光学光子线路耦合.pdf

系统和方法可以将芯片上光线路耦合到外部光纤。SOI波导结构可以包括镜面结构和锥形波导，以用于将光线路光耦合到垂直定向的外部连接器中的光纤。镜面结构可以被成角度地设置在硅波导结构的端处。氧化层可以覆盖掩埋氧化层和硅波导结构。锥形波导可以具有窄端和宽端。锥形波导的窄端可以被设置在镜面结构上方。锥形波导可以从窄端沿与硅波导结构垂直的方向延伸通过氧化层。外部连接器可以适合在锥形波导上方并使用通过连接器主体行进的光纤阵列光耦合到外部光纤。

1.  一种装置，包括：
硅衬底；
被设置在所述硅衬底上的掩埋氧化层；
被设置在所述掩埋氧化层上的硅波导结构；
成角度地设置在所述硅波导结构的第一端的镜面结构；
覆盖所述掩埋氧化层和所述硅波导结构的氧化层；以及
具有窄端和宽端的锥形波导，所述窄端被设置在所述镜面上方，所述锥形波导从所述窄端在与所述硅波导结构垂直的方向上延伸穿过所述氧化层。

2.  根据权利要求1所述的装置，还包括与所述硅波导结构的第二端对齐的光学元件。

3.  根据权利要求2所述的装置，其中，所述光学元件为光发射机和光接收机中的一种或多种。

4.  根据权利要求2所述的装置，其中，所述光学元件包括一个或多个光放大器。

5.  根据权利要求1所述的装置，还包括终结所述锥形波导的宽端的微透镜。

6.  根据权利要求5所述的装置，其中，所述微透镜被配置为与透镜光纤配合。

7.  根据权利要求1所述的装置，其中，所述镜面被成角度地设置为相对于所述锥形波导和所述硅波导结构二者成大约四十五度。

8.  根据权利要求1所述的装置，其中，所述镜面为内部全内反射镜面。

9.  根据权利要求1所述的装置，其中，所述镜面为外部镜面。

10.  根据权利要求1到9中的任一项所述的装置，其中，所述锥形波导定位在锥形波导阵列之内。

11.  一种方法，包括：
在硅衬底上形成掩埋氧化层；
在所述掩埋氧化层上形成硅波导结构；
在所述硅波导结构的第一端蚀刻成角度的表面；
对所述成角度的表面进行金属化；
在所述掩埋氧化层和所述硅波导结构上方沉积氧化层；
在所述氧化层中形成具有窄端和宽端的锥形通孔，所述窄端被设置在所述成角度的表面上方，所述锥形通孔在与所述硅波导结构垂直的方向上从所述窄端延伸；以及
利用聚合物填充所述锥形通孔。

12.  根据权利要求11所述的方法，还包括构建与所述硅波导结构的第二端对齐的光学元件。

13.  根据权利要求12所述的方法，其中，使光发射机和光接收机中的一个或多个与所述硅波导结构的第二端对齐。

14.  根据权利要求12所述的方法，其中，使光放大器与所述硅波导结构的第二端对齐。

15.  根据权利要求11所述的方法，还包括在所述锥形波导的宽端上方形成微透镜。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述微透镜被配置为与透镜光纤配合。

17.  根据权利要求11到16中的任一项所述的方法，其中，所述成角度的表面相对于所述锥形通孔和所述硅波导结构二者成大约四十五度。

18.  一种装置，包括：
具有水平表面和垂直表面的连接器主体；
从所述水平表面向所述垂直表面延伸穿过所述连接器主体的光纤孔的阵列；
从所述水平表面到所述垂直表面延伸穿过每一个所述光纤孔的一个或多个光纤；
在所述水平表面上终结所述光纤孔中的一个或多个的微透镜阵列；以及
沿所述水平表面的一个或多个对齐结构，用于将微透镜阵列与光子衬底上的锥形波导阵列对齐。

