具有反射镜分面的马赫-曾德尔干涉仪的制作方法

具有反射镜分面的马赫
‑
曾德尔干涉仪
技术领域
1.本公开涉及马赫
‑
曾德尔干涉仪(mzi)，并且例如涉及具有反射镜分面的mzi干涉仪。


背景技术：

2.常规延迟线mzi包括延迟线臂和非延迟线臂，其中延迟线臂比非延迟线臂长。典型地，延迟线mzi分离光信号，并且使得光信号的第一部分经由延迟线臂传播，并且光信号的第二部分经由非延迟线臂传播。延迟线mzi然后将光信号的第一部分和光信号的第二部分组合成组合光信号。因为延迟线臂的光路比非延迟线臂的光路长，所以当组合成组合光信号时，光信号的第一部分与光信号的第二部分相比是时间延迟的。


技术实现要素：

3.在一些实施方式中，mzi包括形成在芯片中的延迟线臂，该延迟线臂被配置为将光传播到形成在芯片中的反射镜分面；并且反射镜分面被配置成将由延迟线臂传播到反射镜分面的一定百分比的光反射到延迟线臂。
4.在一些实施方式中，mzi包括在芯片中形成的第一反射镜分面；在芯片中形成的第二反射镜分面；在芯片中形成的光传输元件；在芯片中形成的延迟线波导，其连接在光传输元件和第一反射镜分面之间；以及在芯片中形成的非延迟线波导，其连接在光传输元件和第二反射镜分面之间。
5.在一些实施方式中，光学器件包括:衬底；形成在衬底上的第一马赫
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曾德尔干涉仪(mzi)，包括:第一延迟线臂，以及位于第一延迟线臂的端部处的第一反射镜分面；和形成在衬底上的第二mzi，包括:第二延迟线臂，以及位于第二延迟线臂的端部处的第二反射镜分面。
6.在一些实施方式中，mzi包括第一反射镜分面；第二反射镜分面；延迟线臂，被配置为将光束的第一部分传播到第一反射镜分面；以及非延迟线臂，被配置为将光束的第二部分传播到第二反射镜分面，其中:延迟线臂的长度大于非延迟线臂的长度；第一反射镜分面被配置成将光束的第一部分的一定百分比反射到延迟线臂；并且第二反射镜分面被配置成将光束的第二部分的一定百分比反射到非延迟线臂。
附图说明
7.图1是图示本文描述的示例mzi的图。
8.图2是示出图1的示例mzi的一部分的横截面的图。
9.图3是示出本文描述的反射镜分面的示例沟槽的俯视图。
10.图4是图示本文描述的示例mzi的图。
11.图5是示出本文描述的示例光学设备的示意图。
12.图6a
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6c描绘了示出波长和通过本文描述的特定mzi的光传输之间的关系的示例
图。
13.图7a
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7d描绘了本文描述的示例光学设备和相关图表。
14.图8a
‑
8d描绘了本文描述的示例光学设备和相关图表。
具体实施方式
15.以下示例实现的详细描述参考了附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。
16.如上所述，常规延迟线mzi(conventional delay linemzi)包括延迟线臂和非延迟线臂，其中延迟线臂比非延迟线臂长。常规延迟线mzi的第一耦合器将光信号分成光信号的第一部分和光信号的第二部分，它们分别经由延迟线臂和非延迟线臂传播到第二耦合器，第二耦合器将光信号的第一部分和光信号的第二部分组合成组合光信号。在一些情况下，例如当常规延迟线mzi用于包括开关、阵列波导和/或波长锁定器的应用时(除了其他例子之外)，延迟线臂可以只有几毫米的长度。然而，在其他情况下，例如当常规延迟线mzi用于光检测和测距(lidar)应用时，延迟线臂可以是几米长(例如，大于一米)。因此，在这种情况下，常规延迟线mzi的占用区域(footprint)可能相当大，即使当对延迟线使用节省空间的配置时，例如对延迟线使用交错螺旋构造(例如，在中心通过“s形弯曲”波导连接的两个交错阿基米德螺旋结构)。由于占用区域大，常规的延迟线mzi在实践中可能不适用于一些需要紧凑设计的应用。此外，由于制造限制，当特定应用需要多个常规延迟线mzi时，每个常规延迟线mzi可能需要形成在不同的衬底上，这增加了与制造、组装和操作多个常规延迟线mzi相关的复杂性。此外，具有长延迟线的常规延迟线mzi可能需要不期望的波导交叉(waveguide crossing)，这在本文描述的一些实施方式中可以避免。
17.本文描述的一些实施方式提供了一种mzi，其包括延迟线臂和非延迟线臂，其中每个臂与反射镜分面(mirrored facet)相关联。mzi的光传输元件(例如，耦合器和/或分光器等)可以被配置为向延迟线臂提供光束的第一部分和向非延迟线臂提供光束的第二部分。延迟线臂可以被配置为将光束的第一部分传播到第一反射镜分面，第一反射镜分面可以被配置为经由延迟线臂将光束的第一部分的一定百分比反射到光传输元件。非延迟线臂可以被配置为将光束的第二部分传播到第二反射镜分面，第二反射镜分面可以被配置为经由非延迟线臂将光束的第二部分的一定百分比反射到光传输元件。光传输元件可以被配置为组合光束的第一部分和光束的第二部分，以产生并提供组合光束，用于输出到另一个光学元件，例如光电二极管。
