一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片及發(fā)射的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片及發(fā)射機(jī)，所述一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片包括光耦合器、光分束器、光合束器、硅基調(diào)制器、固定相移器以及耦合偏振合束器；所述光耦合器用于實(shí)現(xiàn)輸入端光耦合；所述光分束器、光合束器用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分束、合束功能；硅基調(diào)制器為核心調(diào)制器部分，用于實(shí)現(xiàn)將電信號(hào)加載到光信號(hào)的功能，完成調(diào)制信號(hào)光的產(chǎn)生；固定相移器用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)相位的固定旋轉(zhuǎn)；耦合偏振分束器用于將兩路橫電(TE)偏振態(tài)的信號(hào)光合束為一路橫電磁(TEM)信號(hào)光。本發(fā)明適用于采用多相位調(diào)制、偏振復(fù)用的光通信系統(tǒng)中，具有成本低、CMOS工藝兼容、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、集成度高、易于封裝等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片及發(fā)射機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相干光發(fā)射機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片及發(fā)射機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]光通信正朝著更高譜效率、更低能耗、更長(zhǎng)距離、更大容量的高速光傳輸系統(tǒng)發(fā)展。目前，隨著高帶寬新型業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)，基于100Gb/S高速傳輸?shù)膽?yīng)用需求日趨明顯。典型如華為在荷蘭皇家KPN電信集團(tuán)的100Gb/S部署、阿朗在法國(guó)Completel的10Gb/s升級(jí)、香港新世界電信的100G部署等。國(guó)內(nèi)在第一輪測(cè)試驗(yàn)證以后，已開(kāi)始建設(shè)商用網(wǎng)絡(luò)。其中，中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)率先進(jìn)行了 100G設(shè)備的大規(guī)模招標(biāo)，中國(guó)電信也在2013年年初正式啟動(dòng)100G設(shè)備的商用部署。其中，100G高速傳輸系統(tǒng)中的最重要設(shè)備之一是光收發(fā)器。Infonetics光首席分析師Andrew Schmitt表示“ 100G光收發(fā)器2012年已經(jīng)在發(fā)力。盡管市場(chǎng)還處于初期，增長(zhǎng)也將比較緩慢，但相干100G出貨量已經(jīng)走上軌道，2013年增長(zhǎng)將超過(guò)I倍，2014年將再翻一倍?！痹?00G光收發(fā)器中，調(diào)制和相干接收光模塊是基礎(chǔ)與核心。但是現(xiàn)在的商用光發(fā)射/接收機(jī)都是由分立器件搭建的，效率低、成本高、無(wú)法集成，體積及功耗成為急需解決的瓶頸問(wèn)題。而從光通信的歷史來(lái)看，光通信的每一個(gè)里程碑式發(fā)展都依賴(lài)于基礎(chǔ)光子器件的突破。當(dāng)前光通信的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是，類(lèi)似于電的集成電路和片上系統(tǒng)一樣，光通信系統(tǒng)也將逐漸集成在單一光電子芯片上，只有集成化才能實(shí)現(xiàn)高密度、低成本、低能耗，滿足未來(lái)信息社會(huì)環(huán)保綠色的需求。因此低成本、高度集成的硅基光電子學(xué)最近幾年蓬勃發(fā)展，成為光通信、光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。日前，硅基光電子器件的部分技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到商用器件的水平，并由于其和CMOS兼容，可以大規(guī)模集成，成本低的優(yōu)點(diǎn)成為業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)普遍關(guān)注的100G光電子集成芯片的重要解決方案，大家也普遍認(rèn)為硅基光電集成技術(shù)將會(huì)成為光通信領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性的技術(shù)。
