CN107024738B - 用于光纤束耦合的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤束耦合的装置和方法，能够提高光耦合效率。该装置包括：至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元组和至少一个目标光栅组，每个光纤束包括至少一根纤芯，每个波导束包括至少一个光波导，每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，每个目标光栅组包括至少一个目标光栅，其中，第一光波导用于接收第一纤芯输入的第一信号光；第一模斑整形单元用于接收经第一光波导输出的第一信号光，并对第一信号光所对应的模斑进行模斑整形处理，以使第一信号光发射至第一目标光栅，该第一信号光经过模斑整形处理后反射至第一目标光栅的第一模斑小于未经模斑整形处理反射至第一目标光栅的第二模斑。

Description

用于光纤束耦合的装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及光通信技术领域，并且更具体地，涉及一种用于光纤束耦合的装置和方法。

背景技术

随着高速率、大容量的光通信技术的发展，在光集成器件中的一个关键技术是实现光波导和光纤的有效耦合。例如，光波导可以是硅基光子集成回路(PhotonicIntegrated Circuit，简称“PIC”)芯片。

光栅耦合器是硅基PIC芯片用于输入输出的关键器件，信号光需要从光纤束通过波导束耦合到光栅耦合器中的硅基PIC芯片中，但是，通过镜面反射将信号光反射到硅基PIC芯片中时，由于光的发散使得反射到硅基PIC芯片中的模斑与硅基PIC芯片中的模斑尺寸是失配的，这种模斑失配会导致耦合效率的巨大损耗。

因此，如何提高光纤束的耦合效率成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种用于光纤束耦合的装置和方法，以提高耦合效率。

第一方面，本申请提供一种用于光纤束耦合的装置，该装置包括：至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元和至少一个目标光栅，其中，该至少一个光纤束中的每个光纤束包括至少一根纤芯，该至少一个波导束中的每个波导束包括至少一个光波导，该至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，该至少一个目标光栅组中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅，该至少一个光波导中的第一光波导用于接收至少一根纤芯中的第一纤芯输入的第一信号光；至少一个模斑整形单元中的第一模斑整形单元用于接收第一光波导输出的第一信号光，并对该第一信号光进行模斑整形处理，以使该第一信号光反射至至少一个目标光栅中的第一目标光栅，该第一信号光经过模斑整形处理后反射至第一目标光栅的第一模斑小于未经模斑整形处理反射至第一目标光栅的第二模斑。

因此，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使得反射到目标光栅的各信号光的模斑均小于未经模斑整形处理的各信号光的模斑，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。

进一步地，根据精度要求的不同，该至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元的焦距可以为相同值，也可以为不同值。

更进一步地，该第一模斑整形单元的焦距根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅的光路程确定，以使第一模斑与第一目标光栅的本征模斑相匹配，从而使得耦合效率达到最高。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元组和至少两个目标光栅组，该至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，该至少两个目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，该至少两个目标光栅组配置于第一平面上，该至少两个模斑整形单元组包括第一模斑整形单元组和第二模斑整形单元组，其中，该第一模斑整形单元组中的第一模斑整形单元与第一平面的距离和第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与第一平面的距离不同，第一模斑整形单元的焦距根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅组中的第一目标光栅的光路程确定，第二模斑整形单元的焦距根据第二光信号由第二模斑整形单元反射至第二目标光栅组中的第二目标光栅的光路程确定，其中，第一信号光为第一波导束中的第一光波导输出的信号光，第二信号光为第二波导束中的第二光波导输出的信号光。

根据信号光由每个模斑整形单元反射至对应的目标光栅的光路程确定各模斑整形单元的焦距，使得处于不同位置的模斑整形单元的焦距也不相同，从而使得信号光经各模斑整形单元的模斑整形处理后反射至目标光栅的模斑与该目标光栅的本征模斑都能够相匹配，使耦合效率达到最高。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，N个光波导平行排布，N根纤芯与N个光波导一一对应，N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离根据纤芯的外径确定，其中，N为大于等于2的整数。

通过增加光纤的纤芯数量，使光纤密集程度成倍增加，大大增加了耦合通道数量。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该装置还包括包覆层，用于包覆在各波导束的外层，与各波导束形成反射界面，包覆层的最小厚度大于信号光的波长，以将信号光与空气隔绝，减少光的扩散。其中，波导束采用第一材料，包覆层采用第二材料，第一材料的折射率大于第二材料的折射率。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该装置还包括保护覆盖层，用于保护包覆层，保护覆盖层覆盖于各模斑整形单元组上方，最小厚度大于信号光的波长，保护覆盖层采用第三材料，第三材料的折射率小于第二材料的折射率。

第二方面，本申请提供一种用于光纤束耦合的方法，该方法由用于光纤束耦合的装置执行，该装置包括：至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元组和至少一个目标光栅组，该至少一个光纤束中的每个光纤束包括至少一根纤芯，该至少一个波导束中的每个波导束包括至少一个光波导，该至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，该至少一个目标光栅组中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅，该方法包括：通过至少一个光波导中的第一光波导接收至少一根纤芯中的第一纤芯输入的第一信号光；通过第一模斑整形单元中的第一模斑整形单元接收经第一光波导输出的第一信号光，并对第一信号光进行模斑整形处理，将第一信号光反射至该至少一个目标光栅中的第一目标光栅，使该第一信号光经过模斑整形处理后反射至第一目标光栅的第一模斑小于未经模斑整形处理反射至第一目标光栅的第二模斑。

因此，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使得反射到目标光栅的各信号光的模斑均小于未经模斑整形处理的各信号光的模斑，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。

