CN110554456A - 光器件、使用光器件的光模块、光器件测试方法 - Google Patents

光器件、使用光器件的光模块、光器件测试方法 Download PDF

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Abstract

光器件、使用光器件的光模块、光器件测试方法。一种光器件，其中光发送回路和光接收回路集成在基板上，该光器件具有以下中的至少一项：第一斜波导，该第一斜波导在用于将从光源发出的光引入到光器件的入射端口处或附近相对于所述基板的边缘倾斜延伸；第二斜波导，该第二斜波导在与所述光接收回路光学连接的信号接收端口处或附近相对于所述基板的边缘倾斜延伸；以及第三斜波导，该第三斜波导在与所述光发送回路光学连接的信号发送端口处或附近相对于所述基板的所述边缘倾斜延伸。

Description

光器件、使用光器件的光模块、光器件测试方法
技术领域
本发明涉及用于光通信的光器件、使用这种光器件的光模块以及光器件测试方法。
背景技术
由于诸如智能电话之类的信息和电信设备的全球普及以及物联网(IoT)的进步，对高容量光传输技术的需求正在增加。虽然通过波分复用(WDM)方案增加了传输容量，但是需要减小光收发器的尺寸。
硅光子技术是用于减小光收发器的尺寸的有前景的技术。诸如光调制器、偏振旋转器(PR)、偏振分束器(PBS)或者90度混合光混合器的光学元件整体集成在硅芯片上，并且激光二极管(LD)倒装安装在该芯片上。诸如可变光衰减器(VOA)或用于控制VOA的监测光电二极管(PD)这也的其他光学元件也可以集成在该芯片上。这些光学元件由硅光子波导连接。
当用于发送和接收光信号的各种功能(包括电光转换和光电转换)集成在芯片上时，各个性能特征的产品收得率被累积，并且整个芯片的产品收得率可能降低。因此，通过芯片测试对合格品进行区分是重要的，并且期望提高测试效率。
采用硅光子技术制造的各个光子IC芯片的尺寸很小，许多芯片是在300mm直径晶片等大晶片上大量生产的。通过在将晶片划片成芯片之前在晶片上进行测试，提高了测试过程效率并且可以避免产品收得率的降低。为了将测试光输入到晶片状态芯片区域和从晶片状态芯片区域输出测试光，提供了多个光栅耦合器，其设置在晶片上的各个芯片区域中。参见例如下面列出的专利文献1至3。
相关技术文献列表
专利文献1：日本专利申请公布特开2011-107384
专利文献2：美国专利申请公布2017/082799
专利文献3：WO 2014/034238。
发明内容
要解决的技术问题
由于光栅耦合器产生大量反射返回光，当在发送路径或接收路径上的某个地方存在反射点的情况下，光在该反射点与光栅耦合器之间谐振。这种不期望的谐振会导致在实际工作期间混合在来自发送器的输出光中或接收器处检测到的电信号中的噪声。
期望的是提供能够在晶片状态下测试光器件并抑制在实际工作期间输出信号的劣化的构造。
用于解决技术问题的方案
根据本发明的一个方面，一种光器件，其中光发送回路和光接收回路集成在基板上，该光器件具有以下中的至少一项：
第一斜波导，该第一斜波导在用于将从光源发出的光引入到光器件的入射端口处或附近相对于所述基板的边缘倾斜延伸，
第二斜波导，该第二斜波导在与所述光接收回路光学连接的信号接收端口处或附近相对于所述基板的边缘倾斜延伸，以及
第三斜波导，该第三斜波导在与所述光发送回路光学连接的信号发送端口处或附近相对于所述基板的所述边缘倾斜延伸。
本发明的目的和优势将借助权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得。将理解的是，以上大体描述和以下详细描述这两者都是示例性和说明性的，并且不是对本发明的限制。
