多波导对准的制作方法

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本申请根据35u.s.c.§119要求于2018年8月1日提交的美国临时专利申请no.62/713,386的优先权，其内容通过引用全部合并于本文。

本发明涉及波导对准。更具体地，本发明的一些方面涉及一阵列中的多个波导与光电二极管阵列的对准。

背景技术：

与多路分配器关联的阵列式波导光栅(awg)装置可以提供光信号的多信道通信。例如，网络节点的高速多信道接收器(例如100千兆比特每秒(gbps)数据速率容量接收器，200gbps数据速率容量接收器，400gbps数据速率容量接收器，和/或诸如此类)可以耦合到粗波分复用(cwdm)多路分配器或另一类型的多路分配器的阵列式波导光栅的多个输出波导，以从另一网络节点的高速多信道发射器接收信息。高速多信道接收器可以包括光电二极管阵列，以从阵列式波导光栅的多个输出波导接收光信号。在这种情况下，多个输出波导的每一个波导可以光耦合到高速多信道接收器的相应光电二极管。

阵列式波导光栅装置的多个输出波导可以是多模波导，以确保光电二极管中的平顶响应(flap-topresponse)。平顶响应可以是指，在相对平坦(even)的一组波长范围(例如该组波长范围中的峰值强度可以在该组波长范围的最小强度的临界百分比以内)通过每一个光电二极管接收的光信号的强度。多个模式可以是指强度的多个不同分布，其可以与光信号的波长、提供光信号时的温度、和/或诸如此类关联。通过针对多个输出波导获得平顶响应，多模波导可以启用高速多信道接收器的光电二极管，以有效地接收光信号。

技术实现要素：

根据一些可行的实施方式，光学装置可以包括多个光电二极管，其中通过多个光电二极管中的至少一个与至少一个单模波导的对准、以及光波导芯片相对于多个光电二极管按至少一个单模波导相对于多个多模波导的固定偏离进行的平移，优化具有固定间隔的多个光电二极管与设置在光波导芯片上且具有相同固定间隔的多个多模波导的对准。

根据一些可行的实施方式，一种方法可以包括，通过一装置确定从平面光波回路(plc)上的单模波导向一组光电二极管中的一光电二极管的输入，所述一组光电二极管相对于plc上的一组多模波导具有固定间隔。方法可以包括，通过该装置基于向光电二极管的输入而确定对单模波导与光电二极管的对准的调整。方法可以包括，通过该装置提供表明所述对准的调整的信息，其中在向所述对准施加所述调整之后，该组光电二极管相对于plc基于单模波导相对于该组多模波导的相邻多模波导的固定偏离而平移，使得该组光电二极管接收该组多模波导的输出。

根据一些可行的实施方式，一种平面光波回路(plc)可以包括多个多模波导。plc可以包括至少一个单模波导，其中至少一个单模波导与多个多模波导分开固定间隔，且其中至少一个单模波导用于提供输出，以优化多个多模波导的多个输出的对准。

根据本发明的一个方面，提出一种光学装置，包括多个光电二极管，其中，通过所述多个光电二极管中的至少一个与至少一个单模波导的对准、以及光波导芯片相对于所述多个光电二极管的按所述至少一个单模波导相对于多个多模波导的固定偏离进行的平移，具有固定间隔的所述多个光电二极管与设置在光波导芯片上且具有相同固定间隔的所述多个多模波导的对准被优化。

优选地，其中光波导芯片是平面光波回路(plc)，且在所述多个光电二极管中的至少一个对准所述至少一个单模波导之后，光学装置相对于plc平移，以让所述多个光电二极管对准所述多个多模波导。

优选地，其中光学装置所平移的平移距离是所述至少一个单模波导和所述多个多模波导中的相邻的至少一个多模波导之间的距离。

优选地，光学装置进一步包括基板，所述基板包括多个光电二极管。

优选地，所述多个光电二极管是4个光电二极管，所述多个多模波导是4个多模波导，且所述至少一个单模波导是1个单模波导或2个单模波导。

优选地，所述至少一个单模波导和所述多个多模波导是阵列式波导光栅(awg)的输出。

优选地，其中从所述至少一个单模波导接收的用于优化多个光电二极管对准的光与所述多个多模波导的操作频带以外的波长关联。

根据本发明的另一个方面，提出一种方法，包括：通过一装置，确定从平面光波回路(plc)上的单模波导向一组光电二极管中的一光电二极管的输入，所述一组光电二极管距plc上的一组多模波导具有固定间隔；通过该装置，基于向光电二极管的输入，确定对单模波导与光电二极管的对准的调整；和通过该装置，提供表明所述对准的调整的信息，其中，在向所述对准施加所述调整之后，该组光电二极管相对于plc基于单模波导相对于该组多模波导的相邻多模波导的固定偏离而平移，使得该组光电二极管接收该组多模波导的输出。

