CN108885320A - 具有硅衬底的高速光发射机 - Google Patents

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Abstract

400Gb/s发射机集成在硅衬底上。发射机使用四个增益芯片、十六个激光器、四个调制器以及四个多路复用器，其中四个调制器用以按25Gb/s对十六个激光器进行调制，四个多路复用器用以产生四个光输出。每个光输出可以100Gb/s的速率传输，以产生400Gb/s发射机。还描述了其他变型。

Description

具有硅衬底的高速光发射机
技术领域
本申请要求2016年2月8日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的美国临时申请No.62/292,633、2016年2月8日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的美国临时申请No.62/292,675和2016年2月8日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的美国临时申请No.62/292,636的优先权，其公开内容通过引用并入本文中用于所有目的。
以下三个美国专利申请同时提交，并且这些申请的全部公开内容通过引用并入本申请中用于所有目的：
2017年2月7日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的申请15/426,823；
2017年2月7日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的申请15/426,366；和
2017年2月7日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的申请15/426,375。
背景技术
硅集成电路(“IC”)已经主导了电子技术的发展，并且多年来已经开发出许多基于硅处理的技术。他们的不断改进导致了纳米级特征尺寸，纳米级特征尺寸对于制造金属氧化物半导体CMOS电路非常重要。另一方面，硅不是直接带隙材料。尽管已经开发了包括III-V半导体材料的直接带隙材料，但是本领域仍需要与利用硅衬底的光子IC相关的改进方法和系统。本申请涉及光发射机和光波导。更具体地，但不限于，硅中的光学激光器和/或光学波导。
发明内容
本发明公开了针对400Gb/s发射机的实施方式。示例实施方式包括：
·示例1：单个光输出，具有16个不同波长，每个波长以25Gb/s(1x 16λx 25G)传输。
·示例2：四个光输出，每个光输出具有4个不同的波长，每个波长以25Gb/s(4x 4λx 25G)传输。
·示例3：单个光输出，具有8个不同波长，每个波长以50Gb/s(1x 8λx 50G)传输。
·示例4：单个光输出，具有4个不同波长，每个波长以100Gb/s(1x 4λx 100G)传输。
在一些实施方式中，示例1、示例2、示例3和示例4中的每一个都具有用于激光器的四个芯片和/或用于调制器的四个芯片。在一些实施方式中，每个芯片的多个波导用于减少发射机中使用的芯片的数量。
在一些实施方式中，半导体芯片包括第一脊和第二脊；第一脊被配置为在半导体芯片中引导第一光模(optical mode)；第二脊被配置为在半导体芯片中引导第二光模。在一些实施方式中，第一光模由第一激光器产生；第二光模由第二激光器产生；和/或半导体芯片是增益芯片或调制器芯片。
