CN108700707A - 动态光束转向光电子封装 - Google Patents

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Abstract

本文公开了包括集成电路(IC)光学组件的装置和用于IC光学组件的操作的过程。在一些实施例中，IC光学组件包括提供具有特定光束方向的光输出的发射器组件，以及发射器驱动器组件。发射器组件包括光耦合到多个波导的光源、多个光栅和多个相位调谐器。根据反馈信号，发射器驱动器组件使得由光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有特定光束方向的光输出，所述特定相位是由多个相位调谐器的每个相位调谐器在多个波导中的相应波导上诱导的。

Description

动态光束转向光电子封装
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月25日提交的题为“DYNAMIC BEAM STEERINGOPTOELECTRONIC PACKAGES”的美国专利申请15/081,813的优先权。
技术领域
本公开总体上涉及计算的技术领域，并且更具体地，涉及光电子组件及其制造方法。
背景技术
本文提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的背景。除非本文另有指示，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不会由于包括在本部分中而被认为是现有技术或现有技术的暗示。
光学数据传输使用比电数据传输中可能的更低的功率在计算机、服务器、设备、板、芯片和组件之间以及之中提供增加的带宽和传输速度能力。然而，与光学数据传输相关联的光电子器件的制造和操作在热管理、光学对准、机械稳定性、材料兼容性、操作可靠性、组件坚固性和/或成本效率方面呈现出额外的挑战。随着持续朝向更高带宽性能和小外形尺寸的发展趋势，将光电子器件(如光学收发器模块)的封装进一步压紧，同时解决了更高的温度、应力、对准、串扰、成本、电力输送和/或由于其尺寸较小而出现的集成挑战。
附图说明
通过以下结合附图的具体实施方式将容易理解实施例。本文描述的概念通过在附图中以示例的方式而不是限制的方式示出。为了说明的简单和清楚，附图中示出的元件不一定按比例绘制。在认为合适的地方，类似的参考标签表示对应或类似的元件。
图1描绘了根据一些实施例的示例性光电子封装的至少一部分的截面视图。
图2描绘了根据一些实施例的另一示例性光电子封装的至少一部分的截面视图。
图3描绘了根据一些实施例的包括在图1和图2的光电子封装中的光发射器组件的至少一部分的透视图。
图4描绘了根据一些实施例的包括在图1和图2的光电子封装中的光发射器组件的至少一部分的截面视图。
图5描绘了根据一些实施例的示例性方框图，其示出了包括在图1和图2的光电子封装中的光发射器和接收器组件之间的光通信和电学通信。
图6A描绘了根据一些实施例的用于主动监测光发射器和接收器组件之间的光学未对准并促进重新对准的示例性过程。
图6B描绘了根据一些实施例的用于动态维持光发射器和接收器组件之间的光学对准的示例性过程。
图7A-7C描绘了根据一些实施例的关于光发射器和接收器组件之间的光通路的附加细节。
图8示出了根据一些实施例的适用于图1-7C的各种组件的示例性计算设备。
具体实施方式
描述了与集成电路(IC)组件相关的装置和方法的实施例。在实施例中，集成电路(IC)光学封装可以包括发射器组件，以用于提供具有特定光束方向的光输出；以及发射器驱动器组件，其电耦合到发射器组件。发射器组件可以包括光耦合到多个波导的光源，光耦合到多个光栅中的相应光栅的多个波导中的波导，以及耦合到多个波导中的相应波导的多个相位调谐器中的相位调谐器。发射器驱动器组件可以根据反馈信号使得由光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有特定光束方向的光输出，所述特定相位是由多个相位调谐器中的每个相位调谐器在多个波导中的相应波导上诱导的。以下将更全面地描述本公开的这些方面和其它方面。
虽然本公开的概念易于进行各种修改和替代形式，但是其具体实施例已经在附图中通过示例的方式示出，并且将在本文中进行详细描述。然而，应当意识到，不旨在将本公开的概念限制为所公开的特定形式，而相反地本发明是要涵盖与本公开和所附权利要求一致的所有修改、等同物和替代物。
在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“说明性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以或可以不必要地包括该特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，要认为的是结合其它实施例来影响这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的认知内，无论是否明确描述。此外，应当意识到，以“A、B和C中的至少一个”的形式包括在列表中的项目可以意指(A)；(B)；(C)；(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。类似地，以“A、B或C中的至少一个”的形式列出的项目可以意指(A)；(B)；(C)；(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。
在一些情况下，所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合实施。所公开的实施例还可以被实施为由一个或多个暂态的或非暂态的机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在一个或多个暂态的或非暂态的机器可读存储介质上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读存储介质可以被体现为用于以机器可读的形式存储或发送信息的任何存储设备、机构或其它物理结构(例如，易失性或非易失性存储器、介质盘或其它介质设备)。
在附图中，可以以具体的布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应当意识到，可能不要求这种具体的布置和/或顺序。相反，在一些实施例中，这些特征可以以与说明性附图中所示的不同的方式和/或顺序排列。另外，在特定附图中包括结构或方法特征并不意味着在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中可以不包括这些特征或者可以将其与其它特征组合。
本文描述的光电子组件便于光学数据传输，例如但不限于：高性能计算应用、板到板传输、板内传输、存储器到中央处理单元(CPU)传输、芯片到芯片传输、组件到组件传输、处理应用程序、存储应用程序、数据访问应用程序、通信应用程序等。使用例如铜的短距离上的电互连可能具有带宽和传输速度限制，同时随着距离的增加需要按比例增加功率。光学互连可以提供更好的带宽和传输速度能力。在一些实施例中，诸如光学收发器模块之类的光电子组件可以能够具有50千兆位/秒(Gbps)、100Gbps或更高的数据传输速度。
