光學混洗的製作方法

2023-06-20 18:01:36 1

光學混洗的製作方法
【專利摘要】本文描述了涉及光學混洗的技術。在一個示例中，描述了用於混洗多個光束的系統。該系統包括用於輸出相應光束的多個源。該系統進一步包括用於接收相應光束的多個接收機。該系統進一步包括具有多個亞波長光柵(SWG)部的混洗組件。多個SWG部中的每一個用於限定多個光束的光學路徑。多個SWG部包括至少一個反射式SWG部，其用於將來自多個源中相應的一個源的光反射並且射向多個接收機中相應的一個接收機。
【專利說明】光學混洗

【背景技術】
[0001] 許多應用依賴於發送和接收相對大量的數據。基於利用光傳輸數據的技術是提供 高網絡帶寬的傳統選擇。存在許多使用光傳輸信息的的設備。
[0002] 網絡設備可包括大量的光源，大量的光源通過光纖耦合至同樣大量的光接收機。 光源，例如光引擎，可通過光纖耦合至光接收機。
[0003] 通常期望在多光纖光連接器內切換或"混洗（shuffle) "在光纖內承載的光信號。 這個任務通常通過將個別光纖與一個連接器物理分開或"分接"並且將這些光纖重新路由 至一個或多個附加光學連接器的不同結構來實現。例如，在板式計算機系統中，可能期望將 信號從一個處理器的輸出路由至兩個或更多開關的輸入以提供冗餘。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004] 為了可以很好地理解本公開，現在將參考附圖來描述各種示例。
[0005] 圖1示意性地示出了包括光學混洗系統的示例的環境的透視圖。
[0006] 圖2示意性地示出了根據另一示例的光學混洗系統的等距視圖。
[0007] 圖3示意性地示出了包括光學混洗系統的另一示例的環境的透視圖。
[0008] 圖4示意性地示出了根據另一示例的光學混洗系統的等距視圖。
[0009] 圖5A示意性地示出了根據示例的由SWG部反射的光束的示圖。
[0010] 圖5B和圖5C示意性地示出了根據示例的通過SWG部透射的光束的示圖。
[0011] 圖5D示意性地示出了根據示例的光束方向被改變的方式的示圖。
[0012] 圖6示意性地示出了根據示例的SWG組件的俯視平面圖。
[0013] 圖7示意性地示出了根據示例的在操作中的兩個分開的光柵子圖案。
[0014] 圖8示意性地示出了根據示例的在操作中的兩個分開的光柵子圖案。
[0015] 圖9A和圖9B示意性地示出了在操作中的SWG部的側視圖。
[0016] 圖10示出了例示用於製造光學混洗系統的方法的示例的流程圖。
[0017] 圖11示出了計算設備的示例的示意性表示，其可用於執行圖10中所描繪的方法 中的一些操作。

【具體實施方式】
[0018] 在下面，給出大量細節，以提供對本文所公開的示例的理解。然而，應理解的是，沒 有這些細節也可實施這些示例。此外，在下面的詳細描述中，參考附圖，在附圖中作為例示 示出了各種示例。儘管例示了有限數量的示例，但將理解的是，存在由其衍生的多個變形和 變化。
[0019] 關於這一點，方向性術語，例如"頂"、"底"、"前"、"後"、"左"、"右"、"垂直"等用於 對所描述的示圖的方向的參考。因為所公開的組件能夠在多個不同方向上定位，所以方法 術語用於例示的目的並且不用於限制。在示圖中，為了清楚的例示，層和區域的尺寸和某些 表面角度被放大。不同的圖中，相同的附圖標記用於相同和相應的部件。
[0020] 另外，應理解的是，示圖中所例示的系統不是按比例繪製，而是繪製成清楚地示出 本文所例示的系統的各種部件之間的關係。
[0021] 儘管例示了有限數量的示例，但將理解的是，存在由其衍生的多個變形和變化。
