CN109983380A - 光子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明尤其涉及一种光子部件(10)，其具有干涉器件(20)，该干涉器件具有至少一个输入和至少第一和第二输出。根据本发明，该部件还包括：第一光栅耦合器(GC1)，其具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到干涉器件的第一输出，第二光栅耦合器(GC2)，其具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到干涉器件的第二输出，第一光电探测器(PD1)，其连接到第一光栅耦合器的第一光栅耦合器输出，第二光电探测器(PD2)，其连接到第二光栅耦合器的第一光栅耦合器输出，以及控制器件(30)，其连接到第一和第二光电探测器，并且基于两个光电探测器的光信号(I1、I2)，或通过光信号形成的评估信号，形成至少一个用于控制干涉器件的控制信号(ST1、ST2)，其中第一和第二光栅耦合器布置在，特别地，集成在部件的芯片(2000)的相同芯片级(E)中，并且其中，在第一和第二光栅耦合器的情况下，每个第二光栅耦合器输出均形成超出芯片级的耦合路径，即与芯片级成70度和110度之间的角度。

Description

光子部件
本发明涉及具有干涉器件的光子部件，所述干涉器件具有至少一个输入和至少一个第一和一个第二输出。例如，从美国公开申请US2010/128336中已知这种光子部件。
本发明基于指定一种具有紧凑结构的光子部件的目的。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的光子部件来实现。根据本发明的部件的有利的配置在从属权利要求中给出。
因此，本发明提供包括以下的部件：
-第一光栅耦合器，其具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到干涉器件的第一输出，
-第二光栅耦合器，其具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到干涉器件的第二输出，
-第一光电探测器，其连接到第一光栅耦合器的第一光栅耦合器输出，
-第二光电探测器，其连接到第二光栅耦合器的第一光栅耦合器输出，以及
-控制器件，其连接到第一和第二光电探测器，并且基于两个光电探测器的光信号，或通过光信号形成的评估信号，形成至少一个用于控制干涉器件的控制信号，
-其中第一和第二光栅耦合器布置在，具体地，集成在部件的芯片的相同芯片平面中，并且
-其中，在第一和第二光栅耦合器的情况下，在每种情况下的第二光栅耦合器输出形成在每种情况下的超出芯片平面的耦合路径，具体地，相对于芯片平面成70度和110度之间的角度。
根据本发明的部件的显著优点可以认为是光电探测器可以用作监控探测器，利用该监控探测器可以观察到在光栅耦合器的第二光栅耦合器输出处输出的光学功率。例如，可以通过控制干涉器件来执行后调整并根据需要在信号路径中设置操作点。
根据本发明的部件的进一步的显著优点可以认为是，由于使用根据本发明提供的光栅耦合器，在每种情况下，相对于芯片平面内部，输出耦合路径可以在芯片平面内获得，并且相对于芯片平面外部，输出耦合路径可以在芯片平面之外获得。例如，这使得以下成为可能，即，将输出信号耦合出来，该输出信号通过相对于芯片平面的外部输出耦合路径离开部件，以及使用光电探测器通过相对于芯片平面的内部输出耦合路径来执行对输出信号的监控或观察。
根据本发明的部件的另一个显著优点可以认为是，由于在部件的芯片的相同芯片平面中布置第一和第二光栅耦合器，因此可以获得紧凑的结构并且简化部件的制造，特别地，变得成本有效。
有利的是，干涉器件也布置或集成在芯片的芯片平面中。
此外，有利的是，至少一个布置或集成在部件的芯片的芯片平面中的波导，
-将干涉器件的第一输出连接到第一光栅耦合器的光栅耦合器输入，
-将干涉器件的第二输出连接到第二光栅耦合器的光栅耦合器输入，
-将第一光栅耦合器的第一光栅耦合器输出连接到第一光电探测器，或者
-将第二光栅耦合器的第一光栅耦合器输出连接到第二光电探测器。
第一和第二光电探测器以及第一和第二光栅耦合器优选在每种情况下布置在部件的芯片的相同芯片平面中，特别地，集成在其中(优选单片集成)。
在部件的替代配置中，至少一个光电探测器或者两个光电探测器均布置在芯片的芯片平面之外。