例如，在包括光学组件的集成电路(IC)封装(也被称为光电子封装或光电子组件)中，其中一个或多个光学组件可以在IC芯片附近共同封装，即两种类型的互连(电互连和光学互连)可以共存。电互连可以用于处理与较慢数据传输要求相关联的电信号，而光互连可以用于处理与较高数据传输要求相关联的光信号。IC可以是基于硅的，并且相同的基于硅的材料可以用于光学模块。在一些实施例中，如下面详细描述的，由于硅与周围材料(例如二氧化硅)之间的高折射率差异，硅可以在红外波长下是透明的并且红外波长下的光可以在硅内被引导。可以利用这种材料特性来促进光学组件构造以及操作，例如，以维持共同封装的光学组件之间的光学对准。
小型光学组件即使在共同封装在一起时，也可能具有高精度的光耦合要求。进而，提供高精度光耦合可能与高制造成本相关联。另外，即使在制造阶段实现高精度光耦合，光耦合也可能在操作阶段期间变成去耦合。由于例如在包括光学组件的封装的操作期间的热膨胀系数(CTE)失配，可能发生去耦合。
因此，对于包括至少两个光学组件(例如，光发射器组件和光接收器组件)的光电子封装件来说可能有益的是：提供长期光学对准或耦合，随时间推移可能出现的(多个)光学未对准进行调整或自校正，在制造或组装期间具有较低的光学对准或耦合公差要求，和/或不会产生与光学对准或耦合相关联的高制造成本。
图1描绘了根据一些实施例的示例性光电子封装100的至少一部分的截面视图。光电子封装100可以包括光发射器组件102、光接收器组件104和封装基座106。光发射器组件102还可以被称为光发射器模块或发射器模块。光接收器组件104还可以被称为光接收器模块或接收器模块。封装基座106还可以被称为印刷电路板(PCB)、母板或基座。
光发射器组件102可以被配置为通过相应的光学接口124和144沿着光通路146将光输出到光接收器组件104。在一些实施例中，封装基座106可以包括多个波导以提供从光发射器组件102到光接收器组件104的替代光通路(下面将更全面地示出和描述)。
在一些实施例中，光发射器组件102包括能够提供动态光束方向转向能力的一个或多个结构(例如，波导、光栅、相位调谐器等)，使得即使与光电子封装100被动对准(例如，静态或固定位置)的光学结构经历未对准或改变的情况下，输出光也可以被可靠地引导到光接收器组件104。
光发射器组件102可以包括位于封装基座106的第一部分处的堆叠IC和光学结构。在一些实施例中，光发射器组件102可以包括设置在封装基座106的第一部分上方并接合到封装基座106的第一部分的基板108；设置在基板108和光发射器组件112之间的光发射器驱动器组件110；设置在光发射器组件112上方的热结构114；以及光耦合到光发射器组件112的光学接口124。
在一些实施例中，光发射器驱动器组件110可以设置在基板108上方，并且经由多个电连接器116电耦合并接合到光发射器组件112(例如，以倒装芯片布置)。光发射器组件112可以包括IC、管芯、PCB或芯片。光发射器组件112还可以被称为发射器(Tx)、发射器组件、发射器模块、Tx芯片、硅光子发射器(STx)管芯、STx组件等。在一些实施例中，光发射器组件112可以包括基于硅的组件。在一些实施例中，光发射器组件112可以包括动态光学对准机构，如下面详细描述的。
光发射器驱动器组件110可以包括IC、管芯、PCB或芯片。光发射器驱动器组件110还可以被称为发射器(Tx)IC、发射器驱动器、发射器驱动器IC、发射器驱动器模块、发射器驱动器管芯等。光发射器驱动器组件110可以包括但不限于：能够控制光发射器组件112，准备要由光发射器组件112发送的数据，准备用于转换为光信号以便传输的电信号，处理来自光接收器组件104的光学对准反馈信号以及选择性地驱动包括在光发射器组件112中的一个或多个子组件(将在下面详细描述)的电路、固件和/或软件，和/或以其它方式促进光发射器组件112的操作。
设置在光发射器组件112之上的热结构114可以包括一层或多层散热材料，其中这些层中的任何层可以是连续的或不连续的。例如，一个或多个层可以包括金属片或导电材料片。作为另一示例，一个或多个层可以包括多个散热凸块。在一些实施例中，热结构114还可以促进机械稳定性、材料应力管理和/或为光发射器组件102提供其它益处。
多个柱118可以设置在光发射器组件112和基板108之间。多个凸块120可以设置在多个柱118和基板108之间，其中多个凸块120中的每个凸块可以与多个柱118中的相应的柱对准。在一些实施例中，柱118和凸块120可以便于在光发射器组件112下方形成腔空间，光发射器驱动器组件110可以位于该腔空间中。柱118和凸块120还可以促进与光发射器组件102相关联的散热、机械稳定性、机械应力管理、减少串扰等等。
在一些实施例中，光发射器组件112和基板108之间未被柱118、凸块120、光发射器驱动器组件110和电连接器116占据的全部或大体上所有空间可以被钝化层122占据。钝化层122可以包括聚合物材料或电介质材料。
光学接口124(也被称为光接口)的输入或接收区域可以光耦合到光发射器组件112的输出区域。光学接口124可以包括一个或多个光学组件以便于光束成形和光输出从光发射器组件112传播到光接收器组件104。例如，光学接口124可以包括透镜、反射镜、准直器等。
光接收器组件104可以包括位于封装基座106的第二部分处的堆叠IC和光学结构。在一些实施例中，光接收器组件104可以包括：设置在封装基座106的第二部分上方并接合到封装基座106的第二部分的基板128；光接收器驱动器组件130，其设置在基板128和光接收器组件132之间；热结构134，其设置在光接收器组件132上方；以及光学接口144，其光耦合到光接收器组件132。
在一些实施例中，光接收器驱动器组件130可以设置在基板128上方，并且经由多个电连接器136(例如，以倒装芯片布置)电耦合并接合到光接收器组件132。光接收器组件132可以包括IC、管芯、PCB或芯片。光接收器组件132还可以被称为接收器(Rx)、接收器组件、接收器模块、Rx芯片、硅光子接收器(SRx)管芯、SRx组件等。在一些实施例中，光接收器组件132可以包括基于硅的组件。
光接收器驱动器组件130可以包括IC、管芯、PCB或芯片。光接收器驱动器组件130还可以被称为接收器(Rx)IC、接收器驱动器、接收器驱动器IC、接收器驱动器模块、接收器驱动器管芯等。光接收器驱动器组件130可以包括但不限于：能够控制光接收器组件132，将所接收到的光学信号转换成电信号，分析电信号以选择性地产生反馈信号(将在下文中详细描述)的电路、固件和/或软件和/或以其它方式促进光接收器组件132的操作。
设置在光接收器组件132之上的热结构134可以包括一层或多层散热材料，其中这些层中的任何层可以是连续的或不连续的。例如，一个或多个层可以包括金属片或导电材料片。作为另一示例，一个或多个层可以包括多个散热凸块。在一些实施例中，热结构134还可以促进机械稳定性、材料应力管理和/或为光接收器组件104提供其它益处。
多个柱138可以被设置在光接收器组件与基板128之间。多个凸块140可以设置在多个柱138与基板128之间，其中多个凸块140中的每个凸块可以与多个柱138中的相应柱对准。在一些实施例中，柱138和凸块140可以便于在光接收器组件132下方形成腔空间，光接收器驱动器组件130可以位于该腔空间中。柱138和凸块140还可以促进与光接收器组件104相关联的散热、机械稳定性、机械应力管理、减少串扰等。
在一些实施例中，光接收器组件132和基板128之间的未被柱138、凸块140、光接收器驱动器组件130和电连接器136占据的全部或大体上所有空间可以被钝化层142占据。钝化层142可以包括聚合物材料或电介质材料。
