CN110770615A - 用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统 - Google Patents

用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统 Download PDF

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Abstract

用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统可以包括，在光子芯片中，在光子芯片表面处包括光栅耦合器，光栅耦合器在穿过光栅耦合器的光波的方向上具有增加的散射强度：从光子芯片内的第一方向接收光信号；并且将光信号散射出光子芯片的表面。可以从光子芯片内的第二方向在光栅耦合器中接收第二光信号。第二光信号可以散射出光子芯片的表面。增加的散射强度可以由增加的宽度散射体沿着垂直于光传播方向的方向来配置。增加的散射强度可以通过光栅耦合器中散射体形状的转变来配置。

Description

用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统
交叉引用相关申请/通过引用结合相关申请
本申请要求2017年4月19日提交的美国临时申请62/606,140的优先权和权益，该申请通过引用整体结合于此。
技术领域
本公开的方面涉及电子组件。更具体地，本公开的某些实现涉及用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统。
背景技术
用于光栅耦合器的传统方法可能是昂贵的、笨重的和/或低效的，例如，可能是复杂的和/或耗时的，和/或可能引入不对称。
对于本领域技术人员来说，通过将这种系统与本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点将变得显而易见，如在本申请的剩余部分中参考附图所阐述的。
发明内容
提供了用于二维模式匹配光栅耦合器的系统和方法，基本上如权利要求中更完整阐述的至少一个附图所示和/或结合至少一个附图描述的。
通过以下描述和附图，将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征及其所示的实施方式的细节。
附图说明
图1A是根据本公开的示例实施方式的具有二维模式匹配光栅耦合器的光子使能集成电路的框图；
图1B是示出根据本公开的示例实施方式的示例性光子使能集成电路的示图；
图1C是示出根据本公开的示例实施方式的耦合到光纤电缆的光子使能集成电路的示图；
图2是示出根据本公开的示例实施方式的一维光栅耦合器和二维光栅耦合器的俯视图的示意图；
图3示出了根据本公开的示例实施方式的具有模式匹配的一维光栅耦合器和二维光栅耦合器；
图4示出了根据本公开的示例实施方式的二维模式匹配光栅；
图5示出了根据本公开的实施方式的具有形状转变的二维模式匹配光栅耦合器的示例；
图6示出了根据本公开的实施方式的二维模式匹配光栅耦合器的示例，该光栅耦合器具有导致合并散射体的形状转变。
具体实施方式
如本文所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子组件(即硬件)和任何软件和/或固件(“代码”)，其可以配置硬件、由硬件执行、或者以其他方式与硬件相关联。如本文所使用的，例如，特定的处理器和存储器在执行第一行或多行代码时可以包括第一“电路”，并且在执行第二行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文所使用的，“和/或”是指由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项。例如，“x和/或y”是指三元组{(x)、(y)、(x，y)}中的任何元件。换言之，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一示例，“x、y和/或z”是指七元组{(x)、(y)、(z)、(x，y)、(x，z)、(y，z)、(x，y，z)}中的任何元件。换言之，“x、y和/或z”是指“x、y和z中的一个或多个”。如本文所使用的，术语“示例性”意味着用作非限制性示例、示例或说明。如本文所使用的，术语“例如”和“比如”列出了一个或多个非限制性示例、示例或说明的列表。如本文所使用的，无论禁用还是启用功能的性能(例如，通过用户可配置的设置、工厂修整等)，只要电路或装置包括执行功能所必需的硬件和代码(如果需要的话)，电路或装置就“能够操作”，用于执行功能。