在后一实施例中，有利的是，在芯片的芯片平面之外布置的光电探测器和与其连接的光栅耦合器之间布置另外的耦合器，特别地，布置在芯片平面中的另外的耦合器及其耦合器输出形成超出芯片平面的耦合路径，具体地，相对于芯片平面成70度和110度之间的角度。
该部件可以具有加法器，该加法器通过将两个光信号相加来形成作为评估信号的和信号；控制器件可以使用该和信号来控制干涉器件。
该部件还可以包括减法器，该减法器通过将两个光信号中的一个从两个光信号中的另一个中减去来形成作为评估信号的差信号；控制器件可以使用该差信号来控制干涉器件。
干涉器件优选地包括至少一个Mach-Zehnder(马赫-曾德耳)调制器。
就Mach-Zehnder调制器的配置而言，认为包括以下是有利的，在输入侧具有两个输入和两个输出的2×2定向耦合器，或具有一个输入和两个输出的1×2分配器，输入侧1×2分配器的输入，或输入侧定向耦合器的两个输入形成干涉器件的输入或两个输入，或者至少与其连接，在每种情况下一个波导连接到输入侧定向耦合器或1×2分配器的两个输出，其中至少有一个设有由控制器件控制的相位调制器。
Mach-Zehnder调制器在输出侧优选地具有2×2定向耦合器，2×2定向耦合器具有两个输出和两个输入。
两个波导优选地连接到输出侧定向耦合器的两个输入，输出侧定向耦合器的两个输出优选地形成干涉器件的输出，或者优选地至少与其连接。
还有利的是，干涉器件包括两个或至少两个Mach-Zehnder调制器。
Mach-Zehnder调制器通过输入侧功率分配器，特别地，输入侧1×2分配器或输入侧2×2定向耦合器，并且通过输出侧功率分配器，特别地，输出侧2×2定向耦合器，光学地并联。
替选地或附加地，干涉器件可以包括环形谐振器。
在最后提到的变型中，有利的是，干涉器件具有至少两个耦合器，在每种情况下由环形谐振器的区段和与相应区段相邻的波导形成，其中，干涉器件的至少一个输入或干涉器件的输入中的至少一个通过至少两个耦合器中的一个与环形谐振器耦合，干涉器件的第一输出通过所述至少两个耦合器中的所述一个或至少两个耦合器中的另一个与环形谐振器耦合，干涉器件的第二输出通过所述至少两个耦合器中的所述一个或至少两个耦合器中的另一个与环形谐振器耦合。
还有利的是，至少一个衰减元件连接到干涉器件的第一输出和第一光电探测器之间的信号路径中，或者连接到干涉器件的第二输出和第二光电探测器之间的信号路径中。
衰减元件优选地是可设定的。该衰减元件优选地连接到控制器件并从而被控制。
尤其有利的是，控制器件控制干涉器件和衰减元件，使得在第一光栅耦合器的第二光栅耦合器输出处离开的、并且至少还通过干涉器件调幅的光信号达到指定的开关比。
替选地或附加地，控制器件可以有利地设置衰减元件使得干涉器件的第一输出和第一光电探测器之间的信号路径中的光学路径衰减，以及干涉器件的第二输出和第二光电探测器之间的信号路径中的光学路径衰减为相同幅度，或者至少与另一个的偏离小于指定范围。
衰减元件优选地具有电荷载流子注入结构，特别地，p-n或pin二极管结构，用于电荷载流子注入。
干涉器件的第一输出和第一光电探测器之间的光信号路径，以及干涉器件的第二输出和第二光电探测器之间的光信号路径优选地相对于彼此抽对称，使得它们等效地或至少以高度相似的方式影响信号特性。
鉴于信号流动，被认为有利的是，干涉器件的第一输出和第一光电探测器之间的信号路径，以及干涉器件的第二输出和第二光电探测器之间的信号路径具有相同的路径衰减，特别地，由相同结构的元件构成，所述元件相对于彼此相同或对称。
在芯片平面中，形成在干涉器件的第一输出和第一光电探测器之间的第一信号路径，与形成在干涉器件的第二输出和第二光电探测器之间的第二信号路径之间的最大距离优选地小于100μm。
控制器件优选地单片地集成在芯片中。
第一和第二光栅耦合器优选地具有相同的结构。
第一及/或第二光栅耦合器的第二光栅耦合器输出优选地形成光子部件的光信号输出。
本发明附加地涉及一种用于使如上所述的操作光子部件的方法。优选地，如上述已经详细说明的那样进行操作。
下面将参考示例性实施例更加详细地解释本发明；在图中，通过示例的方式：
图1示出根据本发明的部件的示例性实施例，其中干涉器件、两个光栅耦合器、两个光电探测器和波导集成在部件的芯片的相同芯片平面中，
图2示出图1的光子部件的情况下干涉器件20的操作模式，
图3示出根据本发明的部件的示例性实施例，其中两个Mach-Zehnder干涉仪调制器布置在干涉器件的上游，
图4示出光波导结构的示例性实施例，其可以附加地用于图1和图3的光子部件的干涉器件中，
