光傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種光傳輸系統(tǒng)包括用于將光耦合到光傳輸介質(zhì)中的透鏡基片。透鏡基片包括在透鏡基片的第一面上的一組準(zhǔn)直透鏡，這些準(zhǔn)直透鏡用于對(duì)來(lái)自多個(gè)光源的光束進(jìn)行準(zhǔn)直。透鏡基片還包括在基片的與第一面相對(duì)的第二面上的聚焦元件。該聚焦元件用于將經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光傳輸介質(zhì)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光傳輸系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]光通信系統(tǒng)常用于在諸如遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的各種系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)常包含從幾英里到數(shù)千英里范圍的地理距離上的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通信常包含貫穿數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸。這種系統(tǒng)包含從幾英尺到幾百英尺范圍的距離上的數(shù)據(jù)傳輸。用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)到光信號(hào)并使該光信號(hào)進(jìn)入諸如光纜的光傳輸介質(zhì)的耦合組件相當(dāng)昂貴。由于該開(kāi)銷(xiāo)，光傳輸系統(tǒng)通常用作網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，以在更遠(yuǎn)距離上傳送大量數(shù)據(jù)。
[0002]光傳輸系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中的使用將從由這種光學(xué)系統(tǒng)提供的高帶寬中受益。帶寬指的是能夠在特定單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。然而，計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)通常包含從幾英寸到幾英尺的范圍的較小距離上的數(shù)據(jù)傳輸。因此，使用較貴的光耦合組件來(lái)在這種短距離上光學(xué)地傳輸數(shù)據(jù)常常在經(jīng)濟(jì)上是不現(xiàn)實(shí)的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0003]附圖例示本文中所描述的原理的各種示例并且是說(shuō)明書(shū)的一部分。所例示的示例僅僅是示例，并不限定權(quán)利要求的范圍。
[0004]圖1是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、例示性光通信系統(tǒng)的圖。
[0005]圖2是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、在透鏡基片上的例示性光耦合元件的圖。
[0006]圖3是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、耦合元件的例示性直視的圖。
[0007]圖4A是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、包括4個(gè)準(zhǔn)直透鏡的耦合元件的例示性直視的圖。
[0008]圖4B是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、包括4個(gè)重疊準(zhǔn)直透鏡的耦合元件的例示性直視的圖。
[0009]圖5是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、具有波長(zhǎng)選擇鏡的例示性解復(fù)用器的圖。
[0010]圖6是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、具有一系列散播元件的例示性解復(fù)用器的圖。
[0011]圖7是示出根據(jù)本文中所描述的原理的一個(gè)示例的、光復(fù)用的例示性方法的圖。