图1A是根据本公开的示例实施方式的具有光栅耦合器模式转换器的光子使能集成电路的框图。参考图1A，示出了光子使能集成电路130上的光电装置，光子使能集成电路130包括光调制器105A-105D、光电二极管111A-111D、监视光电二极管113A-113H，以及包括耦合器103A-103K、光学终端115A-115D、光栅耦合器117A-117H和模式转换器121的光学装置。还示出了包括放大器107A-107D、模拟和数字控制电路109以及控制部分112A-112D的电气装置和电路。放大器107A-107D可以包括例如跨阻和限幅放大器(TIA/LA)。
在一个示例场景中，光子使能集成电路130包括互补金属氧化物半导体(CMOS)光子管芯，其中，激光组件101耦合到IC 130的顶表面。激光组件101可以包括一个或多个半导体激光器，其具有隔离器、透镜和/或旋转器，用于将一个或多个CW光信号引导到耦合器103A。光子使能集成电路130可以包括单个芯片，或者可以集成在多个管芯上，例如，一个或多个电子管芯和一个或多个光子管芯。
经由在光子使能集成电路130中制造的光波导管110在光学装置和光电装置之间传递光信号。单模或多模波导可以用在光子集成电路中。单模操作能够直接连接到光信号处理和网络元件。术语“单模”可以用于支持两种偏振(横向电(TE)偏振和横向磁(TM)偏振)中的每一种的单模的波导，或者用于真正单模并且只支持其偏振为TE的一种模式的波导，该模式包括平行于支持波导的衬底的电场。使用的两种典型波导截面包括条形波导和肋形波导。条形波导通常包括矩形截面，而肋形波导包括波导板顶部的肋形截面。当然，其他波导截面类型也是可以预期的，并且在本公开的范围内。
在一个示例场景中，耦合器103A-103C可以包括低损耗的Y结功率分配器，其中，耦合器103A接收来自激光组件101的光信号，并将该信号分成两个分支，这两个分支将光信号引导到耦合器103B和103C，耦合器103B和103C再次分离光信号，产生四个功率大致相等的光信号。
光调制器105A-105D包括例如马赫-曾德尔调制器或环形调制器，并且能够调制连续波(CW)激光输入信号。光调制器105A-105D可以包括高速和低速相位调制部分，并且由控制部分112A-112D控制。光调制器105A-105D的高速相位调制部分可以用数据信号调制CW光源信号。光调制器105A-105D的低速相位调制部分可以补偿缓慢变化的相位因子，例如，由波导之间的失配、波导温度或波导应力引起的相位因子。补偿这些缓慢变化的相位因子，称为无源相位或者马赫-曾德尔调制器(MZM)的无源偏置。
光调制器105A-105D的输出可以经由波导110光学耦合到光栅耦合器117E-117H。耦合器103D-103K可以包括例如四端口光耦合器，并且可以用于对光调制器105A-105D生成的光信号进行采样或分离，其中，由监视光电二极管113A-113H测量采样信号。定向耦合器103D-103K的未使用分支可以由光学终端115A-115D终止，以避免不需要的信号反向反射。
光栅耦合器117A-117H包括能够将光耦合进和耦合出光子使能集成电路130的光栅。光栅耦合器117A-117D可用于将从光纤接收的光耦合到光子使能集成电路130中，并且光栅耦合器117E-117H可用于将来自光子使能集成电路130的光耦合到光纤中。光栅耦合器117A-117H可以包括单偏振光栅耦合器(SPGC)和/或偏振分离光栅耦合器(PSGC)。在使用PSGC的情况下，可以使用两个输入波导或输出波导。
光栅耦合器是集成光电路中的装置，用于在电信光纤和光电路之间连接光。包括将引导光衍射出电路平面的表面发射元件，其中，可以用标准光纤收集引导光。与诸如端面耦合的其他耦合方法相比，光栅耦合器适合于平面制造方法，并且允许在芯片表面上自由放置光学接口。
此外，二维(2D)光栅允许重要的多路复用和多路解复用操作，即，将来自不同光信道的信号组合成一个信道，或者将同一信道中的多个信号分别分离成单独的输出信道。二维光栅允许多路复用偏振、波长和空间域。例如，2D光栅可以将来自芯片130的两种波长的光组合成单个输出光纤。
通常，通过在波导中蚀刻衍射元件的形状来制造光栅耦合器，从而从波导中去除材料。对于一维(1D)光栅，衍射形状可以像等距线的排列一样简单，而对于二维光栅，可以使用曲线。
在图1B所示的另一示例性实施方式中，通过将光源引导到芯片中的光耦合装置(例如，光源接口135和/或光纤接口139)上，光信号可以在没有光纤的情况下直接传送到光子使能集成电路130的表面。这可以利用定向激光源和/或键合到光子使能集成电路130的另一倒装芯片上的光源来实现。
