器提供。类似于上面所述的发射机布置，微透镜阵列可方便地用于将来自光纤和芯片的光束聚焦到块内并从块进入光纤和芯片小面内。这样的微透镜阵列可具有标准间距(例如250微米)，但其它布置是可能的。

在光学块900上的监控器1020、1022配置成监控LO和经调制的输入光信号1024。监控器1020、1022可被制造为单个零件。此外，监测器1020、1022、偏振分裂器902和偏转旋转器904被制造为单个单元以便于对准和制造。

将光学部件集成到单个微光学块100、900内的两个优点包括：相干发射机、接收机或收发机的尺寸上的减小；以及在模块构建期间的对准时间上的明显减小。然而，一些对准或对准的至少微调可能是必要的，以便减小在微光学块和光学芯片之间和在微光学块和输入/输出光纤阵列之间的插入损失。为了这个目的，本文公开的光学块可包括对准微调器。

对准微调器1100可被构造为光学块的整体部分，如图11所示。对准可以是光束对光束或可以是对于在光学块中的所有光束。可选地，对准微调器可沿着光学块的一个光学边缘，但在示例性装置中，可以有在光学块的两侧上的对准微调器。

图12a示出对准微调器1100或光束操纵器的表示。对准微调器1100包括第一直角三角形棱镜1102和第二直角三角形棱镜1104。第一和第二棱镜1102、1104的斜边表面布置成面向彼此并由在界面1106处的介质材料分离。界面1106配置成反射具有第一偏振的光并使具有正交于第一偏振的第二偏振的光通过。第一偏振旋转镜1108位于用于接收由界面1106反射的光信号的对准微调器1100的表面处。偏振旋转镜1108可包括偏振旋转器1109例如四分之一波片和反射表面1111。第二偏振旋转镜1110位于与第一偏振旋转镜1108相对的对准微调器1100的表面上。如同偏振镜1108一样，偏振旋转镜1110可包括偏振旋转器例如四分之一波片和反射表面。第一和第二偏振旋转镜1108、1110可包括具有一般由在外表面上的金属化涂层1112组成的镜的玻璃(或类似的材料)平板。对准微调器1100还可通过合并高度h的顶部玻璃块1114来合并光路长度校正，其给出在2h的路径长度中的延伸。这在图12a中示出，但是可选的。

第二偏振旋转镜1110通过粘合剂例如粘合树脂粘合到玻璃块1114。第二偏振旋转镜1110配置成例如手动地通过相对于棱镜1102、1104调节镜1110的角度或通过机器来对准以在粘合剂固化之前定位最小损失的输出角。当实现第二偏振镜1110的正确对准时，使粘合剂固化以固定该对准。在这种情况下，固化的粘合剂的厚度可在第二镜1110和上棱镜1102之间的整个界面上改变。

在图12a中由虚线示出穿过对准微调器1100的光信号的光路。偏振(例如TE)光从左边进入对准微调器1100。光束入射在界面1106上并在90度下朝着第一偏振旋转镜1108反射。反射光信号再次由第一偏振镜1108反射在下棱镜1104的底部上。整个反射将偏振改变了90度，且所以光横穿界面1106并离开上棱镜1102的顶表面并入射在对准调节的第二偏振镜1110上。从第二镜1110反射的光信号再次在偏振中旋转了90度(例如回到TE)并在界面1106处发射以作为TE偏振光离开到右边。

如可在图2a中看到的，来自第二偏振选择镜1110的反射的角度不是垂直的，并由第二镜1110的对准改变。因此，反射光信号1116在较窄的角度下入射在界面1106上，且所以光信号1118离开对准微调器1100时的角度不同于光进入对准微调器1100时的角度。

在图12b所示的可选的对准微调器1200中，第二偏振旋转镜包括偏振旋转器例如四分之一波片和凸或凹反射表面1212。对准微调器1200的其余特征类似于上面讨论的那些特征且将不再次被详细讨论。