图5示出光子部件的示例性实施例，其中干涉器件包括环形谐振器，
图6示出光子部件的示例性实施例，其中在每种情况下，光栅耦合器和光电探测器之间设有衰减元件，
图7示出在图6的实施例变型的情况下衰减元件的操作模式，
图8示出光子部件的示例性实施例，其中光电探测器集成在芯片平面之外，在该芯片平面中集成干涉器件和光栅耦合器，
图9示出根据本发明的光子部件的示例性实施例，其中布置在干涉器件下游的两个信号路径不平行，但相对于镜轴镜像对称，
图10示出电荷载流子注入结构的示例性实施例，其可以用作图5和图6的示例性实施例中的衰减元件，
图11示出根据本发明的具有多个信号路径的光子部件的示例性实施例，
图12示出光子部件，其中光电探测器直接地放置在两个光栅耦合器的第一输出，以及
作为示例，图13以横截面示出图1的光子部件的实施例变型的一部分。
为了清楚起见，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相当的部件。
图1示出光子部件10，其在输入侧具有干涉器件20。包括第一光栅耦合器GC1、第一光电探测器PD1和两个波导101和102的第一信号路径SP1连接到干涉器件20的第一输出A20a。波导101将干涉器件20的第一输出A20a连接到第一光栅耦合器GC1的光栅耦合器输入IG1。波导102将第一光栅耦合器GC1的第一光栅耦合器输出A1a连接到第一光电探测器PD1。
第一光栅耦合器GC1进一步包括第二光栅耦合器输出A1b，其形成超出图1的图像平面的耦合路径，具体地，相对于图像平面成70°和110°之间的角度。图1中的图像平面由光子部件10的芯片的芯片平面E形成。
包括第二光栅耦合器GC2和第二光电探测器PD2的第二信号路径SP2连接到干涉器件20的第二输出A20b。此外，存在两个波导201和202，其中一个，具体地，波导201将干涉器件20的第二输出A20b连接到第二光栅耦合器GC2的光栅耦合器输入IG2，并且另一个波导202将第二光栅耦合器GC2的第一光栅耦合器输出A2a连接到第二光电探测器PD2。
第二光栅耦合器GC2的第二光栅耦合器输出A2b形成超出光子部件10的芯片的芯片平面E的耦合路径，具体地，相对于芯片平面E或图1中的图像平面成70°和110°之间的角度。
干涉器件20包括输入侧2×2定向耦合器21，其具有两个输入E21a和E21b以及两个输出A21a和A21b。输入侧定向耦合器21的两个输入E21a和E21b形成干涉器件20的输入。
在每种情况下，一个波导22和23分别连接到输入侧定向耦合器21的两个输出A21a和A21b。两个波导22和23将输入侧定向耦合器21连接到输出侧定向耦合器24的输入E24a和E24b。输出侧定向耦合器24的输出形成干涉器件20的输出A20a和A20b。
两个波导22和23在每种情况下设有相位调制器或移相器H1和H2。通过控制信号ST1和ST2实现对两个移相器H1和H2的控制，控制信号ST1和ST2由控制器件30产生。控制器件30在输入侧连接到两个光电探测器PD1和PD2并对它们的光电流或光信号I1和I2，或者替选地，对利用光信号I1和I2形成的评估信号进行评估。在根据图1的示例性实施例中，处理两个光电探测器PD1和PD2的光信号I1和I2，并产生作为评估信号的和信号Isum和差信号Idiff的加法器31和减法器32布置在控制器件30的上游。
实现控制器件30使得它产生控制信号ST1和ST2，使得两个光电探测器PD1和PD2中的接收功率及其相应的光电流或光信号I1和I2具有相同的大小。
为了能够进一步在输入侧就已经馈送到光子部件10的光信号P1和P2的幅度及/相位进行调制，部件10包括两个调制器PS1和PS2，它们在图1的示例性实施例中，集成在干涉器件20的波导22和23中。两个调制器PS1和PS2可以由控制器件30或另一个器件控制，为清楚起见，图1中未示出。
在根据图1的示例性实施例中，干涉器件20、两个光栅耦合器GC1和GC2、两个光电探测器PD1和PD2、波导101、102、201和202、加法器31、减法器32以及控制器件30集成在光子部件10的芯片的同一芯片平面E中，该芯片平面E在图1中由图1的图像平面形成，优选地单片地集成。该芯片优选地为硅芯片，特别地，基于SOI材料。