[0022] 如上面所給出的，經常期望切換或"混洗"光信號。在某些系統中，混洗會產生用 於承載數據的非常密集的光信號集的複雜路由。這種複雜路由的示例可在計算機和開關櫃 的內部見到。系統結構可包括插入底板或中間板內的印刷電路板（PCB)集。這種複雜路由 的其他示例可在板式伺服器之間的通信中見到，該路由可通過板式反射器中的許多或全部 所連接至的開關集來管理。
[0023] 在某些光學通信系統中，通過光纖來實現對光學混洗的路由和管理。可以通過用 於將連接器中的多個光纖分成更小的光纖組的接線光纜和各個光纖來實現光學連接，從而 將信號路由至特定位置。例如，在光通信的某些系統中，接線盒和接插板用於產生期望的光 纜路由圖案。例如，多光纖光連接器可插入附接至接線盒的連接器中。在該盒內，幾個或各 個光纖可與輸入連接器分開並且路由至該盒中的其他連接器。各個光纖可以路由回輸入連 接器上的另一位置。在利用光學連接構建特定系統中，光纜的放置實質上促成開銷。
[0024] 在其它光學通信系統中，通過透鏡陣列來實現對光學混洗的路由和管理，該透鏡 陣列能夠用於將轉到第二透鏡和連接器組件的自由空間光信號準直並且偏轉。透鏡陣列可 能是昂貴的，並且功能上限於在特定環境下，它們不能實現複雜的混洗。此外，透鏡會引起 大體積設計並且可引入光學損耗。
[0025] 設計並且構建混洗系統的過程會是高成本的。此外，至少在某些情況下，設計和構 建可能不適合於自動化。最後但同樣重要的，混洗系統還能夠是大的並且耗費有用空間。在 許多系統中，例如，在計算機或開關櫃內，空間會是高昂的。
[0026] 本文的各種不例在於混洗多個光束，使得來自多個光源中相應的一個光源的光被 反射並且射向多個接收機中相應的一個接收機。本文的示例利用被配置成反射光的亞波長 光柵（SWG)部實現這種混洗。反射式SWG部在實現混洗的同時有助於靈活性，而不會在成 本和/或空間方面妥協。此外，反射式SWG部便於執行混洗，其中源和接收機在混洗系統的 同一側，如在下面進一步例示的。
[0027] SWG指包括衍射光柵的光柵，該衍射光柵的間距足夠小以抑制0級衍射之外的所 有衍射。相反，傳統波長衍射光柵特徵在於間距足夠高以引入入射光的更高級衍射。換言 之，傳統波長衍射光柵將光分開並且衍射成在不同方向行進的幾個光束。SWG部如何改變入 射光和其光學路徑可在製造時通過適當地選擇SWG的物理參數，更具體地選擇其衍射元件 的尺寸（例如脊寬、脊厚、脊段間距）來確定。
[0028] 如下面在配置亞波長光柵部分所詳細描述的，SWG部可被布置成以預定方式控制 入射在其上的波前。更具體地，具有非周期亞波長圖案的光柵可以配置成使任意相前碰撞 對撞束。因此，可以實現任意衍射或折射元件。通過SWG的波前控制可在本文所描述的器 件中通過包括一個或多個SWG層來實現，以執行特定波前控制功能。
[0029] SWG部可被配置成偏轉入射波前，從而改變其行進方向。具體地，SWG可被配置成 反射具有特定輸出波前形狀的入射光。SWG可被配置成透射具有特定輸出波前形狀的入射 光。能夠用SWG實現的其他功能包括將入射波前分成光譜成分，或對入射波前的特定光譜 成分進行濾波。此外，用于波前控制的這種SWG可以與被配置成準直、聚焦或擴散受控波前 的SWG層結合。
[0030] 在下面的描述中，術語"光"指代電磁輻射，其波長位於電磁頻譜的可見光和不可 見光部分內，包括電磁頻譜的紅外和紫外部分。術語"波前"指光束中具有相同相位的點的 軌跡（即，線或在三維中傳播的波中的表面）。術語"棧"指SWG層的有序堆。墊片可插入 棧的SWG層之間。應理解的是，當層或膜被稱為或被示出為在兩個層或膜之間時，它能夠是 兩個層或膜之間唯一的層或膜，或者還可以存在一個或多個中間層或膜。