18.因此，对于本文描述的mzi，延迟线臂和非延迟线臂可以具有各自的光程长度，该光程长度等于常规延迟线mzi的延迟线臂和非延迟线臂各自的光程长度。然而，值得注意的是，由于与本文描述的mzi的延迟线臂和非延迟线臂相关联的相应镜像刻面，延迟线臂和非延迟线臂具有的相应长度大约是常规延迟线mzi的延迟线臂和非延迟线臂的相应长度的一半。此外，因为与本文描述的mzi的延迟线臂和非延迟线臂相关联的相应反射镜分面将光束的一些部分反射回光传输元件，所以延迟线臂和非延迟线臂不需要连接到额外的光传输元件(例如，耦合器)来产生组合光束。因此，延迟线臂和非延迟线臂的相应端(例如，以反射镜分面终止)可以自由地定位在本文描述的mzi的芯片上的任何地方。这允许延迟线臂和非延迟线臂中每一个的独立、紧凑的设计配置，这对于常规延迟线mzi来说是不可能的，常规延
迟线mzi需要延迟线臂和非延迟线臂中的每一个都起源于第一耦合器并终止于第二耦合器。这种独立、紧凑的设计配置还可以避免波导交叉，例如在常规mzi的长延迟线臂中可能必要的波导交叉。
19.这样，本文描述的mzi的占用区域比提供相同功能的常规延迟线mzi的占用区域小(例如，尺寸小于一半，在某些情况下尺寸小于三分之一)。因此，本文描述的mzi可用于常规延迟线mzi不可行的一些应用(例如，一些lidar应用)。此外，本文所述的mzi允许在单个单片衬底上形成多个mzi(例如，参见图5)，其中在单个衬底上形成常规延迟线mzi是不实际的(例如，由于与常规延迟线mzi相关联的延迟线的长度，因为增加衬底的尺寸以适应多个常规延迟线mzi是昂贵的，等等)。与多个常规延迟线mzi相比，这降低了与本文描述的多个mzi的制造、组装和操作相关的复杂性。
20.图1是图示本文描述的示例mzi 100的图。如图1所示，mzi 100可以包括一个或多个输入/输出102(显示为输入/输出102
‑
1和输入/输出102
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2)、光传输元件104、延迟线臂106、非延迟线臂108以及一个或多个反射镜分面110(显示为反射镜分面110
‑
1和反射镜分面110
‑
2)。如图1所示，mzi 100可以形成在芯片112中(例如，形成在单个单片管芯上)。芯片112可以是平面光波电路(plc)芯片、硅光子芯片、氮化硅芯片、氮氧化硅芯片和/或三
‑
五族(iii
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v)半导体芯片，以及其他示例(例如，来自晶片或其他半导体制造工艺的管芯)。如图1进一步所示，一个或多个反射镜分面110可以位于芯片112的内部位置。在一些实施方式中，一个或多个反射镜分面110可以位于芯片112的边缘、边界等处。
21.在一些实施方式中，一个或多个输入/输出102、延迟线臂106和/或非延迟线臂108可以各自包括光波导(例如，包括硅(si)、二氧化硅(sio2)、磷化铟(inp)和/或砷化镓(gaas)的玻璃光波导，以及其他示例)，用于接收和/或传输光(例如，来自光源，例如激光器)。光传输元件104可以包括耦合器、分光器、混光器和/或循环器等，用于将光从至少一个输入/输出102传输到延迟线臂106和/或非延迟线臂108，和/或反之亦然。如图1所示，延迟线臂106可以定位成弧形结构；然而，延迟线臂106的布局或形状不受限制，因为终止于反射镜分面110
‑
1的、延迟线臂106的端部的位置不受限制(例如，反射镜分面110
‑
1可以位于任何实际的地方，并且到达反射镜分面110
‑
1的延迟线臂106的布局可以具有任何形状，而在常规的延迟线mzi中，延迟线臂和非延迟线臂的两端都受到耦合器的限制)。此外，延迟线臂106的长度可以大于非延迟线臂108的长度，因此，与延迟线臂106相关联的光路可以大于与非延迟线臂108相关联的光路。相应的反射镜分面110可以与延迟线臂106和/或非延迟线臂108相关联。例如，如图1所示，反射镜分面110
‑
1可以被包括作为延迟线臂106的一部分、附接到延迟线臂106和/或紧邻延迟线臂106(例如，在延迟线臂106的一端处)，反射镜分面110
‑
2可以被包括作为非延迟线臂108的一部分、附接到非延迟线臂108和/或紧邻非延迟线臂108(例如，在非延迟线臂108的一端处)。
22.在一些实施方式中，一个或多个输入/输出102中的至少一个输入/输出102(例如，输入/输出102
‑
