[发明专利]光学耦合设备、通信系统及形成光学耦合器的方法

权利要求书

1.一种用于光学耦合的设备，包括：

平面层；

散射元件的阵列，布置在所述平面层中第一组同心椭圆曲线与相对旋转90度的第二组同心椭圆曲线交叉而成的多个相交点处，以形成二维(2D)光栅，其中

所述散射元件中的每一者是进入所述平面层中的柱，且

所述柱具有形状为凹多边形的顶表面，所述凹多边形具有至少6个拐角；

第一锥形结构，在所述平面层中形成为将所述二维光栅的第一凸侧连接到第一波导；以及

第二锥形结构，在所述平面层中形成为将所述二维光栅的第二凸侧连接到第二波导。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述凹多边形是以下中的至少一种：

具有2个反射内角及8条边的多边形；

具有4个反射内角及10条边的多边形；

具有4个反射内角及12条边的多边形；

具有6个反射内角及12条边的多边形；

具有8个反射内角及16条边的多边形；

对于线具有反射对称性的多边形，所述线将所述多边形划分成两个凸五边形；

可划分成矩形以及分别位于所述矩形的两侧的两个三角形的多边形；

可划分成竖直矩形以及分别位于所述竖直矩形的两侧的两个水平矩形的多边形；

可划分成六边形以及分别位于所述六边形的六侧的六个三角形的多边形，其中所述六个三角形包括以下中的至少一种：

六个全等的正三角形，或者

四个全等且具有第一尺寸的正三角形以及两个全等且具有比所述第一尺寸大的第二尺寸的正三角形；或者

可划分成八边形以及六个等腰三角形的多边形，其中：

所述八边形对于跨过所述八边形的两侧的线具有反射对称性，且

所述六个等腰三角形是全等的且分别位于所述八边形的其余六侧上。

3.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述散射元件沿着第一方向从所述二维光栅的所述第一凸侧到所述二维光栅的第一凹侧逐渐变大，所述第一凸侧与所述第一凹侧相对；

所述散射元件沿着第二方向从所述二维光栅的所述第二凸侧到所述二维光栅的第二凹侧逐渐变大，所述第二凸侧与所述第二凹侧相对；

沿着所述第一方向，所述散射元件中每两个相邻散射元件的中心之间存在相同的第一距离；且

沿着所述第二方向，所述散射元件中每两个相邻散射元件的中心之间存在相同的第二距离，其中所述第一距离等于所述第二距离。

4.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述凹多边形具有2重旋转对称性；且

当N大于2时，所述凹多边形不具有N重旋转对称性。

5.一种用于通信的系统，包括：

光子管芯，位于衬底上；

光纤，附接到所述光子管芯；以及

散射元件的阵列，位于所述光子管芯上，用于在所述光子管芯与所述光纤之间传输光，其中：

所述散射元件的阵列被布置在平面层中第一组同心椭圆曲线与相对旋转90度的第二组同心椭圆曲线交叉而成的多个相交点处，以形成二维(2D)光栅，

所述二维光栅被配置成以入射角从所述光纤接收入射光，

所述入射角是在入射平面中所述光纤的轴线与和所述平面层垂直的方向之间测量的，

所述散射元件中的每一者沿着第一方向具有第一长度且沿着第二方向具有第二长度，所述第一方向位于所述平面层的顶表面中且与所述入射平面垂直，所述第二方向位于所述顶表面中且与所述第一方向垂直，且

所述第二长度对所述第一长度的比率是基于所述入射角来确定。

6.根据权利要求5所述的系统，其中：

所述入射角为零；

所述散射元件中的每一者在所述平面层的所述顶表面中具有凹多边形的形状；且

所述凹多边形具有4重旋转对称性。

7.根据权利要求5所述的系统，其中：

所述入射角不为零；且

所述第二长度对所述第一长度的所述比率大于1，其中随着所述入射角变大，所述第二长度对所述第一长度的所述比率变大。