用于产生光学系统的方法以及光学系统与流程

本发明涉及光学器件领域，特别是微光学器件领域，并且涉及一种光学系统，其具有至少两个分开的光学部件和在两个光学部件之间的至少一个光学连接，并涉及一种产生它的方法。光学部件可以是例如玻璃纤维或光子集成电路(pic)，其可以包括例如光电检测器、光源、调制器或无源光学结构元件，例如功率分配器或滤波器。可以想到其他类型的光学部件。

在该上下文中，也可以称为“光学耦合”的光学连接包括一种布置，通过该布置的方式，可以在第一光学部件和第二光学部件之间传送光。该布置可以包括波束成形光学元件，采用该波束成形光学元件可以修改由部件中的一个发射的光或者由部件中的另一个接收的光的传播方向和/或形状。

在许多情况下，期望是在光学耦合的情况下将损耗保持尽可能低。在该上下文中使用的术语“耦合效率”描述了由接收光学部件接收的光学功率与由发射光学部件发射的光学功率的商。

采用本发明的方法产生的光学系统可以优选地用于光学数据转移、测量技术和传感器、生命科学和医学技术，或光学信号处理。可以想到进一步的使用应用。

背景技术：

关于光学系统设置的一个关键步骤是构成系统的光学部件之间的光学连接。对于具有低损耗的光学耦合，两个方面特别重要：首先，将要连接的光学部件相对于彼此进行调整并固定，使得由第一结构元件的面(facet)发射的光入射在第二结构元素在特定位置和来自特定方向的面上。为此，以关于其位置和方向的高精度有利地调整和安装要连接的部件。另外，由第一部件发射的光应该在第二部件的面处具有有利的场分布，以便实现最高可能的耦合效率。这两个方面是当今使用的耦合方法的聚焦。

在该上下文中，光学部件的“面”这个术语涉及发光光学部件的表面，其最后被在发射时的光透过。相反，光接收光学部件的面指定光学部件的表面，在光学部件接收光时，该光学元件的表面首先被光撞击。术语“模场”或“波束轮廓(profile)”都描述了由光学部件发射的光场的场分布，其中可以在光学部件的面处的模场和在特定的另外的位置的面中的模场之间进行区分。“改变模场”指的是相对于其在波束方向上的传播而影响模场。该变化特别地可以包括使用波束成形部件的准直、扩展或聚焦。术语“模场直径”描述了由光学部件发射的特定模式的强度分布的空间广度。在经常出现的高斯波束轮廓的情况下，空间广度例如由光的强度大于光的最大强度的1/e²，即大于大约13.5％的区域的直径来限定。在非旋转对称的波束轮廓中，例如椭圆形波束轮廓，通常在最大和最小直径之间进行区分。

术语“定位准确度”涉及与目标位置相比，定位和固定之后两个光学部件的实际位置的所有静态和系统偏差的总和。大模场直径通常造成相对于平移定位的大的定位公差，而小模场直径造成相对于平移定位的小的定位公差。在该上下文中的定位公差描述了耦合效率对光学部件的实际位置与目标位置的偏差与最大耦合的依赖。大的定位公差的特征在于耦合效率对实际位置与目标位置的偏差的低依赖。

相对于组装系统时光学结构元件的调整，在所谓的主动定位方法和被动定位方法之间进行区分。在被动定位方法中，常常借助于成像方法，使用诸如用于光学部件的止动件或安装件之类的机械结构来实现相对彼此连接的光学部件的调整。尽管可达到的准确度有限，但这些方法可以相对容易地实行。特别是当要连接的光学部件具有在波导芯和包覆之间具有高指数差的横向单模波导时，这成为问题。在这种情况下，在结构元件面上的场分布由相应波导的模场确定，在许多情况下该波导的模场可具有几微米或甚至小于1μm的直径。例如，由磷化铟(inp)或硅制成的波导具有1微米或更小的模场直径。这些模场直径可以通过波导的变窄，也称为“锥形”，或加宽到通常2μm至4μm的方式来增加；然而，在许多情况下，这可能会导致强的椭圆模场。

高耦合效率要求定位准确度在所述模场直径的一小部分的幅度的量级，因此在许多情况下由于机械公差或所用成像方法的有限分辨率而无法通过无源对准方法实现。因此，无源对准方法主要用于具有多模光学波导的部件的光学耦合，其中，输入耦合或输出耦合场在结构元件面中的分布具有经常明显大于10μm的明显更大的直径，因此对应地降低了结构元件的定位准确度方面的要求。然而，这种多模光子系统在其性能方面受到很大限制，这可以使其自身在通信系统中感觉到例如最大可传送数据速率或传输链路的长度。因此，在许多情况下，具有横向单模波导的光学系统是优选的。

另一方面，对于耦合具有小模场直径的单模波导，主要使用主动对准方法，其中在对准过程期间连续地测量和最大化耦合效率。这些方法在没有机械停止或高分辨率成像方法的情况下工作，但是在此对于通过要连接的部件中的一个来发射的光以及对于耦合到第二部件中以进行计量确定的光的部分是有必要的。这通常需要两个部件的电或光接触连接，因此需要相对复杂的方法，这在许多情况下需要明显大量的手动工作步骤。此外，粘合剂接合方法经常用于在组装之后附接结构元件。为了防止粘合剂的收缩可能导致结构元件的未对准，在许多情况下应该在接合位置的整个固化过程期间监视和保持耦合效率。这具有在主动对准方法中比较低的产量(throughput)的效果，并且因此具有对应地高的用于光学构造技术的成本，该成本经常超过所使用的光学部件的成本。在许多情况下，具有小模场的耦合部件实际上在原则上是不可能的。这适用于例如均具有多个耦合位置的部件的同时光学连接，由于制造过程，相对彼此的位置在模场直径的幅度量级上具有偏差。重要的例子是多个玻璃纤维的耦合，这些玻璃纤维已经组合以形成所谓的阵列。在此单独的光纤的距离变化达到几微米，这意味着难以相对于具有小模场直径的波导阵列对所有玻璃光纤同时调整。

除了对耦合效率的很大需求之外，在许多情况下存在的问题是，要连接的光学部件的面处的光学场分布在幅度和/或相位方面很大地彼此偏差，即使具有最佳定位，也会造成相对低的耦合效率。在许多情况下，这使得需要同样以非常高的准确度定位在要连接的光学部件之间的附加元件，例如具有球形、圆柱形或大致非球形的微透镜。这不仅会明显增加对准中的自由度的数量，从而增加对准的复杂行，但是它也造成相对大的布置，这些布置经常不能满足实践中所需的紧凑性和稳健性的规范。要优化的大量自由度使组装变得非常复杂。另外，在波束路径中的大量光学表面的情况下，可能发生很大的反射损耗和背反射，这些反射损耗和背反射特别是当耦合到诸如激光器或超辐射发光二极管(sled)之类的光源时可能构成问题。

如果玻璃纤维耦合到光学芯片，则还可以通过透镜光纤的方式实现模场适应，其中透镜光纤指定光纤面的对应弯曲表面，其在此展示出聚焦透镜的功能。纤维面的弯曲表面可以例如通过熔化、蚀刻或抛光来获得。该方法是针对单独光纤芯片连接而开发的，并且已经在这种情况下用于将单模光纤耦合到激光二极管多年。然而，可达到的耦合损耗相对较高，尤其是如果由光学芯片照射的模场具有椭圆形横截面的时候。这主要是由于对聚焦玻璃表面的确切形状的控制不足。而且，该方法仅仅以高难度转移到与光纤阵列的耦合，因为透镜光纤的产生通常仅可以用于单独光纤。

光学芯片不仅可以通过波导面的方式还可以通过芯片表面上的对应耦合结构的方式来耦合到芯片边缘。目前，这种方法主要在耦合所谓的硅光子芯片的时候使用。在此，光纤或光纤阵列以锐角特别是接近90°来被指向集成在光学芯片上的光栅上，该光栅将光衍射到芯片平面中并将其聚焦到对应的波导中。该概念允许波导在整个芯片上的光学耦合，并且特别具有的优点是它不需要在芯片边缘上对波导面进行复杂的制备。因此，可以使用简单的锯切方法在产生期间单个化芯片，而在经由波导边缘耦合的情况下，可以使用明显更复杂的分路方法，其可能与随后的抛光或蚀刻过程相结合。然而，在许多情况下，光栅耦合器展示出相对高的损耗，并且附加地仅允许在相对窄带光谱范围内的有效耦合。

作为可替代的方法，us8,903,205b2公开了一种使用聚合物波导(光子线接合，pwb)连接光学部件的方法，所述聚合物波导通过三维直写光刻方法在原位产生。要连接的光学元件最初以低准确度紧固在公共基板上，并且随后使用聚合物波导彼此连接。该方法不需要高准确度地对要连接的光学部件对准，因为聚合物波导的形状可以适应部件的实际位置。然而，该概念相对于要用其产生的微光学系统的架构具有一些限制。例如，光子线接合总是需要经由聚合物波导对光学元件机械连接，这在许多情况下是不可能的，例如，如果光学元件的距离明显大于适合于产生pwb的传统光刻系统的写入场的时候。类似地，经由光子线接合的光学连接是不可释放的，并且特别地不可用于产生可插拔的连接。而且，要连接的光学元件的耦合位置的可接近性在光子引线接合期间引发问题。在此描述的工作过程提供了这样的事实，即光学部件首先固定到共同的结构元件载体，并且所造成的多芯片模块仅在第二步骤中采用光刻产生的光子线接合来提供。因为在此需要具有高数值孔径的光刻系统，所以实际上只能在多芯片模块的上表面或其他朝外面向的表面上产生光子线接合；模块里面或与模块相关联的壳体中的耦合位置的寻址将造成光刻波束的干扰或遮蔽，因此不可实现。类似地，不可能使用光子线接合以芯片形式堆叠光学部件(芯片堆叠)并且将不同层彼此光学连接。另外，应该指定其中使用例如金属线接合的光学部件的电连接，使得光学耦合位置保持可接近。这经常需要比较复杂的制造过程，其中光学和电子连接的产生是交替的。另外的缺点涉及作为光刻方法的部分的下游步骤，例如采用显影剂对曝光的光刻胶处理以解脱所产生的波导结构，其中整个多芯片模块被带到与溶剂接触，并且应当对应地优选地由耐化学材料制成。最后，聚合物波导经常需要围绕它们的包覆材料以设定折射率对比度，这使得该方法更加复杂。

us9,002,157b2公开了一种用于光刻地产生三维光子部件的方法，该方法包括至少两个光学元件，这些光学元件相对于彼此精确地调整并且在期间传送光。通过使用双光子光刻在单个操作中产生光学元件，实现了光学元件的相对调整的高精度。因此，该方法涉及一种光学部件，该光学部件在一个步骤中完全通过三维直写光刻技术产生并且包含相对于彼此精确调整的元件。现有光学部件与通过光刻的方式产生的另外的附加元件的组合未得到解决。对应地，该方法也不允许现有光学部件之间的稳健和有效耦合。

ep0940701a2公开了一种用于将边缘发射激光器的椭圆模场耦合到具有旋转对称模场的单模光纤的布置，其具有尽可能少的损耗。该布置包括聚焦透镜和变形微透镜的离散组合，每个微透镜分别被定位于波束路径中。为了降低相对于定位准确度的要求，变形微透镜被定位于激光面附近的聚焦透镜的和光纤面的附近。因为与激光器或光纤面相对，聚焦透镜和变形微透镜精确地单独地调整并固定在5或6个自由度上，因此需要明显的组装任务。

us8968987b2公开了使用三维直写光刻方法在光学印刷电路板中的通孔(穿孔)中光学镜的产生。镜用于嵌入在印刷电路板中的波导的光学耦合。该概念没有提到要耦合的光束如何产生，也就是说它既没有聚焦于到第二光学部件的耦合，也没有聚焦于波束成形或机械公差的相关联的方面。

zukauskas等人，improvementofthefabricationaccuracyoffibertipmicroopticalcomponentsviamodefieldexpansion,journaloflasermicro/nanoengineeringvol.9,no.1,第68-72页,2014，描述了在单模光纤的面上使用3d双光子光刻的结构的产生。在此产生的结构尽可能在离单模光纤的面很大距离处写入，以便降低在与光纤芯相对的结构放置期间的准确度要求。该文献没有聚焦于到诸如集成芯片之类的另外的光学结构元件的耦合。