在图1中示出的部件10的结构中，两个光栅耦合器GC1和GC2各自相对于芯片平面形成内部输出耦合路径，该路径连接到波导102和202，并且通过后者，连接到光电探测器PD1和PD2，并且相对于芯片平面形成外部输出耦合路径，该路径将电磁辐射耦合出芯片平面E之外。这种结构，例如，使得以下成为可能，即，将输出信号耦合出来，该输出信号经由相对于芯片平面的外部输出耦合路径离开部件10，以及使用在芯片平面内的光电探测器PD1和PD2通过相对于芯片平面的内部输出耦合路径来执行对输出信号的监控。
图2以示例的方式示出控制器件30的操作模式。显然，控制器件30产生控制信号ST1和ST2，使得在两个光电探测器PD1和PD2的情况下的接收功率，并因此其光信号I1和I2成为相同的大小，也就是说，光信号I1和I2在每种情况下构成当将两个光信号相加时获得的信号和的50％。可以通过使用移相器H1和H2设置波导22和23(也就是说，输出A21a和输入E24a之间的信号路径与输出A21b和输入E24b之间的信号路径)之间的相位差dPhi为π/2(见图2)来实现这种功率分配。
图2以示例的方式示出，在实际操作点从上述的两个光电探测器PD1和PD2上的功率分配在每种情况下均为50％的目标操作点SAP偏离的情况下，这里将实际操作点称为瞬时操作点IAP，控制器件30如何调整两个移相器H1和H2使得由于波导22和23之间的校正的相移dPhi，相应的瞬时操作点IAP移动到目标操作点SAP。
图3示出光子部件10的另一示例性实施例，其中存在干涉器件20、两个光栅耦合器GC1和GC2、两个光电探测器PD1和PD2以及控制器件30。与图1的示例性实施例相反，存在两个Mach-Zehnder调制器MZM1和MZM2，其对两个发射器60和70产生的光信号P1和P2在其馈送到干涉器件20之前执行波幅调制。
在根据图3的示例性实施例中，干涉器件20、两个光栅耦合器GC1和GC2、两个光电探测器PD1和PD2、控制器件30以及发射器60和70集成在部件10的相同的芯片平面E中。两个发射器60和70可以以混合方式或单片地集成。
图4示出两个Mach-Zehnder调制器MZM1和MZM2的布置的示例性实施例，它们通过输入侧功率分配器401和输出侧功率分配器402光学地并联。例如，如果光子部件10要形成QPSK发射器，两个Mach-Zehnder调制器MZM1和MZM2的并联连接可以集成在图1和图3的干涉器件20中，。
Mach-Zehnder调制器MZM1和MZM2优选地由图1和图3的控制器件30控制。
图5示出光子部件10的另一示例性实施例，其设有干涉器件20、两个光栅耦合器GC1和GC2以及两个光电探测器PD1和PD2。两个光电探测器PD1和PD2将它们的光信号传输到控制器件，为了清楚起见，控制器件未在图5中进一步示出，并且执行干涉器件20的控制。
两个光栅耦合器GC1和GC2各自具有光栅耦合器输入IG1和IG2、两个第一光栅耦合器输出A1a和A2a、以及两个第二光栅耦合器输出A1b和A2b。由两个光栅耦合器GC1和GC2的两个第一光栅耦合器输出A1a和A2a形成的耦合路径位于光子部件10的芯片的一个或者相同的芯片平面E中，也就是说，在根据图5的图像平面中。
由两个光栅耦合器GC1和GC2的第二光栅耦合器输出A1b和A2b形成的耦合路径相对于芯片平面E或图5中的图像平面成70°和110°之间的角度。换句话说，通过光栅耦合器输出A1b和A2b耦合出来的光辐射在观察者的方向上耦合出图5中的图像平面。
图5的示例性实施例中的干涉器件20包括环形谐振器500，其经由第一耦合器501耦合到光子部件10的信号输入E10和第一光栅耦合器GC1，并且经由前者耦合到第一光电探测器PD1。
干涉器件20的第二耦合器502将环形谐振器500耦合到第二光栅耦合器GC2，从而耦合到第二光电探测器PD2。
环形谐振器500可以配备有相位调制器503，其由部件10的控制器件(未详细示出)控制。优选地，控制器件控制相位调制器503，使得两个光电探测器PD1和PD2在每种情况下可以接收相对于输入E10处的输入信号P1的功率的指定的接收功率比。关于对相位调制器503或干涉器件20的控制，参考结合图1至图3的上述说明，这些说明相应地适用于此。
作为相位调制器503的替代或者除此之外，可以在第一光栅耦合器GC1和第一耦合器501之间设有可设置的衰减元件504，以通过设置附加的衰减来获得在两个光电探测器PD1和PD2处所期望的接收功率比。
