CN101821654B - 光信号在光学装置之间的有效传送 - Google Patents

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Abstract

光学装置包括固定在底架的波导。装置包括端口，该端口被配置成从波导接收光信号，使得该光信号穿过端口。光信号进入端口以第一方向传播。该端口被配置成将光信号的方向从第一方向改变为朝向装置上方或者装置下方的位置的第二方向。装置还包括楔形物，该楔形物被配置成从端口接收光信号，使得光信号穿过楔形物并且然后离开楔形物以相对于装置在88°到92°范围的角度并且朝向装置上方或者下方的位置的方向传播。

Description

光信号在光学装置之间的有效传送
相关申请
本申请要求在2007年7月27日提交的、题为“Efficient Transfer ofLight Signals Between Optical Devices”的美国专利申请序列号为11/881,745的优先权，并将其全文包含于本文中。
技术领域
本发明涉及包括用于引导光信号的波导的装置并且尤其涉及将光信号从其中一个装置上的波导传送到另一装置上的波导的系统。
背景技术
在诸如电信这样的多种产业中采用了包括用于引导光信号的波导的光学装置。经常希望的是将由在这些装置的中的一个装置中的波导运送的光信号传送到这些装置中的另一个装置上的波导。这种传送可以通过允许光信号穿过装置之间的自由空间而得以实现。例如，在第一装置上的第一波导可以端接在第一端口，该第一端口将在第一波导装置中运送的光信号导向朝向装置上方的方向。在第二装置上的第二波导也可以端接在第二端口，该第二端口被配置成接收朝向第二装置传播的光信号。因此，第二装置可以被置于第一装置之上，从而第二端口接收离开第一装置上的第一端口的光信号。在装置的操作期间，沿着第一波导被引导的光信号通过第一端口离开第一装置并且在第一端口和第二端口之间传播。然后在第二端口接收光信号并且然后沿着第二波导引导该光信号。
光信号在装置之间的传送会要求在不同的装置上的端口之间的精确的对准。许多装置包括用来完成这种对准的对准开口(opening)。在装置上的对准开口通常延伸进装置的表面。当装置被对准时，诸如球体的对准结构被放置成跨越(span)每个装置中的对准开口。例如，使用上面的例子，诸如球体的对准结构可以跨越第一装置上的对准开口和第二装置上的对准开口之间的距离。
这些对准开口被蚀刻到装置中。由于蚀刻过程中的不均匀性，在不同装置上的对准开口的深度经常不一致。这些对准开口的深度可以决定两个装置之间的间隔。因此，这些开口的不均匀的深度会造成不同装置对之间的不一致的间隔。然而，当装置处于一定的间隔时，光信号在装置之间的传送往往是最有效的。因此，不同装置的不一致的间隔是系统中光损耗的来源。
鉴于以上原因，需要改进光信号在光学装置之间的传送。
发明内容
光学装置包括固定在底架(base)的波导。该装置包括端口，该端口被配置成从波导接收光信号使得该光信号穿过该端口。光信号进入端口以第一方向传播。该端口被配置成将光信号的方向从第一方向改变为朝向装置上方或者装置下方的位置的第二方向。该装置还包括楔形物(wedge)，该楔形物被配置成从端口接收光信号，使得光信号穿过楔形物并且然后离开楔形物以朝向装置上方或者下方的位置的方向以及相对于装置在88°到92°范围的角度的方向传播。
系统包括具有第一楔形物的第一装置，光信号通过第一楔形物离开该装置。该系统还包括具有第二楔形物的第二装置，从第一装置离开的光信号通过第二楔形物进入第二装置。光信号以相对于第一装置的第一角度和相对于第二装置的第二角度从第一装置传播到第二装置。第一角度在88°到92°的范围，以及第二角度在88°到92°的范围。
附图说明
图1A到1C示出具有被配置成从波导接收光信号的端口的光学装置的一部分。光信号进入到该端口以第一方向传播。该端口被配置成将光信号的方向从第一方向改变为朝向在装置上方的位置的第二方向。图1A是光学装置的俯视图。
图1B是在图1A中的标记为B的线处取得的光学装置的截面。
图1C是在图1A中的标记为C的线处取得的光学装置的截面。
图2A到2C示出具有被配置成从波导接收光信号的端口的光学装置的另一实施例。波导包括竖向锥形(taper)和水平锥形。图2A是该光学装置的俯视图。