y.fu等人，integratedmicro-cylindricallenswithlaserdiodeforsingle-modefibercoupling,ieeephotonicstechnologyletters,vol.12,no.9,第1213页,2000，描述了使用聚焦的离子束(fib)在激光器上产生柱面透镜的方法。在此使用相减法，也就是说，从结构元件面去除材料以产生具有折射效果的表面。然而，每个光学部件仅在至多一个波束成形表面处的产生可能是这种方式。另外，使用该方法，在结构元件的定位期间扩展模场以降低准确度要求是不可能的，或者仅在非常有限的程度上是可能的。另外，该产生方法会造成激光器晶格的损坏，并不适用于所有结构元件。此外，使用fib的产生方法不可伸缩的，因为它们非常慢且成本高。

s.thiele等人，ultra-compacton-chipledcollimationopticsby3d-printing,opt.lett.41,第3029页,2016，描述了对用于波束成形由发光二极管(led)产生的光的3d自由光学器件的产生。采用其中描述的自由(freeform)光学器件不可能耦合到另外的光学部件，所述自由光学器件被设计用于具有大量横向模式的光场。

t.gissibl等人，two-photondirectlaserwritingofultracompactmulti-lensobjectives,naturephotonics10,2016，描述了使用3d打印在单模光纤上宏观自由形状光学器件的产生，其中指出了波束发散的波束-光学适应的可能性。然而，没有提到用于光学连接的应用。

schneider等人，opticalcoherencetomographysystemmass-producibleonasiliconphotonicchip,opt.express24,第1573-1586页,2016，描述了在微光学芯片上使用3d光刻和在光纤中耦合实验的透镜的产生。然而，在此仅将波束成形光学元件写入到一个光学部件上，并且波束聚焦到玻璃光纤的面上，但是不能借此实现超过玻璃光纤的模场直径的定位公差的增加。另外，在该出版物中描述的实验中，使用微定位台将部件相对彼此放置以仅用于临时耦合。

dietrich等人，lensesforlow-losschip-to-fiberandfiber-to-fibercouplingfabricatedby3ddirect-writelithography,conf.onlasersandelectro-optics(cleo'16),papersm1g.4.,2016，描述了在光学纤维上使用3d光刻和采用激光耦合实验的透镜的产生。然而，在此仅将波束成形光学元件写入到一个光学部件上，从而不会实现超过所涉及的光学部件的模场直径的定位公差的增加。另外，在此，仅用于临时耦合，也使用微定位台将部件相对彼此放置。

m.blaicher,towardsscalablehybrid2d-3dnanophotoniccircuits,finalmaster’sthesis,karlsruherinstitutfürtechnologie,2014，公开了一种通过微3d打印产生的波导-透镜组合，其达成在垂直于基板表面的方向上在平面集成波导中引导的光的输出耦合。这些结构元件由印刷波导组成，所述印刷波导可以将来自硅光子波导的光偏转到垂直方向并经由透镜将其发射到自由空间中。

ep3130950a1公开了一种偏转元件，其使用直写光刻方法在光学部件上附加地制造，并且使得可以将通过表面发射结构元件垂直于基板平面发射的光束偏转成平行于基板平面的方向，以及在该过程中独立于彼此来指定波束的高度和直径。

另外，已知包括分开的光学部件和在光学部件之间的至少一个光学连接的另外的光学系统，以及用于制造它们的方法。de19929878a1公开了一种用于组装用于光导系统的光电子部件的载体，包括使用传统的硅微结构产生的设有浮雕(relief)的镜结构或平面镜结构。us2008/0142815a1描述了一种用于连接光电部件和光学纤维的光学模块支持器，其中，最初使用注射成型由树脂材料整体地产生的模块保持器，然后将光纤和/或光电子部件引入并固定在为其提供的切口中。ep0781423b1公开了多个分立透镜的布置，其相对于彼此定位并使用硅微结构固定。us6302593b1描述了一种系统，其中使用集成的微操纵系统与预组装光学纤维的面相对地调整梯度指数透镜(grin透镜)。us6253004b1描述了一种用于连接光电子部件和单模光纤的耦合结构，采用该耦合结构可以增加定位公差。在此使用波束成形元件，例如在gaas晶片的后侧上构造的微透镜或者放置在单模光纤的末端的梯度指数透镜。晶片后侧上的微透镜的高精度结构在此需要特定的产生过程，并且另外仅适用于特定类别的光电结构元件。

技术实现要素：

发明目的

从在此开始，本发明的目的是提供一种至少部分地克服现有技术的所述缺点和限制的方法和装置。

特别地，提供一种方法，其允许可能具有相同或不同的模场直径的光学部件在稳健且可自动化的组装过程中以尽可能小的损耗进行光学互连。有效的光学连接在此也是可能的，特别是对于宽带光，也就是说对于具有不同波长的光。在此，组装过程需要在定位准确度方面尽可能低的要求，因此应尽可能地建立在被动定位的方法上。为了有效组装，组装过程中机械自由度的数量应尽可能低。在该连接中，还应该避免使用附加的分立光学元件，例如微透镜，以适应要连接的光学部件的面中的不同场分布。另外，该方法在组装前单个化光学芯片的情况下，在准确度和表面质量方面应具有尽可能低的要求，并且应该普遍适用于大量不同的光学部件。

发明内容

本目的通过一种用于产生光学系统的方法和具有独立的专利权利要求的特征的光学系统来实现。在从属权利要求中提供了可单独实现或以任何期望的组合实现的有利改进。

下面将以非排他的方式使用词语“具有”、“包括”或“包含”或任何所需的语法偏差。因此，这些词可以涉及除了由这些词引入的特征之外不存在另外的特征的情况，以及存在一个或多个另外的特征的情况。例如，表述“a具有b”，“a包括b”或“a包含b”可以涉及在a中除了b之外不存在另外的元件的情况(即，a仅包括b的情况)，以及除了b之外在a中还存在一个或多个另外的元件例如元件c、元件c和d，或甚至另外的元件的情况。

此外，应当指出，这些表述“至少一个”和“一个或多个”以及语法偏差在与一个或多个元件或特征结合使用时，如果所述表述旨在表述可以一次或多次提供元素或特征，则通常仅使用一次，例如在对特征或元素首次引入时。如果随后再次提及该特征或元素，则通常不再使用对应的术语“至少一个”或“一个或多个”，而不限制可以一次或多次提供该特征或元素的可能性。

此外，以下结合可选特征使用词语“优选地”、“特别地”、“例如”或类似词语，而在此不限制可替代的实施例。例如，由这些词引入的特征是可选特征，并且无意通过这些特征限制权利要求的范围，并且特别是限制独立权利要求的范围。例如，如本领域技术人员将理解的，本发明也可以使用不同的配置来执行。类似地，通过“在本发明的实施例中”或通过“在本发明的示例性实施例中”引入的特征被理解为可选特征，而可替代的配置或独立权利要求的范围并不旨在以此被限制。此外，这些介绍表述不旨在触及将以此引入的特征与其他特征组合的所有可能性，无论这些特征是可选的还是非可选的特征。

在第一方面，本发明涉及一种用于产生光学系统的方法，该光学系统具有至少两个分开的光学部件以及在两个光学部件之间的至少一个光学连接。如已经描述的，光学连接也可以称为“光学耦合”，包括一种设备，该设备能够光学引导并确保光可以在第一光学部件和第二光学部件之间传送，优选地，以尽可能小的损耗传送，特别是从光学部件中的一个传送到第二光学部件以及/或者从第二光学部件传送到第一光学部件。光学耦合的质量可以由术语“耦合效率”指示，该术语表示由接收光学部件接收的光学功率与由发射光学部件发射的光学功率的商，其中，取决于光学系统中光学部件的布置，第一或第二光学部件可用作接收或发射光学部件。

本方法包括以下步骤，其优选以所述顺序进行，从步骤a)开始并在步骤d)结束，其中一个或多个，特别是连续步骤也可以至少部分地同时执行：

a)提供至少一个第一光学部件和至少一个第二、独立的光学部件，其中第一光学部件具有第一波束轮廓，并且第二光学部件具有第二波束轮廓；

b)通过指定第一光学部件和第二光学部件的布置以及至少一个波束成形元件的形状和目标位置的布置来设计光学系统，其中波束成形元件固定地连接到第一光学部件和/或第二光学部件，其中波束成形元件被指定为改变第一波束轮廓和/或第二波束轮廓，使得在第一光学部件和第二光学部件的定位之后，形成第一光学部件和第二光学部件之间的光学耦合；

c)在目标位置处原位使用三维直写光刻方法来产生波束成形元件，由此获得由波束成形元件补充的光学部件；以及

d)将由波束成形元件补充的光学部件定位和固定在公共基板上，由此获得光学系统。

在特别优选的配置中，可以使用两个分开的波束成形元件，使得上述步骤b)至d)按如下执行：

b)通过指定第一光学部件和第二光学部件的布置以及第一波束成形元件和第二波束成形元件的形状和目标位置的布置来设计微光学系统，其中第一波束成形元件固定地连接到第一光学部件并且第二波束成形元件固定连接到第二光学部件，其中第一波束成形元件被指定为改变第一波束轮廓，并且第二波束成形元件被指定为改变第二波束轮廓，使得在对第一光学部件和第二光学部件的定位之后，形成第一光学部件和第二光学部件之间的光学耦合；

c)在第一微光学部件和第二微光学部件的目标位置处使用在原位的三维直写光刻方法产生第一波束成形元件和第二波束成形元件，由此获得由第一波束成形元件补充的第一微光学部件和由第二波束成形元件补充的第二微光学部件；以及

d)将由第一波束成形元件补充的光学部件和由第二波束成形元件补充的光学部件定位和固定在公共基板上，由此获得光学系统。

依照步骤a)，提供要连接的光学部件，并提供与光学部件的相关联的波束轮廓有关的信息。为此，优选地，每个光学部件选自包括如下项的组：由有机或无机材料制成的单模光纤或多模光纤，诸如激光器、光电二极管、超发光二极管或硅光子芯片之类的基于半导体的集成光学芯片，或其他集成光学芯片，其基于半导体或诸如玻璃、二氧化硅、氮化硅或聚合物之类的介电材料，光学印刷电路板，或用于诸如透镜、分束器、隔离器、镜或衍射光栅之类的自由波束光学器件的元件。光学部件可以包含具有低指数对比度的光学波导(例如基于玻璃的光学波导)或具有中等或高指数对比度的光学波导(例如基于半导体的波导)。光的输入耦合和输出耦合可以在光学部件的边缘处执行，例如在边缘发射激光器中或具有对应的面的基于波导的系统中的芯片边缘处执行，或者在例如表面发射激光器(垂直腔体表面发射激光器，vcsel)中、在表面照射的光电二极管中或在具有对应的耦合结构(例如，光栅耦合器，偏转镜)的基于波导的芯片中的上表面上。与对应的波束轮廓有关的信息可以从结构元件的设计数据导出和/或在组装过程期间或之前使用用于(激光)波束诊断的商业设备(“波束分析器”)来计量学地获得。当波束轮廓的形状和位置的结构元件特定偏差要被单独捕获并被用于在步骤b)中设计波束成形元件时，计量方法是特别合适的。以这种方式可以通过波束成形元件的对应配置来补偿光学部件的制造相关的公差，否则这些公差难以避免。

依照步骤b)，设计要被实行的光学系统，其包括要连接的光学部件的目标位置和相关联的波束成形元件的三维形状的规划的目标位置及其与相应的光学部件对应的目标位置。在许多情况下，已经存在系统的第一种设计，其至少包含要连接的光学部件的布置和粗略目标位置，其结果是可以仅考虑所述目标位置可能进行适应单独的特定性，例如光学部件的制造相关的公差。目标位置在此可以具有在基板平面中的横向位置和垂直于基板平面的垂直位置。在特别的配置中，还可以定义目标位置，特别是对于准直光束的情况，可以沿着准直波束的传播方向选择性地在特定区域上定义目标位置。

要连接的光学元件的定位可以优选地达成，使得波束轮廓的光学轴相对于彼此共线调整，其结果是两个光学部件的面彼此相对。在这种情况下，仅通过波束成形元件的方式达成模场的适应。可替代地，可以达成定位，使得波束轮廓的轴位于公共平面中，但是相对于彼此不共线。在这种情况下，除了模场的适应之外，优选地还除了修改的波束轮廓的传播方向的适应，波束成形元件将达成。未修改的波束轮廓的轴在此可包括任何期望的角度。为了在产生波束成形元件时利用全内反射的已知作用，还可以特别使用偏差90°的角度，由此在全反射表面上的足够平的光入射可以成为可能。

