用于在一個光波導與另一光波導、部件或器件之間進行自由空間傳播的光學元件制造技術

一種光學元件，包括基本上透明的材料，具有相對的第一和第二透射表面、布置在第一和第二透射表面之間的基本上平的安裝表面、對準標志及光學涂層。通過安裝表面安裝在襯底的配合部分上，該光學元件自支持地安裝到襯底上。通過對準標志與襯底上的對應標志對準，襯底上的波導可以由來自第一透射表面的反射端耦合。透射與安裝表面布置成以關于襯底表面的各自定向來定位透射表面，使得基本平行于襯底表面傳播并通過第一透射表面進入光學元件的光束在安裝表面之上作為光束傳播通過光學元件，并通過第二透射表面離開光學元件。光學元件還可以包括透鏡或孔。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術的領域涉及光學元件。具體地，在此公開了使得可以在一 個光波導與另一光波導、部件或器件之間進行自由空間光學傳播的光 學元件。
技術介紹
平面光波導適于實現用在電信及其它領域中的多種光學器件。對 于本公開內容和所附權利要求，術語"平面光波導，， 一般旨在包括在 基本上為平面的村底上沉積或以別的方式形成的波導結構。由這種平 面波導定義或者在其中的光學路徑可以兩維或三維布置。除了平面波 導，平面波導襯底常常還包括(通過在其上面構造和/或放置)用于 將光學部件或器件放置到襯底上的對準或支持結構；用于將光纖和/ 或光纖錐定位到襯底上的V形槽或者其它對準或支持結構；補償器、 光柵、濾波器或者其它光學部件、元件或器件；用于使得能夠電子訪 問襯底上有源器件的電接觸或跡線；或者其它合適的部件。包括但不 限于反射鏡、分束器、射束組合器、濾波器、透鏡等的反射型或透射 型光學元件在此公開為與使得可以在一個光波導與另一個光波導、部 件或器件之間進行自由空間光學傳播的一個或多個平面光波導一起使用。在此所述的許多光波導(包括光纖和平面波導)的尺寸和設計參 數只支持一種或幾種最低次的光學模式。在可見和近紅外波長(例如， 一般在基于光學的電信中所采用的那些)下，所得的光學模式在橫向范圍內一般是幾fim直到大約10nm或15(im。依賴于波導的性質，引 導的光學模式可以是幾乎柱形對稱的，或者可以沿基本上正交的橫向 維度在基本上橫向的范圍內不同。當從支持波導的端面形成并作為光 束傳播時，這些波長的模式和大小一般呈現出衍射行為，在離支持波 導的端面足夠遠處一般(但不總是)變得基本上是發散的(NA常常 大于大約O.l)。因此，可能需要以下一種或多種修改來實現一個端耦 合波導與另一光學部件或器件之間可操作接受級之上的光功率傳輸 度對于特定的光學組件，在所述一個波導和另一波導、部件或器件 之間維持未引導的光路徑長度盡可能小；修改所述一個波導或所述另 一波導、部件或器件的端部分，以減弱波導上光束的衍射行為；或者 在所述一個波導與另一波導、部件或器件之間插入一個或多個附加的 光學元件，用于重新聚焦、重新成像或以別的方式操縱射束的空間屬 性，以增強所述一個波導與另 一部件或器件之間的端耦合。在基于波導的光學系統中或者在基于波導的多部件光學器件中， 情況常常是要提供不能在波導中很容易實現的光功能性，因而光功能 性必須由插入到光路徑中的反射型或透射型光學元件來提供，其中光 信號作為光束傳播(從反射型光學元件反射或者透射通過透射型光學 元件)。為了以這種方式實現光功能性，同時維持處于可操作接受級 或之上的通過光學系統的整體透射， 一般需要象在前面段落中描述的 那樣修改光學系統或多部件光學器件。對于本公開內容或所附權利要求，術語"光束"應當指示光信號的所謂自由空間傳播，其是由電磁波的衍射行為確定并且基本上不受 任何類型折射率變更、梯度或者將導致類波導行為的結構約束。這種 自由空間光學傳播可以通過真空、通過空氣或其它氣態介質、通過液態介質或者通過固態介質發生。相反，由折射率變更、梯度或充當波 導的結構在至少一個橫向維度約束或引導的光信號的傳播在此將稱為 "光學模式"或"引導模式"。本申請的主題可能與在美國專利No. 7，031，575、美國專利No. 7， 142,772及美國專利No. 7,366,379中所公開或要求保護的主題相關。 每個所述專利都通過引入并入于此，如同完全在此闡述一般。
技術實現思路
光學元件包括一定量的基本上透明的材料，其具有相對的第一和 第二透射表面以及位于它們之間的安裝表面、對準標志及在第一或第 二透射表面上的光學涂層。通過其安裝表面安裝到襯底的配合部分上， 光學元件可以自支持地安裝到襯底上。通過對準標志與襯底上的對應 標志對準，襯底上的波導可以由來自第一透射表面的反射端耦合。第 一透射表面、第二透射表面及安裝表面布置成以關于村底表面的各自 定向定位第 一和第二透射表面，使得基本上平行于襯底表面傳播并通 過第一透射表面進入光學元件的光束在安裝表面之上作為光束傳播通 過光學元件并通過第二透射表面離開光學元件。光學元件還可以包括 透鏡或孔。當參考附圖中所例示并在以下書面描述和/或權利要求中公開的 示例性實施方式時，關于光學元件和光波導的目的和優點可以變得顯 而易見。附圖說明圖1示意性地例示了光波導和示例光學部件的側視圖，在光波導 和示例光學部件之間具有一光學元件。