优选地，方法进一步包括：让单模波导对准光电二极管；和使得光经由单模波导提供到光电二极管，其中光与该组多模波导的操作频带以外的波长关联。

优选地，方法进一步包括：调整单模波导与光电二极管的对准；和在调整所述对准之后，按与固定偏离对应的平移距离让该组光电二极管相对于plc平移，以将该组光电二极管与该组多模波导耦合。

优选地，方法进一步包括：基于所述对准的调整和单模波导相对于该组多模波导的经平板印刷限定的偏离，让该组多模波导对准该组光电二极管。

优选地，方法进一步包括：在基于确定所述对准的调整来调整所述对准之后，确定对光电二极管的另一输入；基于该另一输入，确定对所述对准的另一调整；和提供表明对所述对准的所述另一调整的信息。

优选地，其中所述输入是第一输入，所述光电二极管是第一光电二极管，且所述单模波导是第一单模波导；且其中方法进一步包括：确定向与第二单模波导对准的第二光电二极管的第二输入；其中确定对所述对准的调整包括基于第一输入和第二输入，确定对所述对准的所述调整。

优选地，其中对所述对准的调整是对所述对准的多个调整，以优化该组多模波导与该组光电二极管的对准。

根据本发明的另一个方面，提出一种平面光波回路(plc)，包括：多个多模波导；和至少一个单模波导，其中所述至少一个单模波导与所述多个多模波导分开固定间隔，其中所述至少一个单模波导用于提供输出，以优化所述多个多模波导的多个输出的对准。

优选地，其中所述多个多模波导能耦合到对应的多个光电二极管；其中至少一个单模波导用于向对应的多个光电二极管中的至少一个提供输出，以优化所述多个多模波导的所述多个输出的对准。

优选地，其中所述至少一个单模波导的输出与所述多个多模波导的操作频带以外的波长关联。

优选地，其中所述多个多模波导的数据速率容量大于100千兆比特每秒。

优选地，其中基于所述至少一个单模波导相对于所述多个多模波导的固定偏离，plc能与多个光电二极管对准。

优选地，其中所述至少一个单模波导和所述多个多模波导是阵列式波导的输出。

附图说明

图1a-1e是本文所述的示例性实施方式的示意图。

图2是本文所述的阵列式波导与光电二极管阵列对准的示例性过程的流程图。

图3是本文所述的示例性实施方式的示意图。

图4a和4b是本文所述的示例性实施方式的示意图。

具体实施方式

示例性实施方式的以下详细描述参照了附随的附图。相同附图标记在不同附图中可以表示相同或相似的元件。

如上所述，阵列式波导光栅可以包括多个多模波导，其具有将光信号引导到接收器的输出。例如，在cwdm多路分配器中，阵列式波导光栅可以将光信号从发射器引导到接收器的多个光电二极管，使得多个光电二极管接收光信号，由此实现通信。然而，接收器的光电二极管可以与相对小的接收区域关联。在阵列式波导光栅的波导未对准接收器的光电二极管的接收区域时，且由于通过阵列式波导光栅引导的波束的波束控制(beamsteering)造成波纹状态，所以一部分光信号可能不能被光电二极管成功接收并被接收器处理。例如，因未被成功接收的那部分光信号造成的光电二极管的变化的输出响应会不利地影响使用光信号进行的信息通信。因为多模波导可以基于温度、波长和/或诸如此类以不同模式提供光的不同部分，所以难以基于多模波导的输出将多模波导与光电二极管对准。