此外，在步骤b)期间，设计至少一个波束成形元件，其影响要连接的光学部件的波束轮廓，使得对于给定的机械公差，光学部件之间的低损耗耦合是可能的。目的是产生具有低损耗的光学耦合，其具有对于所使用的组装系统足够大的定位公差。在许多情况下，必须相互权衡旋转调整准确度的公差和平移定位准确度的公差。增加平移定位准确度的公差通常可以与模场直径的加宽相关联，这造成波束发散的减小并且因此造成旋转调整准确度的减小的公差。如果需要，可以使用波束成形元件的合适设计来附加地补偿光学部件中模场的形式和位置中的制造特定的单独变化。

为了进一步减少耦合损耗，在光学透明的嵌入介质中提供稍后的嵌入可能是有利的，该嵌入介质具有与波束成形元件偏差的折射率，并且在要实行的总体系统的设计中考虑这个。这可以造成波束成形元件的改变的形状和数量。

对于波束成形，可以使用至少部分地由光学透明区域组成的元件，该光学透明区域可以立即邻接相应结构元件的面，并且在给定模场直径中，导致出射面的波束的较小的发散角。另一方面，在具有高功率的光学连接的情况下，可能有利的是，将波束成形元件构造在这样的位置处，即模场由于在自由空间中的传播而已经扩展的位置处，其结果是波束成形元件区域的功率密度保持较低。

为了设计至少一个波束成形元件，可以执行模拟。在优选实施例中，指定光学连接，使得要连接的光学元件的由波束成形元件或波束成形元件修改的波束轮廓具有大的波束直径以及低的发散。以1.55μm的波长的模场直径的大小优选地在此具有5μm至100μm的值，特别优选10μm至80μm，特别是15μm至50μm。波束成形元件可以由一个或多个部分组成，这些部分在一个或多个操作中使用三维直写光刻方法在相应部件的局部坐标系中以高精度来产生。

在优选实施例中，光学连接的波束路径可以特别地具有以下部分：

(i)波束扩展部分，其特征在于该部分中的波束直径增加。波束扩展部分可以使用光学元件出射的光场的自然发散和/或通过波束成形元件的子元件的方式来修改光场。特别是使用凹透镜、凸面镜或衍射元件可以增加发散，这可以使用用于3d结构化的方法，例如使用双光子光刻来产生。用于扩展的另外的可能性在于产生波导结构，该波导结构最初减小模场直径。随着光学部件外面在自由空间中的波束的随后传播，这可能造成很大的发散。光束在波束扩展部分中的发散和/或光束在远场中的虚拟延续可以优选地在至多6°，特别优选至多15°，特别是至多30°，其定义为相对于最大强度的13.5％的强度的半开角。

(ii)准直部分，其特征在于波束直径仅在该部分内略微变化。在波束扩展部分和准直的扩展部分之间的转变区域中，可以优选地使用准直光学元件，例如凹面镜或凸透镜。在此，例如，可以形成束腰。在此，“束腰”可以位于高斯或高斯类波束的位置，在该位置处出现基本上平面的相前沿。在1550nm波长处的束腰的尺寸，即废物(waste)直径，可以优选地具有5μm至100μm的值，特别优选地从10μm到80μm，特别是从15μm到50μm。相对于半开角的相关联的波束发散是从用于高斯波束的相关等式获得的，并且优选地至多12°，特别优选地至多6°，特别是至多4°。在高于和低于1550nm的波长下，这些值可以对应地改变。优选地，在此由第一波束成形元件产生的场分布尽可能地对应于从第二波束成形部件以最大效率耦合到第二光学部件中的场分布。

(iii)波束变窄部分，其特征在于波束直径在此再次减小。在此可以类似于部分(i)中描述的措施达成波束变窄部分的配置。

在波束成形元件的设计之后，可以优选地将元件转换成机器可读数据集，以用于依照步骤c)的后续制造。转移为机器可读格式可以包括例如转换成stl格式。stl格式(标准曲面细分语言)表示许多cad系统的标准界面，并且被指定用于提供用于制造的三维数据模型的几何信息。然而，其他类型的机器可读格式也是可能的。

依照步骤c)，借助于在目标位置处在原位的三维直写光刻方法产生波束成形元件。在此使用的表述“三维直写光刻方法”表示微结构化方法，采用该方法可以依照指定的三维图案或布局以加法或减法的方式构造或沉积一种或多种材料。由此可以产生具有优选优于1000nm的准确度的三维结构，特别优选优于500nm，并且非常特别优选优于100nm，其中术语“三维”表示在一个、两个或三个空间方向上的结构的可能成形。在此，三维直写光刻方法的分辨率优选优于10μm，特别优选优于2μm，特别优选优选1μm，术语“分辨率”在此指的是可采用该方法产生的最小结构元素的最大范围。可以优选地设计三维直写光刻方法，使得它可以在正常大气环境条件下进行，而不需要真空。特别地，加法或减法三维直写光刻方法是合适的，其允许以优选大于50μm³/s的速率沉积或去除材料，该速率更优选超过500μm³/s，非常特别优选超过1000μm³/s，并且最优选超过10000μm³/s。在特别优选的配置中，三维直写光刻方法可以选自直写光刻方法和双光子光刻。

在此的术语“在原位”描述了一种方法，其特征在于，波束成形元件直接在预期的目标位置处产生，特别是直接在位于光学部件中的一个处的结构元件面或保持结构处产生。以这种方式，由此产生的波束成形元件可以优选地直接邻接相关联的光学元件，并且因此可以直接连接到光学部件或者布置在光学部件的直接环境中。如下面将更详细说明的那样，为此目的的波束成形元件可以包括能够通过照明的方式构造的材料。因此，本方法不同于现有技术中已知的方法，其中一个或多个波束成形元件在目标位置外面的位置处产生并且仅然后插入期望的目标位置。然而，这些方法的缺点特别在于，相对于先前产生的波束成形元件的定位，必须在相关联的组装过程中应用非常高的要求，其结果是通常需要主动的定位方法。

当使用双光子光刻时，在高峰强度的脉冲激光的焦点(聚焦)处引发两个光子的吸收，这在通常被称为光致抗蚀剂(抗蚀剂)的光化学可结构化材料中达成化学变化。通过将期望的结构暴露于光，因此可以固化期望的结构。可以在进一步的步骤中去除未曝光比例的光致抗蚀剂，也称为显影步骤，特别是通过冲洗掉未曝光的材料，其结果是仅保持期望的暴露结构。该方法还可以配置成使得仅暴露的结构被溶解并且剩余部分在随后的显影步骤中维持，其中使用合适的抗蚀剂材料。可以使用所述产生方法产生任何期望形式的结构。特别地，可以产生被指定为以几乎任何期望的方式影响(修改)光束的模场直径的结构，并且这些结构在此被称为波束成形元件。

在基于直写激光光刻的优选配置中，要产生的波束成形元件可首先在那里被分成平面，其中平面可以相对于彼此优选地布置在20nm至500nm的距离，特别优选40nm至200nm，特别是50nm至150nm。这些平面特别可以由具有优选20nm至500nm的距离的线写入，特别优选40nm至200nm，特别是50nm至150nm。可以通过笛卡尔坐标在数据集中描述线的末端和起点。然而，其他表示方法也是可能的，例如基于圆柱坐标系。三维直写激光光刻系统可以扫描对应的线并以这种方式产生三维结构。可替代地，可以使用适于光学部件形式的写入策略，并且其中例如写入线优选地以相对于表面平行的方式被引导，以防止在波束成形元件的表面上的阶梯型的结构的形成。

在特别优选的配置中，波束成形元件可以具有均匀的实施例，因此仅包括由单一材料制成的单个元件，该单个元件与光学部件或附加的保持结构(下面更详细地描述)直接接触并且可以固定地连接到其上。因此可以省去接合工具的使用，特别是粘合剂，以将分开地产生的或提供的元件彼此连接。以这种方式，相对于对现有技术已知的过程的使用，可以进一步简化用于光学系统的产生方法。

步骤c)可以特别地使用直写激光光刻方法来按如下执行：

(α)组装光刻系统中的光学部件并测量它们相对于光刻系统的坐标系的位置。为此，特别地可以在芯片表面上使用对准标记，其与位于芯片上的光学部件一起产生并且因此可以相对于光学部件精确对准。通常已经存在的满足另外的目的的结构，例如要被光学连接的波导或耦合结构，在此也可以用作对准标记。捕获对准标记可以例如使用基于相机的方法或另一种成像方法来达成。为了在三个位置捕获对准标记，例如还可以使用共焦成像方法。特别地，可以使用光刻系统的光学波束路径的部分以用于捕获对准标记并且用于将要产生的波束成形元件暴露于光。

(β)在光学部件的局部坐标系中产生在步骤b)中设计的波束成形元件：波束成形元件在此固定地连接到相应的相关光学元件。可以在光学部件上实现波束成形部件的定位准确度，在此优选地优于500nm，特别优选地优于200nm，并且特别优选地优于100nm。为了获得这种定位准确度，可以使用对准标记，该对准标记应用在光学部件上，并且该对准标记相对于光学部件的波导面的相对位置是众所周知的，其准确度优选优于300nm，特别优选优于150nm，特别优于70nm。这些对准标记可以在光刻步骤期间以高度的准确度捕获，其偏差具有优选小于500nm，特别优选小于200nm，特别是小于100nm的准确度。波束成形元件可以直接在光学部件处或光学部件上产生。可替代地，波束成形元件也可以在保持器上或保持器上产生，该保持器可以固定地连接到光学部件上。特别地，保持器也可以是使用用于二维结构的结构化方法特别是双光子光刻产生的结构。保持器可以在与波束成形元件的产生相同的方法步骤中产生。

步骤c)的配置可任选地提供要连接的光学部件的制备，其包括例如通过粘合促进剂的适当表面修改或具有锚定效果的保持器的应用。

在可选的配置中，在此至少一个光学部件可以具有保持结构，特别是间隔物形式的保持结构，其优选地以实心基板的形式、表面涂覆的形式和/或表面的功能化的形式来指定。可替代地或附加地，保持结构也可以通过光刻方法的方式来产生，该光刻方法可以优选地在相同的方法步骤中执行，该方法步骤还包括波束成形元件的产生。对可直接具有保持结构的间隔物和/或波束成形元件的使用可以是有利的，特别是为了在空间上将波束成形元件与至少一个光学部件分开，由此可以避免在使用光刻波束对波束成形元件的写入期间对光学部件导致损坏。另外，由此可以在很大程度上防止光学部件和光刻激波束之间的相互作用，这可能导致对光刻结果的不利影响，例如通过金属结构元件附近的遮蔽或微爆炸。此外，入射在波束成形元件上的强度随着元件距光学元件的面的距离的增加而减小，其结果是，距离也可以造成相对于高光学功率的增加的稳定性。

此外，可以在一个光学部件和相关联的波束成形元件之间施加中间层，其中中间层可以用作保持结构和/或用作粘合促进剂。在此，可以在波束成形元件的至少一个表面上施加减少反射的涂覆。可替代地或附加地，波束成形元件之间的间隙也可以至少部分地采用光学透明材料填充，其中光学透明材料特别可以被指定为减少波束成形元件之间的反射损耗以及/或者减少穿过波束成形元件的光束的色差。

通常，光学部件的制备可以通过使用光刻方法的结构化的方式来达成，为此可以选择特别是双光子光刻的光刻方法。要连接的光学部件的制备还可以包括增加与后续产生过程的兼容性的步骤。这可以优选地采用增加化学相容性、减少反射和/或促进粘合的材料来涂覆光学部件。

步骤d)规定将由至少一个波束成形元件补充的光学部件定位和固定在位于预期的目标位置的公共基板上。在上述特别优选的结构中，在步骤d)期间因此达成由两个波束成形元件补充的光学部件在预期的目标位置的公共基板上的定位和固定。因此，依照本方法不需要对波束成形元件进行分开定位，因为波束成形元件已依照步骤c)处于目标位置。公共基板在此可以以单个基板的形式配置，所述光学元件可以定位和固定在该基板上。可替代地，基板也可以指定为多个单独基板的固定连接。特别地，另外的光学部件或电部件在此也可以用作用于对至少光学部件定位和固定的基板。

由波束成形元件补充的光学部件的定位可以优选地达成，使得在此使用的波束成形元件可以相对于相关联的光学部件以优选地优于5μm，特别优选优于2μm，特别是优于1μm的准确度进行定位。