[0003]在國(guó)外，尤其是美國(guó)、日本的大型通信公司最近幾年也積極開(kāi)展硅基研究工作。日本的Fujikura(藤倉(cāng))公司實(shí)現(xiàn)了單個(gè)硅基調(diào)制器的封裝，器件00K調(diào)制速率超過(guò)了 30Gb/s，并于2013年實(shí)現(xiàn)了 60Gb/s的QPSK調(diào)制。Bell Lab在2012年率先實(shí)現(xiàn)了基于硅基MZI調(diào)制器的單片集成112-Gb/s PDM-QPSK發(fā)射芯片，并于2013年實(shí)現(xiàn)了 224Gb/s的PDM-16QAM發(fā)射功能。
[0004]Bell Iab實(shí)現(xiàn)的PDM-QPSK發(fā)射機(jī)芯片示意圖如圖1所示，采用多模干涉儀(MMI)耦合器來(lái)進(jìn)行光信號(hào)的分束和合束，調(diào)制器部分采用單驅(qū)動(dòng)硅基調(diào)制器，由兩個(gè)BPSK調(diào)制器結(jié)合熱相移器產(chǎn)生正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)，再將兩個(gè)QPSK信號(hào)中其中一路信號(hào)通過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器(PR)從TE(橫電)偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為T(mén)M(橫磁)偏振態(tài),通過(guò)偏振光合束器將TE偏振態(tài)和TM偏振態(tài)的QPSK合并起來(lái)產(chǎn)生偏振多路復(fù)用-正交相移鍵控(PDM-QPSK)信號(hào)。
[0005]其中，單驅(qū)動(dòng)硅基調(diào)制器雖然具有使用RF驅(qū)動(dòng)信號(hào)通道數(shù)少的優(yōu)點(diǎn)，但是由于單路RF信號(hào)電壓需要加載到兩個(gè)調(diào)制器上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此對(duì)單路RF信號(hào)輸出幅度要求較高，目前硅基調(diào)制器半波電壓普遍較大，且高頻RF信號(hào)放大器輸出幅度有限，采用單驅(qū)動(dòng)硅基調(diào)制器很難實(shí)現(xiàn)較大的消光比從而得到高質(zhì)量的調(diào)制信號(hào)，且單驅(qū)動(dòng)調(diào)制器為實(shí)現(xiàn)較高調(diào)制效率，往往尺寸較大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)。另外，采用在其中一路信號(hào)中通過(guò)PR進(jìn)行偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，由于PR會(huì)引入額外的損耗，因此從理論上便不能實(shí)現(xiàn)雙偏振信號(hào)中兩路不同偏振態(tài)信號(hào)功率均衡相等，同時(shí)由于完全兼容CMOS工藝的PR目前尚無(wú)突破性進(jìn)展，因此Bell Iab采用的PR工藝實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，為大規(guī)模批量生產(chǎn)也帶來(lái)了一定的難度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何建構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、體積小，同時(shí)功率高的相干光發(fā)射機(jī)。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，包括光耦合器、光分束器、光合束器、硅基調(diào)制器、固定相移器以及耦合偏振合束器；
[0010]TE偏振光由所述光耦合器耦合進(jìn)入，并由所述光分束器分為四束功率相等的光，之后分別進(jìn)入一所述硅基調(diào)制器處理后依次輸出第一調(diào)制信號(hào)光、第二調(diào)制信號(hào)光、第三調(diào)制信號(hào)光以及第四調(diào)制信號(hào)光；所述第一調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器處理后，與所述第二調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束器進(jìn)行合束；所述第三調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器處理后，與所述第四調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束器進(jìn)行合束；由所述光合束器射出的光進(jìn)入所述耦合偏振合束器，進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換以及光合束處理后得到相干調(diào)制信號(hào)光，并率禹合到光纖。
[0011]優(yōu)選地，所述光耦合器、光分束器、光合束器、硅基調(diào)制器、固定相移器以及耦合偏振合束器之間的光路通過(guò)平面光波導(dǎo)形成光連接通道。