[0012]整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相似但不一定相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如上所述，光通信在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的使用將提供由這種光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸提供的高帶寬。然而，計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)通常包含在小于從幾英寸到幾英尺的范圍的距離上的數(shù)據(jù)傳輸。因此，使用較貴的光耦合組件來(lái)在這種短距離上光學(xué)地傳輸數(shù)據(jù)常常在經(jīng)濟(jì)上是不現(xiàn)實(shí)的。
[0014]鑒于此和其它問(wèn)題，本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)一種以具成本效益的方式將光耦合到諸如光纖的光傳輸介質(zhì)中的方法和系統(tǒng)。通過(guò)減少這些耦合組件的成本，包含更短距離上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)通信系統(tǒng)將能夠更具成本效益地利用由光學(xué)系統(tǒng)提供的高帶寬。
[0015]根據(jù)某些例示性示例，耦合組件包括形成在透鏡基片上的耦合元件。透鏡基片是在批處理中透鏡陣列可以形成在其上的透明襯底。批處理指的是在常被稱(chēng)為基片(wafer)的單個(gè)襯底上形成多個(gè)相似的組件的處理。然后，基片可以進(jìn)一步被切成更小的單元，每個(gè)單元包括形成在基片上的一個(gè)或多個(gè)相似的組件。這種處理比單獨(dú)地生產(chǎn)每個(gè)組件更具有成本效益。
[0016]形成在透鏡基片上的耦合元件在透鏡基片的一面上包括一組準(zhǔn)直透鏡，并且在透鏡基片的相對(duì)面上包括聚焦元件。準(zhǔn)直透鏡被形成為使得對(duì)接收自光源陣列的光束進(jìn)行準(zhǔn)直。光源陣列可以是垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的陣列。VCSEL是垂直于半導(dǎo)體襯底投射光的激光器。在其上形成有VCSEL的半導(dǎo)體襯底也可以以批處理生產(chǎn)。耦合元件的每個(gè)準(zhǔn)直透鏡可以接收來(lái)自不同的VCSEL的光束。每個(gè)VCSEL將光投射到單個(gè)耦合元件上可以產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光。每個(gè)不同波長(zhǎng)的光可以用作數(shù)據(jù)的分離信道。
[0017]在透鏡基片的相對(duì)面上的聚焦元件形成為使得其將來(lái)自每個(gè)準(zhǔn)直透鏡的經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光纖中。來(lái)自每個(gè)準(zhǔn)直透鏡的經(jīng)準(zhǔn)直的光束可以是不同波長(zhǎng)。因此，耦合元件充當(dāng)復(fù)用器。復(fù)用器是將若干信道的數(shù)據(jù)放在單個(gè)傳輸線(xiàn)上的裝置。這里，耦合元件將若干波長(zhǎng)的光放進(jìn)相同的光傳輸介質(zhì)中。然后，在傳輸線(xiàn)的另一端使用解復(fù)用器來(lái)分離數(shù)據(jù)的信道，從而數(shù)據(jù)能夠被單獨(dú)地處理。
[0018]通過(guò)使用體現(xiàn)本文中所描述的原理的方法和系統(tǒng)，耦合組件能夠以較低的成本被生產(chǎn)。該較低的成本部分是由于在單個(gè)透鏡基片上多個(gè)耦合元件的批處理。較低成本的耦合組件使得光通信方法更適合于光信號(hào)傳播相對(duì)短距離的計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用。
[0019]在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，陳述了很多特定細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本系統(tǒng)和方法的全面理解。然而，顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本設(shè)備、系統(tǒng)和方法。在說(shuō)明書(shū)中涉及“示例”或相似語(yǔ)言意味著結(jié)合該示例所描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性至少被包括在那一個(gè)示例中，但不一定在其它示例中。
[0020]現(xiàn)在參考附圖，圖1是示出例示性光通信系統(tǒng)的圖。根據(jù)某些例示性示例，光通信系統(tǒng)包括源裝置(102)、耦合機(jī)構(gòu)(104)、光纖(106)和接收裝置(108)。