图1A中的光电二极管111A-111D可以将从光栅耦合器117A-117D接收的光信号转换成电信号，这些电信号被传送到放大器107A-107D，用于处理。在本公开的示例实施方式中，光电二极管111A-111D可以包括例如高速异质结光电晶体管，并且可以在集电极和基极区域中包括锗(Ge)，用于在1.3至1.6μm光波长范围内吸收，并且可以集成在CMOS绝缘体上硅(SOI)晶片上。
在另一示例实施方式中，与所示的单个芯片相反，图1A中所示的四个收发器可以包含在两个或更多个芯片中。例如，可以在电子CMOS管芯中制造电子装置，例如，控制电路109和放大器/TIA 107A-107D，而光学装置和光电装置(例如，光检测器111A-111D、光栅耦合器117A-117H和光调制器105A-105D)可以包含在光子管芯(例如，硅光子插入器)上。
模拟和数字控制电路109可以控制放大器107A-107D的操作中的增益水平或其他参数，放大器107A-107D然后可以从光子使能集成电路130传送电信号。控制部分112A-112D包括能够调制从分离器103A-103C接收的CW激光信号的电子电路。例如，光调制器105A-105D可能需要高速电信号来调制MZM的相应分支中的折射率。
在操作中，光子使能集成电路130可以操作，用于传输和/或接收和处理光信号。光信号可由光栅耦合器117A-117D从光纤接收，并由光检测器111A-111D转换成电信号。电信号可由例如放大器107A-107D中的跨阻抗放大器放大，并随后传送到光子使能集成电路130中的其他电子电路(未示出)。光栅耦合器117A-117D可以包括二维模式匹配光栅耦合器，其中，衍射元件在耦合器中在每个光传播方向上调谐，如进一步参考图2至图5所示。
在图1A中标记为输入电信号的电信号可以驱动调制器105A-105D来调制从输入CW激光器101接收的CW光信号，导致调制的光信号通过光栅耦合器117A-117H传送到芯片内或芯片外。
图1B是示出根据本公开的示例实施方式的示例性光子使能集成电路的示图。参考图1B，示出了光子使能集成电路130，包括电子装置/电路131、光学和光电装置133、光源接口135、芯片前表面137、光纤接口139、CMOS保护环141和表面照明的监视光电二极管143。
光源接口135和光纤接口139包括光栅耦合器，例如，光栅耦合器能够经由CMOS芯片表面137耦合光信号。经由芯片表面137耦合光信号，使得能够使用机械保护芯片并防止污染物经由芯片边缘进入的CMOS保护环141。
电子装置/电路131包括例如参考图1A描述的电路，例如，放大器107A-107D以及模拟和数字控制电路109。光学和光电装置133包括诸如耦合器103A-103K、光学终端115A-115D、光栅耦合器117A-117H、光调制器105A-105D、高速异质结光电二极管111A-111D和监视光电二极管113A-113I的装置。
图1C是示出根据本公开的示例实施方式的耦合到光纤电缆的光子使能集成电路的示图。参考图1C，示出了包括芯片表面137和CMOS保护环141的光子使能集成电路130。还示出了光纤到芯片耦合器145、光纤电缆149和光源组件147。
例如，光子使能集成电路130包括电子装置/电路131、光学和光电装置133、光源接口135、芯片表面137和CMOS保护环141，可以如参考图1B所述。
在一个示例实施方式中，光纤电缆可以经由例如环氧树脂附着到CMOS芯片表面137。光纤芯片耦合器145使得光纤电缆149能够物理耦合到光子使能集成电路130。在另一示例场景中，IC 130可以包括一个管芯上的光子装置(例如，光子插入器)以及电子管芯上的电子装置，这两者都可以包括CMOS管芯。
图2是示出根据本公开的示例实施方式的一维光栅耦合器和二维光栅耦合器的俯视图的示意图。参考图2，示出了一维光栅耦合器200和二维光栅耦合器210。在一个示例实施方式中，图2的较暗区域包括硅层201，而图2的白色部分包括电介质光栅203A-203C，通常包括在去除一些硅201之后可以沉积的二氧化硅，尽管也可以使用其他半导体和电介质材料。
为了定义出射光的方向，衍射元件(即图2中的光栅线203A-203C)的布置通常需要匹配导波和出射波的传播。对于一维光栅，线的布置就足够了，如氧化物线203A所示，而通常通过在彼此不同的方向上施加两个一维光栅来构造二维光栅，如光栅线203B和203C所示。
