CN114660724A - 多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施例可以涉及与双偏振小芯片相关的装置、过程和技术，所述双偏振小芯片可以由光接收器使用以将在单条光纤上传播并承载两个或更多个光信号的多偏振光划分到两条或更多条光纤中，每条光纤承载特定光信号。双偏振小芯片还可以由光发射器使用以组合要被传送到单条光纤上的多个光信号，其中多个光信号中的每一个由单条光纤上的波长的不同偏振表示。还可以描述和/或要求保护了其他实施例。

Description

多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加 光学带宽
政府许可权
本发明是根据由DARPA授予的协议No.HR0011-19-3-0003在政府支持下进行的。政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
本公开的实施例总体上涉及光子封装领域，具体而言，涉及光学互连。
背景技术
虚拟机和云计算的持续增长将不断增加对光接收器和发射器的带宽需求。
附图说明
图1示出了电插座带宽限制和输入/输出(I/O)功耗的示例曲线图。
图2A-2B是包括传统光子传输的封装的示图。
图3是使用两个光输入进行光传输和两个光输入进行光接收的传统收发器小芯片的示图。
图4是根据各种实施例的包括双偏振小芯片的封装的俯视图。
图5是根据各种实施例的与双偏振小芯片光耦合的收发器小芯片的示图。
图6是根据各种实施例的包括与多个双偏振小芯片光耦合的多个收发器小芯片的封装的示图。
图7示出了根据各种实施例的用于执行偏振转换的马赫曾德尔(MZ)调制器的两个示图。
图8A-8F示出了根据各种实施例的与双偏振小芯片和片上系统(SOC)管芯耦合的硅光子(PIC)芯片的各种示例。
图9示意性地示出了根据各种实施例的计算设备。
具体实施方式
本文描述的实施例可以涉及与减少要与光接收器、光发射器或光收发器耦合的光纤的数量有关的装置、过程、设备和/或技术。实施例可以涉及光学电路、芯片或小芯片，其可以被称为双偏振小芯片，其可以用于增加带宽或减少进出光子器件(例如，多芯片封装)的光纤数量。在实施例中，可以由光接收器使用双偏振小芯片或其等同功能而将在单条光纤上传播并承载两个或更多个光信号的多偏振光分到两条或更多条光纤中，每条光纤承载特定光信号中的一个。在实施例中，可以由光发射器使用双偏振小芯片而对要传送到单条光纤上的多个光信号进行组合，其中多个光信号中的每一个由光纤上的光波长的不同偏振来表示。
因此，使用本文所述的实施例，要与光接收器、光发射器或光收发器物理耦合的光纤的数量可以减半。作为示例，如果在多芯片封装(MCP)中具有五个光学区块的MCP的配置传送1兆兆比特每秒(Tbps)的聚合带宽，则添加双偏振小芯片会将带宽增加到2Tbps。可替换地，如果带宽保持相同，则双偏振小芯片将与MCP耦合的光纤的数量减半。这将显著地降低硬件复杂度。
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且在附图中通过说明的方式示出了其中可以实施本公开的主题的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为是限制性的，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同方案限定。
对于本公开，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。对于本公开，短语“A、B和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
本说明书可以使用基于透视的描述，例如顶/底、进/出、上/下等。这样的描述仅仅用来有助于论述，并非旨在将文本所述实施例的应用限定为任何特定方向。
本说明书可以使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”，其各自可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如针对本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。
在本文中可以使用术语“与……耦合”连同其派生词。“耦合的”可以表示以下中的一个或多个。“耦合的”可以表示两个或更多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合的”也可以表示两个或更多个元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，并且可以表示一个或多个其他元件耦合或连接在表述为彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合的”可以表示两个或更多个元件直接接触。