进一步地，根据第一模斑整形单元与第一目标光栅的距离，确定第一模斑整形单元的焦距，以使该第一信号光反射至第一目标光栅的第一模斑与第一目标光栅的本征模斑相匹配，从而使得耦合效率达到最高。

结合第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第一种可能的实现方式中，该装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元组和至少两个目标光栅组，该至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，该至少两个目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，该至少两个目标光栅配置于第一平面上，该至少两个模斑整形单元组包括第一发射单元组和第二模斑整形单元组，第一模斑整形单元组中的第一模斑整形单元与第一平面的距离和第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与第一平面的距离不同，该方法还包括：根据第一信号光由模斑整形单元第一模斑整形单元反射至第一目标光栅组中的第一目标光栅的光路程，确定第一模斑整形单元的焦距；根据模斑整形单元第二信号光由第二模斑整形单元反射至第二目标光栅组中的第二目标光栅的光路程，确定第二模斑整形单元的焦距，其中，第一信号光为第一波导束中的第一光波导输出的信号光，第二信号光为第二波导束中的第二光波导输出的信号光。

根据每个信号光由每个模斑整形单元反射至对应的目标光栅的光路程确定模斑整形单元的焦距，使得处于不同位置的模斑整形单元的焦距也不相同，从而使得经各模斑整形单元的模斑整形处理后获得的模斑与对应的目标光栅都能够模斑匹配，使耦合效率达到最高。

结合第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，N个光波导平行排布，N根纤芯与N个光波导一一对应，N为大于等于2的整数，该方法还包括：根据纤芯的外径确定N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离，以使第一光波导与第二光波导在第二平面上交点的距离大于等于纤芯的外径，第二平面与第一波导束垂直。通过增加光纤的纤芯数量，使光纤密集程度成倍增加，大大增加了耦合通道数量。

在某些实现方式中，第一波导束与第二波导束平行排布，第一波导束与第二波导束在第二平面上交点的距离大于等于至少两个光纤束中任意一个光纤束的外径，第二平面与第一波导束垂直。

在某些实现方式中，模斑整形单元包括：菲涅尔镜、光栅或者凹面镜。

在某些实现方式中，该光栅为非对称光栅。

在某些实现方式中，该非对称光栅为非对称闪耀光栅。

本申请提供了一种用于光纤束耦合的装置和方法，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，能够减小模斑尺寸，以提高与目标光栅的模斑匹配度，从而提高耦合效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的示意图。

图2示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的另一示意图。

图3示出了本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的又一示意图。

图4示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的另一示意图。

图5示出了根据本发明另一实施例的用于光纤束耦合的装置的示意图。

图6示出了根据本发明另一实施例的单芯光纤场景下模斑整形单元组在反射界面上排布的示意图。

图7示出了根据本发明又一实施例的用于光纤束耦合的装置的侧视示意图。

图8示出了根据本发明又一实施例的多芯光纤场景下模斑整形单元组在反射界面的排布的示意图。

图9示出了非对称闪耀光栅用于本发明实施例的用于光纤束耦合的装置的示意图。

图10示出了用于非对称光栅的制备方法的示意图。

图11示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置100的侧视示意图。如图1所示，该装置100包括：至少一个光纤束110、至少一个波导束120、至少一个模斑整形单元组130和至少一个目标光栅组140，该至少一个光纤束110中的每个光纤束包括至少一根纤芯，该至少一个波导束120中的每个波导束包括至少一个光波导，该至少一个模斑整形单元组130中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，该至少一个目标光栅组140中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅。

在本发明实施例中，每个光纤束可以包括一根纤芯，也可以包括多根纤芯，每个波导束可以包括一个光波导，也可以包括多个光波导，每个光纤束与每个波导束对应，光纤束中有多少根纤芯决定了对应的波导束中包含了多少个光波导，也就是说，每根纤芯与每个光波导对应。每个光波导所输出的信号光入射到所对应的模斑整形单元。每个模斑整形单元组可以包括一个模斑整形单元，也可以包括多个模斑整形单元，每个模斑整形单元组与每个波导束对应，波导束中有多少个光波导决定了对应的模斑整形单元组中包含了多少个模斑整形单元，也就是说，每个光波导和每个模斑整形单元对应。每个模斑整形单元所反射出来的信号光入射到对应的目标光栅中。每个目标光栅组可以包括一个目标光栅，也可以包括多个目标光栅，每个目标光栅组与每个模斑整形单元组对应，模斑整形单元组中有多少模斑整形单元决定了对应的目标光栅组中包含了多少个目标光栅，也就是说，每个模斑整形单元和每个目标光栅对应。换句话说，光纤束包含有N根芯，所对应的波导束就包含由N个波导，就可以输出N个信号光，对应了一个模斑整形单元组中的N个模斑整形单元中，最终入射到一个目标光栅组中的N个目标光栅中。

并且，进一步地，当光纤束中所包含的纤芯的数量为1时，所对应的模斑数目也为1；当光纤束中所包含的纤芯的数量大于1时，所对应的模斑的数目也大于1。也就是说，一个纤芯所输入的信号光对应了一个输出的模斑。

具体来说，至少一个光纤束110可以包括第一光纤束，该第一光纤束可以包括第一纤芯；至少一个波导束120可以包括第一波导束，该第一波导束可以包括第一光波导；至少一个模斑整形单元组130可以包括第一模斑整形单元组，该第一模斑整形单元组可以包括第一模斑整形单元；模斑整形单元模斑整形单元至少一个目标光栅组140可以包括第一目标光栅组，该第一目标光栅组可以包括第一目标光栅。