图2B是在图2A中的标记为B的线处取得的截面。
图2C是在图2A中的标记为C的线处取得的截面。
图3示出放置在图1A到图1C的光学装置上的楔形物使得端口在楔形物和底架或者基底(substrate)之间。楔形物被放置成使得光信号通过楔形物离开光学装置以基本上垂直于装置的方向传播。
图4示出用于在第一装置和第二装置之间传送光信号的系统。每个装置包括根据图3构造的楔形物。对准装置和对准结构以基本上平行的定向(orientation)对准第一装置和第二装置并且使得通过在第一装置上的楔形物从第一装置离开的光信号由在第二装置上的楔形物接收并且然后穿过第二装置上的楔形物，穿过在第二装置上的端口，并进入在第二装置上的波导。
图5示出根据图4的系统，其中在第一装置上的波导具有与在第二装置上的波导相反的定向。
图6示出结合装置使用的透镜，使得该透镜从装置接收光信号。该透镜是单面凸透镜(one-sided convex lens)。
图7示出被放置成与楔形物接触的图6的透镜，该楔形物包含在光学装置中并且根据图3构造而成。
图8示出被结合到图7的楔形物中的图7的透镜。
图9示出用于将光信号从第一装置传送到第二装置的系统。每个装置包括根据图8构造的楔形物。
图10示出具有不与修正面(correction side)相交的交界面(interfaceside)的楔形物。在包括该楔形物的装置的操作期间，光信号在交界面和修正面之间传播。
图11A到图11E示出形成具有根据图2A到图2C构造的锥形波导的装置的方法。
具体实施方式
光学装置包括被配置成从波导接收光信号的端口。光信号进入端口以第一方向传播。端口包括反射表面，该反射表面将光信号的方向从第一方向改变成通过置于光学装置上方的楔形物的第二方向。楔形物被配置成改变光信号的方向使得光信号离开楔形物以基本上垂直于装置的方向传播。可以反向操作该光学装置。例如，楔形物可接收从垂直于装置的方向接近该光学装置的光信号。接收的光信号穿过端口并进入波导。
用于在光学装置之间传送光信号的系统包括下述装置中的两个，该装置被安排成使得离开在装置的其中一个上的楔形物的光信号进入到在另一个装置上的楔形物。装置被安排成使得从一个装置传播到另一个装置的光信号以基本上垂直于每个装置的方向传播。这种基本上垂直定向的结果是，光信号入射在每个端口中的反射表面上的位置不会响应于装置之间的间隔的改变而改变。这种位置的改变可成为系统中光损耗的来源。由于装置之间的间隔的改变基本上不改变光信号入射在这些反射表面上的地方，所以系统与光损耗的减少水平(reduced level)相关。
图1A到图1C示出具有被配置成从波导接收光信号的端口的光学装置的一部分。图1A是光学装置10的俯视图。图1B是在标记为B的线处取得的光学装置的截面，以及图1C是在标记为C的线处取得的光学装置的截面。该装置包括从顶面12延伸到底面14的侧面10(或边)。光信号沿着装置上的波导的长度方向(length)的传播方向通常延伸通过装置的侧面10。非侧面(nonlateral side)通常包括底架18或基底的底部。装置的顶面12和底面14是非侧面。
光学装置包括相对于底架18固定的波导16。在一些例子中，沿着波导16的长度方向相对于底架18或基底固定波导16。波导16被定义在置于底架18上的第一光传输介质20中。第一光传输介质20包括脊22(ridge)，脊22由全部或部分地延伸进第一光传输介质20的沟(trench)24定义。合适的第一光传输介质包括但不限于硅、聚合体、二氧化硅、SiN、GaAs、InP和LiNbO3。底架18邻近第一光传输介质20的部分包括将来自波导16的光信号反射回波导16中以便限制波导中的光信号的介质。例如，底架18邻近第一光传输介质20的部分可以具有比第一光传输介质20低的折射率。底架18可以包括一个材料层或者多个材料层。例如，底架18可以由基底组成或者可以包括置于基底上的一个或多个层。在一个例子中，装置被构造在绝缘硅片晶圆(silicon-on-insulator wafer)上。绝缘硅片晶圆包括用作第一光传输介质20的硅层。绝缘硅片晶圆还包括置于硅基底26上的二氧化硅层25。二氧化硅层25和硅基底26用作底架18。
