具体实施方式

预先理解的是，尽管本说明书包括特定柔性波导架构的详细描述，但是本文所记载的教导的实现方式不必限于特定柔性波导架构。相反，本发明的实施例能够结合现在已知或以后开发的任何其他类型的柔性波导架构来实现，只要柔性波导架构可以并入本文描述的新颖波导制造操作、所得波导结构和使用方法。

为了简洁起见，本文可以详细描述或可以不详细描述与半导体器件和集成电路(IC)制造有关的常规技术。此外，本文所述的各种任务和工艺步骤可并入到具有本文未详细描述的附加步骤或功能的更全面的程序或工艺中。具体地，半导体器件和基于半导体的IC的制造中的各种步骤是公知的，因此，为了简洁起见，许多常规步骤在此将仅被简要地提及，或者将被完全省略，而不提供公知的工艺细节。

现在转到与本发明的方面相关的技术的概述，如本文中先前描述的，通过用用于将光学数据携带到目标下游光子和光电部件的基于光学器件的结构和光学数据传输来替换所选的电气数据传输和金属连接，来减轻互连瓶颈，并且在许多情况下克服互连瓶颈。能够以分贝(dB)测量的光学损耗是光学数据传输系统和下游光学路由系统的有效和高效实现中的限制因素。

图1A描绘了由已知波导设计方法产生的光学损耗绘图100A，该已知波导设计方法以最大化在波导的制造容差窗口103A内的设计下波导(waveguide-under-design)的峰值光学损耗性能的方式选择和限定波导限制参数。为了便于参考，这种一般类型的波导设计方法在本文中将被称为“最大化峰值光学损耗性能”(MPOLP)波导设计方法。光学损耗绘图100A在y轴上绘制设计下波导的光学损耗性能，并且在x轴上绘制基于各种波导限制参数的设计下波导内的光学限制水平。通常，越小的光学损耗性能值表示相对越大的光学损耗，并且越大的光学损耗性能值表示相对越小的光学损耗。光波导的引导和限制光信号的能力可以根据多种所谓的“限制参数”来分类，其可包括影响波导的引导和限制光信号的能力的任何波导特征/参数，包括例如波导的几何形状(例如，平面、平板/带、纤维波导等)，折射率、折射率分布(例如，阶跃、梯度等)、引导机制(例如，全内反射、防引导、光子带隙等)，材料(例如，玻璃、聚合物、半导体等)等。在时间平均时随着传播不变的电磁场分布被称为模式。模式可具有相关联的光偏振，其通常是光的电场的主导取向。对于高速数据传输，可以优选地或可以不优选地使用所谓的单模波导，单模波导是仅可以传播每种偏振的一种模式的波导。可以维持附加模式的波导被称为多模波导。

在图1A中描绘的MPOLP波导设计方法中，一旦已经针对最大峰值光学损耗性能限定了限制参数，就计算所限定的限制参数的容差损失(tolerance penalty)。因此，虽然MPOLP波导设计方法可以最大化峰值光学损耗性能，但是所得到的波导设计易受制造容差窗口103A内的显著制造容差损失(图1A中示出的最坏情况光学损耗性能水平)的影响。

通常期望光学损耗曲线102A的形状在光学损耗曲线102A的峰值光学损耗性能附近对称。这不仅通常关于限制参数的功能而且关于其他参数(诸如部件对准或共振器的共振频率)的功能是真实的。尽管光学损耗曲线102A的对称形状对于许多结构是准确的，但是本发明的方面(本文随后更详细地描述)依靠并利用非显而易见的发现：当设计下波导是其中低限制波导的限制参数中的至少一些与波导的限制水平具有强非线性关系的低限制波导时，光学损耗曲线102A的对称形状不准确。这种低限制波导的示例是在图1B中以截面示出的柔性聚合物波导(FP-WG)120。

图1B描绘了FP-WG 120的光学损耗绘图100B和截面图。光学损耗绘图102B图示了根据本发明的方面的上述发现：光学损耗曲线102B及其相关联的最坏情况光学损耗性能在FP-WG 120的制造容差窗口103B内是非对称的。如图1B所示，FP-WG 120包括芯122和包层124，该包层124具有下包层区域124A和上包层区域124B。以非线性方式影响波导限制的FP-WG设计参数的示例包括波导芯122的高度和宽度、芯122与包层124之间的折射率对比度、以及下包层124A与上包层124B之间的折射率对比度。更具体地，FP-WG 120中较高的宽度/高度/折射率对比度值提供了较高的限制，而下包层区域124A的折射率和上包层区域124B的折射率之间的非对称性降低了限制。