1和/或输入/输出102
‑
2)可以被配置成接收和/或传播光束到光传输元件104。光传输元件104可以被配置为将光束的第一部分提供给延迟线臂106，并将光束的第二部分提供给非延迟线臂108。
23.延迟线臂106可以被配置为将光束的第一部分传播到反射镜分面110
‑
1，反射镜分面110
‑
1可以被配置为反射光束的第一部分的一定百分比，并将光束的第一部分的该一定
百分比提供给延迟线臂106。延迟线臂106可以被配置为将光束的第一部分的该一定百分比传播到光传输元件104。非延迟线臂108可以被配置为将光束的第二部分传播到反射镜分面110
‑
2，反射镜分面110
‑
2可以被配置为反射光束的第二部分的一定百分比，并将光束的第二部分的该一定百分比提供给非延迟线臂108。非延迟线臂108可以被配置为将光束的第二部分的该一定百分比传播到光传输元件104。
24.光传输元件104可以被配置为接收光束的第一部分的该一定百分比(例如，来自延迟线臂106)和光束的第二部分的该一定百分比(例如，来自非延迟线臂108)，组合(例如，混合或干涉)光束的第一部分的该一定百分比和光束的第二部分的该一定百分比以产生组合光束，并且将组合光束的一些部分提供给输入/输出102(例如输入/输出102
‑
1和/或输入/输出102
‑
2)。至少一个输入/输出102可以被配置成接收和/或传播来自mzi 100外部的组合光束(例如，到另一个光学元件，例如光电二极管(图1中未示出))。
25.图1所示组件的数量和排列作为示例提供。实际上，与图1中所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件、不同布置的组件或不同连接的组件。此外，图1中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图1中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。额外地或替代地，图1的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图1的另一组组件执行的一个或多个功能。
26.图2是示出图1的示例mzi 100的一部分的横截面的图。图2的横截面纵向穿过臂210的一部分(例如延迟线臂106或非延迟线臂108)和芯片112的反射镜分面110。芯片112可以包括一层或多层，例如衬底202、下包层204(例如，形成在衬底202上方)、芯层206(例如，形成在下包层204上方)和/或上包层208(例如，形成在芯层206上方)。例如，如图2所示，上包层208可以设置在芯层206上方，芯层206可以设置在下包层204上方，下包层204可以设置在衬底202上方。上包层208和下包层204可以将光限制在芯层206内(例如，当光通过臂210传输时)。这可以被称为垂直光限制。在一些实施方式中，臂210可以是芯层206的脊部，其被包层(例如，被上包层208)包围，或者可以被描述为芯层206，其中芯层206的相邻区域被掺杂或以其他方式改性(例如，改变相邻区域的折射率)，以使光被水平地限制在波导内。芯片112、臂202或其他波导结构的其他层结构同样也是可以的。
27.如图2进一步所示，反射镜分面110可以包括沟槽212(在图2中显示为垂直沟槽)。在一些实施方式中，可以在芯片112的芯层206、上包层208和至少一些下包层204中形成(例如，蚀刻)沟槽212。例如，如图2所示，沟槽212可以形成在下包层204、芯层206和上包层208中。在一些实施方式中，沟槽212也可以形成在至少一些衬底202中。因此，反射镜分面110可以是蚀刻分面(etched facet)。在一些实施方式中，沟槽212可以在芯片112的边缘形成为切割沟槽(dicing trench)，但是可能需要额外的处理步骤，例如抛光。
28.在一些实施方式中，沟槽212被配置成允许反射镜分面110在表面214处反射特定百分比的光。在一些实施方式中，由于菲涅耳定律，表面214可以反射光。例如，由于臂210和沟槽212之间的玻璃到气体的转变(例如，在非气密密封的反射镜分面110中的玻璃到空气的转变，或者在经氮气净化的气密密封的反射镜分面110中的玻璃到氮气的转变，以及其他例子)，表面214可以在反射镜分面110处反射大约4％的光(例如，在在公差内的4％的光，例如
±
0.5％的)，或者大约14分贝(db)的损耗(例如，到臂210)。基于沟槽212、表面214和/或玻璃到气体转变中涉及的材料，可以存在不同百分比的反射量。
29.在一些实施方式中，沟槽212可以被金属化(例如，以提高表面214处的反射比的量)。例如，在形成沟槽212之后，可以在表面214(例如，沟槽212的“前”表面)和/或沟槽212的一个或多个其他表面上形成(例如，生长、沉积等)金属层(例如，包括铝(al)、铜(cu)、金(au)、银(ag)等)。金属层的厚度可以足够厚(例如，金属层的厚度可以满足厚度阈值，例如0.1微米的厚度阈值)，以使表面214将到达反射镜分面110(例如，经由臂210)的大约90％的光(例如，公差内的90％的光，例如