本文所述的一些实施方式实现多个波导的对准。例如，本文所述的一些实施方式可以让光电二极管阵列的光电二极管对准多个波导的单模波导。在这种情况下，基于使用单模波导的输出，相对于试图基于多模波导的输出来实现临界水平对准而言，实现单模波导与光电二极管的临界水平对准方面的难度可以减小。进一步地，单模波导可以与阵列式波导装置的一组多模波导的固定偏离关联。在这种情况下，基于将光电光电二极管与单模波导对准，光电二极管阵列可以平移一具体平移距离，该距离对应于相对于该组多模波导的固定偏离，由此实现多模波导与光电二极管阵列的光电二极管的对准。在这种情况下，光电二极管阵列与多模波导的对准可以改善，而不使用复杂、耗时或昂贵的测量技术。而且，基于改善对准，光电二极管阵列的光电二极管的响应性可以被平衡且在临界响应性以上，由此改善光通信。

图1a-1e是将多个输出波导与一组光电二极管对准的示例性实施方式100的示意图。如图1a所示，示例性实施方式100包括阵列式波导光栅装置102和光电二极管阵列108，该阵列式波导光栅装置包括单模波导104和一组多模波导106(例如多模波导106-1，106-2，106-3，和106-4所示)，该光电二极管阵列包括一组光电二极管110(例如光电二极管110-1，110-2，110-3，和110-4所示)。

在一些实施方式中，阵列式波导光栅装置102可以被包括在用于光通信的网络节点中。例如，阵列式波导光栅装置102可以是通往cwdm节点或另一类型多路分配器节点的接收器的多路复用波长信道，以在cwdm节点实现光通信的接收。在一些实施方式中，阵列式波导光栅装置102可以与平面光波回路(plc)基板关联。例如，单模波导104和多模波导106可以设置在plc芯片上。在一些实施方式中，多模波导106可以是矩形多模波导。如附图标记120所示，每一个多模波导106可以与固定间隔关联。例如，多模波导106-3和多模波导106-4可以与通过plc基板经平板印刷限定的固定间隔关联，阵列式波导光栅装置102设置在该plc基板上。在一些实施方式中，每一个多模波导106可以与相同的固定间隔关联。例如，按相同的距离，多模波导106-1可以与多模波导106-2隔开，多模波导106-2可以与多模波导106-3隔开，且多模波导106-3可以与多模波导106-4隔开。在一些实施方式中，不同对多模波导106可以与不同间隔关联。

在一些实施方式中，每一对相邻光电二极管110可以关联于与相应对的相邻多模波导106相同的固定间隔。例如，光电二极管110-3和光电二极管110-4可以关联于与多模波导106-3和多模波导106-4相同的间隔。在一些实施方式中，相同的间隔可以相对于一对光电二极管110和/或一对波导106的中心点限定。以此方式，每一个多模波导106可以对准相应的光电二极管110，使得相应的光电二极管接收多模波导106的输出作为输入。

进一步如图1a所示，且通过附图标记122所示，单模波导104可以按固定偏离与相邻的多模波导106(例如多模波导106-1)隔开，该固定偏离可以通过plc基板经平板印刷限定，阵列式波导光栅装置102设置在该plc基板上。在一些实施方式中，阵列式波导光栅装置102可以包括与相邻多模波导106成对的单个单模波导104。在一些实施方式中，阵列式波导光栅装置102可以包括与多个相邻多模波导106成对的多个单模波导104。在这种情况下，每一个单模波导104可以关联于距相应相邻多模波导106的相同的固定偏离，由此实现阵列式波导光栅装置102相对于光电二极管阵列108按固定偏离平移，以将多模波导106对准光电二极管110。

虽然本文所述的一些实施方式可以针对特定量的单模波导104、多模波导106、和/或光电二极管110描述，但是其他量的单模波导104、多模波导106、和/或光电二极管110也是可以的。

如图1b所示，且通过附图标记130所示，阵列式波导光栅装置102可以定位为使得单模波导104光耦合到光电二极管110-1。例如，光电二极管阵列108可以相对于其上设置有阵列式波导光栅装置102的plc运动。如附图标记132和134所示，可以经由阵列式波导光栅装置102提供光，使得单模波导104输出光，且光电二极管110-1接收输出光作为输入。在一些实施方式中，单模波导104可以提供与特定波长范围关联的光。例如，光电二极管110-1可以从单模波导104接收在阵列式波导光栅装置102的操作频带以外的光。

