CN107113079A - 用于集成光子开关的监测光电二极管多路复用器 - Google Patents

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Abstract

提供了用于集成光子开关的监测光电二极管多路复用器的系统和方法实施例。与其他方案相比，监测光电二极管多路复用器的实施例简化了控制电路，降低了功率消耗，并提高了可制造性。一实施例中，光子集成电路(PIC)，包括多个输入端子；多个输出端子；及多个监测元件，其中每个监测元件连接于一个所述输入端子和一个所述输出端子之间，其中每个监测元件包括光电二极管和整流二极管，其中光电二极管包括第一端子和第二端子，其中整流二极管包括第三端子和第四端子，其中第一端子连接至第三端子，并且其中第一和第三端子包括相同的极性。

Description

用于集成光子开关的监测光电二极管多路复用器
本申请要求2014年11月10日提交的申请号为14/537,651、名称为“用于集成光子开关的监测光电二极管多路复用器”的美国非临时申请的权益，并以引用方式将该申请纳入本文。
技术领域
本发明涉及一种光子集成电路(photonic integrated circuit，PIC)，具体实施例涉及用于光电二极管多路复用器的系统及装置。
背景技术
集成光子设备，对于低成本绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)基板上设置的超小型光子光波电路(photonic lightwave circuit，PLC)内的开关结构具有巨大的潜力。集成光子设备可包括波导、分光器(splitter)、合并器、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪、阵列波导光栅(array waveguide grating，AWG)、以及处理光信号的光电二极管，其均落入通常的电信波段内，如1310纳米(nanometer，nm)或1550nm波段。
PLC的制造工艺受尺寸和组成的容差影响，因而可能需要有源调谐或修整(trimming)元件，以按照设计的方式运行。光电二极管可通过为用于控制集成光子设备的电子驱动电路提供电反馈信号，对集成光子设备的状态进行监测。
由于PLC的复杂度随集成光子设备数目的增长而增加，所需的监测光电二极管(monitor photodiode，MPD)的数量也随之增加。然而，由于连接至PLC的可用电气连接的数量可能受到限制，若要求每个MPD都单独连接至外部驱动电路，则PLC的复杂度可能受到极大限制。
发明内容
根据一实施例，一种光子集成电路(PIC)，包括：多个输入端子；多个输出端子；以及多个监测元件，其中每个所述监测元件连接于一个所述输入端子与一个所述输出端子之间，其中每个监测元件包括光电二极管和整流器，其中光电二极管包括第一端子和第二端子，其中整流器包括第三端子和第四端子，其中第一端子连接至第三端子，并且其中第一和第三端子包括相同的极性。
根据一实施例，一种配置为监测光信号的网络组件，包括：发射机；接收机；以及芯片上的光子集成电路(PIC)，其中PIC包括：多个输入端子；多个输出端子；和多个监测元件，其中每个所述监测元件连接于一个所述输入端子和一个所述输出端子之间，其中每个监测元件包括光电二极管和整流器，其中光电二极管包括第一端子和第二端子，其中整流二极管包括第三端子和第四端子，其中第一端子连接至第三端子，并且其中第一和第三端子包括相同的极性。
根据一实施例，一种操作光子集成电路(PIC)的方法，包括：将偏置电压施加给多个输入端子中的一个，其中每个该输入端子连接至多个监测元件中至少一个监测元件的第一端子，其中每个监测元件包括光电二极管及整流器，其中光电二极管的一个端子连接至一个所述输入端子，整流器的一个端子连接至多个输出端子中的一个；将至少一个光信号施加给至少一个所述监测元件；并将光电流注册(registering)到至少一个所述输出端子。
附图说明
为了更充分的理解本发明及其优点，参考以下描述并结合附图，其中：
图1为简单监测光电二极管(simple monitorphotodiode，MPD)矩阵系统的示意图；
图2为简单MPD矩阵系统的示意图，示出了可能的电流泄漏路径；
图3为用于芯片上光子(on-chip photonics)的改良MPD矩阵的系统一实施例的示意图；
图4为用于芯片上光子的改良MPD矩阵的系统的示意图；
图5为操作光子集成电路的方法一实施例的流程图，其中该光子集成电路包括所公开的MPD矩阵系统；以及