其中，第一光波导可以用于接收第一纤芯输入的信号光(为便于区分和理解，记作第一信号光)，通过第一光波导传播至第一模斑整形单元，第一模斑整形单元用于对接收到的第一信号光进行模斑整形处理，将该第一信号光反射至第一目标光栅，该第一信号光经过模斑整形处理后反射至第一目标光栅的第一模斑小于未经模斑整形处理反射至第一目标光栅的第二模斑。

需要说明的是，在本发明实施例中，“模斑(Mode Distribution)”用于表征光束在与该光束的传播方向垂直的平面上的光场强度的分布，以下为了避免赘述，省略对相同或相似情况的说明。

还需要说明的是，以上所列举的第一模斑和第二模斑仅为示例性说明，而不应对本发明构成任何限定。在本发明实施例中，该第一模斑为经过该装置中的模斑整形处理后反射至第一目标光栅的模斑，第二模斑为未经过模斑整形处理直接反射至第一目标光栅(即，与现有技术相同)的模斑，也就是说，通过配置模斑整形处理使得信号光入射到第一目标光栅中的模斑尺寸变小了。应注意，这里所述的第二模斑并不是在本发明所提供的的装置中产生的，仅以第二模斑为例与第一模斑作对比，因此不应对本发明构成任何限定。

还需要说明的是，这里所说的模斑的大小可以通过光斑分析仪来测量。具体来说，以第一目标光栅位置作为测量点，在与该信号光入射位置垂直的方向将波导束截断，在截面上通过光斑分析仪来测量模斑的尺寸。例如，沿光束边沿能量分布下降到1/e²(e是自然常数)处测量可以得到模斑的直径D。应理解，模斑的测量方法与现有技术相同，为了简洁，这里省略其详细说明。还应理解，这里所列举的模斑的直径仅为模斑大小的一种表征方式，不应对本发明构成任何限定。还应理解，这里所列举的模斑大小的测量方法仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定。

还需要说明的是，图1中所示的信号光与目标光栅所在平面所成的角度仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定。在本发明实施例中，对于经模斑整形处理后的信号光入射目标光栅的角度并未特别限定，也就是说，该信号光入射到目标光栅中时，信号光与目标光栅所在的平面(为便于说明，记作第一平面)的夹角可以为锐角、也可以为直角，还可以为钝角。

例如，图2示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的另一示意图。

对图2中所示出的信号光的光路走向的具体过程与图1中所示出的信号光的光路走向的具体过程相似，所不同的是，通过使用不同的光学元件作为模斑整形单元，使信号光的反射角度不同，例如，在图1中可以使用菲涅尔镜作为模斑整形单元，信号光的入射角与出射角为锐角，在图2中可以使用光栅作为模斑整形单元，信号光的入射角与出射角为钝角。

又例如，图3示出了本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的又一示意图。

对图3中所示出的信号光的光路走向的具体过程与图1中所示出的信号光的光路走向的具体过程相似，所不同的是，反射界面与目标光栅所在平面的角度不同，图1中示出的反射界面与第一平面成锐角，图3中示出的反射界面与第一平面成直角。也就是说，本发明对于反射界面与目标光栅所在平面的夹角并未特别限定。还需要说明的是，在本发明实施例中，目标光栅的后方可以配置硅基PIC芯片，用于将目标光栅接收到的信号光耦合到硅基PIC芯片中，为了简洁，在图中未示出。

在本发明实施例中，通过模斑整形单元的模斑整形处理，使得该信号光的模斑直径减小，或者说，减少了光的扩散，使得信号光汇聚到更小的区域，从而光场强度增强，耦合效率提高。

以下，为方便说明，仍以图1所示的结构为例，结合图4至图7详细说明本发明实施例的用于光纤束耦合的装置。

可选地，该装置100还可以包括包覆层150，用于包覆在各波导束的外层，与各波导束形成反射界面，以将信号光传播到模斑整形单元组中。该包覆层150的最小厚度可以大于信号光的光波波长，以将信号光与空气隔绝，减少光的扩散。

图4示出了根据本发明一实施例的用于光纤束耦合的装置的另一示意图。如图4所示，该装置100还包括包覆层150，包覆在各波导束120的外层。在本发明实施例中，波导束120可以采用第一材料制备，包覆层150可以采用第二材料制备，第一材料的折射率大于第二材料的折射率，更具体地，第一材料的折射率与第二材料的折射率之差的绝对值处于0.01～0.05范围内。其中，作为示例而非限定，该第一材料可以为聚合物、氧化硅、掺杂的氧化硅、玻璃等材料。应理解，以上列举的第一材料仅为示例性说明，本发明对此并未特别限定。

在本发明实施例中，作为示例而非限定，该模斑整形单元可以为菲涅尔镜、光栅或者凹面镜。

以下，结合上述模斑整形单元的具体形式，对模斑整形处理作详细说明。

当模斑整形单元为菲涅尔镜时，由于菲涅尔镜由一系列同心的位相型圆环组成，信号光通过菲涅尔镜会由于衍射作用产生汇聚，使得信号光经过处理后，扩散减小，在目标光栅中时与其模斑匹配，耦合效率提高。例如，在图1中所示的模斑整形单元可以为菲涅尔镜。

当模斑整形单元为光栅时，该光栅可以为位相型或振幅型光栅，信号光通过光栅的处理后，一方面扩散减小，另一方面，非对称光栅可用于产生与光栅本征模斑模场接近的非对称模斑(形成非对称模斑的具体过程将在后文详细描述)，与在目标光栅模斑更加匹配，耦合效率提高。例如，在图2和图3中所示的模斑整形单元可以为光栅。