本发明的有益效果
利用上述构造，可以在晶片状态下测试光器件，并且可以抑制实际工作期间输出信号的劣化。
附图说明
图1是例示了根据第一实施方式的晶片上形成的多个芯片区域的示意图；
图2是例示了根据第一实施方式的划片之后得到的光器件的示意图；
图3是光器件的在基板的输入/输出侧的端部的放大图；
图4利用晶片上的光栅耦合器的另一布局设计例示了第一实施方式的修改例；
图5是例示了根据第二实施方式的晶片上形成的多个芯片区域的示意图；
图6是例示了根据第二实施方式的划片之后得到的光器件的示意图；
图7是例示了根据第三实施方式的晶片上形成的多个芯片区域的示意图；
图8是例示了根据第二实施方式的划片之后得到的光器件的示意图；
图9是例示了根据第四实施方式的晶片上形成的多个芯片区域的示意图；
图10是例示了根据第四实施方式的划片之后得到的光器件的示意图；
图11例示了用于光电转换和电光转换的光模块的构造示例；以及
图12例示了使用图11的光发送器/接收器封装的光收发器的构造的示例。
具体实施方式
实施方式提供了光器件的构造，其使得能够进行光子集成电路(IC)芯片的性能特性的晶片级测试并且防止在实际工作期间输出信号劣化。
当传播光在发送或接收路径上的反射点与用于晶片级测试的光栅耦合器之间谐振时，该谐振变为噪声，并且发送器的输出光或从接收器输出的电信号将劣化。
为了防止不期望的光谐振，实施方式中可以采用以下方案：
(a)在晶片上除了芯片区域之外的区域中设置用于进行晶片级测试的光栅耦合器(或者光耦合器)，或者
(b)使用形成在芯片区域中的光栅耦合器来进行该芯片区域之外的芯片区域的光学特性测试。
对于方案(a)，在晶片被划片成各个芯片之后，用于晶片级测试的光栅耦合器不保留在芯片上。对于方案(b)，用于晶片级测试的光栅耦合器甚至在划片之后也保留在芯片上，但是与实际使用的发送/接收路径光学隔离。任一个方案可以减小工作期间在光栅耦合器与发送/接收路径上的反射点之间的不期望的谐振。
而且，在实施方式中，用于将用于晶片级测试的光栅耦合器与芯片区域中的光路耦合的光波导相对于芯片边缘倾斜延伸。如果用于晶片级测试的光波导相对于芯片边缘垂直延伸，则在芯片的边缘或端面处可能出现另一反射，即使防止了发送路径或接收路径上的反射点与用于晶片级测试的光栅耦合器之间的谐振。为了避免这种附加反射，将用于晶片级测试的光波导设置成相对于芯片的边缘倾斜延伸。
该构造可以使工作期间不期望的谐振最小化，并且抑制从发送侧输出的光信号的劣化和/或从接收侧输出的电信号的劣化。
下面将参照附图更具体地描述光器件的构造。
<第一实施方式>
图1是在晶片100A上形成的芯片区域101的示意图。在第一实施方式中，在芯片区域101之外设置了用于向或从芯片区域101引入或提取测试光的光栅耦合器(在附图中被标记为“GC”)。
晶片100A具有芯片101和与芯片区域101相邻的测试光输入/输出区域102。测试光输入/输出区域102可以是半导体晶片上通常设置的划线的至少一部分的扩展区域。
多个芯片区域101形成在晶片100A上。划线103限定相邻的芯片区域101之间的边界和芯片区域101与测试光输入/输出区域102之间的边界。晶片100A最终沿着划线103切割，并且产生大量光器件10A。
在各个芯片区域101中，光发送回路Tx和光接收回路Rx整体形成。光栅耦合器121、122和123形成在测试光输入/输出区域102中，以将测试光引入所关联的芯片区域101中，从而评估晶片100A上的芯片的光学性能和电光性能。