类似于图1A中所示的对称光学损耗曲线102A，MPOLP波导设计方法用于限定与图1B中所示的非对称光学损耗曲线102B相关联的波导的限制参数。当MPOLP设计方法用于具有随结构设计参数变化的显著非对称光学损耗性能的光学结构中时，所得FP-WG设计易受预期制造容差窗口103B内的相对大的容差损失(图1B中所示的最坏情况光学损耗性能水平)的影响。

图2描绘了优化图104A-104D和FP-WG 120的截面图，所有这些都图示了由于将MPOLP设计方法应用于低限制FP-WG 120而产生的制造容差损失是严重的。通常，光学损耗曲线102B上的点可以从优化图104A-104D中取得。更具体地，应用MPOLP设计方法来找到使光纤与FP-WG(例如，FP-WG 120)之间的传输最大化的芯宽度。这是针对芯高度和折射率对比度的集合完成的。图104A-104D上的每个点示出了当应用各种制造容差时在这种过渡处的光学损耗。这是针对芯高度、折射率对比度、以及MPOLP获得宽度的完全集合。图104A-140D可以使用由已知的数学控制软件(例如，图5A中所示的数学计算和控制模块512)控制的已知的光学模拟软件(例如，图5A中所示的光学模拟器514)针对制造容差窗口103B(图1B中所示)中的不同位置处的特定限制参数的不同值相对于选定标准绘制预期光学损耗性能来创建。对于图2中描绘的示例，标准是最大化峰值光学损耗性能，并且限制参数是FP-WG120的芯122的折射率对比度。因此，每个图104A-104D描绘了芯122的不同折射率对比度值对峰值光学损耗性能的影响。光学损耗曲线102B的右侧的点将从图104A中取得，并且光学损耗曲线102B的左侧的点将从图104B-104D中取得。因此，图104A-104D示出了当低限制FP-WG 120被设计为最大化光学损耗性能曲线102B的峰值光学损耗性能时光纤到FP-WG 120耦合的最坏情况光学损耗的示例。

现在转向本发明的方面的概述，本发明的实施例通过提供具有限制参数的低限制柔性波导来解决现有技术的上述缺点，所述限制参数已经被配置和布置为最大化低限制柔性波导在波导的制造容差窗口内的最坏情况光学损耗性能。根据本发明的方面，低限制柔性波导限制参数认识到并考虑低限制波导限制参数对光学损耗性能和最坏情况光学损耗性能具有的非对称影响，因为低限制柔性波导限制参数不试图最大化，并且不考虑所选择和限定的限制参数对低限制柔性波导的峰值光学损耗性能的影响。在本发明的一些方面中，至少部分地基于柔性波导的制造容差并且至少部分地基于最小化制造容差对柔性波导的最坏情况光学损耗性能的影响来限定低限制柔性波导限制参数。因此，根据本发明的方面的具有限制参数的柔性波导对于制造容差的变化是鲁棒的，因为新颖的限制参数使得柔性波导不易受到柔性波导在制造容差的范围内的最坏情况光学损耗性能的变化的影响。

在本发明的一些方面中，新颖的柔性波导限制参数被进一步配置为使得能够使用已知的逐层平面制造技术来制造低限制柔性波导。更具体地，本发明的方面对柔性波导限制参数中所选择的一些放置制造约束，以使得能够使用已知的逐层平面制造技术来制造柔性波导。例如，在本发明的一些方面中，已知的逐层平面制造操作被用于制造柔性波导，并且这些逐层平面制造操作规定柔性波导在柔性波导的整个长度上具有基本均匀的高度、包层折射率和芯折射率。因此，在本发明的一些方面中，柔性波导的高度、包层折射率和芯折射率被限定为最大化柔性波导的最坏情况光学损耗性能，同时还在柔性波导的整个长度上保持基本均匀，以使得能够进行柔性波导的逐层平面制造。另外，根据本发明的方面，对柔性波导限制参数放置的制造约束可以包括将柔性波导限制参数限制到预定最小特征大小(size)的制造能力，该预定最小特征大小可以例如设置柔性波导的最小宽度。因此，在本发明的一些方面中，柔性波导的宽度被限定为最大化柔性波导的最坏情况光学损耗性能，同时还保持由用于形成柔性波导的相关逐层平面制造工艺的最小特征大小约束所规定的最小宽度。