可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。
如在本文中所使用的，术语“模块”可以指ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当的部件，或者是它们的一部分，或者包括它们。
本文的各图可以示出一个或多个封装组件的一层或多层。本文示出的层示为不同封装组件的层的相对位置的示例。这些层是为了解释的目的而描绘的，并且未按比例绘制。因此，不应从图中假定层的相对尺寸，并且仅在具体指示或讨论的情况下，可以针对一些实施例假定大小、厚度或尺寸。
图1示出了电插座带宽限制和输入/输出(I/O)功耗的示例曲线图。曲线图100和曲线图150示出了封装I/O在带宽、功率、延迟和可达范围方面变得受更多限制。这些曲线图由DARPA，Proposer Day Slide，2018年11月1日，Gordon Keeler出版。
对于电、光子和电光封装的传统实施方式，封装外I/O带宽稳定地每两年增加一倍，传统封装和I/O技术必须按比例缩放以满足这种带宽需求。结果，封装引脚数和I/O数据速率持续增加。然而，电I/O可达范围，即电印刷电路板(PCB)迹线或电缆的长度，继续以增加的速率减小。另外，I/O能量效率已急剧减慢，这已导致快速接近I/O功率壁垒，即对于高性能封装，I/O功率达到每封装总功率的点。
曲线图100示出了与高性能CPU、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)和专用集成电路(ASIC)的预计年度性能相比的插座带宽的示例曲线图。以当前增长速率，每个插座的带宽将很快达到I/O功率将超过完全插座分配的点。
曲线图150示出了与如上所述的高性能处理器的预计年性能相比的功率的示例曲线图。如图所示，每个封装的总功率将很快与片外I/O所需的功率相交。
图2A-2B是包括传统光子传输的封装的示图。在图2A中，封装200是传统光子封装的侧视图。封装200包括衬底202，其包括利用光路206光耦合到光纤连接器208的光子集成电路(PIC)204。在传统的实施方式中，光纤(未示出)连接到光纤连接器208。在传统实施方式中，在光纤上传播的光信号在单个或多个波长上，并且仅具有一种偏振类型，例如横电波(TE)或横磁波(TM)。PIC(也可以被称为硅光子集成电路(IC))可以包括光接收器、光发射器或光收发器，各自与单条光纤或光纤阵列光耦合。
在传统实施方式中，PIC 204可以使用嵌入式多管芯互连桥接器(EMIB)212与片上系统(SOC)210电耦合。EMIB 212可以与衬底202耦合和/或嵌入其中。在传统实施方式中，PIC 204和SOC 210之间的其他连接可以包括硅内插器(未示出)或在衬底202顶部上的再分布层(未示出)。传统实施方式中的集成散热器(IHS)214可以与PIC 204和SOC 210热耦合以进行冷却。另外，可以有一个或多个光纤支撑件216来为光路206提供支撑。在实施方式中，这些光路可以是波导。在其他传统实施方式中，SOC 210可以替代地是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、加速器或一些其他处理设备。
图2B作为光学多芯片封装的示例传统实施方式的俯视图示出了传统封装250。传统封装250包括衬底252，其可以类似于衬底202，可以将类似于SOC 210的SOC 254和硅光子收发器256或多个PIC(未示出)耦合到衬底252上。PIC可以集成在SOC的南/北/东/西侧。或者，其可以直接集成在SOC的顶部或底部。可以使用可以类似于EMIB 212的EMIB 258来电耦合可以类似于PIC 204的SOC 254和硅光子收发器256。在传统实施方式中，并行高级接口总线(AIB)可以用于电耦合SOC 254和硅光子收发器256。可替换地，SOC与PIC之间的电耦合可以基于串行化接口。光纤(未示出)可以与硅光子收发器256耦合。注意，可以与硅光子收发器256耦合的光纤(未示出)将传送具有一种偏振(TE或TM)的一个光信号。
硅光子封装的其他传统电实施方式还可以包括电路设计优化，互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺缩放，通过改进PCB材料、封装技术、插座和连接器来降低信道损耗特性。其他传统实施方式也可以增加封装尺寸和/或引脚数以增加带宽。