±
3％)进行反射，从而使沟槽212反射大约90％的光(例如，反射到臂210)。基于金属层的类型和/或金属层的厚度，不同的反射百分比也是是可以的。
30.额外地或替代地，mzi 100的芯片112的边缘、边界、侧面等可以被抛光和/或金属化，以形成反射镜分面110。mzi 100的臂(例如，延迟线臂106和/或非延迟线臂108)可以附着和/或连接到芯片的边缘、边界、侧面等。反射镜分面110因此可以将到达反射镜分面110(例如，通过臂)的特定百分比的光(例如，公差内的90％的光，例如
±
3％)进行反射。
31.图2所示的组件的数量和布置作为示例提供。实际上，与图2中所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件、不同布置的组件或不同连接的组件。此外，图2中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图2中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。额外地或替代地，图2的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图2的另一组组件执行的一个或多个功能。
32.图3是示出了本文描述的反射镜分面110的示例沟槽212的俯视图(例如，当沟槽212未被金属化时)。如图3所示，臂302(例如，延迟线臂106或非延迟线臂108)可以连接到沟槽212，以允许光在表面214处反射回臂302。如图3进一步所示，沟槽212的表面216(例如，沟槽212的“后”表面)可以成角度(例如，与垂直于臂302的沟槽212的“前”表面214相比)，以防止和/或减少穿过沟槽212的光从表面216反射并耦合回到臂302中。此外，这防止和/或减少了在表面216处反射的光与由于菲涅耳反射(例如，如上所述)而在表面214反射的光相干扰。
33.图3所示的组件的数量和布置作为例子提供。实际上，与图3中所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件、不同布置的组件或不同连接的组件。此外，图3中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图3中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。额外地或替代地，图3的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图3的另一组组件执行的一个或多个功能。
34.图4是图示本文描述的示例mzi 400的图。如图4所示，mzi 400可以包括一个或多个输入/输出402(显示为输入/输出402
‑
1和输入/输出402
‑
2)、光传输元件104、延迟线臂406和非延迟线臂408，以及一个或多个反射镜分面110(显示为反射镜分面110
‑
1和反射镜分面110
‑
2)。如图4所示，mzi 400可以形成在芯片412中(例如，形成在单个单片管芯上)。芯片412可以是plc芯片、硅光子芯片、氮化硅芯片、氮氧化硅芯片和/或iii
‑
v半导体芯片等。如图4进一步所示，一个或多个反射镜分面110可以位于芯片412的内部位置。
35.在一些实施方式中，一个或多个输入/输出402、延迟线臂406和/或非延迟线臂408可以各自包括光波导(例如，包括si、sio2,inp,和/或gaas的玻璃光波导，以及其他示例)，用于接收和/或传输光(例如，从光源，例如激光器，或到接收器，例如光电检测器)。如上所述，光传输元件104可以包括耦合器、分光器、混光器和/或循环器等，用于将光从至少一个
输入/输出402传输到延迟线臂406和/或非延迟线臂408，和/或反之亦然。如图4所示，延迟线臂406可以螺旋构造定位(例如，延迟线臂406以单螺旋构造围绕中心点缠绕一次或多次，例如阿基米德螺旋构造)。通过将延迟线臂406定位成螺旋构造，延迟线臂406具有紧凑的设计(例如，与现有的延迟线干涉仪相比减小了尺寸或占用区域)。通过将延迟线臂406定位成螺旋结构，反射镜分面110
‑
1位于螺旋结构的内部，远离mzi 400的边缘，或者远离包括mzi 400的管芯的边缘。将延迟线臂定位成在其他波导上方经过的螺旋结构是可行的，部分是因为终止于反射镜分面110
‑
1的延迟线臂406的端部不需要与终止于反射镜分面110
‑