光栅耦合器121、122和123通过相对于划线103倾斜延伸的斜波导109-1、109-2和109-3(其可以根据情况总称为“斜波导109”)与芯片区域101的光发送回路Tx和光接收回路Rx光耦合。倾斜波导109-1至109-3在保持倾斜线的同时通过划线103并且进入芯片区域101的周边区域。在周边区域中，斜波导109-1至109-3与芯片区域101的光波导光耦合。倾斜波导109的端部和所关联的芯片101的光波导形成定向耦合器106。
当执行晶片级测试时，使探针与形成在芯片区域101中的探针板(未例示)接触以输入和输出电信号，同时，使用位于晶片100A的表面上方的光纤向芯片区域101的光路提供测试光和从其取出测试光。光栅耦合器121至123充当光纤与光路之间的、用于测试光的输入和输出的接口。使光纤的端面与晶片100A的表面上的光栅耦合器121至123接近，以输入和提取测试光。
在图1的构造示例中，光栅耦合器121是用于向光发送回路Tx输入从光源发出的光(诸如激光)的接口。激光的一部分提供到光接收回路Rx并且用作检测所接收的光信号的本地光。光栅耦合器122是用于将信号光输入到光接收回路Rx中以监测接收特性的接口。光栅耦合器123是用于提取从光发送回路Tx输出的光信号以监测要发送的光信号的特性的接口。
在完成了各个芯片区域101的晶片级测试时，晶片100A沿着划线103被切断或划片，并且被分成各个芯片。
图2是划片之后获得的光器件10A的示意图。光器件10A采用例如双偏振-正交相移键控(DP-QPSK)的调制方案，其在两个正交偏振光束上发送由四个正交光相位表示四个逻辑值的QPSK信号。光器件10A具有集成在基板105上的光发送回路Tx和光接收回路Rx，并且用作例如光收发器的前端(光电和电光转换)回路。
光器件10A具有定向耦合器106-1，其用于在晶片级测试期间输入激光束；定向耦合器106-2，其用于在晶片级测试期间输入测试信号光；以及定向耦合器106-3，其用于在晶片级测试期间输出测试信号光。
在定向耦合器106-1中，用于晶片级性能测试的斜波导109-1的一部分保持与光波导108相邻。在定向耦合器106-2中，用于晶片级性能测试的斜波导109-2的一部分保持与光波导115相邻。在定向耦合器106-3中，用于晶片级性能测试的斜波导109-3的一部分保持与光波导116相邻。
在工作中，从光源发出的激光束入射在光波导108上。通过光波导108传播的激光束被光耦合器11分成两部分，其中一部分提供到光发送回路Tx的调制块21，另一部分用作用于检测光接收回路Rx处接收的信号光的本地光(LO)或参考光。
位于光波导108上的光耦合器11或设置在光接收回路Rx中的90度混合式光混合器13X和13Y可能变为反射点。然而，即使反射光返回到激光束入射点(侧)，反射光的至少一部分也与斜波导109-1耦合并且减少了边缘处的反射。该构造可以减少混合到要向光发送回路Tx和光接收回路Rx提供的激光束中的噪声。
在光接收回路Rx中，输入到光波导115且通过光波导115传播的光信号由偏振分束器(PBS)15分成两个偏振波。两个偏振波中的一个的偏振轴由偏振旋转器(PR)14旋转90度，然后各个波被输入到90度混合式光混合器13X和13Y。在90度混合式光混合器13X处，信号分量中的一个(例如，X偏振分支)与本地光LO干涉，并且输出同相(I)分量和正交相位(Q)分量，正交相位(Q)分量从同相(Q)干涉光偏移90度。在90度混合式光混合器13Y处，信号分量中的另一信号分量(例如，Y偏振分支)与本地光LO干涉，并且输出同相分量和正交相位分量，正交相位分量从同相干涉光偏移90度。从90度混合式光混合器13X和13Y输出的光信号的四个差分对在光电探测器12a(PD-XI)、12b(PD-XQ),12c(PD-YI)和12d(PD-YQ)处检测。由光电探测器12a至12d产生的光电流通过四对信号线41a、41b、41c和41d输出。