装置包括被配置成从波导16接收光信号的端口。端口包括延伸进第一光传输介质20的端口凹口28。端口凹口28包括一个或多个面。示出的实施例包括底面30和包括波导面32以及反射面34的多个侧面。
第二光传输介质36被置于端口凹口28中。第二光传输介质36可以是流体(liquid)或者气体并且优选地为固体。第二光传输介质36可以具有与第一光传输介质20不同的折射率。合适的第二光传输介质包括但不限于空气、环氧树脂(epoxy)、聚合体、旋压玻璃(spin-onglasses)和蒸镀或者喷镀薄膜(evaporated or sputtered films)。一种合适的聚合体的例子是聚酰亚胺PI2611，它不是构造在绝缘硅片晶圆上的光学装置的实质上的压力源。
如图1B所表明的，可以相对于底架18测量的角度γ放置波导面32并且可以相对于底架18测量的角度α放置反射面34。角度γ可以和角度α相同或者不同。γ和/或α的合适的角度范围包括但不限于在0°到90°、和45°到90°范围的角度以及小于89°、87°或者85°的角度。当第一光传输介质20是硅并且通过蚀刻形成端口凹口28时，γ和/或α的合适的角度约为54.7°，因为硅层的晶体结构使得端口凹口28的面被自然地蚀刻在大约54.7°的角度。在一个例子中，角度γ大约是90°以及角度α大约是54.7°。
装置包括至少延伸进第一光传输介质20中的对准开口40。如下文将表明的那样，对准开口40被用于将该装置与另一装置对准。示出的对准开口40的侧面被倾斜使得随着开口进一步进入到装置中，对准开口40的截面面积减少。
在装置的操作期间，由波导16引导的光信号传播到波导16的端部(end)并且在立即离开波导16之前以传播方向传播。光信号从波导16离开并且被端口接收。光信号穿过端口。例如，光信号穿过端口凹口28的波导面32并且相应地进入端口以第一方向传播。第一方向可以与传播方向相同或者不同。例如，如果传播方向与波导面32不垂直并且第二光传输介质36具有与第一光传输介质20不同的折射率，那么一旦光信号进入第二光传输介质可能会有一些改变光信号的方向的折射。光信号穿过第二光传输介质36至反射面。反射面反射光信号。然后，光信号穿过第二光传输介质36并且离开第二光传输介质36。在从第二光传输介质36离开之前，光信号以第二方向传播。第二方向是朝向装置的非侧面(例如装置的顶面或者装置的底面)上方的位置。图1B示出的第二方向为朝向装置上方的位置。
尽管是在光信号从波导16传播并且然后通过端口的上下文中讨论装置的操作，但是可以反向操作装置。例如，端口可以接收来自装置的上方的光信号并且然后反射该光信号使得波导16接收并引导该光信号。
在一些例子中，波导16包括如图2A到图2C的装置中所示的锥形42。图2A是光学装置的俯视图。图2B是在标记为B的线处取得光学装置的截面以及图2C是在标记为C的线处取得的光学装置的截面。示出的波导16包括如图2A中所表明的水平锥形和如图2B中所表明的垂直锥形，但是波导16可以仅包括水平锥形或者仅包括垂直锥形。
第二光传输介质36可以被置于端口凹口28中并且也可以可选地被置于锥形42的顶部，如图2A和图2B所表明的。为图示起见，第二光传输介质在图2A中被视为透明的以允许观察下面的水平锥形。如图2B中所表明的，将第二光传输介质36置于锥形之上可以提供波导16和端口之间的分界面(interface)之上的连续平面。
在图1A到图2C中示出的装置仅仅示出了装置的一部分。装置的剩余部分可以不包括除了波导16之外的其它光学部件或者包括一个或多于一个的除了波导16之外的其它光学部件。波导16可以与这些光学部件光通信或者可以与这些光学部件光学地隔离。这些光学部件的例子包括但不限于多路分配器、多路复用器、滤光器(filter)、开关(switch)、放大器、衰减器、激光器和其它光源、星型耦合器以及其它波导。可附加地或者可替代地，装置可以包括电子部件。例如，装置可以包括用于施加电压或者电流到波导和/或用于控制光学装置上的其它特性的电连接。