2的非延迟线臂408的端部重新连接。对于mzi 400的这种放松的设计限制，使得延迟线臂406的布局比在常规延迟线中更紧凑，而不会跨越其它波导。此外，延迟线臂406的长度可以大于非延迟线臂408的长度，因此，与延迟线臂406相关联的光路可以大于与非延迟线臂408相关联的光路。相应的反射镜分面110可以与延迟线臂406和/或非延迟线臂408相关联。例如，如图4所示，反射镜分面110
‑
1可以被包括作为延迟线臂406的一部分、附接到延迟线臂406和/或紧邻延迟线臂406(例如，其中反射镜分面在延迟线臂406的螺旋结构内)，反射镜分面110
‑
2可以被包括作为非延迟线臂408的一部分、附接到非延迟线臂408和/或紧邻非延迟线臂408(例如，在非延迟线臂408的端部处)。
36.在一些实施方式中，一个或多个输入/输出402中的至少一个输入/输出402(例如，输入/输出402
‑
1和/或输入/输出402
‑
2)可以被配置为接收和/或传播光束到光传输元件104。光传输元件104可以被配置为将光束的第一部分提供给延迟线臂406，并将光束的第二部分提供给非延迟线臂408。
37.延迟线臂406可以被配置为将光束的第一部分传播到反射镜分面110
‑
1，反射镜分面110
‑
1可以以与上述类似的方式被配置为反射光束的第一部分的一定百分比，并将光束的第一部分的该一定百分比提供给延迟线臂406。延迟线臂406可以被配置为将光束的第一部分的该一定百分比传播到光传输元件104。非延迟线臂408可以被配置为将光束的第二部分传播到反射镜分面110
‑
2，反射镜分面110
‑
2可以以与上述类似的方式被配置为反射光束的第二部分的一定百分比，并将光束的第二部分的该一定百分比提供给非延迟线臂408。非延迟线臂408可以被配置为将光束的第二部分的该一定百分比传播到光传输元件104。
38.以与上述类似的方式，光传输元件104可以被配置为接收光束的第一部分的该一定百分比(例如，来自延迟线臂406)和光束的第二部分的该一定百分比(例如，来自非延迟线臂408)，以组合(例如，混合或干涉)光束的第一部分的该一定百分比和光束的第二部分的该一定百分比，以产生组合光束，并将组合光束的一些部分提供给输入/输出402(例如，输入/输出402
‑
1和/或输入/输出402
‑
2)。至少一个输入/输出402可以被配置成接收组合光束和/或传播组合光束到另一个光学元件，例如光电二极管(图4中未示出)。
39.此外，或者可替换地，分光器(图4中未示出)，例如功率平衡分光器，可以与非延迟臂408相关联。分光器可以被配置为降低从非延迟线臂408返回到光传输元件104的光的功率(例如，光功率)，使得该功率与从延迟线臂406返回到光学元件104的光的功率(例如，光功率)平衡(例如，在公差内相等)。
40.图4所示组件的数量和排列作为示例提供。实际上，与图4中所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件、不同布置的组件或不同连接的组件。此外，图4中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图4中所示的单个组件可以实现为多个分
布式组件。额外地或替代地，图4的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图4的另一组组件执行的一个或多个功能。
41.图5是示出本文描述的示例光学设备500的图。如图5所示，光学设备可以包括接收光束(例如，来自激光器)的输入502；接收光信号的输入504；一个或多个分光器506(显示为分光器506
‑
1至分光器506
‑
3)；混光器508；mzi 100，其包括光传输元件104
‑
1、延迟线臂106、非延迟线臂108和一个或多个反射镜分面110(显示为反射镜分面110
‑
1和反射镜分面110
‑
2)；mzi 400，其包括光传输元件104
‑
2、延迟线臂406、非延迟线臂408(其包括功率平衡分光器506
‑
3、波导部分516、虚拟输出(dummy output)512
‑
1和/或虚拟输出512
‑
2)、以及一个或多个反射镜分面110(示为反射镜分面110
‑
3和反射镜分面110
‑
4)；和/或一个或多个输出510(显示为输出510
‑
1至510
‑
4)。如图5所示，光学器件500可以形成在芯片514上。如图5进一步所示，一个或多个反射镜分面110可以位于芯片514的内部位置。
42.在一些实施方式中，输入502可以被配置成接收和/或传播光束(例如，从光源，例如激光器)到分光器506
‑
1。分光器506可以被配置为将光束分成第一光束部分和第二光束部分。在一些实施方式中，分光器506
‑
1可以被配置为向mzi 100(例如，向mzi 100的光传输元件104
‑
1)提供第一光束部分，并且向分光器506
‑
2提供第二光束部分。
43.在一些实施方式中，mzi 100的光传输元件104
‑