当模斑整形单元为凹面镜时，由于凹面镜具有一定的焦距，对光有汇聚作用，使得信号光被反射到第一目标光栅的过程中，光的扩散减小，更多的光汇聚到第一目标光栅中，即光强增大，耦合效率提高。

应理解，以上所列举的模斑整形单元的具体形式仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。其他光学元件通过上述模斑整形处理的原理以使模斑减小的方法均落入本发明的保护范围内。

进一步地，可选地，如图4所示，该装置100还包括保护覆盖层160，用于保护包覆层，覆盖于各模斑整形单元组上方，保护覆盖层的最小厚度大于信号光的波长，保护覆盖层采用第三材料，第三材料的折射率小于第二材料的折射率。

具体地，本发明实施例通过在模斑整形单元组上方覆盖一层低折射率的保护覆盖层，该保护覆盖层的最小厚度可以大于信号光的波长，以将信号光与空气、灰尘隔绝，减少光的散射，并保护模斑整形单元组和包覆层。保护覆盖层采用第三材料制备，该第三材料的折射率小于第二材料的折射率，作为示例而非限定，该第三材料可以为氟化镁、聚四氟乙烯等低折射率材料。应理解，以上列举的第三材料的具体内容仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。

因此，本发明实施例的用于光纤束耦合的装置，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使反射到目标光栅的信号光的模斑减小，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。

进一步地，根据对精度要求的不同，该至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元的焦距可以为相同值，也可以为不同值。

具体来说，处于该反射界面上的每个模斑整形单元都可以具有相同的焦距，或者说，该反射界面上的各模斑整形单元为相同的模斑整形单元。各模斑整形单元的焦距可以根据各波导束所处的位置差异来确定，也可以根据精度要求来确定，或者结合上述两种或者其他因素来确定，所有通过在反射界面配置模斑整形单元以对信号光进行模斑整形处理，使得入射到目标光栅中的信号光的模斑较未经模斑整形处理的模斑小的方法均落入本发明的保护范围内。

与此相对地，可以根据每个信号光经由模斑整形单元反射至目标光栅的光路程来确定所对应的模斑整形单元的焦距。例如，可以以模斑整形单元组为单位，为每个模斑整形单元组确定不同的焦距，也可以以单个的模斑整形单元为单位，为每个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元确定不同的焦距，或者还可以以处于同一高度的模斑整形单元或模斑整形单元组为单位来确定焦距，本发明对此并未特别限定。

可选地，该第一模斑整形单元的焦距根据该第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅的光路程确定，以使第一模斑与第一目标光栅的本征模斑相匹配。

具体地，通过对第一模斑整形单元的焦距的控制，使得该第一模斑整形单元对该信号光进行模斑整形处理后的模斑能够与第一目标光栅的本征模斑相匹配。也就是说，根据第一光信号由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅的光路程确定第一模斑整形单元的焦距，可以使经第一模斑整形单元模斑整形处理后的信号光的模斑与第一目标光栅的本征模斑的重叠达到最大，从而使耦合效率达到最高。

可选地，该装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元组和至少两个目标光栅组，该至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，该至少两目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，该至少两个目标光栅组配置于第一平面上，该至少两个模斑整形单元组包括第一模斑整形单元组和第二模斑整形单元组，

其中，第一模斑整形单元组中的第一模斑整形单元与第一平面的距离，和第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与第一平面的距离不同，第一模斑整形单元的焦距根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅组中的第一目标光栅的光路程确定，第二模斑整形单元的焦距根据第二信号光由第二模斑整形单元反射至第二目标光栅组中的第二目标光栅的距离确定，第一信号光为第一波导束中的第一光波导输出的信号光，第二信号光为第二波导束中的第二光波导输出的信号光。

图5示出了根据本发明另一实施例的用于光纤束耦合的装置200的侧视示意图。如图5所示，该至少两个光纤束可以包括第一光纤束211和第二光纤束212，该至少两个波导束可以包括第一波导束221和第二波导束222，该至少两个模斑整形单元组可以包括第一模斑整形单元组231和第二模斑整形单元至232，该至少两个目标光栅组可以包括第一目标光栅组241和第二目标光栅组242，其中，第一光纤束211、第一波导束221、第一模斑整形单元组231和第一目标光栅组241相对应；第二光纤束212、第二波导束222、第二模斑整形单元组232和第二目标光栅组242相对应。也就是说，第一光纤束211输入第一组信号光至第一波导束221，经第一波导束221传输至第一模斑整形单元组231，第一模斑整形单元组231对第一信号光进行模斑整形处理后，将第一信号光反射至第一目标光栅组241；第二光纤束212输入第二信号光至第二光波导222，经第二光波导222传输至第二模斑整形单元232，第二模斑整形单元232对第二信号光进行模斑整形处理后，将第二信号光反射至第二目标光栅242。

其中，第一波导束221和第二波导束222可以为平行排布的两个波导束，例如，第一波导束221和第二波导束222可以为平行于第一平面排布的两个波导束，第一波导束221和第二波导束222也可以为与第一平面成一定角度排布的两个波导束。或者，以第一平面作为参考平面，第一波导束221和第二波导束222可以排布在同一高度或者不同高度。本发明对此并未特别限定。

需要说明的是，这里所说的第一波导束221与上文中所说的第一波导束可以为同一波导束，也可以为不同波导束，本发明对此并未特别限定。

应理解，以上列举的第一波导束和第二波导束仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。该至少两个波导束中还可以包括更多的波导束，各波导束与光纤束相对应，可以呈一维排布，也可以呈二维排布，本发明对此并未特别限定。