图6示出根据图1的光子部件10的替代性的结构。很明显，在每种情况下一个衰减元件601和602分别连接在两个光栅耦合器GC1和GC2以及分别指配的光电探测器PD1和PD2之间。由控制器件30控制衰减元件601和602。对衰减元件601和602的控制使得可以比图1和图2的示例性实施例中所可能的更进一步改变或设置部件10的操作点。例如，在图7中显而易见的是，对信号路径SP2中的衰减元件602的控制可以使第二光电探测器PD2的光信号I2移位(参见移位的光信号I2’)，使得，与之相关联地，可以将没有主动衰减请看下而产生的目标操作点SAP改变为新的目标操作点SAP’。
例如，控制器件30可以控制干涉器件20和衰减元件601和602中的一个或两者，使得在第一光栅耦合器GC1的第二光栅耦合器输出A1b处离开的、并且至少还通过干涉器件20或另一个布置在上游或下游的器件调幅的光信号达到指定的开关比。
替选地或附加地，控制器件30可以设置衰减元件601和602中的一个或两者，使得干涉器件20的第一输出A20a和第一光电探测器PD1之间的信号路径SP1中的光学路径衰减，以及干涉器件20的第二输出A20b和第二光电探测器PD2之间的信号路径SP2中的光学路径衰减为相同幅度，或者至少从另一个的偏离小于指定的范围。
图8示出光子部件10的示例性实施例，其中两个光电探测器PD1和PD2不位于部件10的芯片平面E中，并且不位于根据图8的图像平面中，而是位于另一个芯片平面中，因此形成外部光电探测器。将光辐射耦合出芯片平面E是由两个另外的光栅耦合器GC3和GC4在外部光电探测器PD1和PD2的方向上实现的。光电探测器PD1和PD2与指配的光栅耦合器GC3和GC4之间的连接可以经由，例如，外部光纤801和802实现。
图9示出光子部件10的另一示例性实施例，其基本上对应于图1的部件。与图1的示例性实施例相反，信号路径SP1和SP2不是直线的而是部分弯曲的。为了确保信号路径SP1和SP2在光学上表现出相同的特性，两个信号路径SP1和SP2的布置或配置相对于两个信号路径SP1和SP2之间的中心轴MA轴对称。
图10示出电荷载流子注入结构900的示例性实施例的横截面，其可以用作图5、图6和图7的示例性实施例中的衰减元件601和602。电荷载流子注入结构900包括p掺杂区901、未掺杂或弱掺杂的中心区902、以及n掺杂区903。待衰减的光波优选地通过中心区902转向。
通过向电荷载流子注入结构900施加正向电压，例如通过根据图1的控制器件30，可以将电荷载流子注入到中心区域902中，由此，由于电荷载流子衰减，其引导的光波衰减。
图11示出具有多个信号路径SP1、SP2、…、SPn的光子部件10，每个信号路径包括光电探测器PD1、PD2、…、PDn。该部件的干涉器件20具有相应数量的信号输出SA1、SA2、…、SAn，并且设有多个m个相位调制器PME，其由控制器件30通过控制信号ST1、ST2、…、STm控制。关于该控制，参考结合图1至图10的上述说明。
图12示出光子部件10，其对应于图5的示例性实施例。与图5的示例性实施例相反，光电探测器PD1和PD2不通过波导连接，而是直接放置在两个光栅耦合器GC1和GC2的第一输出A1a和A2a处。对于其他所有内容，关于图5做出的说明相应地适用于图12的示例性实施例。
图13以第一信号路径SP1的位置处的横截面示出图1的光子部件10的优选实施例变型。部件10的芯片2000包括衬底2110，其可以是例如硅衬底。
包括多个材料层的层组件2120布置在衬底2110上。集成在层组件2120中的是光波导101和102、光栅耦合器GC1、透镜2140形式的衍射和折射结构以及光电探测器PD1。光波导101和102、光栅耦合器GC1集成在同一层中，因此在同一芯片平面E中。
位于衬底2110上的层组件2120的第一层和最低层是氧化硅层2121，硅层2122位于其上。至少波导101和102以及光栅耦合器GC1集成在硅层2122中。光波导101和102可以是，例如，被称为SOI脊型或带状波导，光辐射在其中被引导至硅层2122中。
光电探测器PD1可以集成在硅层2122的修改的区段中和/或位于硅层2122上的另一层2123中，层2123例如可以是锗或硅锗层。
透镜2140集成在最上面的材料层2124中或者至少在层组件2120的上部材料层之一中。因此，从衬底2110的角度而言，透镜2140位于层组件2120的波导层2122的上方，或位于光栅耦合器GC1和波导101和102所集成的层的上方。
图13示出通过适当使用光栅耦合器GC1，可以得到相对于芯片平面的芯片平面E内的内部输出耦合路径IAKP，以及相对于芯片平面的超出芯片平面E的外部输出耦合路径EAKP。例如，这使得以下成为可能，即，将输出信号Pout耦合出来，该输出信号Pout经由信号路径PD1，经由外部输出耦合路径EAKP离开部件，以及通过光电探测器PD1经由内部输出耦合路径IAKP来执行输出信号的监控或观察。
