CN114978327A - 硅芯片上的光相干发射器 - Google Patents
硅芯片上的光相干发射器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114978327A CN114978327A CN202210049519.3A CN202210049519A CN114978327A CN 114978327 A CN114978327 A CN 114978327A CN 202210049519 A CN202210049519 A CN 202210049519A CN 114978327 A CN114978327 A CN 114978327A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modulator
- coherent
- optical
- tunable laser
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 104
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229940125730 polarisation modulator Drugs 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/212—Mach-Zehnder type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
- H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/25137—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using pulse shaping at the transmitter, e.g. pre-chirping or dispersion supported transmission [DST]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/532—Polarisation modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/54—Intensity modulation
- H04B10/541—Digital intensity or amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/548—Phase or frequency modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
- H04L27/362—Modulation using more than one carrier, e.g. with quadrature carriers, separately amplitude modulated
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本文所描述的实施例可涉及与硅芯片上完全集成的光相干调制器有关的设备、工艺和技术。这些相干调制器可用于使发射器、接收器、收发器、可调谐激光器和其他光学或电光设备能够集成在硅芯片上。在实施例中,光相干调制器可基于可嵌套在马赫‑泽恩德干涉仪(MZI)配置中的差分微环调制器。实施例还可以涉及小型化且完全集成的相干调制器,该相干调制器可以基于硅芯片上的相干调制以小形状因子实现太比特每秒(Tbps)的收发器。可描述和/或要求保护其他实施例。
Description
技术领域
本公开的实施例总体上涉及光子设备领域,并且具体地涉及相干光发射器。
背景技术
虚拟机和云计算的持续增长将通过集成基于光子的设备(诸如光发射器)来继续增加对计算设备的增加的性能和减小的尺寸的需求。
附图说明
图1是根据各个实施例的与硅芯片上的发射器、接收器和可调谐激光器集成的基于微环的光相干调制器的示图。
图2是根据各个实施例的基于环形-谐振器的相干调制器的示图。
图3A-图3C是根据各个实施例的两个谐振器透射谱、子调制器的实部和虚部随调制信号的变化、以及16正交幅度调制(QAM)星座的示例的示图。
图4是根据各个实施例的可重新配置的调制器的示图。
图5是根据各个实施例的全双偏振调制器的示图。
图6是根据各个实施例的啁啾预校正(均衡器)的示图。
图7是根据各个实施例的用于使用光相干调制器的相干光传输的过程。
图8图示出根据各实施例的、适合于具有图1-图7的各种组件的示例计算设备。
具体实施方式
本文所描述的实施例可涉及硅芯片上的完全集成的光相干调制器。这些相干调制器可用于使发射器、接收器、收发器、可调谐激光器和其他光学或电光设备能够集成在硅芯片上。在实施例中,光相干调制器可包括集成的III-V增益组件以及基于热光学调谐的低损耗无源和可重新配置的光电子元件。在实施例中,光相干调制器可基于可嵌套在马赫-泽恩德干涉仪(MZI)配置中的差分微环调制器。
