CN114578479B - 具有非对称宽度的序列波导的光电探测器 - Google Patents

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Abstract

描述了具有非对称宽度波导的光学结构的各种配置。光电探测器可以包括具有不同宽度的平行波导，这些波导可以通过无源波导连接。一个或多个光吸收区域可以接近波导，以吸收通过一个或多个平行波导传播的光。在偏振分集光接收机中，具有非对称宽度波导的多个光电探测器可操作为在不同模式下对光进行转换。

Description

具有非对称宽度的序列波导的光电探测器
本申请是于国际申请日2019年6月27日提交的、申请号为201910567322.7、发明名称为“具有非对称宽度的序列波导的光电探测器”的分案申请。
技术领域
本公开一般涉及光学设备，并且更特别地涉及包含波导的光学设备。
背景技术
由于诸如偏振相关损耗(PDL)或偏振相关增益之类的偏振相关效应，一些光学设备会出现信号失真。一些传统方法试图针对不同偏振状态通过在设备内使用不同的光学元件和光路来减轻PDL。然而，这样的解决方案对设备的带宽能力造成了不利影响，并增加了设备的尺寸。
附图说明
以下描述包括对具有图示的附图的讨论，该图示通过本公开实施例的实现的示例的方式给出。附图应该通过示例的方式而非限制的方式来理解。如本文所使用的，对一个或多个“实施例”的参考应被理解为对包含在本发明的至少一个实现中的特定特征、结构或表征进行描述。因此，本文中出现的诸如“在一个实施例中”或“在替换实施例中”等短语描述了本发明的各种实施例和实现，而并不必需都涉及同一实施例。然而，它们也不必需相互排斥。为了易于识别对任何特定元素或动作的讨论，附图标记中最显著的一个或多个数字指代第一次引入该元素或动作的附图号(“图号”)。
图1示出了根据一些示例实施例的具有序列波导的光电探测器。
图2示出了根据一些示例实施例的光电探测器的截面。
图3示出了根据一些示例实施例的呈并行配置的光接收机。
图4示出了根据一些示例实施例的同向传播的光电探测器。
图5示出了根据一些示例实施例的具有光电探测器的示例光接收机，该光电探测器具有不同的光学元件顺序。
图6示出了根据一些示例实施例的呈组配置的示例光接收机。
图7示出了根据一些示例实施例的呈串接配置的示例高速光接收机。
图8示出了根据一些示例实施例的用于电连接不同光电探测器的示例电气架构。
图9示出了根据一些示例实施例的使用不同宽度的序列波导对光进行转换的方法的流程图。
图10是根据本公开实施例的包括一个或多个光学器件的系统的图示。
下文是对一些细节和实现的描述，其包括可能对以下描述的实施例的部分或全部加以描绘的所述附图的描述，以及在此提供的本发明构思的其他潜在实施例或实现的讨论。以下提供了本公开的实施例的概述，随后参照附图进行更详细地描述。
具体实施方式
出于解释的目的，在以下描述中列出了大量的具体细节，以便对本发明主题的各种实施例提供理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明主题的实施例。通常，不需要详细地显示已知的指令实例、结构和技术。
在偏振分集光子集成电路(polarization diversity photonic integratedcircuit或PIC)接收机中，从单模光纤接收的光的偏振是未知的，并且由于诸如单模光纤的温度变化或振动之类的不同原因而可以表现出可变的偏振。在一些配置中，偏振分集PIC接收机将光分成用于正交输入偏振的两条不同路径。两条不同路径的光承受相同的光学功能，例如光电探测器(例如，吸收半导体台面(semiconductor mesa))在每条路径上以实质上相同的响应性对光进行转换。响应性是由光电探测器对所接收到的光进行吸收所导致的光电流与进入光电探测器的总光功率的比率。
针对其中硅波导被用于光路由和滤波功能，以及诸如III-V外延生长晶体之类的其他材料被用作光电探测器台面的异构硅光子平台(heterogeneous silicon photonics)而言，过程设计配置(process design configuration)可以使得硅波导的最小宽度比III-V光电探测器台面的最小宽度要窄得多。在光电二极管台面的设计中，在提高响应性和器件速度之间会进行权衡；而这两个参数的优化受III-V光电探测器台面的最小宽度的限制。尽管增加光电探测器的光吸收面积可以提高响应性(例如，增加光电探测器从附近波导吸收的光的比例)，但面积的增加也增加了设备的电容，这使得光电探测器的电阻-电容(RC)的时间常数有所降级。如果有可能使III-V光电探测器台面如同硅波导的那样窄，那么对响应性和器件速度的同时且更好优化将是可能的。