位于光波导115上的偏振分束器15可能变为反射点；然而，即使反射光返回到接收信号输入端，反射光的至少一部分与斜波导109-2耦合并且减少反射。因此，可以抑制了不期望的谐振。
在光发送回路Tx中，激光束由调制块21调制，并且产生调制后的光信号。调制块21包括光调制器21a(XI)、21b(XQ)、21c(YI)和21d(YQ)。被光耦合器11分离的激光束传播经过光波导111并且入射在光调制器21a至21d上。高频驱动信号从信号线31a至31d施加于光调制器21a至21d以调制激光束。在光调制器21a和光调制器21b的输出光之间给出相位差π/2，它们然后组合并提供给偏振束组合器(PBC)25。在光调制器21c和光调制器21d的输出光之间给出相位差π/2；它们然后组合；组合光的偏振轴由偏振旋转器(PR)24旋转90度，然后提供给偏振光束组合器25。
两个正交偏振光被偏振光束组合器26复用。复用后的信号光从定向耦合器106-3向诸如光缆的外部光学路径输出，定向耦合器106-3可以充当发送端口。在发送端口(例如，偏振复用之前)之前，各种光学衰减器(VOA)22X和22Y和监测光电二极管(mPD)23a和23b可以集成在基板105上，以将调制后的光信号电平控制到合适电平。
图3是基板105的输入/输出侧的端部的放大图。位于激光束入射端口PLD的定向耦合器106-1具有与光波导108光耦合的斜波导109-1。斜波导109-1是用于晶片级测试的波导的端部，并且包括相对于基板105的边缘倾斜延伸的倾斜部109a；和光波导108平行延伸的平行部109b。
定向耦合器106-1作用于从激光束输入路径上的发射点反射回的光。定向耦合器106-1的相互作用长度、间隙和其他参数被适当设计，使得来自光栅耦合器121的测试光束在晶片级测试期间与光波导108高效耦合，并且从反射点反射的返回光在服务期间向斜波导109-1分岔。即使在激光束输入路径上出现光反射，反射光的至少一部分也与斜波导109-1耦合并且减少了不期望的谐振。
设置在光信号接收端口Pin的定向耦合器106-2具有与光波导115光耦合的斜波导109-2。斜波导109-2是用于晶片级测试的波导的端部，并且包括相对于基板105的边缘倾斜延伸的倾斜部109a；和与光波导115平行延伸的平行部109b。
定向耦合器106-2作用于从光信号输入路径上的发射点反射回的光。定向耦合器106-2的相互作用长度、间隙和其他参数被适当设计，使得向所关联的光栅耦合器输入的测试信号在晶片级测试期间从斜波导109-2与光波导115高效耦合，并且反射的返回光在工作期间向斜波导109-2分岔。即使在光信号接收路径上出现光反射，反射光的至少一部分也与斜波导109-2耦合并且减少了不期望的谐振。
设置在光信号发送端口Pout的定向耦合器106-3具有与光波导116光耦合的斜波导109-3。斜波导109-3是用于晶片级测试的波导的端部，并且包括相对于基板105的边缘倾斜延伸的倾斜部109a；和与光波导116平行延伸的平行部109b。即使在光波导116的端面与光信号发送路径上的反射点之间出现光反射，反射光的至少一部分也与斜波导109-3耦合并且减少了不期望的谐振。在发送侧上，要发送的光信号的一部分可以在工作期间与斜波导109-3耦合。然而，因为降低了噪声或不期望的谐振，所以维持了所发送的光信号的质量。
在第一实施方式中，通过经由倾斜延伸的光波导连接芯片区域101内的光路和用于晶片级测试的、设置在芯片区域101之外的光栅耦合器121至123，可以在服务期间防止因光谐振而产生的不期望的噪声。
图4例示了第一实施方式的修改例，其中，修改晶片100B上的光栅耦合器121至123的布局设计。在图4的构造中，光栅耦合器121至123并排设置或阵列设置在测试光输入/输出区域102中。