1可以被配置为向延迟线臂106提供第一光束部分的第一部分，向非延迟线臂108提供第一光束部分的第二部分。延迟线臂106可以被配置为将第一光束部分的第一部分传播到反射镜分面110
‑
1，反射镜分面110
‑
1可以被配置为反射第一光束部分的第一部分的一定百分比，并将第一光束部分的第一部分的该一定百分比提供给延迟线臂106。非延迟线臂108可以被配置为将第一光束部分的第二部分传播到反射镜分面110
‑
2，反射镜分面110
‑
2可以被配置为反射第一光束部分的第二部分的一定百分比，并将第一光束部分的第二部分的该一定百分比提供给非延迟线臂108。
44.延迟线臂106可以被配置为将第一光束部分的第一部分的该一定百分比传播到光传输元件104
‑
1。非延迟线臂108可以被配置为将第一光束部分的第二部分的该一定百分比传播到光传输元件104
‑
1。
45.光传输元件104
‑
1可以被配置为接收第一光束部分的第一部分的该一定百分比(例如，来自延迟线臂106)和第一光束部分的第二部分的该一定百分比(例如，来自非延迟线臂108)，以组合(例如，混合或干涉)第一光束部分的第一部分的该一定百分比和第一光束部分的第二部分的该一定百分比，以产生第一组合光束，并将第一组合光束的一些部分提供给输出510
‑
1。第一组合光束可以经由输出510
‑
1接收，并且用作例如用于波长锁定的控制信号。
46.分光器506
‑
2可以被配置为接收第二光束部分(例如，来自分光器506
‑
1)，并将第二光束部分分成第三光束部分和第四光束部分。在一些实施方式中，分光器506
‑
2可以被配置为将第三光束部分提供给混光器508，将第四光束部分提供给mzi 400(例如，提供给mzi 400的光传输元件104
‑
2)。在一些实施方式中，分光器506
‑
1和分光器506
‑
2可以组合成单个分光器(例如，使用1
×
3分光器或1
×
4分光器)，而不是如图5所示的分立元件。
47.在一些实施方式中，输入504可以被配置成接收和/或传播光信号(例如，从光信息源)到混光器508。在一些实施方式中，混光器508可以被配置为组合(例如，混合或干涉)第三光束部分和光信号，以创建第一组合光信号和第二组合光信号。混光器508可以被配置为
向输出510
‑
2提供部分第一组合光信号和/或向输出510
‑
3提供第二组合光信号的一些部分。输出510
‑
2可以被配置成接收和/或传播第一组合光信号的一些部分到另一个光学元件，例如光电二极管。输出510
‑
3可以被配置成接收和/或传播第二组合光信号的一些部分到另一个光学元件，例如光电二极管。
48.在一些实施方式中，mzi 400的光传输元件104
‑
2可以被配置成将第四光束部分分成第四光束部分的第一部分和第四光束部分的第二部分。光传输元件104 2可以被配置为将第四光束部分的第一部分提供给延迟线臂406，并将第四光束部分的第二部分提供给非延迟线臂408。延迟线臂406可以被配置为将第四光束部分的第一部分传播到反射镜分面110
‑
3，反射镜分面110
‑
3可以被配置为反射第四光束部分的第一部分的一定百分比，并将第四光束部分的第一部分的该一定百分比提供给延迟线臂406。
49.非延迟线臂408可以包括连接到光传输元件104
‑
2的分光器506
‑
3(例如，功率平衡分光器)，连接在分光器506
‑
3和反射镜分面110
‑
4之间的波导部分516，以及分别连接到虚拟输出512
‑
1和虚拟输出512
‑
2的两个额外波导。分光器506
‑
3可以被配置为将第四光束部分的第二部分分成第四光束部分的第二部分的第一子部分(以下称为“第一光束子部分”)和第四光束部分的第二部分的第二子部分(以下称为“第二光束子部分”)。分光器506
‑
3可以被配置为向波导部分516提供第一光束子部分。波导部分516可以被配置成将第一光束子部分传播到反射镜分面110
‑
4，反射镜分面110
‑
4可以被配置成反射第一光束子部分的一定百分比，并将第一光束子部分的该一定百分比提供给波导部分516。分光器506
‑
3可以被配置为向虚拟输出512
‑
1提供第二光束子部分。以这种方式，分光器506
‑
3可以被配置为减少提供给波导部分516的第一光束子部分的功率量(例如，光功率)(通过将与第二光束子部分相关联的特定量的功率引导到虚拟输出512
‑
1)。
50.延迟线臂406可以被配置为将第四光束部分的第一部分的该一定百分比传播到光传输元件104
‑
2。波导部分516可以被配置成将第一光束子部分的该一定百分比传播到分光器506
‑
3，分光器506
‑
3可以被配置成将第一光束子部分的该一定百分比分成第一光束子部分的第一百分比和第一光束子部分的第二百分比。分光器506
‑
3可以被配置为向光传输元件104
‑
2提供第一光束子部分的第一百分比，向虚拟输出512
‑
2提供第一光束子部分的第二百分比。以这种方式，分光器506