传统的调制器承担相对较强的啁啾。啁啾是通过幅度调制引起的输出相位的并发改变。在本文描述的调制器实施例中,实现了具有高源激光抑制的低啁啾调制,而不需要高环形模块消光比(ER)或在零波长调谐下对环形进行偏置。在实施例中,在基于微环的调制器与输入总线波导之间可以存在可调谐的耦合器,以实现多速率相干调制器。
实施例还可以涉及小型化且完全集成的相干调制器,该相干调制器可以基于硅芯片上的相干调制以小形状因子实现太比特每秒(Tbps)的收发器。在实施例中,小型化相干收发器可与小型化可调谐激光源以及基于硅芯片上的微环调制器结构的紧凑相干同相和正交(I/Q)调制器集成。本实施例可显著地减少封装中的相干发射器、接收器和/或收发器的尺寸和功耗。
传统的相干调制器基于个别的芯片外组件(例如可调谐激光器和调制器)的集成,并使用长度可以为几毫米(例如3毫米到6.5毫米)的大占用的马赫-泽恩德调制器(MZM)。用于相干调制器的传统MZM的这种所需长度也限制了其带宽,因为带宽通常由MZM在高频下的行波电极的RF损耗确定,而该RF损耗随着调制器长度的增加而增加。除了传统MZM的高功耗之外,这显著地限制了开发超越当前400Gbps和800Gbps相干收发器的紧凑宽频带和小形状因子相干调制器的传统能力。
在实现方式中,相干收发器集成了单独的组件(诸如可调谐激光器和I/Q调制器),这些组件也主要基于需要芯片上的大占用以提供调制相位效率的传统MZM。传统实现方式的此种大尺寸也限制了调制带宽,并导致了相对较高的功耗。在传统的实现方式中,微环谐振器被用作直接调制应用中的MZM的小型化和低功率的替代方案;然而,由于其固有的耦合幅度和相位调制(即啁啾),其对相干调制的应用受到限制,这在相干调制应用中造成了质量问题。因此,传统的基于微环的相干调制器遭受强烈的啁啾,这使得它们难以用于相干调制。环形调制器辅助的MZM先前也被提出通过抵消环形调制器和MZM的高阶非线性谐波来用于模拟调制的无杂散动态范围(SFDR)。然而,该传统的实现方式并不影响啁啾的遗留问题,也不适用于相干调制。
在下列具体实施方式中,作出对形成其一部分的附图的参考,在附图中,同样的数字通篇指定同样的部分,并且在附图中,通过说明的方式示出了可在其中实施本公开的主题的实施例。应理解,可利用其他实施例,并且可作出结构或逻辑的改变而不背离本公开的范围。因此,以下详细描述不应以限制的意义来理解,并且实施例的范围由所附权利要求及其等效方案来限定。
出于本公开的目的,短语“A和/或B”意指(A)、(B)或(A和B)。出于本公开的目的,短语“A、B和/或C”意指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
本说明书可使用基于视角的描述,诸如,顶部/底部、中/外、上方/下方等等。此类描述仅用于方便讨论并且不旨在将本文中所描述的实施例的应用局限于任何特定定向。
说明书可使用短语“在实施例中”或“在多个实施例中”,其可各自指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外,如相对于本公开的实施例所使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。
本文中可使用术语“与……耦合”及其派生词。“耦合的”可意指以下各项中的一项或多项。“耦合的”可意指两个或更多个元件直接的物理或电气接触。然而,“耦合的”还可意指两个或更多个元件彼此间接接触,但仍彼此协作或交互,并且可意指一个或多个其他元件被耦合或连接在被称为彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合的”可意指两个或多个元件处于直接的接触。
各种操作可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式被描述为按顺序的多个分立的操作。然而,不应当将描述的次序解释为暗示这些操作必然依赖于次序。
如本文中所使用,术语“模块”可指执行提供所描述功能的一个或多个软件或固件程序、组合逻辑电路和/或其他合适的组件的ASIC、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和/或存储器(共享的、专用的或成组的),或者可以是上述各项的部分,或者可包括上述各项。
本文中各个附图可描绘一个或多个封装组件的一个或多个层。本文中所描绘的层被描绘为不同封装组件的层的相对位置的示例。这些层出于解释的目的来进行描绘,而并非按比例来绘制。因此,不应从附图来对层的比较尺寸进行假定,并且尺寸、厚度或尺度应当针对仅其中具体地指示或讨论的一些实施例来进行假定。
图1是根据各个实施例的与硅芯片上的发射器、接收器和可调谐激光器集成的基于微环的光相干调制器的示图。图1中表示的硅芯片包括发射器100,该发射器100包括基于微环的相干调制器102,如参考图2进一步详细描述。发射器100包括根据基于微环的相干调制器102提供光信号输出的多个通道104。在实施例中,可调谐激光器120可以被分成作为调制器输入激光器126和作为接收器LO 122的两个波导。集成的相干接收器140(包含集成的90度混合光子电路和波导集成的光电检测器)用于将输入的所接收的相干信号与LO信号进行混合,并生成所接收的电输出I和Q信号。图1的芯片可以在绝缘体上硅(SOI)的硅平台或任何替代的集成光子平台(例如隔离器上铌酸锂的材料的平台)上实现。