在图1的布局设计中，当对例如芯片区域101中的光接收回路Rx进行测试时，使用两个单独光纤向光栅耦合器121和122输入测试光，这两个光纤沿着测试光输入/输出区域102的长度方向设置在相对端处。使各个光纤的光轴彼此独立地与光栅耦合器121和122的中心对齐。
相反，在图4的修改例中，光栅耦合器121至123以阵列设置，并且促进了在实施晶片级测试时光纤的光轴的调整。例如，光纤的光轴可以使用光纤阵列集中且同时调整，并且光束可以向多个光栅耦合器输入或从其提取。此外，因为减小了光栅耦合器的布局空间，所以可以减小晶片100B上的测试光输入/输出区域102的宽度。
将晶片100B划片之后获得的各个光器件10B的构造与图2的光器件10A的构造相同。用于晶片级测试的斜波导109-1至109-3的端部保持在光器件10B中并且充当定向耦合器106-1至106-3的一部分，从而减少了因反射的返回光而产生的不期望的谐振。
<第二实施方式>
图5是晶片100A上形成的多个芯片区域101的示意图。与第一实施方式相同的部件由相同的附图标记表示并且将省略冗余描述。在第二实施方式中，通过斜波导119-1至119-3向光器件10C输入或从其提取测试光，而没有采用定向耦合器106。在晶片级测试中，斜波导119-1至119-3将测试光输入/输出区域102的光栅耦合器121至123直接连接到芯片区域101中的光路。
激光束作为测试光从光栅耦合器121输入并且通过斜波导119-1提供到光发送回路Tx和光接收回路Rx。测试信号光向光栅耦合器122输入并且通过斜波导119-2提供给光接收回路Rx。由光发送回路Tx产生的测试信号经过斜波导119-3传播，并且从光栅耦合器123输出。
图5的构造可以减少可能在定向耦合器中产生的光学损失。另外，因为光栅耦合器121至123和芯片区域101中的光路由斜波导119-1至119-3连接，所以可以减少各个芯片的工作期间因反射的返回光产生的噪声。
图6是将晶片100C划片之后获得的光器件10C的示意图。光器件10C包括相对于基板的边缘从激光束入射口PLD倾斜延伸的斜波导119-1；相对于基板的边缘从光信号接收端口Pin倾斜延伸的斜波导119-2；以及相对于基板的边缘从光信号发送端口Pout倾斜延伸的斜波导119-3。
在工作中，通过激光束入射端口PLD向斜波导119-1输入激光束。经过斜波导119-1传播的激光束由光耦合器11分支成两个激光束，其中一个激光束提供到光发送回路Tx的调制块21，并且另一激光束作为本地光(LO)提供到光接收回路Rx以用于信号光的检测。
光耦合器11和光接收回路Rx中的90度混合式光混合器13X和13Y可能变为反射点。然而，即使反射光返回到激光束入射端口PLD，也可以减少基板的边缘处的反射。因此，可以减少混合到向光发送回路Tx和光接收回路Rx提供的激光束中的噪声量，并且防止了光信号的劣化。
从光信号接收端口Pin向斜波导119-2输入的接收光信号由光接收回路Rx转换成代表已经在各个正交偏振波上携带的四个逻辑值的光电流。光电流从四对信号线41a至41d输出。即使存在来自接收路径上的反射点的反射的返回光，也可以减少由于斜波导119-2而产生的基板105的边缘处的重反射。抑制了不期望的谐振的发生。
由光发送回路Tx产生的光信号通过斜波导119-3向光信号发送端口Pout输入和从其输出。由于相对于基板105的边缘倾斜延伸的斜波导119-3，边缘处的反射减少，并且可以抑制输出边缘与位于发送路径上的反射点之间的不期望的谐振。
因为没有在光学端口处或附近设置定向耦合器，所以可以减少光学损失。
<第三实施方式>
图7是晶片100D上形成的多个芯片区域101的示意图。与第一实施方式相同的部件由相同的附图标记标识并且将省略冗余描述。