虽然已经通过优选的示例性实施例更加详细地说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中得出其他变型。
参考编号列表
10 部件
20 干涉器件
21 2x2定向耦合器
22 波导
23 波导
24 定向耦合器
30 控制器件
31 加法器
32 减法器
60 发射器
70 发射器
101 波导
102 波导
201 波导
202 波导
401 功率分配器
402 功率分配器
500 环形谐振器
501 耦合器
502 耦合器
503 相位调制器
504 衰减元件
601 衰减元件
602 衰减元件
801 光纤
802 光纤
900 电荷载流子注入结构
901 区
902 区
903 区
2000 芯片
2110 衬底
2120 层组件
2121 氧化硅层
2122 硅层
2123 层
2124 最上面的材料层
2140 透镜
A1a 光栅耦合器输出
A1b 光栅耦合器输出
A2a 光栅耦合器输出
A2b 光栅耦合器输出
A20a 输出
A20b 输出
A21a 输出
A21b 输出
E 芯片平面
E10 信号输入
E20 输入
E21a 输入
E21b 输入
E24a 输入
E24b 输入
EAKP 外部输出耦合路径
GC1 光栅耦合器
GC2 光栅耦合器
GC3 光栅耦合器
GC4 光栅耦合器
GCn 光栅耦合器
H1 移相器
H2 移相器
I1 光电流或光信号
I2 光信号
I2' 移位的光信号
IAP 瞬时操作点
IAKP 内部输出耦合路径
Idiff 差信号
Isum 和信号
IG1 光栅耦合器输入
IG2 光栅耦合器输入
MA 中心轴
MZM1 Mach-Zehnder调制器
MZM2 Mach-Zehnder调制器
P1 信号
P2 信号
PD1 光电探测器
PD2 光电探测器
PDn 光电探测器
PME 相位调制器
Pout 输出信号
PS1 调制器
PS2 调制器
SA1 信号输出
SA2 信号输出
SAn 信号输出
SAP 目标操作点
SAP’ 目标操作点
SP1 信号路径
SP2 信号路径
Spn 信号路径
ST1 控制信号
ST2 控制信号
STm 控制信号

Claims (26)

1.一种具有干涉器件(20)的光子部件(10)，所述光子部件(10)具有至少一个输入和至少一个第一和一个第二输出，
其特征在于，
所述部件(10)还包括：
-第一光栅耦合器(GC1)，所述第一光栅耦合器(GC1)具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到所述干涉器件(20)的所述第一输出，
-第二光栅耦合器(GC2)，所述第二光栅耦合器(GC2)具有第一和第二光栅耦合器输出，并通过光栅耦合器输入连接到所述干涉器件(20)的所述第二输出，
-第一光电探测器(PD1)，所述第一光电探测器(PD1)连接到所述第一光栅耦合器(GC1)的所述第一光栅耦合器输出，
-第二光电探测器(PD2)，所述第二光电探测器(PD2)连接到所述第二光栅耦合器(GC2)的所述第一光栅耦合器输出，以及
-控制器件(30)，所述控制器件(30)连接到所述第一和第二光电探测器(PD1、PD2)，并且基于两个光电探测器(PD1、PD2)的所述光信号(I1、I2)，或利用所述光信号(I1、I2)形成的评估信号，形成至少一个用于控制所述干涉器件(20)的控制信号(ST1、ST2)，
-其中，所述第一和第二光栅耦合器(GC1、GC2)布置在，具体地，集成在所述部件(10)的芯片(2000)的相同芯片平面(E)中，并且
-其中，在所述第一和第二光栅耦合器(GC1、GC2)的情况下，在每种情况下所述第二光栅耦合器输出形成在每种情况下超出所述芯片平面(E)的耦合路径，具体地，相对于所述芯片平面(E)成70度和110度之间的角度。
2.根据权利要求1所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)布置在或集成在所述芯片(2000)的所述芯片平面(E)中。
3.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
布置在或集成在所述部件(10)的所述芯片(2000)的所述芯片平面(E)中的至少一个波导(101、102、201、202)