为此，高速光电探测器可以通过以下方式在限制器件电容的同时来提高响应性，该方式即通过实施在同一光吸收层(例如，III-V光电探测器台面)下设置的两个平行波导，这有效地将与单个III-V光电探测器台面相互作用的光的吸收长度翻倍，以及最小化或消除了由于III-V光电探测器台面和硅波导的最小宽度的不同所导致的对响应性和器件速度进行优化的代价。两个平行波导具有不同的宽度，以避免两个波导之间的光耦合。在一个示例实施例中，两个平行波导通过无源波导连接。在该示例实施例中，在光束沿着第一波导传播时，光吸收层部分地吸收该光束，并且在光束通过无源波导的方式沿着第二光导传播时，进一步地部分吸收该同一光束。
在一些示例实施例中，偏振分集PIC接收机包括第一高速光电探测器和第二高速光电探测器，它们并行工作以处理处于不同偏振状态的多束光。在一些示例实施例中，偏振分集PIC接收机包括第一高速光电探测器和第二高速光电探测器，它们以串接布置进行工作，以处理处于不同偏振状态的多束光。光电探测器所产生的电信号可以通过公共电接触进行合并。
图1示出了根据一些实施例的从顶部可见的光电探测器100(例如，光电二极管)。光电探测器100包括光吸收层115(例如，半导体台面、III-V外延、II-VI外延)，该光吸收层115设置在两个波导105和110(例如，硅波导、金刚石波导)上方。在图1的示例实施例中，两个波导105和110通过无源波导环路120(例如，路由、延迟)序列连接。输入到光电探测器100的光在其沿着第一波导105(“W1”)传播时部分地被光吸收层115吸收，并且进一步地在其经由波导环路120沿第二波导110(“W2”)行进时部分地被光吸收层115吸收。以这种方式，相同的光在光吸收层115通过两次，从而使光与光吸收层115之间的相互作用长度L翻倍，而不增加光吸收层115的面积和电容。
如这里所使用的，波导是序列的(即，按序列)，即光束经历两个连续的吸收事件(例如，经由W1的第一吸收事件和经由W2的第二吸收事件)。在一些示例实施例中，序列波导可以在两个以串接方式进行工作的光电探测器之间进行划分。例如，第一吸收事件W1可以发生在第一光电探测器中，以及第二吸收事件W2可以发生在第二光电探测器中，其中第一和第二光电探测器呈串接布置，如下面参照图7进一步详细讨论地。
光吸收层115的顶部是第一类型的掺杂半导体(例如，p型、n型)的电接触，如由光吸收层115中的正向对角线阴影所表示的。光电探测器100还包括作为第二类型的掺杂半导体的电接触125的半导体区域，如由电接触125中的反向对角线阴影所表示的，所述第二类型的掺杂半导体与所述第一类型(例如p型、n型)相反。光吸收层可以包括半导体材料的竖直堆叠，其从上至下包括第一类型的掺杂半导体、本征(未掺杂的)半导体和第二类型的掺杂半导体。第二类型的掺杂半导体可以跨吸收层115和电接触125水平地延伸。光吸收层115和电接触125协同作用，以将在波导105和110中传播的光转换为电流(例如，一个或多个电信号)。
在一些实施例中，两个波导路径105和110具有不同的宽度，以避免光从路径105耦合到路径110，反之亦然。在一些示例实施例中，根据不同示例实施例的设计参数，波导路径105和110至少对于台面下的长度(例如，相互作用长度L)而言具有不同的宽度，并且对于不在吸收层115(例如，台面)下的部分而言，可以具有相同的宽度。波导路径105、110和环路120可以实现为肋型(rib type)、线型(wire type)或其他类型。在一些实施例中，为了保持硅路径长度较短，波导路径105和110为肋型，并且回路120为线型波导，因此回路的弯曲半径更紧。在一些示例实施例中，波导环路120是渐缩的，以调整两个硅波导105和110之间的宽度差异。在一些示例实施例中，波导105和110的弯曲区域127是渐缩的，以调整宽度差(例如，波导回路的每一端的宽度相同，而弯曲区域127补偿以调整宽度差)。