图6为光学数据路由器一实施例的框图。
具体实施例
下文详细讨论了本发明优选实施例的制作和使用。但应该理解，本发明提供了多个可应用的发明概念，其可体现在多种具体的环境中。所讨论的具体实施例只是为了说明使用和制作本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。
公开了一种监测光电二极管(MPD)多路复用器，其允许监测PLC的功能，该PLC包括给定数量的MPD，且MPD的外部电气连接的数量大幅减少。在大部分集成光子设备中，随操作环境状况的变化或随时间的推移，以足够慢的速率产生漂移，使得可对设备状态进行周期采样，用于监测和反馈。
所公开的MPD多路复用器包括MPD的矩阵连接，使一个或多个MPD可被依次询问。例如，设置在n x n矩阵中的n2个MPD可仅仅使用2n+1个电气连接进行操作。对于逐渐增大的n，所需的电气连接数量上的降幅随之减小。
由于当随光信号而被照亮时，操作中的每个MPD均作为电流源，所有成行的阳极及成列的阴极的简单矩阵连接，例如，是不可行的，其原因是特定行或列中所有MPD的光电流会彼此干扰。
现有技术中该类系统的一个问题是，随着开关结构复杂度的增加，MPD连接的数量超线性增加，与此同时，与芯片的电气连接数量受到限制。
在若干实例中，电流PLC包括连接至有源集成光子设备的MPD。然而，在所有已知的情形中，每个MPD均单独连接至外部电路。与之相反，所公开的实施例允许大量MPD使用数量大幅减少的外部电气连接而进行操作。所公开的系统和方法的实施例的优点是：允许更高的PLC复杂度，其具有使用MPD监控的比之前可能的情形更大量的集成光子设备。
一实施例中，为了解决干扰问题，以串联方式将电二极管与每个MPD进行集成，使只有选中的MPD被开启，以进行询问。
一实施例中，m x n阵列的MPD包括n个偏置连接、及与m个TIA的m个连接。一实施例中，MPD在空间中分布，未呈现矩阵布局。每行MPD依次通过电气开关，如MOS晶体管，接收偏置。TIA将偏置的MPD的光电流在每个列中进行注册。一实施例中，单个TIA服务于多列及多行MPD。一实施例中，单个TIA服务于阵列中所有的MPD。
一实施例中，m x n个MPD需要(m+n+1)个连接和单个TIA。偏置输入由Bi端子进行多路复用。光电流输出由Si开关端子进行多路复用。
如下所述，本发明的各个实施例提供了一种或多种优势。部分实施例允许要求监测光电二极管的光子电路具有更高的复杂度。部分实施例可与PIC集成。部分实施例通过减少所需元件的数量，对控制电路进行了简化。部分实施例降低了功率消耗，并提高了可制造性。
由于减少了连接和/或TIA的数量，本发明的实施例降低了大型PIC开关阵列及其控制器的制造成本。本发明的实施例可用于多种可调谐光子设备类型，例如，马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)、可调谐定向耦合器、可调谐偏振旋转器、和阵列波导光栅(AWG)。
图1为简单监测光电二极管(MPD)矩阵系统100的示意图。系统100包括多个跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)102(标记为TIA1、TIA2、TIA3、TIA4、TIA5、TIA6、TIA7、TIA8)、偏置电压源104、多个开关106、多个偏置输入112、多个光电二极管输出110、以及多个MPD 108。每个MPD 108连接至一个偏置输入112和一个光电二极管输出110。开关106控制哪些行的MPD 108接收偏置电压。TIA 102将光电流转换为电压。每个MPD 108具有至少一个外部电气连接。m x n的MPD阵列要求至少m+n个连接，n个连接用于偏置供应开关106，m个连接用于对TIA 102的输入。
系统100的一个问题是电流泄露。进入任何特定的TIA 102的电流可以是若干MPD108的暗电流的累加，也可能是所有光电流的累加，因此任何TIA 102处的信号是不确定的。
图2为现有技术中MPD矩阵系统100的示意图，示出了可能的电流泄露路径，显示两个可能的电流路径120、122。路径120为开关106选择的从MPD108至TIA的期望光电流路径，该实例中的TIA为TIA5。如图所示，另一可替代电流路径122可能产生流入TIA5的不期望的泄露，特别是当电流路径122中的MPD因照明而产生光电流时，由此导致TIA5的信号为不确定的。