[0031] 混洗系統：提供下面描述的光學混洗系統，以例示用於混洗多個光束的多種多樣 的可能布置的一些示例，其中多個SWG部中的至少一個將多個光束中的一個反射並且射向 特定方向。然而，應理解的是，認為光學混洗系統不限於在本文的示例中例示的特定混洗結 構。認為光學混洗系統具有適於特定光學連接應用的任何混洗結構。
[0032] 圖1示出了環境的透視圖，其中例示了混洗多個光束102a至102d的光學混洗系 統100的示例（通過特徵線圖案來例示每個單獨光束）。系統100包括輸出相應的光束 102a-102d的源104a-104d。源104a至104d光耦合至輸入波導106a-106d，以將波導承載 的光信號（未不出）輸出到系統100。
[0033] 系統100還包括多個接收機108a-108d，以接收相應的光束。接收機108a-108d 與源104a-104d分開。接收機108a-108d光耦合至輸出波導110a至110d，以將輸入波導 106a_106d承載的光信號（未不出）輸入到輸出波導110-110d中。
[0034] 系統100還包括混洗組件112。混洗組件112包括SWG部112a-112d。SWG部 112a-112d配置成限定光束102a-102d的光學路徑。
[0035] 根據本文所公開的至少一個示例，混洗系統包括配置成反射光的SWG部。在圖1 中例示的特定示例中，SWG部112b和112d是反射式SWG部，其在系統100的操作中，將來 自源106b、106d中相應的一個的光反射並且射向接收機108b、108c中相應的一個。
[0036] 根據本文所公開的至少一個示例，混洗系統可包括至少一個透射式SWG部，以將 光向特定方向透射。在圖1中例示的特定示例中，SWG部112a和112c是透射式SWG部，其 在系統100的操作中，將來自源106a、106c中相應的一個的光向接收機108a、108c中相應 的一個透射。
[0037] 儘管圖1中未示出，但應理解的是，系統100還可以包括用於機械支持和定位上述 元件的元件。更具體地，系統1〇〇可包括通過多個機械連接封裝所描繪的元件並且支持所 描繪的元件的盒體。
[0038] 術語"源"指混洗系統的、被配置成光耦合至輸入波導（例如，輸入波導106a至 106d中的任意一個）的部分，或被配置成將光輸出到源中的任意其他元件，例如光引擎（例 如，垂直腔表面發射雷射器）。術語"接收機"指混洗系統的、被配置成接受來自源的光的部 分。通常，接收機光耦合至輸出波導（例如，輸出波導ll〇a至110d中的任意一個）。源和 接收機可包括在操作中分別與用於透射光的輸入元件和輸出元件光學對準的開口或透明 材料。源或接收機可包括光學元件，例如，用於改變從其透過的光的波前的透鏡或SWG部。 更具體地，這些光學元件可準直、聚焦或偏轉從其透過的光。
[0039] 如本文所使用的，波導指被配置成承載光信號的光學元件。波導包括但不限於光 纖、介質平板波導、條形光波導或脊波導。介質平板波導可包括三層具有不同介電常數的材 料，該材料被選擇為使得通過內部全反射將光限制在中間層。條形波導可包括限制在包層 之間的一條導光層。在脊波導中，導光層包括板，該板具有疊加在其上的條（或幾個條）。
[0040] 如本文在下面更詳細地描述的，SWG部可具有各種物料參數（例如，脊間距、脊寬 度、脊厚度等），這些參數被選擇成引起入射在SWG部上的光的相移的特定變化。更具體地， 以使得特定SWG部有助於以預定方式混洗的方式選擇這些物理參數。
[0041] SWG圖案可設計成使光在特定SWG部（例如，SWG部112b、112d)以預定空間模式反 射。在本文的至少一些示例中，反射式SWG部由多個脊形成，脊具有脊寬度、脊厚度以及脊 段間距，它們被選擇為控制光束的不同部分的相位變化，使得光束沿特定方向被反射式SWG 部反射，如接下來在下面的部分中進一步詳細描述的。