如图1c所示，且如附图标记136所示，阵列式波导光栅装置102可以重新定位，使得单模波导104光学对准光电二极管110-1。可以经由单模波导104将输入138提供到阵列式波导光栅装置102，该阵列式波导光栅装置102可以向光电二极管110-1提供输出140，且可以确定对单模波导104与光电二极管110-1的对准的调整(例如通过对准装置，通过技术员，等)。在这种情况下，光电二极管阵列108可以基于对对准的调整而与阵列式波导光栅装置102重新对准。在这种情况下，对准可以被确定而使得单模波导104的中心点对准光电二极管110-1的中心点。

在一些实施方式中，光电二极管阵列108可以经历多次运动以调整对准。例如，对于单模波导104与光电二极管110-1的对准的第一次调整可以基于第一输入确定，且光电二极管阵列108可以经历第一次重新对准，随后，可以基于第二输入确定针对单模波导104与光电二极管110-1的对准的第二次调整且光电二极管阵列108可以经历第二次重新对准。在这种情况下，重新对准可以继续，直到对光电二极管110-1的输入表明临界水平的对准，其可以对应于临界光电二极管响应。以此方式，基于使用单模波导104来对准光电二极管110-1，相对于使用多模波导(多模波导106)的多模输出来实现对准而言，光电二极管响应误差可以减小。

如图1d所示，且如附图标记142所示，基于将单模波导104与光电二极管110-1对准，阵列式波导光栅装置102可以重新定位为使得多模波导106对准光电二极管110。例如，光电二极管阵列108可以相对于阵列式波导光栅装置102平移一平移距离，该平移距离等于单模波导104相对于多模波导106-1的固定偏离。在一些实施方式中，光电二极管阵列108可以平移以将多模波导106对准光电二极管110。另外或替换地，阵列式波导光栅装置102可以平移以将多模波导106对准光电二极管110。以此方式，光电二极管110以与单模波导104对准光电二极管110-1的准确性相同的准确性对准多模波导106，由此相对于试图基于多模波导的输出实现对准而言，在不使用复杂对准设备的情况下改善了对准的准确性。

如图1e所示，且如附图标记144所示，基于多模波导106对准光电二极管110，可以经由阵列式波导光栅装置102提供光。如附图标记146-1、146-2、146-3、和146-4所示，相应多模波导106可以提供光作为输出，且相应光电二极管110可以接收光作为输入。以此方式，阵列式波导光栅装置102和光电二极管阵列108可以被使用，以实现在cwdm多路分配器节点中的接收。

如上所述，图1a-1e仅仅作为例子提供。其他例子也是可以的，且可以与针对1a-1e所述的有所不同。

图2是用于让阵列式波导光栅装置对准一组光电二极管的示例性过程200的流程图。在一些实施方式中，过程200可通过一装置执行，例如对准装置、测量装置、制造装置、控制器、处理器和/或诸如此类。

如图2所示，过程200可以包括，确定从光波导芯片上的单模波导提供到光电二极管阵列的光电二极管的输入(图块210)。例如，装置可以使得光经由单模波导引导到光电二极管阵列的一组光电二极管中的一光电二极管，该单模波导可以设置在光波导芯片(例如plc)上，该光波导芯片还包括一组多模波导。在一些实施方式中，光可以与多个多模波导的操作范围以外的波长关联。在一些实施方式中，装置可以基于单模波导与光电二极管的对准使得光经由单模波导提供。在一些实施方式中，装置可以使得光经由多个单模波导提供到多个相应光电二极管。在一些实施方式中，为了将单模波导耦合到光电二极管，其上设置了阵列式波导的plc可以相对于光电二极管阵列运动。例如，plc可以相对于光电二极管阵列旋转，以使得经过多模波导和单模波导的中心点的平面对准经过光电二极管的中心点的平面。另外或替换地，plc可以相对于光电二极管阵列直线运动，以将单模波导的中心点对准光电二极管的中心点。在这种情况下，可以基于光的测量而调整直线位置，如本文所述的。