图3为用于芯片上光子的改良MPD矩阵的系统300一实施例的示意图。系统300包括多个n偏置输入312、多个m MPD输出314及多达m x n MPD元件316，每个MPD元件316包括MPD308及整流二极管310。换句话说，整个MPD矩阵不需被填满，因此MPD的数量可以是少于或等于m x n。一实施例中，m＝8，n＝4，多个TIA 302(标记为TIA1、TIA2、TIA3、TIA4、TIA5、TIA6、TIA7、TIA8)连接至MPD输出314，多个偏置电压开关306(标记为B1、B2、B3、B4)连接至偏置输入312，用于施加来自偏置电压源304的偏置。一实施例中，开关306为金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)开关。整流二极管310为电二极管，其不接收任何照明，因此不能作为光电探测器。虽然MPD元件316的矩阵显示为四行八列，行与列的真实数量并不局限于此，可以是具体实施例所需的任何数量。
每个光电二极管元件316包括串联连接的MPD 308及整流二极管310，MPD 308和整流二极管310极性相同的端子彼此连接。例如，一实施例中，MPD 308的阳极与整流二极管310的阳极互相连接。另一实施例中，MPD 308的阴极与整流二极管310的阴极互相连接。MPD308的另一端子连接至n个偏置输入312中的一个，整流二极管316的另一端子连接至m个输出314中的一个。如果MPD 308与整流二极管310的阳极互相连接，则当偏置电压源304具有正极性时，MPD 308的阴极连接至偏置输入312，整流二极管310的阴极连接至输出314。如果MPD 308与整流二极管310的阴极互相连接，则当偏置电压源304具有正极性时，MPD 308的阳极连接至偏置输入312，整流二极管310的阳极连接至输出314。如果偏置电压源304具有负极性，则将MPD 308以及整流二极管310的连接的极性反转。整流二极管310抑制或防止偏置电压开关306未选择的MPD的暗电流或光电流泄露至TIA 302。
一实施例中，与现有技术相反，m x n个MPD的矩阵仅仅要求m+n个连接和m个TIA，比现有技术有所减少。由于包含有整流二极管310，MPD 308可在空间中进行分布，不需矩阵布局。因此，图3所示的矩阵应视为逻辑矩阵，并不表示任何组件的精确物理位置。
一实施例中，将偏置电压施加给多个输入偏置端子312中的一个，并将光信号施加给一个或多个MPD元件316。将光电流在一个或多个光电流输出偏置端子314中注册。一个TIA 302将偏置的MPD元件316的光电流注册到每个列中。
一实施例中，每行MPD 308依次通过电气开关306接收偏置。TIA302将偏置的MPD308的光电流注册到每个列中。
图4为用于芯片上光子的改良MPD矩阵的系统400的示意图。系统400包括单个TIA406、多个输出开关端子403(标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8)、连接至偏置电压源(未示出)的多个输入偏置开关404(标记为B1、B2、B3和B4)、多个偏置输入412、多个输出414、及多个MPD元件416，其中每个MPD元件416包括MPD 408和整流二极管410。系统400类似于系统300，不同之处在于，对于所有的或多个MPD元件416使用单个TIA 406，而非多个TIA。每个输出414，通过用作电气开关的开关元件402(例如，整流二极管)，连接至TIA 406的输入。正常操作中，通过将零电流施加给对应的输出开关端子403，并同时将偏置施加给所有剩余的输出开关端子403，使开关元件402相对于TIA 406的输入端处的电压反向偏置，从而选择一个输出列414。开关端子402控制哪些列的MPD元件416在TIA 406注册。一实施例中，开关元件402为整流二极管。然而，本领域的技术人员将认识到，开关元件402可实施为其他类型的开关元件，例如，场效应晶体管(field effect transistor，FET)，并不限于整流二极管。
具有m x n的MPD的系统，如系统400只要求连接的总数为m+n+1个(包括与TIA 406的连接)。系统400只要求单个TIA。偏置输入由Bi端子404进行多路复用。光电流输出由Si开关403进行多路复用。MPD元件416的设置方式类似于图3所示的MPD元件316。
图5为操作光子集成电路的方法500一实施例的流程图，其中该光子集成电路包括所公开的MPD矩阵系统，如系统300或400。方法500始于块502，此处偏置电压被施加给仅仅一个输入偏置端子。在块504处，一个或多个光信号被施加给一个或多个MPD元件。在块506处，光电流被注册到光电流输出偏置端子中的一个或多个，方法500随之结束。一实施例中，输入偏置电压被按顺序逐一施加给多个输入偏置端子中的多个。一实施例中，输入偏置电压被按顺序逐一施加给多个输入偏置端子中的每一个。