-将所述干涉器件(20)的所述第一输出连接到所述第一光栅耦合器(GC1)的所述光栅耦合器输入，
-将所述干涉器件(20)的所述第二输出连接到所述第二光栅耦合器(GC2)的所述光栅耦合器输入，
-将所述第一光栅耦合器(GC1)的所述第一光栅耦合器输出连接到所述第一光电探测器(PD1)，或者
-将所述第二光栅耦合器(GC2)的所述第一光栅耦合器输出连接到所述第二光电探测器(PD2)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述第一和第二光电探测器(PD1、PD2)以及所述第一和第二光栅耦合器(GC1、GC2)布置在，特别地，集成在所述部件(10)的所述芯片(2000)的相同芯片平面(E)中。
5.根据前述权利要求1至3中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述光电探测器(PD1、PD2)中的至少一个，或光电探测器(PD1、PD2)两者均布置在所述芯片(2000)的所述芯片平面(E)之外。
6.根据权利要求5所述的光子部件(10)，
其特征在于，
另外的耦合器(GC3、GC4)布置在布置在所述芯片(2000)的所述芯片平面(E)之外的所述光电探测器(PD1、PD2)和与其连接的所述光栅耦合器(GC1、GC2)之间，特别地，布置在所述芯片平面(E)中的另外的耦合器及其耦合器输出形成超出所述芯片平面(E)的耦合路径，具体地，相对于所述芯片平面(E)成70度和110度之间的角度。
7.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述部件(10)包括加法器(31)，所述加法器(31)通过将两个光信号(I1、I2)加在一起形成作为评估信号的和信号。
8.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述部件(10)包括减法器(32)，所述减法器(32)通过将两个光信号中的一个从两个光信号中的另一个中减去来形成作为评估信号的差信号。
9.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)包括至少一个Mach-Zehnder调制器(MZM1、MZM2)。
10.根据权利要求9所述的光子部件(10)，
其特征在于，
-所述Mach-Zehnder调制器在输入侧包括具有两个输入和两个输出的2×2定向耦合器(21)，或具有一个输入和两个输出的1×2分配器，
-所述输入侧1×2分配器的所述输入，或所述输入侧定向耦合器的所述两个输入形成所述干涉器件(20)的所述输入或所述两个输入，或者至少与其连接，
-在每种情况下，一个波导(22、23)连接到所述输入侧定向耦合器或1×2分配器的两个输出，其中至少有一个设有由所述控制器件(30)控制的相位调制器(H1、H2)，
-所述Mach-Zehnder调制器在输出侧具有2×2定向耦合器(24)，所述2×2定向耦合器(24)具有两个输出和两个输入，
-所述两个波导连接到所述输出侧定向耦合器的所述两个输入，以及
-所述输出侧定向耦合器的所述两个输出形成所述干涉器件(20)的输出，或者至少与其连接。
11.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)包括两个或至少两个Mach-Zehnder调制器。
12.根据权利要求11所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述Mach-Zehnder调制器通过输入侧功率分配器，具体地，输入侧1×2分配器或输入侧2×2定向耦合器，并且通过输出侧功率分配器，具体地，输出侧2×2定向耦合器，光学地并联。
13.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)包括环形谐振器(500)。
14.根据权利要求13所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)包括至少两个耦合器(501、502)，所述至少两个耦合器(501、502)在每种情况下由所述环形谐振器(500)的区段和与相应区段相邻的波导形成，其中
-所述干涉器件(20)的至少一个输入或所述干涉器件(20)的输入中的至少一个通过所述至少两个耦合器中的一个与所述环形谐振器(500)耦合，