为了定位和固定由波束成形元件补充的光学部件，因此可以使用被动和主动方法来用于定位。优选地，以下方法中的一个可用作固定方法：粘合剂接合、超声波接合、软钎焊、堵塞、夹紧、螺纹连接、光学接触接合、冷焊、焊接、铺设、通过静电和/或磁力连接，例如通过分散力或模仿壁虎脚的结构的方式。采用波束成形元件的对应配置，在此优选地可以采用大于500nm的公差，特别优选采用大于2μm的公差，特别是采用大于5μm的公差来工作。对于光学部件的垂直定位，取决于所使用的定位技术，可能有利的是，对合适的例如阶梯的基板的使用以用于正确的高度调整。例如使用基于相机的方法，可以非常精确地达成要连接的光学元件的横向定位。

在另外的可选配置中，光学部件和波束成形元件可以嵌入在嵌入介质中。嵌入介质可以是例如透明介质，其优选在暴露于紫外线辐射时固化。嵌入介质可以保护光学结构元件，也就是说，光学部件和波束成形元件免受环境影响和/或减少由于反射引起的光学损耗。在前面的步骤中，特别是在上述模拟中，优选考虑光学结构元件的随后嵌入。特别地，波束成形部件也可以在嵌入介质中产生。在此将使用一种方法，该方法在光刻机构的作用下增加或降低优选固体介质的折射率。

根据本发明的方法可以有利地允许多个波束成形元件特别是多个光学表面的级联。以该方式，可以增加用于光学连接的技术设计的多个自由度。这可以特别地允许使用波束成形元件将非旋转对称波束轮廓改变为对称波束轮廓，该波束成形元件可以位于沿光束的光学轴的任何期望位置。然而，可以想到光学表面的级联的另外的应用。

在另外的配置中，可以使用通常具有多个光学表面的3d自由光学器件来防止背反射到诸如激光器或sled之类的发光结构元件中，例如通过适当地倾斜波束成形元件的反射表面。

可能由光束的扩展和准直造成的一个效果是降低了在传播光束的轴向方向上的定位准确度方面的要求。对于适当准直的光束，轴向上的可容许位置偏差在量级上大于横向于光束的定位公差。

通过增加和准直不同光学结构元件之间的波束轮廓，此外可以产生波束，该波束可以在相对长的部分上传播，且具有相对于波束直径相对较低的扩展。在特定配置中，以此可以在耦合部分内对附加的光学结构元件进行引入。附加的光学结构元件可以优选地是仅在光学芯片上难以产生的部件，特别是光学薄膜滤光器、偏振器、分束器、波片或诸如法拉第旋转器或隔离器的非互易结构元件。

通过扩展波束轮廓，可以降低相对于结构元件的定位准确度的要求，但同时，通常关于结构元件相对于彼此的取向被调整的准确度的要求增加。这可以通过腰部直径对发散角的依赖的方式以高斯波束的简单示例来说明。相对于平移定位误差的降低的灵敏度常常只能以在调整结构元件时相对于旋转误差的增加的灵敏度为代价来实现。在该方法的一个特定实施例中，在设计波束成形元件时考虑了这种目标冲突，因此实现了平移和旋转准确度要求之间的最佳平衡。

通过将一个或多个光学结构元件嵌入光学密集介质中，与自由空间中的传播相比，可以引发介质里面的波束发散的减小。该效果类似于浸没式显微镜，其使用嵌入样品并且具有大于1的折射率的浸没介质来实现更高的分辨率。浸没介质可以是液体或固体。在本发明的另外的结构中，可以使用这种效果，因为波束成形元件直接邻接光学部件的面。这种结构特别适用于光学结构元件，其以大的发散来固有地发射，使得使用位于距面一定距离处的波束成形元件的准直仅可能由于光学临界角而具有困难或不可能。例如在光学耦合到绝缘体上硅纳米波导的正面的情况下就是这种情况，其在1.55μm的波长处经常具有大约1μm的量级的模场直径并且因此具有对应地大的发散角。

所描述的光束的扩展和准直确实降低了相对于光学部件之间的相对定位准确度的要求，这些光学部件由波束成形元件补充，但反过来要求波束成形元件相对于相应的关联的光学部件非常精确的定位。然而，由于所描述的在原位产生的自由光学器件的高调整准确度，优选地使用双光子光刻，这种情况不会造成问题。使用双光子光刻技术产生波束成形元件允许相对于现有光学部件对于3d自由光学器件进行非常精确的调整，其调整精度明显低于100nm。通常，光刻系统可以设有共焦扫描单元，其可以使用激光用于光刻，也可以同时用作用于捕获光学部件上的对准标记的光源。如果存在照明光学器件中的系统误差，则可以假设所述误差对光学部件的位置测量具有与波束成形元件的结构化相同的效果。因此补偿了位置测量中的系统误差，这进一步提高了定位准确度。如果使用相机来测量位置，则也使用与光刻相同的光学路径，这意味着在这种情况下系统偏差也至少部分地被补偿。

将3d自由光学器件直接到光学部件上的构造，与相对于用于光刻方法的光束与相应光学部件的相互作用的不同问题相关联。在此的相互作用应理解为激光束对光学部件的相互作用和反向效应，并且也仅在两个效应方向中的一个上。特别地，在具有高反射、锐边缘和/或金属特性的光学部件上的波束成形元件的产生期间可能出现问题。在此，在使用双光子光刻的结构的产生中，经常发生微爆炸，其可表现为缺陷、微泡形成和/或宏观气泡形成。根据表面状况，此外还可能附加地发生粘合问题。这些效果可以使对应的光学结构元件的可靠写入更加困难或防止它。

前面提到的问题的一种可能的解决方案可以是产生参数的适应。如果发生微爆炸，则优选地可以减小要写入的波束成形元件的直接附近的光刻系统的功率，或者如果发生粘合问题则增加该功率。然而，这种适应通常可以以特定于部件的方式执行，并且因此可能需要大的开发复杂性。可替代地，通过不在要连接的光学部件上直接创造结构，而是在固定地连接到光学部件的另外的载体结构上创建结构的方式，可以解决由于光刻波束与样品的相互作用引起的问题。载体结构可以特别地包括与光学部件或波束成形元件相同的材料或具有光学同等特性的材料。特别地，载体结构也可以采用相同的方法产生，该方法也用于构造波束成形元件。示例性配置是在支撑结构上产生的透镜。支撑结构，特别是以柱的形式，在此可以被锚定，使得不会发生光刻系统与要写入的波束成形元件的不期望的相互作用。可替代地或附加地，支撑结构可以锚定在与由于写入过程而发生的与要连接的光学部件的相互作用不是问题的位置处。特别地，在此有意义的是，防止波束成形元件与要连接的光学部件的面之间的直接接触。通过在距光学部件一定距离处产生波束成形元件，模场可以由于在空间中的传播而扩展，这意味着相关联的功率密度降低。也可以以此以很大的功率耦合激光束。

在光学耦合部分的操作期间，可能发生空间不均匀的温度变化，由此波束成形元件可能稍微变形，由此可能发生相对于原始结构的角度偏差。结果，可能发生由于光束在与原始路径相比的偏转路径上的偏转引起的耦合效率的降低。由于波束成形元件的对应布置，也可以补偿该偏差，其结果是入射波束再次独立于与温度相关的偏差而离开光学系统。

由于大量的波束成形元件，此外会出现大反射损耗发生的问题。在特定的配置中，这些可以通过将波束成形元件嵌入周围材料中来减少，因为以这种方式，可以减小折射率对比度，即，产生波束成形元件所采用的折射率相对于周围材料的折射率的差异。

一般而言，光学介质中的反射损耗基本上取决于光学界面的数量和在形成相应界面的材料之间的折射率差异(折射率对比度)。可以看出，具有许多光学界面和低指数对比度的光学系统比这样的系统具有更少的损耗，其相对于光学屈光力等同并且具有高指数对比度和很少的界面。这可以例如通过以下考虑来说明：作为简化的假设，可以首先假设入射在表面上的光线的反射近似于具有法线入射的光线的反射。对于基本上在其横截面面积的内部区域中施加光的透镜来说，这是近似合理的。根据菲涅耳方程，对于完全透明表面的反射r

其中n是透镜的折射率，并且n'0是周围介质的折射率。此外，假设所谓的“透镜制造商的等式”应用：

其中f是焦距，并且r是球面透镜表面的曲率半径。此外，反射被认为等于损失。特别是在小反射损耗的极限情况下，相对于功率反射等同的k个表面的级联的总损耗rtotal是单独表面的反射损耗的k倍：

rtotal＝kr(3)

从级联的所有界面具有相同焦距f的假设开始，通过对单独的焦距的倒数的相加来获得整个系统的焦距ftotal，

因此，具有高指数对比度和对应的小焦距的界面可以由具有低指数对比度和单独地大焦距的级联界面代替。

在进一步的考虑中，在维持界面形式的同时，周围介质的折射率n'0在空气的折射率n0＝1和透镜材料的折射率n之间变化，并且同时适应界面的数量，使得维持整个系统的焦距ftotal，即，由于递减的折射率对比度引起的屈光力损失由更多数量的光学界面补偿。使用透镜制造商的等式和焦距的倒数相加，以用于需要表面的数量

在此基础上可以估算如此产生的系统的总损耗如下：

因此，这几乎使透镜材料与周围介质之间的折射率差n-n'0的总损耗减小。相反，所需要的表面的数量增加。原则上可以以此按需要使损耗最小化，但是具有非常大量的光学界面。总之，分析的结果是具有较少界面和高指数差的光学系统可以由具有较大数量的界面以及具有较低指数差的等同的光学系统代替。相对于波束成形元件的配置，可以使反射损耗最小化以选择多个光学表面，其优选地在2到100的范围，特别优选地从4到50，特别是从6到12。

透镜表面的折射率对比度的变化在设计光学耦合部分时开辟了新的自由度。特别是，对于较低的指数对比度，透镜表面的曲率可以同时增加，因为在弱折射率对比度的情况下具有掠入射的光线的散射损耗将更低，并且附加地，在从较小的光学密度到光学密度介质的界面透过时的全内反射问题较少。

在另外的配置中，周围介质也可以具有比波束成形元件的材料更高的折射率。在波束成形元件的设计和表现中，例如在折射表面的曲率方向的相应反转中，可以优选地考虑这种情况。例如，嵌入在高折射周围材料中的凹透镜结构可以展示出聚焦效果。

为了对具有低折射率对比度的所述系统进行产生，上述三维直写光刻方法特别是双光子光刻可以与随后的嵌入步骤一起使用。在此，特别地也可以使用不同的嵌入材料。这些也可以承担附加功能，特别是色差的降低。此外，在嵌入步骤中也可以留下腔。腔可以填充有另一种期望的介质或留下为未填充的。为了产生波束成形元件，还可以使用具有可以由于暴露于光而改变的折射率的材料，特别是玻璃或聚合物。

在另外的配置中，可以应用具有与所使用的波束成形元件相同的折射率的周围介质，特别是如果光束在周围介质和波束成形元件之间透过的接触表面没有相关的光学功能。

在另外的配置中，根据本发明的方法可以允许波束成形元件的产生，该波束成形元件可以具有填充有空气或另一种低折射介质的内腔。这些腔的表面可以用作具有不受外部嵌入介质影响的屈光力的波束成形界面。该方法特别地可以产生具有高折射功率的紧凑元件，即使可能证明介质中的外部嵌入对于其它原因是必要的，该介质可能仅相对于波束成形元件的材料具有低指数对比度。

在另外的配置中，抗反射涂覆可被用于附加地降低反射损耗。

在另外的配置中，可以使用镜像光学元件或反射光学元件代替折射光学元件，特别是附加地减少反射损耗。在此可以在具有低指数对比度和高指数对比度的介质的转变处使用全内反射。

在另外的配置中，可以产生波束成形元件，使得它们首先在多个连续的光学部件上产生，之后执行单个化步骤以用于单个化光学部件在一个或多个光学系统中相应地进一步使用。例如，只要结构元件仍然以晶片的形式存在，就可以在表面发射结构元件上以特别的效率产生波束成形元件，仅在波束成形元件的写入之后将该晶片分路成单独的元件。

在另外的方面，本发明涉及一种光学系统，特别是根据本发明的方法产生的光学系统。光学系统包括至少两个分开的光学部件，且光学部件中的每个具有波束轮廓。两个光学部件固定地连接到至少一个波束成形元件，使得获得由波束成形元件补充的光学部件，其中波束成形元件可在原位使用三维直写光刻方法来获得。在此指定波束成形元件以改变光学部件的波束轮廓，使得光学部件之间发生光学耦合，其中由波束成形元件补充的光学部件定位在并固定到公共基板。

因此，本光学系统与现有技术中已知的光学布置的不同之处在于，波束成形元件通过三维直写光刻方法的方式在目标位置在原位产生，该目标位置优选直接在光学部件中的一个的结构元件面或对应的保持结构处，并且在于可以有意地使用波束成形元件来改善两个光学部件之间的耦合效率并增加相关联的定位公差。特别地，依照在此描述的方法的步骤c)，波束成形元件在此在目标位置处在原位产生。