19.  根据权利要求18所述的装置，其中，所述微透镜阵列中的每个微透镜被制造在两侧上以准直和聚焦光信号。

20.  根据权利要求18所述的装置，其中，所述微透镜阵列中的每个微透镜都是u透镜。

21.  根据权利要求18所述的装置，还包括所述垂直表面上的一个或多个垂直对齐结构。

22.  根据权利要求18所述的装置，还包括所述水平表面中的空腔，其尺寸被设定为容纳所述微透镜阵列。

23.  根据权利要求18所述的装置，还包括所述垂直表面上的一个或多 个光学对齐孔。

24.  根据权利要求18到23中的任一项所述的装置，其中，连接器主体是由玻璃、热塑树脂、以及热固树脂中的一种或多种制造的。

25.  一种方法，包括：
制造连接器主体，其具有从水平表面到垂直表面延伸穿过所述连接器主体的光纤孔的阵列；
从所述水平表面到所述垂直表面穿过每一个所述光纤孔放置一个或多个光纤；以及
在所述水平表面上利用微透镜阵列终结所述光纤孔中的一个或多个；
其中，所述连接器具有沿所述水平表面的一个或多个对齐结构，以将所述微透镜阵列与光子衬底上的锥形波导阵列对齐。

26.  根据权利要求25所述的方法，还包括在两侧上制造所述微透镜阵列以准直和聚焦光信号。

27.  根据权利要求25所述的方法，还包括将所述微透镜阵列中的每个微透镜制造为u透镜。

28.  根据权利要求25所述的方法，还包括在所述水平表面中的空腔中安装所述微透镜阵列。

29.  根据权利要求25所述的方法，其中，连接器主体是由玻璃、热塑树脂、以及热固树脂中的一种或多种制造的。

30.  根据权利要求25到29中的任一项所述的方法，其中，所述光纤孔的阵列形成大约九十度的弯曲。

光学光子线路耦合
背景技术
实施例概括而言涉及将基于SOI的平面光波线路(PLC)上的Si波导有效率地光耦合到光纤以用于外部传输。
由于单模(SM)波导和光纤之间尺寸的失配，所以芯片上光子单模波导从和到外部光纤的有效率光耦合可能很困难。例如，典型的石英光纤的尺寸大约比Si信道波导大四十倍。因为这样的尺寸失配，所以如果将SM波导和光纤直接耦合，则相应模式的波导和光纤可能不会有效率地耦合，仅产生可忽略的透射或导致不可接受的插入损耗，>20dB。因此，需要一种机制使这些模式尺寸彼此接近以实行有效率的耦合。
附图说明
通过阅读以下说明书和附带的权利要求并，通过参考以下附图，本发明实施例的各种优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见，在附图中：
图1是示例光斑变换器的图；
图2-图5是根据本发明的各个实施例的方面的示例芯片上光耦合器件的图；
图6-图9是根据本发明的各个实施例的方面的示出了使用锥形垂直波导制造绝缘体上的硅光耦合系统的示例工艺流程的图；
图10-图11是根据本发明的各个实施例的方面的示出了具有微透镜的示例芯片上光耦合器件的图；
图12-图16是根据本发明的各个实施例的方面的示例外部光连接器耦合器的图；
图17是根据本发明的各个实施例的方面的用于构造芯片上光耦合器件的示例过程的流程图；以及
图18是根据本发明的各个实施例的方面的用于构造外部光连接器的 示例过程的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例可以实现将基于SOI的平面光波线路(PLC)上的Si波导有效率地光耦合到外部光纤。SOI波导结构包括镜面结构和锥形波导，其可以将光线路光耦合到垂直方向的外部连接器中的光纤。外部连接器可以适合在锥形波导上方，并使用穿过连接器主体的光纤阵列光耦合到外部光纤。
图1示出了从绝缘体上硅(SOI)芯片上波导芯片外耦合到光纤的示例。绝缘体上硅(SOI)技术是指使用分层的硅-绝缘体-硅衬底取代半导体制造，尤其是微电子器件中的常规硅衬底，以减小寄生器件电容，由此改善性能。基于SOI的器件与常规硅构建的器件不同之处在于，硅结在电绝缘体，通常为二氧化硅上方。然而，本领域的技术人员将认识到，可以使用其他材料，例如，蓝宝石。