[0021]源裝置(102)是投射能夠被調(diào)制的光束以傳輸數(shù)據(jù)的光發(fā)射機(jī)。通過(guò)利用電信號(hào)來(lái)調(diào)制光源，源裝置(102)可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。在光通信技術(shù)中使用的常見(jiàn)光源是激光器。能夠使用的激光器的一個(gè)類(lèi)型是VCSEL。
[0022]VCSEL是垂直于半導(dǎo)體襯底的平面投射光的激光器。半導(dǎo)體襯底可以包括VCSEL的二維陣列。每個(gè)VCSEL可以由不同的電信號(hào)調(diào)制，因此陣列中的每個(gè)VCSEL能夠傳輸攜帶不同信道的數(shù)據(jù)的光信號(hào)。為了通過(guò)由VCSEL產(chǎn)生的光傳輸光信號(hào),光被稱(chēng)合機(jī)構(gòu)(104-1)聚焦到光纖(106)中。
[0023]光纖(106)是被設(shè)計(jì)成提供光的傳播的介質(zhì)。光纖(106)可以彎曲，并且光仍將從光纖的一端傳播到另一端。光纖(106)通常包括兩種不同類(lèi)型的材料。光纖的芯通常是透明材料。透明包層材料圍繞光纖的芯形成。包層材料具有比芯材料的折射率稍小的折射率。這導(dǎo)致投射到芯中的光從芯的邊朝向芯的中心反射。因此，光將在光纖(106)的整個(gè)長(zhǎng)度上傳播，并且從另一端射出。[0024]為了使光適當(dāng)?shù)貍鞑ネㄟ^(guò)光纖，根據(jù)光纖(106)的特性，特別地設(shè)計(jì)光的特性和光由耦合機(jī)構(gòu)(104-1)聚焦的方式。光纖可以是單模光纖或多模光纖。單模光纖允許一個(gè)模式的傳播，而多模光纖允許多個(gè)傳播模式。傳播模式指的是沿著波導(dǎo)未擾動(dòng)地傳播的光的空間形狀。
[0025]可以使用若干模型來(lái)描述光傳播通過(guò)光波導(dǎo)的行為。根據(jù)光線(xiàn)光學(xué)模型，模式對(duì)應(yīng)于光線(xiàn)沿波導(dǎo)傳播的角度。因此，存在角度的離散集，光以該角度進(jìn)入到多模光纖中，以使光傳播通過(guò)波導(dǎo)并保持其空間形狀。如以下更詳細(xì)地描述的，耦合機(jī)構(gòu)能夠?qū)?lái)自不同光源的若干光束復(fù)用到多模光纖中，使得不同光束能夠有效地耦合并將同時(shí)傳播通過(guò)光纖。
[0026]當(dāng)傳播通過(guò)光纖(106)的光到達(dá)對(duì)端時(shí)，耦合機(jī)構(gòu)(104-2)將光聚焦在諸如檢測(cè)器的接收裝置(108)上。通過(guò)根據(jù)所接收的光信號(hào)生成電信號(hào)，檢測(cè)器可以將所接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。如以下更詳細(xì)地描述的，耦合機(jī)構(gòu)(104-2)能夠充當(dāng)解復(fù)用器并分離多個(gè)波長(zhǎng)的光，使得它們由不同檢測(cè)器接收。
[0027]圖2是示出將來(lái)自多個(gè)VCSEL的光聚焦到光纖(210)中的例示性耦合機(jī)構(gòu)(200)的圖。根據(jù)某些例示性示例，稱(chēng)合機(jī)構(gòu)(200)包括多個(gè)稱(chēng)合元件(212)。為了例示目的,示出了一個(gè)耦合元件(212)。耦合元件(212)包括形成在透鏡基片(206)的一面上的一組準(zhǔn)直透鏡(204)和形成在透鏡基片(206)的另一面上的聚焦元件(208)。耦合元件(212)充當(dāng)復(fù)用器，以使不同波長(zhǎng)的光進(jìn)入相同的光纖(210)中。
[0028]透鏡基片(206)是能夠具有形成在其上的多個(gè)耦合元件(212)的透明材料。每個(gè)耦合元件(212)將光聚焦到不同光纖(210)中。耦合元件(200)將獲取來(lái)自不同波長(zhǎng)的多個(gè)源的光并將該光聚焦到與其關(guān)聯(lián)的光纖(210)中。通過(guò)以批處理將這些耦合元件的陣列形成在基片上，耦合機(jī)構(gòu)能夠以較低的成本生產(chǎn)。
[0029]耦合元件(212)在透鏡基片(206)上的放置對(duì)應(yīng)于VCSEL在VCSEL陣列(202)上的放置。VCSEL陣列可以被動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)到透鏡基片，使得VCSEL在VCSEL陣列中的放置將直接將光投射到適合的耦合元件中。可以使用各種技術(shù)來(lái)完成該精確的被動(dòng)的自對(duì)準(zhǔn)處理。
[0030]在每個(gè)耦合元件(212)中，準(zhǔn)直透鏡被放置成匹配在VCSEL陣列(202)中一組VCSEL的放置。從VCSEL發(fā)出的光束將自然地向外擴(kuò)散。準(zhǔn)直透鏡被設(shè)計(jì)成使在光束中的擴(kuò)散光線(xiàn)基本上被準(zhǔn)直，使得它們筆直傳播通過(guò)透鏡基片，而不是繼續(xù)向外擴(kuò)散。在圖2中，準(zhǔn)直透鏡被示出為折射型透鏡。然而，可以使用其它的準(zhǔn)直方法，諸如衍射透鏡?？梢允褂玫囊环N類(lèi)型的衍射透鏡是菲涅爾透鏡。