在第一实施方式和第二实施方式中，光栅耦合器121至123设置在与芯片区域101相邻的测试光输入/输出区域102中。在这种布局中，会减少每个晶片的芯片数量。
在第三实施方式中，用于晶片级测试的光栅耦合器形成在芯片区域中，而不在晶片上设置测试光输入/输出区域。芯片区域中设置的光栅耦合器用于评估晶片上的相邻芯片区域的光学性能和光电性能。
芯片区域101-1中形成的光栅耦合器121至123经由相对于划线103倾斜延伸的斜波导129，连接到相邻芯片区域101-2中的光发送回路Tx和光接收回路Rx。斜波导129具有在划片之后与光栅耦合器121至123一起保留在芯片区域101-1中的第一部分129a；和与由芯片区域101-2限定的芯片的输入/输出端口光学连接的第二部分129b。
光栅耦合器121至123设置在芯片区域101-1的边缘附近，以不妨碍芯片区域101-1的电路构造，同时最小化到相邻的芯片区域101-2的距离。光栅耦合器121至123可以以等间隔定位。等间隔的布局允许当进行晶片级测试时使用光纤阵列调整光纤的光轴仅一次。
图8是将晶片100D划片之后获得的光器件10D的示意图。类似于图6的光器件10C，光器件10D具有从激光束入射端口PLD相对于基板边缘倾斜延伸的斜波导129b-1；从光信号接收端口Pin相对于基板边缘倾斜延伸的斜波导129-2；以及从光信号发送端口Pout相对于基板边缘倾斜延伸的斜波导129b-3。
光器件10D还具有以等间隔设置在基板105上的光栅耦合器121至123。斜波导的第一部分129a-1、129a-2和129a-3相对于基板105的另一边缘分别从光栅耦合器121、122和123延伸。光栅耦合器121至123与光发送回路Tx和光接收回路Rx光学隔离。
凭借第三实施方式的构造，不需要提供用于晶片性能测试的光栅耦合器的附加区域，并且可以增加每个晶片的芯片的数量。通过以等间隔设置光栅耦合器，当执行晶片级测试时，可以使用光纤阵列集中和同时调整光纤的光轴。
<第四实施方式>
图9是晶片100A上形成的多个芯片区域101的示意图。与第一实施方式相同的部件由相同的附图标记标识并且将省略冗余描述。
根据光器件10的光路的构造，在一些情况下，可能存在这样的情况：无法向激光束入射端口PLD、光信号接收端口Pin、或者光信号发送端口Pout输入光或从其提取光。在这种情况下，如图9例示，具有斜波导的2×2(二输入二输出)光耦合器125可以用于将测试光提供到光发送回路Tx和光接收回路Rx。
在使光纤的端面以预定角度朝着光栅耦合器124的情况下，从设置在芯片区域101-1中的光栅耦合器124输入用于芯片区域101-2的测试光。在图9的示例中，在芯片区域101-1中形成的光栅耦合器124使用与划线103交叉的斜波导139连接到相邻芯片区域101-2的2×2光耦合器125。2×2光耦合器125的两个输出端口中的一个输出端口连接到光发送回路Tx，另一输出端口连接到光学接收电路Rx。
图10是将晶片100E划片之后获得的光器件10E的示意图。光器件10E具有与激光束入射端口PLD光学连接的2×2光耦合器125。2×2光耦合器125的两个输入端口中的一个输入端口连接到激光束入射端口PLD，另一输入端口随着波导139a朝向基板105的边缘倾斜延伸。波导139a是晶片100E上设置的斜波导139的一部分。
光器件10E还具有光栅耦合器124和波导139b，其朝向与2×2光耦合器125相反的端部从光栅耦合器124倾斜延伸。波导139b是晶片100E上设置的斜波导的一部分。