光学接口144(也被称为光接口)可以光耦合到光接收器组件132。光学接口144可以包括一个或多个光学组件，以便于接收从光学接口124输出的光。在一些实施例中，光学接口144可以包括光电探测器(例如，基于光电探测器的光学互连)或光纤耦合器(例如，基于光纤的光学互连)。光学接口144另外可以包括例如透镜、反射镜、准直器等。在一些实施例中，从光学接口124输出的光可以沿光通路146传播到光学接口144。光学接口124和144之间的间隔距离或光通路146的长度可以在几十厘米(cm)的范围内，例如20cm、30cm、40cm等。
在一些实施例中，光电子封装100可以包括一个或多个附加组件、结构等。尽管未示出，但是在光发射器组件102和光接收器组件104之间可以经由封装基座106中的一个或多个电连接(除了上述光耦合之外)进行(多个)电耦合。例如，这种电连接可以用于将反馈信号或与光学未对准相关联的信息从光接收器组件104传送到光发射器组件102。
作为另一示例，光电子封装100可以包括功率管理组件，功率管理组件可以包括能够管理封装100和/或光发射器驱动器组件110、光发射器组件112、光接收器驱动器组件130或光接收器组件132中的一个或多个的功率(例如，调节功率、提供功率等)。作为又一示例，光发射器组件102可以包括在光发射器组件112和光发射器驱动器组件110之间的底部填充层，和/或光接收器组件104可以包括在光接收器组件132和光接收器驱动器组件130之间的底部填充层。
在图1中，光发射器组件102和光接收器组件104都设置在同一封装基座106上。在替代的实施例中，光发射器组件102和光接收器组件104可以设置在单独的封装基座上和/或不设置在封装基座上，同时仍然被包括在同一个封装中(例如，共同封装在一起)。在其它实施例中，光发射器组件102和光接收器组件104可以彼此单独地封装(例如，在单独的器件中)。
图2描绘了根据一些实施例的另一示例性光电子封装200的至少一部分的截面视图。光电子封装200可以包括光发射器组件202、光接收器组件204和封装基座206。光发射器组件202可以类似于光发射器组件102，除了包括在光发射器组件202中的光学接口210可以包括用于在与光学接口124不同的方向上提供来自光发射器组件112的光输出的(多个)组件和/或被配置为在与光学接口124不同的方向上提供来自光发射器组件112的光输出。同样，光接收器组件204可以类似于光接收器组件104，除了包括在光接收器组件204中的光学接口212可以包括用于接收在与光学接口144不同的方向上由光学接口210提供的光输出的(多个)组件和/或被配置为接收在与光学接口144不同的方向上由光学接口210提供的光输出。
在一些实施例中，封装基座206包括波导208(例如聚合物波导)，波导208与光学接口210和212之间的光通路对准。光学接口210和212之间的光通路可以包括第一光通路214、第二光通路216和第三光通路218。从光学接口210输出的光或光束可以沿着第一光通路214传播到波导208中。光或光束然后沿着第二光通路216在波导208内传播。光或光束离开波导208并沿着第三光通路218行进直到光学接口212的输入或接收区域。组件202和204之间的光耦合可以被称为基于(聚合物)波导的光学互连配置。
图3描绘了根据一些实施例的光发射器组件112的至少一部分的透视图。多个结构可以设置在绝缘体层314上方，并且绝缘体层314可以设置在基板316上方。绝缘体层314可以包括二氧化硅(SiO2)，并且具有大约2微米(μm)(或小于或大于2μm)的厚度或高度。基板316可以包括硅，并且具有大约300μm(或小于或大于300μm)的厚度或高度。
设置在绝缘体层314上方的多个结构可以包括但不限于光源302、调制器304、多个波导306、多个光栅308、多个相位调谐器310和反射层312。
在一些实施例中，光源302可以包括激光器，例如III-V族可调谐激光器。光源302可以单独制造，并且然后接合到绝缘体层314，例如分子晶片接合。光源302可以在多个波长中的任何波长下操作，在大约1200到1600纳米(nm)的波长范围内，具有大约40nm的调谐范围，中心波长大约是1310nm，具有约1200至1600nm中的任何的中心波长等等。光源302可以在红外波长范围内操作。在一些实施例中，光源302的操作波长可以与绝缘体层314和基板316可以是透明的(多个)波长一致。例如，光源302可以在大约1310nm下发射激光，并且绝缘体层314和基板316都在大约1310nm下可以是透明的(或大体上透明的)。尽管未示出，但是光源302可以由光发射器驱动器组件110控制或驱动。
光源302的输出可以光耦合到调制器304的输入。调制器304可以包括高速光学调制器，其能够将来自光源302的光输出调制成适合于传播到多个波导306中的每个波导中的形式。例如，调制器304可以将来自光源302的光输出或光束分成与包括多个波导306的波导的数量相同的数量。调制器304还可以执行例如但不限于改变来自光源302的光输出的频率、幅度和/或偏振的操作。在一些实施例中，调制器304可以包括掺杂硅材料，掺杂剂浓度约为1017至1020cm-3；厚度或者高度约为0.2μm至0.4μm；并且宽度(沿x方向，根据笛卡尔坐标系)约为0.4μm至1μm。
调制器304的输出可以光耦合到多个波导306的输入。在一些实施例中，多个波导306(也被称为波导阵列)可以包括彼此平行布置的波导。多个波导306可以包括八个波导(或通道)、多于八个波导、64个波导(或通道)、少于64个波导、或多于64个波导。多个波导306中的每个波导可以包括硅材料；高度或厚度在约0.2至0.4μm的范围内；根据高度，宽度(沿x方向)在约0.4至1.0μm的范围内。
每个波导的输出可以光耦合到多个光栅308中的相应光栅。多个光栅308也可以被称为光栅发射器。每个光栅308可以包括具有各种形状中的任何形状的周期性结构，例如但不限于正方形、正弦形、锯齿形、三角形或其它形状。每个光栅可以包括硅材料，其具有大约0.4μm的厚度或高度、大约0.4μm的宽度以及大约0.5μm的周期(这些尺寸可以与多个波导306的尺寸一致地变化)。多个光栅308可以被配置为使得来自多个波导306中的每个波导的光输出或光束聚结或组合在一起以形成单个光输出光束322。
多个相位调谐器310中的每个相位调谐器可以位于多个波导306的相应波导的一部分上或与多个波导306的相应波导的一部分相邻。在一些实施例中，多个相位调谐器310中的每个相位调谐器可以包括金属电极、加热器或温度控制器；或者选择性地控制波导306的特定区域中的掺杂浓度的电光控制器(例如，通过正向或反向偏置波导的一部分，选择性地偏置波导的一部分以将特定折射率诱导到波导的不同于内径的外径，经由载流子注射或耗尽波导的至少特定部分，从而产生包覆层)。多个相位调谐器310中的每个相位调谐器可以由光发射器驱动器组件110电耦合和控制。
如下面详细描述的，每个相位调谐器可以能够在波导的至少特定部分中引起特定的折射率变化，从而使得沿波导的总长度的相位延迟具有特定量。在一些实施例中，在多个波导306中的每个波导上诱导的折射率变化量可以在任何给定时间彼此不同。当相应波导中的相位延迟彼此相差特定量时，从相应波导输出的光可以具有相对于彼此不同的相位。因此，多个相位调谐器中的每个相位调谐器可以能够控制与横贯相应波导的光相关联的相位。
光输出之间的特定相位差可以导致与光输出光束322相关联的特定第一远场光束转向方向326。第一远场光束转向方向326可以包括根据笛卡尔坐标系(例如，进入或离开页面)的y-z平面的进/出方向。光输出光束322的特定波长可以与特定的第二远场光束转向方向324相关联。第二远场光束转向方向324可以包括根据笛卡尔坐标系沿着或平行于y-z平面的方向。第一和第二远场光束转向方向326、324的组合可以在与光输出光束322相关联的三维中(例如，根据笛卡尔坐标系，在y-z平面和x-z平面中)限定远场光束转向方向(也被称为光束方向或远场光束方向)。