以下，不失一般性，结合图5，以第一波导束221和第二波导束222平行于第一平面，且处于不同高度的情况为例，进行详细说明。

为方便说明，假设第一平面为与水平面平行的平面(图5中所示YOZ平面)，第二平面(图5中所示XOY平面)为与第一波导束的输入方向垂直的平面。由于第一波导束平行于第一平面，故第二平面此时为与第一平面垂直的平面。

其中，第一波导束221可以包括第一光波导，第二波导束222可以包括第二光波导，第一光波导与第二光波导在第二平面的交点与第一平面的距离分别为h1和h2，也就是说，第一波导束221与第一平面的距离为h1，第二波导束222与第一平面的距离为h2。由于第一模斑整形单元组231中的第一模斑整形单元用于接收第一光波导输出的第一信号光，第二模斑整形单元组232中的第二模斑整形单元用于接收第二光波导222输出的第二信号光，因此，第一模斑整形单元与第二模斑整形单元与第一平面的距离也不相同，即，第一模斑整形单元与第一平面的距离也为h1，第二模斑整形单元与第一平面的距离也为h2。第一模斑整形单元和第二模斑整形单元可以为配置在一个平面上的模斑整形单元，或者说，第一模斑整形单元组231和第二模斑整形单元组232可以为配置在一个平面上的模斑整形单元组。为方便说明，将第一模斑整形单元组231与第二模斑整形单元组232同处的平面称为反射界面。各模斑整形单元的焦距根据反射光的光路程确定，例如，第一模斑整形单元的焦距根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅组241中的第一目标光栅的光路程S1确定，第二模斑整形单元的焦距根据第二信号光由第二模斑整形单元反射至第二目标光栅组242中的第二目标光栅的光路程S2确定，由于模斑整形单元模斑整形单元模斑整形单元模斑整形单元h1≠h2，故S1≠S2，因此，第一模斑整形单元的焦距与第二模斑整形单元的焦距也不相同。为了保证各模斑整形单元模斑整形处理后的信号光的模斑能够与相对应的目标光栅的本征模斑相匹配，为处于不同位置的模斑整形单元确定不同的焦距，从而使各模斑整形单元进行模斑整形处理后的信号光的模斑都能够与其对应的目标光栅的本征模斑相匹配，从而大大提供了耦合效率，同时实现了光纤的多维排布，增加了耦合通道。

需要说明的是，第二平面为与波导束方向垂直的平面，信号光沿着波导束的方向传播，因此，也可以说第二平面为与信号光的传播方向垂直的平面。

应注意，上述所列举的第一光波导、第二光波导、第一信号光、第二信号光以及第一模斑整形单元、第二模斑整形单元、第一目标光栅、第二目标光栅均为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。在本发明实施例中，第一光波导、第二光波导可以为同一个波导束中的两个光波导，也可以为不同波导束中的两个光波导，与之对应的，第一信号光和第二信号光可以为同一个波导束中的两个光波导输出的信号光，也可以为不同波导束中的两个光波导输出的信号光，第一模斑整形单元和第二模斑整形单元可以为同一个模斑整形单元组中的两个模斑整形单元，也可以为两个不同的模斑整形单元组中的两个模斑整形单元，分别与第一信号光与第二信号光对应；第一目标光栅和第二目标光栅可以为同一个目标光栅组中的两个目标光栅，也可以为两个不同的目标光栅组中的两个目标光栅。只要保证每个纤芯、每个光波导、每个信号光、每个模斑整形单元以及每个目标光栅具有一一对应关系即可。

应理解，上述所列举的第一波导束和第二波导束仅为示例性说明，该第一波导束和第二波导束可以为同一个波导束，也可以为不同的波导束，在本发明实施例中，只需保证第一波导束中的第一光波导与第二波导束中的第二光波导为距离第一平面的高度不同的两个光波导即可。也就是说，第一光波导和第二光波导仅用于区分距离第一平面的高度不同。

还应理解，以上所列举的各模斑整形单元根据所对应的信号光的反射光路程确定焦距的方法仅为本发明的一种实现方式。本发明也可以根据精度的要求，对个模斑整形单元组选用同一焦距的模斑整形单元，或者为所有的模斑整形单元选用同一焦距的模斑整形单元。本发明对此并未特别限定。

还应理解，图5中示出的第一波导束与第二波导束的位置关系仅为示例性说明，第一波导束与第二波导束可以在水平方向和垂直方向的位置都彼此相异，本发明对于各波导束之间的位置关系并未特别限定，只要各光纤束、波导束、模斑整形单元与目标光栅一一对应，能够实现信号光的传播，均落入本发明的保护范围内。

还应理解，图5中示出的第一平面、第二平面为示例性说明，该第一平面也可以为不平行于水平面的面，第二平面也可以为不与第一平面垂直的面，在本发明实施例中，第一平面为目标光栅所处的平面，可以水平、可以倾斜，甚至可以竖直，第二平面为与信号光入射方向相垂直的面，可以与第一平面垂直，也可以与第一平面成一定夹角。

可选地，波导束在第二平面的截面尺寸根据光纤束的外径确定。

具体地，由于波导束与光纤束之间的相互耦合，波导束在第二平面的截面尺寸可以根据光纤束的外径确定。不失一般性，波导束的截面可以为方形或者圆形。对于方形截面的波导束，其截面尺寸即为方形的内切圆的直径，可以大于等于光纤束的外径；对于圆形截面的波导束，其截面尺寸即为圆的直径，可以大于等于光纤束的外径。