图3是使用两个光输入进行光传输和两个光输入进行光接收的传统收发器小芯片的示图。在同一收发器小芯片中，在同一芯片中可以存在多个这些收发器。传统光收发器300可以类似于图2B的硅光子收发器256。传统光收发器300包括光发射器部分302和光接收器部分342。光发射器部分302可以包括第一光发射器304和第二光发射器314。第一光发射器304包括与一个或多个光环308光耦合的输入波导306和电光电路(未示出)。第二光发射器314包括与一个或多个光环318光耦合的输入波导316和电光电路(未示出)。
对于光学传输，两个光输入309、319由光收发器300接收，第一光输入309与波导306光耦合，并且第二光输入319与波导316光耦合。在其他实施方式中，可以使用激光脉冲发生器(未示出)来代替光输入309、319。第一光发射器304将在第一光输出310上传送光信号，并且第二光发射器314将在第二光输出320上传送光信号。因此，第一光输入309直接驱动第一光输出310，并且第二光输入319直接驱动第二光输出320。光输出310、320具有相同的偏振，例如TE或TM中所选择的一个。
接收器部分342包括第一光接收器344和第二光接收器354。第一接收器344包括与一个或多个光环348耦合的光波导346，其中光输入349与光波导346耦合。第二接收器354包括与一个或多个光环路358耦合的光波导356，其中光输入359与光波导356耦合。
注意，这些实施方式仅以一种光偏振工作。尽管这些传统实施方式可以解决关于图1讨论的一些功率效率、带宽密度和信道损耗问题，但是这些传统实施方式不利用双偏振来将光路上的两个光信号转换成一个光路上的一个光信号以增加带宽或减少光纤数量。
图4是根据各种实施例的包括双偏振小芯片的封装的俯视图。光学封装400包括衬底452、SOC 454、EMIB 458和光子收发器芯片456，它们可类似于图2的衬底252、SOC 254、EMIB 258和光子收发器芯片256。注意，在实施例中，光子收发器芯片256可以是光接收器或光发射器。在实施例中，SOC 454可以是任何芯片或处理器，包括CPU、GPU、ASIC等。在实施例中，EMIB 458可以嵌入到衬底452中，并且可以将SOC 454与硅光子收发器芯片456电耦合。在实施例中，可以使用除了EMIB 458之外的不同电耦合结构，例如在衬底452上的AIB、硅内插器、有机布线或RDL。
在实施例中，双偏振小芯片460或“双偏振芯片”460与光子收发器芯片456光耦合。在实施例中，当与光子收发器芯片456光耦合时，双偏振芯片460可以提供三个光学功能。第一个可以是在单条光纤上接收入射光，并将该入射光划分到两条光纤上，这两条光纤随后与光子收发器芯片456光耦合以用于光子收发器芯片456内的多个光发射器。第二个可以是在不同光纤上从光子收发器芯片456内的多个发射器接收多个光信号，以转换不同光纤上的偏光性(polarity)，使得它们各自具有不同的偏光性，并且然后将所得光信号组合到单条光纤上以产生在具有多个偏光性的波长上的单个光信号。第三个是在单条光纤上接收包括具有多个偏光性的多个光信号的入射光，然后将多个光信号划分成各自在不同波导和/或光纤上的光信号，以由光子收发器芯片456内的多个光接收器接收。将在下面更详细地描述这些光学功能。
图5是根据各种实施例的与双偏振小芯片光耦合的收发器小芯片的示图。可以以多种不同的配置将双偏振小芯片570与光收发器500光耦合，其可以类似于图3的光收发器300。
可以在低光损耗光子技术(例如，氮化硅(SiN)、磷化铟(InP)或硅)内开发和/或实现双偏振小芯片570。根据双偏振小芯片570的特定操作要求，可以使用某些其他材料或材料的组合来实现优选的光学性能。在实施例中，然后可以将双偏振小芯片570与光学MCP的其余部分异构集成，如下面进一步讨论的。异构集成可以涉及使用各自具有特定目的的多个硅芯片，例如FPGA、SOC或高带宽存储器(HBM)，被组织成彼此上下叠置(被称为3D)，使用嵌入式桥接器(被称为2.5D)，或者被组织成在衬底上彼此相邻(被称为2D)。
光收发器500可以包括光发射器部分502和光接收器部分542。在其他实施例中，可以有多个光发射器部分502和多个光接收器部分504。光发射器部分502可以包括第一光发射器504和第二光发射器514。如关于图3进一步详细描述的，第一光发射器504和第二光发射器514可以分别从第一光输入509和第二光输入519接收光信号。在实施例中，双偏振小芯片570可以包括分束器572，其可以沿着光路574从光源接收光信号。然后，分束器572将接收到的光分成沿着光路576、578的多个光信号。在实施例中，沿着光路576、578的多个光信号将具有与从光路574接收的光信号相同的波长和相同的偏振。在实施例中，多个光路576、578中的一个或多个可以穿过放大器580，以放大沿着多个光路576、578中的一个或多个的光信号。放大器582的输出可以与光收发器500的光信号输入509、519相对应，以便为第一发射器504或第二发射器514提供适当功率水平的光信号。