‑
3可以被配置成便于将第四光束部分的第一部分的一定百分比的功率(例如，光功率)与第一光束子部分的第一百分比的功率(例如，光功率)进行平衡(例如，使得当进入光传输元件104
‑
2时，如本文所述，来自延迟线臂406和来自非延迟线臂408的反射光量在公差内相等)。
51.光传输元件104
‑
2可以被配置为接收第四光束部分的第一部分的该一定百分比(例如，来自延迟线臂406)和第一光束子部分的该第一百分比(例如，来自非延迟线臂408和分光器506
‑
3)，以组合(例如，混合或干涉)第四光束部分的第一部分的该一定百分比和第一光束子部分的第一部分的该一定百分比，以产生第二组合光束，并将第二组合光束的一部分提供给输出510
‑
4。输出510
‑
4可以被配置成接收和/或传播第二组合光束的该部分到另一个光学元件，例如光电二极管，和/或光传输系统，例如光鉴频器，以及其他例子。
52.在一些实施方式中，例如对于lidar应用，mzi 400可以形成光鉴频器，其中在fmcw lidar(调频连续波光检测和测距)中，在小得多的波长差中需要光功率调制。来自输出510
‑
4的光可被转换成电信号，并可用于评估物体的位置和/或速度信息。物体可以被来自输出
510
‑
2和/或输出510
‑
3的光扫描。
53.图5所示组件的数量和布置作为例子提供。实际上，与图5中所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件、不同布置的组件或不同连接的组件。此外，图5中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图5中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。额外地或替代地，图5的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图5的另一组组件执行的一个或多个功能。
54.图6a
‑
6c描绘了示例图表600、610和620，示出了波长和通过本文描述的特定mzi的光传输之间的关系。如图6a和图表600所示，对于1564.6和1564.7纳米(nm)之间的波长来说，具有与延迟线臂和非延迟线臂相关联的非金属化反射镜分面的第一特定mzi(例如，其中延迟线臂为大约一米(m)长，并且延迟线具有比非延迟线臂大大约7db的插入损耗)具有大约0.05
×
10
‑3的调制范围。如图6b和图表610所示，对于1564.6和1564.7纳米之间的波长来说，包括与延迟线臂(例如，其中延迟线臂大约1m长，并且延迟线具有比非延迟线臂大大约7db的插入损耗)相关联的金属化反射镜分面(例如，包括铝铜(alcu)金属层)和与非延迟线臂相关联的非金属化反射镜分面的第二特定mzi具有大约1.2
×
10
‑3的调制范围。如图6c和图表620所示，对于1564.4和1564.61纳米之间的波长来说，包括与延迟线臂(例如，其中延迟线臂大约6m长，并且延迟线具有比非延迟线臂大大约9db的插入损耗)相关联的金属化反射镜分面(例如，包括alcu金属层)和与非延迟线臂相关联的非金属化反射镜分面的第三特定mzi具有大约9
×
10
‑3的调制范围。
55.如上所述，图6a
‑
6c描绘了一个或多个示例。其他例子可以不同于关于图6a
‑
6c所描述的。
56.图7a
‑
7d描绘了本文描述的示例光学设备700和相关图表。如图7a所示，光学设备700可以包括mzi 710，其包括延迟线臂720，延迟线臂720的端部具有反射镜分面730。延迟线臂720可以以螺旋结构定位，反射镜分面730位于螺旋结构内。延迟线臂720可以具有大约2.9m的长度(并且经由延迟线臂720传播通过mzi 710的光的总光学长度可以是大约4.2m)。延迟线臂720在螺旋结构中可以具有94个环(loop)(例如，围绕螺旋结构的中心点)，并且可以具有20微米(μm)的节距(例如，螺旋结构中延迟线臂720的两个环之间的距离)。
57.如图7b和图表740所示，对于1564.5和1565纳米之间的波长来说，当反射镜分面730未金属化时(例如，光通过菲涅耳反射而被反射镜分面反射，例如由于玻璃到气体的转变)，mzi 710具有大约0.4
×
10
‑3的调制范围和大约0.11
×
10
‑3的功率波动。如图7c和图表750所示，对于1564.5和1565纳米之间来说，当反射镜分面730被金属化时(例如，光通过反射镜分面上形成的金属层被反射镜分面反射)，mzi 710具有大约13.5
×
10
‑3的调制范围和波长大约0.3
×
10
‑3的功率波动。因此，在这种情况下，与反射镜分面730被金属化(例如，)时的调制范围相比的功率波动比反射镜分面未被金属化时(例如)更小。如图7d和图表760所示，无论反射镜分面730是未金属化的还是金属化的，mzi 710都具有大约0.57皮米(pm)的自由光谱范围。