实施例可以基于混合III-V/Si平台来将可调谐激光器120、相干调制器102和发射器共同集成。这些实施例可使用基于硅的热光调谐和正向偏置PN结中的载流子色散在目标波长范围内调谐激光器波长来将III/V增益组件与低损耗无源和可重新配置的光子元件集成。因此,本实施例可通过可调谐激光器与调制器和接收器的共同集成得到更小的整体占用以及输入激光器与相干调制器之间的减少的耦合损耗。
实施例还可以实现基于环形谐振器的I/Q调制器,该I/Q调制器可以使用环形调制器(与传统MZM相比)在小占用、低功率和宽频带调制方面的所有优点。另外,实施例还可以提供高质量相干信号和高源激光抑制。所提出的多速率调制器还可以提供自适应调制器配置,其中输入波导和微环耦合可以被调整以实现目标调制波特率的最优环形谐振器质量因子,从而在不同收发器数据速率范围内实现低功耗性能。
图2是根据各个实施例的基于微环-谐振器的相干调制器的示图。可能与图1的基于微环的相干调制器102类似的基于谐振器的相干调制器200示出了其中第一子调制器208和第二子调制器238(其可能是I调制器或Q调制器)使用具有相同的微环调制器的差分MZI架构的简化的布局。
第一子调制器208可以具有第一臂210和第二臂212。第一臂210可以包括与第一臂210耦合的微环214,并且第二臂212可以包括与第二臂212耦合的微环224。在实施例中,第一子调制器208可以使用其中微环调制器214和224为相同的差分MZI架构。在实施例中,微环调制器214、224最初可以在相同的失谐下被偏置,其中谐振器基于输入激光(诸如图1的输入激光126)对波长进行谐振。随后,微环调制器214、224的偏置可由用于I和Q调制208、238的输入RF信号差分地导出。
在实施例中,微环调制器214可以与加热器集成,以调谐每个微环谐振器谐振波长,以使其相对于输入激光波长在所需的失谐下进行偏置。外环216和内环218可以是开口环(split ring),开口环可以是调制器的电极和/或与环形调制器集成的PN结的触点。
实施例可以表示用于基于嵌套在MZI配置中的差分微环调制器214、224的相干调制的新架构,该架构实现了具有高源激光抑制的低啁啾调制,而无需高环形调制器消光比(ER)或在零波长失谐下对环进行偏置。在实施例中,该架构还可以在微环调制器214、224与输入总线波导208之间使用可调谐耦合器213,以实现多速率相干调制器。这可用于通过干涉耦合来控制微环谐振器和波导耦合。以此方式,微环整体质量因子可以被调整,以达到不同调制速率的最佳性能。
图3A-图3C是根据各个实施例的两个谐振器透射谱、子调制器的实部和虚部随调制信号的变化、以及16正交幅度调制(QAM)星座的示例的示图。图3A示出以dB为单位的透射相对于以纳米为单位的波长的图。具体而言,在零处的两个谐振器透射谱应用RF信号302,并且当它们被差分导出时304、306。另外,距离308示出由两个差分驱动环形调制器的失谐生成的调制器差分输出。
I和Q调制器的差分配置允许实现高源激光抑制,同时在所期望的蓝色失谐波长下对每个谐振器进行偏置。当输入激光被偏置成非常接近微环谐振波长时,这缓解了高功率输入激光的热不稳定性的挑战,因为即使在来自谐振的较大失谐下,差分输出也提供了高输入激光抑制。
图3B示出随调制信号而变化的子调制器的实部310和虚部320对输入调制信号的响应,图3B示出输出虚部的非常小的调制,例如指示调制器的低啁啾的小相位调制。在实施例中,相干调制器也可以伴随均衡器(诸如如图6所示),该均衡器在实施例中可以有效地移除残余的啁啾并得到无啁啾的相干调制器。图3C是示出EVM<0.0015(没有均衡)的16 QAM星座的示例。图中的点324示出16-QAM星座中的星座点的示例,该16-QAM星座示出与理想16-QAM星座的小偏差。如这些图所示,使用该调制器架构可以实现具有低调制失真(例如EVM<0.0015)的高质量相干调制。
图4是根据各个实施例的可重新配置调制器的示图。可重新配置调制器400示出可重新配置调制器的架构的实施例的示意图。可调谐波导-谐振器耦合器包括微环与总线波导404之间的两段耦合,在两个耦合段408、410(其也可以称为耦合部分)之间具有热移相器402。另外,PN结412、414可以嵌入有环形谐振器。加热器406可用于调谐微环谐振器的谐振波长。因此,可以启用具有可调谐带宽的相干调制器,以改善微环质量。在实施例中,可重新配置的调制器400可以在硅中实现或使用硅组件实现。
图5是根据各个实施例的全双偏振调制器的示图。图5示出基于可与图2的可调谐调制器200类似的两个调制器的全双极化调制器的示图500。偏振旋转器和组合器(PRC)550可用于将与X和Y偏振相对应的两个调制器的输出相加为单个输出。在一个实施例中,可重新配置调制器400可与全双极化调制器耦合。