光收发器500的光发射部分502的第一光发射器504和第二光发射器514可以以其他方式与双偏振小芯片570交互。例如，可以与图3的第一光信号输出310和第二光信号输出320类似的第一光信号输出510和第二光信号输出520可以与双偏振小芯片570光耦合。在实施例中，第一光信号输出510可以与偏振转换器582耦合以改变第一光输出510上的光信号的偏振。例如，偏振可以从TE变化到TM，或者可以从TM变化到TE。光信号可以从偏振转换器582传递到偏振光束组合器(PBC)584。第二光信号输出520可以进入双偏振小芯片570并且与PBC 584光耦合。所得到的组合偏振光信号输出586将是具有特定波长的光信号，其在单个光信号束内使用不同偏振来承载来自第一发射器504的光传输和来自第二发射器514的光传输。以这种方式，可以将单条光纤(未示出)与双偏振小芯片570耦合以承载两个传输，而不是需要将两条光纤与双偏振小芯片570耦合。
在实施例中，光收发器500可以以其他方式与双偏振小芯片570交互。在实施例中，包括第一光接收器544和第二光接收器554的光接收器部分542可以分别在第一光路546和第二光路556上从双偏振小芯片570接收光信号。在实施例中，双偏振小芯片570可以从光接收器输入588接收光。在实施例中，光接收器输入588上的光信号可以在单个波长上，但是包括多个光偏振。例如，偏振之一可以是TE，而另一偏振可以是TM。以这种方式，可以在光接收器输入588上承载多个光信号。在实施例中，光接收器输入588可以与偏振分束器(PBS)590耦合。PBS 590可以具有两个分别与第一光路546和第二光路556光耦合的光输出。具有第一偏振的光信号可以被传输到第一光路546，并且具有第二偏振的光信号可以被传输到第二光路556。在实施例中，PBS 590可以在光传输到光收发器500之前修改第一光输出和/或第二光输出的偏振。在其他实施例中，偏振旋转器591可以与PBS 590的输出之一光耦合，以引起光输出546中的偏振变化。
图6是根据各种实施例的包括与多个双偏振小芯片光耦合的多个收发器小芯片的封装的示图。多个光收发器块600可以包括多个光收发器612、622、632、642，其可以类似于图5的光收发器500或类似于图4的PIC 456。多个光收发器612、622、632、642分别与多个双偏振小芯片614、624、634、644光耦合，这些小芯片可以类似于图5的双偏振小芯片570，或者类似于图4的双偏振小芯片460。在实施例中，相应的多个光收发器612、622、632、642可以与双偏振小芯片614、624、634、644耦合，以形成偏振收发器单元610、620、630、640。
在实施例中，根据以上关于图5的双偏振小芯片570描述的各种实施例，多个双偏振小芯片614、624、634、644中的每一个可以具有不同数量的可以与光纤(未示出)耦合的光连接器(未示出)。在实施例中，光纤(未示出)可以与双偏振小芯片614、624、634、644的顶部或侧面连接。
在实施例中，多个光收发器块600可以包括任意数量的光收发器，例如与双偏振小芯片614光耦合的光收发器612。在实施例中，光耦合可以包括波导、光纤耦合或光可以传播通过的开放空气腔。在实施例中，一个或多个透镜(未示出)可以耦合到光收发器612和双偏振小芯片614，以便于光信号传输通过两个部件之间的开放空气腔。在实施例中，可以有两个或更多个多个光收发器块600，其可以物理和/或电耦合到衬底(例如，图4的衬底452)，并且可以与一个或多个SOC(例如，图4的SOC 454)电耦合。
图7示出了根据各种实施例的用于执行偏振转换的马赫曾德尔(MZ)调制器的两个示图。用于双偏振的MZ调制器700和用于多偏振的MZ调制器750被示出作为可以用于支持双偏振小芯片设计的技术的示例，例如，用于图4的双偏振小芯片460、图5的570和图6的614、624、634、644。在实施例中，这些示例可以用于实现图5的偏振转换器582或支持图5的偏振转换器582的实现。
用于双偏振的MZ调制器700示出了光信号的双偏振，包括用于垂直偏振光的TE和用于水平偏振光的TM。可以通过经由移相器702施加直流(DC)电压来产生TM偏振。