图2示出了根据一些示例实施例的光电探测器200的截面。图2中的截面视图对应于图1中的截面双侧虚线箭头。虽然图2的示例中的光电探测器200是P-I-N结构，应理解的是序列波导可以被集成到其他光电探测器和几何形状中(例如,单行载流子光电二极管(uni-travelling carrier photodiode)、雪崩二极管或光导设备)。如图所示，光电探测器200可包括设置在顶部掺杂半导体210上的金属接触205和连接至金属接触225的底部掺杂半导体230，该顶部掺杂半导体210设置在吸收半导体215上。
根据一些实施例，光吸收层115(图1中具有正向对角线阴影)对应于包括金属接触205、顶部掺杂半导体210和吸收半导体215的台面结构(参见图1和图2中的“台面宽度”括号)。金属接触225显示为电接触125，其在图1中具有反向对角线阴影。顶部掺杂半导体210和底部掺杂半导体230是相反的类型(例如，顶部掺杂半导体210为p型，则底部掺杂半导体230为n型，或者反之亦然)。光在包括具有不同宽度的非对称宽度波导W1和W2的硅层240中传播。硅层240经由分隔层235(例如，电介质包层、气隙)与底部掺杂半导体分隔。硅层240定位在掩埋的氧化物层245(BOX)上，而该氧化物层245设置在硅晶支撑体250(silicon waferhandle)上。根据一些实施例，硅层240、掩埋的氧化物层245和硅晶支撑体是绝缘体上硅(SOI)晶片255上的一部分。
图3示出了根据一些实施例的呈并行配置的光接收机300。光接收机300是偏振分集接收机(PDR)的示例，其中两个光电探测器——光电探测器305和光电探测器310——并行工作以从处于不同偏振状态下的两个输入光束生成光电流。
光电探测器305和310的每一个包括两个由波导环路连接的顺序非对称宽度波导，如图1所讨论的。在一些实施例中，W1和W1'具有相同的宽度(例如1.5微米)，W2和W2'具有相同的较小宽度(例如1微米)。在那些示例实施例中，通过各自光电探测器传播的光在异质吸收区域(例如，台面309和315)下保持相同的波导序列。在一些实施例中，光电探测器305和光电探测器310在PIC上具有完全相同的几何形状和完全相同的定向(例如，没有翻转、没有旋转)，以避免在制造过程中出现可能的不对称，而该可能的不对称可能导致不同定向的探测器之间的响应性差异。
在一些实施例中，分光器301(例如偏振分束光栅耦合器)将入射光303(例如来自单模光纤的光)分成正交偏振光束：输入至光电探测器305的第一束光和输入至检测器310的第二束光。特别地，第一束光沿着光电探测器305的初始波导路径W1、绕过环路307，并且通过光电探测器305的返回波导路径W2传播回来。随着第一光束传播通过初始和返回波导路径W1和W2，光电探测器305的光吸收层309产生一个或多个电信号，如上所讨论的。类似地，第二束光沿着另一初始波导W1'、绕过环路313，并且通过光电探测器310的返回波导W2'传播回来。随着第二光束通过初始和返回波导W1'和W2传播，光电探测器310的光吸收层315产生额外的光电流。第一和第二光束的两个正交模态具有相对于光吸收层的相同约束因子，因此具有相同的模态吸收。两个光电探测器305和310所产生的光电流可以通过共同的电接触进行合并，如下面参照图8更进一步详细讨论的。与以往的方法相比，接收机300中的光束在吸收层下以相同的顺序通过各自的接收机传播，从而保持模态吸收和响应性。
进一步地，根据一些示例实施例，第一光束和第二光束由诸如波长分光器和半导体光放大器(SOA)之类的附加元件进一步处理。在一些实施例中，第一和第二光束以相同的顺序遇到相同的附加元件，以保持最终产生的电信号的响应性和合并性。
在一些实施例中，虽然波导W1和W2具有不同的宽度以防止耦合和损耗，但部分光可能会在波导之间耦合。例如参见图1中的光电探测器100，当在波导W2中传播的光耦入波导W1时，会发生回波损耗(return loss)。通过使光在波导中同向传播(co-propagate)，使得光沿同一方向行进，可以减少回波损耗。如此处所使用的，当光在第一波导和第二波导以相反的方向传播时(例如，如图1中的光电探测器100那样)会产生反向传播的光，而当光在第一和第二波导以相同的方向传播时(例如，二者都是从左到右传播)会产生同向传播的光。光沿某一方向传播，光在与第一波导平行的附近的第二波导中传播。图4示出了根据一些示例实施例的同向传播的光电探测器400。在同向传播的光电探测器400中，光被输入到第一波导(W1)中，且围绕环路405传播，并且在同向传播光电探测器400的同一侧进入第二波导(W2)中。虽然图4显示了单个光电探测器400，但应当理解的是，该同向传播配置可以与其他附图中的其他实施例组合。例如，两个同向传播的光电探测器可以被实现为偏振分集接收机(例如，图3的光接收机300)。