在优选的配置中，两个光学部件中的每个可以具有专用的波束成形元件，其结果是光学系统包括两个光学部件，每个光学部件由波束成形元件补充。然而，也可以想到这样的光学系统，其中两个光学部件共享可以使用三维直写光刻方法在目标位置处在原位获得的公共波束成形元件。

在特别优选的配置中，波束成形元件在此分别在形状和定位方面被指定，使得光学部件之间的光学耦合在选择的定位准确度下具有至少一个限定的耦合效率。

特别地，每个光学部件选自包括如下项的组：由有机或无机材料制成的单模光纤或多模光纤，诸如激光器、光电二极管、超发光二极管或硅光子芯片之类的基于半导体的集成光学芯片，基于其它半导体或诸如玻璃、二氧化硅、氮化硅或聚合物之类的介电材料的集成光学芯片，光学印刷电路板，或用于诸如透镜、分束器、隔离器、镜或衍射光栅之类的自由波束光学器件的元件。光学部件可以具有具有低指数对比度的光学波导(例如基于玻璃的光学波导)或具有中等或高指数对比度(例如基于半导体的波导)。光的输入耦合和输出耦合可以在光学部件的边缘处执行，例如在具有对应面的基于波导的系统或边缘发射激光器中的芯片边缘，或者在上表面上，例如在表面发射中激光器(垂直腔表面发射激光器，vcsel)中，在表面照射光电二极管中，或在具有对应的耦合结构的波导芯片(例如，光栅耦合器，偏转镜)中执行。

在一种可能的配置中，两个光学部件的光学连接具有至少两个波束成形元件，其中，至少一个波束成形元件被指定为增加局部波束发散，而至少一个另外的波束成形元件被指定为减小局部波束发散。特别地，为此，至少一个波束成形元件可以以波束扩展器的形式指定，其中波束扩展器具有选自反射结构、光导结构或衍射结构的结构。

在特别的配置中，光学部件中的每个具有多个光学耦合位置，其中光学耦合位置中的每个固定地连接到至少一个波束成形元件，其中每个波束成形元件被指定为优选地形成在所有光学耦合位置上的光学部件之间的同时光学耦合。

在优选配置中，光学部件中的一个可以被指定为光学芯片。术语“光学芯片”，特别是在集成光学器件领域中使用的，在此指定平面基板，在该平面基板上放置通常可以使用微结构方法产生的一个或多个光学部件。光学芯片可以具有例如一个或多个光电探测器、光源，波导、诸如滤波器或功率分配器的无源结构元件、电光调制器或其组合。可以想到另外的配置，特别是在公共芯片上的光子和电子结构元件的组合。

附接到光学芯片的波束成形元件可以被指定为使得它们可以达成在芯片平面中传播的光在基本上垂直于芯片表面取向的方向上的偏转以及/或者可以使光从基本上垂直于芯片表面取向的方向偏转到位于芯片平面中的传播方向。在此术语“基本上垂直地”表示相对于光学芯片的表面至少50°，优选至少60°，特别是大约90°的角度。在此，在基本垂直于光学芯片的表面取向的方向上传播的光可以穿过另一个另外的光学芯片或者穿过放置在光学芯片和/或另外的光学芯片中的光学透明窗口。可替代地或附加地，在基本上垂直于光学芯片的表面取向的方向上传播的光可以耦合到另外的光学芯片中，其中，附加在另外的光学芯片上的波束成形元件可以被指定为使得它们可以将光从基本垂直于芯片表面取向的方向偏转到位于芯片平面中的传播方向。在这种配置中，在基本上垂直于光学芯片表面取向的方向上传播的光可以优选地耦合到被设计为波导阵列的一个或多个光学部件中，其中，附接在相关光学部件上的波束成形元件可以被指定为使得它们可以将光从基本垂直于芯片表面取向的方向偏转到位于芯片平面中的传播方向。在可能的配置中，波束成形元件中的至少一个可以包括波导、扩展部分和减少出射波束发散的部分。

对于相对于本光学系统的进一步细节，参考根据本发明的方法的描述。

本发明的优点

相对于现有技术中已知的方法和光学系统，本发明具有许多优点。本方法允许光学部件的光学互连，其可以具有相同或不同的模场直径，在稳健且自动化的组装过程中具有尽可能小的耦合损耗。在此光学连接特别地也可以用于宽带光，也就是说对于具有不同波长的光。组装过程对定位准确度的要求相对较低。例如，用于平移定位准确度的公差优选大于500nm，特别优选公差大于2μm，非常特别优选大于5μm或甚至10μm。在组装过程中机械自由度的数量可以保持较低，因为波束成形元件相对于要连接的光学部件的面以高精度调整并且固定地连接到其上。该方法可以被实施为可自动化的，并且可以用于大量横向单模或多模系统。特别地，还可以耦合具有非旋转对称模场分布的光学部件，例如半导体激光器、超辐射发光二极管(sled)或集成光学波导。此外，可以避免背反射，特别是在连接激光器和sled的时候。耦合损耗可以保持较低，优选低于2db，特别优选低于1db，特别是低于0.5db。另外可以能够将波束成形元件内的光学部件发出的光偏转特定角度，其结果是，例如，在相互正交的方向上发射的光学部件也可以彼此连接。

根据本发明在要连接的光学部件处或其上在原位的波束成形元件的产生特别地具有下面提到的优点。在这种情况下，可以在系统设置期间提高精度，以在芯片表面上使用与芯片上的光学结构一起产生的标记，因此相对于其具有非常高的相对定位准确度。此外，可以以很小的损耗并以宽带的方式将在光学芯片的表面上的光耦合到在芯片平面中延伸的光学波导中。在此特别地也可以达成堆叠芯片之间的光学连接。另外，光学部件之间的距离可以是可变的，这意味着小的结构尺寸和对应的短的耦合部分以及具有长耦合部分的大面积系统都变得可能。特别有可能的是，还能够将具有非旋转对称模场轮廓的光学部件耦合到具有旋转对称模场分布的部件。此外，可以使背反射最小化，特别是在将激光器和超辐射发光二极管(sled)光学连接的时候。这在程度上很重要，否则会发生由激光器或sled发射到结构元件中的光的反向耦合，这可能造成操作行为的干扰。附加地，还可以将光学部件发射的光偏转特定角度，其结果是，例如，在相对于彼此不共线的方向上发射的光学部件也可以彼此光学连接。此外，可以在系统组装期间补偿光学部件的产生期间与制造相关的不准确度，其结果是，尽管在相邻波导之间的距离方面存在不可避免的变化，但可以例如将具有波导阵列的部件彼此耦合。此外，该方法使得可以以可再现的耦合损耗互连或分开部件，例如在插头系统中的情况。此外，该方法是可扩展的，因此也可以以自动方式用于大量部件。附加地，可以将该方法灵活地与用于设置光学系统的另外的步骤相组合，其结果是，结构元件的电布线的步骤可以例如集成在制造过程中。在此，特别是设计该方法的可能性使得已经部分或完全组装的光学系统不暴露于任何湿化学处理步骤，例如在显影浴中的处理。

由于所使用的产生方法的高精度以及在产生期间已经相对于光学部件上的标记直接调整波束成形元件的可能性，实现了与要连接的光学部件相对的波束成形元件的固有的高定位准确度。如果相同的光学系统被用于测量光学部件的位置，如用于执行光刻，则情况特别是如此。因此，本方法特别适用于具有小模场直径的单模结构元件。通过使用三维直写光刻方法，可以附加地产生具有几乎任何期望形状的波束成形元件，使得本方法适用于广泛的使用。此外，可以补偿例如由制造公差引起的结构元件特定的偏差，其结果是，也可以使用具有相对高的制造公差的光学结构元件，特别是激光器。此外，可以以成本有效的方式产生甚至少量的，因为特定应用的波束成形元件以可以很少的费用产生。此外，要连接的光学元件的面可以直接嵌入波束成形元件的材料中，该材料与空气相比具有高折射率，其优点在于甚至可以耦合具有高发散的非常小的模场，因为随着周围介质的折射率增加，发散降低。在光学元件相对于位置和旋转的定位准确度方面的要求可以依赖于可用的定位和固定技术进行适应，因此，可以以最佳方式解决最大可能的旋转和平移定位公差之间的目标冲突。使用合适的保持结构，可以产生波束成形元件，使得它们优选地位于较低功率密度的位置，这可以特别地增加其相对于高光学功率的使用寿命和稳定性。另外，在根据本发明的方法中，可以通过将它们嵌入具有合适折射率的周围材料中来灵活地设定波束成形元件表面处的折射率差。这在光学耦合部分的设计中开辟了附加的自由度，并且特别允许具有低指数对比度和对应地单独的低屈光力的多个元件的级联，由此沿着波束路径的背反射和反射损耗可以大大地降低。此外，采用波束成形元件的对应设计，还可以达成要被耦合的光束的方向变化，例如90°。最后，可以产生光学系统，其被实施为校正波束成形元件与其原始预期形状的任何偏差。

特别地，对具有扩展部分和准直部分的波束成形元件的使用具有以下优点。由此可以进一步降低定位准确度方面的要求。使用扩展部分和准直部分可以提供附加的自由度来影响光束。优选地，可以使用多个透镜将激光器的非旋转对称波束轮廓改变为旋转对称波束轮廓，其中波束成形部件可以位于距具有非旋转对称波束轮廓的光学部件的任何期望的距离处。附加的自由度还允许大的光学系统的产生而没有背反射。

本方法的明显优点涉及其普遍适用性。使用三维直写光刻方法，可以产生具有几乎任何期望形状的波束成形元件。因此，可以实现用于广泛系统概念的波束成形元件。

即使在过程兼容性方面，本发明也具有许多优点。这些优点特别是由于可能将要连接的光学部件的定位与相关联的波束成形元件的结构分开。使用双光子光刻进行结构化需要许多方法步骤，这些方法步骤在光学上易于接近的结构元件上执行或需要用特殊化学品处理，这意味着它们应优选尽可能早地在过程流程中达成。本发明允许在过程流程的早期使用双光子光刻，因为在此不建立光学部件之间的机械连接。因此，在使用双光子光刻的结构化之后，也可以移动和定位光学部件。例如，根据方法us8903205b2中公开的现有技术，例如首先定位所有光学结构元件，并且随后通过使用双光子光刻产生的光学波导互连。在此出现的问题是，要写入的位置经常是不可访问的，因为例如外壳挡住了。此外，光学结构元件本身也可以阻挡另外的光学结构元件的写入，因为光学主动(active)侧可能是不可接近的，例如在倒装芯片接合的情况下。相反，本方法允许在波束成形元件定位在其最终位置之前构造波束成形元件。因此，光学互连的堆叠芯片的布置也变得可能。在这种情况下，可以在芯片中提供相应的切口，光束通过该切口行进。

类似地，某种配置是可能的，其中附接到集成光学芯片的表面的波束成形元件造成垂直于芯片表面的光发射，并因此使得可能耦合到可能同样连接到波束成形元件的波导阵列中。在这种配置中，特别可以设计附接到芯片的波束成形元件，使得它们将在芯片上的平面波导中传播的光偏转到基本垂直于芯片表面取向的方向。这种配置适用于例如网络交换机，其中多个光学传送器和接收器部件附接到强大的电芯片或电印刷电路板。在该上下文中的网络交换机应理解为意指一种光学系统，其能够在多个输入处接收光学信号并经由多个输出以修改或未修改的形式将这些信号传送。在此无论是否在所述交换机中执行光电转换或电子信号处理步骤都是不相关的。

使用本方法，此外可以使用双光子光刻来首先产生光学结构元件，并且随后将它们放置在壳体中，在该壳体中，它们对于使用光刻方法的任何直接写入是不可接近的。由于根据本发明的结构化波束成形元件和定位要连接的光学部件的分开，因此产生了许多与方法相关的优点。如果仅在组装光学系统之后才产生波束成形元件，则必须使整个系统经受显影过程。然而，由于缺乏与光学系统的组成部分的化学相容性，因此通常不能使用期望的化学品，这意味着不能进行这样的过程。然而，如果在组装相关联光学元件之前对比地执行波束成形元件的结构化，则这些问题不再存在。此外，以这种方式可以使更高的产生过程自动化成为可能。特别地，采用波束成形元件写入的大量光学元件最初可以暂时固定，然后在它们在单个完全自动化的过程中被写入，之后被单个化以用于到光学系统中的集成。特别地，以此可以提供具有已经在晶片平面上并且在单个化之前的波束成形元件的光学部件。