具体而言，图1示出了被配置为将PLC芯片上的硅(Si)波导耦合到外部光纤的示例光斑尺寸变换器。PLC芯片可以包括被设置在硅衬底110上方的绝缘掩埋式氧化层120。可以在PLC的边缘处水平地制造光斑尺寸变换器(SSC)，如图1中所示。SSC 105可以从Si倒置的锥形接收光信号，并扩展Si波导140的模场直径(MFD)以匹配光纤MFD，反之亦然。
在图1中，示出的Si波导在端部横向锥形化。锥形化有助于挤出并逐渐地将光信号耦合到大波导(聚合物、SixOy或其他)，大波导继而可以将光信号耦合到外部光纤，以用于芯片外输入/输出耦合。根据大波导的尺寸，外部光纤可以采用微透镜来进一步减小光束尺寸。
图2到图5是根据本发明的各个实施例的方面的示例芯片上光耦合装置的图。如示例中所示，该装置包括硅衬底110、掩埋氧化层120、硅波导结构241和/或242、镜面结构251和/或252、氧化物覆层230、以及锥形波导261和/或262。掩埋氧化层120可以被设置在硅衬底110上方。硅波导结构241和/或242可以被设置在掩埋氧化层120上。镜面结构251和/或252可以成角度地被设置在硅波导结构241和/或242的端处。氧化物覆层230可以覆盖掩埋氧化层120和硅波导结构241和/或242。锥形波导261 和/或262可以具有窄端和宽端。锥形波导261和/或262的窄端可以被设置在镜面结构251和/或252上方。锥形波导261和/或262可以从窄端，在与硅波导结构241和/或242垂直的方向上延伸通过覆层230。
根据各个实施例中的一些，光子芯片可以包括诸如发射机(激光器、调制器等)、接收机或其他光学元件之类的部件290。这些部件290中的至少一些可以与硅波导结构241和/或242对齐。部件290可以是无源和/或有源光子部件，例如，耦合器、阵列波导光栅、调制器、激光器和光探测器。
波导镜面251和252可以被设置为大约四十五度。图2示出了外部镜面251和252。相反，图3示出了替代实施例，其中，可以使用全内反射(TIR)镜面351和352。根据一些实施例，在同一器件中可以使用各种类型的镜面。设想的是根据本发明可以使用其他镜面结构，只要镜面具有反射光信号的能力。可以使用Si定向蚀刻来形成镜面251、252、351和352。在下文中描述了Si定向蚀刻：I.Zubel，“Silicon anisotropic etching in alkaline solutions III：On the possibility of spatial structures forming in the course of Si(100)anisotropic etching in KOH and KOH+IPA solutions”，Sens.Actuators A Phys.84(1),116-125(2000)。45度镜面的功能是将光信号从垂直转到水平或反之。这些镜面可以是外部镜面450或全内反射(TIR)镜面550。对于外部镜面的情况而言，可能需要对Si表面进行金属化。
可以将锥形波导261和/或262构造成垂直光过孔，以实现与外部光纤的输入/输出光耦合。锥形波导261和/或262可以是垂直锥形波导，其被用作光斑尺寸变换器，以用于将模场直径(MFD)从光纤减小到SOI波导或反之。可替换地，可以将锥形波导261和/或262称为垂直光斑尺寸变换器(VSSC)或光学过孔。这样的垂直锥形波导261和/或262的尺寸可以是灵活的，并且取决于几个因素，例如，SOI波导和外部光纤的尺寸以及所需的覆盖氧化物或ILD层的厚度。通常，对于宽端和窄端，波导输入/输出孔径可以分别为1-10μm和0.1-1μm范围。波导的高度可以从5-30μm，甚至更大。可以用于形成垂直波导锥形的光学材料的示例是聚合物和SixONy。然而，也可以使用其他适当的材料。图6A到图7中示出了用于制造锥形波导261和/或262的示例工艺流程。用于形成垂直波导锥形的可替换的方法可以是采用Nieto等人的文章(前文引用)中论述的激光直接写 入。此外，可以采用激光烧蚀技术，如下文中论述的：K.H.Chen，WenhsingWu，Byung Hwan Chu，C.Y.Chang，Jenshan Lin，S.J.Pearton，D.P.Norton，F.Ren，App.Surf.Sc.256(2009)183-186。