[0031]在經(jīng)準(zhǔn)直的光穿過(guò)透鏡基片(206)之后，聚焦元件(208)將來(lái)自每個(gè)準(zhǔn)直透鏡的經(jīng)準(zhǔn)直的光聚焦到光纖中。光纖還能夠利用被動(dòng)的自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)被對(duì)準(zhǔn)到聚焦元件。
[0032]對(duì)應(yīng)于與單個(gè)耦合元件(212)關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)直透鏡(204)組的VCSEL組能夠各自產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光。在一個(gè)示例中，與單個(gè)耦合元件(212)關(guān)聯(lián)的VCSEL組可以具有20納米Um)波長(zhǎng)差。每個(gè)不同波長(zhǎng)的光能夠攜帶不同信道的數(shù)據(jù)。因此，如果耦合元件包括兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡，則該耦合元件將兩個(gè)信號(hào)的數(shù)據(jù)耦合到關(guān)聯(lián)的光纖(210)中。類(lèi)似地，如果耦合元件包括四個(gè)準(zhǔn)直透鏡，則該耦合元件(212)將四個(gè)不同信道的數(shù)據(jù)耦合到關(guān)聯(lián)的光纖(210)中。
[0033]典型的VCSEL通常發(fā)射光使得光沿一維方向包括約四個(gè)空間模式。這些模式常常能夠用埃爾米特高斯函數(shù)來(lái)近似。當(dāng)涉及發(fā)射光束時(shí)，術(shù)語(yǔ)模式指的是在該光束內(nèi)沿一個(gè)橫向的光強(qiáng)度的波瓣數(shù)量。例如，如果光束只包括一個(gè)模式，則該光束將具有光強(qiáng)度的單個(gè)波瓣，該單個(gè)波瓣將通常在光束的中心。該單個(gè)光束的光強(qiáng)度通常表示高斯分布，該高斯分布的最大值在光束的中心。包括多個(gè)模式的光束包括沿光強(qiáng)度分布的光強(qiáng)度的多個(gè)波瓣。典型的50微米芯緩變折射率多模光纖能夠沿穿過(guò)其芯的一個(gè)維度支持約18個(gè)模式。在穿過(guò)芯區(qū)域的二個(gè)維度中，被支持的二維模式的數(shù)量大約是(18) 2=324。如果每個(gè)VCSEL發(fā)射具有四個(gè)模式的光束，并且光纖支持18個(gè)模式，則多個(gè)VCSEL能夠被耦合到多模光纖中，而不招致任何基本損失。
[0034]圖3是示出包括兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡(302)的耦合元件(300)的例示性直視的圖。在該示例中，每個(gè)準(zhǔn)直透鏡(302)的直徑大約是100微米(μ m)。投射在耦合元件(300)上的光束可以被設(shè)計(jì)成覆蓋小于準(zhǔn)直透鏡(302)的總面積，以避免由光束削波引起的任何損失。因此，投射在準(zhǔn)直透鏡(302)上的光束直徑大約是77 μ m。兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡(302)合起來(lái)的直徑也可以小于在透鏡基片的另一面上的聚焦元件(304)的直徑。在該示例中，聚焦元件(304)具有250 μ m的直徑。因此，準(zhǔn)直透鏡(302)的合起來(lái)的直徑比聚焦元件(304)的直徑小50 μ m。該示例例示了兩個(gè)源是如何不招致任何基本損失地耦合到多模傳輸介質(zhì)中。
[0035]圖4A是示出稱(chēng)合元件(400)的例示性直視的圖。根據(jù)某些例示性示例,稱(chēng)合元件(400)可以包括四個(gè)準(zhǔn)直透鏡(402)。每個(gè)準(zhǔn)直透鏡(412)將對(duì)不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并且聚焦元件(404)將每個(gè)那些波長(zhǎng)的光聚焦到單個(gè)光纖中。
[0036]圖4B是示出耦合元件(410)的例示性直視的圖。根據(jù)某些例示性示例，每個(gè)準(zhǔn)直透鏡可以是稍微重疊的。再次，每個(gè)準(zhǔn)直透鏡(412)將對(duì)不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并且聚焦元件(414)將每個(gè)那些波長(zhǎng)的光聚焦到單個(gè)光纖中。盡管由于準(zhǔn)直透鏡(412)的重疊會(huì)發(fā)生一些光束的削波，但是為了減少完全組裝的光學(xué)系統(tǒng)的位置公差，該損失是可以接受的。