多个光栅308的输出可以被反射层312反射，使得光输出光束322可以横贯绝缘体层314和基板316以离开基板316的与基板的最接近例如光源302的多个结构的侧面相对的一侧。反射层312可以设置在多个光栅308上方。在一些实施例中，反射层312可以包括金属层或金属沉积层，例如但不限于铝/银/金(Al/Ag/Au)化合物材料；并且具有约2μm或更厚的厚度或高度。
在一些实施例中，可以使用光掩模、沉积、蚀刻和/或固化工艺来形成调制器304、多个波导306、多个光栅308、多个相位调谐器310和/或反射层312。在一些实施例中，多个相位调谐器310可以单独形成并且接合或耦合到绝缘体层314和/或多个波导306。
以这种方式，从光源302输出的光横贯光通路320，经历如本文所述的一个或多个光学操作，以作为具有特定波长(或特定中心波长)和特定远场光束方向(例如，方向324和326)的光输出光束322发射。
图4描绘了根据一些实施例的光发射器组件102或202的至少一部分的截面视图。在图4中，光发射器组件112可以处于与图1和图2中所示相同的取向。如下面详细描述的，光输出光束322可以由光学接口124(在光电子封装100的情况下)或光学接口210(在光电子封装200的情况下)接收。在一些实施例中，光发射器组件112的输出区域与光学接口124或210的输入区域之间的(分离)距离可以近似小于1毫米(mm)。
在一些实施例中，可以主动监测光发射器组件102和光接收器组件104(或者在光电子封装200的情况下的组件202和204)之间的潜在光学未对准，并且当检测到时，通过调整或控制与光输出光束322相关联的远场光束方向来动态地补偿光学未对准。可以在没有光学组件的机械移动(例如，移动反射镜)的情况下执行动态光束方向转向。动态光束方向转向还可以以三维中的任何一个来执行。可以通过热或电光学改变硅的折射率来改变可以由硅组成的波导306内的光学相位。当多个波导306中的相应波导306的相位相对于彼此改变时，经由其折射率的成比例变化，多个光栅308可以限定远场中的特定位置。光源302的波长还限定远场中的特定位置。波长可选或可调光源可以在远场中限定多个特定位置。结合波长选择技术的相位控制技术可以在三维空间中产生远场光束方向转向能力。
在一些实施例中，当多个相位调谐器310经由每个波导306的特定温度控制来影响与相应波导相关联的相位时，可以根据等式1来控制第一远场光束转向方向326(例如，进入/离开y-z平面或进入/离开页面的方向)。
Δn/ΔT＝1.8x10-4 (等式1)
其中Δn＝硅波导的折射率的变化，ΔT＝硅波导温度的变化(温度以开尔文(K)为单位)。等式1可以被称为硅热光系数等式。相位的变化进而可以是折射率变化的函数。
替代地，如果多个相位调谐器310经由电光控制影响相位(例如，使用载流子注入或耗尽技术改变波导306的至少一部分中的掺杂浓度)，则第一远场光束转向方向326可以根据等式2来限定。
Δn＝Δne+Δnh＝-[8.8x10-22Δn+8.5x10-18(ΔP)0.8]， (等式2)
其中Δn＝硅波导的折射率变化，Δne＝与硅波导中的电子浓度相关联的折射率变化，Δnh＝与硅波导中的空穴浓度相关联的折射率变化，并且ΔP＝硅波导中的掺杂剂浓度变化。掺杂剂可以包括p型掺杂剂，例如硼或n型掺杂剂，例如磷。等式2可以被称为取决于掺杂的硅折射率系数。
在一些实施例中，等式2还可以适用于通过仅仅或主要在波导的一部分的外径区域中诱导折射率变化来在波导的一部分中产生包覆区域。这种包覆区域用于改变通过给定波导的传播长度(并因此改变传播距离)，从而产生特定的相位。
在一些实施例中，第二远场光束转向方向324(例如，沿y-z平面的方向)可以是与光源302相关联的波长λ的函数，如等式3中所限定。
其中θ＝取决于光源波长的光栅发射器输出发射角，其中该角度是在y-z平面中从垂直于x-z平面测量的，neff＝硅波导的有效折射率，m＝光栅衍射级，Λ＝光栅周期，λ＝光源波长，并且k＝2π/λ。当光源302包括可调谐激光器时(可调谐激光器可以被调谐成一个或多个不同的波长)，可以选择性地改变波长，同时保持其它变量(例如，折射率、光栅结构等)以根据需要调节第二远场光束转向方向324。
在一些实施例中，光电子组件100和200可以包括有源光学未对准监测能力以及用于光输出光束322的动态光束方向转向能力。图5描绘了示例性框图，其示出了与维持光学对准相关联的光发射器和接收器组件102、104之间(或组件202、204之间)的光学和电学通信。光输出500沿着光通路146(或214/216/218)从光发射器组件102(或202)传播到光接收器组件104(或204)。可以由光接收器组件104(或204)生成一个或多个反馈信号502并将其提供给光发射器组件102(或202)，从而形成反馈回路。
在一些实施例中，反馈信号502可以包括电信号，电信号经由电通路(例如，经由封装基座106(或206)在光发射器和接收器组件102、104(或202、204)之间的电耦合)提供给光发射器组件102(或202)。反馈信号502可以行进的电通路可以包括相对于光通路146或214/216/218的非高速路径或较慢的通路。电通路可以包括直流(DC)通路。在一些实施例中，从光接收器组件104(或204)向光发射器组件102(或202)提供反馈信号502的通路或机制可以以比光学传输速度更慢的传输速度操作，因为，除别的以外，可以根据需要间歇地发送反馈信号502。
图6A描绘了根据一些实施例的用于主动监测光发射器和接收器组件之间的光学未对准并促进重新对准的示例性过程600。图6B描绘了根据一些实施例的用于动态维持光发射器和接收器组件之间的光学对准的示例性过程620。
在图6A的方框602处，包括在光接收器组件104(或204)中的光学接口144(或212)可以从光发射器组件102(或202)的光学接口124(或210)接收光输出500。光输出500可以包括在传播通过光学接口124(或210)之后从光发射器组件102(202)输出的光输出光束322。光输出500可以根据与光输出光束322相关联的特定远场光束转向方向入射在光学接口144(或212)的接收区域(也被称为目标位置)上。
至少光学接口144(或212)、光学接口124(或210)和/或波导208可以限定被动对准的光路，其可以在制造过程期间最初彼此对准但是然后可以在实际操作或使用期间固定。然而，光输出光束322的远场光束转向方向上可能的动态调整可以允许在光输出光束322进入光学接口124(或210)的特定方向上进行调整，以补偿在被动对准的光路中的一个或多个点处的可能的未对准、故障或者变化。因此，可以实现光发射器和接收器组件102、104(或202、204)之间的期望公差内的可靠和长期光学连接或对准。
接下来在方框604处，光接收器驱动器组件130、与光接收器组件104(或204)通信的处理器和/或能够处理和/或获得与在光学接口144(或212)处接收到的光输出500(以下被称为接收光束或接收光)相关联的一个或多个光束特性的其它组件可以获得和/或处理接收光束以准备分析接收光束的(多个)特性。例如，可以测量接收光束的功率密度以进行分析。功率密度越高，光学对准越好，因为接收到的光输出500越多。可以获得其它光束特性和/或多于一个光束特性。