在对晶片100E的晶片级测试中，光从相邻的芯片区域的光栅耦合器124输入到2×2光耦合器125，并且由该2×2光耦合器125分岔的光部分中的一个光部分通过光波导111提供到光调制器21a至21d。在光调制器21a至21d上入射的光被从信号线31a至31d输入的测试驱动信号调制，并且从光调制器21a至21d输出。通过检测从监测器PD 23a和23b输出的电流信号来检查光发送回路Tx的特性。
在光器件10E的工作中，光从激光束入射端口PLD输入到2×2光耦合器125。由该2×2光耦合器125分岔的光部分中的一个光部分被光发送回路Tx调制，并且调制后的光信号从光信号发送端口Pout输出。由该2×2光耦合器125分岔的光部分中的另一光部分作为本地光(LO)提供到光接收回路Rx，以检测从光信号接收端口Pin输入的所接收的光信号。
在服务期间，2×2光耦合器125或光接收回路Rx的90度混合式光混合器13X和13Y可能变为从光源入射的光束的反射点。然而，即使反射光沿着路径返回，由于倾斜设置的波导139a，从而抑制了基板105的边缘处的重反射。可以减少不期望的光谐振和所产生的噪声。即使当在晶片状态下难以向或从光输入/输出端口输入或从其提取测试光时，也可以在晶片上测试光器件的性能。
<在光通信模块的应用>
图11例示了光器件10A至10E(总称为“光器件10”)中的任一个的应用。光器件10可以与电路芯片一起容纳在封装中，以制作光发送器/接收器前端封装50，用于光电转换和电光转换。
光发送器/接收器前端封装50在封装51中具有光器件10，其是光子集成电路芯片、驱动器电路52T、跨阻抗放大器(TIA)电路52R和中介板53T和53R。当数据信号通过中介板53T向驱动器电路52T输入时，驱动器电路52T基于数据信号产生高频驱动信号，并且向光器件10的光发送回路Tx施加驱动信号。光发送回路Tx的调制块21调制向具有高频驱动信号的光器件10输入的激光(LD)，并且向光信号发送端口Pout输出调制后的光。
在光接收回路Rx处检测从光器件10的光信号接收端口Pin输入的光信号，并且光电流(例如，差分电流)输入到TIA电路52R。TIA电路52R将光电流转换成电压信号，然后通过中介板53R输出。
光发送器/接收器前端封装50中使用的光器件10已经在晶片上测试其发送和接收特性，并且抑制了输入/输出端口与发送路径上的反射点之间的光谐振。因此，实现了紧凑且高性能的光模块。
图12是使用图11的光发送器/接收器前端封装50的光收发器模块60的示意图。光收发器模块60包括容纳在封装61中的光发送器/接收器前端封装50、光源单元(附图中被标记为“LD”)63和数字信号处理器(DSP)62。
在光收发器模块60中，减少了发送器/接收器前端电路的不期望的谐振和冗余噪声，发送器/接收器前端电路作为光电和电光转换器工作。因此，光收发器模块60具有令人满意的光发送和接收特性。
上述实施方式是示例并且各种修改例和另选例包括在本发明中。光器件10的调制块21不限于DP-QPSK方案，还可应用于16-QAM、QPSK和其他调制方案，其中，多个信号路径或信道由光波导形成。实施方式的光收发器模块60适当应用于短程光通信，诸如数据中心中的服务器之间的光通信，以及数据中心之间的光通信和大城市区域网络中的光通信。
将测试光输入到晶片状态芯片区域中和从其输出测试光的光耦合器不限于光栅耦合器，并且可以使用允许沿与晶片表面垂直或倾斜的方向输入和提取的光。例如，可以使用折射率周期性变化的光子晶体、镜或其他光学系统。
在第四实施方式(结合图9和图10)中，定向耦合器可以代替2×2光耦合器125使用，来朝向光发送回路Tx和光接收回路Rx使输入光分岔。
