CN114375411A - 对制造变化具有高鲁棒性的集成宽带光耦合器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光学装置，包括相位延迟件，第一绝热耦合器，其适合于接收输入信号并且适合于与相位延迟件的输入光学耦合，以及第二绝热耦合器，其适合于与相位延迟件的输出光学耦合。第二绝热耦合器包括第一波导，该第一波导包括与第一输出光学耦合并且包括第一宽度的第一部分，以及第二波导，该第二波导包括与第二输出光学耦合并且包括与第一宽度大致相等的第二宽度的第二部分。

Description

对制造变化具有高鲁棒性的集成宽带光耦合器
技术领域
本公开中给出的实施例概括而言涉及光纤通信。更具体地——但并非唯一地，本文公开的实施例涉及宽带抽头耦合器(tap coupler)。
背景技术
在光纤通信(例如，宽带光纤通信系统)中，波分复用(wavelength-divisionmultiplexing，WDM)可用于将多个光载波信号复用到一条光纤上。WDM使用不同波长的光来促进光纤上的数据通信(例如，将数据从数据源传输到数据接收者)。WDM系统通常在发送器处使用复用器来将几个信号联接在一起，并且在接收器处使用解复用器来将它们分割开。
在许多电信和数据通信应用中(例如，O波段中的粗疏WDM或者C波段中的密集WDM)，WDM使用一种被称为宽带抽头耦合器的光学装置作为光信号路由和处理的构建块。作为一个示例，一些框架(例如，400G-FR4)使用格型滤波器进行解复用。一般而言，格型滤波器依赖于级联的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)与宽带抽头耦合器。
附图说明
为了使得本公开的上述特征能够被详细理解，通过参考实施例可进行对以上简要总结的本公开内容的更具体描述，实施例中的一些在附图中图示。然而，要注意，附图图示了典型实施例，因此不应被认为是限制性的；设想到了其他同等有效的实施例。
图1A-图1C是根据本文描述的一个实施例图示出宽带抽头耦合器的框图。
图2根据本文描述的一个实施例图示了现有技术的抽头耦合器。
图3根据本文描述的一个实施例图示了现有技术的绝热耦合器。
图4根据本文描述的一个实施例图示了另一个绝热耦合器。
图5根据本文描述的一个实施例图示了抽头耦合器装置。
图6根据本文描述的一个实施例图示了另一个抽头耦合器装置。
图7根据本文描述的一个实施例图示了抽头耦合器装置的结构的自上而下视图。
为了促进理解，在可能时使用了相同的标号来指代各图共同的相同元素。设想了可在没有具体记载的情况下将一个实施例中公开的元素有益地用在其他实施例中。
具体实施方式
概述
本文公开的实施例包括一种光学装置。该光学装置包括相位延迟件，第一绝热耦合器，其适合于接收输入信号并且适合于与相位延迟件的输入光学耦合，以及第二绝热耦合器，其适合于与相位延迟件的输出光学耦合。第二绝热耦合器包括第一输出和第二输出。第二绝热耦合器还包括第一波导，该第一波导包括与第一输出光学耦合并且包括第一宽度的第一部分，以及第二波导，该第二波导包括与第二输出光学耦合并且包括与第一宽度大致相等的第二宽度的第二部分。
实施例还包括一种绝热耦合器，其包括第一输出和第二输出。该绝热耦合器还包括第一波导，该第一波导包括与第一输出光学耦合的第一部分以及适合于与相位延迟件光学耦合的第二部分。该绝热耦合器还包括第二波导，该第二波导包括与第二输出光学耦合的第三部分以及适合于与另一绝热耦合器的输出光学耦合的第四部分，其中第一部分包括第一宽度，并且第三部分包括与第一宽度大致相等的第二宽度。
实施例还包括一种光纤通信系统，其包括数据源、复用器、解复用器、以及抽头耦合器。该抽头耦合器包括相位延迟件，第一绝热耦合器，其适合于接收输入信号并且适合于与相位延迟件的输入光学耦合，以及第二绝热耦合器，其适合于与相位延迟件的输出光学耦合。第二绝热耦合器包括第一输出和第二输出。第二绝热耦合器还包括第一波导，该第一波导包括与第一输出光学耦合并且包括第一宽度的第一部分，以及第二波导，该第二波导包括与第二输出光学耦合并且包括与第一宽度大致相等的第二宽度的第二部分。
示例实施例
抽头耦合器是一种可用于光纤通信系统中的光学装置。一般而言，打算用于高带宽用途的抽头耦合器应当对不同通信波段上的各种波长不敏感。也就是说，抽头耦合器应当将输入信号以期望的方式分配在期望的输出上，而不考虑输入信号中包括的波长。这允许了抽头耦合器被用于使用大量波长信道的光纤通信中，有利于提高数据带宽。另外，抽头耦合器可以在输出之间生成相位差。这个相位差是恒定的，以允许在高带宽环境中可靠地操作，这一点也很重要。