在一些实施方式中，使用半导体激光器和波分复用(WDM)的光发射机包括衬底、集成在衬底上的四个增益芯片、集成在衬底上的多个反射器、集成在衬底上的四个调制器芯片、集成在衬底上的十六个波导、集成在衬底上的四个多路复用器，以及集成在衬底上的四个光输出，其中：衬底是硅；四个增益芯片和多个反射器形成集成在衬底上的多个激光器；多个激光器被配置为在WDM协议的预定光信道上传输；四个调制器芯片调制由多个激光器产生的光；十六个波导被配置为将来自四个调制器芯片的光引导到四个多路复用器；四个多路复用器中的每一个多路复用器被配置为从十六个波导的四个波导接收光，并将来自四个波导的光组合成四个光输出的一个光输出；四个多路复用器中的每一个多路复用器都有一个光输出；和/或四个光输出中的每一个光输出被配置为将四种不同频率的光传输到光纤。在一些实施方式中，每个增益芯片有四个激光器，并且每个增益芯片的每个激光器在WDM协议的相同的预定光信道上工作；四个增益芯片中的每个增益芯片具有不同的带隙；每个增益芯片有一个激光器，每个调制器芯片有四个脊以产生四个调制信号；四个增益芯片包括III-V材料；衬底是绝缘体上的硅(SOI)晶片的一部分，SOI晶片包括晶体硅器件层，并且在器件层中形成十六个波导；和/或每个调制器芯片调制多个激光器中的每一个激光器以产生多个光束，多个光束中的每个光束被调制为25Gb/s加或减20％。
在一些实施方式中，光发射机包括衬底、集成在衬底上的多个增益芯片、集成在衬底上的多个反射器、集成在衬底上的多个调制器芯片、集成在衬底上的多个波导、以及集成在衬底上的一个或多个多路复用器，其中：衬底是硅；多个增益芯片和多个反射器形成多个激光器；多个调制器芯片调制来自多个激光器的光；多个波导将来自多个调制器的光引导到一个或多个多路复用器；和/或一个或多个多路复用器将来自多个波导的光组合成一个或多个光输出。在一些实施方式中，多个增益芯片包括四个增益芯片，多个调制器芯片包括四个调制器芯片，并且多个波导包括四个波导；多个波导包括十六个波导，一个或多个多路复用器包括四个多路复用器，并且一个或多个光输出包括四个光输出；一个或多个多路复用器是一个多路复用器，多个波导包括与一个多路复用器耦合的十六个波导，并且一个或多个光输出是一个光输出；使用20nm加或减30％的信道间隔来隔开光信道；使用3.5nm至13nm的信道间隔来隔开光信道；多个增益芯片中的每个增益芯片具有不同的带隙；多个调制器芯片被配置为使用具有两个以上级别的脉冲幅度调制(PAM)技术调制来自多个激光器的光。多个增益芯片中的每个增益芯片包括III-V材料，衬底是绝缘体上硅(SOI)晶片的一部分，SOI晶片包括晶体硅的器件层，在SOI晶片的器件层中形成多个波导中的每个波导，并且在SOI晶片的器件层中形成一个或多个多路复用器。
在一些实施方式中，操作光发射机的方法包括：使用集成在衬底上的多个激光器产生多个激光束，其中产生多个激光束包括对多个增益芯片供电；使用多个调制器芯片调制多个激光束以形成多个调制光束；使用多个波导将多个调制光束引导到一个或多个多路复用器；以及使用一个或多个多路复用器将多个调制光束组合成一个或多个输出光束。在一些实施方式中，调制多个激光束包括使用具有两个以上级别的脉冲幅度调制(PAM)技术；脉冲幅度调制技术是PAM4；调制多个激光束包括将多个激光束中的每个激光束调制为以25Gb/s加或减20％传输；和/或调制一个或多个输出光束的组合传输速率是400Gb/s加或减20％。
根据下文提供的详细描述，本公开的其他应用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例在指示各种实施方式的同时，仅旨在用于说明的目的，而不旨在必然限制本公开的范围。
附图说明
结合附图描述本公开。
图1描绘了十六波长发射机的实施方式的简化俯视图。
图2描绘了第二发射机的实施方式的简化俯视图。
图3描绘了第三发射机的实施方式的简化俯视图。
图4描绘了用于波导的交叉点的实施方式的简化俯视图。
图5描绘了用于波导的锐角弯头的实施方式。
图6示出了用于操作光发射机的过程的实施方式的流程图。
在附图中，类似的组件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种组件可以通过在附图标记后面加短划线和第二标记来区分相似组件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同第一附图标记的任何一个类似组件，而与第二附图标记无关。
具体实施方式
随后的描述仅提供优选的示例性实施方式，并且不旨在限制本公开的范围、适用性或配置。而是，随后对优选示例性实施方式的描述将为本领域技术人员提供用于实现优选示例性实施方式的使能描述。应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