[0012]優(yōu)選地，所述光耦合器耦合進(jìn)的光首先經(jīng)過(guò)一所述光分束器分為兩束功率相等的光，所述兩束功率相等的光分別經(jīng)過(guò)一所述光分束器分為四束功率相等的光。
[0013]優(yōu)選地，通過(guò)調(diào)節(jié)所述固定相移器實(shí)現(xiàn)進(jìn)入所述光合束器進(jìn)行合束的兩束光的相移差為90度。
[0014]優(yōu)選地，所述硅基調(diào)制器用于實(shí)現(xiàn)將電信號(hào)加載到光信號(hào)的功能，其包括調(diào)制光分束器、硅基相移器、調(diào)制固定相移器以及調(diào)制光合束器；
[0015]進(jìn)入所述硅基調(diào)制器的光經(jīng)所述調(diào)制光分束器分為功率相等的兩束光，并且分別進(jìn)入一所述硅基相移器，其中一個(gè)所述硅相移器的輸出光路上設(shè)置所述調(diào)制固定相移器，另一個(gè)所述硅相移器輸出的光與所述調(diào)制固定相移器輸出的光均進(jìn)入所述調(diào)制光合束器進(jìn)行合束之后射出；
[0016]通過(guò)調(diào)節(jié)加載到所述調(diào)制固定硅相移器上的電壓，使另一個(gè)所述硅相移器輸出的光與所述調(diào)制固定相移器輸出的光之間存在180度的相移差。
[0017]優(yōu)選地，所述硅基相移器為馬赫曾德干涉儀(MZI)結(jié)構(gòu)；所述硅基調(diào)制器為使用槽線GS結(jié)構(gòu)電極的單驅(qū)動(dòng)調(diào)制器或使用共面波導(dǎo)GSG結(jié)構(gòu)電極的雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器。
[0018]優(yōu)選地,所述光稱(chēng)合器為一維光柵結(jié)構(gòu)的光稱(chēng)合器，所述一維光柵為是全刻蝕光柵、淺刻蝕光柵、均勻光柵，或二兀閃耀光柵。
[0019]優(yōu)選地，所述光合束器為多模干涉儀的光合束器或Y分支的光合束器；所述光分束器為多模干涉儀的光分束器或Y分支的光分束器。
[0020]優(yōu)選地，所述固定相移器以及調(diào)制固定相移器均用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的固定相移。
[0021]優(yōu)選地，所述耦合偏振分束器為通過(guò)在絕緣體上的硅片上刻蝕周期性二維光子晶體結(jié)構(gòu)形成，其將一路TE偏振態(tài)信號(hào)光轉(zhuǎn)換為T(mén)M偏振態(tài)信號(hào)光,之后進(jìn)行光合束。
[0022]—種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)，包括上述所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明提供了一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片以及發(fā)射機(jī)，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]通過(guò)采用雙驅(qū)動(dòng)硅基調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)較大的調(diào)制深度，從而產(chǎn)生信噪比較高的高質(zhì)量調(diào)制信號(hào)，并且在保證信號(hào)質(zhì)量的前提下，可以有效縮短調(diào)制器長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)尺寸小、降低集成成本的目的；
[0026]采用二維光柵的耦合偏振合束器實(shí)現(xiàn)TE偏振態(tài)向TM偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)兩路不同偏振態(tài)信號(hào)光的功率均衡相等，二維光柵工藝完全兼容CMOS工藝，加工簡(jiǎn)單，同時(shí)，避免了采用偏振轉(zhuǎn)換器，減少了單元器件數(shù)量，利于集成，且達(dá)到了降低集成成本的目的；
[0027]本發(fā)明的所有單元器件均用硅基材料實(shí)現(xiàn)，硅材料來(lái)源豐富成本低廉，且所采用的加工工藝和現(xiàn)有微電子加工工藝兼容，便于批量生產(chǎn)；
[0028]本發(fā)明構(gòu)成簡(jiǎn)單，集成度高，在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)了光發(fā)射機(jī)所有單元器件的集成，克服了傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)中分立器件工作穩(wěn)定性和器件間連接穩(wěn)定性的影響，保證了工作的穩(wěn)定性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為貝爾實(shí)驗(yàn)室所制備的PDM-QPSK發(fā)射機(jī)芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的硅基調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