在一些情况下，制造期间的厚度变化可改变抽头耦合器的输出相位差，损害可靠性。在其他情况下，制造期间的厚度变化可在通信信道之间产生串扰，也会损害可靠性。这在高带宽环境中的基于CMOS的集成硅光子学中可能特别成问题。例如，在高带宽环境中，宽带抽头耦合器必须符合严格的串扰要求(例如，400G-FR4中的25dB)。制造期间的轻微工艺变化可能意味着抽头耦合器不符合这些串扰要求。
因此，当抽头耦合器通过减少(或消除)跨信道的串扰而在带宽方面对制造变化具有鲁棒性，而且通过生成恒定的相位差而在相位差方面对制造变化具有鲁棒性时，是有益的。本文公开的另一项技术涉及一种宽带抽头耦合器，它在带宽和输出信号之间的相位差方面对于制造变化都具有鲁棒性。
图1A-图1C是根据本文描述的一个实施例图示出宽带抽头耦合器的框图。图1A是根据本文描述的一个实施例图示出抽头耦合器100的框图。抽头耦合器在一实施例中可用于在光输入信号(例如，激光)和光输出信号之间分配功率，在光输出信号之间生成潜在不同的功率分配。
如图1A中所示，抽头耦合器100从源101接收输入信号102，并且输出两个输出信号112和114。一般而言，光学耦合器可用来把光从一个(或几个)输入耦合到一个(或几个)输出。如图1A中所示，抽头耦合器100将作为输入信号102接收的光分配到输出信号112和114。这仅仅是一个示例，可以使用任何适当数目的输入和输出。
输出信号112被发送到目的地113。输出信号114被发送到目的地115。在一实施例中，输入信号102可以在输出信号112和114之间被均匀地分配，或者不均匀地分配。作为不均匀分配的一个示例，输出信号112可以代表输入信号102的功率的10％，而输出信号114代表输入信号102的功率的90％。或者，作为均匀分配的一个示例，输出信号112和114可以各自代表输入信号102的功率的50％。可以通过许多方式实现信号在输出端口间的这种分配。例如，如下文在图1B-图1C中所示，可以使用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)来分配信号。
图1B是根据本文描述的一个实施例进一步图示出抽头耦合器100的框图。具体地，图1B图示了基于MZI的抽头耦合器100，它在具有相位122和124的输出信号之间产生相位差。也就是说，图1B中所示的抽头耦合器100接收输入信号102，并且输出两个输出信号112和114，就像图1A中所示的那样。同样，输入信号102可以在输出信号112和114之间被均匀地分配，或者不均匀地分配。另外，输入信号102和输出信号112和114携带相同的信道和相同的数据。
然而，如图1B中所示，抽头耦合器100使用MZI来在输出信号112和114之间分配输入信号102。这在输出信号112和114之间生成相位差。例如，输出信号112包括相位122，它与输出信号114的相位124不同。
图1C是根据本文描述的一个实施例图示出抽头耦合器配置150的另一个框图。在一实施例中，抽头耦合器配置150又是一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的抽头耦合器。抽头耦合器配置150包括第一2x2耦合器162、相位延迟件164A-B、以及第二2x2耦合器166。2x2耦合器162和166可以各自将两个输入耦合到两个输出。例如，2x2耦合器162将输入信号152和154耦合到输出信号156和158。2x2耦合器166将输入信号172和174耦合到输出信号176和178。
在一实施例中，输入信号152通过第一2x2耦合器162和相位延迟件164A-B中的一者(或两者)。相位延迟件164A-B的作用是在进入2x2耦合器166之前偏移输出信号156和158的相位，这是基于MZI的抽头耦合器的已知做法。2x2耦合器166生成输出信号176和178。在一实施例中，抽头耦合器配置150将输入信号152划分成输出信号176和178。输出信号176和178可以被均等划分，或者不均等划分。
2x2耦合器162和166可以是任何适当的2x2耦合器。例如，可以使用图2-图4中所示的2x2耦合器。另外，相位延迟件164A-B可以是任何适当的相位延迟元件(例如，适合用于现有的基于MZI的抽头耦合器的任何移相器)。下文论述的图7描述了适合用作相位延迟件164A-B的一个示例相位延迟结构。
图2根据本文描述的一个实施例图示了现有技术的抽头耦合器200。抽头耦合器200图示了一种已知的2x2抽头耦合器配置，它在输出信号之间的相位差对于制造差异具有鲁棒性，但在带宽方面对于制造差异没有鲁棒性。
在一实施例中，抽头耦合器200包括波导210，每个波导具有大致相同的宽度w。输入信号202被提供给抽头耦合器200。输入信号通过波导210，生成输出信号222和224。在一实施例中，输出信号222代表输入信号202的功率的x％，而输出信号224代表输入信号202的功率的y％。也就是说，输出信号222和224的输出功率不限于50/50。