本发明的另外的基本优点是将需要的调整准确度适应于可用的定位技术。为了定位光学结构元件，通常需要非常高的定位准确度。只有使用昂贵的专用机器才能确保这种确保低于1μm的定位准确度的定位要求。此外，经常需要主动对准，这导致很大的费用并因此导致高费用。然而，由于根据本发明的模场的扩展，要连接的光学部件的未对准对其耦合效率具有明显较低的影响。因此可以使用具有较低定位准确度的更具成本效益的机器。此外，不再需要主动对准。与在组装过程期间定位和固定用于波束成形的附加微透镜的传统方法相比，减少了在对准期间要考虑的定位步骤的数量和由此相关联的自由度。附加地，简化了光学结构元件在结构元件载体上的固定，其中粘合剂的收缩经常造成位置偏差。

本发明的另一个明显优点是在根据本发明耦合的光学部件之间低耦合损耗的提供。这首先是由于与现有技术相比，相对于波束成形元件的形状具有明显更大的自由度，并且在波束路径中的大量连续光学元件的情况下也具有更低的反射损耗。例如，从具有1.52的典型折射率的介质到具有1的折射率的空气的转变处的耦合损耗大约是4％，也就是说，-0.18db。在基于具有用于准直的第一微透镜和用于聚焦波束的第二微透镜的折射波束扩展器的示例性布置中，例如用于两个光学部件的连接的透镜材料和周围空气之间的六个表面上，出现23％的理论上的总损耗，即-1.13db，如图5所示。实际上，不可能明显地落到低于该极限，因为对于抗反射涂覆，大多数表面是不可接近的，或者仅仅很难接近。虽然可以省去凹的、扩展的透镜，但这经常造成太延伸并且对于产生不实际的部件。然而，采用根据本发明的方法可以实现波束成形元件，如图6所示，该波束成形元件具有多个例如具有基本上较低的指数差的18个表面。如果假设对于波束成形元件的材料的折射率是1.52并且假设对于围绕所述元件的填充材料的折射率为1.47，则由于反射引起的理论上的总损耗仅是0.5％，也就是说0.02db。

本发明的另外的优点涉及非旋转对称模场的适应。特别是使用单个波束成形自由元件可以将非旋转对称波束轮廓改变成旋转对称波束轮廓。另外，对应的自由元件的使用相对于波束成形元件沿波束路径的放置创建出非常大的灵活性。

另外的优点是，例如在激光分束的情况下，结构元件的制造相关公差可以通过合适的自由形状结构来补偿。例如，光学部件的长度变化可以通过对应的适应的波束成形元件完全或部分地补偿。这个的示例性实施例可以在下面的附图和相关联的描述中收集。

附图说明

从以下优选示例性实施例的描述中，特别是结合从属权利要求，本发明的进一步细节和特征是显而易见的。在此，各个特征可以自己实行，或者多个可以组合在一起实行。本发明不限于示例性实施例。

在以下附图中示意性地示出了示例性实施例。附图中相同的附图标记指的是同等或功能同等的元件或在功能方面彼此对应的元件。

具体地：

图1示出了连接到第一波束成形元件的第一光学部件的示例性实施例a)和连接到第二波束成形元件的第二光学部件的示例性实施例b)的示意图；

图2示出了光学系统的示例性实施例的示意图，该光学系统包括由波束成形元件补充的两个光学耦合的光学部件；

图3示出了连接到第一波束成形元件的第一光学部件的另外的示例性实施例a)和连接到第二波束成形元件的第二光学部件的另外的示例性实施例b)的示意图；

图4示出了光学系统的另外的示例性实施例，其包括两个光学耦合的光学部件，例如单模光纤；

图5示出了光学系统的另外的示例性实施例，该光学系统用于光学耦合两个光学部件，例如单模光纤，每个光学部件配备有波束扩展器；

图6示出了具有嵌入介质的光学系统的另外的示例性实施例；

图7示出了具有折射和反射波束成形元件的光学系统的另外的示例性实施例；

图8示出了光学系统的另外的示例性实施例，该光学系统具有引入到耦合部分中的附加光学元件；

图9示出了将非旋转对称波束轮廓改变成旋转对称波束轮廓的光学耦合的示例性实施例；

图10示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件将折射和反射表面彼此组合；

图11示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件将折射和反射表面彼此组合；

图12示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件将折射和反射表面彼此组合；

图13示出了在单模光纤和集成波导之间的光耦合的另外的示例性实施例；

图14示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件的反射表面的角度偏差被自动补偿；

图15示出了波束成形元件的示例性实施例，该波束成形元件通过将具有低指数的多个光学界面代替具有高指数对比度的几个光学界面来减少反射损耗，其中波束成形元件以以下形式来实施：a)双凸透镜，b)具有比三个双凸透镜更低的折射率的嵌入介质中的三个双凸透镜，c)具有比三个双凹透镜更高的折射率的嵌入介质中的三个双凹透镜，以及d)以双凹透镜形式的三个腔体，该双凹透镜的材料具有与腔体相比增加的折射率；

图16示出了在透镜的折射率n＝1.52的假设下从等式(6)得到的结果的描绘；

图17示出了相对于具有1/e²的光强度即大约13.5％的最大光强度的模场的直径d，对于波长λ＝1550nm的以度(°)为单位的半开角1/2θ的轮廓的描绘；

图18示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中每个光学部件具有多个耦合位置和相关联的波束成形元件；

图19示出了光学部件的示例性连接，每个光学部件具有多个耦合位置和相关联的波束成形元件；

图20示出了波束成形元件的另外的示例性实施例的电子显微镜记录，每个波束成形元件具有自由光学波导和准直部分的组合；

图21示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中光学部件通过专用间隔物彼此间隔开；

图22示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件嵌入在平面化介质中以在光学部件之间产生限定的距离；

图23示出了由多个光学部件组成的光学系统的另外的示例性实施例，所述多个光学部件安装在电印刷电路板上或电芯片上并连接到另外的光学部件，例如光纤阵列；

图24示出了光学系统的另外的示例性实施例，该光学系统包括嵌入在印刷电路板中的波导和光学芯片之间的耦合；

图25示出了多个光学部件的示例性实施例，这些光学部件已经由波束成形元件补充，使得由于制造过程引起的光学部件的偏差由波束成形部件来补偿；

图26示出了由两个堆叠的光学芯片组成的光学系统的另外的示例性实施例，其中光学芯片中的一个具有光学透明的切口，并且其中光学连接经由波束成形元件达成，所述波束成形元件被设计成使得它们偏转光，该光在光学芯片上的平面波导中传播到基本上垂直于芯片表面取向的方向；

图27示出了在连接到第一波束成形元件的第一光学部件和第二光学部件之间具有光学连接的另外的示例性实施例的示意图；

图28示出了耦合到波导的示例性实施例的示意图，该波导以一定角度，即不垂直地与相关联的芯片边缘相交；

图29示出了波束成形元件的示例性实施例的示意图，该波束成形元件不仅适应波束轮廓而且适应两个波束彼此的传播方向。

图30示出了耦合到波导的示例性实施例的示意图，该波导以一定角度与相关联的芯片边缘相遇(meet)，其中，波束成形元件位于第二芯片或光纤阵列上，其中波导垂直地与边缘相交；

图31示出了耦合到波导的示例性实施例的示意图，所述波导以一定角度与相关联的芯片边缘相遇，其中每个耦合位置使用两个波束成形元件；

图32示出了将两个芯片耦合到波导的示例性实施例的示意图，该波导以一定角度与相关联的芯片边缘相遇，其中每个耦合位置使用两个波束成形元件。

图33示出了用于将两个芯片耦合到波导的另外的示例性实施例的示意图，该波导以一定角度与相关联的芯片边缘相遇，其中每个耦合位置使用两个波束成形元件；以及

图34示出了用于耦合到以一定角度与相关联的芯片边缘相遇的波导的示例性实施例的示意图，其中波束成形元件的每个仅由一个折射表面组成。

具体实施方式

作为示例，图1和图2示出了用于产生由两个分开的光学部件10、11制成的光学系统的本方法的步骤c)和d)，其中在第一光学部件10和第二光学部件11之间形成光学耦合。

如图1a)所示，依照步骤a)为此目的提供第一光学部件10。在本示例性实施例中，第一光学部件10具有表面修改12(将在下面更详细地描述)并且例如被实施为发光光学部件。为此，第一光学部件10可包括光学纤维20，该光学纤维20具有光导芯21和包层22，该包层22径向地围绕光导芯21。作为该实施例的结果，第一光学部件10具有第一波束轮廓30，在本示例性实施例中，第一波束轮廓30对应于光学波导输出处的已知波束轮廓。与在结构元件面处的第一波束轮廓30和/或第二波束轮廓31有关的信息可以特别地使用用于波束诊断的商业设备获得，该商业设备也称为“波束轮廓仪(profiler)”。可替代地或附加地，第一波束轮廓30可以通过模拟的方式来确定。可替代地或附加地，第一波束轮廓30可以通过制造商信息的方式确定。用于第一光学部件10的其他发光光学部件同样是可想到的，在它们当中有诸如激光器、sled或其他光源之类的有源光学部件，诸如由有机或无机材料制成的单模或多模光纤之类的无源光学部件，硅光子芯片，或基于半导体或诸如玻璃、二氧化硅、氮化硅或聚合物之类的介电材料的其它集成光学芯片。

根据本发明，按照步骤b)和c)，第一光学部件10设有第一波束成形元件40，该第一波束成形元件40为此目的在第一光学部件10的位置处(在原位)产生。第一波束成形元件40在此通过表面修改12的方式锚定到第一光学部件10，该表面修改被指定为具有锚定效果，例如粘合促进剂，结果，以某种方式使得获得了由第一波束成形元件40补充的第一光学部件15。在图1a)所示的优选配置中，第一波束成形元件40在此被产生并放置在第一发光光学部件10的表面修改12上，使得光可以以尽可能高的效率从发光光学纤维20的芯21发射。为此目的，第一波束成形元件40优选地被实施为使得波束进展具有使第一波束轮廓30扩展的部分42，并且还具有部分43，其中波束轮廓32具有准直的进展并且其横截面仅略有变化。以此方式，如图1a)中示意性所示，可以使从发光光学纤维20的芯21出来的光束在其随后聚焦以形成平行(准直)光束之前首先扩展。然而，可以想到其他实施例。

类似地，图1b)示意性地示出了第二光学部件11，其进一步按照本方法的步骤a)来提供。与按照图1a)的第一光学部件10相反，第二光学部件11是光接收光学部件，其在此例如被实施为光电二极管或波导。作为该实施例的结果，第二光学部件11具有第二波束轮廓31。依照本发明的特别优选的配置，按照步骤b)，还提供了本实施例和以下示例性实施例中的第二光学部件11，以及为此目的，在第二光学部件11的位置(在原位)产生第二波束成形元件41。取决于光学系统的实施例，还可以选择另外的配置，特别是仅具有一个单个波束成形元件的配置，如图27中示意性地示出。在此示出的实施例中，第二波束成形元件41锚定到第二光学部件11，使得以这种方式获得采用第二波束成形元件41补充的第二光学部件16。在此制造第二波束成形元件41并将其放置在第二光接收光学部件11的表面上，使得第二光学部件11可以接收特别高比例的入射在其上的光。

图2示意性地示出，按照步骤c)，第一波束成形元件40如何改变第一波束轮廓30并且第二波束成形元件41如何改变第二波束轮廓31，使得第一光学部件10和第二光学元件11之间的光学耦合通过具有扩展的轮廓32的模场的方式来形成。在此优选地选择第一光学部件10和第二光学部件11之间的光学耦合，使得光学耦合最大，同时确保高于所使用的组装系统的定位准确度的定位公差。

为了产生光学耦合，由波束成形元件40、41补充的光学部件15、16按照步骤c)被定位在并且被锚定到共同基板50。在此，基板可以具有平面实施例，或者如图2中示意性所示，具有非平面表面，例如呈一个或多个阶梯的形状。光学部件10、11以选择的定位准确度安装在基板50上，其中定位准确度是光学部件10、11的实际位置的偏差之和的结果，与光学部件10、11的期望目标位置相比，该光学部件10、11的实际位置是在定位在并且固定到基板50之后来确实的。