在本发明的一些方面中，根据本发明的实施例的具有新颖柔性波导限制参数的低限制柔性波导是多分段柔性波导，其中，每个波导段具有新颖的段限制参数，这些新颖的段限制参数“全局地”最大化该柔性波导的所有段在波导的制造容差窗口内的最坏情况光学损耗性能，同时还考虑特定波导段特有的光学损耗特性。例如，在本发明的一些实施例中，多分段波导包括：第一波导段，被配置为通信地耦合到光纤；第二波导段，通信地耦合到第一波导段并被配置为包括用于将第二波导段路由通过预定路径的弯曲；以及第三波导段，通信地耦合到第二波导段并被配置为通信地耦合到光子IC。在第一波导段中，第一波导段特有的光学损耗特性包括与将相对大的光纤模式(例如，约10微米宽)耦合到第一波导段相关联的光学损耗特性。在第二波导段中，第二波导段特有的光学损耗特性包括与第二波导段中的弯曲相关联的光学损耗特性，所述弯曲是由于将第二波导段路由通过预定路径而产生的。在第三波导段中，第三波导段特有的光学损耗特性包括与将第三波导段耦合到光子IC相关联的光学损耗特性。

根据本发明的方面，新颖波导段限制参数的每个集合不试图最大化并且不考虑新颖波导段限制参数的集合对多分段柔性波导的峰值光学损耗性能的影响。在本发明的一些方面中，至少部分地基于多分段柔性波导的制造容差，并且至少部分地基于最小化制造容差对多分段柔性波导的最坏情况光学损耗性能的影响，来限定新颖波导段限制参数的每个集合。因此，根据本发明的方面的具有新颖波导段限制参数的多分段柔性波导对于制造容差的变化是鲁棒的，因为波导限制参数的集合使多分段柔性波导更不易受到多分段柔性波导在波导的制造容差的范围内的最坏情况光学损耗性能的变化的影响。

在本发明的一些方面中，新型波导段限制参数的集合进一步被配置以使得能够使用已知的逐层平面制造技术来制造多分段柔性波导。更具体地，本发明的方面对波导段限制参数的集合中的选定的集合放置制造约束，以使得多分段柔性波导能够使用已知的逐层平面制造技术来制造。例如，在本发明的一些方面中，逐层平面制造操作规定多分段柔性波导在多分段柔性波导的整个长度上具有基本均匀的高度、包层折射率和芯折射率。因此，在本发明的一些方面中，多分段柔性波导的高度、包层折射率和芯折射率被限定为最大化多分段柔性波导的每个段的最坏情况光学损耗性能，同时在多分段柔性波导的整个长度上保持基本均匀，以改善使用逐层平面制造技术来形成多分段柔性波导的能力。另外，根据本发明的方面，对波导段限制参数的集合放置的制造约束可包括将波导段限制参数的集合限制到预定最小特征大小的制造能力，该预定最小特征大小可设置例如多分段柔性波导的最小宽度。因此，在本发明的一些方面中，多分段柔性波导的每个段的宽度被限定为最大化波导段的最坏情况光学损耗性能，同时还保持由用于形成多分段柔性波导的相关逐层平面制造工艺的最小特征大小约束所规定的最小宽度。

现在转到本发明的方面的更详细描述，图3A在光学损耗性能绘图300旁边描绘了光学损耗性能绘图100B(也在图1B中示出)，以将MPOLP波导设计方法的结果(由光学损耗绘图100B表示)与根据本发明的方面的新颖波导设计方法的结果(由光学损耗绘图300表示)进行比较。与光学损耗绘图300相关联的设计下结构(structure-under-design)是FP-WG420(图4A和图4B中所示)。与光学损耗绘图300相关联的新颖波导设计方法依靠并利用根据本发明的方面的如下发现：FP-WG 420的光学损耗性能曲线302在制造容差窗口303内是非对称的，并且更具体地，相对于光学损耗性能曲线302的峰值光学损耗性能水平是非对称的。在本发明的方面中，新颖波导设计方法至少部分地基于FP-WG 420的制造容差限定FP-WG 420的限制参数(图9、图10和图11中所示的表900、1000、1100)。在本发明的方面中，新颖波导设计方法进一步限定FP-WG 420的限制参数，以提供FP-WG 420在制造容差窗口303内的最大化的最坏情况光学损耗性能(或“最佳的”最坏情况光学损耗水平)。因此，光学损耗曲线302的最坏情况光学损耗性能相比于光学损耗曲线102B的最坏情况光学损耗性能是显著改进。为了便于引用，根据本发明的方面的新颖波导设计方法在本文中被称为“最大化最坏情况光学损耗性能”(MWC-OLP)波导设计方法。为了便于引用，由根据本发明的方面的MWC-OLP设计方法产生的新颖波导限制参数在本文中被称为MWC-OLP波导限制参数。