对于高效系统，最小化损耗是光栅耦合器设计的一个重要目标。这种装置中的损耗主要源于两个独立的机制：1)由于耦合器的不完美方向性而导致的衬底损耗，以及2)由于光纤模式和光栅产生的光轮廓之间的不完美重叠而导致的模式失配损耗。衬底损耗可能受到光栅几何参数的影响，例如，波导厚度和蚀刻深度。可以通过沿着光的传播方向仔细设计衍射元件来实现模式失配的最小化。
为了最小化耦合损耗，外耦合光的轮廓需要与用于光收集的光纤的模式轮廓相匹配。在一维光栅中，衍射元件的设计过程相对简单，并得到理论模型的支持。衍射元件的散射强度(即每微米耦合出波导的光量)可以被配置为随着光在光栅中传播而增加。
图3示出了根据本公开的示例实施方式的具有模式匹配的一维光栅耦合器和二维光栅耦合器。参考图3，示出了一维光栅耦合器300和二维光栅耦合器310，这两者都具有模式匹配。
光栅耦合器300示出了利用一维光栅303A，可以通过增加光流方向上的线宽来实现模式匹配。根据对所需散射强度的理论预测，如光栅耦合器300附近插入的散射强度所示，增加衍射光栅303A的宽度，产生最佳的耦合效率。与图2一样，图3的较暗区域包括硅层301，而图3的白色部分包括电介质光栅303A和303B，通常包括在去除一些硅301之后可以沉积的二氧化硅，尽管也可以使用其他半导体和电介质材料。
在二维光栅中，光在光栅中同时沿不同方向传播。这经常对衍射元件的设计造成冲突的限制，衍射元件根据其在光栅中的位置在不同的方向上同时投射不同的散射强度。在这方面，二维光栅不是两个一维光栅的重叠。为了在二维光栅中实现模式匹配，从而实现最小损耗，光子电路中的两个光流中的每一个都需要在其方向上的每一点处经历正确的散射强度。实际上，每个单独的衍射元件根据其在二维光栅中的位置具有独特的特征。
二维模式匹配光栅沿着光的相应传播方向改变其衍射元件的散射强度，以改善与收集光纤的模式重叠。这种光栅的关键设计参数是(i)在所涉及的两个方向上投射两种不同散射强度的衍射元件，以及(ii)显示其形状在光栅区域上的正确转变。通过适当调整这些参数，可以开发出由同时在两个方向上观察模式匹配的衍射形状构成的光栅，从而将损耗降至最低。
在二维光栅耦合器310中，光栅303B在耦合器301的区域上在两个方向上都不同。例如，对于垂直方向上的光流，光栅在光传播方向上的宽度范围从窄到宽。类似地，对于沿水平方向到达耦合器310的光，光栅303B在光流方向上的宽度范围从窄到宽。
因此，如一维光栅300和二维光栅310的插图所示，散射强度随着每个光学模式沿着传播方向传播而增加。因此，在二维光栅310的右上角，其中，光学模式已经传播到离输入最远的地方，获得了两个方向上的最高散射强度。
图4示出了根据本公开的示例实施方式的二维模式匹配光栅。参考图4，示出了二维光栅耦合器400，其示出了沿着光波传播的两个轴的散射强度的配置。
图4示出了二维模式匹配光栅耦合器400的详细俯视图，光栅403形成在硅层401中，并概述了设计过程中应遵循的特征。沿着虚线所示的45o对称轴405，衍射元件在两个方向对称散射。虽然图4描绘了沿着该轴的正方形元件，但是其他实施方式可以利用任何对称形状，例如，圆形、环形、菱形、十字形和更复杂的结构。此外，基本形状允许沿着对称轴调节散射强度，例如，通过改变其尺寸或形式。
远离对称轴，可以使用非对称元件，不对称程度随着其离对称轴的距离而增加。因此，最不对称的点位于二维光栅耦合器400的左上角和右下角，其中，仅在一个方向上需要大的散射强度。例如，这种衍射元件可以由窄矩形形成。
在角和对称轴之间，可以采用形状转变，该形状转变严格遵循两个方向上散射强度的设计参数。光栅中每个衍射元件的设计参数可以是唯一的。形状转变经过仔细建模和参数化，以便将耦合损耗降至最低。
如图4的插图所示，散射强度在两个光传播方向都增加，最大值在离相应输入最远的距离处，这意味着光栅耦合器400的右上角在垂直和水平方向上具有最高的散射强度。
二维模式匹配光栅耦合器的示例性设计目标是(i)散射强度在两个方向上不同，以及(ii)调制散射强度，这表明根据其在光栅耦合器400中的位置，可以利用改变其基本形状的复杂设计的衍射元件。
例如，对称和非对称衍射元件之间的基本形状转变是正方形和直线之间的转变。为了调制耦合强度，散射体的尺寸(区域填充因子)通常需要改变。然而，这将改变光在光栅耦合器400中的传播，并且需要调整散射体的位置，以保持与输出光的相位匹配。
调整散射强度的另一种选择是利用形状之间的转变，同时保持恒定的填充因子。例如，相同区域的圆形和环形都是对称的，但是具有不同的散射强度。此外，光栅的偏振相关行为可以使用这种散射体来解决。