图5示出了根据一些示例实施例的示例光接收机500，该光接收机具有包含不同光学元件顺序的光电探测器。通常，将序列波导连接的波导的长度相似，以确保它们承受相同的损耗并保持相同的响应性。然而，形状可以根据不同的考虑而有所不同(例如，给定PIC的要求和设计布局)，只要整体光路径具有基本上相同的损耗。在所示出的示例中，光接收机500包括可集成到不同PIC布局中的不同弯曲顺序(bend order)的光电探测器。在第一光电探测器505中，第一光束从初始波导W1发出，进入直线分段510，进入圆形分段515，进入直角分段520，并返回到光电探测器505的返回路径波导W2。第二光电探测器525具有按照光电探测器505的镜像对称的不同弯曲顺序：第二光束从初始波导W1’发射到直角分段530、圆形分段535、直线分段540，并返回到光电探测器525的返回路径波导W2’。在一些示例实施例中，波导W1和W1'的宽度相等，W2和W2'的宽度相等。
图6示出了根据一些示例实施例的呈组配置(group configuration)的示例光接收机600。光接收机600包括单个台面605，该台面605设置在两对序列波导之上，后者包括第一对W1和W2以及第二对W1'和W2'。在一些示例实施例中，W1和W1'共享第一宽度(例如，4微米)，而W2和W2'具有与第一宽度不同的相同第二宽度(例如，2微米)。以这种方式，每个波导具有与其相邻波导的宽度不同的宽度(例如W1的宽度与W2和W2'均不同，从而避免了W1与W2或W2'之间的耦合)。
通常，对于高速运行而言，可能需要最小化发生吸收的总光程长度，该总光程长度包括任何无源硅分段。对于50G符号速率(5E10符号/秒)，符号持续时间为20ps。如果波导的模态指数为～3.5，则符号持续时间对应的路径长度为1.7mm。在一些示例实施例中，为了防止信号退化，路径长度应不大于符号持续时间的～10％，即170微米。为此，图7示出了根据一些示例实施例的具有180度旋转对称的串接配置的示例高速光接收机700，该接收机700采用。如此处所使用的，串接表示光电探测器协同工作以产生电流(例如，通过使用在光电探测器之间分开的两组序列波导来吸收两个不同光束的部分)。
光接收机700的一个优点是，通过避免无源波导环路(例如图1的环路120)，缩短了被吸收的光的光学路径长度。在图示的示例中，光接收机700包括第一光电探测器705和第二光电探测器710，它们由用于分隔不同光束的光学路径的无源波导715(例如，无源波导715A和无源波导715B)连接。在图7的示例实施例中，第一序列波导对包括具有不同宽度的W1和W2。第一光束从W1传播，并且部分地被台面707吸收。然后，第一光束通过无源波导715A从W1传播到检测器710的W2，根据一些示例实施例，该无源波导715A是渐缩的，以适应波导W1和W2的宽度差异。然后，第一光束经历被探测器710的台面713的进一步吸收。
接收机700还包括具有不同宽度的第二序列波导对W1'和W2'。在一些示例实施例中，W1和W1'具有第一宽度(例如1.5微米)，并且W2和W2'具有与第一宽度不同的第二宽度(例如1微米)，以防止相邻波导之间的耦合和损耗(例如，防止W1'和W2之间的耦合)。第二光束从W1'传播，并且部分地被台面713吸收。然后，第二光束通过无源波导715B从W1'传播到探测器710的W2'，该无源波导715B是渐缩的，以适应波导W1'和W2'的宽度差异。然后，第二光束经历被检测器705的台面707的进一步吸收。
图8示出了根据一些示例实施例的用于电连接不同光电探测器的示例电气架构800。在所示的示例中，第一光电探测器805转换第一偏振状态的光，第二光电探测器810转换与第一偏振状态正交的第二偏振状态的光。为了清楚，在图8中省略连接光电探测器805和810中的不同光导的无源光导，但是应当理解的是第一光电探测器800和第二光电探测器810可以具有连接其对应的波导路径的环路波导或非环路波导(例如，图7中的无源波导715)。两个光电探测器805和810使用包括第一节点815、第二节点825和第三节点820的公共节点进行电连接。第一节点815和第三节点820可以与同一类型的掺杂半导体(例如N型)进行电接触，而第二节点825可以与相反类型的掺杂半导体(例如P型)进行接触。在第一光电探测器805中，两者均具有相同的半导体材料类型(例如N型)的半导体区域840(例如，设置在半导体区域上的电接触)被电连接至第一节点815和第二节点820。此外，第一光电探测器805的台面845被电连接到第二节点825。