图3示出置于图1A到图1C的光学装置上的楔形物44。楔形物44包括第三光传输介质46或者由第三光传输介质46组成。第三光传输介质46可以与第二光传输介质36相同或者不同于第二光传输介质46。楔形物44包括交界面48和修正面50。放置楔形物44使得从端口离开的光信号通过楔形物44的交界面48、通过第三光传输介质46并且然后通过修正面50离开楔形物44。光信号在通过修正面50之后进入第四光传输介质52。
在一些例子中，光信号穿过第四光传输介质46并且进入另一设备54。其它设备54的例子包括光纤或者具有在基底上的波导的设备。波导可以通过波导的面接收光信号或者光纤可以通过光纤上的面接收光信号。设备54可以被放置成使得光信号通过波导或者通过光纤的传播方向在波导或者光纤的该面处基本上垂直于装置和/或者与光信号通过第四光传输介质46的方向基本上平行。如下文将解释的那样，装置54可以是具有端口和根据图3构造的楔形物的光学装置或者是具有波导的光学装置。在一些例子中，装置是反向操作的。因此，装置可以从设备接收光信号。
在图3中，交界面48具有标记为“法线1”的法线并且修正面50具有标记为“法线2”的法线。第二光传输介质36具有标记为n2的折射率。第三光传输介质46具有标记为n3的折射率。第四光传输介质52具有标记为n4的折射率。
在装置的操作期间，光信号以相对于法线1的角度θ1离开第二光传输介质36。光信号以相对于法线1的角度θ2进入第三光传输介质46。光信号以相对于法线2的角度θ2接近修正面50。光信号以相对于法线1的角度θ4离开第三光传输介质46。
楔形物44被配置成使得光信号离开修正面50以基本上垂直于装置的平面的方向传播。例如，光信号离开修正面50以基本上垂直于底架18的面或者基底的面和/或平行于法线1的方向传播。作为例子，光信号离开修正面50以角度λ的方向传播，所述角度λ在相对于底架18的顶面、底架18的底面、基底的顶面和/或基底的底面测得的88-92°的范围；或者所述角度λ在相对于底架18的顶面、底架18的底面、基底的顶面和/或基底的底面测得的89-91°的范围；或者所述角度λ在相对于底架18的顶面、底架18的底面、基底的顶面和/或基底的底面测得的89.5-90.5°的范围。可附加地或者可替代地，楔形物44被配置成使得光信号离开修正面50以朝向装置上方的位置并且也基本上垂直于光信号通过波导16的传播方向的方向传播。作为例子，光信号离开修正面50以朝向装置上方的位置并且也是以角度λ的方向传播，其中该角度λ在相对光信号通过波导的传播方向测得的88-92°的范围；或者该角度λ在相对光信号通过波导的传播方向测得的89-91°的范围；或者该角度λ在相对光信号通过波导的传播方向测得的89.5-90.5°、88-92°的范围。为图示起见，图3示出相对于底架18或者基底的底和还相对于传播方向所测得的角度λ。
可以根据物理原理近似出楔形物44的几何形状。例如，n2、n3、θ1和θ2通过斯涅耳定律相关联。另外，n3、n4、θ3和θ4也通过斯涅耳定律相关联。与这些关系相结合的几何原理显示可以根据近似出交界面48相对于修正面50的角度φ。
用于第三光传输介质46的合适的材料包括但是不限于二氧化硅、氮化硅和硅。在许多情况下，理想的是第三光传输介质46具有比第二光传输介质高的折射率(n3＞n2)。这种关系可以得到较低值的角度φ。用于第四光传输介质的合适的材料包括但是不限于诸如空气、二氧化硅或者聚合体这样的固体、液体或气体。
端口凹口28包括可选的反射介质56来提高光信号在端口凹口28中的反射。图3示出在底面30和反射面34上的反射介质56。反射介质56可被置于整个底面30上或者部分底面30上。可附加地或者可替代地，反射介质56可被置于整个反射面34上或者部分反射面34上。合适的反射介质包括但不限于诸如Al和Au的反射性材料。
图4示出配置成在每个都根据图2A到图2C构造的两个不同装置之间传送光信号的系统。该系统包括第一装置58和第二装置60。第一装置58和第二装置60每个都包括根据图3构造的楔形物。因此，第一装置58包括第一楔形物62，该第一楔形物62使得从第一装置58上的波导16离开的光信号以基本上垂直于第一装置58的方向传播。第二装置60包括第二楔形物64，该第二楔形物64被配置成从基本上垂直接近第二装置60接收靠近第二装置60的光信号并且引导该光信号通过第二装置60上的端口使得在第二装置60的波导16中接收光信号。