图3B描绘了将图1B和图3A中所示的已知MPOLP波导设计方法的结果与根据本发明的方面的新颖MWC-OLP波导设计方法的结果进行比较的优化绘图104D、304，其中，设计下结构是FP-WG 420，其性能针对区段412示出(在图4A和图4B中示出)，其中，新颖MWC-OLP波导设计方法至少部分基于FP-WG 420的制造容差限定FP-WG 420的MWC-OLP限制参数，并且其中，新颖MWC-OLP波导设计方法还将MWC-OLP限制参数限定为共同地提供光学损耗曲线302(图3A中所示)在FP-WG 420的制造容差窗口303内的最大化的最坏情况光学损耗性能水平(或“最佳的”最坏情况光学损耗水平)。对于优化绘图104D，对于约1％的芯折射率对比度和约2.5微米的芯高度，光学损耗约为5dB(通常差的光学损耗)。对于优化绘图304，对于约1％的芯折射率对比度和约2.5微米的芯高度，光学损耗约为1.6dB(通常优异的光学损耗性能)。

现在将参考图4A-图11描述如何使用MWC-OLP波导设计方法来形成具有MWC-OLP限制参数的FP-WG 420的示例。图4A描绘了根据本发明的实施例的光学耦合系统400的俯视图，并且图4B描绘了图4A中所示的光学耦合系统400的侧视图。更具体地参考图4A中所示的俯视图，光学耦合系统400包括如所示配置和布置的光纤410、光纤耦合器412、FP-WG 420、芯片耦合器442和集成光子芯片440。FP-WG 420包括在FP-WG 420的一端处的光纤耦合区域412和在FP-WG 420的相对端处的芯片耦合区域442。光纤410通过光纤耦合器412区域412通信耦合到FP-WG 420，并且FP-WG 420通过芯片耦合器区域442通信耦合到集成光子芯片440。FP-WG 420包括芯422和包层424。根据本发明的方面，FP-WG 420、芯422和包层424各自是多分段的。多分段FP-WG 420包括FP-WG段420A(其包括光纤耦合器区域412)、过渡段420D、FP-WG段420B、过渡段420E和FP-WG段420C(其包括芯片耦合器区域442)。过渡段420D将多分段FP-WG 420从FP-WG段420A过渡到FP-WG段420B。可以使用任何合适的已知技术来形成过渡段420D。类似地，过渡段420E将多分段FP-WG 420从FP-WG段420B过渡到FP-WG段420C。可以使用任何合适的已知技术来形成过渡段420E。FP-WG段420A包括芯段422A和包层段424A。FP-WG段420B包括芯段422B和包层段424B。FP-WG段420C包括芯段422C和包层段424C。穿过FP-WG段420A的线A-A表示FP-WG段420A的截面图。穿过FP-WG段420B的线B-B表示FP-WG段420B的截面图。穿过FP-WG段420C的线C-C表示FP-WG段420C的截面图。线A-A、线B-B和线C-C截面图由图8所示的FP-WG 420的通用截面图共同示出(本文随后描述)。

本发明的所图示实施例的(一个或多个)光纤410可由例如掺杂的二氧化硅玻璃和/或聚合物材料形成。光纤410的形状可以是圆柱形的，并且被设计成用于引导单模光信号。在本发明的所图示实施例中，光纤410的包层(未示出)的直径大约在40至130微米(μm)之间，或者为80、90或125μm。光纤410的芯(未示出)的直径在2与15μm之间、或在8与11μm之间。使用多种已知结构中的任一种将光纤410保持接近光纤耦合器区域412，所述多种已知结构被配置和布置为将光纤410固定并且以光学对准配合布置穿过光纤耦合器区域412到FP-WG 420(具体地，FP-WG段422A)。根据本发明的方面，光纤耦合器区域412被配置为包括与光纤410的模式类似的模式，以提供从光纤410到FP-WG 420(具体地，FP-WG段422A)的光纤耦合器412的低损耗过渡。