如图2和图3所示，从第一光纤接收的光信号206可以具有通过示出的示例实施例的光路270。光信号206可以通过锥形波导261进入示出的装置，并沿着硅波导结构241和/或242由镜面251和/或351反射大约九十度。一些实施例可以具有被配置为接收信号206的部件290。在其他实施例中，硅波导结构241可以连接到波导结构242或与波导结构242相同。经过处理的信号207可以从部件290发出并向下投射到硅波导142，通过锥形波导262被镜面252和/或352反射大约九十度，到达第二光纤。
附图是要示出本发明的概念。然而，本领域中的技术人员将认识到，可以使用各种尺寸的波导来构造该装置的元件，这可以取决于特定的要求而变化。例如，硅波导结构241和/或242可以改变尺寸以匹配部件290。可以将锥形波导261和/或262的尺寸设定为一端上的硅波导结构241和/或242，以及设定为另一端上的外部光纤和/或外部光纤连接器的尺寸。图4和4示出了元件尺寸可以如何不同，尤其是在与图2和图3进行比较时。具体而言，图4示出了使用外部镜面450的示例装置中单个部件的相对差异。相反，图5示出了在使用全内反射(TIR)镜面550的示例装置中单个部件的相对差异。
本文公开的实施例的一些特性包括：(1)公开的实施例可以删除在PLC表面上制造模式扩展器或光斑尺寸变换器；(2)公开的实施例可以避免在ILD层中使用将光信号从底部中继到顶部(PLC)表面的多个平面波导；以及(3)使用硅定向蚀刻来形成非常准确且原子地平滑的45度镜面可以消除在聚合物波导上形成准确且平滑的镜面的挑战。
现在将参考图6到图9和图17，以解释根据本发明的各个实施例的方面使用锥形垂直波导来制造绝缘体上硅光耦合系统的示例方法。图17是这样的过程的流程图，以及图6-图7示出了该过程各个阶段的结构。在1710，可以在硅衬底110上形成绝缘掩埋氧化层120。可以在掩埋氧化层120上形成硅波导结构140。图6A中示出了这样的基本结构。如图6B所示，在1730可以在硅波导结构140的第一端上蚀刻成角度的表面610。作为示例蚀刻工 艺的一部分，氧化层612可以被沉积在图6A的结构上，以及可以在氧化层612上沉积氮化物层614。这些层可以充当掩模，从而能够蚀刻成角度的表面610。可以将成角度的表面蚀刻为大约四十五度。可以使用Si定向蚀刻来完成蚀刻，在下文中描述了这样的蚀刻：Nieto等人，以及PCT专利申请No.WO/2011/037742，题为“vertical mirror in a silicon photonic circuit”。
在1710，可以利用金属材料(例如，铝、银、金、其组合等)对成角度的表面610进行金属化，从而生成镜面表面618。图6C示出了成角度的表面610上的金属化涂层618。在1720，可以在掩埋氧化层120和硅波导结构140上方沉积氧化物覆层230。
在1730可以在氧化层中形成锥形通孔660。锥形通孔660可以具有窄端和宽端。窄端可以被设置在成角度的表面610上，以及锥形通孔660可以在与硅波导结构140垂直的方向上从窄端延伸。图6D中示出了这样的结构。在1730，可以利用聚合物710来填充锥形通孔，如图7中所示。可以使用直接激光辐射来形成光学通孔660。可以通过改变折射率直接写波导，或通过烧蚀、形成通孔660，然后利用更高折射率材料回填通孔660，从而采用这项技术。
图8A和图8B示出了通孔高度和侧壁角度之间的可能关系。图8A示出了具有大约为.5μm的窄端，以及大约为5μm的宽端的示例通孔。这些尺寸可以变化，以及可以基于硅波导结构140的尺寸和外部光纤的尺寸。图8B中的曲线图中示出了这些关系。
图9示出了使用聚合物910经由图案转印进行干法蚀刻910。示出的示例方法可以使用聚合物910来转印v图案。原则上，可以对使用干法蚀刻化学过程形成的侧壁角度进行设计(更多聚合，更少溅镀功率等)以达到目标。现有的聚合物还可以使其自身适于上文所示出的起始角度的图案转印过程。聚合物910和氧化物930的相对蚀刻速率可以确定VIA角度。也可以通过光刻条件来调节聚合物角度。