[0037]如上所述，在經(jīng)復(fù)用的光束已傳播通過(guò)光纜之后，光束被分離成它們各自的波長(zhǎng)，并且然后供應(yīng)給各自的檢測(cè)器?？梢允褂梅蛛x經(jīng)結(jié)合的不同波長(zhǎng)的光束的各種方法。根據(jù)某些例示性示例，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用的一個(gè)方法是使用采用波長(zhǎng)選擇鏡的解復(fù)用器。
[0038]圖5是示出具有波長(zhǎng)選擇鏡(506 )的例示性解復(fù)用器(500 )的圖。根據(jù)某些例示性示例，解復(fù)用器(500)包括一組波長(zhǎng)選擇鏡(506)、一組重聚焦元件(508)、聚焦陣列(510)和檢測(cè)器陣列(512)。
[0039]波長(zhǎng)選擇鏡是允許某些波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)而反射其它波長(zhǎng)的材料?？梢允褂酶鞣N薄膜材料來(lái)形成波長(zhǎng)選擇鏡?？商娲?，可以使用利用亞波長(zhǎng)橫向特征的高對(duì)比度光柵來(lái)形成波長(zhǎng)選擇鏡。這能夠允許不同的波長(zhǎng)選擇鏡(506 )利用適當(dāng)?shù)难谀ぴO(shè)計(jì)被制造在單個(gè)基片上。解復(fù)用器(500)可以針對(duì)已復(fù)用到光纜(502)中的每個(gè)波長(zhǎng)的光而包括波長(zhǎng)選擇鏡。例如，如果復(fù)用器包括四個(gè)準(zhǔn)直透鏡，每個(gè)準(zhǔn)直透鏡接收不同波長(zhǎng)的光，則解復(fù)用器能夠包括四個(gè)波長(zhǎng)選擇鏡。
[0040]當(dāng)光第一次出光纖(502)時(shí),準(zhǔn)直透鏡可以用于在光進(jìn)入鏡腔(514)之前對(duì)該光進(jìn)行準(zhǔn)直。鏡腔包括波長(zhǎng)選擇鏡，該波長(zhǎng)選擇鏡以這種方式放置以使一個(gè)波長(zhǎng)的光通過(guò)并反射剩余的波長(zhǎng)的光到重聚焦元件(508)。然后，重聚焦元件將反射剩余波長(zhǎng)的光到隨后的波長(zhǎng)鏡(506)。發(fā)生該處理直至每個(gè)期望波長(zhǎng)的光穿過(guò)波長(zhǎng)選擇鏡(506)。
[0041]在一個(gè)波長(zhǎng)的光穿過(guò)波長(zhǎng)選擇鏡之后，將穿過(guò)將該光聚焦到檢測(cè)器陣列(512)的檢測(cè)器上的聚焦陣列。檢測(cè)器陣列(512)中的檢測(cè)器能夠檢測(cè)沖擊到其上的光，并且基于所接收的光信號(hào)產(chǎn)生電信號(hào)。然后，電信號(hào)可以由使用電信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)處理電路來(lái)處理。
[0042]在圖5中例示的示例中，四個(gè)波長(zhǎng):波長(zhǎng)1、波長(zhǎng)2、波長(zhǎng)3和波長(zhǎng)4的光進(jìn)入鏡腔。第一波長(zhǎng)選擇鏡(506-1)使波長(zhǎng)4通過(guò)并反射其余的波長(zhǎng)。然后，重聚焦元件I (508-1)將剩余波長(zhǎng)反射到第二波長(zhǎng)選擇鏡(506-2)。第二波長(zhǎng)選擇鏡使波長(zhǎng)3通過(guò)并將剩余波長(zhǎng)反射到重聚焦元件2 (508-2)。然后，重聚焦元件2 (508-2)將那些波長(zhǎng)反射到第三波長(zhǎng)選擇鏡(506-3)。然后，第三波長(zhǎng)選擇鏡(506-3)使波長(zhǎng)2通過(guò)并將波長(zhǎng)I反射到重聚焦元件3(508-3)。然后，重聚焦元件3 (508-3)將波長(zhǎng)I反射到最后的波長(zhǎng)選擇鏡(506-4)。最后的波長(zhǎng)選擇鏡用于將任何不需要的波長(zhǎng)移除，使得檢測(cè)器接收波長(zhǎng)I的光。在一些情況中，可以不使用最后的波長(zhǎng)選擇鏡(506-4 )。
[0043]在一些情況中，波長(zhǎng)選擇鏡的間隔(spacing)被設(shè)置成使得檢測(cè)器陣列的間距(pitch)小于光傳輸介質(zhì)陣列的間距。檢測(cè)器的間距被定義為一組檢測(cè)器的第一檢測(cè)器與相鄰組檢測(cè)器的第一檢測(cè)器之間的距離，每組檢測(cè)器與不同的耦合元件相關(guān)聯(lián)。光傳輸介質(zhì)陣列的間距能夠被測(cè)量為從一個(gè)光傳輸介質(zhì)的中心到相鄰的光傳輸介質(zhì)的中心的距離。通過(guò)使波長(zhǎng)選擇鏡之間的間隔小于或等于光傳輸介質(zhì)陣列的間距，解復(fù)用器(500)陣列可以更好地配合光傳輸介質(zhì)陣列，從該光傳輸介質(zhì)陣列接收經(jīng)復(fù)用的光信號(hào)。