58.如上所述，图7a
‑
7d描绘了一个或多个示例。其他例子可以不同于关于图7a
‑
7d所描述的。
59.图8a
‑
8d描绘了本文描述的示例光学设备800和相关图表。如图8a所示，光学设备800可以包括mzi 810，其包括延迟线臂820，延迟线臂820的端部具有反射镜分面830。延迟线臂820可以以螺旋结构定位，反射镜分面830位于螺旋结构内。如图8a中进一步所示，延迟线臂820可以具有大约4m的长度(并且经由延迟线臂820传播通过mzi 810的光的总光学长度可以是大约6m)。延迟线臂820在螺旋构造中可以具有88个环(例如，围绕螺旋构造的中心点)，并且可以具有16μm的节距(例如，螺旋构造中延迟线臂820的两个环之间的距离)
60.如图8b和图表840所示，对于1564.5和1565纳米之间的波长来说，当反射镜分面830未金属化时(例如，光通过菲涅耳反射而被反射镜分面反射，例如由于玻璃到气体的转变)，mzi 810具有大约0.25
×
10
‑3的调制范围和大约0.08
×
10
‑3的功率波动。如图8c和图表850所示，对于1564.5和1565纳米之间的波长来说，当反射镜分面830被金属化时(例如，光通过反射镜分面上形成的金属层而被反射镜分面反射)，mzi 810具有大约9.5
×
10
‑3的调制范围和大约0.2
×
10
‑3的功率波动。因此，在这种情况下，与反射镜分面830被金属化时(例如，)的调制范围相比的功率波动比反射镜分面未被金属化时(例如，)更小。如图8d和图表860所示，无论反射镜分面830是未金属化的还是金属化的，mzi 810都具有大约0.42pm的自由光谱范围。
61.如上所述，图8a
‑
8d描绘了一个或多个示例。其他示例可以不同于关于图8a
‑
8d所描述的。
62.前述公开内容提供了说明和描述，但不旨在穷举或将实施方式限制到所公开的精确形式。可以根据上述公开内容进行修改和变化，或者可以从实现的实践中获得修改和变化。此外，本文描述的任何实施方式可以被组合，除非前述公开明确地提供了一个或多个实施方式可以不被组合的理由。
63.如本文所用，根据上下文，满足阈值可以指大于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、小于或等于阈值、等于阈值等的值。，这取决于上下文。
64.如本文所用，术语“层”旨在广义地解释为一层或多层，并包括水平、垂直或以其他角度定向的层
65.即使特征的特定组合在权利要求中被引用和/或在说明书中被公开，这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中没有具体叙述和/或说明书中没有公开的方式进行组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接依赖于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。
66.除非明确说明，否则此处使用的任何元素、动作或指令都不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用此外，如本文所用，冠词“该”旨在包括与冠词“该”相关联的一个或多个项目，并且可以与“该一个或多个”互换使用此外，如此处所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用当只打算使用一个项目时，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如这里所使用的，术语“具有”等意在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另
有明确说明。此外，如本文所用，术语“或”在串联使用时旨在包括在内，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅其中之一”结合使用)。此外，为了便于描述，这里可以使用空间上相对的术语，例如“下方”、“下”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了附图中描述的方位之外，空间相关术语旨在包括使用或操作中的设备、装置和/或元件的不同方位。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且这里使用的空间相对描述符同样可以相应地解释。
67.相关申请
68.本技术要求2020年5月20日提交的美国临时专利申请第63/027,505号的优先权，该申请题为“compact integrated delay line design for an interferometer”，其内容通过引用整体结合于此。