当光信号在第一装置58和第二装置60之间传播时，光信号穿过第四光传输介质52。在一些例子中，第四光传输介质52是环境大气，第一装置58和第二装置60都被置于该环境大气中。例如，该系统可以排除诸如在第一装置58和第二装置60之间运送光信号的光纤或者波导这样的光导。在这些例子中，光信号传播通过在第一装置58和第二装置60之间的自由空间区域。
第一装置58和第二装置60可以每个都包括延伸进每个装置的对准开口40。对准结构66被置于每个装置上的对准开口40中，使得对准结构66横跨对准开口40。在本例中，对准结构66是球体，但是可以采用其它对准结构66。因为对准结构66横跨对准开口40，因此对准结构66作为装置之间的隔离物。系统可以包括作为装置上的对准开口40之间的隔离物的附加对准结构66。因此，对准装置可以将第一装置58和第二装置60保持在基本上平行的定向。另外，对准开口40被放置成使得从第一装置58离开的光信号被第二楔形物接收使得该光信号穿过第二楔形物、第二装置60上的端口并且进入第二装置60上的波导16。可附加地或者可替代地，可以反向操作系统，从而从第二装置60离开的光信号被第一楔形物接收使得该光信号穿过第一楔形物，然后通过第一装置58上的端口并进入第一装置58上的波导16。
如上述讨论和图4所表明的，光信号以基本上垂直于第一装置58并且也基本上垂直于第二装置60的方向在第一装置58和第二装置60之间传播。因此，从一个系统到另一个系统的装置之间的间隔的变化基本上不会影响到光信号入射在端口的反射面34上的位置。相反，当光信号以基本上不垂直于装置的角度在装置之间传播时，装置的间隔的变化将改变光信号到达端口的反射面34的地方。改变光信号到达端口中的反射面34的位置将导致光损耗。但是，由于光信号入射到本系统的反射面34上的位置基本上不会响应于装置的间隔的改变而改变，这种间隔的变化不是系统中的光损耗的实质性来源。因为蚀刻对准开口40中的不一致性经常是光学装置的间隔的变化的来源，所以该系统不会经历由这些不一致所产生的实质性光损耗。
当在装置之间传播时，光信号相对于装置的基本上垂直的方向可以增加不同装置上的波导定向的灵活性。例如，图5示出的系统中在不同装置上的波导16具有相反的定向。例如，在第一装置58上的波导16从端口延伸到左边，而在第二装置60上的波导16从端口延伸到右边。可替代地，图4中的波导16被示为具有相同的定向。具体地，每个波导16从端口延伸到页面的左边。相反，当光信号以不垂直于装置的方向朝着装置传播时，反射面34经常必须具有相对于进入的光信号的特定的定向以便精确地将光信号反射进波导16。反射表面的受限的定向也会限制装置上的波导16的可能的定向。因此，楔形物的出现能够增加波导定向的变化。
在图4中示出的第一装置58和第二装置60可以相同或者不同。例如，第一装置58可以包括与第二装置60上的光学部件选择(selectionof optical component)不同的光学部件选择或者第一装置58和第二装置60可以包括相同的光学部件选择。第一装置58和第二装置60上的端口、楔形物和波导构造可以相同或者不同。例如，第一装置58上的端口中的第二光传输介质36可以与第二装置60上的端口中的第二光传输介质36相同或者不同。可附加地或者可替代地，第一楔形物和第二楔形物可以具有相同的角度φ或者不同的角度φ和/或相同的第三光传输介质或者不同的第三光传输介质。
尽管在图4中示出的系统示出的每个都根据图2A到图2C构造的两个装置，但是可以利用根据图1A到图1C构造的装置构造系统。
可以结合装置或者系统采用附加的光学器件。例如，图6示出从楔形物离开的光信号在凸透镜70处被接收。透镜70可以被配置成因衍射而修正光信号(correct the light signal for diffraction)。例如，透镜70可以被配置成有效地校准从装置离开的光信号。透镜70可以被配置成修正诸如色差这样的其它光学效应。透镜70可以包括第五光传输介质72或者由第五光传输介质72组成。第五光传输介质72的折射率可以与第三光传输介质46的折射率相同或者不同。
透镜70不需要被隔开远离于楔形物。例如，如图7所示，楔形物可以与透镜70接触。可替代地，如图8所示，透镜可以被结合到楔形物中。因此，楔形物可以具有基本上平的或者弯曲的修正面50。