在一些实施方式中，装置可以测量光的强度。在一些实施方式中，装置可以接收表明光强度测量结果的信息。例如，基于接收到表明测量结果的信息，装置可以确定光电二极管的响应是否表示光强度满足临界值。在这种情况下，装置可以确定单模波导在临界公差内对准光电二极管。相对比地，装置可以确定光强度不满足临界值(例如不等于最大强度或不在最大强度的临界值内)，可以确定单模波导未对准光电二极管。在这种情况下，装置可以确定调整单模波导与光电二极管的对准，如本文所述。

如图2所示，过程200可以包括，基于输入而确定对单模波导与光电二极管的对准的调整(图块220)。例如，装置可以确定对单模波导的对准的调整，以使得单模波导对准光电二极管。在一些实施方式中，装置可以确定该调整而使得单模波导的中心点在临界公差内对准光电二极管的中心点。例如，装置可以确定单模波导(其可以在与该组多模波导的共用平面上设置在光波导芯片上)被沿该共用平面在一方向上调整，以让单模波导对准光电二极管。在这种情况下，该光电二极管和共用印刷电路板(pcb)或另一基板(例如整体整合在该基板上，设置在管芯上等)的一个或多个其他光电二极管可以沿该平面对准，且pcb的该平面可以对准光波导芯片的平面，由此基于沿通过这些平面形成的轴线进行平移调整而实现单模波导与光电二极管的对准。在一些实施方式中，基板可以是磷化铟(inp)、硅基板、具有砷化铟镓(ingaas)材料的基板、硅锗材料、和/或诸如此类。在一些实施方式中，基板可以关联于陶瓷材料(例如氮化铝(aln)，矾土，石英，等)、金属材料(例如kovar，钢，等)、聚酰亚胺材料、液晶聚合物材料、和/或诸如此类。另外或替换地，平面可以未对准，且单模波导与光电二极管的对准可以基于旋转调整而让这些平面对准，以对准共用轴线。在这种情况下，光波导芯片可以包括与多个多模波导对应的多个单模波导，以实现平面的旋转对准和沿轴线的平移对准。

如图2所示，过程200可以包括调整光波导芯片相对于光电二极管阵列的位置，以基于确定所述调整，让单模波导对准光电二极管(图块230)。例如，装置可以调整光波导芯片相对于光电二极管阵列的位置，以让单模波导对准光电二极管。在一些实施方式中，装置可以迭代地调整光波导芯片相对于光电二极管阵列的位置。例如，装置可以测量第一输入，确定第一调整，且执行第一调整，随后可以测量第二输入，确定第二调整，且执行第二调整。在这种情况下，迭代调整可以继续，直到单模波导对准光电二极管(例如这可以基于被测量的输入和/或诸如此类来确定)。在一些实施方式中，光波导芯片可以运动以让单模波导对准光电二极管阵列。在一些实施方式中，光电二极管阵列可以运动以让单模波导对准光电二极管阵列。

在一些实施方式中，装置可以提供表明技术员应执行调整的输出。例如，装置可以识别光波导芯片相对于光电二极管阵列要运动的距离，以使得技术员让光波导芯片和/或光电二极管阵列运动。作为另一例子，装置可以表示出屈光力测量或来自光电二极管的光电流，且技术员可以被指示增加屈光力测量或来自光电二极管的光电流，以实现临界值。在一些实施方式中，装置可以向另一装置(例如对准装置)提供指示，以使得另一装置让光波导芯片和/或光电二极管阵列运动。

如图2所示，过程200可以包括基于单模波导和多模波导之间的固定偏离让光波导芯片相对于光电二极管平移，以让多模波导对准光电二极管(图块240)。例如，在操作期间，装置可以基于单模波导和多模波导之间的固定偏离让光波导芯片相对于光电二极管阵列平移，以让多模波导对准光电二极管。

在一些实施方式中，装置可以让多个多模波导对准多个对应光电二极管。例如，基于让多个多模波导按固定偏离平移，多个多模波导(其可以关联于一组固定间隔)可以对准多个对应光电二极管(其也可以关联于该组固定间隔)。在一些实施方式中，光电二极管阵列可以按该固定偏离运动。在一些实施方式中，多个多模波导可以按该固定偏离运动。在一些实施方式中，基于让多个多模波导相对于多个光电二极管平移，多个多模波导的中心点可以对准多个光电二极管的中心点，且光可以经由多个多模波导提供到多个光电二极管，以实现通信。