同样地，在第二光电探测器810中，两者均具有相同的半导体材料类型(例如N型)的半导体区域830被电连接至第一节点815和第二节点820。此外，第二光电探测器810的台面835被电连接到第二节点825。半导体台面835和845(被连接至825)均具有共同半导体材料类型，而所有半导体区域830和840(被连接至第一节点815和第二节点820)均具有共同半导体材料类型，后者在一些示例实施例中具有相反的极性。在一些示例实施例中，节点815、825和820被连接到用于输出的传输线(例如，地-信号-地(GSG)传输线)。
图9示出了根据一些示例实施例的使用不同宽度的序列波导对光进行转换的方法900的流程图。在操作905中，光被分成具有不同偏振状态的多束光。例如，参照图3，从单个光纤接收输入光303，并且将其输入到分光器301，后者将光303分成处于第一偏振状态的第一光束和处于与第一偏振状态正交的第二偏振状态的第二光束。在一些示例实施例中，输入光303包含一个或多个信号，并且第一光束和第二光束包含相同的一个或多个信号，尽管由于输入光303的可变偏振而在不同的功率水平上。
在操作910中，使用光吸收层生成电气流动(例如，电流)。例如，参照图3，光电探测器305将第一光束转换为第一电流，而光电探测器310将第二光束转换为第二电流。
在操作915中，电流被合并。例如，参照图8，将由第一光电探测器805产生的第一电流与由第二光电探测器810产生的第二电流通过公共电节点(例如，第一节点815、第二节点825和第三节点820)相加在一起。在一些实施例中，第一电流是具有一组电信号(例如，由输入光携带的相同信号)的第一光电流，并且第二电流是具有同一组电信号的第二光电流。因此，当第一和第二光电流相结合时，最终的光电流是来自各自光电探测器的第一和第二光电流之和。
在操作920中，通过公共节点输出合并电流。例如，合并后的电流可以输出到不同的集成电路(例如，传输到特殊应用集成电路(ASIC)以进行进一步处理)，如下面参照图10进一步详细讨论的。
图10是根据本公开实施例的包括一个或多个光学设备的系统1000的图示。在该实施例中，系统1000被显示为包括印刷电路板(PCB)基板1005、有机基板1010、ASIC 1015和光子集成电路(PIC)1020。在该实施例中，1020包括上述一种或多种光学设备(例如，光电探测器100、光接收机700)。PIC 1020通过棱镜1025与光纤1030交换光；根据一些示例实施例，所述棱镜是用于将光学模式耦合到单模光纤上的失准容差器件(misalignment-tolerantdevice)。PIC 1020的光学设备至少部分地由ASIC 1015中所包含的控制电路控制。ASIC1015和PIC 1020均示出设置在铜柱1014上，铜柱1014用于经由有机衬底1010与集成电路(IC)通信耦合。PCB 1005通过球栅阵列(BGA)互连1016耦合至有机衬底1010，并可用于将有机衬底(即ASIC 1015和PIC 1020)与系统1000中未显示的其他组件(例如，互连模块、电源等)互连。
以下是实施例的示例:
1.一种用于转换光的方法，该方法包括：使用光学结构接收光束，该光学结构包括不同宽度的序列波导，该序列波导包括第一波导和第二波导，所接收到的光束从第一波导传播至第二波导，第二波导具有与第一波导不同的宽度；并且通过使用接近一个或多个序列波导的光吸收层转换光而产生电流。
2.根据示例1的方法，其中光吸收层接近该第一波导和该第二波导，以及其中光吸收层对在第一波导和第二波导中的光进行转换。
3.根据示例1-2的方法，其中光学结构为平行配置，光学结构还包括具有不同宽度的第三波导和第四波导，以及平行于光吸收层的附加光吸收层，该附加光吸收层接近第三波导和第四波导。
4.根据示例1-3的方法，还包括：使用光学结构接收附加光，附加光从第三波导传播到第四波导；以及利用附加光吸收层，通过对第三波导和第四波导中的附加光进行转换而产生附加电流。
5.根据示例1-4的方法，还包括：将初始光分为光和附加光，光和附加光具有不同偏振状态；以及通过将电流与附加电流相合并而产生合并电流。