抽头耦合器200的配置在相位差方面对于制造变化是鲁棒的：它生成具有恒定相位差的输出信号，而不考虑硅厚度的微小变化(例如，由于形成装置时的制造差异而引起)。具体地，因为波导210具有大致相同的宽度，所以输出信号222和224具有π/2的恒定相位差，而不管厚度的微小变化。
但是抽头耦合器200在带宽方面对于制造变化并不鲁棒：它对各种通信信道的对待对于厚度变化并不鲁棒。如上所述，现代的宽带光纤通信系统必须能够满足宽广的带宽要求。抽头耦合器200的制造差异(例如，制造期间的硅厚度的变化)可在不同的通信信道间生成串扰，损害可靠性并且可能违反串扰和带宽要求。
图3根据本文描述的一个实施例图示了现有技术的绝热耦合器300。在一实施例中，绝热耦合器300是50/50耦合器的一种已知配置，这意味着它在两个输出之间均匀地划分输入信号。另外，绝热耦合器300在带宽方面对于制造变化是鲁棒的，但在输出信号之间的相位差方面对于制造变化则不鲁棒。
绝热耦合器300包括波导部分310A-D。在一实施例中，这四个波导部分的宽度不相等。例如，如图3中所示，波导部分310A和310B各自具有相对于彼此大致相同的宽度：ws。波导部分310C和310D相对于彼此不具有相同的宽度。波导部分310C具有宽度w2，并且波导部分310D具有宽度w1，其中w1和w2是不同的宽度。
在一实施例中，输入信号302进入绝热耦合器并且通过波导部分310A-D。这生成了输出信号322和324。输出信号322和324代表了输入信号302的功率的大致均等划分。如上所述，这种配置在带宽方面对于制造变化是鲁棒的。也就是说，绝热耦合器300将输入信号302大致均等地划分在通信信道的宽广频谱上，而不考虑微小的制造差异(例如，硅厚度的变化)。
然而，绝热耦合器300在相位差方面对于制造变化并不鲁棒。输出信号322和输出信号324之间的相位差基于许多因素而变化，包括波导部分310C和310D的宽度、波导部分310C和310D之间的间隙、以及其他因素。正因为如此，改变这些因素的制造差异(例如，硅厚度的变化)会改变输出信号322和324之间的相位差。
图4根据本文描述的一个实施例图示了另一个绝热耦合器400。在一实施例中，绝热耦合器400也是50/50耦合器，意味着它在两个输出之间均匀地划分输入信号。然而，绝热耦合器400在带宽和输出信号之间的相位差方面对于制造变化都是鲁棒的。
绝热耦合器400包括波导部分410A-D。这里，这四个波导部分410A-D的宽度不相等。例如，如图4中所示，波导部分410C和410D各自具有相对于彼此大致相同的宽度ws，但波导部分410A和410B相对于彼此不具有相同的宽度。波导部分410A具有宽度w2，并且波导部分410B具有宽度w1，其中w1和w2是不同的宽度。
在操作中，输入信号402进入绝热耦合器并且通过波导部分410A-D。这生成了输出信号422和424。在一实施例中，输出信号422和424代表了输入信号402的大致均等划分。另外，绝热耦合器400在带宽上对于制造变化(例如，厚度的变化)是鲁棒的。输出信号422和424代表输入信号402的功率在通信信道的宽广频谱上的大致均等划分。
绝热耦合器400在输出信号之间的相位差方面对于制造变化也是鲁棒的。这是因为，在绝热耦合器400中，不相等宽度的波导部分410A和410B在耦合器的输入侧，而相等宽度的波导部分410C和410D在耦合器的输出侧。这种安排与图3中所示的绝热耦合器300不同，其中，相等宽度波导部分310A和310B在耦合器的输入侧，不相等宽度的波导部分310C和310D在输出侧。由于这种差异，输出信号422和输出信号424之间的相位差是恒定的π/2，而不考虑制造变化(例如，厚度的变化)。只要维持了对称性(例如，输出波导部分410C和410D的宽度相等)，那么由于单位散射矩阵中的能量属性的守恒，相位差将等于π/2。
图5根据本文描述的一个实施例图示了抽头耦合器装置500。如上所述，图4中所示的绝热耦合器400在带宽和相位差上对于制造变化一般都是鲁棒的。但它是50/50耦合器，这意味着它在两个输出之间均匀地划分输入信号的功率。图5中所示的抽头耦合器装置500在带宽和相位差上对于制造变化都是鲁棒的，而且还能够以任何期望的方式在输出之间划分输入信号功率。
在一实施例中，抽头耦合器装置500被配置为接收输入信号502，并且将该信号耦合到输出信号522和524。抽头耦合器装置500包括两个绝热耦合器530和550，以及相位延迟件540A-B。例如，接收输入信号502的绝热耦合器530可以是图3中所示的绝热耦合器300，而输出输出信号522和524的绝热耦合器550可以是图4中所示的绝热耦合器400。如上文关于图1C的论述，相位延迟件540A-B可以是任何适当的移相器(例如，适合与已知的基于MZI的抽头耦合器一起使用的移相器)。