为了便于说明和解释，以简化的形式示出了FP-WG 420。FP-WG 420可包括柔性基板部分(未示出)。柔性基板部分可包括例如聚酰亚胺、聚硅烷、聚降冰片烯、聚乙烯、环氧树脂、丙烯酸树脂或树脂材料的氟化衍生物。柔性基板部分对于大约在350和400nm之间的波长可以是基本透明的。柔性基板部分可以是约15至1000μm厚、0.1-50mm宽和0.1至500mm长。柔性基板部分还可限定FP-WG 420的包层424。

FP-WG 420的芯422可使用旋涂沉积和光刻方法来形成。芯422对于光信号是基本上透明的，可以由聚合物材料形成，并且被(一个或多个)包层部分424包围，如下文更详细描述的。包层部分424对于光信号基本上是透明的。通过光学耦合系统400传输的光信号的波长范围可以是例如在950与1650纳米(nm)之间，或者对于位于950与1650纳米(nm)之间的100或65nm宽的波长光谱。FP-WG 420是单模波导，芯422由基本上透明的材料形成，诸如例如具有小于10dB/cm或对于光信号的波长范围(350-2500nm，或800-1650nm，或1280-1600nm，或对于位于950和1650纳米(nm)之间的60nm宽的波长光谱)小于约2dB/cm的传播损耗的聚合物材料。

在本发明的图示实施例中，FP-WG段420A的光纤耦合器区域412用作到光纤的高效耦合器，段420D作为第一光模式转换器部分，FP-WG段420B用作路由部分，段420E作为第二光模式转换器部分，并且FP-WG段420C用作到集成光子芯片440的绝热耦合器。在本发明的图示实施例中，FP-WG段422A被布置为提供足够的模式匹配以用于与光纤410的对接耦合，而FP-WG段422C被布置为提供与集成光子芯片440的绝热耦合。

图5A描绘根据本发明的方面的被配置为实施MWC-OLP波导设计方法的基于计算机的光学模拟和设计(OSD)系统。OSD系统500包括通信地耦合到光学模拟器514的数学计算和控制(MCC)模块(或算法)512。光学模拟器514可以被实现为在计算机系统510上运行的已知的商业上可获得的算法。光学模拟器514经配置以基于波导的设计参数模拟波导的预期光学性能。MCC模块512可以被实施为在计算机系统510上运行的商业上可获得的算法。用于实施MCC模块512的合适的已知软件程序的示例是商业上已知为并且可从Photon的或获得的软件程序。MCC模块512可用于控制模拟器514运行多个模拟以开发各种优化图104A，104B、104C、104D、304(在图2和图3B中示出)和用于基于参数/约束/容差的组合502优化最坏情况光学损耗性能的组合损耗优化图700(在图7中示出)。MCC模块512中使用的优化例程无视于正在解决的问题，并且可以使用相关领域的常规技巧进行编程以限定所谓的“目标函数”、“误差函数”或“品质因数”，这仅是MCC模块512的优化算法优化的特性。根据本发明的方面，品质因数是波导的制造容差窗口内的最坏情况光学损耗性能。

图5B描绘了图5A中所示的基于计算机的OSD系统500的计算机系统510可以如何是计算机系统510A的附加细节，计算机系统510A可以用于实现本文描述的本发明的各种实施例的基于计算机的部件中的任一个。计算机系统510A包括示例性计算设备(“计算机”)520，该计算设备被配置用于执行本文根据本发明的方面所描述的基于内容的语义监测操作的各种方面。除了计算机520之外，示例性计算机系统510A还包括网络534，该网络534将计算机520连接到附加系统(未描绘)并且可包括一个或多个广域网(WAN)和/或局域网(LAN)，诸如互联网、(一个或多个)内联网、和/或(一个或多个)无线通信网络。计算机520和附加系统经由网络514通信，例如以在它们之间传送数据。