[0042] SWG圖案還可設計成使光以預定空間模式透過特定SWG部並且被該特定SWG部 (例如，SWG部112a，112c)射出。在本文的至少一些示例中，透射式SWG部由多個脊形成， 脊具有脊寬度、脊厚度以及脊段間距，它們被選擇為控制光束的不同部分的相位變化，使得 光束朝著特定方向透過透射式SWG部。如下面在下一部分中進一步詳細描述的。
[0043] 如從圖1能夠理解的，SWG組件的不同SWG部可配置成以不同方式修改輸入光束的 光學路徑，以實現混洗。在本文的至少一些示例中，混洗組件中的多個SWG部中的至少兩個 相對於彼此具有不同的脊寬度、脊厚度或脊段間距，以將光束射向相對於彼此不同的方向。 儘管SWG部112a-112d在圖1中示出為在組件112中分開形成，但應理解的是，兩個或更多 SWG部可如本文中所描述的在SWG組件上連續地形成，每個SWG部實現不同的混洗功能（例 如，一個用於反射光，另一個用於透射光）。
[0044] 根據某些示例，光學混洗系統可形成多光纖光學混洗系統的一部分。例如，參考 圖1中的示例，信道l〇6a-106d、信道110a和110c或信道110b和110d中的至少一個可分 別構成三個不同的多光纖連接器中的各個光纖。例如，混洗系統100可以實現輸入多光纖 (具有信道l〇6a_106d)與兩個輸出多光纖之間的混洗，兩個輸出多光纖為：第一輸出多光 纖（具有信道ll〇a和110c)和第二輸出多光纖（具有信道110b和110d)。
[0045] 如能夠從圖2所理解的，根據本文的示例的光學混洗系統可實現多維混洗。換言 之，源和接收機不必一定共面。圖2示出了根據一個示例的光學混洗系統200的等距視圖。 混洗系統200包括多個源202和多個接收機204,它們相對於彼此處於間隔關係。混洗系統 200還包括位於源202與接收機204之間的混洗組件210。
[0046] 多個SWG部222描繪成在混洗組件210處形成。儘管未示出，但混洗組件210可 通過使用任意合適的機械支持相對於源202和接收機204保持在大致固定的位置。混洗組 件210可連接至致動器（未示出），致動器用於改變混洗組件210相對於源202和接收機 204的位置。下面相對於圖?例示了用於改變混洗組件的位置的致動器。
[0047] 源202被描述為布置在多個源群230a_230d中，並且接收機204被描述為布置在 多個接收機群240a-240d中。根據一個示例，包含在特定的源群中的源202包括用於特定 設備（未示出）的源，包含在特定的接收機群中的接收機204包括用於另一特定設備（未 示出）的接收機。接收機群240c和240d被放置在源群230a-230d的同一側（A側）。
[0048] 如能夠從圖2理解的，混洗組件210包括基本平面的材料板242,其中SWG部222 形成為以二維陣列布置。平面板242可如下面進一步詳述的利用平板印刷技術按傳統制 造。應理解的是，板242大致是平面的，其平面性限於在其製造過程中所使用的特定技術的 製造容差。SWG部222中的至少一些配置成反射式SWG，以便於在位於混洗組件200同一側 的源和接收機之間，並且更具體地，在源群230a-230d與接收機群240c和240d之間的混 洗。
[0049] 相對於圖3例示在源和接收機之間進行混洗的混洗系統的另一示例。圖3例示 了 SWG組件可如何緊湊地實現各種混洗功能。圖3例示了包括光混洗系統300的環境。混 洗系統300用於混洗一組光束302。混洗系統300包括源304a-304h、接收機308a-308h、 310a-310d、312a以及包括混洗元件314a-314f的混洗組件314。每個混洗元件包括配置成 實現源與接收機之間的混洗的SWG部316、318、320、322、324、326。