图6为光学数据路由器600一实施例的框图。光学数据路由器600为可用于实施本文所公开的装置、系统和方法的设备或网络组件的示例。然而，应该注意，本文公开的装置、系统和方法可在除了路由器之外的其他类型的设备中实施。具体设备可利用所有示出的组件，或所示组件的一部分，设备的集成水平可各不相同。另外，设备可包括组件的多种示例。路由器600包括一个或多个分离器(separator)604、输入接口606、开关元件608、输出接口610、控制器612以及一个或多个合并器614。每个分离器604配置为对通过通信链路602通信的输入光信号603进行分离。分离器604可包括，例如，波分多路分用器。整篇说明书中使用的术语“波分多路复用器”及“波分多路分用器”可包括能够处理波分多路复用信号和/或密集的波分多路复用信号的任何光学和/或电气组件——包括任何硬件、软件和/或固件。一实施例中，输入接口606、开关元件608和/或输出接口610包括PIC，其包括所公开的具有隔热和限热柱的热光开关。
通信链路602可包括，例如，标准的单模光纤(single mode fiber，SMF)、色散位移光纤(dispersion-shifted fiber，DSF)、非零色散位移光纤(non-zero dispersion-shifted fiber，NZDSF)、色散补偿光纤(dispersion compensating fiber，DCF)、或另一光纤类型或光纤类型组合。部分实施例中，通信链路602配置为将路由器600耦合至其他光学和/或电光组件。例如，链路602可将路由器600耦合至交叉连接或另一可操作用于终止、开关、路由、处理、和/或提供至，和/或自，通信链路602和另一通信链路或通信设备的访问的设备。整篇说明书中使用的术语“耦合”及“被耦合”指的是两个或多个元件之间的任何直接或间接的通信，不管这些元件彼此之间是否物理连接。部分实施例中，通信链路602可包括点对点通信链路，或较大的通信网络，如环网络、网格网络、星形网络、或其他网络配置的一部分。
光信号603可包括多波长光信号。例如，光信号603可包括至少5个波长信道、至少100个波长信道、或至少250个波长信道。一具体实施例中，光信号603包括250个波长，其在100纳米(nm)光谱窗内具有50千兆赫(gigahertz，GHz)的间隔。该实例中，100nm光谱窗可位于与光纤相关的1400～1650nm低损窗内。各个实施例中，光信号603可实施一种或多种数据格式如，偏振移位键控(polarization shift keying，PLSK)、脉冲位置调制(pulseposition modulation，PPM)、多协议标签交换(multi-protocol label swapping，MPLS)、通用多协议标签交换(generalized multi-protocol label swapping，GMPLS)、非归零(non-return to zero，NRZ)、归零(return to zero，RZ)、微分相移键控(differentialphase shift key，DPSK)、或所述格式或其他格式类型的组合。
一实施例中，分离器604配置为或进行操作，将光信号603分离为单独的波长信道605，并将每个波长信道605耦合至输入接口606。可替代实施例中，分离器604可将光信号603分离为单独的多个波长信道，并将这些多波长信道耦合至输入接口606。波长信道605可包括，例如，互联网协议(Internet protocol，IP)数据包、语音数据、视频数据、或任何其他数据类型和/或数据格式。该具体实施例中，每个波长信道605实施一种帧格式，包括一个或多个帧位、分组数据之前的第一分组标记、和分组数据之后的第二分组标记。使用分组标记环绕分组数据是有利的，可允许在与每个波长信道605相关的目的地处进行相对简单的误差检查，然而这种格式不是要求的。该实例中，每个波长信道605在第一和第二分组标签中实施通用多协议标签交换(GMPLS)路由协议。虽然该示例实施GMPLS路由协议，但是也可使用其他路由协议或数据格式，而不脱离本公开的范围。