图10到图11是示出了根据本发明的各个实施例的方面，具有微透镜1010的示例芯片上光耦合器件的图。在这些示例中，可以在垂直波导260顶部制造微透镜1010。微透镜是一种小型透镜，一般直径小于毫米(mm)，以及常常小到10微米(μm)。典型的微透镜可以是具有一个平面表面和一 个球状凸起表面以折射光的单个元件。因为微透镜这样小，所以支撑它们的衬底可以比透镜更厚，以及在设计中可能必须要考虑这一点。更精密的透镜可以使用非球面表面，并且其他透镜可以使用几层光学材料以实现其设计性能。如所示出的，微透镜是凸形的，以使光在光纤中分布。然而，本领域的技术人员将认识到，可以采用其他形状的微透镜1010以满足特定光学传输要求。图10A和图10B再次示出了构造可操作的耦合系统可能需要的尺寸构造的变化。图11示出了类似于图2的结构，但在锥形波导261和/或262的每个上方增加了微透镜1010。
使用示例实施例进行光学模拟试验以估计这样的架构的总插入损耗。利用折射率为～1.6的材料填充高度为～10μm的光学通孔。整个光路的总插入损耗被计算为～4dB。对于具有TIR镜面的光路，插入损耗值减小到～3dB。在波导锥形的顶部制造微透镜可以进一步减小插入损耗值。
可以组装迄今为止公开的结构，使得锥形波导261和/或262是光源/透镜阵列的部分。这样的配置可以使将多个光信号从平面光波线路(PLC)耦合到外部光纤变得有效率。可以进一步将光源/透镜阵列被配置为行和列，以相对于更传统的水平光耦合方法来提高耦合的光信号的密度。
为了将信号从PLC耦合到外部光纤可能需要外部光耦合连接器。图12到图16是示例外部光连接器耦合器的图，该耦合器将位于光子芯片或衬底上的垂直发射到芯片外耦合的光源和波导阵列光学耦合到外部光纤阵列。几个实施例包括对齐到光子衬底的光纤连接器组件，其将光信号从垂直发射源阵列转为横向。
图12示出了将外部光纤1210耦合到光学衬底1250的示例外部光耦合连接器。通过外部连接器1220和光连接器主体1230。光学衬底1250可以具有光源阵列1260，其可以包括光接收机和发射机。采用这样的装置，接收信号1274和发射信号1272可以在光源1260和光纤1210之间行进。
图13提供了用于外部光耦合连接器的实施例的几个部件的图。这些部件包括连接器主体1230、光纤孔阵列1333、一个或多个光纤1380、微透镜阵列1240、以及一个或多个对齐结构1334和/或1336。
连接器主体1230可以是具有光纤孔的高精度连接器单元(HPCU)，光纤孔弯曲大约九十度，用于插入和对齐光纤阵列1380。光纤孔阵列1333 可以是二维的，具有n行和m列。可替换地，该阵列可以具有非矩形配置，例如，绕中心点间隔的光纤孔。
可以使用各种材料(例如，玻璃、热塑材料、热固材料等)来制造连接器主体1230。连接器主体1230可以提供用于沿垂直表面配合到光连接器1220的机构。光纤连接器终结光纤的端，从而能够比接头更快地连接和断开连接。连接器机械地耦合和对齐光纤的核心，使得光能够通过。更好的连接器由于光纤反射或未对齐而损耗的光非常少。光连接器的示例为MT光连接器。可以采用光学对齐孔1334提供与诸如MT连接器之类的外部连接器的半自动/自动配合能力。
在本公开中，在垂直表面相对地与水平表面垂直的意义上，把术语水平和垂直用作相对参考。例如，可以将衬底的表面解释为水平表面。可以将与衬底表面垂直的表面称为垂直表面。换言之，术语水平和垂直不被用作绝对参考。
可以在连接器主体1230的水平表面上提供与衬底的对齐结构1336。例如，对齐结构1336可以是图13所示的3个半球。然而，这些结构的数量、类型和配置可以根据具体应用和使用的光子配合衬底而采取各种形式。沿水平表面的对齐结构1336可以将微透镜阵列与光子衬底上的锥形波导的阵列进行光学对齐。
光纤孔阵列1333可以从水平表面到垂直表面延伸通过连接器主体。一个或多个光纤1380可以从水平表面到垂直表面延伸通过每个光纤孔1333。光纤阵列1380可以弯曲大约九十度，使得可以将光纤1380插入连接器主体1230中。在一些实施例中，光纤阵列1380可以不弯曲，并使用直的光纤阵列。光纤阵列1380中的光纤数量可以追随光纤孔1333的数量。
微透镜阵列1240可以在水平表面处终结一个或多个光纤孔1333。可以在半导体类型的工艺或其他类似的工艺中模制、制造微透镜阵列1240。微透镜阵列中的透镜数目可以由光纤阵列1330中的光纤数量确定。可以在微透镜阵列1240上的孔径1342两侧都制造微透镜，以用于对光信号进行准直和聚焦。