实施方式一般涉及具有硅平台的光发射机。在一些实施方式中，光发射机提供400Gb/s传输速率。芯片结合到平台上。在一些实施方式中，芯片由III-V材料制成，并且平台是绝缘体上硅(SOI)晶片。在一些实施方式中，使用如2014年10月8日提交的申请号14/509,914的美国申请中所述的结合，其通过引用并入本文中。在一些实施方式中，芯片结合到平台的凹槽中。在一些实施方式中，芯片由化合物半导体材料(例如，III-V材料)的外延层形成。在一些实施方式中，芯片用于执行硅难以执行的功能(例如，具有直接带隙的芯片用作增益介质或用于激光器的调制器；硅具有间接带隙，使得硅成为不良的光发射机)。在2015年3月9日提交的申请号14/642,443的美国申请中给出了使用用于增益介质的芯片的可调谐激光器和硅中的反射器的示例，该申请通过引用并入本文中。在一些实施方式中，通过切割半导体晶片和/或使用模板辅助粘合将芯片结合到衬底上来形成芯片，例如2014年4月24日提交的申请号14/261,276和2014年9月10日提交的申请号14/482,650的美国申请中所描述的，其通过引用并入本文中。在一些实施方式中，厚硅用于更有效地将硅中的波导与芯片中的波导耦合(例如，对接耦合)。在一些实施方式中，厚硅为0.7μm至5μm，或1μm至2.5μm。在一些实施方式中，每个芯片的多个脊/激光器用于减少发射机中使用的芯片数量。减少芯片数量改善了制造产量和成本。在一些实施方式中，在对性能和/或波长调谐没有显著损失的情况下，实现了减少芯片数量。在一些实施方式中，一个芯片上的脊引导不同频率的光。
首先参考图1，示出了十六波长发射机100(第一发射机)的实施方式的简化俯视图。十六波长发射机100通过具有16个不同频率的激光器以400Gb/s发射，每个激光器以25Gb/s调制。增益芯片104和调制器芯片108粘合到衬底112(例如，硅)。在一些实施方式中，衬底112是绝缘体上硅(SOI)晶片的一部分。SOI晶片包括衬底112(其为晶体硅)、绝缘层(例如，SiO2)和器件层(例如，晶体硅)。在一些实施方式中，'914申请中所述的结合用于将增益芯片104和/或调制器芯片108结合到衬底112上。四个增益芯片104，包括第一增益芯片104-1、第二增益芯片104-2、第三增益芯片104-3和第四增益芯片104-4，被结合到衬底112上。四个调制器芯片108，包括第一调制器芯片108-1、第二调制器芯片108-2、第三调制器芯片108-3和第四调制器芯片108-4，被结合到衬底112上。
波导130集成在衬底112上(例如，在SOI晶片的器件层中)。反射器140集成在衬底112上(例如，SOI晶片的器件层中的布拉格光栅)。在增益芯片104和/或调制器芯片108上形成脊142，以引导透射过增益芯片104和/或调制器芯片108的光。在一些实施方式中，在每个增益芯片104和/或调制器芯片108上形成一个以上的脊142。在所示的实施方式中，在每个增益芯片104和调制器芯片108上形成四个脊142。
反射器140集成在衬底上，位于增益芯片104的两侧。在一些实施方式中，在增益芯片104中形成反射镜。与脊142光学耦合的两个反射器140形成用于激光器144的光学谐振器。在所示的实施方式中，每个增益芯片104支持四个激光器144。每个调制器芯片108调制从四个激光器144接收的光。
在图1中，存在十六个激光器144和十六个波导130。为减少图中的混乱，并非所有特征都被标记。这些特征对于本领域普通技术人员来说是清楚的。例如，第三增益芯片104-3包括四个脊，但第三增益芯片上的四个脊未标记。但是本领域普通技术人员比较第四增益芯片104-4上标记为“142”的脊将理解，第三增益芯片104-3也具有四个脊142。类似地，本领域技术人员将理解，即使在图中仅标记了一个激光器144，也存在由第三增益芯片103-4支持的四个激光器144。
十六个波导130将来自十六个激光器144的光路由到多路复用器160。多路复用器160将来自十六个激光器144的光组合到光输出164。在一些实施方式中，光输出164包括晶体硅芯。光输出164与光纤168光学耦合。