在方框606处，光接收器驱动器组件130、与光接收器组件104(或204)通信的处理器和/或包括在光电子封装100(或200)中的(多个)其它组件可以将(多个)光束特性与一个或多个阈值进行比较来判断(多个)光束特性是否满足预定阈值。继续功率密度的示例，可以将测量的功率密度与阈值进行比较，其中阈值可以包括指示最小可接受的光学对准的预定值。例如，阈值可以被设置为与光输出500相关联的功率密度的95％。
如果(多个)光束特性等于或超过(多个)阈值(方框606的否分支)，则光接收器组件104(或204)可以在方框608等待下一个光输出500。并且过程600返回方框602。如果(多个)光束特性小于(多个)阈值(方框606的是分支)，则过程600继续进行到框610。光学未对准可以具有可能需要调整的程度。
在一些实施例中，可以实时地、接近实时地、周期性地、连续地、随机地、根据需要或基于某些其它时间基础来执行框604和606。同样地，如果光输出500以突发形式发生而不是以连续时间流发生，则方框608可以包括等待下一个突发时间周期。
在方框610处，光接收器驱动器组件130、与光接收器组件104(或204)通信的处理器和/或包括在光电子封装100(或200)中的(多个)其它组件可以基于在方框606中进行的比较而生成反馈信号502。在一些实施例中，反馈信号502可以包括功率密度测量值、指示接收光低于阈值的标识符、光波长测量值和/或关于接收光的其它信息。
然后可以在方框612处将反馈信号502提供给光发射器组件102(或202)。如上所述，可以使用(多个)电通路向光发射器组件102(或202)提供反馈信号502，例如，经由封装基座106(或206)。
在图6中的方框622处，光输出500可以从包括在光发射器组件102(或202)中的光学接口124(或210)发射，以由光接收器组件104(或204)的光学接口144(或212)接收。接下来在方框624处，光发射器驱动器组件110、与光发射器组件102(或202)通信的处理器和/或包括在光电子封装100(或200)中的(多个)其它组件可以等待或检测反馈信号502的接收。在一些实施例中，方框624可以与方框622同时执行。
如果没有接收到反馈信号502(方框624的否分支)，则过程620返回到方框622以继续发射光输出500。在其它情况下，接收到反馈信号502(方框624的是分支)，并且过程620继续进行到方框626。
在方框626处，光发射器驱动器组件110可以根据需要处理所接收到的反馈信号502，并且根据反馈信号502来动态地改变/调整与光源302相关联的波长和与多个波导306中的每个波导相关联的折射率中的一者或两者。可以执行对波长和折射率中的一者或两者的动态调整，以在特定的新的远场光束转向方向上“转向”光输出光束322——一个新的方向，该方向可以改进到光学接口124(或210)中的耦合，这进而可以改进光输出500到光接收器组件104(或204)的光学接口144(或212)中的耦合。可以如上所述地改变波长和折射率。
在方框626中改变或“校正”远场光束转向方向之后，过程620继续进行到方框622，使得可以根据特定的新远场光束转向方向发送下一个光输出500。
可以在连续的、周期性的或根据需要的基础上重复过程600和620，以在光发射器和接收器组件102、104(或202、204)之间提供主动监测和动态/主动及高精度光学对准。
图7A-7C描绘了根据一些实施例的关于光发射器和接收器组件102、104(或202、204)之间的光通路的附加细节。在图7A中，具有特定远场光束转向方向(例如，通常在向上的竖直方向上)的光输出光束322可以在光学接口124(或210)内“弯曲”以作为光输出500沿与包括在光学接口144(或212)中的(多个)光电探测器对准的光路离开(例如，通常在向右的水平方向上)。这种耦合可以被称为基于光电探测器的光耦合。在图7B中，具有特定远场光束转向方向(例如，通常在向上的竖直方向上)的光输出光束322可以在光学接口124(或210)内“弯曲”以作为光输出500沿与光学接口144(或212)中包括的光纤刻面或耦合器对准的光路离开(例如，通常在向右的水平方向上)。这种耦合可以被称为基于光纤的光耦合。在图7C中，具有特定远场光束转向方向(例如，通常在向上的竖直方向上)的光输出光束322可以在光学接口124(或210)内“弯曲”以作为光输出500沿与包括在封装基座206中的波导208的接收区域对准的光路离开(例如，通常在向下的竖直方向上)。这种耦合可以被称为基于波导的光耦合。光输出500横贯波导208并且通常在向上的竖直方向上离开以入射在光学接口144(或212)上(参见图2)。
图8示出了根据一些实施例的适用于图1-7C的各种组件的示例性计算设备800。在一些实施例中，示例性计算设备800可以包括参考图1-7C描述的各种组件。
如图所示，计算设备800可以包括一个或多个处理器或处理器核802和系统存储器804。为了包括权利要求的本公开的目的，术语“处理器”和“处理器核”可以被认为是同义的，除非上下文另行明确要求。处理器802可以包括任何类型的处理器，例如中央处理单元(CPU)、微处理器等。处理器802可以被实施为具有多核的集成电路，例如多核微处理器。
计算设备800可以包括大容量存储设备824(例如固态驱动器、易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)等))。通常，系统存储器804和/或大容量存储设备824可以是任何类型的暂时性和/或永久性存储，包括但不限于易失性和非易失性存储器、光学、磁性和/或固态大容量存储等等。易失性存储器可以包括但不限于静态和/或动态随机存取存储器。非易失性存储器可以包括但不限于电可擦除可编程只读存储器、相变存储器、电阻式存储器等。
计算设备800还可以包括输入/输出(I/O)设备808(例如显示器、软键盘、触敏屏幕、图像采集设备等)和通信接口810(例如网络接口卡、调制解调器、红外接收器、无线电接收器(例如，近场通信(NFC)、蓝牙、WiFi、4G/5G长期演进(LTE)等)。
通信接口810可以包括通信芯片(未示出)，通信芯片可以被配置为根据全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、高速分组接入(HSPA)、演进的HSPA(E-HSPA)或长期演进(LTE)网络来操作设备800。通信芯片还可以被配置为根据用于GSM演进的增强数据(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或演进UTRAN(E-UTRAN)来进行操作。通信芯片可以被配置为根据码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强无绳电信(DECT)、演进数据优化(EV-DO)及其衍生物以及被指定为3G，4G，5G及更高代的任何其它无线协议来操作。在其它实施例中，通信接口810可以根据其它无线协议来操作。
在一些实施例中，通信接口810可以包括光电子封装100或200。光电子封装100或200可以例如实现处理器802与计算设备800的其它组件或另一个(例如，外部)装置(未示出)之间经由I/O设备808的通信。在一些实施例中，处理器802可以执行对本文描述的反馈和控制信号的处理、分析、比较和/或生成中的一些或全部。