的光稱(chēng)合器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的光合束器或光分束器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的稱(chēng)合偏振分束器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的平面光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8為本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的調(diào)制固定相移器以及固定相移器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0039]本發(fā)明公開(kāi)了一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，如圖2所示，其包括光耦合器1、光分束器2、光合束器5、娃基調(diào)制器3、固定相移器4以及稱(chēng)合偏振合束器6 ；
[0040]TE偏振光由所述光耦合器I耦合進(jìn)入平面光波導(dǎo)，并由所述光分束器2分為四束功率相等的光，之后分別進(jìn)入一所述硅基調(diào)制器3處理后依次輸出第一調(diào)制信號(hào)光、第二調(diào)制信號(hào)光、第三調(diào)制信號(hào)光以及第四調(diào)制信號(hào)光；所述第一調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器4處理后，與所述第二調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束5器進(jìn)行合束；所述第三調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器4處理后，與所述第四調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束器5進(jìn)行合束；由所述光合束器射出的光進(jìn)入所述I禹合偏振合束器6，進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換以及光合束處理后得到相干調(diào)制信號(hào)光，并耦合到光纖。所述光耦合器1、光分束器2、光合束器5、硅基調(diào)制器
3、固定相移器4以及耦合偏振合束器6之間的光路通過(guò)平面光波導(dǎo)形成光連接通道，本發(fā)明中采用TE光平面光波導(dǎo)形成光連接通道。
[0041]所述光耦合器耦合進(jìn)的光首先經(jīng)過(guò)一所述光分束器2分為兩束功率相等的光，所述兩束功率相等的光分別經(jīng)過(guò)一所述光分束器2分為四束功率相等的光。通過(guò)調(diào)節(jié)所述固定相移器4實(shí)現(xiàn)進(jìn)入所述光合束器進(jìn)行合束的兩束光的相移差為90度。
[0042]所述光耦合器用于實(shí)現(xiàn)輸入端光耦合，可以達(dá)到提高光耦合效率、減小發(fā)射機(jī)芯片整體損耗的目的；光分束器、光合束器用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分束、合束功能；四個(gè)硅基調(diào)制器為核心調(diào)制器部分用于實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換，完成調(diào)制光信號(hào)的產(chǎn)生；固定相移器用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)相位的固定旋轉(zhuǎn)；稱(chēng)合偏振分束器用于將兩路TE偏振態(tài)的信號(hào)光合束為一路TEM偏振態(tài)的信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)方法為將其中一路TE偏振態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為T(mén)M偏振態(tài),從而實(shí)現(xiàn)雙偏振信號(hào)光轉(zhuǎn)換的功能，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)光耦合到光纖的功能。
[0043]本發(fā)明的所有器件包括均采用硅基材料，所述硅基材料指絕緣體上的硅(SOI)材料，或體硅材料，或硅襯底上的化合物半導(dǎo)體材料。