用于多偏振的MZ调制器750可以用于产生多偏振状态。通过相对于一个或多个移相器704调谐DC电压，除了0°(TE)和180°(TM)线性偏振光之外，还可以实现45度(45°)和135°线性偏振光。
图8A-8F示出了根据各种实施例的与双偏振小芯片和SOC管芯耦合的PIC芯片的各种示例。以不同的配置示出了本文所述的各种部件，以构成结合了双偏振小芯片设计的MCP的各种实施例。例如，衬底802可以类似于图4的衬底452。EMIB 858可以类似于图4的EMIB458。SOC 854可以类似于图2A的SOC 210、图2B的SOC 254或图4的SOC 454。PIC 856可以类似于图2A的PIC 204、图2B的256、图4的456或图6的612、622、632、642。双偏振小芯片860可以类似于图4的双偏振小芯片460、图5的570或图6的614、624、634、644。
图8A示出了具有嵌入的EMIB 858的衬底802。EMIB 858电耦合SOC 854和PIC 856，它们本身物理耦合到衬底802的一侧。双偏振小芯片860在衬底802的同一侧上与PIC 856物理和光耦合。该实施例允许光纤(未示出)在衬底802上方侧耦合到双偏振小芯片860的右侧。
在实施例中，EMIB 858可以是另一类型的电耦合，例如互连桥接器、或硅内插器、衬底802上的有机布线或衬底802上的再分布层(RDL)。在实施例中，集成散热器(未示出)可以与SOC 854、PIC 856和双偏振芯片860热耦合。
图8B示出了具有嵌入的EMIB 858的衬底802。EMIB 858电耦合SOC 854和PIC 856，它们本身物理耦合到衬底802的一侧。双偏振小芯片860在PIC 856的区域857处与PIC 856物理和光耦合。在实施例中，双偏振小芯片860和/或PIC 856可以包括透镜、反射器、光栅耦合器、滤光器或其他光学器件(未示出)，以使光在区域857内成角度地进入PIC 856。
在实施例中，可以将固定器管芯859放置在双偏振小芯片860的下方并且贴近PIC856，以对双偏振小芯片860提供物理支撑。在其他实施例中，固定器管芯859可以包括有源或无源部件以提供MCP(例如，图4的封装400)的附加功能。
图8C包括在衬底802的顶部上的内插器863，其可以是硅内插器。SOC 854、PIC 856和双偏振小芯片860耦合到内插器863的一侧。内插器863电耦合SOC 854和PIC 856。PIC856和双偏振小芯片860直接光耦合或通过内插器863光耦合。
图8D包括与衬底802耦合的开放腔桥接器(OCB)867。双偏振小芯片860物理、光学和电耦合到OCB 867。在操作期间，光869进入OCB 867，传播到双偏振小芯片860中，并且返回到OCB 867中。OCB 867与SOC 854电耦合。
图8E包括衬底802，SOC 854、PIC 856和双偏振小芯片860耦合到该衬底上。PIC856和SOC 854经由衬底802上的高密度封装(HDP)层(未示出)电耦合。HDP提供了允许更高带宽所需的精细间隔。在实施例中，再分布层(RDL)(未示出)可以用于电耦合PIC 856和SOC854。
图8F包括衬底802，其包括用于电耦合SOC 854和PIC 856的嵌入式EMIB 858，SOC854和PIC 856耦合到衬底802。在实施例中，双偏振小芯片860嵌入到衬底802中，并且在区域869中与PIC 856光耦合。。在实施例中，双偏振小芯片860和/或PIC 856可以包括透镜、反射器、光栅耦合器、滤光器或其他光学器件(未示出)，以使光在区域869内成角度地进入PIC856。注意，紧邻双偏振小芯片860的右侧没有衬底802材料，以允许进行与双偏振小芯片860的光纤(未示出)连接。
图9示意性地示出了根据各种实施例的计算设备。根据如本公开中阐述的若干公开实施例及其等同方案中的任何一个，所示的计算机系统900(也被称为电子系统900)可以体现多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽的全部或部分。计算机系统900可以是诸如上网本计算机的移动设备。计算机系统900可以是诸如无线智能电话的移动设备。计算机系统900可以是台式计算机。计算机系统900可以是手持式读取器。计算机系统900可以是服务器系统。计算机系统900可以是超级计算机或高性能计算系统。
在实施例中，电子系统900是计算机系统，其包括系统总线920以电耦合电子系统900的各种部件。根据各种实施例，系统总线920是单条总线或总线的任何组合。电子系统900包括向集成电路910供电的电压源930。在一些实施例中，电压源930通过系统总线920向集成电路910供应电流。