上述计算设备800的元件可以经由系统总线812彼此耦合，系统总线812可以代表一个或多个总线。在多个总线的情况下，它们可以通过一个或多个总线桥(未示出)桥接。这些元件中的每一个可以执行本领域中已知的常规功能。具体而言，系统存储器804和大容量存储设备824可以用于存储实施固件、操作系统和/或要在计算设备上执行的一个或多个应用程序的编程指令的工作副本和永久性副本。一些固件可以配置、控制和/或操作与参考图1-7C所描述的IC组件相关联的集成电路，其共同地被表示为计算逻辑单元822。可以用由(多个)处理器802支持的汇编指令或可以编译成这样的指令的高级语言来实施计算逻辑单元822。
元件808、810、812的数量、能力和/或容量可以变化，这取决于计算设备800是否用作移动计算设备，例如平板计算设备、膝上型计算机、游戏控制台或智能电话、或固定计算设备(例如机顶盒)或台式计算机。它们的构造是在其它情况下已知的，因此将不再进一步描述。
处理器802中的至少一个可以与具有计算逻辑822的存储器封装在一起，以形成系统级封装(SiP)或片上系统(SoC)。在各种实现方式中，计算设备800可以包括移动计算设备，例如智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA)、超移动PC或任何其它移动计算设备。在各种实施例中，计算设备可以包括膝上型计算机、上网本、笔记本或超极本。在另外的实施方式中，计算设备800可以是处理数据的任何其它电子设备。
在一些实施例中，光电子封装100或200的全部或一部分可以被包括在组件802、810、804、822、812、824、822和/或808中的任何一个中。在一些实施例中，光电子封装100或200的一部分(例如，光发射器组件102或202)可以被包括在第一设备中，并且光电子封装100或200的另一部分(例如，光接收器组件202或204)可以被包括在第二设备中。
尽管为了描述的目的在本文中示出和描述了某些实施例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，为了实现相同目的而计算的各种替代和/或等效实施例或实施方式可以替代所示出和描述的实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的实施例的任何改编或变化。因此，显而易见的是，本文描述的实施例仅由权利要求限制。
以下提供了本文公开的各种实施例的设备、系统和方法的说明性示例。设备、系统和方法的实施例可以包括下面描述的示例中的任何一个或多个以及其任何组合。
示例1是集成电路(IC)光学组件，其包括：发射器组件，发射器组件用于提供具有特定光束方向的光输出，所述发射器组件包括光耦合到多个波导的光源、所述多个波导中的光耦合到多个光栅中的相应光栅的波导，以及多个相位调谐器中的耦合到所述多个波导中的相应波导的相位调谐器；以及发射器驱动器组件，其电耦合到所述发射器组件，所述发射器驱动器组件根据反馈信号使得由所述光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有特定光束方向的光输出，所述特定相位是由所述多个相位调谐器中的每个相位调谐器在多个波导中的相应波导上诱导的。
示例2可以包括示例1的主题，并且可以进一步包括，其中，所述多个相位调谐器通过引起与相应波导的至少一部分相关联的折射率的特定变化来针对所述多个波导中的相应波导诱导特定相位。
示例3可以包括示例1-2中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，所述发射器组件还包括：绝缘体层，其设置在所述光源、所述多个波导和所述多个光栅上方；基板，其设置在所述绝缘体层上方；以及反射层，其设置在所述多个光栅下方；其中，根据相位调谐器在每个相应波导中诱导的特定相位，使得所述光源提供的光在所述多个波导的每个波导内传播，其中从所述多个波导中的相应波导输出的相控光由所述多个光栅组合以产生所述光输出，并且其中所述光输出被反射层反射以从所述基板的距离所述光源最远的侧发出。
示例4可以包括示例1-3中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，所述发射器组件还包括设置在所述光源和所述多个波导之间的光学调制器，并且其中所述基板包括硅，所述绝缘体层包括二氧化硅，所述多个波导和所述多个光栅中的每一个包括硅，并且所述光学调制器包括掺杂硅。
示例5可以包括示例1-4中的任一项的主题，并且还可以包括具有光接收区域的接收器组件，其中使得所述光输出入射在所述光接收区域上。
示例6可以包括示例1-5中的任一项的主题，并且还可以包括：电耦合到所述接收器组件的接收器驱动器组件；其中接收器驱动器组件用于将入射在所述光接收区域上的光的至少一个特性与阈值进行比较，并且当所述特性不满足所述阈值时将所述反馈信号提供给发射器驱动器组件，其中所述发射器驱动器组件使所述特定波长或所述特定相位中的一者或两者根据所述反馈信号改变以改变所述特定光束方向。
示例7可以包括示例1-6中的任一项的主题，并且还可以包括：其中所述光接收区域包括一个或多个光电探测器。
示例8可以包括示例1-7中的任一项的主题，并且还可以包括：其中所述光接收区域包括光纤耦合器。
示例9可以包括示例1-8中的任一项的主题，并且还可以包括耦合到所述发射器组件和所述接收器组件中的每一个的印刷电路板(PCB)，其中所述PCB包括聚合物波导，并且其中所述光输出在所述聚合物波导内传播并且所述聚合物波导将使所述光输出入射在所述光接收区域上。
示例10可以包括示例1-9的中任一项的主题，并且还可以包括：在发射器组件和接收器组件的光接收区域之间的光路中的一个或多个光学接口，其中特定的光束方向被选择为导致光输出入射在光接收区域上。
示例11可以包括示例1-10中的任一项的主题，并且还可以包括：其中发射器组件和接收器组件包括在单个封装中。
示例12可以包括示例1-11中的任一项的主题，并且还可以包括：其中光源包括III-V族可调谐激光器，并且特定波长在从大约1200到1600纳米(nm)的波长范围内可调谐。
示例13可以包括示例1-12中的任一项的主题，并且还可以包括：其中多个波导包括8至64个波导。
示例14可以包括示例1-13中的任一项的主题，并且还可以包括：其中多个相位调谐器中的每个相位调谐器包括电极、加热器或波导温度控制器。
示例15可以包括示例1-14中的任一项的主题，并且还可以包括：其中多个相位调谐器中的每个相位调谐器包括波导掺杂浓度控制器。
示例16可以包括示例1-15中的任一项的主题，并且还可以包括：其中特定光束方向是三维空间中的任何方向。
示例17是一种装置，包括：处理器；以及光电子组件，其电耦合到所述处理器，所述光电子组件包括电耦合到发射器驱动器组件的发射器组件，并且所述发射器组件用于提供具有特定光束方向的光输出，其中所述发射器组件包括光耦合到多个波导的光源、光耦合到多个光栅中的相应光栅的多个波导中的波导以及耦合到所述多个波导中的相应波导的多个相位调谐器中的相位调谐器，并且其中所述发射器驱动器组件根据反馈信号使得由所述光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有所述特定光束方向的光输出，所述特定相位是由所述多个相位调谐器中的每个相位调谐器在多个波导中的相应波导上诱导的。
示例18可以包括示例17的主题，并且还可以包括：其中，所述多个相位调谐器通过引起与所述相应波导的至少一部分相关联的折射率的特定变化来诱导所述多个波导中的相应波导的所述特定相位。