应理解，本发明对于波导束的截面形状并未特别限定，只要能够与光纤束耦合并使输出的信号光的模斑为圆形，均落入本发明的保护范围。

还应理解，波导束可以为直线型，也可以为弧型、S型，本发明对此并未特别限定，只要能够与光纤束耦合并将信号光传输至对应的反射镜面，从而反射至对应的目标光栅上，均落入本发明的保护范围。

还应理解，光纤束在第二平面上的排布可以为一维排布，也可以为二维排布，通过在调整光纤束在第二平面上的排布方式，可以在反射界面得到不同的排布方式，例如：方形排布、蜂窝排布、同心圆排布等，本发明对此并未特别限定。

可选地，第一波导束与第二波导束平行排布，第一波导束与第二波导束在第二平面上交点的距离大于等于光纤束的外径第二平面与第一波导束垂直。

具体地，各波导束之间的间隔可以大于等于光纤束的外径，以使得各波导束与光纤束之间更好地耦合。例如，单模光纤束的外径125微米(um)，则可以将波导束间隔确定为127微米，各波导束与光纤束之间一一对应。图6示出了根据本发明另一实施例的单芯光纤束(或者说单模光纤束)场景下模斑整形单元组在反射界面上排布的示意图。如图6所示，由于各光纤束之间分别间隔127微米方形排布，与其对应的各波导束在反射界面上也成间隔127微米方形排布，模斑整形单元组在反射界面上也成间隔127微米方形排布。因此，该排布图也可以理解为信号光入射到各模斑整形单元中所产生的各模斑的排布图。

需要说明的是，在本发明实施例中，“间隔”用于表示在与光传播方向垂直的平面(例如，第二平面)上，两个光纤束或者两个波导束与该平面的交点的距离，以下为了避免赘述，省略对相同或相似情况的说明。

应理解，以上列举的排布方式、波导束间隔均为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。其他例如，同心圆排布、蜂窝排布等二维排布以及大于光纤束外径的排布间隔均落入本发明的保护范围内。

还应理解，以上列举的光纤束可以为单模光纤束、多芯光纤束或者多模光纤束，本发明并未特别限定。需要说明的是，当光纤束为多芯光纤束或者多模光纤束时，其每一组信号光所对应的模斑为一个模斑的阵列，即，每个信号光对应了一个模斑。

可选地，至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，N个光波导平行排布，N根纤芯与N个光波导一一对应，N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离根据纤芯的外径确定，其中，N为大于等于2的整数。

以下结合图7，详细说明多模光纤束用于本发明实施例的用于光纤束耦合的装置300。

图7示出了根据本发明又一实施例的用于光纤束耦合的装置300的侧视示意图。如图6所示，每个光纤束中可以包含有N根(例如，七根)纤芯，每个波导束中可以包含有N个光波导，N根纤芯与N个光波导一一对应，每一个光波导用于接收所对应的纤芯输入的信号光。不失一般性，纤芯之间的间隔以及光波导之间的间隔根据纤芯的外径确定，例如，纤芯的外径为10微米，则间隔可以为大于10微米的值，例如，20微米。并且，光纤束之间的间隔与波导束之间的间隔根据光纤束的外径确定。

在本发明实施例中，以多芯光纤为结构单元向外扩展，可以减小光纤数目。具体来说，N根纤芯可以使光纤数目减少N倍，并且使光纤密集程度增强N倍。

图8示出了根据本发明又一实施例的多芯光纤场景下模斑整形单元组在反射界面的排布的示意图。如图8所示，当光纤束包含有7根纤芯时，每一个光纤束对应一个波导束，每个波导束含7个光波导，每根纤芯和每个光波导一一对应。每个波导束对应一个模斑整形单元组，每个模斑整形单元组含7个模斑整形单元，每个光波导和每个模斑整形单元一一对应。因此，信号光入射到各模斑整形单元中所产生的模斑可以对应一个模斑的阵列(为便于区分和理解，称为模斑子阵列)，即，七个模斑，使得光纤密集程度大大增加。多个光纤束构成了一个光纤束阵列，各光纤束所对应的各模斑子阵列构成了模斑阵列。各纤芯间隔20微米，各光纤束间隔127微米，故对应的模斑子阵列中的各模斑间隔20微米，各模斑子阵列间隔127微米。

换句话说说，每个光纤束中的纤芯的排布决定了模斑子阵列中各模斑的排布，各光纤束的排布决定了模斑阵列的排布。如图8所示，每个模斑子阵列呈圆形排布，各模斑子阵列间又呈方形排布。

因此，本发明实施例的用于光纤束耦合的装置，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使反射到目标光栅的信号光的模斑减小，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。并且通过增加光纤的纤芯数量，使光纤密集程度成倍增加，大大增加了耦合通道数量。

可选地，当该模斑整形单元为光栅时，该光栅可以为非对称光栅。

具体地，由于目标光栅具有不对称的结构，因此目标光栅的本征模斑也具有不对称性，而经光波导传播至模斑整形单元的信号光一般都具有对称的模斑，其光场分布可以是一个对称的高斯分布。因此，可以通过非对称光栅的模斑整形处理，改变信号光的位相关系，使被模斑整形处理后的信号光也具有不对称的光场分布，以使模斑整形处理后的信号光的模斑与目标光栅的本征模斑相匹配，从而极大地提高耦合效率。