[0044]圖6是不出具有一系列散播兀件(606)的例不性解復(fù)用器(600)的圖。根據(jù)某些例示性示例，一種對(duì)傳播通過(guò)光纖的不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行分離的方法是使用散播元件(504)。在整個(gè)該說(shuō)明書(shū)和隨附的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“散播元件”被概括地解釋為對(duì)不同波長(zhǎng)的光以不同的角度進(jìn)行反射的元件。因此，當(dāng)不同波長(zhǎng)的光沖擊在散播元件上時(shí)，從該散播元件反射的光將開(kāi)始根據(jù)波長(zhǎng)散播。為了提高反射效率，散播元件可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)衍射光柵或具有亞波長(zhǎng)特征的高對(duì)比度光柵來(lái)形成。
[0045]根據(jù)某些例示性示例，解復(fù)用器(600)包括接收通過(guò)準(zhǔn)直透鏡(604)的來(lái)自光纖(602 )的光的反射腔(620 )。反射腔(620 )包括多個(gè)散播元件(606 )，散播元件(606 )被放置成光在散播元件606之間來(lái)回地反射直至最終反射在檢測(cè)器陣列(608)上。在每個(gè)散播元件(606)處，不同波長(zhǎng)的光分散開(kāi)。這是因?yàn)槊總€(gè)散播元件以不同的角度反射不同波長(zhǎng)的光。
[0046]在光從反射腔(620)反射出時(shí)，四個(gè)不同波長(zhǎng)的光被散播地足夠遠(yuǎn)，使得它們被投射在檢測(cè)器陣列中不同檢測(cè)器上。聚焦元件(610)可以用于將接收自反射腔(620)的光束聚焦到檢測(cè)器陣列(608)中各個(gè)檢測(cè)器上。特定檢測(cè)器可以主要接收一個(gè)特定波長(zhǎng)的光。特定檢測(cè)器也能夠接收其它波長(zhǎng)的光。然而，散播元件使得一個(gè)特定波長(zhǎng)的光更強(qiáng)于其它波長(zhǎng)。因此，檢測(cè)器能夠容許來(lái)自其它波長(zhǎng)的少量“噪聲”光。
[0047]圖7是示出用于光復(fù)用的例示性方法(700)的流程圖。根據(jù)某些例示性示例，該方法包括:使用在透鏡基片的第一面上的多個(gè)準(zhǔn)直透鏡，對(duì)從多個(gè)光源接收的光束進(jìn)行準(zhǔn)直(塊702)，以及使用基片的與第一面相對(duì)的第二面上的聚焦元件，將經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光傳輸介質(zhì)(塊704)中。
[0048]總之，通過(guò)使用體現(xiàn)本文中所描述的原理的方法和系統(tǒng)，耦合組件能夠以更低的成本被生產(chǎn)。該更低的成本部分是由于在單個(gè)透鏡基片上多個(gè)耦合元件的批處理。更低成本的耦合組件使得光通信方法更適合于光信號(hào)傳播相對(duì)短距離的計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用。
[0049]已呈現(xiàn)的前述描述僅僅用于例示和描述所描述的原理的示例。該描述不旨在詳盡的或?qū)⑦@些原理限制在任何所公開(kāi)的明確的形式。鑒于上面的教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種光傳輸系統(tǒng)，包括: 透鏡基片，用于將光耦合到光傳輸介質(zhì)中，所述透鏡基片包括: 在所述透鏡基片的第一面上的一組準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡用于對(duì)來(lái)自多個(gè)光源的光束進(jìn)行準(zhǔn)直；以及 在所述基片的與所述第一面相對(duì)的第二面上的聚焦元件，所述聚焦元件用于將所述經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光傳輸介質(zhì)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述透鏡基片進(jìn)一步包括附加組的準(zhǔn)直透鏡陣列，每個(gè)附加組的準(zhǔn)直透鏡對(duì)應(yīng)于在所述透鏡基片的所述第二面上的附加聚焦元件，每個(gè)聚焦元件將光聚焦到不同的光傳輸介質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述準(zhǔn)直透鏡隔開(kāi)使得它們重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源中的每個(gè)產(chǎn)生一不同波長(zhǎng)的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述光傳輸介質(zhì)的相對(duì)端的解復(fù)用器，所述解復(fù)用器包括: 一組波長(zhǎng)選擇鏡，每個(gè)鏡使一不同波長(zhǎng)的光通過(guò)并反射其它波長(zhǎng)的光； 一組重聚焦元件，用于將從所述波長(zhǎng)選擇鏡之一反射的光反射回其它波長(zhǎng)選擇鏡；以及 檢測(cè)器陣列，用于檢測(cè)通過(guò)所述波長(zhǎng)選擇鏡的分離波長(zhǎng)的光。`