[0050] 如在圖中能夠理解的，多個SWG部的一部分可設置在光學混洗系統的第一側，多 個SWG部的另一部分可設置在光學混洗系統的第二側。第二側與第一側相對。在圖3的具 體示例中，SWG部316、318以及320在系統300的側A，而SWG部322、324、326在系統300 的B側。如從下面的描述中能夠理解的，在相對側放置SWG部便於混洗功能的多樣性。此 夕卜，在相對側上的結合放置和反射式SWG還便於執行其中源與接收機在混洗系統的同一側 的混洗。
[0051] 混洗系統302根據特定混洗圖案將來自信道306a-306h的光信號從輸入連接器 306耦合至輸出連接器328、330以及332的信道中。輸入連接器306的信道306a-306h用 於承載各個光信號。承載這些光信號的光束302從輸入連接器的信道通過源304a-304h輸 出到混洗系統300中。
[0052] 如在圖中所例示的，混洗系統300將來自源304a_304d的光信號直接耦合至接收 機308a-308d。接收機308a-308d將這些光信號耦合到連接器328的信道328a-328d。
[0053] 混洗系統302還將光信號從信道306e播送到信道328e_328h。如圖中所例示，在 混洗元件314d處的SWG部322配置成將入射光束分成四個不同光束。SWG部322與源304e 和接收機308e-308h光學對準，以實現混洗系統300的廣播功能。接收機308e-308h將光 信號耦合到連接器328的信道328e-328中。
[0054] 混洗系統302還將來自在連接器306處的信道306f和306g的光信號分別耦合到 在連接器330處的信道330a和330b中。連接器306和330在混洗系統300的同一側（A 側）。這些光信號的混洗通過三個不同SWG部的合作來實現：從源304f和304g發射的光 束被在SWG元件314a處的SWG部316朝著在SWG元件314e處的SWG部324偏轉；SGW部 316將來自SWG部316的光束朝著在SWG元件314b處的SWG部318反射；SWG部318將來 自SWG部324的光束準直到接收機310a、310b中。接收機310a-310b將光信號耦合到在連 接器330處的信道330a和330b中。
[0055] 混洗系統302還將來自在連接器306處的信道306h的信號播送到在連接器330處 的信道330c和330d和在連接器332處的信道332a中。連接器330和332位於混洗系統 300的相對側。通過三個不同SWG部的合作來實現光信號的混洗：從源304h發射的光束通 過在SWG元件314a處的SWG部316朝著在SWG元件314f處的SWG部326偏轉，SWG部316 將來自SWG部316的光束的一部分朝著在SWG元件314c處的SWG部320反射，並且將光束 的另一部分透射並且準直到接收機312a中；SWG部320將來自SWG部326的光束分成兩個 被準直到接收機310c、310c中的兩個獨立光束。接收機312a將光信號耦合到信道332a中， 接收機310c-310d將光信號耦合到在接收機330處的信道330c和330d中。
[0056] 在本文的示例中，混洗組件包括（i)基本平面的第一材料板，其中多個SWG部中的 至少第一部分形成為以二維陣列布置，以及（ii)基本平面的第二材料板，其中多個SWG部 的至少第二部分也形成為以二維陣列布置。相對於圖4例示這些示例。
[0057] 圖4示出了根據另一示例的光學混洗系統400的等距視圖。混洗系統400包括布 置在多個源群230a-230b中的源202和布置在多個接收機群240a-240f中的接收機204 (上 面相對於圖2例示了這些元件）。接收機群240e-240f布置在混洗系統的與源群230a-230b 相同的一側（A側）。