在抽头耦合器装置500的输入侧的绝热耦合器530包括四个波导部分532、534、536和538。输入侧波导部分532和534的宽度大致相等，而输出侧波导部分相对于彼此具有不同的宽度。在抽头耦合器装置500的输出侧的绝热耦合器550包括四个波导部分552、554、556和558。输入侧波导部分552和554相对于彼此具有不同的宽度。如图5中所示，输入波导部分552比输入波导部分554宽。输出侧波导部分556和558相对于彼此具有大致相同的宽度。
在一实施例中，抽头耦合器装置500只包括一个相位延迟件(例如，相位延迟件540A或相位延迟件540B)。例如，抽头耦合器装置500可以只包括相位延迟件540A。在这个实施例中，绝热耦合器550的输入侧波导部分552通过相位延迟件540A与绝热耦合器530的输出侧波导部分536光学耦合。绝热耦合器550的输入侧波导部分554与绝热耦合器530的输出侧波导部分538直接光学耦合。或者，如上所述，抽头耦合器装置500可包括两个相位延迟件540A-B，并且绝热耦合器550的输入侧波导部分554可以通过相位延迟件540B与绝热耦合器530的输出侧波导部分538光学耦合。
在一实施例中，抽头耦合器装置500在带宽方面对于制造变化是鲁棒的，因为它使用绝热耦合器530和550。如上文联系图3和图4的论述，这些绝热耦合器在带宽方面对于制造变化一般是鲁棒的。另外，抽头耦合器装置500的配置(例如，使用两个绝热耦合器530和550与相位延迟件540A-B)允许了在输出信号522和524之间对输入信号502的功率进行任何期望的划分。也就是说，与图3中所示的绝热耦合器300和图4中所示的绝热耦合器400不同，输入信号502的功率可以在输出信号之间按任何期望的方式被划分，而不仅仅是50/50。
另外，因为波导部分556和558(即，绝热耦合器550的输出侧的最终波导部分)相对于彼此具有大致相等的宽度，所以输出信号522和524之间的相位差对制造变化是鲁棒的，并且一般恒定在π/2。从而，抽头耦合器装置500在带宽和输出信号之间的相位差方面对制造变化都是鲁棒的，同时允许了输出信号的任何期望划分。
具体地，输出信号522和524之间的相位差对制造抽头耦合器装置500和形成其组件时的硅厚度变化一般是鲁棒的。这是特别有益的，因为否则的话硅厚度的制造变化会难以解决。可以利用已知的工艺，例如光学邻近效应校正(Optical Proximity Correction，OPC)，来校正一些制造工艺变化。例如，通常可以通过OPC来校正在制造期间产生的装置的宽度和间隙变化。但一般不能通过OPC来解决来自于形成抽头耦合器装置500(例如，来自于形成绝热耦合器530和550)的硅厚度的变化。抽头耦合器装置500缓解了这个问题，因为硅厚度的这些制造变化不会影响输出信号中的相位差。
相反，抽头耦合器装置500的设计确保了输出信号522和524之间的相位差保持π/2，尽管制造的绝热耦合器的硅厚度有变化。在一实施例中，这是因为输出侧波导部分556和558相对于彼此宽度大致相同。在一实施例中，宽度裕量可以取决于特定抽头耦合器装置的设计要求(例如，预算、设计要求、规格，等等)。这种设计使得输出信号522和524之间的相位差保持在π/2。
另外，正如这种设计使得抽头耦合器装置500对硅厚度的制造变化不太敏感一样，这种设计也使得抽头耦合器装置500对于来自制造的宽度和间隙变化不太敏感。虽然这些变化可以利用OPC和其他已知的工艺来校正，如上所述，但抽头耦合器装置500允许了改进制造(例如，更便宜和更快速)，因为它减轻了对于使用OPC来校正的需要。
图5中所示的设计以及相关的实施例(例如，下面的图6和图7)在输出信号之间的相位差方面是完全被动的。在一些已知的装置中，在制造变化的情况下，使用主动调谐来修改输出信号之间的相位差。在抽头耦合器装置500中，输出信号522和524之间的相位差恒定在π/2，而不需要主动调谐。这进一步节省了功率，并且得到了一种改进的产品，它更便宜并且更容易配置。
图6根据本文描述的一个实施例图示了另一个抽头耦合器装置600。在一实施例中，抽头耦合器装置600在一些方面与图5中所示的抽头耦合器装置500相似。例如，抽头耦合器装置600包括两个绝热耦合器630和650，以及相位延迟件640A-B。另外，在绝热耦合器650中，输入侧波导部分652和654相对于彼此具有不同的宽度(例如，类似于图5中所示的输入侧波导部分552和554)。