示例性计算机520包括处理器核522、主存储器(“存储器”)528、以及(一个或多个)输入/输出部件530，它们经由总线532进行通信。处理器核522包括高速缓冲存储器(“高速缓存”)524和控件526。高速缓存524可以包括在处理器522上或芯片外的多个高速缓存级(未示出)。存储器528可包括存储在其中的各种数据，例如指令、软件、例程等，这些数据例如可由控件526传送到高速缓存524/从高速缓存524传送以供处理器522执行。(一个或多个)输入/输出部件530可以包括促进去往/来自计算机520的本地和/或远程输入/输出操作的一个或多个部件，诸如显示器、键盘、调制解调器、网络适配器等(未示出)。

图6描绘了根据本发明的实施例的方法600的示例，可以使用OSD系统500(在图5A中示出)来实施该方法600以使用新颖的MWC-OLP波导设计方法(由图3A中示出的光学损耗绘图300和非对称光学损耗曲线302表示)“全局地”确定多分段FP-WG 420(在图4A和图4B中示出)的限制参数，其中，新颖的MWC-OLP波导设计方法至少部分基于FP-WG 420的制造容差限定FP-WG 420的限制参数，并且其中，新颖的MWC-OLP波导设计方法还将限制参数限定为，共同提供FP-WG 420在制造容差内的“最大化的”最坏情况光学损耗性能水平(或“最佳的”最坏情况光学损耗水平)。现在转向方法600的概述，FP-WG 420的每个波导段420A、420B、420C被配置为结合适用于所有波导段420A、420B、420C的“共用”要求以及适用于(或基于)该特定波导段的独特特征或要求的“独特”要求。例如，FP-WG段420A的光纤耦合器区域412具有与光纤410的能量分布(或模式)匹配的独特要求。FP-WG段420B不需要匹配光纤410的能量分布(或模式)，而是具有独特的要求，即，具有强的光学传播特性以适应在FP-WG段420B的整个路由路径中存在的急剧弯曲。FP-WG段420C不需要与光纤410的能量分布相匹配，也不需要适应弯曲，而是具有需要有效地且高效地向光子芯片440传递光能的独特要求。在本发明的实施例中，所有波导段420A、420B、420C具有对于由FP-WG 420的制造容差引起的波导参数的变化鲁棒的共同要求。在本发明的实施例中，所有波导段420A、420B、420C具有以下共同要求：具有使得能够进行逐层平面制造操作的参数约束，例如，这可要求贯穿FP-WG 420的高度必须基本相同，而贯穿FP-WG 420的宽度可改变。在本发明的实施例中，所有波导段420A、420B、420C具有最大化FP-WG 420的最坏情况光学损耗性能的共同要求。

方法600使用OSD系统500(在图5A中示出)来生成限制参数的初始集合，该限制参数的初始集合考虑了每个波导段420A、420B、420C的独特要求。然而，限制参数的初始集合限定波导截面A、B、C，其对于一个波导段而不是另一个是有效的。例如，限制参数的初始集合可限定对于FP-WG段420A有效但对于FP-WG段420C不是非常有效的波导截面A和C。因此，方法600使用OSD系统500来通过以下操作执行跨波导段420A、420B、420C的“全局”优化：组合来自限制参数的初始集合的光学损耗性能，并且生成“组合损耗”优化图(例如，图7中所示的图700)，这些“组合损耗”优化图将限制参数的初始集合映射在大参数空间上。方法600被配置为考虑光学损耗的各种原因，包括但不限于光传播损耗(以每单位传播长度的分贝测量)，其由于以下各项导致的：波导材料吸收以及波导芯和包层的图案化中的缺陷；弯曲损耗，其是波导弯曲中的被引导的光的辐射；以及过渡损耗，其是由波导芯或包层截面的变化(例如，突然变化和平滑变化，诸如绝热波导锥形)引起的损耗。当路由部件中的光模式的速度和大小的变化是显著的时，诸如在从大光纤模式(例如，约10微米)到小的片上波导模式(例如，约1/2微米)的过程中，过渡损耗可以是光学损耗的重要来源。方法600使用OSC系统500来评估组合损耗优化图，以识别对于所有波导段420A、420B、420C都工作良好的限制参数。作为示例，对于针对限制参数的初始集合确定的包层高度和折射率对比度，组合损耗优化图被生成并且被用于识别将使FP-WG段420A、420B和420C在FP-WG 420的制造容差的范围内的光学损耗性能最大化的宽度范围。更具体来说，方法600优化针对所探索的组合限制参数的每个集合的宽度，以实现每个限制参数空间点处的代表性总光学损耗。