[0058] 混洗系統400還包括基本平面的第一材料板402,其中多個SWG部422中的第一部 分形成為以二維陣列布置。在例示的示例中，SWG部422的第一部分配置為透射式SWG部， 用於將從源群230a-230b發射的光信號朝著SWG的第二部分透射，或者將光信號耦合到接 收機群240e-240f中。SWG部422的第二部分的SWG可以實現其他光學功能，例如，聚焦、偏 轉或準直，以實現特定混洗方案。
[0059] 混洗系統400還包括基本平面的第二材料板410,其中多個SWG部422的第二部分 被形成為以二維陣列布置。SWG部422中的至少一些被配置為反射式SWG，以便於在位於混 洗組件400的同一側處的源和接收機之間，更具體地，在源群230a-230d與接收機群240e 和240f之間的混洗。SWG部222的另一部分可配置為透射式SWG，或者用於實現某些其他 光學功能，例如，聚集、偏轉或準直，以實現特定混洗方案。
[0060] 儘管SWG部222、422已描繪為在相應平面板210、410上在分開的位置形成，但應 理解的是，在不背離如本文所公開的光學混洗系統的範圍的情況下，平面板的附加部可由 SWG部形成。因此，例如，大致整個表面區域，例如大於平面板的表面區域的約75%可包括 SWG。
[0061] 圖5A示出了 SWG部522將沿SWG部522的軸504傳播的光束502a反射為偏離軸 504的光束502b的方式的示例。
[0062] 圖5B示出了當從左至右觀看時SWG部524將來自接收機506的光束502a準直為 沿SWG部524的軸504的光束502b的方式的示例。類似地，當從右至左觀看時，在圖5B中 描繪的圖還描繪了其中SWG部524將光束502b沿軸504聚集到接收機508中的示例。
[0063] 圖5C示出了當從左至右觀看時SWG部526將來自源506的光束502a準直為光束 502b並且改變其方向使得光束502b偏離SWG部112的軸504的方式的示例。類似地，在圖 5C中描繪的圖中，當從右至左觀看時，描繪了其中SWG部526將光束502b聚焦為光束502a 並且改變其方向使得光束502a沿軸504傳播並且到達接收機508上的示例。
[0064] 根據本文的至少一些示例，多個SWG部的至少一部分相對於源是可移動的，以改 變多個光束的相應光學路徑。參考圖包括反射式SWG部528的SWG組件510可附接至 致動器550,以在如通過箭頭552所指示的一個或多個特定方向上移動SWG組件510。SWG 部528用於將入射的發散光束502a反射成在特定方向傳播的準直光束502b。SWG組件510 的移動通常使反射的光束502b的方向改變，如通過箭頭554所指示的。如此，如圖?中所 描繪的光束502b可在通過箭頭552、554表不的方向中的任意一個方向或兩個方向上移動， 從而使光束132a所攜帶的光信號耦合到該混洗系統中的接收機104的不同接收機中。類 似地，致動器可附接至包括透射式SWG部的SWG組件，以控制透過SWG部的光束耦合到哪個 接收機中。致動器550可包括例如編碼器，微機電系統（MEMS)或適合於致動SWG組件510 的任意其他元件。
[0065] 根據一些不例，從多個源發射的光束在可移動SWG部處於第一位置時可射向多個 接收機的第一子集，並且其中來自多個源的光束在可移動SWG部處於第二位置時射向多個 接收機的第二子集。
[0066] 例如，參考相對於圖1至圖4例示的示例，元件112、210、314、402、410中任意一個 可以是可移動的（例如，通過如圖中描繪的致動器），以改變通過相應組件實現的混洗功 能。當一個或多個SWG部和源的相對位置時，不同組的SWG部將定位在光束的光學路徑上。 此外，不同組的SWG部可具有不同的物理特徵，因此使得光束的光學路徑被改變，從而光束 射向不同的具體方向。因此，可移動SWG部便於不同接收機通過致動可接收來自不同光源 的光束。然而，替代地，這可以通過用另一 SWG組件代替SWG組件來實現，另一 SWG組件的 SWG部具有與被代替的SWG組件的SWG部不同的物理特徵。