[0044]所述硅基調(diào)制器用于實(shí)現(xiàn)將電信號(hào)加載到光信號(hào)的功能，其包括調(diào)制光分束器7、硅基相移器8、調(diào)制固定相移器9以及調(diào)制光合束器10，如圖3所示；進(jìn)入所述硅基調(diào)制器的光經(jīng)所述調(diào)制光分束器7分為功率相等的兩束光，并且分別進(jìn)入一所述硅基相移器8，其中一個(gè)所述硅相移器8的輸出光路上設(shè)置所述調(diào)制固定相移器9，另一個(gè)所述硅相移器8輸出的光與所述調(diào)制固定相移器9輸出的光均進(jìn)入所述調(diào)制光合束器進(jìn)行合束之后射出；通過(guò)調(diào)節(jié)加載到所述調(diào)制固定硅相移器上的電壓，使另一個(gè)所述硅相移器輸出的光與所述調(diào)制固定相移器輸出的光之間存在180度的相移差。所述硅基相移器為馬赫曾德干涉儀(MZI)結(jié)構(gòu)；所述硅基調(diào)制器為使用槽線(GS)結(jié)構(gòu)電極的單驅(qū)動(dòng)調(diào)制器或使用共面波導(dǎo)(GSG)結(jié)構(gòu)電極的雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器。所述硅基調(diào)制器通過(guò)硅波導(dǎo)11實(shí)現(xiàn)個(gè)器件之間的光路連接。上述固定相移器4以及調(diào)制固定相移器9均可采用注入式相移器、熱相移器等所有可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)固定相移的方式實(shí)現(xiàn)。
[0045]本發(fā)明中采用四個(gè)硅基調(diào)制器，其中兩兩為一對(duì)，分別用于產(chǎn)生兩路TE偏振態(tài)的相干光調(diào)制信號(hào)。每一路TE偏振態(tài)的相干光調(diào)制信號(hào)均由兩個(gè)硅基調(diào)制器分別產(chǎn)生同相和正交兩路信號(hào)合束組成。
[0046]所述光稱(chēng)合器為一維光柵結(jié)構(gòu)的光稱(chēng)合器，如圖4所不,為一種在SOI上制備的一維光柵，最底層為硅襯底，硅襯底上層為二氧化硅絕緣層，頂層硅通過(guò)周期性刻蝕形成光柵結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述一維光柵實(shí)現(xiàn)光耦合，所述一維光柵為是全刻蝕光柵、淺刻蝕光柵、均勻光柵，或二元閃耀光柵。實(shí)際加工時(shí)，可以通過(guò)控制刻蝕深度、光柵周期、光柵占空比等參數(shù)來(lái)控制一維光柵的耦合效率和光譜寬度等參數(shù)。
[0047]所述光合束器為多模干涉儀的光合束器或Y分支的光合束器，所述光分束器為多模干涉儀的光合束器或Y分支的光合束器，如圖5所示，光分束器采用1X2MMI實(shí)現(xiàn)，實(shí)際加工時(shí)通過(guò)改變1χ2ΜΜΙ的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)將一路光均勻分成兩路的功能。
[0048]所述硅基調(diào)制器中的硅基相移器采用等離子色散效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，其截面示意圖如圖8所示，硅基相移器的實(shí)現(xiàn)基于在SOI上制備的硅波導(dǎo)，通過(guò)在波導(dǎo)區(qū)域進(jìn)行離子注入來(lái)實(shí)現(xiàn)等離子色散效應(yīng)，波導(dǎo)上層的二氧化硅作為保護(hù)層，金屬用于制備電極，并與摻雜區(qū)域?qū)ā２▽?dǎo)區(qū)域采用PN/PIN摻雜結(jié)構(gòu)，兩側(cè)P+、N+摻雜區(qū)域采用高離子摻雜濃度，從而達(dá)到與金屬電極形成歐姆接觸的目的。實(shí)際加工時(shí)，可以通過(guò)改變波導(dǎo)區(qū)域P摻雜區(qū)域大小、N摻雜區(qū)域大小以及中心本征區(qū)大小等參數(shù)來(lái)控制相移器的調(diào)制效率、損耗等參數(shù)。通過(guò)改變頂層金屬電極之間的間距以及金屬電極的寬度等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的高頻調(diào)制效果。
[0049]所述耦合偏振分束器為通過(guò)在絕緣體上的硅片上刻蝕周期性二維光子晶體結(jié)構(gòu)形成，其將一路TE偏振態(tài)信號(hào)光轉(zhuǎn)換為T(mén)M偏振態(tài)信號(hào)光,之后進(jìn)行光合束,形成TEM偏振態(tài)的信號(hào)光，如圖6所示，晶格周期等于硅波導(dǎo)中TE模式的波長(zhǎng)，實(shí)際加工時(shí)可以通過(guò)控制光子晶體的刻蝕深度等參數(shù)來(lái)控制二維光柵的耦合效率和分?jǐn)?shù)比等參數(shù)。
[0050]圖7為本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片的平面光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖，采用SOI材料制備，通過(guò)對(duì)頂層硅進(jìn)行局部刻蝕形成波導(dǎo)。實(shí)際加工時(shí)可以通過(guò)改變波導(dǎo)寬度、刻蝕深度等參數(shù)來(lái)控制波導(dǎo)對(duì)不同偏振態(tài)光信號(hào)的限制，從而達(dá)到降低波導(dǎo)損耗等目的。
[0051]本發(fā)明的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片表面可以覆蓋其他保護(hù)材料，也可以不覆蓋其他保護(hù)材料。