第一实施方式至第三实施方式中的两个或更多个可以彼此组合。例如，在晶片上，激光束入射端口和光信号接收端口中的至少一个可以经由定向耦合器连接到位于相邻区域中的对应光栅耦合器，并且光信号发送端口可以经由斜波导直接连接到位于相邻区域中的对应的光栅耦合器。在图10的构造中，在芯片区域中存在用于设置除了光耦合器124之外的另外光栅耦合器的空间的情况下，另外的光栅耦合器可以与相邻芯片区域的光信号接收端口Pin耦合。在划片之后，用于晶片级测试并保持在各个芯片上的光栅耦合器与光路光学隔离。
所有在此列举的例子和条件语言的主要意图是仅用于教学的目，来帮助读者理解发明的原理和发明者提出促进这项技术的概念，而且不对列举的特殊例子和条件加以限制，说明书中这些示例的组织也与示出本发明的优势或劣势无关。虽然已经详细描述了本发明的实施方式，但应当理解的是，可以做出各种改变、替换和变形，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光器件，其中光发送回路和光接收回路集成在基板上，该光器件包括以下中的至少一项：
第一斜波导，该第一斜波导在用于将从光源发出的光引入到所述光器件的入射端口处或附近相对于所述基板的边缘倾斜延伸，
第二斜波导，该第二斜波导在与所述光接收回路光学连接的信号接收端口处或附近相对于所述基板的所述边缘倾斜延伸，以及
第三斜波导，该第三斜波导在与所述光发送回路光学连接的信号发送端口处或附近相对于所述基板的所述边缘倾斜延伸。
2.根据权利要求1所述的光器件，其中，所述第一斜波导、所述第二斜波导和所述第三斜波导中的至少一个与相对于所述基板的所述边缘垂直延伸的光波导光耦合并且形成定向耦合器。
3.根据权利要求1所述的光器件，所述光器件还包括：
一个或更多个光耦合器，该一个或更多个光耦合器设置在所述基板的表面上，并且相对于所述基板上方的方向向所述基板的所述表面输入光或从该表面提取光；以及
第四斜波导，该第四斜波导从所述光耦合器延伸到所述基板的与所述边缘相反的第二边缘，
其中，所述光耦合器和所述第四斜波导与所述光发送回路和所述光接收回路光学隔离。
4.根据权利要求3所述的光器件，其中，所述一个或更多个光耦合器以等间隔设置在所述基板上。
5.一种光器件，其中光发送回路和光接收回路集成在基板上，该光器件包括：
二输入二输出光耦合器，该二输入二输出光耦合器与用于将从光源发出的光引入到所述光器件中的入射端口光耦合，来将该光提供到所述光发送回路和所述光接收回路，
其中，所述二输入二输出光耦合器的两个输入端中的一个输入端连接到所述入射端口，并且所述两个输入端中的另一输入端是倾斜延伸到所述基板的边缘的斜波导。
6.根据权利要求5所述的光器件，所述光器件还包括：
光耦合器，其设置在所述基板的表面上并且从所述基板上引入光，
其中，该光耦合器与所述光发送回路和所述光接收回路光学隔离。
7.根据权利要求6所述的光器件，所述光器件还包括：
第二斜波导，该第二斜波导从所述光耦合器向所述基板的与所述边缘相反的第二边缘延伸。
8.一种光模块，该光模块包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的光器件；以及
电路芯片，该电路芯片与所述光器件一起容纳在封装中。
9.一种光模块，该光模块包括：
根据权利要求5至7中任一项所述的光器件；以及
电路芯片，该电路芯片与所述光器件一起容纳在封装中。
10.一种测试光器件的方法，该方法包括以下步骤：
通过相对于晶片的芯片区域的边界倾斜延伸的斜波导，将形成在该芯片区域中的光发送回路和光接收回路中的至少一方光学连接到设置在该晶片的所述芯片区域之外的区域中的用于测试的光耦合器；
在朝着晶片表面的位置处，将测试光输入到所述光耦合器或从所述光耦合器提取测试光；以及
通过所述斜波导将所述测试光提供到所述光发送器和所述光接收器中的至少一方，来测试所述光器件的特性。
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