然而，在绝热耦合器650中，与相位延迟件640A耦合的波导部分652比波导部分654更宽。在图5中所示的绝热耦合器550中，与相位延迟件540A耦合的输入侧波导部分552比波导部分554更窄。这种变化保留了抽头耦合器装置600的优点(例如，对制造变化的鲁棒性和信号功率的不均匀划分)，但允许了在某些应用中具有改善的性能。
在一实施例中，抽头耦合器装置600只包括一个相位延迟件(例如，相位延迟件640A或相位延迟件640B)。例如，抽头耦合器装置600可以只包括相位延迟件640A。在这个实施例中，绝热耦合器650的输入侧波导部分652通过相位延迟件640A与绝热耦合器630的输出侧波导部分636光学耦合。绝热耦合器650的输入侧波导部分654与绝热耦合器630的输出侧波导部分638直接光学耦合。或者，如上所述，抽头耦合器装置600可包括两个相位延迟件640A-B，并且绝热耦合器650的输入侧波导部分654可以通过相位延迟件640B与绝热耦合器630的输出侧波导部分638光学耦合。
本领域的普通技术人员可以取决于期望的应用，在抽头耦合器装置500和抽头耦合器装置600之间进行选择。在一实施例中，抽头耦合器装置500和抽头耦合器装置600之间的选择可以取决于宽度转变设计和相位延迟件设计的实现。例如，在抽头耦合器装置500中，由于宽度不匹配，在536和552之间以及538和554之间可能需要宽度转变。在抽头耦合器装置600中，由于636和652之间以及638和654之间的宽度相等，所以不需要宽度转变。然而，在抽头耦合器装置600中，相位延迟件设计可能需要补偿由上臂(较宽的波导636/652)和下臂(较窄的波导638/654)之间的波导宽度的不匹配所引发的相位差。
如上所述，抽头耦合器装置600包括两个绝热耦合器630和650，以及相位延迟件640A-B。绝热耦合器650的方向使得相对于彼此具有相同宽度的波导部分在抽头耦合器装置600的输出侧。例如，绝热耦合器630包括四个波导部分632、634、636和638。输入侧波导部分632和634相对于彼此具有大致相等的宽度，而输出侧波导部分相对于彼此具有不同的宽度。绝热耦合器650也包括四个波导部分652、654、656和658。输入侧波导部分652和654相对于彼此具有不同的宽度，而输出侧波导部分656和658相对于彼此具有大致相同的宽度。
输入信号602通过第一绝热耦合器630。然后输入信号602通过相位延迟件640A-B中的一者(或两者)。如上文关于图1C的论述，相位延迟件640A-B可以是任何适当的移相器(例如，适合与已知的基于MZI的抽头耦合器一起使用的移相器)。然后输入信号通过绝热耦合器650，生成两个输出信号622和624。
与图5中所示的抽头耦合器装置500一样，抽头耦合器装置600允许了在输出信号622和624之间进行任何期望的功率划分。也就是说，输入信号602的功率可以按任何期望的方式被划分，而不仅仅是在输出信号之间50/50。另外，同样像图5中所示的抽头耦合器装置500一样，因为波导部分656和658(即，绝热耦合器650的输出侧的最终波导部分)具有大致相等的宽度，所以输出信号622和624之间的相位差为π/2。
如上文关于图5的论述，对于抽头耦合器装置600，输出信号622和624之间的输出相位差并不取决于绝热耦合器630和650中的制造工艺变化。例如，绝热耦合器630和650中的硅厚度在制造的不同装置间可以变化，而在各自的相位差上没有任何显著的差别。抽头耦合器装置600的设计确保了输出信号622和624之间的相位差保持π/2，尽管制造的绝热耦合器的硅厚度有变化。
在各种实施例中，图5中所示的抽头耦合器装置500和图6中所示的抽头耦合器装置600可在若干个通信波段上操作。例如，这些抽头耦合器设计一般可在C波段或O波段中操作。然而，正如普通技术人员已知的，材料和参数的变化可能使得特定的抽头耦合器更适合于一个或另一个通信波段。例如，抽头耦合器装置500可能更适合于一个通信波段，而抽头耦合器装置600可能更适合于另一个不同的通信波段。
图7根据本文描述的一个实施例图示了抽头耦合器装置700的结构的自上而下视图。在一实施例中，抽头耦合器装置700图示了关于图6中所示的抽头耦合器装置600的额外细节。与抽头耦合器装置600一样，抽头耦合器装置700在带宽和相位差方面对于制造变化一般都是鲁棒的，并且允许了输出信号的任何期望划分。
在一实施例中，抽头耦合器装置700可以使用两种核心导光材料：硅(Si)和氧氮化硅(SiON)。无论使用哪种核心导光材料，都可以使用氧化物作为包覆材料。虽然是就这些材料来论述附图的，但也可以用其他适当的材料来代替或补充Si和SiON。例如，可以使用氮化硅(Si3N4)来代替或补充SiON和Si。