图3a)示出了连接到第一波束成形元件40的第一光学部件10的另外的示例性实施例的示意图。与图1a)中的图示相比，第一发光光学元件10的表面修改12在此具有间隔物51形式的保持结构，其优选地以固定基板的形状，作为表面涂层和/或表面的功能化来实施。可替代地或附加地，保持结构51也可以通过光刻方法的方式来产生，该方法可以优选地在相同的方法步骤中执行，该方法步骤还包括波束成形元件40、41的产生，参见图5。对间隔物51和/或直接具有保持结构44(参见图5)的波束成形元件40、41的使用可以是有利的，特别是用于将波束成形元件40、41与光学部件10、11在空间上分开。以这种方式，可以避免在对波束成形元件40、41的写入期间由光刻波束导致的对光学部件10、11的损坏。此外，由此可以在很大程度上防止在光学部件10、11与光刻激光束之间的相互作用，该相互作用可能导致例如通过金属结构元件附近的阴影或微爆炸的对光刻结果的不利影响。此外，入射在波束成形元件上的强度随着元件距光学元件的面的距离的增加而减小，其结果是，距离也可以造成相对于高光学功率的增加的稳定性。

图3b)示出了连接到第二波束成形元件41的第二光学部件11的另外的示例性实施例的示意图。与按照图1b)的图示相反，光接收光学部件的面向光的表面在此同样设有间隔物51，该间隔物51在当前情况下采用层的形式。

图4示意性地示出了用于第一光学部件10和第二光学部件11之间的光学耦合的光学系统的另外的示例性实施例，该第一光学部件10以第一单模光纤(smf)25的形式存在，以及第二光学部件11以第二单模光纤26的形式存在。为此，使用双光子光刻在第一单模光纤25上产生第一透镜27，在第二单模光纤26上产生第二透镜28，这些透镜被配置成将来自一根光纤的光几乎没有损失地耦合到其他光纤。在一个实验中，可以确定0.86db的耦合损耗和垂直于光学轴29的移动期间的8.5μm的定位公差。可以将公差特别地定义为其中耦合损耗小于1db的区域的直径，其结果是耦合效率大于85％。

在按照图5的光学系统的另外的实施例中，单模光纤25、26都具有专用的波束扩展器83，其人工地增大从结构元件面出来的光的发散，并且以这种方式使得在准直部分中具有给定波束直径的波束扩展元件的更短设计成为可能。在第一实验实现中，耦合损耗为1.9db并且垂直于光学轴29的3db定位公差产生17.7μm的值，这大约是按照图4中的结构的情况中的值的两倍。

此外，根据图5、6、8、9和13的光学系统的实施例具有保持结构44，在该保持结构44上布置透镜。优选地以柱的形式存在的保持结构44优选地锚固在光学部件10、11的位置处，使得发生要被写入的光学部件10、11与光刻系统的不期望的相互作用并且/或由于写入过程而可能发生的相互作用仍然低于影响阈值。

图6示意性地示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中使用了嵌入介质52。嵌入介质52特别适于减少由于反射引起的任何光学损失和/或保护光学结构免受环境影响。嵌入介质52优选地是透明介质，其例如通过温度或暴露于uv辐射的方式来固化。将光学系统的光学结构元件嵌入嵌入介质52中可以导致更复杂的光学系统，如图6所示。这允许对大量波束成形元件40、41的使用而没有大的反射损耗的发生。取决于实施例，如与波束成形元件40、41相比，嵌入介质52可以具有较低的折射率或较高的折射率。

图7示出了根据本发明的使用凸镜45而不是折射光学结构元件的光学耦合的配置的进一步变化。所述镜可以基于波束成形元件42和周围材料之间的界面处的全内反射，或者可以在所述界面上包含金属涂覆。

图8示出了光学系统的另外的示例性实施例，其具有引入到耦合部分中的附加光学元件54。特别地，由于两个光学部件10、11之间的模场32的放大和准直的事实，使得引入附加光学元件54成为可能，固有地形成可以在相对长的距离上传播而几乎没有膨胀的光束。附加光学元件54可以是例如仅在光学芯片上难以实现的结构元件，例如光学薄膜滤波器、偏振器、分束器、波片或诸如法拉第旋转器或隔离器的非互易(non-reciprocal)结构元件。同样可以引入不同设计的附加光学元件54。特别地，附加光学元件54可以是芯片中的通孔、芯片中的透明窗口或透明芯片。

使用自由的光学器件可以允许多个波束成形元件40、41的级联，由此可以特别地增加自由度的数量。如图9中示意性地示出的，还可以以此可替代地或附加地，将在一个方向35上具有较小的广度(extent)并且在其他方向34上具有较大的广度的非旋转对称的波束轮廓33改变成旋转对称的波束轮廓31，其中波束成形元件40、41原则上可以位于任何期望的位置。因此，按照图9的实施例可以用于例如光学耦合边缘发射半导体激光器或具有矩形波导横截面的集成光学芯片56。边缘发射半导体激光器经常具有在x方向和y方向上具有不同发散的波束轮廓。为了能够将这种波束轮廓有效地耦合到第二单模光纤26中，需要相对于光轴29的非旋转对称的光学系统的配置。为此，优选地配置波束成形元件40、41，使得由半导体激光器56发射的光束在可能的情况下以相同的角度入射在单模光纤26上并且附加地形成适应于单模光纤26的模场的模场31。为了确保相对于定位公差的要求尽可能低，可以优选地使用图9中示意性示出的适应方法，并将在下面描述：

确定半导体激光器56的波束轮廓30和第二单模光纤26的模场31的直径。为此，可以使用制造商信息，或者可替代地或附加地，使用波束轮廓的测量。基于所确实的波束轮廓30、31，可以确定用于半导体激光器56和单模光纤26的光学系统的有利配置。在此，波束成形元件的合适设计可以特别考虑要连接的光学结构元件的可达到的定位公差，考虑可以任选使用的包覆材料，以及/或者防止与期望形状的过程相关的偏差，例如由于对应的预补偿引起的收缩。然后，半导体激光器56和第二单模光纤26可以连续地或一起固定在光刻系统中。通过基于相机的检测或共焦成像方法检测半导体激光器的位置。如上面更详细地描述的，可以通过基于相机的检测或对耦合到光纤中的光的基于相机的检测来检测光纤或光纤芯的位置。写入和开发先前指定的半导体激光器56和第二单模光纤26的配置。随后，半导体激光器56和第二单模光纤26可以从它们的固定状态释放并且安装在先前限定的位置的共同基板50上，其中如果需要可以执行主动对准。在另外的步骤中，波束成形元件40、41可以可选地嵌入共同的嵌入介质中。在光学元件的配置和确定中，优选地考虑以这种方式减小折射率对比度。在此描述的适应方法特别地可以用于将光纤，特别是单模光纤，耦合到诸如激光器或sled之类的辐射源，耦合到平面波导，或耦合到光电二极管。如果不必降低相对于定位准确度的要求，则波束成形元件40、41中的一个也可以仅写在激光器或光纤面上。

图10、11和12均示出了配置光学耦合的另外的可能性，特别是通过使用凹面镜46而不是折射光学结构元件。在图10、11和12中示意性示出的光学系统仅在波束路径的相应实施例方面彼此不同。

此外，图12示出了避免对于由于背反射39引起的反向耦合的另外的可能性。这对于各种光学结构元件，特别是对于超辐射发光二极管(sled)或激光器是必要的或特别有利的。为了抑制由于背反射引起的反向耦合，波束成形元件40、41的可能导致反向耦合的表面47倾斜了角度60(倾斜角度)，使得光束不再可以垂直地撞击界面。因此，反射光39不再行进返回到光学部件10、11中。在优选的配置中，角度60可以具有3°至40°的值，特别优选5°至15°，特别是7°至10°。角度60通常取决于所使用的光学结构元件，并且优选地是这样的类型，使得在光学系统中不会发生由于背反射引起的明显的后向耦合。

图13示出了光学系统的另外的示例性实施例，其被设计成将由单模光纤25发射的光束耦合到波束成形元件41中，该波束成形元件41包括光学自由波导48。为了将光子电路光学耦合到单模光纤26，最初将自由波导48的结构写入到集成硅波导85的尖锐的窄化(“倒锥形”)36上，其中形成集成波导48的尺寸使得光可以有效地耦合到集成波导85中。除了波导48之外，波束成形元件还具有加宽部分42，其中从波导42出来的光束强烈地发散，优选地具有2°至45°的发散角，特别优选4°至30°，非常特别优选10°至25°。随后，光在光学元件41的准直部分43中准直，并且例如在单模光纤的情况下，通过另外的透镜聚焦到光学部件10的面上。

图14示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中波束成形元件40、41的反射表面的角度偏差被自动补偿。

如已经提到的，光学损耗特别取决于光学界面的数量和形成界面的两种材料之间的折射率(指数对比度)之间的差异。图15a)至d)示出了不同波束成形元件40的示例性实施例，其中具有高指数对比度的少数光学界面被具有低折射率的多个光学界面使用以减少反射损耗。虽然在图15a)中波束成形元件40由具有焦点70和焦距73的单个会聚透镜(双凸透镜)形成，但是图15b)至d)示出了不同的波束成形元件40，其具有分别被引入嵌入介质52、53中的多个不同形状的透镜。图15b)示意性地示出了由抗蚀剂材料57制成的波束成形元件40的另外的示例性实施例，该波束成形元件40具有三个双凸透镜，这三个双凸透镜被引入到具有比三个双凸透镜低的折射率的嵌入介质52中。图15c)示意性地示出了波束成形元件40的另外的示例性实施例，其具有三个双凹透镜，这三个双凹透镜被引入到具有比三个双凹透镜的抗蚀剂材料57更高的折射率的嵌入介质53中。最后，图15d)示出了波束成形元件40的另外的示例性实施例，其中波束成形元件40以双凹透镜形式的三个腔体55的形式实施。腔体55可以填充有折射率低于抗蚀剂的介质52，或者可以保持未填充。特别地，腔体中的折射率可以不同。为了产生波束成形元件，还可以使用具有由于暴露于光而永久变化的折射率的材料。适合于此的可以特别是玻璃或聚合物。

一般而言，具有许多光学界面和低指数对比度的光学系统比相对于屈光力是等同的并且具有高指数对比度和很少的界面的光学系统具有更少的背反射。这在图16中以示例的方式示出，其中在透镜的折射率n是1.52的假设下示出了上述等式(6)的结果。如图16所示，结果是随着周围介质的折射率n'0接近透镜的折射率，总损耗rtotal减小。以这种方式可以因此减少耦合损耗，但是以大量光学界面为代价。如上所述，光学界面的数量可以选择为优选1至100，特别优选4至50，特别是6至12。

如上所述，定位准确度的降低可以使光学结构元件的灵敏度相对于旋转定位准确度提高。在此，通过开角(openingangle)θ量化的发散可以用于下面情况，即模场的发射作为起点，以用于相对于固定过程中的旋转偏差的定位公差的估计。图17示出了相对于在1/e²的光强度即大约最大光强度的13.5％下的模场的直径d，对于波长λ＝1550nm的以度(°)为单位的半开角1/2θ的轮廓，并指示模场的不同直径d的以下配置：

-具有1.6μm的模场直径和34°的半开角的基于绝缘体上硅(soi)波导80的模场转换器(锥形)；

-具有2.5μm的模场直径和22°的半开角的基于磷化铟(inp)81的模场转换器(锥形)；

-具有10μm的模场直径和5.6°的半开角的单模光纤(smf)82；

-具有20μm的模场直径和2.8°的半开角的波束扩展器83的扩展模场32；以及

-在嵌入介质84中的波束扩展器的扩展模场32，其具有30μm的波束轮廓和2°的半开角。

图18示意性地示出了光学系统的另外的示例性实施例，其中光学部件在当前情况下是激光条104和调制器阵列106，每个光学部件可具有多个耦合位置130至137，其中光学系统可以依照以下步骤产生：

1.提供具有用于射频信号的导体轨道102的基板101。基板101具有表面轮廓，如果可能的话，该表面轮廓可以容易地将所有光学结构元件固定在适当的高度。在此的术语“适当”意味着所有光学结构元件的模场轮廓的中心位于相同的高度。

2.光学系统的设计。该步骤包括限定光学部件104和106的位置以及要制备的波束成形元件105的位置。按照图18的示例性实施例是由如下制成的阵列：与接合线103电接触的边缘发射激光器104、波束扩展器105、具有电光调制器阵列并且与接合线103电接触的光学芯片106以及具有光学模场扩展器114的阵列波导光栅(awg)107，以及具有包层120的光学纤维119。此外，光学系统的设计包括相对于最佳耦合的波束扩展器105的模拟以及波束轮廓的准直部分中的最大可能的扩展。