6.根据示例1-5的方法，其中光学结构为串接配置，该光学结构还包括具有不同宽度的第三波导和第四波导，以及接近光吸收层的附加光吸收层；其中光吸收层接近第一波导和第四波导，以及附加光吸收层接近第二波导和第三波导；以及其中通过使用光吸收层对第一波导和第四波导中的光进行转换而产生电流。
7.根据示例1-6的方法，还包括：接收附加光束，附加光束从第三波导传播到第四波导；以及利用附加光吸收层，通过对第三波导和第四波导中的光进行转换而产生附加电流。
8.根据示例1-7的方法，其中第一波导与第三波导具有相同的宽度以及第二波导与第四波导具有相同的宽度。
9.根据示例1-8的方法，其中光学结构呈组配置，光学结构还包括第三波导和第四波导，第四波导具有与第三波导不同的宽度，第三波导与第四波导耦合；以及其中光吸收层接近包括第一波导、第二波导、第三波导和第四波导的组；以及其中光吸收层对在第一波导、第二波导、第三波导和第四波导中的光进行转换。
10.根据示例1-9的方法，其中第一波导通过无源波导连接到第二波导。
11.根据示例1-10的方法，其中无源波导渐缩以补偿宽度差异。
12.根据示例1-11的方法，其中无源波导为环路。
13.根据示例1-12的方法，其中光吸收层为吸收半导体以及序列波导为硅波导。
14.根据示例1-13的方法，其中光学结构为偏振分集光接收机。
15.一种光学结构包括：不同宽度的序列波导，序列波导包括与第二波导连接的第一波导，第二波导具有与第一波导不同的宽度；以及光吸收层，其接近序列波导中的一个或多个，以通过对在序列波导中的一个或多个波导中的光进行转换而产生电流。
16.根据示例15的光学结构，其中光吸收层接近第一波导和第二波导，以及其中光吸收层对第一波导和第二波导中的光进行转换。
17.根据示例15-16的光学结构，其中光学结构呈串接配置，光学结构还包括具有不同宽度的第三波导和第四波导，以及接近光吸收层的附加光吸收层；以及其中光吸收层接近第一波导和第四波导以及附加光吸收层接近第二波导和第三波导；以及其中光吸收层对第一波导和第四波导中的光进行转换以及附加光吸收层对第二波导和第三波导中的光进行转换。
18.根据示例15-17的光学结构，其中第一波导通过无源波导连接到第二波导。
19.根据示例15-18的光学结构，其中无源波导渐缩以补偿宽度差异。
20.根据示例15-19的光学结构，光学结构还包括：将输入光分成具有不同偏振状态的多个光束的分光器，其中光吸收层传导对在第一波导或第二波导中的至少一个中传播的多个光束中的一个光束进行转换。
在上面的详细描述中，本发明的方法和设备已经参照其具体的示例实施例进行了描述。然而，显而易见地，在不背离本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和变更。因此，本说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于转换光的方法，所述方法包括：
在包括第一波导和第二波导的第一光学结构处接收第一光束；
在包括第三波导和第四波导的第二光学结构处接收第二光束，所述第一波导和所述第三波导被布置为第一组序列波导，并且所述第二波导和所述第四波导被布置为第二组序列波导，所述第一光学结构和第二光学结构被布置成串接光学结构；
使所述第一光束传播通过所述第一光学结构的所述第一波导以及所述第二光学结构的所述第三波导，所述第一波导和所述第三波导具有不同的宽度；
使所述第二光束传播通过所述第二光学结构的所述第四波导和所述第一光学结构的所述第二波导，所述第四波导和所述第二波导具有不同的宽度，所述第一波导中的所述第一光束和所述第二波导中的所述第二光束在所述第一光学结构中沿相反的方向传播，所述第三波导中的所述第一光束和所述第四波导中的所述第二光束在所述第二光学结构中沿相反的方向传播；以及