在一些实施方式中，一个增益芯片104用于一个激光器144。在一些实施方式中，一个增益芯片104用于支持两个、三个、五个或更多个激光器144。在图1中，存在八个芯片：四个增益芯片104和四个调制器芯片108。每个芯片具有在芯片上图案化的四个脊142。在一些实施方式中，在每个芯片上仅一个、两个或三个脊142或四个以上脊142被图案化。在一些实施方式中，增益芯片104对于不同的激光频率具有不同的带隙。
在一些实施方式中，400Gb/s发射机具有单个光输出164和四个不同波长，每个激光器144以100Gb/s发射。存在四个增益芯片104，并且每个增益芯片104仅具有一个脊(因此每个增益芯片104仅支持一个激光器144)。在一些实施方式中，400Gb/s发射机具有单个光输出164和八个不同波长，八个激光器144以50Gb/s发射。存在四个增益芯片104，并且每个增益芯片104具有两个脊(因此每个增益芯片104支持两个激光器144)。在一些实施方式中，四个增益芯片104和四个调制器芯片108与多路复用器160集成在衬底112上，其中每个增益芯片104支持用于4、8或16λ波分复用(WDM)的1、2或4个激光器，每个调制器芯片108支持用于4、8或16λWDM的1、2或4个调制器。
在一些实施方式中，对于80nm波长范围的WDM和0℃至70℃的温度范围：
·可以支持4个具有20nm信道间隔的信道(channel)。20nm信道间隔不使用多路复用器160调谐或激光器144波长调谐。
·可以支持8个具有10nm信道间隔的信道。10nm信道间隔使用一些多路复用器160调谐和/或一些激光器144波长调谐。
·可以支持16个具有5nm信道间隔的信道。5nm信道间隔使用比10nm信道间隔更多的多路复用器160调谐和/或激光器144波长调谐。
在一些实施方式中，通过控制发射机的温度，WDM的波长范围可以大于80nm。在一些实施方式中，控制发射机的温度，使得可以存在更少的多路复用器160调谐和/或激光器144波长调谐。
在一些实施方式中，增益芯片104具有不同的带隙以产生激光器的不同波长范围。在一些实施方式中，调制器芯片108具有不同的带隙。在一些实施方式中，阶梯光栅用于多路复用器160。
在一些实施方式中，使用脉冲幅度调制(PAM)(例如，具有两个级别)。在一些实施方式中，使用具有两个以上级别的PAM(例如，PAM4；具有四个级别和/或对于每个脉冲不返回零)。具有两个以上的级别用于降低每个波长的波特率。使用PAM4技术的一个折衷是PAM4技术比二进制脉冲幅度调制更容易受噪声影响。
在图2中，示出了第二发射机200的实施方式。第二发射机200类似于十六波长发射机100，除了不是具有一个多路复用器160，第二发射机200包括四个多路复用器160和与四个光纤168耦合的四个光输出164。第二发射机200包括第一多路复用器160-1、第二多路复用器160-2、第三多路复用器160-3和第四多路复用器160-4。第二发射机200包括第一光输出164-1、第二光输出164-2、第三光输出164-3和第四光输出164-4。图2中的每个多路复用器160接收四个光输入，并将这四个光输入组合成光输出164。多路复用器160的一个光输入来自每个增益芯片104。例如，第一多路复用器160-1接收光输入，所述光输入来自波导130耦合源于第一增益芯片104-1的光；第一多路复用器160-1接收光输入，所述光输入来自波导130耦合源于第二增益芯片104-2的光；第一多路复用器160-1接收光输入，所述光输入来自波导130耦合源于第三增益芯片104-3的光；第一多路复用器160-1接收光输入，所述光输入来自波导130耦合源于第四增益芯片104-4的光。第一多路复用器160-1将来自四个输入的光组合到第一光输出164-1。第一光输出164-1将来自第一多路复用器160-1的组合的光传输到第一光纤168-1。第二多路复用器160-2接收四个输入，每个输入来自每个增益芯片104，将四个输入组合到第二光输出164-2，以便传输到第二光纤168-2。第三多路复用器160-3接收四个输入，每个输入来自每个增益芯片104，将四个输入组合到第三光输出164-3，以传输到第三光纤168-3。第四多路复用器160-4接收四个输入，每个输入来自每个增益芯片104，将四个输入组合到第四光输出164-4，以传输到第四光纤168-4。