当装置被包含于在第一装置和第二装置之间传送光信号的系统中时，可以将透镜中的一个或者两个透镜放置在光信号的路径上。例如，图9示出的系统的例子中，透镜被结合到每个装置上的楔形物中。因此，当在装置之间传送光信号时该光信号经历两个透镜。每个装置上的透镜可以相同或者不同。另外，透镜可以修正相同的光学效应选择或者修正不同的光学效应选择。例如，每个透镜可被配置成修正相同程度的衍射。因此，仅仅当光信号在装置之间传播时，因为衍射才修正光信号。例如，在第一装置上的透镜可以修正衍射，并且在第二衍射上的透镜可以颠倒由第一装置上的透镜执行的修正。在修正之后进行修正颠倒的结果是，光信号以与光信号从第一装置上的波导16离开时的状态相近的状态进入到第二装置上的波导16。
尽管以上实例示出的楔形物被构造成使得交界面48和修正面50相交，其它的楔形物构造是可能的。例如，图10为楔形物的截面，其中交界面48和修正面50不相交。可替代地，可以沿着在图10中示出的虚线削去楔。
尽管在楔形物与第二光传输介质36相接触的上下文中讨论了装置，但是楔形物不需要接触第二光传输介质36。例如，在楔形物和第二光传输介质36之间可以有固体、流体或者诸如空气的气体。
图11A到图11E示出形成具有根据图2A到图2C构造的锥形的波导的装置的方法。该方法被示出使用具有置于底架18上的第一光传输介质20的晶圆。在一些例子中，该晶圆是绝缘硅片晶圆。
在装置上形成锥形波导16以提供在图11A中示出的装置。各种方法可用于在装置上形成锥形脊22波导。用于形成这种结构的合适的方法的例子在2003年1月15日提交、题为“Controlled SelectivityEtch for Use with Optical Component Fabrication”、以美国专利号7,005,247公布的美国专利申请序列号10/345,709中公开，并且它的全部内容被包含于本文中。
形成波导面32以提供图11B的装置。例如，在装置上形成光致抗蚀剂(photoresist)，从而待形成端口凹处28的底的区域保持暴露而保护装置的其余部分。然后使用适用于面形成的蚀刻来蚀刻装置并且移除光致抗蚀剂以提供11B的装置。
形成端口凹处28的反射面34以提供图11C的装置。例如，可以在装置上形成光致抗蚀剂以保护端口凹处28的底，而让待形成反射面34的区域暴露。可以使用湿蚀刻(wet etch)。当第一光传输介质是硅时，湿蚀刻可以提供具有大约为54.7°的角度的反射面34。然后可以移除光致抗蚀剂以提供图11C的装置。
可以在装置上形成第二光传输介质36以提供图11D的装置。例如，使用诸如蒸发、溅蚀和旋压(spinning)的技术可以将第二光传输介质36沉淀或者生长在装置上。然后在装置上形成光致抗蚀剂来保护需要第二光传输介质36的区域，而让第二光传输介质36的其余部分暴露。执行蚀刻以移除暴露的第二光传输介质36。然后可以移除光致抗蚀剂以提供图11D的装置。
然后形成对准开口40以提供图2B的装置。例如，可以在装置上形成光致抗蚀剂，从而待形成对准开口40的区域保持暴露，而保护装置的其余部分。可以执行湿蚀刻。当第一光传输介质是硅时，湿蚀刻可以提供具有大约为54.7°的角度的对准开口40的面。然后可以移除光致抗蚀剂以提供图2B的装置。
然后在装置上放置楔形物以提供图11E的装置。可以通过切割和抛光来制造楔形物。然后可以使用环氧树脂将楔形物附着到装置。可替代地，可以通过蚀刻沉淀的材料来制造楔形物。
尽管在将光信号导向装置上方的位置的端口的上下文中公开了本系统，将光信号导向装置下方位置的端口是已知的。可以与这些端口一起采用楔形物以提供以基本上垂直于装置的方向并且也是以朝向装置下面位置的方向离开装置的光信号。
尽管该装置被描述为具有从特定波导离开并且然后通过楔形物的光信号，但通常可以反向操作这些装置。例如，相同的装置可以接收穿过楔形物和在波导中接收的光信号。因此，上述描述不限于特定的光信号方向。另外，通常可以两个方向操作本系统。例如，通过与将光信号从第一装置传送到第二装置的描述相反地操作系统来将光信号从第二装置传送到第一装置。