一实施例中，输入接口606配置为接收并处理与光信号603相关的每个波长信道605。输入接口606可包括能够处理、转换、复制、更新、和/或交换与每个波长信道605相关的一个或多个分组标记的任何光学和/或电气组件——包括任何硬件、软件和/或固件。各个实施例中，输入接口606可确定与每个波长信道605相关的分组数据的期望路由，并使用全光学(all-optical)标签交换技术对第一和/或第二分组标记进行升级。术语“全光学”是指实质免于光-电或电-光转换的期望功能的性能。“全光学”功能并不禁止控制电路使用有助于实现设备的整体功能的光-电或电-光转换。例如，输入接口606可包括控制器，其接收分组标记的电气表示，并生成用于调制光信号交换顺序的控制信号。
开关元件608配置为处理从输入接口606接收的与波长信道605相关的一个或多个分组数据，并将所述分组数据导向期望目的地。开关元件608可包括能够开关、路由、检查错误和/或管理与每个波长信道605相关的一个或多个分组数据或分组标记的任何光学和/或电气组件——包括任何硬件、软件和/或固件。一实施例中，开关元件608包括配置为执行指令的一个或多个处理器。一实施例中，一个或多个处理器为数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)。一实施例中，开关元件608包括存储器和/或存储设备，其配置为存储数据和/或由处理器执行的指令。一实施例中，开关元件608包括光子芯片。一实施例中，开关元件608可包括具有一个或多个核心路由器节点及至少一个管理节点的环形配置。虽然该示例实施的是环形配置，但开关元件608可实施网格配置、星形配置、或任何其他配置，而不脱离本公开的范围。各种实施例中，开关元件608可进行操作，从而以例如，至少10千兆位/秒(gigabits/second，Gb/s)、至少40Gb/s、至少100Gb/s或至少160Gb/s的处理速度对波长信道605进行处理。
一实施例中，开关元件608配置为将与波长信道605相关的一个或多个分组数据路由至输出接口610。输出接口610可包括准备与波长信道605相关的一个或多个分组数据，用于源于路由器600的通信的任何光学和/或电气组件，包括任何硬件、软件和/或固件。一实施例中，开关元件608包括一个或多个处理器。一实施例中，处理器包括数字信号处理器(DSP)。一实施例中，开关元件608包括光子集成芯片。该示例中，输出接口610进行操作，以通过合适的波长信道613，使来自路由器600的一个或多个分组数据与期望目的地进行通信。
一实施例中，每个合并器614均配置为将输出波长信道613合并成一个或多个输出光信号615，以通过通信链路616进行通信。一实施例中，合并器614包括，例如，波分多路复用器。通信链路616的结构与功能可与通信链路602的结构与功能大致类似。该示例中，通信链路616进行操作，以将路由器600耦合至其他光学和/或电光组件。
该示例中，控制器612也能够至少在一定程度上有助于对与路由器600相关的一种或多种功能进行控制。也就是说，不要求控制器612能够单独执行期望功能，但可以作为更大程序的一部分促成该功能的性能。控制器612可包括任何一个(多个)通信和/或计算设备或设备，包括任何硬件、软件、固件或其组合。
一实施例中，在操作中，与波长信道605相关的分组数据对于路由器600的处理功能来说是透明的。也就是说，操作中的路由器600并不检查与每个波长信道605相关的分组数据的内容。一些情况中，路由器600检查与波长信道605相关的帧格式的一个或多个分组标记和/或其他元素的内容。在大多数情况下，路由器600进行操作，以将与波长信道605相关的分组数据保持在光域中。也就是说，与每个波长信道605相关的分组数据不受路由器600的光电转换影响。在某些情况下，与波长信道605相关的帧格式的一个或多个分组标记和/或其他元素可能受到一个或多个光电和/或电光转换的影响。各种实施例中，路由器600的总容量能够为，例如，至少5兆兆位/秒(terabits/second，Tb/s)、至少25Tb/s、至少50Tb/s、或至少100Tb/s。
一实施例中，路由器600可进行操作，以减小和/或避免开关元件608和/或通信链路602和616内，与光信号603和615和/或波长信道605及613相关的分组数据之间的竞争。此处使用的术语“竞争”指的是，分组数据与其他分组数据对于通过特定波长进行通信的竞争过程。部分情况下，可通过例如，实施环形网络架构，或进行波长转换而减小竞争。减小和/或避免竞争可导致减缓与光信号波长相关的拥堵。
虽然对说明书进行了详细描述，但是应该理解，可作出各种变化、替换或改变，而不偏离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围。并且，所述具体实施例并不限制本公开的范围，因为本领域的技术人员能够很容易地从本公开得知，现有的或以后开发的过程、机械、制造、物质组成、途径、方法或步骤，可实现与本文所述的对应实施例基本相同的功能或结果。因此，所附的权利要求的目的是，将该类过程、机械、制造、物质组成、途径、方法或步骤纳入其范围内。