圖2A和2B示意性地例示了光波導和光學部件的平面圖，在光 波導和光學部件之間具有一示例光學元件。圖2C和2D示意性地例示了多個光波導的平面圖，在所述光波導之間具有一示例光學元件。圖3示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學元件的平面圖。圖4示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的平面圖。 圖5示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖6示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖7示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的后部平面圖。 圖8示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖9示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖10示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學元件的 頂視圖。圖11A-11D分別示意性地例示了示例光學元件的前、側、后和 底一見圖。圖12A和12B示意性地例示了光波導和光學部件的頂視圖，在 光波導和光學部件之間具有示例光學元件。圖13示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學元件的 平面圖。圖14示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的后部平面圖。 圖15示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖16示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的平面圖。 圖17示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖18示意性地例示了從襯底制造示例光學元件的剖面圖。 圖19示意性地例示了從單個襯底晶片制造多個示例光學元件的 頂一見圖。圖20A-20D分別示意性地例示了示例光學元件的前、側、后和 底視圖。圖20A和20B分別是從襯底制造示例光學元件的平面和剖面圖。 圖20C和20D分別是從襯底制造示例光學元件的平面和剖面圖。圖20E和20F分別是從襯底制造示例光學元件的平面和剖面圖。應當指出，圖中所示的各種結構的相對比例可能是變形的，以便更清楚地例示本專利技術。各種光學器件、光波導、光纖、光學部件、光學模式、對準或支持構件、槽等或者其部分的相對尺寸可以關于彼此及在其自己的相關比例中變形。在許多圖中，為了清晰起見，光學元件的橫向尺寸相對于縱向尺寸放大了 ，這會造成橫向尺寸關于縱向位置的變化顯得被夸大。圖中所示的實施方式是示例性的，且不應當認為是限制本公開內容或所附權利要求的范圍。具體實施例方式示例光學元件200在圖l和圖2A-2D中示意性地示出為與一個或多個光波導一起安裝到襯底102上。光學元件200包括一定量的基本上透明的材料，具有相對的第一透射表面202和第二透射表面204以及安裝表面206。安裝表面206布置在透射表面202和204之間的光學元件200的下表面上，在由襯底102上波導和透射表面202限定的通過光學元件200的光學路徑下面。這與之前的光學元件(在美國專利No. 7,031,575; No. 7,142,7本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學裝置，包括：　（ａ）具有至少一個對準標志的波導襯底；　（ｂ）形成在波導襯底上的第一光波導；　（ｃ）安裝在波導襯底上的光學元件，該光學元件包括一定量的基本透明的材料，具有相對的第一和第二透射表面、布置在第一和第二透射 表面之間的安裝表面、至少一個對準標志及第一透射表面上的光學涂層；及　（ｄ）安裝在波導襯底上的光電探測器，或者形成在波導襯底上的第二光波導，　其中：　通過所述安裝表面安裝到襯底表面的配合部分上，所述光學元件安裝在波導襯底上， 該安裝表面布置成使光學元件在襯底表面上自支持；　通過光學元件的對準標志基本上與波導襯底上的對準標志對準，光學元件布置和定位成以關于襯底表面和第一波導的各自定向放置第一和第二透射表面，使得從第一光波導的端面作為光束出射的一部分光信號通過 第一透射表面進入光學元件、利用光束與襯底表面之間的安裝表面作為光束傳播通過光學元件并作為光束通過第二透射表面離開光學元件，而沒有在光學元件內被內反射；及　光電探測器或第二光波導定位成直接接收作為光束傳播的通過第二透射表面離開光學元件的 那部分光信號。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：HA布勞菲爾特，AM本佐尼，RA懷斯，
申請(專利權)人：HOYA美國公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]