[0067] 配置亞波長光柵：圖6示出了根據示例的配置有包括光柵圖案的SWG部的SWG組 件600的俯視平面圖。在此示例中，SWG組件600包括多個一維光柵子圖案。放大地描繪 了三個光柵子圖案601-603。每個光柵子圖案包括多個規則布置的衍射結構。在描繪的示 例中，衍射結構例示為SWG層材料的間隔開的線狀部（下文中稱為"線條")。這些線條在y 方向上延伸並且在X方向上間隔開。還描繪了光柵子圖案602的放大端視圖604。如通過 端視圖604所例示的，SWG層600可以是具有線條（例如，通過形成在層中的溝槽分開的線 條606-609)的單個層。
[0068] 應理解的是，SWG部中的衍射結構不限於相對於圖6例示的一維光柵。SWG部可 配置有二維非周期SWG，使得能夠操作SWG層，以實現特定波前控制功能或其他光學功能， 例如，聚焦、擴散、反射或準直入射光，或其結合。在示例中，非周期SWG由柱（post)而不是 線條組成，柱被溝槽分開。能夠通過改變柱尺寸在X方向和y方向上改變佔空因素和周期。 在其他示例中，非周期SWG層由通過固體部分分開的孔構成。能夠通過改變孔尺寸在X方 向和y方向上改變佔空比和周期。可根據各種形狀例如圓形或長方形來布置這種柱或孔。 其他幾何配置的示例在本文提及的參考文獻中例示，並且通過引用結合。
[0069] SWG層的子圖案的特徵在於衍射結構的一個或多個周期性維度特徵。在圖6的示 例中，周期性維度對應於（a)線條的間距和（b)x方向上的線條寬度。更具體地，子圖案601 包括以周期 Pl周期分開的寬度為Wl的線條；子圖案602包括以周期p2周期分開的寬度為 w2的線條；以及子圖案603包括以周期p3周期分開的寬度為w3的線條。光柵子圖案在其特 徵尺寸（例如，周期 Pl、P2、或P3)小於針對其設計以進行操作的特定入射光的波長時形成 亞波長光柵。例如，SWG的特徵尺寸（例如，周期PpP 2、或p3)能夠在從約10nm至約300nm 或從約20nm至約1 μ m的範圍內。通常，根據針對其設計特定波前控制器件以進行操作的 光的波長來選擇SWG的特徵尺寸。
[0070] 來自子區域的第0級衍射光獲取了通過線條厚度t和佔空比η確定的相位Φ，其 定義為：
[0071]

【權利要求】
1. 一種用於混洗多個光束的系統，包括： 多個源，用於輸出相應光束； 多個接收機，用於接收從所述多個源發射的相應光束； 混洗組件，包括多個亞波長光柵（SWG)部，所述多個SWG部中的每一個用於限定所述多 個光束的光學路徑；以及 其中所述多個SWG部包括至少一個反射式SWG部，所述至少一個反射式SWG部用於將 來自所述多個源中相應的一個源的光反射並且射向所述多個接收機中相應的一個接收機。
2. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述至少一個反射式SWG部由多個脊形 成，所述脊具有脊寬度、脊厚度以及脊段間距，所述脊寬度、脊厚度以及脊段間距被選擇為 控制光束的不同部分的相位變化，使得所述光束沿特定方向被所述反射式SWG部反射。
3. 根據權利要求2所述的光學混洗系統，其中所述多個SWG部包括至少一個透射式 SWG部，所述至少一個透射式SWG部由多個脊形成，所述脊具有脊寬度、脊厚度以及脊段間 距，所述脊寬度、脊厚度以及脊段間距被選擇為控制通過所述透射式SWG部透射的光束的 不同部分的相位變化，使得所述光束沿特定方向被所述SWG部透射。
4. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述多個SWG部中的至少兩個具有相對 於彼此不同的脊寬度、脊厚度以及脊段間距，以將光束射向相對於彼此不同的方向。
5. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述多個SWG部中的一部分被布置在所 述光學混洗系統的第一側，並且所述多個SWG部中的另一部分被布置在所述光學混洗系統 的第二側，所述第二側與所述第一側相對。
6. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述混洗組件包括基本平面的第一材料 板，其中所述多個SWG部的至少第一部分被形成為以二維陣列排列。
7. 根據權利要求6所述的光學混洗系統，其中所述混洗組件包括基本平面的第二材料 板，其中所述多個SWG部中的至少第二部分被形成為以二維陣列排列。
8. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述多個SWG部中的至少一部分相對於 所述源可移動，以改變所述多個光束的相應光學路徑。
9. 根據權利要求8所述的光學混洗系統，其中當可移動的SWG部處於第一位置時，從所 述多個源發射的光束射向所述多個接收機的第一子集，並且其中當可移動的SWG部處於第 二位置時，來自所述多個源的光束射向所述多個接收機的第二子集。
10. 根據權利要求1所述的光學混洗系統，其中所述光學混洗系統形成多光纖光學混 洗系統的一部分。
11. 一種製造用於將來自多個源的多個光束混洗至多個接收機的光學混洗系統的方 法，所述方法包括： 對用於限定所述多個光束的光學路徑的多個亞波長光柵（SWG)部進行定位，其中 所述多個SWG部中的至少一個用於將所述多個光束中的一個反射並且射向特定方向； 以及 所述多個SWG部中的至少一個用於使所述多個光束中的一個向特定方向透射。
12. 根據權利要求11所述的方法，進一步包括： 計算所述多個SWG部中的每一個上的目標相位變換，其中所述目標相位變化中的每一 個對應於將通過所述多個SWG部透射或反射的相應光束的期望波前形狀； 確定與所述多個SWG部中的每一個的目標相位變換對應的脊寬度、脊段間距以及脊厚 度；以及 製造具有所確定的脊寬度、脊段間距以及脊厚度的所述多個SWG部。
13. -種用於混洗多個光束的光學混洗系統，包括： 第一側和與所述第一側相對的第二側； 源，用於輸出光束； 接收機，用於接收所述光束，所述源和所述接收機位於所述第一側； 位於所述第二側的反射式SWG部；以及 位於所述第一側的透射式SWG部， 所述反射式SWG部和所述透射式SWG部限定所述光束的光學路徑的至少一部分，使得 在操作中所述接收機接收來自所述源的光束。
14. 根據權利要求13所述的光學混洗系統，其中所述反射式SWG部由多個脊形成，所述 脊包括脊寬度、脊厚度以及脊段間距，所述脊寬度、脊厚度以及脊段間距被選擇為控制光束 的不同部分的相位變化，使得所述光束沿特定方向被所述反射式SWG部反射。
15. 根據權利要求13所述的光學混洗系統，其中所述透射式SWG部由多個脊形成，所 述脊具有脊寬度、脊厚度以及脊段間距，所述脊寬度、脊厚度以及脊段間距被選擇為控制通 過所述透射式SWG部透射的光束的不同部分的相位變化，使得所述光束沿特定方向被所述 SWG部偏轉。
【文檔編號】H04J14/00GK104272618SQ201280072890
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】保羅·凱斯勒·羅森伯格, 戴維·A·法塔勒, 馬科斯·菲奧倫蒂諾, 雷蒙德·G·博索雷 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業