Claims (26)

1.一种光子集成电路PIC，包括：
多个输入端子；
多个输出端子；以及
多个监测元件，其中每个所述监测元件连接于一个所述输入端子与一个所述输出端子之间，
其中每个监测元件包括光电二极管和整流器，其中所述光电二极管包括第一端子和第二端子，其中所述整流器包括第三端子和第四端子，其中所述第一端子连接至所述第三端子，并且其中所述第一和第三端子包括相同的极性。
2.根据权利要求1所述的PIC，其中所述第一端子和所述第三端子包括阳极。
3.根据权利要求2所述的PIC，其中所述第二端子包括阴极，并且其中每个光电二极管的所述阴极连接至所述一个所述输入端子，其中所述一个所述输入端子包括正极性。
4.根据权利要求3所述的PIC，其中所述第四端子包括阴极，并且其中每个整流二极管的所述阴极连接至所述一个所述输出端子。
5.根据权利要求1所述的PIC，其中所述第一端子和所述第三端子包括阴极。
6.根据权利要求5所述的PIC，其中所述第二端子包括阳极，其中每个光电二极管的所述阳极连接至所述一个所述输入端子，并且其中所述一个所述输入端子包括负极性。
7.根据权利要求6所述的PIC，其中所述第四端子包括阳极，并且其中每个整流二极管的所述阳极连接至所述一个所述输出端子。
8.根据权利要求1所述的PIC，其中每个输出端子分别连接至多个跨阻放大器中的一个。
9.根据权利要求1所述的PIC，其中每个输出端子通过开关元件连接至服务于多个监测元件的跨阻放大器。
10.根据权利要求1所述的PIC，其中每个输出端子通过开关元件连接至服务于所有所述监测元件的单个跨阻放大器。
11.根据权利要求10所述的PIC，其中每个所述开关元件对哪些所述监测元件在所述单个跨阻放大器注册进行控制。
12.根据权利要求11所述的PIC，其中所述开关元件包括整流二极管和场效应晶体管中的一个。
13.根据权利要求1所述的PIC，其中所述整流器包括整流二极管。
14.一种配置为监测光信号的网络组件，所述网络组件包括：
发射机；
接收机；以及
芯片上的光子集成电路PIC，其中所述PIC包括：
多个输入端子；
多个输出端子；以及
多个监测元件，其中每个所述监测元件连接于对应的一个所述输入端子与对应的一个所述输出端子之间，
其中每个监测元件包括光电二极管和整流器，其中所述光电二极管包括第一端子和第二端子，其中所述整流器包括第三端子和第四端子，其中所述第一端子连接至所述第三端子，并且其中所述第一和第三端子包括相同的极性。
15.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第一端子和所述第三端子包括阳极。
16.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第二端子包括阴极，并且其中每个光电二极管的所述阴极连接至所述一个所述输入端子。
17.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第四端子包括阴极，并且其中每个整流器的所述阴极连接至所述一个输出端子。
18.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第一端子及所述第三端子包括阴极。
19.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第二端子包括阳极，其中每个光电二极管的所述阳极连接至所述一个所述输入端子。
20.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述第四端子包括阳极，并且其中每个整流器的所述阳极连接至所述一个所述输出端子。
21.根据权利要求14所述的网络组件，其中每个输出端子分别连接至多个跨阻放大器中的一个。
22.根据权利要求14所述的网络组件，其中每个输出端子连接至服务于多个监测元件的跨阻放大器。
23.根据权利要求14所述的网络组件，其中所述整流器包括整流二极管。
24.一种操作光子集成电路PIC的方法，包括：
将偏置电压施加给多个输入端子中的一个，其中每个所述输入端子连接至多个监测元件中至少一个监测元件的第一端子，其中每个监测元件包括光电二极管和整流器，其中所述光电二极管的一个端子连接至一个所述输入端子，并且所述整流器的一个端子连接至多个输出端子中的一个；