3.将在步骤2中创建的模拟数据转换成机器可读格式，并在要连接的光学部件104、106、107处产生波束成形元件105，由此获得已经由波束成形元件补充的光学部件。

4.将由波束成形元件获得的光学部件固定到按照步骤3提供的位置。在这种情况下，优选地观察到从步骤2和3获得的定位准确度。

5.可选地，将已经由波束成形元件补充的光学部件嵌入在周围介质中。

图19示出了光学部件10、11的连接，每个光学部件具有130至137的多个面。由于相对于根据本发明减小了调整准确度的要求，如在图19中示意性地示出，可以使用适当的波束成形元件140至147经由多个耦合位置130至137，连接第一光学部件10和第二光学部件11。

图20示出了使用电子显微镜取得的波束成形元件40、41的另外的示例性实施例的记录，波束成形元件40、41的每个具有光学波导48和准直部分43的组合。图20中示出的波束成形元件40、41特别地可以用在图21中的光学系统的另外的示例性实施例中。因此，即使在多个耦合位置处，以相对于调整准确度的低要求，也可以将两个光学部件10、11彼此光学地连接。在这种情况下，光学部件10、11均放置在间隔物51上，其结果是给出光学部件10、11之间的限定距离。在所示的示例性实施例中，光学部件10是表面发射结构元件，而11表示具有平面波导的光学芯片，该平面波导在芯片平面中延伸并连接到垂直于芯片平面发射的波束成形元件40。

此外，两个芯片154和155也可以连接到在芯片平面中发射的平面波导85，以某种方式使得它们一个堆叠在另一个之上并且表面面向相同方向。在图26中示出了对应的示例性实施例。在这种情况下，波束成形元件被设计成使得它们在基本垂直于芯片表面取向的方向上造成光发射。在发射的图26中勾勒出的情况下，连接到芯片155的波束成形元件被设计成使得通过芯片中的切口或透明窗口达成光发射或者从该方向接收光。特别地，该材料可以是制造芯片的材料。在进一步的改进中，光沿着芯片的边缘被引导，其结果是芯片中不需要窗口或穿孔。可以以这种方式产生复杂的堆叠多芯片系统，这种多芯片系统也可以包括多于在此示出的两个芯片。

除了间隔物之外或代替间隔物，如图22所示，还可以使用在表面150处平面化并嵌入波束成形部件40和41的周围介质52。为了增加存在在波束成形元件40和41中的折射表面210的屈光力，它们可以以级联形式实施，也参见图6。平面化的周围介质具有某种性质，使得它确保光学部件10和11之间的精确距离。此外，平面化介质可可选地设有调整结构。后者可以包括例如销152和适合于销的凹槽151。图21和图22中的支撑结构44和自由波导48被指定为使得两个元件之间没有物理接触，特别是自由波导48中的光与支撑结构44之间没有相互作用。

图23示出了安装在印刷电路板或电芯片156一维或二维光纤阵列153上的多个光接收器和传送器部件154的连接。传送器和接收器部件154通过电接触位置158的方式连接到半导体芯片或印刷电路板156。第一光学部件10，在本实施例中诸如光学纤维20之类的光学波导，在此通过波束成形部件40和41的方式连接到表示第二光学部件11的传送器和接收器部件154。在所示的情况下，由光学部件(10、11)发射的波束轮廓之间的角度约为90°；只有波束成形部件40中的光的偏转才使得耦合成为可能。

图24示出了光学单模光纤25与第二光学部件11的连接，该光学单模光纤25嵌入电光印刷电路板157中并代表第一光学部件10，该第二光学部件11位于电光印刷电路板156上。为此目的，使用波束成形部件40和41，其中准直波束轮廓32透过在相关位置透明的电光印刷电路板156。透过的位置可选地具有孔形式的材料切口。部件11可以是例如集成光学芯片或光学插入器。

图25示出了通过改变波束成形部件40的方式来对光学部件10与它们的目标尺寸202的产生相关的偏差进行补偿。图25可以被理解为图10、11、12、24在准直波束32到波束成形部件40、41上的方向上或与该方向相对的平面图。此外，图25可以理解为图7的波束成形部件41在波束方向上的平面图。通过缩短206波束成形部件40，影响光学部件与目标尺寸202的正偏差203(光学部件太大)。通过延长205波束成形部件40来补偿与光学部件10的目标尺寸202的负偏差204。图25中所示的与目标尺寸的偏差可以例如由于单个化光学芯片时的公差而发生，例如，使用分路或锯切方法来单个化。通过波束成形部件40的特性的进一步改变，例如屈光力的适应，可以附加地或排他地实现或改善通过波束成形部件的变化205、206所需要做出的补偿。特别地，还可以通过另外的波束成形部件11(图25中未示出)的特性的进一步改变来补充。

图27示出了另外的示例性实施例，其中光学系统具有两个光学部件10、11，具体地，第一单模光纤25作为第一光学部件10，并且第二单模光纤26作为第二光学部件11。与前面的示例性实施例相比，在此仅存在一个波束成形元件40，其固定地连接到第一光学部件10，而第二光学部件11没有波束成形元件。在该示例中恰好一个波束成形元件40被设置为改变第一光学部件10的第一波束轮廓30，使得在对第一光学部件10和第二光学部件11定位之后，形成在第一光学部件10和第二光学部件11之间的光学耦合。这特别地通过以下事实来实现：恰好一个波束成形元件40具有第一透镜27，该第一透镜27改变第一光学部件11的第一波束轮廓30，使得光束可以以其聚焦为第二波束轮廓31的方式入射在第二单模式光纤26上。

对于在此示出的配置，可替代地或附加地，其他光学部件也可以使用本方法彼此连接。在此执行相同的步骤，其中描述对应选择的光学部件，而不是在示例性实施例中作为示例使用的单模光纤、激光器或光学芯片。特别适合于此的是以下光学部件，其选自包括如下项的组：由有机或无机材料制成的单模光纤或多模光纤，诸如激光器、光电二极管、超发光二极管或硅光子芯片之类的基于半导体的集成光学芯片，或其他集成光学芯片，其基于半导体或诸如玻璃、二氧化硅、氮化硅或聚合物之类的介电材料，光学印刷电路板，或用于诸如透镜、分束器、隔离器、镜或衍射光栅之类的自由波束光学器件的元件。

特别地，所示的示例性实施例的光学路径可以被反转，即，可以在两个方向上操作，只要仅使用互易介质即可。在此，光接收部件可以起到光传送部件的作用，并且光传送部件可以起到光接收部件的作用。此外，光学部件还可以同时传送和接收光。

特别适合于光学耦合的是以下波束成形元件，其选自包括如下项的组：透镜，自由透镜，梯度指数光学器件(grin)，嵌入在相对于抗蚀剂介质(低指数步进光学器件，lis)具有低折射率对比度的介质中的透镜的级联，基于反射或全内反射(tir)的自由镜，衍射光学元件，光子晶体和光学波导。

图28至34示出了设计用于耦合到波导的特定实施例，所述波导不垂直地与相关联的芯片边缘相交。波导相对于芯片边缘的法线方向的倾斜防止光在输出耦合时能够部分地耦合回波导的导模(guidedmode)，由此可以特别地避免半导体激光器或光学半导体放大器中的反射。为了有效地耦合到这样的波导或波导阵列，除了模式轮廓之外，有利的是使由面发射的光的传播方向适应自由空间，其中可以优选地实现垂直于芯片边缘的传播方向。特别是如果以一定角度与面相遇的波导阵列耦合到垂直地与所述面相遇的波导阵列，例如光纤阵列，则这是有利的。另外，在放置芯片时可能需要对准确度要求的降低，这特别地可以通过加宽模场直径来实现。这些示例性实施例特别地还可以具有图12中所示的布置的特征。此外，图28至34中所示的波束成形元件也可以以其他配置或另外的配置存在。例如，特别地，图30至33中所示的示例性实施例也可以采用图34中所示的波束成形元件来实施。

图28示出了一个优选实施例，其中光学芯片154的一个或多个波导86以一定角度，即不垂直，与面相遇，其结果是在面处发生的背反射39不能耦合回相应波导86的导模中。通过附接在光学芯片154的面处的特定波束成形元件40，可以实现到第二芯片或光纤阵列153的有效耦合，其中波导与芯片边缘相交或与阵列边缘垂直地相交。除了波束轮廓30、31之外，波束成形元件为此优选地还可以使波束的传播方向74、75彼此适应。例如，它们为此可以具有凹面、凸面或平面镜45、46、47，这可以利用例如介电界面处的全内反射原理。另外，波束成形元件可以具有折射表面210。

图29以示例的方式示出了对应的波束成形元件的示例性实施例。该元件设计用于一种波导，其在相对于法线方向76的9°处与inp芯片边缘相遇并且在面处具有在水平方向上大约3μm的直径以及在垂直方向上大约3μm的直径的椭圆模场，并且影响在面法线方向上的偏转和到具有大约10.4μm的直径的圆形波束轮廓的扩展。

如图30所示，波束成形元件也可以位于第二芯片或光纤阵列153上的另外的优选实施例中，其中波导与边缘垂直地相遇。此外，如图31所示，可以使用每个耦合位置的两个波束成形元件，其中一个波束成形元件41位于具有与边缘垂直地相遇的波导的芯片或光纤阵列153上，而另一个波束成形元件40位于具有以一定角度与边缘相遇的波导的光学芯片154上。两个波束成形元件的使用特别地使得可以由于对应的波束扩展而降低相对于随后的定位和固定步骤的准确度要求。在此，波束成形元件41可以优选地包括折射表面220，而波束成形元件40可以具有折射表面210和反射表面45、46、47的组合。图32示出了另外的优选实施例，其中具有以一定角度与边缘相遇的波导的两个光学芯片154、155通过波束成形部件40、41连接，所述波束成形部件40、41都被设计为镜和折射表面的组合。由此可以避免在两个部件10、11处将背反射39耦合到引导的波导模式中，并且附加地降低相对于定位准确度的要求。在此可以调整部件10、11的波导86，使得发生传播方向74、75的平行对准。图33示出了另外的优选的布置，其中波束成形部件40被用于适应传播方向74、75，所述波束成形部件40的每个仅包括一个折射表面210。

参考标记清单

10第一光学部件

11第二光学部件

12表面修改

15补充的第一光学部件

16补充的第二光学部件

20光学纤维

21光纤的芯

22光学纤维的包覆

25第一单模光纤

26第二单模光纤

27第一透镜

28第二透镜

29光学系统的光学轴

30第一波束轮廓

31第二波束轮廓

32扩展轮廓的模场

33在x方向上具有较低的广度并且在y方向上具有较大的广度的非旋转对称的波束轮廓

34具有低发散的波束轮廓33的更大的延伸比例

35具有更大的发散的波束轮廓33的不太大的延伸比例

36在集成波导的变窄部分(锥形)中的模场

37没有角度偏差61的波束进展(实曲线)

38具有角度偏差61的波束进展(虚曲线)

39背反射

40(第一)波束成形元件

41第二波束成形元件

42波束路径的扩展部分或波束成形元件的扩展部分

43波束路径的准直部分或波束成形元件的准直部分

44使用双光子光刻产生的间隔物

45(双)凸面镜

46(双)凹面镜

47平面镜

48自由光学波导

49没有光学功能的自由表面

50基板

51间隔物

52光学透明材料；具有比波束成形元件低的折射率的嵌入介质

53光学透明材料；具有比波束成形元件高的折射率的嵌入介质

54附加的光学元件

55腔

56(边缘发射)半导体激光器

57抗蚀剂材料

60角度

61角度偏差

70焦点(聚焦)

73焦距

74离开第一光学部件10的光的传播方向

75离开第二光学部件11的光的传播方向

相对于第一光学部件10和相对于第二光学部件11的法线方向

80soi锥形

81inp锥形

82单模光纤(smf)

83波束扩展器

84在嵌入介质中的波束扩展器

85硅波导

86不与面垂直地相遇的波导

101基板

102用于射频电子器件的导体轨道

103接合线

104边缘发射激光器

105波束扩展器

106调制器

107阵列波导光栅(awg)

114模场扩展器，集成在sin技术中

119单模光纤(smf)

120单模光纤119的包覆

130-137耦合位置

140-147波束成形元件

150平面化层

151调整结构的凹槽

152调整结构的销

153光纤阵列

154光学芯片

155另外的光学芯片

156电芯片或电印刷电路板

157光学印刷电路板

158电接触位置

202光学部件的目标尺寸

203与光学部件的目标尺寸的正偏差

204与光学部件的目标尺寸的负偏差

205在光学部件与其目标尺寸的负偏差的情况下波束成形部件的延长

206在光学部件与其目标尺寸正偏差的情况下波束成形部件的缩短

210波束成形元件的折射表面

220波束成形元件的另外的折射表面