图14是本发明的实施例的侧视图。如针对光传输所示，可以使用衬底(孔)1436上以及连接器1336(半球)底部二者的相应的对齐结构来将 光连接器主体1230对齐到光子衬底1250，并加以固定。可以通过环氧树脂附着或通过机械滞留机构(衬底顶部的法向力)来实现固定到衬底1250。在下文所示的布置中，衬底1250可以包含耦合到准直微透镜阵列1260的垂直发射源(激光器、波导等)。衬底上的微透镜可以准直光信号1472和由光连接器1230上的聚焦微透镜1440捕获的信号，而不会在自由空间中有显著传播。可以将信号1472聚焦到光纤端面上进行传播。信号通过光纤行进，并转向九十度，以在芯片外被横向接收。根据相应的透镜阵列1440的焦距，光束可以被扩展10到15倍。光束扩展可以提高对齐容限。而且，由于可以捕获准直的光束而不会在自由空间中显著传播，所以可以容忍垂直发光源1260的小倾斜。
上述内容的替代布置可以包括(1)准直和聚焦透镜阵列二者都仅在连接器侧，衬底上没有透镜阵列，(2)准直和聚焦透镜二者可以在衬底侧，连接器上没有透镜阵列，(3)也可以在连接器的前端面上将微透镜阵列集成在连接器上；以及(4)微透镜阵列可以不是独立的要对齐到连接器的实体，而是可以与连接器单元的其余部分在一个步骤中制造。
图15和图16提供了上述本发明的实施例的替代视图。具体而言，图15示出了在连接器主体1230处向下看到的透视图。图16示出了在连接器主体1230和光子衬底1250处向上看到的透视图。
图18是根据本发明的各个实施例的方面的用于构造外部光连接器的示例过程的流程图。可以在1810制造连接器主体，所述连接器主体具有从水平表面到垂直表面延伸通过连接器主体的光纤孔阵列。在1820，一个或多个光纤可以通过每个光纤孔从水平表面到垂直表面进行放置。在1830，光纤孔中的一个或多个可以在具有微透镜阵列的水平表面处被终结。连接器可以具有沿水平表面的一个或多个对齐结构，以将微透镜阵列与光子衬底上的锥形波导阵列进行光学对齐。
可以通过(在高精度连接器单元上)向光纤孔1333对齐并插入90度劈开的光纤阵列1380，并在水平和垂直端面处利用环氧树脂终结它们，来组装该单元。可以对端面进行抛光以去除光纤孔径处的缺陷。透镜阵列1240上可以具有预制的对齐结构在其上，可以将透镜阵列对齐到空腔1338并利用环氧树脂在边缘处固定。
根据各个实施例中的一些，可以使用衬底1250和连接器主体1280二者上相应的配对结构，将具有微透镜1240的光纤连接器组件对齐到包含垂直发射器件1260的衬底1250。可以利用在光纤孔径上聚焦信号的微透镜阵列1240将光信号耦合到光纤。信号可以通过光纤传播，转动90度，并横向离开连接器主体1230，以进行芯片外耦合。
可以如下所述地单独制造图12到图16中所示的各个部件。可以通过(在高精度连接器单元上)向光纤孔1333对齐并插入90度劈开的光纤阵列1380并在垂直和水平端面处利用环氧树脂终结它们，来组装该连接器。如果需要，可以对端面进行抛光以去除光纤孔径处的缺陷。透镜阵列1240上可以具有预制的对齐结构在其上，可以将透镜阵列对齐到空腔1338并利用环氧树脂在边缘处固定。
在本说明书中，“一”和“一个”以及类似短语要被解释为为“至少一个”以及“一个或更多个”。在本公开中提到“一”实施例并非一定是同一实施例。
本领域的技术人员从以上描述将认识到，可以通过多种形式来实施本发明实施例的宽范围技术。因此，尽管已经结合其特定示例描述了本发明的实施例，但本发明实施例的真实范围不应受此限制，因为在研究附图、说明书和后附的权利要求时，其他修改将变得显而易见。
此外，应当理解，仅仅出于举例的目的给出了强调任何功能和/或优点的任何附图。公开的架构充分灵活并且是可配置的，使得能够通过所示之外的其他方式加以利用。例如，可以对任何流程图中列出的步骤重新排序或者仅在一些实施例中任选地使用。
此外，本公开的摘要的目的是使美国专利商标局和一般公众，尤其是本领域中不熟悉专利或法律术语或措辞的科学家、工程师和从业者能够通过简略了解来快速地确定本申请的技术公开的性质和本质。本公开的摘要并非要以任何方式限制保护范围。