通过使用所述第一光学结构和所述第二光学结构中的光吸收层转换所传播的光束，来生成电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述串接光学结构还包括将所述第一波导和所述第三波导连接的渐缩波导，所述渐缩波导具有用于针对所述第一波导和所述第三波导的宽度的不同进行补偿的渐缩。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述串接光学结构还包括将所述第四波导连接至所述第二波导的另一渐缩波导，所述另一渐缩波导具有用于针对所述第四波导和所述第二波导的宽度的不同进行补偿的渐缩。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学结构包括接近所述第一波导和所述第二波导的第一光吸收层，其中所述第一波导和所述第二波导具有不同的宽度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一光吸收层从传播通过所述第一波导和所述第二波导的光束中生成电流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二光学结构包括接近所述第三波导和所述第四波导的第二光吸收层，其中所述第三波导和所述第四波导具有不同的宽度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二光吸收层从传播通过所述第三波导和所述第四波导的光束中生成电流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学结构生成所述电流的一部分，并且所述第二光学结构生成所述电流的另一部分。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
使用被连接至所述第一光学结构和所述第二光学结构的电路来组合所述电流的所述一部分和所述另一部分。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波导和所述第四波导享有相同的宽度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二波导和所述第三波导享有相同的、与所述第一波导和所述第四波导的宽度不同的宽度。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将初始光分为一个光束和另一光束，所述一个光束和所述另一光束具有不同的偏振态。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述光吸收层是半导体层。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导和所述第四波导是硅波导。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述串接光学结构是偏振分集光学设备。
16.一种用于转换光束的光学设备，所述光学设备包括：
第一光学结构，包括第一光吸收层、第一波导和第二波导；
第二光学结构，包括第二光吸收层、第三波导和第四波导，所述第一光学结构和所述第二光学结构以串接光学结构布置，其中所述第一波导和所述第三波导被布置为第一组序列波导，以使得第一光束传播通过所述第一光学结构的所述第一波导以及通过所述第二光学结构的所述第二波导，所述第一波导和所述第三波导具有不同的宽度，其中所述第二波导和所述第四波导被布置为第二组序列波导，以使得第二光束传播通过所述第二光学结构的所述第四波导以及通过所述第一光学结构的所述第二波导，所述第四波导和所述第二波导具有不同的宽度，其中所述第一波导中的所述第一光束和所述第二波导中的所述第二光束在所述第一光学结构中沿相反的方向传播，并且所述第三波导中的所述第一光束和所述第四波导中的所述第二光束在所述第二光学结构中沿相反的方向传播，其中所述第一光吸收层和所述第二光吸收层通过转换所传播的光束来生成电流。
17.根据权利要求16所述的光学设备，其中所述串接光学结构还包括连接所述第一波导和所述第三波导的渐缩波导，所述渐缩波导具有所述渐缩的波导具有用于针对所述第一波导和所述第三波导的宽度的不同进行补偿的渐缩。
18.根据权利要求16所述的光学设备，其中所述串接光学结构还包括将所述第四波导连接至所述第二波导的另一渐缩波导，所述另一渐缩波导具有用于针对所述第四波导和所述第二波导的宽度的不同进行补偿的渐缩。
19.根据权利要求18所述的光学设备，其中所述第一光学结构生成所述电流的一部分，并且所述第二光学结构生成所述电流的另一部分，其中所述光学设备还包括用于组合所述电流的所述一部分和所述另一部分的电路。
20.根据权利要求16所述的光学设备，其中所述光学设备是偏振分集光学设备。
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