集成电路910电耦合到系统总线920，并且包括根据实施例的任何电路或电路的组合。在实施例中，集成电路910包括可以是任何类型的处理器912。如在本文中所使用的，处理器912可以表示任何类型的电路，例如但不限于微处理器、微控制器、图形处理器、数字信号处理器或另一处理器。在实施例中，处理器912包括多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽的全部或部分，或与之耦合，如本文所公开的。在实施例中，在处理器的存储器高速缓存中得到SRAM实施例。可以包括在集成电路910中的其他类型的电路是定制电路或专用集成电路(ASIC)，例如用于无线设备(例如，蜂窝电话、智能电话、寻呼机、便携式计算机、双向无线电和类似电子系统)中的通信电路914，或用于服务器的通信电路。在实施例中，集成电路910包括管芯上存储器916，例如静态随机存取存储器(SRAM)。在实施例中，集成电路910包括嵌入式管芯上存储器916，例如嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)。
在实施例中，集成电路910由后续的集成电路911补充。有用的实施例包括双处理器913和双通信电路915以及诸如SRAM的双管芯上存储器917。在实施例中，双集成电路910包括诸如eDRAM的嵌入式管芯上存储器917。
在实施例中，电子系统900还包括外部存储器940，其进而可以包括适于特定应用的一个或多个存储器元件，例如RAM形式的主存储器942、一个或多个硬盘驱动器944、和/或处理可移动介质946(例如，磁盘、光盘(CD)、数字多用途盘(DVD)、闪速存储器驱动器、以及本领域中已知的其他可移动介质)的一个或多个驱动器。根据实施例，外部存储器940也可以是嵌入式存储器948，例如管芯叠置体中的第一管芯。
在实施例中，电子系统900还包括显示设备950、音频输出960。在实施例中，电子系统900包括诸如控制器的输入设备970，其可以是键盘、鼠标、跟踪球、游戏控制器、麦克风、语音识别设备、或将信息输入到电子系统900中的任何其他输入设备。在实施例中，输入设备970是相机。在实施例中，输入设备970是数字录音机。在实施例中，输入设备970是相机和数字录音机。
如本文所示，集成电路910可以在多个不同实施例中实现，所述实施例包括根据若干公开的实施例及其等同方案中的任何一个的利用具有多个偏振的光来增加光学带宽的全部或部分、电子系统、计算机系统、制造集成电路的一种或多种方法、以及制造电子组件的一种或多种方法，该电子组件包括实现根据如本文在各种实施例中阐述的若干公开的实施例及其本领域公认的等同方案中的任何一个的多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽的全部或部分的封装衬底。元件、材料、几何形状、尺寸和操作顺序都可以改变以适应特定的I/O耦合要求，包括根据用于利用具有多个偏振的光增加光学带宽的实施例及其等同方案的若干公开过程中的任何一个的嵌入在处理器安装衬底中的微电子管芯的阵列触点数、阵列触点配置。可以包括基础衬底，如图9的虚线所表示的。也可以包括无源器件，如图9中所示。
各种实施例可以包括上述实施例的任何适当组合，包括以结合形式(和)以上(例如，“和”可以是“和/或”)描述的实施例的替换(或)实施例。此外，一些实施例可以包括其上存储有指令的一个或多个制品(例如，非暂时性计算机可读介质)，当执行所述指令时，导致上述实施例中的任何实施例的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何适当装置的设备或系统。
以上对所示实施例的描述，包括摘要中所描述的内容，不是旨在是详尽无遗的或将实施例限于所公开的精确形式。虽然为了说明的目的，在本文中描述了具体实施例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在实施例的范围内各种等同修改是可能的。
根据以上详细描述，可以对实施例进行这些修改。在所附权利要求中使用的术语不应被解释为将实施例限于在说明书和权利要求中公开的特定实施方式。相反，本发明的范围完全由所附权利要求确定，权利要求将根据权利要求解释的既定原则来解释。
以下段落描述各种实施例的示例。
示例
示例1是一种用于有助于光信号传输的装置，该装置包括：偏振光束转换器(PBC)；第一光输入，用于从第一光发射器接收第一光信号，第一光输入与PBC光耦合；第二光输入，用于从第二光发射器接收第二光信号，第二光输入与所述PBC光耦合，其中偏振转换器设置在第二光输入与PBC之间以将第二光信号转换为具有改变的偏振的第二光信号；并且其中PBC用于组合第一光信号和具有改变的偏振的第二光信号以在相同波长上传输第一信号上和第二信号上承载的信息。