作为示例而非限定，该非对称光栅为非对称闪耀光栅。

图9示出了非对称闪耀光栅用于本发明实施例的用于光纤束耦合的装置100的示意图。

如图9所示，信号光经光波导120输入至非对称闪耀光栅131时所具有的模斑为对称模斑，光场分别是一个对称的高斯分布，经非对称闪耀光栅131的模斑整形处理后，出射的信号光所具有的模斑的光场分布为非对称的分布，该非对称的模斑与目标光栅140的本征模斑正好相匹配，从而极大地提高耦合效率。

应理解，非对称闪耀光栅仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，其他可以通过模斑整形处理使信号光的模斑具有不对称的光场分布的非对称光栅均落入本发明的保护范围内。

还应理解，以上仅以图1为例进行说明，不应对本发明构成任何限定本发明也不应限于此。例如上述图4至图8中示出的各实施例的装置，均可通过本发明实施例的非对称光栅，形成非对称的光场分布，以与非对称的目标光栅相匹配。本发明对于非对称光栅所应用的场景并未特别限定。

因此，本发明实施例的用于光纤束耦合的装置，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使反射到目标光栅的信号光的模斑减小，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。并根据目标光栅的非对称性，通过非对称光栅的模斑整形处理，将信号光由对称的光场分布调整为与目标光栅相对应的非对称的光场分布，使得耦合效率进一步提高。

进一步地，以下结合图10详细说明本发明实施例的非对称光栅的制备方法。图10示出了用于非对称光栅的制备方法的示意图。该方法包括：

在抛光的反射界面上涂覆感光材料；

将本发明实施例的光纤束耦合的装置封装在硅基PIC芯片上；

从光纤和目标光栅分别向目标位置注入光(光的入射方向如图10中箭头所示)，使其在抛光后的反射界面上形成干涉并感光；

显影。

具体地，根据全息成像的原理可知，当波导束中有光输入时，由于在反射界面上形成了非对称光栅，通过非对称光栅的作用，使光自动汇聚到目标光栅上。

需要说明的是，感光可以是化学聚合、分解，也可以是玻璃暗化、多光子吸收等方式，本发明对于感光的方式并未特别限定。应注意，若通过玻璃暗化的方式感光，则省略显影。

因此，本发明实施例的用于光纤束耦合的装置，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使反射到目标光栅的信号光的模斑减小，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。

以上结合图1至图10详细说明了根据本发明实施例的用于光纤束耦合的装置，以下结合图11详细说明根据本发明实施例的用于光纤束耦合的方法。

图11示出了根据本发明实施例的用于光纤束耦合的方法900的示意性流程图。该方法900可以由前述的根据本发明实施例的用于光纤束耦合的装置执行，该装置包括至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元组和至少一个目标光栅组，至少一个光纤束中的每个光纤束包括至少一根纤芯，至少一个波导束中的每个波导束包括至少一个光波导，至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，至少一个目标光栅组中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅。如图11所示，该方法900包括：

S910，通过至少一个光波导中的第一光波导接收至少一根纤芯中的第一纤芯输入的第一信号光；

S920，通过至少一个模斑整形单元中的第一模斑整形单元接收第一光波导输出的第一信号光，并对第一信号光进行模斑整形处理，将第一信号光反射至至少一个目标光栅中的第一目标光栅，使该第一信号光经过模斑整形处理后反射至第一目标光栅的第一模斑小于未经模斑整形处理反射至第一目标光栅的第二模斑。

可选地，该方法900还包括：

根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅的光路程，确定第一模斑整形单元的焦距，以使第二模斑与第一目标光栅的本征模斑相匹配。

可选地，该装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元组和至少两个目标光栅组，该至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，该至少两个目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，该至少两个目标光栅组配置于第一平面上，该至少两个模斑整形单元组包括第一发射单元组和第二模斑整形单元组，第一模斑整形单元组中的第一模斑整形单元与第一平面的距离和第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与第一平面的距离不同，该方法900还包括：

根据第一信号光由第一模斑整形单元反射至第一目标光栅组中的第一目标光栅的光路程，确定第一模斑整形单元的焦距；

根据第二信号光由第二模斑整形单元反射至第二目标光栅组中的第二目标光栅的光路程，确定第二模斑整形单元的焦距。

可选地，该方法900还包括：

根据至少两个光纤束的外径，确定第一波导束与第二波导束的距离，以使第一波导束与第二波导束在第二平面上交点的距离大于等于至少两个光纤束中任意一个光纤束的外径，第二平面与第一波导束垂直，第一波导束与第二波导束平行排布。

可选地，至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，N个光波导平行排布，N根纤芯与N个光波导一一对应，N为大于等于2的整数，该方法900还包括：

根据纤芯的外径确定N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离，以使第一光波导与第二光波导在第二平面上交点的距离大于等于纤芯的外径，第二平面与第一波导束垂直。

因此，本发明实施例的用于光纤束耦合的方法，通过模斑整形单元对信号光的模斑整形处理，使反射到目标光栅的信号光的模斑减小，从而提高与目标光栅的匹配度，提高耦合效率。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种用于光纤束耦合的装置，其特征在于，包括：至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元组和至少一个目标光栅组，所述至少一个光纤束中的每个光纤束包括至少一根纤芯，所述至少一个波导束中的每个波导束包括至少一个光波导，所述至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，所述至少一个目标光栅组中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅，其中，