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述波長(zhǎng)選擇鏡包括電介質(zhì)薄膜和高對(duì)比度光柵之一 O
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述波長(zhǎng)選擇鏡的間隔被設(shè)置成使通過(guò)的每個(gè)波長(zhǎng)的光隔開(kāi)，使得檢測(cè)所述波長(zhǎng)的檢測(cè)器陣列的總空間小于或等于光傳輸介質(zhì)陣列的間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述光傳輸介質(zhì)的相對(duì)端的解復(fù)用器，所述解復(fù)用器包括: 從所述光傳輸介質(zhì)接收光的多個(gè)散播元件中的第一個(gè)，所述散播元件將不同波長(zhǎng)的光以不同的角度反射到隨后的散播元件；以及 將光反射到檢測(cè)器陣列上的最后的散播元件。
9.一種用于光復(fù)用的方法，所述方法包括: 使用透鏡基片的第一面上的多個(gè)準(zhǔn)直透鏡，對(duì)從多個(gè)光源接收的光束進(jìn)行準(zhǔn)直；以及使用所述透鏡基片的與所述第一面相對(duì)的第二面上的聚焦元件，將所述經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光傳輸介質(zhì)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源中的每個(gè)產(chǎn)生一不同波長(zhǎng)的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)以下方法在所述光傳輸介質(zhì)的相對(duì)端上對(duì)所述不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行解復(fù)用: 使來(lái)自所述光傳輸介質(zhì)的光通過(guò)一組波長(zhǎng)選擇鏡，每個(gè)鏡使一不同波長(zhǎng)的光通過(guò)并反射其它波長(zhǎng)的光；并且 將由所述波長(zhǎng)選擇鏡之一反射的所述光反射回其它波長(zhǎng)選擇鏡； 其中通過(guò)所述波長(zhǎng)選擇鏡的光被傳到檢測(cè)器陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述波長(zhǎng)選擇鏡包括電介質(zhì)薄膜和高對(duì)比度光柵之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述波長(zhǎng)選擇鏡的間隔被設(shè)置成使得通過(guò)的每個(gè)波長(zhǎng)的光隔開(kāi)，使得檢測(cè)所述波長(zhǎng)的所述檢測(cè)器陣列的總空間小于或等于光傳輸介質(zhì)陣列的間距。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)使所述光通過(guò)一系列散播元件到達(dá)檢測(cè)器陣列，在所述光傳輸介質(zhì)的相對(duì)端上對(duì)所述不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行解復(fù)用，每個(gè)散播元件以不同的角度反射不同波長(zhǎng)的光，使得不同波長(zhǎng)的光在不同的位置到達(dá)所述檢測(cè)器陣列。
15.—種光學(xué)系統(tǒng),包括: 光源組的陣列，一個(gè)組內(nèi)的每個(gè)光源投射不同波長(zhǎng)的光； 包括多個(gè)耦合元件的透鏡基片，每個(gè)耦合元件包括: 在所述透鏡基片的第一面上的一組準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡用于對(duì)來(lái)自所述光源的光束進(jìn)行準(zhǔn)直；以及 在所述基片的與所述第一面相對(duì)的第二面上的聚焦元件，所述聚焦元件用于將所述經(jīng)準(zhǔn)直的光束聚焦到光傳輸介 質(zhì)中。
【文檔編號(hào)】H04B10/80GK103608706SQ201180071831
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月23日
【發(fā)明者】韋恩·V·瑟林, 邁克爾·瑞恩·泰·譚 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)