因此，第二发射机200产生四个输出光束，每个输出光束具有四个不同的波长。每个激光器144被调制为25Gb/s。在一些实施方式中，调制的速率加或减30％、20％、10％和/或5％。因此，每个光输出164以100Gb/s传输，第二发射机200以400Gb/s传输。在一些实施方式中，第二发射机200用于与100Gb/s系统反向兼容。在一些实施方式中，第二发射机200可以通过将400G信号分成四个100G信号通道(例如，通过使用分支电缆)与100G粗波分复用(CWDM)模块通信。
在图2中，表示波导130的线被针对不同的波长编码。黑色实心的波导130表示第一波长的光被传输。黑色虚线的波导130表示第二波长的光被传输。灰色实心的波导130表示第三波长的光被传输。灰色虚线的波导130表示第四波长的光被传输。在一些实施方式中，多路复用器160组合来自调制器芯片108的一个以上波导130。
第二发射机200在80nm的波长范围内使用WDM。第二发射机200可以在0℃至70℃的温度范围内使用，而无需调谐激光器144和/或多路复用器160。在一些实施方式中，第二发射机使用20nm信道间隔。在一些实施方式中，信道间隔是20nm信道间隔的加或减30％、20％、10％和/或5％。例如，第二发射机的信道间隔是20nm±6nm、20nm±4nm、20nm±2nm和/或20nm±1nm。增益芯片104、调制器芯片108、波导130和多路复用器160集成(例如，单片地)在衬底112上，其中衬底112是硅。每个增益芯片104覆盖不同的波段(例如，具有不同的带隙)。类似地，每个调制器芯片108覆盖与其他调制器芯片108不同的波段。
在图3中，示出了第三发射机300的实施方式。第三发射机300类似于第二发射机200，除了不是每个增益芯片104具有四个激光器144，第三发射机300每个增益芯片104具有一个激光器144，每个激光器144在传输到调制器芯片108之前被分成四个波导130。其他配置也是可能的。例如，在一些实施方式中，每个增益芯片104有两个激光器144，每个激光器144在调制器芯片108之前被分成两个波导130。在一些实施方式中，每个增益芯片104有四个激光器144，并且每个调制器芯片108仅有两个脊124或仅有一个脊124(每个调制器芯片108的脊124比增益芯片104少；因此在衬底112上存在比增益芯片104更多的调制器芯片108)。基于芯片的尺寸以及脊124和波导130的尺寸，可以在芯片上制造其他数量的脊124(例如，3、5、6、8、12等)。
在图2和3中，波导130在交叉点304处相交以路由到多路复用器160。在图4中，示出了交叉点304的实施方式。交叉点304具有第一输入404-1、第二输入404-2、第一输出408-1和第二输出408-1。第一光束从第一输入404-1传播到第一输出408-1。第二光束从第二输入404-2传播到第二输出408-2。
第一输入404-1包括第一锥形412-1，扩展锥形，以扩展第一光束的光模。第一输出408-1包括第二锥形412-2，变窄锥形，以收缩第一光束的光模。第二输入404-2包括第三锥形412-3，扩展锥形，以扩展第二光束的光模。第二输出408-2包括第四锥形412-4，变窄锥形，以收缩第二光束的光模。第一锥形412-1、第二锥形412-2、第三锥形412-3和第四锥形412-4在朝向交叉点304的中心的方向上变宽到彼此中。因此，两个波导130彼此交叉。在一些实施方式中，两个波导130垂直相交。
接下来参考图5，示出了锐角弯头500的实施方式。调制器芯片108连接到高速驱动器。波导130中的锐角弯头500可用于密集光学路由。调制器芯片108位于衬底112的与光输出164相对的两侧。在一些实施方式中，使用锐角弯头500使得调制器芯片108可以定位在衬底112的边缘附近，使得高速驱动器可以与调制器芯片108电连接。