[0052]本發(fā)明還公開(kāi)一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)，其包括上述的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片。
[0053]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，其特征在于，包括光稱(chēng)合器、光分束器、光合束器、硅基調(diào)制器、固定相移器以及耦合偏振合束器； TE偏振光由所述光耦合器耦合進(jìn)入，并由所述光分束器分為四束功率相等的光，之后分別進(jìn)入一所述硅基調(diào)制器處理后依次輸出第一調(diào)制信號(hào)光、第二調(diào)制信號(hào)光、第三調(diào)制信號(hào)光以及第四調(diào)制信號(hào)光；所述第一調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器處理后，與所述第二調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束器進(jìn)行合束；所述第三調(diào)制信號(hào)光經(jīng)一所述固定相移器處理后，與所述第四調(diào)制信號(hào)光通過(guò)一所述光合束器進(jìn)行合束；由所述光合束器射出的光進(jìn)入所述耦合偏振合束器，進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換以及光合束處理后得到相干調(diào)制信號(hào)光，并耦合到光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，其特征在于，所述光I禹合器、光分束器、光合束器、硅基調(diào)制器、固定相移器以及耦合偏振合束器之間的光路通過(guò)平面光波導(dǎo)形成光連接通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片,其特征在于,所述光率禹合器耦合進(jìn)的光首先經(jīng)過(guò)一所述光分束器分為兩束功率相等的光，所述兩束功率相等的光分別經(jīng)過(guò)一所述光分束器分為四束功率相等的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，其特征在于，所述硅基調(diào)制器用于實(shí)現(xiàn)將電信號(hào)加載到光信號(hào)的功能，其包括調(diào)制光分束器、硅基相移器、調(diào)制固定相移器以及調(diào)制光合束器； 進(jìn)入所述硅基調(diào)制器的光經(jīng)所述調(diào)制光分束器分為功率相等的兩束光，并且分別進(jìn)入一所述硅基相移器，其中一個(gè)所述硅基相移器的輸出光路上設(shè)置所述調(diào)制固定相移器，另一個(gè)所述硅相移器輸出的光與所述調(diào)制固定相移器輸出的光均進(jìn)入所述調(diào)制光合束器進(jìn)打合束之后射出； 通過(guò)調(diào)節(jié)加載到所述調(diào)制固定硅相移器上的電壓，使另一個(gè)所述硅相移器輸出的光與所述調(diào)制固定相移器輸出的光之間存在180度的相移差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片,其特征在于,所述娃基相移器為馬赫曾德干涉儀結(jié)構(gòu)；所述硅基調(diào)制器為使用槽線GS結(jié)構(gòu)電極的單驅(qū)動(dòng)調(diào)制器或使用共面波導(dǎo)GSG結(jié)構(gòu)電極的雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片,其特征在于,所述光I禹合器為一維光柵結(jié)構(gòu)的光耦合器，所述一維光柵為全刻蝕光柵、淺刻蝕光柵、均勻光柵，或二兀閃耀光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片,其特征在于,所述光合束器為多模干涉儀的光合束器或Y分支的光合束器；所述光分束器為多模干涉儀的光分束器或Y分支的光分束器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，其特征在于，所述固定相移器以及調(diào)制固定相移器均用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的固定相移。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片，其特征在于，所述耦合偏振分束器為通過(guò)在絕緣體上的硅片上刻蝕周期性二維光子晶體結(jié)構(gòu)形成，其將一路TE偏振態(tài)信號(hào)光轉(zhuǎn)換為T(mén)M偏振態(tài)信號(hào)光,之后進(jìn)行光合束。
10.一種娃基集成相干光發(fā)射機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的一種 硅基集成相干光發(fā)射機(jī)芯片。
【文檔編號(hào)】H04B10/50GK104301041SQ201410539951
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】周治平, 王興軍, 張俊龍, 李田甜, 余麗, 蘇昭棠 申請(qǐng)人:北京大學(xué)