如同对准微调器1100一样，凸或凹反射表面1212被设置在一层粘合剂上，但在这种情况下，粘合剂可厚度上保持实质上是一致的。通过调节在顶盖和棱镜块之间的界面的平面中的凸或凹反射表面1212的位置来实现微调。这将圆顶的不同区域暴露于光信号，其相对于光束分裂光轴，从而改变反射的角度。一旦期望微调位置被达到，树脂就被固化。这个布置的优点是，微调的角度较不可能被在固化或老化期间树脂的收缩或变形影响，且校正敏感度可通过设计而改变。

图13示出另一对准微调器1300，其中进入的光信号的垂直反射由偏转器/反射器块1302实现。对准微调器1300还包括位于偏转器/反射器块1302的上表面处的镜1304。如同上面提到的对准微调器1100、1200一样，镜1304可包括凸或凹反射表面或扁平反射表面，并被设置在镜1304的对准之后固化的一层粘合剂上。偏转器/反射器块1302包括内部反射小面1306、1308。第一内部反射小面1306布置成朝着镜1304反射进入的光信号，而第二内部反射小面1306布置成从对准微调器1300反射从镜1304接收的光信号。如同对准微调器1100、1200一样，镜1304的对准确定光信号从对准微调器1304的离开的角度。在图13中示出穿过对准微调器1300的光信号的路径。

在类似的布置中，可修改并控制偏振相关的平面外光束。可使用例如液晶单元来实现VOA功能，且可使用组合这个功能与监控和微调的结构。

由于制造原因和由于标准化和互操作性的原因，有在光纤连接器之间和在光学芯片上的端口或光学小面之间的设定和有规律的间距常常是合乎需要的。制造具有标准间距的部件例如透镜或微透镜的阵列，且使用在市场上可买到的尺寸的现货供应的部件常常是经济的。

在本文公开的方法和装置中的例子是，其中透镜在光学芯片和光学块之间和/或在光学块和光纤连接器/光纤阵列之间。可使用包括转换块1400的光学块来实现间距转换以便使光学部件的特征与透镜对准，如图14所示。间距转换块1400包括通常菱形的透射元件1402，其包括配置成反射光信号的相对的和实质上平行的表面1404、1406。在图14中由箭头示出穿过透射元件的光。

透射元件1402布置成使得进入间距转换块1400的光从表面1404、1406反射并在同一方向上但偏移地离开间距转换块1400。

间距转换块1400包括镜1408的可选特征，其配置成相对于输入光束调节输出光束的角度。镜1408可以是扁平的并在一角度下粘合到表面1406以便在不同的角度下使光信号偏转。可选地且如在图14中看到的，镜1408可以是具有凹或凸反射表面的弯曲镜。

图15示出包括被实现为相干发射机的部分的多个对准微调器1500的集成光学块(虽然集成光学块可以可选地合并到相干接收机或收发机内)。

一个或多个间距转换块可合并到分束器或组合器的光学块1500内，如图15所示。图15所示的间距转换块不同于图14所示的间距转换块，虽然图14的间距转换块1400可以用与所示的方式类似的方式在集成光学块1500中实现。当使用透镜的阵列时，可认识到，在一侧上的比如250微米的间距被加倍到在另一侧上的500微米，以及500微米的透镜阵列可具有50％冗余透镜或一个透镜和在不同间距上的光纤阵列块。其它类似的布置将形成所公开的方法和装置的部分。虽然四分之一波片可夹在分束器块和间距转换块之间，将四分之一波片放置在块的表面上且在这种情况下在间距转换块的表面上可能是优选的。

在其它示例性装置中，光学块(有或没有光束间距调节)可赋予90度转动，使得输出光束正交于横穿光学芯片的光束。在图16中为具有共面地安装的两个光学芯片的例子示出这样的示例性装置。光学芯片可包含多于一个发射机/调制器或接收机。在未示出的某些示例性装置中，横穿芯片的光束与输出光束的角度关系可以是除了90度以外的角度。

在又一示例性装置(未示出)中，多个光学芯片可安装在台阶上，因此而使一个芯片的光束能够在与其它芯片平行的平面中。类似地，集成光学块可堆叠在垂直平面中，光束在平面之间转移，因为和当被功能要求需要时，如图17所示。这样的示例性装置允许输出和输入光束到多芯片封装布置在矩阵中。

技术人员将能够设想可选的实施方式而不从权利要求偏离。