在一些实施方式中，使用两个90度回转(例如，将光从调制器芯片108引导到多路复用器160)。在一些实施方式中，使用一个回转(例如，连续曲率弯曲)将波导130转过180度。在一些实施方式中，锐角弯头500具有小于50μm的曲率半径。在一些实施方式中，锐角弯头500用于大芯波导(具有大于1μm的厚度的波导)。
浅蚀刻脊形波导504用于维持单模工作。在弯曲之前，绝热锥形508将浅蚀刻脊形波导504转换为深蚀刻信道波导514。绝热锥形508使深蚀刻信道波导514中的激发高阶模(高于基模)最小化。具有小半径(半径<50μm)的连续曲率(CC)弯曲用于在深蚀刻信道波导514中形成90度波导转弯。CC弯曲由深蚀刻的信道波导514制成，以减少辐射损失。CC弯曲的曲率从零开始，这减少了与绝热锥形508的耦合损耗。然后CC弯曲的曲率在弯曲的中点逐渐增大到最大值；然后它逐渐减小到零，以便与绝热锥形508耦合。根据设计的不同，CC弯曲的曲率的绝热变化可以是线性的，也可以是具有不同阶的非线性的。
图6示出了用于操作光发射机的过程600的实施方式的流程图。过程600开始于步骤604，使用多个激光器144产生多个激光束。多个激光器144集成在衬底112上。产生多个激光束包括对多个增益芯片104供电。
在步骤608中，调制多个激光束以形成多个调制光束。使用调制器芯片108调制多个激光束。在一些实施方式中，调制多个激光束包括使用具有两个以上级别(例如，3、4、5或6个级别；在一些实施方式中，小于5、6、8、或10个级别)的脉冲幅度调制(PAM)技术。在一些实施方式中，使用的脉冲幅度调制技术是PAM4。
在步骤612中，使用多个波导130将多个调制光束引导到一个或多个多路复用器160。在步骤616中，使用一个或多个多路复用器160将调制光束组合成一个或多个输出光束。每个输出光束由光输出164引导到光纤168。
在不脱离本发明的实施方式的精神和范围的情况下，可以以任何合适的方式组合特定实施方式的具体细节。然而，本发明的其他实施方式可以涉及每个单独方面的特定实施方式，或这些单独方面的特定组合。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的示例性实施方式的以上描述。选择和描述这些实施方式是为了解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域其他技术人员能够在各种实施方式中利用本发明，并且能够利用本发明进行各种修改，以适合于预期的特定用途。并非旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，并且鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。例如，所示的实施方式可以按比例放大或缩小。包括具有四个脊(用于四个激光器)的增益芯片、具有四个脊的调制器、四个波导、一个多路复用器和一个光输出164的发射机可以集成到衬底上以形成具有四个激光器的100Gb/s的发射机，其中，四个激光器每个以25Gb/s进行调制。或者可以在衬底112上集成两个、三个、五个或更多个100Gb/s发射机。还预期了在与本申请同时提交的其他申请中公开的集成技术。例如，代替在增益芯片104外部形成的两个反射器140，可以在增益芯片104中形成反射器140，如在名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后反射镜”的申请中所公开的。
注意，实施方式可以被描述为过程，该过程被描绘为流程图、作业图、数据流程图、结构图或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新安排操作的顺序。过程在其操作完成时终止，但可能有其他步骤未包含在图中。过程可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。
除非特别指出相反的情况，否则对“一个”，“一种”或“该”的引用旨在表示“一个或多个”。