将至少一个光信号施加给至少一个所述监测元件；以及
将光电流注册到至少一个所述输出端子。
25.根据权利要求24所述的方法，其中施加所述偏置电压包括按顺序对多个输入端子施加所述偏置电压。
26.根据权利要求24所述的方法，其中将所述光电流注册到至少一个所述输出偏置端子包括对哪些所述光电二极管元件在具有开关元件的所述输出端子注册进行控制。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550598A (zh) * 2018-06-01 2018-09-18 京东方科技集团股份有限公司 电子成像装置及其制备方法、柔性电子复眼及其制备方法
CN111982166A (zh) * 2020-08-14 2020-11-24 桂林电子科技大学 针对多芯光纤分光耦合的光电探测器阵列及系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10914968B2 (en) * 2016-03-24 2021-02-09 Huawei Technologies Canada Co., Ltd. Photonic elements driven by common electrical driver

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009025033A1 (ja) * 2007-08-21 2009-02-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 光電流モニタ回路
CN102857287A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 索尼公司 宽带波束形成设备,宽带波束导向设备及相应的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376782A (en) * 1992-03-04 1994-12-27 Fuji Xerox Co., Ltd. Image pickup device providing decreased image lag
US7800037B2 (en) 2007-04-30 2010-09-21 Carl Keith Sawtell Power supply control circuit with optical feedback
US8744262B2 (en) 2009-12-08 2014-06-03 Vello Systems, Inc. Optical subchannel routing, protection switching and security

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009025033A1 (ja) * 2007-08-21 2009-02-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 光電流モニタ回路
CN102857287A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 索尼公司 宽带波束形成设备,宽带波束导向设备及相应的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550598A (zh) * 2018-06-01 2018-09-18 京东方科技集团股份有限公司 电子成像装置及其制备方法、柔性电子复眼及其制备方法
CN108550598B (zh) * 2018-06-01 2019-08-30 京东方科技集团股份有限公司 电子成像装置及其制备方法、柔性电子复眼及其制备方法
WO2019227961A1 (zh) * 2018-06-01 2019-12-05 京东方科技集团股份有限公司 电子成像装置及其制备方法、柔性电子复眼及其制备方法
US11791364B2 (en) 2018-06-01 2023-10-17 Boe Technology Group Co., Ltd. Electronic compound eye imaging device
CN111982166A (zh) * 2020-08-14 2020-11-24 桂林电子科技大学 针对多芯光纤分光耦合的光电探测器阵列及系统

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