使用液晶的光纤到芯片的有效对准的制作方法
【专利摘要】本发明揭示通过使用一或多个液晶层来将光束从光纤有效地导引到集成于芯片上的光学波导而执行光学对准的装置及系统。芯片上反馈机构可在所述光纤与基于光栅的波导之间导引所述光束以最小化所述系统的插入损耗。
【专利说明】使用液晶的光纤到芯片的有效对准
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例涉及用于芯片间及芯片内通信的光学互连，且具体来说涉及用于 将光纤有效地耦合到基于硅的光子集成芯片上的光学波导的装置及系统。
【背景技术】
[0002] 光学透射可用作用于单独集成电路芯片之间的通信（芯片间连接）及同一芯片上 的组件内的通信（芯片内连接）的方式。在经由光学互连的芯片间通信中，电路板上的每一 芯片与发射器-接收器光电子芯片介接，且两个光电子芯片经由平面电介质波导连接。同 样地，光学波导可用于连接芯片内的组件，例如集成光源与检测器之间的连接。集成光学波 导为使用光刻处理形成于半导体（例如，硅衬底）上的光学路径。波导可由具有比芯片衬 底高的折射率以将光学信号从输入光纤引导到输出光纤或芯片上的其它光学电路的无机 晶体或半导体材料制成。
[0003] 光可以一种、两种或许多模式透射穿过光学波导。每一模式以不同传播常数及群 组速度沿波导的轴行进。模式描述为大约针对大于全反射的临界角的所有角度在光射线的 方向上在芯内反射的横向电磁（TEM)波的多个反射的和，其中全反射的条件为：
[0004]
【权利要求】
1. 一种用于将光纤与集成于光学芯片上的光学波导对准的装置，所述装置包括： 可切换液晶偏振光栅，其布置于具有所述光学波导的光学路径中，所述偏振光栅经配 置以将光束导引到所述光学波导中；及 第一波片，其与所述偏振光栅对准，所述第一波片经配置以改变传入光束的偏振状态。
2. 根据权利要求1所述的导引装置，其中所述可切换液晶偏振光栅经配置以将经圆偏 振光束导引为三个衍射级中的一者。
3. 根据权利要求2所述的导引装置，其进一步包括布置于所述光纤与所述第一波片之 间的第二波片，所述第二波片经配置以将所述光纤的经线性偏振光束改变为所述经圆偏振 光束。
4. 根据权利要求1所述的导引装置，其中所述第一波片为由双折射性液晶制成的半波 片。
5. 根据权利要求3所述的导引装置，其中所述第二波片为经配置以将所述光纤的所述 经线性偏振光束改变为所述经圆偏振光束的四分之一波片。
6. 根据权利要求3所述的导引装置，其中所述第二波片为经配置以将所述光纤的所述 经线性偏振光束改变为所述经圆偏振光束的四分之三波片。
7. 根据权利要求5所述的导引装置，其进一步包括经配置以将大于阈值电压的电压施 加到所述偏振光栅以选择零衍射级的电压源。
8. 根据权利要求5所述的导引装置，其进一步包括经配置以将电压施加到所述第一波 片以允许所述经圆偏振光束通过而不改变所述经圆偏振光束的所述偏振状态的电压源。
9. 根据权利要求3所述的导引装置，其中所述第二波片的面对所述光纤的小面涂覆有 抗反射涂层。
10. 根据权利要求1所述的导引装置，其中所述偏振光栅使用双面胶带接合到所述光 学芯片。
11. 一种集成光学芯片，其包括： 液晶导引装置，其适于将光纤有效地对准到所述集成光学芯片上的第一光学波导，所 述导引装置包括附接到所述第一光学波导的可切换液晶偏振光栅及位于所述光纤与所述 偏振光栅之间的半波片； 波导传感器，其用于检测所述光纤与所述第一光学波导之间的耦合功率；及 控制器，其经配置以响应于由所述波导传感器检测的所述耦合功率而控制所述导引装 置。
12. 根据权利要求11所述的集成光学芯片，其进一步包括接近于所述第一光学波导以 耦合来自所述第一光学波导的光学信号的第二光学波导。
13. 根据权利要求12所述的集成光学芯片，其中所述第一与第二光学波导之间的所述 耦合是通过瞬逝波进行的。
14. 根据权利要求12所述的集成光学芯片，其中所述波导传感器为耦合到所述第二光 学波导的光电检测器。
15. 根据权利要求11所述的集成光学芯片，其中所述波导传感器为耦合到所述第一光 学波导的光学换能器。
16. 根据权利要求11所述的集成光学芯片，其中所述控制器为比例积分微分控制器。
17. -种用于将具有带有第一折射率的芯的光纤对准到集成光学芯片的液晶导引装 置，所述导引装置包括： 液晶波片，其具有不同于所述第一折射率的第二折射率，所述波片附接到所述集成光 学芯片在所述光纤与所述集成光学芯片的光栅耦合器之间；及 电场源，其经配置以将电场施加到所述波片以改变所述第二折射率。
18. 根据权利要求17所述的导引装置，其中所述波片包括一或多个液晶层。
19. 根据权利要求18所述的导引装置，其中所述液晶层为向列的。
20. 根据权利要求17所述的导引装置，其中所述波片具有大于所述光纤的波长的厚 度。
21. 根据权利要求17所述的导引装置，其中所述波片的邻近于所述光纤的小面具有抗 反射涂层。
【文档编号】G02B6/34GK104246562SQ201380007957
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年2月3日
【发明者】罗伊·米迪, 古尔特杰·桑胡 申请人:美光科技公司