示例19可以包括示例17-18中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，所述发射器组件还包括：绝缘体层，其设置在所述光源、所述多个波导和所述多个光栅上方；设置在所述绝缘体层上方的基板；以及设置在所述多个光栅下方的反射层；其中，根据所述相位调谐器在每个相应波导中诱导的特定相位，使得由光源提供的光在所述多个波导中的每个波导内传播，其中从所述多个波导的相应波导输出的相控光由所述多个光栅组合以产生所述光输出，并且其中所述光输出被所述反射层反射以从所述基板的距离光源最远的侧发出。
示例20可以包括示例17-19中的任一项的主题，并且还可以包括：其中发射器组件还包括设置在光源和多个波导之间的光学调制器，并且其中基板包括硅，绝缘体层包括二氧化硅，多个波导和多个光栅中的每一个包括硅，并且光学调制器包括掺杂的硅。
示例21可以包括示例17-20中的任一项的主题，并且还可以包括：具有光接收区域的接收器组件，其中使得光输出入射在光接收区域上。
示例22可以包括示例17-21中的任一项的主题，并且还可以包括：电耦合到所述接收器组件的接收器驱动器组件；其中所述接收器驱动器组件用于将入射在所述光接收区域上的光的至少一个特性与阈值进行比较，并且当所述特性不满足所述阈值时，向所述发射器驱动器组件提供反馈信号，其中所述发射器驱动器组件使得所述特定波长或所述特定相位中的一者或两者根据所述反馈信号改变以改变所述特定光束方向。
示例23可以包括示例17-22中的任一项的主题，并且还可以包括：其中发射器组件和接收器组件被包括在单个封装中。
示例24可以包括示例17-23中的任一项的主题，并且还可以包括：其中光源包括III-V族可调谐激光器，并且特定波长在从大约1200到1600纳米(nm)的波长范围内是可调的。
示例25是一种方法，包括：发射具有第一光束方向的光束，其中所述第一光束方向与光源的第一波长和与多个波导相关联的第一多个折射率相关联；接收指示接收区域处光束的接收程度的信号，其中当所述光束的接收程度小于阈值时，产生所述信号；根据该信号，进行对于光源将所述第一波长改变为第二波长以及对于所述多个波导将所述第一多个折射率改变为第二多个折射率中的一者或两者；以及发射具有第二光束方向的光束，其中所述第二光束方向与所述第二波长和所述第二多个折射率中的一者或两者相关联。
示例26可以包括示例25的主题，并且还可以包括：其中接收所述信号包括使用包括所述光源的第一组件和包括所述接收区域的第二组件之间的电耦合来接收所述信号。
示例27可以包括示例25-26中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，改变第一波长和第一多个折射率中的一者或两者包括将光源从第一波长调谐到第二波长。
示例28可以包括示例25-27中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，改变所述第一波长和所述第一多个折射率中的一者或两者包括诱导与所述多个波导中的相应波导相关联的相位延迟，其中与多个波导中的每个波导相关联的所述相位延迟彼此不同。
示例29可以包括示例25-28中的任一项的主题，并且还可以包括：其中第一波长或第二波长是红外波长。
示例30是一种装置，包括用于发射具有第一光束方向的光束的模块，其中所述第一光束方向与光源的第一波长和与多个波导相关联的第一多个折射率相关联；用于接收指示接收区域处光束的接收程度的信号的模块，其中当所述光束的接收程度小于阈值时，产生所述信号；用于根据该信号进行对于光源将所述第一波长改变为第二波长以及对于所述多个波导将所述第一多个折射率改变为第二多个折射率中的一者或两者的模块；以及用于发射具有第二光束方向的光束的模块，其中所述第二光束方向与所述第二波长和所述第二多个折射率中的一个或两个相关联。
示例31可以包括示例30的主题，并且还可以包括：其中用于接收信号的模块包括在包括光源的第一组件和包括接收区域的第二组件之间的电连接。
示例32可包括示例30-31中的任一项的主题，并且还可以包括：其中用于改变第一波长和第一多个折射率中的一者或两者的模块包括具有从约1200至1600纳米(nm)的中心波长的III-V族可调谐激光器。
示例33可包括示例30-32中的任一项的主题，并且还可以包括：其中用于改变第一波长和第一多个折射率中的一者或两者的模块包括用于诱导与多个波导中的相应波导相关联的相位延迟的模块，其中与多个波导中的每个波导相关联的相位延迟彼此不同。
示例34可以包括示例30-33中的任一项的主题，并且还可以包括：其中用于诱导相位延迟的模块包括电极、加热器、温度控制器、掺杂浓度控制器或相位调谐器。
示例35可以包括示例30-34中的任一项的主题，并且还可包括：其中用于发送光束的模块包括光耦合到光学调制器的光源、光耦合到多个波导的光学调制器、光耦合到多个光栅中的相应光栅的多个波导中的波导，以及耦合到多个波导的相应波导的多个相位调谐器中的相位调谐器。
示例36是包括多个指令的一个或多个计算机可读存储介质，以用于响应于装置的一个或多个处理器执行多个指令而使装置发送具有第一光束方向的光束，其中第一光束方向与光源的第一波长和与多个波导相关的第一多个折射率相关联；接收指示光束在接收区域处的接收程度的信号，其中当光束的接收程度小于阈值时，使得产生信号；根据该信号，进行对于光源将所述第一波长改变为第二波长以及对于所述多个波导将所述第一多个折射率改变为第二多个折射率中的一者或两者；并且发射具有第二光束方向的光束，其中第二光束方向与第二波长和第二多个折射率中的一个或两个相关联。
示例37可以包括示例36的主题，并且还可以包括：其中，接收信号包括使用包括光源的第一组件和包括接收区域的第二组件之间的电耦合来接收信号。
示例38可以包括示例36-37中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，改变第一波长和第一多个折射率中的一者或两者包括将光源从第一波长调谐到第二波长。
示例39可以包括示例36-38中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，改变第一波长和第一多个折射率中的一者或两者包括：诱导与多个波导中的相应波导相关联的相位延迟，其中，与多个波导中的每个波导相关的相位延迟彼此不同。
示例40可以包括示例36-39中的任一项的主题，并且还可以包括：其中第一波长或第二波长是红外波长。
示例41是一种光电子封装，其包括具有在特定光束方向上的光输出的发射器组件，发射器组件包括光源和多个波导，其中特定光束方向由与光源相关联的波长和多个波导中的相应波导相关联的相位限定；发射器驱动器组件，电耦合到发射器组件；接收器组件；发射器组件和接收器组件之间的光学接口，从发射器组件输出的光将由光学接口接收并通过光学接口输出到接收器组件；以及接收器驱动器组件，电耦合到接收器组件，所述接收器驱动器组件用于在接收器组件处接收到与光输出相关联的光输入并且不满足阈值时向发射器驱动器组件提供反馈信号。
示例42可以包括示例41的主题，并且还可以包括：其中发射器驱动器组件使得进行以下中的一者或两者：响应于反馈信号，使得与光源相关联的波长改变，并且使与多个波导中的相应波导相关联的相位改变，以使特定光束方向改变。
示例43可以包括示例41-42中的任一项的主题，并且还可以包括：其中光学接口包括靠近发射器组件的第一光学接口和靠近接收器组件的第二光学接口。
示例44可以包括示例41-43中的任一项的主题，并且还可包括：其中阈值包括功率密度值，并且其中反馈信号指示与光输入相关联的特性。