经常使用诸如上方和下方这样的方向术语来公开上述的装置和系统。这些术语不表示空间的具体位置，其不随着装置的定向的变化而变化。相反，这些术语是相对于该装置衡量的。例如，当装置是“正面朝上”并且该装置产生朝该装置的上方的位置传播的光信号时，该装置在地面(floor)和位置之间。但是，当该装置被倒置时，在该装置上方的位置在地面和该装置之间。因此，随着装置的空间定向的改变，在该装置上方或者在该装置下方的位置在空间中移动。因此，可以根据在该装置的边的上面或者在该装置的更后的面(later side)之上的位置来区分在该装置上方或者在该装置下方的位置。
鉴于这些教导，熟悉本领域的技术人员将容易想到本发明的其它实施例、组合和修改。因此，当结合上述说明和附图进行阅读时，本发明仅仅由以下包括所有实施例和修改的权利要求限定。

Claims (25)

1.一种光学装置，包括：
固定在底架上并且在面处端接的波导，
该波导引导光信号，使得光信号通过该面离开波导，
被配置成接收从所述波导离开的所述光信号的端口，使得所述光信号穿过所述端口，所述光信号进入所述端口以第一方向传播并且所述端口被配置成将所述光信号的方向从所述第一方向改变为朝向所述装置上方或者所述装置下方的位置的第二方向；和
楔形物，所述楔形物被配置成从所述端口接收光信号，使得所述光信号穿过所述楔形物然后离开所述楔形物以第三方向传播，所述楔形物被配置成从第二方向到第三方向改变所述光信号传播的方向，该第三方向朝向所述装置上方或者下方的位置并且相对于所述装置成在88°到92°范围的角度。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成使得所述第三方向相对于所述装置成在89°到91°范围的角度。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成使得所述第三方向相对于所述装置成在89.5°到90.5°范围的角度。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成使得所述第三方向垂直于所述装置。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成使得所述第三方向相对于所述底架的底面成在88°到92°范围的角度。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成使得所述第三方向相对于所述光信号沿着所述波导的传播方向成在88°到92°范围的角度。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述光信号通过所述楔形物的第一面进入所述楔形物并且通过所述楔形物的第二面离开所述楔形物，所述光信号通过所述第二面的部分离开，所述第二面的该部分是平的。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述光信号通过所述楔形物的第一面进入所述楔形物并且通过所述楔形物的第二面离开所述楔形物，所述光信号通过所述第二面的部分离开，所述第二面的该部分是弯曲的。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述楔形物被配置成因衍射而修正所述光信号，使得所述光信号从所述楔形物离开之后是经校准的。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述波导被配置成将所述光信号引导通过第一光传输介质并且所述端口包括第二光传输介质，所述端口被配置成使得在所述光信号离开所述波导通过所述面之后所述光信号穿过所述第二光传输介质，
并且所述第二光传输介质不同于所述第一光传输介质。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述端口包括被配置成反射穿过所述端口的所述光信号的反射表面，所述光信号在由反射表面反射之前穿过所述第二光传输介质。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述波导包括由沟定义的脊，所述沟延伸到所述脊的相对面上的所述第一光传输介质中。
13.一种光学系统，包括：
第一装置，所述第一装置包括在面处端接的波导，
该波导引导光信号，使得光信号通过该面离开波导，