在集成光学工业中，Si通常被用作光学引导/路由材料。一般而言，Si允许了相对无缝的集成，以及对大多数平台的兼容性。与Si相比，SiON通常具有更弱的光学细化，并且对波导几何的敏感度更低。因此，SiON对于制造工艺变化引发的几何变化(例如，对于宽度、间隙、高度，等等)更为鲁棒。另外，SiON的折射率一般对温度不敏感。这允许了收发器模块中对温度变化有高容忍度，而且不要求主动调谐来平衡温度变化。这就节省了功率，并且有助于为包含SiON的装置减小功率预算。
Si和SiON可各自尤其适合于不同的应用。以图5和图6中所示的配置为例，对于一些应用，最好将SiON用于相位延迟件(例如，相位延迟件540A-B和640A-B)和绝热耦合器(例如，绝热耦合器530、550、630和650)两者。这促成了一种全被动装置(例如，不包括任何主动调谐组件)，它对温度变化有高容忍度，并且对工艺变化也是鲁棒的。
对于其他应用，最好使用Si。再次以图5和图6中所示的配置为例，Si可被用于相位延迟件(例如，相位延迟件540A-B和640A-B)和绝热耦合器(例如，绝热耦合器530、550、630和650)两者。这允许了相对容易且有效地调谐装置，在对温度变化的容忍度和对制造变化的鲁棒性方面进行折衷。这对一些应用而言是一个良好的替换方案。
最后，对于其他应用，最好使用SiON和Si的组合。例如，再次参考图5和图6，SiON可被用于绝热耦合器(例如，绝热耦合器530、550、630和650)中，并且Si可被用于相位延迟件(例如，相位延迟件540A-B和640A-B)中。这种组合配置一般平衡了两种材料的益处，并且对大多数应用而言是一个良好解决方案。另外，如上所述，可以使用其他材料。例如，可以使用Si3N4来代替或补充SiON和Si。
图7图示了组合SiON和Si配置的一个实施例。如上所述，在一实施例中，抽头耦合器装置700为图6中所示的抽头耦合器提供了一个示例结构。然而，这仅仅是一个示例，也可以使用其他结构，用于图6中所示的抽头耦合器装置600和图1-图5中所示的其他抽头耦合器(例如，图5中所示的抽头耦合器装置500)。
抽头耦合器装置700包括两个绝热耦合器730和750(例如，对应于图6中所示的绝热耦合器630和650)。抽头耦合器装置700还包括相位延迟件740(例如，对应于图6中所示的相位延迟件640A-B)。绝热耦合器730和750使用弯曲组件B1和B2以及锥体组件T1、T2和T3耦合到相位延迟件740。
抽头耦合器装置700还包括上臂710和下臂720。上臂710将绝热耦合器730与相位延迟件740光学耦合，并且将相位延迟件740与绝热耦合器750光学耦合。下臂720将绝热耦合器730与绝热耦合器750光学耦合。在一实施例中，在上臂710和下臂720中使用同一组锥体。也就是说，如图7中所示，上臂710和下臂720中都使用了锥体T1和T3，但顺序相反(例如，锥体T3在上臂的输入侧，而锥体T1在下臂的输入侧)。这些锥体包括大约相等的尺寸。
在一实施例中，相位延迟件740是利用两个波导来实现的。上臂710包括宽度为W1的波导。下臂720包括宽度为W2的波导。如图7中所示，上臂710和下臂720中的波导具有相同的长度：L。在一实施例中，弯曲B1和B2与锥体T1和T3相接的点的宽度可以变化。这些被标记为WA和WB。
如上所述，在一实施例中，绝热耦合器730和750可以使用Si、SiON、或者任何其他适当的材料作为核心导光材料。类似地，相位延迟件740可包括Si、SiON、或者任何其他适当的材料作为核心光导材料。在一实施例中，相位延迟件740使用Si作为核心导光材料，而绝热耦合器730和750使用SiON作为核心导光材料。如上所述，这种配置提供了材料之间的益处平衡，并且适用于许多应用。
在当前的公开中，参考了各种实施例。然而，本公开的范围不限于描述的具体实施例。相反，设想到了描述的特征和元素的任何组合——无论是否与不同实施例相关——来实现和实践所设想的实施例。此外，当以“A和B中的至少一者”的形式描述实施例的元素时，可以理解为专门包括元素A、专门包括元素B以及包括元素A和B的实施例都是被设想到了的。此外，虽然本文公开的一些实施例可实现相对于其他可能解决方案或者相对于现有技术的优点，但给定的实施例是否实现特定优点并不会限制本公开的范围。从而，本文公开的方面、特征、实施例和优点只是说明性的，而并不被认为是所附权利要求的元素或限定，除非在(一个或多个)权利要求中有明确记载。同样地，对“本发明”的提及不应被解释为对本文公开的任何创造性主题的概括，也不应被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在(一个或多个)权利要求中有明确记载。