示例2可以包括示例1的装置，其中PCB用于在光纤上输出组合光信号。
示例3可以包括示例1的装置，其中第一光信号的波长和具有改变的偏振的第二光信号的波长是相同的波长。
示例4可以包括示例1的装置，其中第一光信号和第二光信号具有TE偏振，并且具有改变的偏振的第二光信号具有TM偏振。
示例5可以包括示例1的装置，还包括：第三光输入，用于接收第三光信号；分束器，与第三光输入耦合，用于将第三光信号分成第四光信号和第五光信号，第四光信号与第一光输出耦合，并且第五光信号与第二光输出耦合；并且其中第一光输出用于与第一光发射器光耦合，并且第二光输出用于与第二光发射器光耦合。
示例6可以包括示例5的装置，还包括光学地设置在分束器与第一光输出和/或第二光输出之间的光放大器。
示例7可以包括示例6的装置，其中光放大器放大第一光信号和第二光信号。
示例8可以包括示例1-7中任一个的装置，其中所述装置包括在氮化硅(SiN)小芯片或InP小芯片中。
示例9是一种用于有助于光信号接收的装置，该装置包括：光输入，用于接收光信号，光信号包括多个偏振；偏振分束器(PBS)，与第一光输入端耦合，PBS用于将所接收的光信号分成具有第一偏振的第一光信号和具有第二偏振的第二光信号；以及第一光输出和第二光输出，其中具有第一偏振的第一光信号与第一光输出耦合，并且具有第二偏振的第二光信号与第二光输出耦合。
示例10可以包括示例9的装置，其中第一偏振是TE偏振，并且第二偏振是TM偏振。
示例11可以包括示例9的装置，其中，第一光输出端与第一光接收器光耦合，和/或第二光输出端与第二光接收器光耦合。
示例12可以包括示例9的装置，还包括与光输入耦合的光纤。
示例13可以包括示例9-12中任一个的装置，其中所述装置被包括在小芯片中。
示例14是一种收发器系统，包括：光学小芯片，包括：偏振光束组合器(PBC)；第一光输入，用于从第一光发射器接收具有第一偏振的第一光信号，第一光输入与PBC光耦合；第二光输入，用于从第二光发射器接收具有第一偏振的第二光信号，第二光输入与PBC光耦合，其中偏振转换器设置在第二光输入与PBC之间以将第二光信号转换为具有第二偏振的第二光信号；并且其中PBC用于将具有第一偏振的第一光信号和具有第二偏振的第二光信号组合以在相同波长上传输第一光信号上和第二光信号上承载的信息；以及光收发器小芯片，与光学小芯片光耦合，光收发器包括：第一光输出，用于与光学小芯片的第一光输入耦合；以及第二光输出，用于与光学小芯片的第二光输入耦合。
示例15可以包括示例14的收发器系统，其中光学芯片还包括与PBC的输出耦合的第一光输出，以传输组合的具有第一偏振的第一光信号和具有第二偏振的第二光信号。
示例16可以包括示例15的收发器系统，其中光学芯片还包括与第一光输出耦合的光纤。
示例17可以包括示例14的收发器系统，其中光学芯片还包括：第三光输入，用于接收光信号，光信号包括多个偏振；偏振分束器(PBS)，与第三光输入耦合，PBS用于将光信号分成具有第三偏振的第三光信号和具有第四偏振的第四光信号；以及第二光输出和第三光输出，其中具有第三偏振的第三光信号与第二光输出耦合，并且具有第四偏振的第二光信号与第三光输出耦合；并且其中光收发器小芯片还包括：第一光输入，与光学芯片的第二光输出光耦合；以及第二光输入，与光学芯片的第三光输出光耦合。
示例18可以包括示例14的收发器系统，还包括衬底；并且其中收发器小芯片和光学小芯片与衬底物理和/或电耦合。
示例19可以包括示例14的收发器系统，其中第一偏振是TE偏振，并且第二偏振是TM偏振。
示例20可以包括示例14的收发器系统，其中光学小芯片是多个光学小芯片，并且其中光收发器是分别与多个光学小芯片光耦合的多个光收发器。

Claims (20)

1.一种用于有助于光信号传输的装置，所述装置包括：
偏振光束转换器(PBC)；
第一光输入，用于从第一光发射器接收第一光信号，所述第一光输入与所述PBC光耦合；
第二光输入，用于从第二光发射器接收第二光信号，所述第二光输入与所述PBC光耦合，其中，偏振转换器设置在所述第二光输入与所述PBC之间以将所述第二光信号转换为具有改变的偏振的第二光信号；并且
其中，所述PBC用于组合所述第一光信号和所述具有改变的偏振的第二光信号以在相同波长上传输所述第一信号上和所述第二信号上承载的信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述PCB用于在光纤上输出组合光信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光信号的波长和所述具有改变的偏振的第二光信号的波长是相同的波长。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光信号和所述第二光信号具有TE偏振，并且所述具有改变的偏振的第二光信号具有TM偏振。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第三光输入，用于接收第三光信号；