示例45可以包括示例41-44中的任一项的主题，并且还可以包括：其中，发射器组件包括：光源，光耦合到多个波导；多个波导中的波导，光耦合到多个光栅中的相应光栅；多个相位调谐器中的相位调谐器，耦合到多个波导中的相应波导；绝缘体层设置在光源、多个波导和多个光栅上方；设置在绝缘体层上方的基板；以及设置在多个光栅下方的反射层；其中，根据相位调谐器在每个相应波导中诱导的相位，使得在波长处由光源提供的光在多个波导中的每个波导内传播，其中从多个波导中的相应波导输出的相控光由多个光栅组合以产生光输出，并且其中光输出被反射层反射，以从基板的距离光源最远的侧发出。
尽管为了描述的目的在本文中示出和描述了某些实施例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，为了实现相同目的而计算的各种替换和/或等效实施例或实现方式可以替代所示出和描述的实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的实施例的任何改编或变化。因此，显而易见的是，本文描述的实施例仅由权利要求限制。

Claims (20)

1.一种集成电路(IC)光学组件，包括：
发射器组件，其用于提供具有特定光束方向的光输出，所述发射器组件包括：光耦合到多个波导的光源、所述多个波导中的光耦合到多个光栅中的相应光栅的波导、以及多个相位调谐器中的耦合到所述多个波导中的相应波导的相位调谐器；以及
发射器驱动器组件，其电耦合到所述发射器组件，所述发射器驱动器组件根据反馈信号使得由所述光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有所述特定光束方向的所述光输出，所述特定相位是由所述多个相位调谐器中的每个相位调谐器在所述多个波导中的所述相应波导上诱导的。
2.根据权利要求1所述的IC光学组件，其中，所述多个相位调谐器通过引起与所述相应波导的至少一部分相关联的折射率的特定变化来针对所述多个波导中的所述相应波导诱导所述特定相位。
3.根据权利要求1所述的IC光学组件，其中，所述发射器组件还包括：
绝缘体层，其设置在所述光源、所述多个波导和所述多个光栅上方；
基板，其设置在所述绝缘体层上方；以及
反射层，其设置在所述多个光栅下方；
其中，根据由所述相位调谐器在所述相应波导中的每个波导中诱导的所述特定相位，使得由所述光源提供的光在所述多个波导中的每个波导内传播，其中，从所述多个波导中的相应波导输出的相控光由所述多个光栅组合以产生所述光输出，并且其中，所述光输出被所述反射层反射以从所述基板的距离所述光源最远的侧发出。
4.根据权利要求3所述的IC光学组件，其中，所述发射器组件还包括设置在所述光源和所述多个波导之间的光学调制器，并且其中，所述基板包括硅，所述绝缘体层包括二氧化硅，所述多个波导和所述多个光栅中的每一个包括硅，并且所述光学调制器包括掺杂硅。
5.根据权利要求1所述的IC光学组件，还包括具有光接收区域的接收器组件，其中，使得所述光输出入射在所述光接收区域上。
6.根据权利要求5所述的IC光学组件，还包括：
接收器驱动器组件，其电耦合到所述接收器组件；
其中，所述接收器驱动器组件用于将入射在所述光接收区域上的所述光的至少一个特性与阈值进行比较，并且当所述特性不满足所述阈值时向所述发射器驱动器组件提供所述反馈信号，
其中，所述发射器驱动器组件使得所述特定波长或所述特定相位中的一者或两者根据所述反馈信号改变以改变所述特定光束方向。
7.根据权利要求5所述的IC光学组件，其中，所述光接收区域包括一个或多个光电探测器。
8.根据权利要求5所述的IC光学组件，其中，所述光接收区域包括光纤耦合器。
9.根据权利要求5所述的IC光学组件，还包括耦合到所述发射器组件和所述接收器组件中的每一个的印刷电路板(PCB)，其中，所述PCB包括聚合物波导，并且其中，所述光输出在所述聚合物波导内传播并且所述聚合物波导使得所述光输出入射在所述光接收区域上。
10.根据权利要求5所述的IC光学组件，其中，所述发射器组件和所述接收器组件被包括在单个封装中。
11.根据权利要求1所述的IC光学组件，其中，所述光源包括III-V族可调谐激光器，并且所述特定波长在从大约1200到1600纳米(nm)的波长范围内是可调谐的。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的IC光学组件，其中，所述特定光束方向是三维空间中的任何方向。
13.一种装置，包括：
处理器；以及
光电子组件，其电耦合到所述处理器，所述光电子组件包括电耦合到发射器驱动器组件的发射器组件，并且所述发射器组件用于提供具有特定光束方向的光输出，其中，所述发射器组件包括光耦合到多个波导的光源、所述多个波导中的光耦合到多个光栅中的相应光栅的波导、以及多个相位调谐器中的耦合到所述多个波导中的相应波导的相位调谐器，并且其中，所述发射器驱动器组件根据反馈信号使得由所述光源提供的光以特定波长和特定相位为中心以产生具有所述特定光束方向的所述光输出，所述特定相位是由所述多个相位调谐器中的每个相位调谐器在所述多个波导中的所述相应波导上诱导的。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述多个相位调谐器通过引起与所述相应波导的至少一部分相关联的折射率的特定变化来针对所述多个波导中的所述相应波导诱导所述特定相位。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述发射器组件还包括：
绝缘体层，其设置在所述光源、所述多个波导和所述多个光栅上方；
基板，其设置在所述绝缘体层上方；以及
反射层，其设置在所述多个光栅下方；
其中，根据由所述相位调谐器在所述相应波导中的每个波导中诱导的所述特定相位，使得由所述光源提供的光在所述多个波导中的每个波导内传播，其中，从所述多个波导中的相应波导输出的相控光由所述多个光栅组合以产生所述光输出，并且其中，所述光输出被所述反射层反射以从所述基板的距离所述光源最远的侧发出。
16.根据权利要求13所述的装置，还包括具有光接收区域的接收器组件，其中，使得所述光输出入射在所述光接收区域上。
17.根据权利要求13-16中的任一项所述的装置，还包括：
接收器驱动器组件，其电耦合到所述接收器组件；
其中，所述接收器驱动器组件用于将入射在所述光接收区域上的所述光的至少一个特性与阈值进行比较，并且当所述特性不满足所述阈值时向所述发射器驱动器组件提供所述反馈信号，
其中，所述发射器驱动器组件使得所述特定波长或所述特定相位中的一者或两者根据所述反馈信号改变以改变所述特定光束方向。
18.一种方法，包括：
发射具有第一光束方向的光束，其中，所述第一光束方向与光源的第一波长和第一多个折射率相关联，所述第一多个折射率与多个波导相关联；
接收指示所述光束在接收区域处的接收程度的信号，其中，当所述光束的所述接收程度小于阈值时，使得产生所述信号；
根据所述信号，进行以下改变中的一者或两者：针对所述光源将所述第一波长改变为第二波长、以及针对所述多个波导将所述第一多个折射率改变为第二多个折射率；以及
发射具有第二光束方向的光束，其中，所述第二光束方向与所述第二波长和所述第二多个折射率中的一者或两者相关联。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，接收所述信号包括：使用在包括所述光源的第一组件与包括所述接收区域的第二组件之间的电耦合来接收所述信号。
20.根据权利要求18-19中的任一项所述的方法，其中，改变所述第一波长和所述第一多个折射率中的一者或两者包括：诱导与所述多个波导中的相应波导相关联的相位延迟，其中，与所述多个波导中的每个波导相关联的所述相位延迟彼此不同。
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