正如本领域技术人员将会明白的，本文公开的实施例可被实现为系统、方法或者计算机程序产品。因此，实施例可采取如下形式：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码，等等)，或者组合了软件和硬件方面的实施例，它们在本文中可全都被统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，实施例可采取包含在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质上包含有计算机可读程序代码。
计算机可读介质上包含的程序代码可利用任何适当的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者前述的任何适当组合。
可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等等，还包括常规的过程式编程语言，诸如“C”编程语言或者类似的编程语言。程序代码可以完全地在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户的计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)在内的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以与外部计算机进行连接(例如，利用互联网服务提供商通过互联网进行)。
本文参考根据本公开中呈现的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。将会理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而产生一种机器，使得这些指令在经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了用于实现流程图和/或框图的(一个或多个)方框中指定的功能/动作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令可以指挥计算机、其它可编程数据处理装置或者其他设备以特定方式工作，从而使得存储在计算机可读介质中的指令产生出包括实现流程图和/或框图的(一个或多个)方框中指定的功能/动作的指令的制造品。
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使得一系列的操作步骤在该计算机、其他可编程装置或其他设备上被执行来产生一种由计算机实现的过程，从而使得在该计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的(一个或多个)方框中指定的功能/动作的过程。
附图中的流程图和框图图示了根据各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的体系结构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可代表一模块、片段或代码的一部分，所述模块、片段或代码的一部分包括用于实现(一个或多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。也应当注意，在一些替换实现方式中，方框中标注的功能也可以按不同于附图中标注的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，接连示出的两个方框实际上可被基本同时执行，或者方框有时可按相反顺序被执行。还要注意，框图和/或流程图的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以由执行指定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
鉴于前述内容，本公开的范围由所附权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种光学装置，包括：
相位延迟件；
第一绝热耦合器，其适合于接收输入信号并且适合于与所述相位延迟件的输入光学耦合；以及
第二绝热耦合器，其适合于与所述相位延迟件的输出光学耦合，所述第二绝热耦合器包括：
第一输出和第二输出；
第一波导，该第一波导包括与所述第一输出光学耦合并且包括第一宽度的第一部分，以及
第二波导，该第二波导包括与所述第二输出光学耦合并且包括与所述第一宽度大致相等的第二宽度的第二部分。
2.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第二绝热耦合器被配置为利用所述第一输出产生第一输出信号并且利用所述第二输出产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号之间的相对相位差为pi/2。