现在转到方法600的更详细描述，如图6所示，方法600通过以下操作开始于框602：考虑到在框620、622、624、626中示出的限制参数、制造约束和制造容差来优化光纤耦合器区域412(图4A中所示)以对制造容差303(图3中所示)具有鲁棒性。针对光纤耦合器区域412的宽度和折射率对比度的假设的图执行框602。因为最小波导宽度是许多逐层平面波导制造工艺中的约束，所以本发明的实施例被配置为设置宽度并针对高度进行优化，从而为各种制造能力提供设计清晰度并设置截面A的可能限制参数的图。框604从在框602处生成的折射率对比度和波导高度的图开始，并且考虑到框628的附加限制参数要求，利用用于制造容差的填充找到单模条件的边缘。这将针对折射率和高度的假设提供截面B处的波导宽度的图。框606计算在框602处生成的图的每个截面B的弯曲损耗，以考虑由FP-WG波导段420B中路由所需的弯曲导致的光学损耗。在框608处，从折射率对比度和波导高度的图开始，利用用于制造容差的填充(即，结果是通过在单模操作的两个模式之上允许一个附加模式而不是两个模式的略微多模波导)以及通过考虑框630的附加限制参数，找到与第四模式的限制边缘相对应的波导宽度。由此，框608设置截面C的对应图。框610针对截面C的图计算在各种突然波导过渡处的最坏情况光学损耗(在芯片边缘附近的包层变化和芯片上锥形开始处的散射)。框612针对截面C的图计算最坏情况绝热交叉损耗。框614将所有损耗(光纤耦合器损耗(截面A)、弯曲损耗(截面B)、来自包层过渡的散射损耗(截面C)、绝热交叉损耗(截面C)和传播损耗(所有截面))相加以生成总组合损耗的图，其示例被示出为用于示例性子集的组合光学损耗优化图700(在图7中示出)。更具体来说，组合损耗优化图700是示出沿着垂直y轴的最坏情况损耗连同x轴上的折射率对比度的函数的3D曲线图。图700上的各种曲线表示波导420的有效高度。通过选择光纤耦合器宽度来限定各种设计，光纤耦合器宽度进而提供整个波导高度。还示出了严格单模或略微多模的截面420C的选择的影响。模式限制考虑确定了设计的其余部分。

图8描绘了图4A和图4B中所示的FP-WG 420沿图4A中所示的线A-A、B-B或C-C截取的截面图。FP-WG 420包括如所示配置和布置的芯422、下包层425和上包层426。根据本发明的方面，使用MWC-OLP波导设计方法(例如，图6中所示的方法600)来选择限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3，以使FP-WG 420在波导的制造容差窗口内的最坏情况光学损耗性能最大化。根据本发明的方面，限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3领会并且考虑限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3对光学损耗性能和最坏情况光学损耗性能的非对称影响，因为限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3不尝试最大化并且不考虑所选择和限定的限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3，n3对FP-WG 420的峰值光学损耗性能的影响。在本发明的一些方面中，限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3至少部分地基于FP-WG 420的制造容差并且至少部分地基于最小化制造容差对FP-WG 420的最坏情况光学损耗性能的影响来限定。所以，根据本发明的方面的具有限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3的FP-WG 420对于制造容差的变化是鲁棒的，因为新颖的限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3使得FP-WG 420更不易受到FP-WG420在波导制造容差的范围内的最坏情况光学损耗性能的变化的影响。

新颖的柔性波导限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3进一步被配置为使得能够使用已知的逐层平面制造技术来制造FP-WG 420。更具体地，用于制造FP-WG 420的已知的逐层平面制造操作规定FP-WG 420在FP-WG 420的整个长度上具有基本均匀的高度(h1加h2)、包层折射率(n1、n2)和芯折射率(n3)。因此，根据本发明的方面，FP-WG 420的高度、包层折射率和芯折射率被限定为最大化柔性波导的最坏情况光学损耗性能，同时在FP-WG 420的整个长度上也保持基本均匀，以使得能够进行逐层的平面制造操作。另外，根据本发明的方面，对限制参数h1、n1、h2、n2、h3、w3、θ3、n3放置的制造约束可包括限制FP-WG 420的最小宽度的设置的制造能力。因此，根据本发明的方面，芯422的宽度w3被限定为最大化FP-WG 420的最坏情况光学损耗性能，同时还保持由用于形成FP-WG 420的相关逐层平面制造工艺的最小特征大小约束规定的最小宽度w3。