所述至少一个光波导中的第一光波导用于接收所述至少一根纤芯中的第一纤芯输入的第一信号光；

所述至少一个模斑整形单元中的第一模斑整形单元用于接收经所述第一光波导输出的所述第一信号光，并对所述第一信号光所对应的模斑进行模斑整形处理，以使所述第一信号光发射至所述至少一个目标光栅中的第一目标光栅，所述第一信号光经过所述模斑整形处理后反射至所述第一目标光栅的第一模斑小于未经所述模斑整形处理反射至所述第一目标光栅的第二模斑。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一模斑整形单元的焦距根据所述第一信号光由所述第一模斑整形单元反射至所述第一目标光栅的光路程确定，以使所述第一模斑与所述第一目标光栅的本征模斑相匹配。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元组和至少两个目标光栅组，所述至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，所述至少两个目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，所述至少两个目标光栅组配置于第一平面上，所述至少两个模斑整形单元组包括第一模斑整形单元组和第二模斑整形单元组，

其中，所述第一模斑整形单元组中的所述第一模斑整形单元与所述第一平面的距离和所述第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与所述第一平面的距离不同，所述第一模斑整形单元的焦距根据所述第一信号光由所述第一模斑整形单元反射至所述第一目标光栅组中的所述第一目标光栅的光路程确定，所述第二模斑整形单元的焦距根据第二信号光由所述第二模斑整形单元反射至所述第二目标光栅组中的第二目标光栅的光路程确定，所述第一信号光为所述第一波导束中的第一光波导输出的信号光，所述第二信号光为所述第二波导束中的第二光波导输出的信号光。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一波导束与所述第二波导束平行排布，所述第一波导束与所述第二波导束在第二平面上交点的距离大于等于所述至少两个光纤束中任意一个光纤束的外径，所述第二平面与所述第一波导束垂直。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，所述至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，所述N个光波导平行排布，所述N根纤芯与所述N个光波导一一对应，所述N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离根据所述纤芯的外径确定，其中，所述N为大于等于2的整数。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述模斑整形单元包括：菲涅尔镜、光栅或者凹面镜。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光栅为非对称光栅。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

包覆层，用于包覆在各所述波导束的外层，与各所述波导束形成反射界面，所述包覆层的最小厚度大于所述信号光的波长，

其中，所述波导束采用第一材料，所述包覆层采用第二材料，所述第一材料的折射率大于所述第二材料的折射率。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

保护覆盖层，用于保护包覆层，所述保护覆盖层覆盖于各所述模斑整形单元组上方，所述保护覆盖层的最小厚度大于所述信号光的波长，所述保护覆盖层采用第三材料，所述第三材料的折射率小于所述第二材料的折射率。

10.一种用于光纤束耦合的方法，其特征在于，所述方法由用于光纤束耦合的装置执行，所述装置包括至少一个光纤束、至少一个波导束、至少一个模斑整形单元组和至少一个目标光栅组，所述至少一个光纤束中的每个光纤束包括至少一根纤芯，所述至少一个波导束中的每个波导束包括至少一个光波导，所述至少一个模斑整形单元组中的每个模斑整形单元组包括至少一个模斑整形单元，所述至少一个目标光栅组中的每个目标光栅组包括至少一个目标光栅，所述方法包括：

通过所述至少一个光波导中的第一光波导接收所述至少一根纤芯中的第一纤芯输入的第一信号光；

通过所述至少一个模斑整形单元中的第一模斑整形单元接收经所述第一光波导输出的所述第一信号光，并对所述第一信号光进行模斑整形处理，将所述第一信号光反射至所述至少一个目标光栅中的第一目标光栅，使所述第一信号光经过所述模斑整形处理后反射至所述第一目标光栅的第一模斑小于未经所述模斑整形处理反射至所述第一目标光栅的第二模斑。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述第一信号光由所述第一模斑整形单元反射至所述第一目标光栅的光路程，确定所述第一模斑整形单元的焦距，以使所述第一模斑与所述第一目标光栅的本征模斑相匹配。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述装置包括至少两个光纤束、至少两个波导束、至少两个模斑整形单元和至少两个目标光栅，所述至少两个波导束包括第一波导束和第二波导束，所述至少两个目标光栅组包括第一目标光栅组和第二目标光栅组，所述至少两个目标光栅配置于第一平面上，所述至少两个模斑整形单元组包括第一模斑整形单元组和第二模斑整形单元组，所述第一模斑整形单元组中的所述第一模斑整形单元与所述第一平面的距离和所述第二模斑整形单元组中的第二模斑整形单元与所述第一平面的距离不同，所述方法还包括：

根据所述第一信号光由所述第一模斑整形单元反射至所述第一目标光栅组中的所述第一目标光栅的光路程，确定所述第一模斑整形单元的焦距；

根据第二信号光由所述第二模斑整形单元反射至所述第二目标光栅组中的第二目标光栅的光路程，确定所述第二模斑整形单元的焦距，所述第一信号光为所述第一波导束中的第一光波导输出的信号光，所述第二信号光为所述第二波导束中的第二光波导输出的信号光。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述至少两个光纤束的外径，确定所述第一波导束与所述第二波导束的距离，以使所述第一波导束与所述第二波导束在第二平面上交点的距离大于等于所述至少两个光纤束中任意一个光纤束的外径，所述第二平面与所述第一波导束垂直，所述第一波导束与所述第二波导束平行排布。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤束的每个光纤束包含有N根纤芯，所述至少一个波导束中的每个波导束包含有N个光波导，所述N个光波导平行排布，所述N根纤芯与所述N个光波导一一对应，所述N为大于等于2的整数，所述方法还包括：

根据所述纤芯的外径确定所述N个光波导中的第一光波导与第二光波导的距离，以使所述第一光波导与所述第二光波导在第二平面上交点的距离大于等于所述纤芯的外径，所述第二平面与所述第一波导束垂直。