3.如权利要求2所述的光学装置，其中，所述第一输出信号和所述第二输出信号包括所述输入信号的不同功率分配。
4.如任何在前权利要求所述的光学装置，其中，所述第二宽度等于所述第一宽度。
5.如任何在前权利要求所述的光学装置，其中：
所述第一波导还包括第三部分，该第三部分适合于与所述相位延迟件的输出光学耦合并且包括第三宽度，并且
所述第二波导还包括第四部分，该第四部分适合于与所述第一绝热耦合器光学耦合并且包括第四宽度。
6.如权利要求5所述的光学装置，其中，所述第三宽度不等于所述第四宽度。
7.如权利要求6所述的光学装置，其中，所述第三宽度小于所述第四宽度。
8.如任何在前权利要求所述的光学装置，其中，所述第一绝热耦合器和第二绝热耦合器包括氧氮化硅(SiON)和氮化硅(Si3N4)中的至少一者作为第一导光材料，并且其中，所述相位延迟件包括硅(Si)作为第二导光材料。
9.如任何在前权利要求所述的光学装置，其中，所述相位延迟件包括：
第一臂，该第一臂包括第三波导，该第三波导包括第三宽度和第一长度；以及
第二臂，该第二臂包括第四波导，该第四波导包括与所述第三宽度不同的第四宽度和与所述第二长度大致相等的第二长度。
10.如权利要求9所述的光学装置，其中，所述相位延迟件包括Si作为导光材料。
11.如权利要求9或10所述的光学装置，其中，所述第一臂包括第一锥体组件和第二锥体组件，所述第二臂包括第三锥体组件和第四锥体组件，所述第三锥体组件包括与所述第一锥体组件大致相等的尺寸，并且所述第四锥体组件包括与所述第二锥体组件大致相等的尺寸。
12.一种绝热耦合器，包括：
第一输出和第二输出；
第一波导，该第一波导包括与所述第一输出光学耦合的第一部分以及适合于与相位延迟件光学耦合的第二部分；以及
第二波导，该第二波导包括与所述第二输出光学耦合的第三部分以及适合于与另一绝热耦合器的输出光学耦合的第四部分，其中，所述第一部分包括第一宽度，并且所述第三部分包括与所述第一宽度大致相等的第二宽度。
13.如权利要求12所述的绝热耦合器，其中，所述绝热耦合器被配置为利用所述第一输出产生第一输出信号并且利用所述第二输出产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号之间的相对相位差为pi/2。
14.如权利要求13所述的绝热耦合器，其中，所述绝热耦合器被包括在光学装置中，并且其中，所述第一输出信号和所述第二输出信号包括所述光学装置的输入信号的不同功率分配。
15.如权利要求12至14中的任一项所述的绝热耦合器，其中：
适合于与所述相位延迟件光学耦合的所述第二部分包括第三宽度；
适合于与所述另一绝热耦合器的输出光学耦合的所述第四部分包括第四宽度；并且
所述第三宽度不等于所述第四宽度。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的绝热耦合器，还包括：
氧氮化硅(SiON)来作为第一导光材料，其中，所述相位延迟件包括硅(Si)作为第二导光材料。
17.如权利要求12至16中的任一项所述的绝热耦合器，其中，所述相位延迟件包括：
第一臂，该第一臂包括第三波导，该第三波导包括第三宽度和第一长度；以及
第二臂，该第二臂包括第四波导，该第四波导包括与所述第三宽度不同的第四宽度和与所述第二长度大致相等的第二长度。
18.一种光纤通信系统，包括：
数据源；
复用器；
解复用器；以及
抽头耦合器，该抽头耦合器包括：
相位延迟件；
第一绝热耦合器，其适合于接收输入信号并且适合于与所述相位延迟件的输入光学耦合；以及
第二绝热耦合器，其适合于与所述相位延迟件的输出光学耦合，所述第二绝热耦合器包括：
第一输出和第二输出；
第一波导，该第一波导包括与所述第一输出光学耦合并且包括第一宽度的第一部分，以及
第二波导，该第二波导包括与所述第二输出光学耦合并且包括与所述第一宽度大致相等的第二宽度的第二部分。
19.如权利要求18所述的光纤通信系统，
其中，所述第二绝热耦合器被配置为利用所述第一输出产生第一输出信号并且利用所述第二输出产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号之间的相对相位差为pi/2，并且
其中，所述第一输出信号和所述第二输出信号包括所述输入信号的不同功率分配。
20.如权利要求18或19所述的光纤通信系统，其中，所述第一绝热耦合器和第二绝热耦合器包括氧氮化硅(SiON)作为第一导光材料，并且其中，所述相位延迟件包括硅(Si)作为第二导光材料。
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