虽然图2显示了过程200的示例性图块，但是在一些实施方式中，与图2所示的图块相比，过程200可以包括额外的图块、更少的图块、不同的图块或不同布置的图块。另外或替换地，过程200中的两个或更多图块可以并行执行。

图3是阵列式波导光栅装置对准一组光电二极管的示例性实施方式300的图。如图3所示，示例性实施方式100包括阵列式波导光栅装置102和光电二极管阵列108。

进一步如图3所示，阵列式波导光栅装置102可以包括多个单模波导104和单模波导104-2，所述多个单模波导104例如单模波导104-1，其相邻于多模波导106-1并关联于相对于多模波导106-1的固定偏离，该单模波导104-2相邻于多模波导106-4并关联于相对于多模波导106-4的相同固定偏离。如附图标记302-308所示，光可以如附图标记302和306所示地分别输入到单模波导104-1和单模波导104-2并被其输出，且可以如附图标记304和308所示地分别输入到光电二极管110-1和光电二极管110-4，以实现光电二极管110与多模波导106对准。在这种情况下，对光电二极管阵列108与阵列式波导光栅装置102的对准的第一调整可以基于从单模波导104-1输入到光电二极管110-1的光确定，且对光电二极管阵列108与阵列式波导光栅装置102的对准的第二调整可以基于从单模波导104-2输入到光电二极管110-4的光确定。在一些实施方式中，可以存在单模波导104-1与光电二极管110-1的对准和单模波导104-2与光电二极管110-4的对准的多个迭代。在这种情况下，在基于第一调整和第二调整而调整对准之后，光电二极管阵列108可以基于固定偏离相对于阵列式波导光栅装置102平移，由此让多模波导106对准光电二极管110。

如上所述，图3是仅作为例子提供的。其他例子也是可以的，且可以与针对图3所述的有所不同。

图4a和4b是阵列式波导与一组光电二极管对准的示例性实施方式400的示意图。如图4a所示，示例性实施方式400包括阵列式波导光栅装置102和光电二极管阵列108。

进一步如图4a所示，阵列式波导光栅装置102可以包括多个单模波导104和单模波导104-2，所述多个单模波导104例如单模波导104-1，其相邻于多模波导106-1并关联于相对于多模波导106-1的固定偏离，该单模波导104-2相邻于多模波导106-4并关联于相对于多模波导106-4的相同固定偏离。

如图4b所示，其上设置了阵列式波导光栅装置102的plc可以与带角度的端部关联，且其可以使得阵列式波导光栅装置102带角度。例如，单模波导104和多模波导106可以关联于50度的弯曲，以将光引导到光电二极管阵列108的表面上的光电二极管110。虽然针对特定角度描述了本文所述的一些实施方式，但是其他角度和/或几何构造也是可以的。

如上所述，图4a和4b仅仅是作为例子提供的。其他例子也是可以的且可以与针对图4a和4b所述的有所不同。

前文内容提供了展示和描述，但是目的不是要将实施方式穷尽或限制为所公开的确切形式。可以在上述内容的启发下或从具体实施方式的实施过程中做出改变和修改。

本文所述的一些实施方式与临界值有关。如在本文使用的，满足临界值可以是指大于临界值、多于临界值、高于临界值、大于或等于临界值、小于临界值、少于临界值、低于临界值、小于或等于临界值、等于临界值等的情况。

即使特征的具体组合记载于权利要求中和/或公开在说明书中，这些组合的目的也不是限制本发明的可能实施方式。事实上，许多这些特征可以以权利要求中未具体记载和/或说明书中未具体公开的各种方式组合。虽然每一个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是可行实施方式的公开包括与权利要求书中每个其他权利要求组合的每个从属权利要求。

本文使用的元件、动作或指令都不应被理解为是关键或必不可少的，除非另有描述。进一步地，如本文使用的，冠词“一”目的包括一个或多个项目且可以与“一个或多个”替换使用。进而，如本文使用的，术语“组”应是包括一个或多个项目(例如相关项目，非相关项目，相关项目和非相关项目的组合等)，且可以与“一个或多个”替换使用。在指仅一个项目的情况下，使用术语“一个”或相似用语。还有，如本文使用的，术语“具有”、“包括”、“包含”等应是开放性的术语。进一步地，短语“基于”应是“至少部分地基于”，除非另有说明。