图9描绘了示出沿图4A中所示的FP-WG 420的线A-A截取的图8中所示的FP-WG 420的截面图的限制参数和限制参数的范围的表900，其中限制参数和限制参数的范围根据图6中所示的方法600来确定。

图10描绘了示出沿图4A中所示的FP-WG的线B-B截取的图8中所示的FP-WG 420的截面图的限制参数和限制参数的范围的表1000，其中限制参数和限制参数的范围根据图6中所示的方法600来确定。

图11描绘了示出沿图4A中所示的FP-WG 420的线C-C截取的图8中所示的FP-WG420的截面图的限制参数和限制参数的范围的表1100，其中限制参数和限制参数的范围根据图6中所示的方法600来确定。

本文参考相关附图描述本发明的各种实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计本发明的替代实施例。在以下描述和附图中的元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，上方、下方、相邻等)。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本发明在这方面不意图进行限制。因而，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接位置关系。此外，本文所述的各种任务和工艺步骤可并入到具有本文未详细描述的附加步骤或功能的更全面的程序或工艺中。

本文使用的术语仅用于描述具体实施例的目的并且不旨在是限制性的。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解，术语“包含”、“包含了”、“包括”、“包括了”、“具有”、“有”、“含有”或“含”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含。例如，包含一系列元素的组合物、混合物、工艺、方法、制品或装置不一定仅限于那些元素，而是可包括未明确列出的或此类组合物、混合物、工艺、方法、制品或装置固有的其他元素。

另外，术语“示例性”在本文中用于意指“充当示例、实例或说明。”本文描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。术语“至少一个”和“一个或多个”被理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四等。术语“多个”被理解为包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五等。术语“连接”可以包括间接“连接”和直接“连接”两者。”

术语“约”、“基本上”、“大约”及其变体旨在包括与基于在提交本申请时可用的装备的具体量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％、或2％的范围。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可包括其上具有用于使处理器执行本发明的方面的计算机可读程序指令的(一个或多个)计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质可以是能够保留和存储指令以供指令执行设备使用的有形设备。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述各项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下：便携式计算机盘，硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)，数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备(诸如穿孔卡片或具有记录在其上的指令的凹槽中的凸起结构)，以及前述各项的任意合适的组合。如本文中所使用的计算机可读存储介质不应被解释为瞬态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤线缆的光脉冲)、或通过导线传输的电信号。

本文所述的计算机可读程序指令可从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或经由网络(例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输线缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令，指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据，或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，包括面向对象的编程语言(诸如Smalltalk、C++等)以及常规的过程式编程语言(如“C”编程语言或类似的编程语言)。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户的计算机上并且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。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。在一些实施例中，电子电路(包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA))可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路个性化，以便执行本发明的方面。

本文中参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图说明和/或框图描述本发明的方面。应当理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中框的组合都可以由计算机可读程序指令来实现。

这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机的处理器，专用计算机或其他可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可存储在能够指导计算机、可编程数据处理装置和/或以特定方式起作用的其他设备的计算机可读存储介质中，使得具有存储在其中的指令的计算机可读存储介质包括制品，该制品包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的方面的指令。

计算机可读程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。

附图中的流程图和框图图示了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。对此，流程图或框图中的每个框可以代表模块、段或指令的一部分，其包括用于实现指定的(一个或多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实现方式中，框中所标注的功能可以不以图中所标注的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。还将注意的是，框图和/或流程图中的每个框、以及框图和/或流程图中的框的组合可以由基于专用硬件的系统来实现，所述基于专用硬件的系统执行指定的功能或动作或执行专用硬件与计算机指令的组合。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包括了”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或添加。

以下权利要求中的所有装置或步骤加上功能元件的对应结构、材料、动作和等效物旨在包括用于结合如具体要求保护的其他要求保护的元件来执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述是出于说明和描述的目的而呈现的，但不旨在是详尽的或限于所描述形式的本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。选择和描述实施例以便最好地解释本发明的原理和实际应用，并且使得本领域普通技术人员能够针对具有适合于所考虑的特定用途的各种修改的各种实施例理解本发明。

将理解，本领域的技术人员现在和将来都可以做出落入所附权利要求的范围内的各种改进和增强。