-所述干涉器件(20)的所述第一输出通过所述至少两个耦合器中的所述一个或所述至少两个耦合器中的另一个与所述环形谐振器(500)耦合，并且
-所述干涉器件(20)的所述第二输出通过所述至少两个耦合器中的所述一个或所述至少两个耦合器中的另一个与所述环形谐振器(500)耦合。
15.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
至少一个衰减元件(504、601、602)连接到所述干涉器件(20)的所述第一输出和所述第一光电探测器(PD1)之间的所述信号路径(SP1)中，或者连接到所述干涉器件(20)的所述第二输出和所述第二光电探测器(PD2)之间的所述信号路径(SP2)中。
16.根据权利要求15所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述衰减元件(504、601、602)是可设定的，并且连接到所述控制器件(30)并从而被控制。
17.根据权利要求16所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述控制器件(30)控制所述干涉器件(20)和所述衰减元件(504、601、602)，使得在所述第一光栅耦合器(GC1)的所述第二光栅耦合器输出处离开的、并且至少还通过所述干涉器件(20)调幅的光信号达到指定的开关比。
18.根据前述权利要求16至17中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述控制器件(30)设置衰减元件(504、601、602)使得所述干涉器件(20)的所述第一输出和所述第一光电探测器(PD1)之间的所述信号路径(SP1)中的所述光学路径衰减，以及所述干涉器件(20)的所述第二输出和所述第二光电探测器(PD2)之间的所述信号路径(SP2)中的光学路径衰减为相同幅度，或者至少与另一个的偏离小于指定范围。
19.根据前述权利要求16至18中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述衰减元件(504、601、602)具有电荷载流子注入结构(900)，特别地，p-n或pin二极管结构，用于电荷载流子注入。
20.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)的所述第一输出和所述第一光电探测器(PD1)之间的所述光信号路径(SP1)，以及所述干涉器件(20)的所述第二输出和所述第二光电探测器(PD2)之间的所述光信号路径(SP2)相对于彼此轴对称布置。
21.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述干涉器件(20)的所述第一输出和所述第一光电探测器(PD1)之间的所述信号路径(SP1)，以及所述干涉器件(20)的所述第二输出和所述第二光电探测器(PD2)之间的所述信号路径(SP2)具有相同的路径衰减，并且特别地，由相对于彼此相同或对称地布置的相同结构的元件构成。
22.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
在所述芯片平面(E)中，形成在所述干涉器件(20)的所述第一输出和所述第一光电探测器(PD1)之间的所述第一信号路径(SP1)，与形成在所述干涉器件(20)的所述第二输出和所述第二光电探测器(PD2)之间的所述第二信号路径(SP2)之间的最大距离小于100μm。
23.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述控制器件(30)单片地集成在所述芯片中(2000)。
24.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述第一和第二光栅耦合器(GC1、GC2)具有相同的结构。
25.根据前述权利要求中的一项所述的光子部件(10)，
其特征在于，
所述第一光栅耦合器(GC1)的至少所述第二光栅耦合器输出形成所述光子部件(10)的光信号输出。
26.一种用于操作光子部件(10)的方法，
其特征在于，
根据前述权利要求中的一项所述的部件(10)作为光子部件(10)操作，其中，所述控制器件(30)控制至少所述干涉器件(20)。
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