虽然图4示出了经由使用光栅耦合器400从芯片散射出的波导的来自芯片内的光信号，但是相反的过程也是可以的。在这种情况下，光信号可以从芯片顶表面的垂直方向接收，并且在与图4所示的光流方向相反的方向上散射，其中，当波在该方向上传播出光栅耦合器并在基本上平行于芯片顶面的方向上进入波导时，散射强度降低。光栅耦合器中的不对称还提供了到耦合到光栅耦合器400的波导中的有效散射。
图5示出了根据本公开的实施方式的具有形状转变的二维模式匹配光栅耦合器的示例。如图5所示，示出了二维光栅耦合器500和510。
在光栅耦合器500中，正方形到直线的转变与空心到实心的矩形转变相结合。在保持区域填充因子恒定的同时，中心空心部分的尺寸降低了该区域的散射强度，其中，在光栅耦合器500的左上部分具有空心正方形，且在右下部分具有完全实心的正方形。元件向线形的延伸调整了对称性。因此，在光栅耦合器中，散射强度在接收的光信号的传播方向上增加，其中，在光栅耦合器500的右下角，在这两个方向上具有最大散射强度。
另一选项由选通耦合器510示出，其中，十字形和正方形之间以及直线和正方形之间的转变可以用来调节散射强度、不对称性以及光栅的偏振特征。最小散射强度来自传播方向上的十字形和更线性的结构，其中，在光栅耦合器510的右下角具有最大散射强度，具有更对称的正方形散射体。箭头和相关文本表示光在该方向传播时看到的形状。
虽然图5示出了经由使用光栅耦合器500或510从芯片散射出的波导的来自芯片内的光信号，但是相反的过程也是可以的。在这种情况下，光信号可以从芯片顶表面的垂直方向接收，并且在与图5所示的光输入方向相反的方向上散射，其中，当波在该方向上传播出光栅耦合器并在基本上平行于芯片顶表面的方向上进入波导时，散射强度降低。光栅耦合器中的不对称还提供了到耦合到光栅耦合器500和510的波导中的有效散射。
图6示出了根据本公开的示例实施方式的具有形状转变的光栅耦合器，该形状转变导致合并散射体，以改善模式匹配。参考图6，示出了包括模式转换器601和光栅603的光栅耦合器600，其中，右边的插图是光栅603的特写视图。模式转换器601可以包括锥形结构，该锥形结构具有波导顶部的材料变化，例如，去除硅波导中的硅材料至具有可配置宽度和间距的可配置深度。在美国专利申请第15/945,370号中进一步公开了模式转换器，该专利申请通过引用整体结合于此。
模式匹配光栅允许使用模式转换器来取代光栅区域和波导之间的硬界面，其中，光可以遵循渐变，避免例如散射或反射的寄生效应。图6示出了作为这种模式转换器的一个可能示例的在光传播方向上与细长锥形相结合的模式匹配光栅，即模式转换器601。
形状转换不一定仅限于一个装置单元。还可以连接到相邻的装置单元，以适应更宽范围的耦合强度。直线在一个方向上具有最强的散射强度。通过合并相邻单元，外观变得更像线条，这提供了更宽范围的散射强度。这对于管理制造中的限制尤其重要，例如，光刻和蚀刻工艺中特征的最小允许尺寸，同时提供广泛的散射强度，以优化模式匹配。
如图6的插图所示，左下角的正方形或矩形结构605逐渐切换到右上角的线607，其中，一些正方形使用正方形605之间的窄合并元件609与相邻正方形合并，尽管这些结构不限于正方形或矩形形状，而是例如也可以是圆形或菱形。合并元件609的宽度可以逐渐增加，直到合并元件是线607的宽度，从而提供从一种形状到另一种形状的平滑转变。
在本公开的示例实施方式中，描述了一种用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统，并且包括：在光子芯片中，在光子芯片表面处包括光栅耦合器，光栅耦合器在穿过光栅耦合器的光波方向上具有增加的散射强度：从光子芯片内的第一方向接收光信号；并且将光信号散射出光子芯片的表面。可以从光子芯片内的第二方向在光栅耦合器中接收第二光信号。
第二光信号可以散射出光子芯片的表面。增加的散射强度可以由增加的宽度散射体沿着垂直于光传播方向来配置。增加的散射强度可以通过光栅耦合器中散射体形状的转变来配置。散射体的形状可以从十字形转变为正方形，从空心转变为实心和/或从正方形或其他形状转变为直线。从正方形到直线的转变可以包括相邻元件之间的窄合并元件。光子芯片可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。
在另一示例实施方式中，描述了一种用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统，并且可以包括：在光子芯片中，在光子芯片表面处包括光栅耦合器，光栅耦合器在穿过光栅耦合器的第一和第二光波方向上具有增加的散射强度：从光子芯片内的第一方向接收第一光信号；从光子芯片内的第二方向接收第二光信号；并且将第一和第二光信号散射出光子芯片的表面。