出于所有目的，本文提及的所有专利、专利申请、出版物和描述均通过引用整体并入。没有被承认是现有技术。

Claims (15)

1.一种光发射机，包括用作增益介质或调制器的芯片，所述芯片包括：
第一脊，被配置为在所述芯片中引导第一光模；和
第二脊，被配置为在所述芯片中引导第二光模，其中所述芯片由具有直接带隙的半导体材料制成。
2.如权利要求1所述的光发射机，其中，
所述第一光模由第一激光器产生，所述第二光模由第二激光器产生；或者
所述芯片是用于激光器的增益芯片或调制器芯片。
3.如权利要求1所述的光发射机，所述光发射机还包括：
衬底，其中所述衬底是硅；
集成在所述衬底上的多个增益芯片，其中所述芯片是所述多个增益芯片中的一个增益芯片；
集成在所述衬底上的多个反射器，其中所述多个增益芯片和所述多个反射器形成多个激光器；
集成在所述衬底上的多个调制器芯片，其中所述多个调制器芯片调制来自所述多个激光器的光；
集成在所述衬底上的多个波导，其中所述多个波导将来自所述多个调制器的光引导到一个或多个多路复用器；和
集成在所述衬底上的所述一个或多个多路复用器，其中所述一个或多个多路复用器将来自所述多个波导的光组合成一个或多个光输出。
4.如权利要求3所述的光发射机，其中，
所述多个增益芯片包括四个增益芯片；
所述多个调制器芯片包括四个调制器芯片；以及
所述多个波导包括四个波导。
5.如权利要求4所述的光发射机，其中，
所述多个波导包括十六个波导；
所述一个或多个多路复用器包括四个多路复用器；以及
所述一个或多个光输出包括四个光输出。
6.如权利要求3所述的光发射机，其中，
所述一个或多个多路复用器是一个多路复用器；
所述多个波导包括与所述一个多路复用器耦合的十六个波导；以及
所述一个或多个光输出是一个光输出。
7.如权利要求3所述的光发射机，其中，
所述多个激光器在使用20nm加或减30％的信道间隔相互隔开的光信道上工作；或者，
所述多个激光器在使用3.5nm至13nm之间的信道间隔相互隔开的光信道上工作。
8.如权利要求3所述的光发射机，其中，所述多个增益芯片中的每个增益芯片具有不同的带隙。
9.如权利要求3所述的光发射机，其中，所述多个调制器芯片被配置为使用具有两个以上级别的脉冲幅度调制PAM技术对来自所述多个激光器的光进行调制。
10.如权利要求3所述的光发射机，其中，
所述多个增益芯片中的每个增益芯片包括III-V材料；
所述衬底是绝缘体上硅(SOI)晶片的一部分；
所述SOI晶片包括晶体硅的器件层；
所述多个波导中的每个波导形成在所述SOI晶片的所述器件层中；以及
所述一个或多个多路复用器形成在所述SOI晶片的所述器件层中。
11.如权利要求3所述的光发射机，其中，
所述调制器芯片对所述多个激光器中的每一个激光器进行调制，以产生多个光束；以及
所述多个光束中的每个光束被调制为25Gb/s加或减20％。
12.一种操作光发射机的方法，所述方法包括：
使用集成在衬底上的多个激光器产生多个激光束，其中产生多个激光束包括对多个增益芯片供电；
使用多个调制器芯片调制所述多个激光束以形成多个调制光束；
使用多个波导将所述多个调制光束引导到一个或多个多路复用器；以及
使用所述一个或多个多路复用器将所述多个调制光束组合成一个或多个输出光束。
13.如权利要求12所述的方法，其中调制所述多个激光束包括使用具有两个以上级别的脉冲幅度调制PAM技术。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述脉冲幅度调制技术是PAM4。
15.如权利要求12所述的方法，其中，
调制所述多个激光束包括将所述多个激光束中的每个激光束调制为以25Gb/s加或减20％传输；以及
所述一个或多个输出光束的组合传输速率是400Gb/s加或减20％。
CN201780019883.2A 2016-02-08 2017-02-08 具有硅衬底的高速光发射机 Pending CN108885320A (zh)

Applications Claiming Priority (13)

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