所述第一装置包括第一楔形物，所述光信号在离开所述波导之后通过所述第一楔形物被传输；
所述第一楔形物被配置成当所述光信号以第二方向传播时接收所述光信号，所述第二方向朝向所述第一装置上方或者所述第一装置下方的位置，
所述第一楔形物被配置成将所述光信号从所述第二方向改变到第三方向，所述第三方向朝向所述装置上方或者所述装置下方的位置，并且所述第三方向比第二方向更接近垂直角度，该垂直角度相对于所述第一装置；
第二装置，所述第二装置包括第二楔形物，从所述第一装置离开的所述光信号通过所述第二楔形物进入所述第二装置；
所述第二方向相对于所述第一装置成第一角度并相对于所述第二装置成第二角度，所述第一角度在88°到92°的范围，以及所述第二角度在88°到92°的范围。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一角度在89°到91°的范围，以及所述第二角度在89°到91°的范围。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述第一角度在89.5°到90.5°的范围，以及所述第二角度在89°到91°的范围。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述第一角度垂直于所述第一装置，以及所述第二角度垂直于所述第二装置。
17.如权利要求13所述的系统，其中所述光信号从所述第一装置通过光传输介质直接传播到所述第二装置。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述光传输介质是环境大气，在所述环境大气中放置所述第一装置和所述第二装置。
19.如权利要求13所述的系统，其中一个或多个对准结构从所述第一装置中的对准开口延伸到所述第二装置中的对准开口。
20.如权利要求13所述的系统，其中所述第一装置包括：
固定在底架上的波导；
端口，所述端口被配置成接收从所述波导离开的所述光信号，使得所述光信号穿过所述端口，所述光信号进入到所述端口以第一方向传播并且所述端口被配置成将所述光信号的方向从所述第一方向改变为所述第二方向；和
所述第一楔形物，所述第一楔形物被配置成从所述端口接收所述光信号，使得所述光信号进入所述楔形物的第一面并接着穿过所述楔形物并接着通过所述楔形物的第二面而离开所述楔形物。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述光信号通过所述楔形物的第一面进入所述第一楔形物并且通过第二面离开所述第一楔形物，所述光信号通过所述第二面的部分离开，所述第二面的该部分是平的。
22.如权利要求20所述的系统，其中所述光信号通过所述楔形物的第一面进入到所述第一楔形物并且通过第二面离开所述楔形物，所述光信号通过所述第二面的部分离开，所述第二面的该部分是弯曲的。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述第一楔形物被配置成因衍射而修正所述光信号，使得所述光信号从所述楔形物离开之后是经校准的。
24.如权利要求20所述的系统，其中所述波导被配置成将所述光信号引导通过第一光传输介质并且所述端口被配置成使得穿过所述端口的光信号穿过不同于所述第一光传输介质的第二光传输介质。
25.一种形成光学装置的方法，包括：
产生光学装置，所述光学装置包括：
固定在底架上并且在面处端接的波导；
该波导引导光信号，使得光信号通过该面离开波导，
端口，所述端口被配置成接收从所述波导离开的光信号，使得所述光信号穿过所述端口，所述光信号进入所述端口以第一方向传播并且所述端口被配置成将所述光信号的方向从所述第一方向改变为朝向所述装置上方或者所述装置下方的位置的第二方向；和
在所述装置上附着上楔形物，使得所述楔形物从所述端口接收所述光信号，所述光信号穿过所述楔形物并且离开所述楔形物以第三方向传播，所述楔形物被配置成从第二方向到第三方向改变所述光信号传播的方向，该第三方向相对于所述装置成在88°到92°范围的角度以及朝向所述装置上方或者下方的位置。
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