分束器，与所述第三光输入耦合，用于将所述第三光信号分成第四光信号和第五光信号，所述第四光信号与第一光输出耦合，并且所述第五光信号与第二光输出耦合；并且
其中，所述第一光输出用于与所述第一光发射器光耦合，并且所述第二光输出用于与所述第二光发射器光耦合。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括光学地设置在所述分束器与所述第一光输出和/或所述第二光输出之间的光放大器。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光放大器放大所述第一光信号和所述第二光信号。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的装置，其中，所述装置包括在氮化硅(SiN)小芯片或InP小芯片中。
9.一种用于有助于光信号接收的装置，所述装置包括：
光输入，用于接收光信号，所述光信号包括多个偏振；
偏振分束器(PBS)，与所述第一光输入耦合，所述PBS用于将所接收的光信号分成具有第一偏振的第一光信号和具有第二偏振的第二光信号；以及
第一光输出和第二光输出，其中，具有所述第一偏振的所述第一光信号与所述第一光输出耦合，并且具有所述第二偏振的所述第二光信号与所述第二光输出耦合。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一偏振是TE偏振，并且所述第二偏振是TM偏振。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一光输出与第一光接收器光耦合，和/或所述第二光输出与第二光接收器光耦合。
12.根据权利要求9所述的装置，还包括与所述光输入耦合的光纤。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的装置，其中，所述装置包括在小芯片中。
14.一种收发器系统，包括：
光学小芯片，所述光学小芯片包括：
偏振光束组合器(PBC)；
第一光输入，用于从第一光发射器接收具有第一偏振的第一光信号，所述第一光输入与所述PBC光耦合；
第二光输入，用于从第二光发射器接收具有所述第一偏振的第二光信号，所述第二光输入与所述PBC光耦合，其中，偏振转换器设置在所述第二光输入与所述PBC之间以将所述第二光信号转换为具有第二偏振的第二光信号；并且
其中，所述PBC用于将具有所述第一偏振的所述第一光信号和具有所述第二偏振的所述第二光信号组合以在相同波长上传输所述第一光信号上和所述第二光信号上承载的信息；以及
光收发器小芯片，与所述光学小芯片光耦合，所述光收发器包括：
第一光输出，用于与所述光学小芯片的所述第一光输入耦合；以及
第二光输出，用于与所述光学小芯片的所述第二光输入耦合。
15.根据权利要求14所述的收发器系统，其中，所述光学芯片还包括与所述PBC的输出耦合的第一光输出，以传输组合的具有所述第一偏振的所述第一光信号和具有所述第二偏振的所述第二光信号。
16.根据权利要求15所述的收发器系统，其中，所述光学芯片还包括与所述第一光输出耦合的光纤。
17.根据权利要求14所述的收发器系统，其中，所述光学芯片还包括：
第三光输入，用于接收光信号，所述光信号包括多个偏振；
偏振分束器(PBS)，与所述第三光输入耦合，所述PBS用于将所述光信号分成具有第三偏振的第三光信号和具有第四偏振的第四光信号；以及
第二光输出和第三光输出，其中，具有所述第三偏振的所述第三光信号与所述第二光输出耦合，并且具有所述第四偏振的所述第二光信号与所述第三光输出耦合；并且
其中，所述光收发器小芯片还包括：
第一光输入，与所述光学芯片的所述第二光输出光耦合；以及
第二光输入，与所述光学芯片的所述第三光输出光耦合。
18.根据权利要求14所述的收发器系统，还包括衬底；并且其中，所述收发器小芯片和所述光学小芯片与所述衬底物理和/或电耦合。
19.根据权利要求14所述的收发器系统，其中，所述第一偏振是TE偏振，并且所述第二偏振是TM偏振。
20.根据权利要求14所述的收发器系统，其中，所述光学小芯片是多个光学小芯片，并且其中，所述光收发器是分别与所述多个光学小芯片光耦合的多个光收发器。
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