在另一示例实施方式中，描述了一种用于二维模式匹配光栅耦合器的方法和系统，并且可以包括：在光子芯片中，在光子芯片表面处包括光栅耦合器，光栅耦合器在穿过光栅耦合器的光波方向上具有降低的散射强度：经由光栅耦合器从光子芯片的表面接收光信号；并且将光信号散射到耦合到光栅耦合器的波导中，在平行于光子芯片表面的方向上传送光信号。
虽然已经参考某些实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以等同替换。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种用于通信的方法，所述方法包括：
在光子芯片中，在所述光子芯片的表面处包括光栅耦合器，所述光栅耦合器在穿过所述光栅耦合器的光波的方向上具有增加的散射强度：
从所述光子芯片内的第一方向接收光信号；并且
将所述光信号散射出所述光子芯片的表面。
2.根据权利要求1所述的方法，包括从所述光子芯片内的第二方向在所述光栅耦合器中接收第二光信号。
3.根据权利要求2所述的方法，包括将所述第二光信号散射出所述光子芯片的表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增加的散射强度由增加的宽度散射体沿着垂直于光传播方向的方向来配置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增加的散射强度由所述光栅耦合器中散射体形状的转变来配置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述散射体的形状从十字形转变为正方形。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述散射体的形状从空心形状转变为实心形状。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述散射体的形状从正方形转变为直线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，从正方形到直线的转变包括正方形之间的窄合并元件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光子芯片包括互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。
11.一种用于通信的系统，所述系统包括：
光子芯片，在所述光子芯片的表面处包括光栅耦合器，所述光栅耦合器在穿过所述光栅耦合器的光波的方向上具有增加的散射强度，所述光子芯片能够操作用于：
从所述光子芯片内的第一方向接收光信号；并且
将所述光信号散射出所述光子芯片的表面。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述光子芯片能够操作用于从所述光子芯片内的第二方向在所述光栅耦合器中接收第二光信号。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述光子芯片能够操作用于将所述第二光信号散射出所述光子芯片的表面。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述增加的散射强度由增加的宽度散射体沿着垂直于光传播方向的方向来配置。
15.根据权利要求11的系统，其中，所述增加的散射强度由所述光栅耦合器中散射体形状的转变来配置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述散射体的形状从十字形转变为正方形。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述散射体的形状从空心形状转变为实心形状。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述散射体的形状从正方形转变为直线。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，从正方形到直线的转变包括正方形之间的窄合并元件。
20.一种用于通信的方法，所述方法包括：
在光子芯片中，在所述光子芯片的表面处包括光栅耦合器，所述光栅耦合器在穿过所述光栅耦合器的光波的方向上具有降低的散射强度：
经由所述光栅耦合器从所述光子芯片的表面接收光信号；并且
将所述光信号散射到耦合到所述光栅耦合器的波导中，在平行于所述光子芯片的表面的方向上传送所述光信号。
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