图6是根据各个实施例的啁啾预校正的示图。示图600示出啁啾预校正,啁啾预校正也可以被称为均衡器,均衡器可以通过向相干调制器的I和Q输入信号添加具有相反符号的一些啁啾来对基于微环的相干调制器的残余啁啾进行补偿。输入I(614)和Q(610)信号被混合以生成用于差分微环相干调制器的预啁啾I 601输入信号和预啁啾Q 602输入信号,以实现整体无啁啾的输出信号。啁啾预校正均衡器系数606、608基于微环调制器参数来计算。
图7是根据各个实施例的用于使用光相干调制器的相干光传输的过程。过程700可以使用设备、过程、技术、系统或本文的其他公开内容来执行,并且具体而言,关于图1-图6公开内容来执行。
在框702处,该过程可以包括:由相干调制器从与相干调制器共同设置在硅光子芯片上的可调谐激光器接收LO光信号。在实施例中,微环调制器可以与图1的基于微环的相干调制器102、或图2的基于谐振器的相干调制器200类似。在实施例中,可调谐激光器可以与图1的可调谐激光器120类似。
在框704处,该过程可以进一步包括:由相干调制器对所确定的光信号和LO光信号进行调制以产生经调制的光信号。在实施例中,LO光信号可以与图1的调制器输入激光器126类似。
在框706处,该过程可以进一步包括:利用与可调谐激光器和相干调制器共同设置在硅光子芯片上的发射器来发射该经调制的光信号。在实施例中,该发射器可以与图1的发射器100类似。
图8图示出根据各实施例的、适合于具有图1-图5的各种组件的示例计算设备。
如所示,计算设备800可包括一个或多个处理器或处理器核802、系统存储器804、大容量存储806、通信接口810以及I/O设备808,以上各项经由一个或多个总线/互连812彼此耦合。在各个实施例中,总线/互连812中的至少一个是将以下各项中的至少两项进行光学地耦合/互连的光总线/互连:处理器802、系统存储器804、大容量存储806、通信接口810和I/O设备808。也就是说,以下各项中的、被光学地耦合的至少两项包括具有先前参考图1-5描述的相干光发射器的实施例中的一个实施例的相干光发射器819:处理器802、系统存储器804、大容量存储器806、通信接口810和I/O设备808。
出于本申请(包括权利要求书)的目的,可认为术语“处理器”和“处理器核”是同义的,除非上下文另外清楚地作出要求。处理器802可包括任何类型的处理器、微处理器等等。处理器802可被实现为具有多核(例如,多核微处理器)的集成电路。
大容量存储设备806可以是以下各项中的一项:磁盘、硬驱动器、易失性存储器(例如,动态随机存取存储器(DRAM)、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD))等等。一般而言,系统存储器804和/或大容量存储设备806可以是任何类型的暂时的和/或持久性的存储,包括但不限于,易失性存储器和非易失性存储器、光学的、磁性的和/或固态大容量存储等等。易失性存储器可包括但不限于静态和/或动态随机存取存储器。非易失性存储器可包括但不限于电可擦除可编程只读存储器、相变存储器、电阻存储器等等。
I/O设备808可以是显示器(例如,触摸屏显示器)、键盘、光标控制、远程控制、游戏控制器、图像捕获设备、相机、一个或多个传感器,等等,并且通信接口810可包括网络接口卡、串行总线、调制解调器、红外接收机、无线电接收机(例如,蓝牙)等等。
通信接口810可包括通信芯片(未示出),通信芯片可被配置为根据全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、高速分组接入(HSPA)、演进的HSPA(E-HSPA)或长期演进(LTE)网络来操作设备800。通信芯片还可被配置成根据用于GSM演进的增强型数据(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或演进的UTRAN(E-UTRAN)来进行操作。通信芯片可被配置成根据码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、演进数据优化(EV-DO)、它们的衍生物以及被指定为3G、4G、5G及更高世代的任何其他无线协议来进行操作。
系统总线/互连812可包括例如PCIe总线。换言之,处理器802、存储器804、大容量存储806、通信接口810以及I/O设备808中的所选择的各项可以是PCIe设备或其他基于串行总线的设备。具体而言,它们可以是与本公开的教导结合、以与芯片上的光相干发射器耦合或包括光相干发射器的PCIe设备。在多个总线的情况下,可通过一个或多个总线桥(未示出)来桥接它们。
这些元件中的每个元件可执行在本领域中已知的其常规功能。具体而言,系统存储器804和大容量存储设备806可用于存储针对计算设备800的各种组件的操作的编程指令的工作副本和永久副本,包括但不限于支持本公开的实施的计算设备800的操作系统、一个或多个应用和/或系统软件/固件,统称为计算逻辑822。可由(多个)处理器802支持的汇编程序指令或可被编译成此类指令的高级语言来实现各种元件。
可通过例如诸如紧凑盘(CD)之类的分发介质(未示出)或通过通信接口810(来自分布式服务器(未示出))在工厂中或在现场将编程指令的永久副本置于大容量存储设备806中。即,可采用具有代理程序的实现方式的一个或多个分发介质来分发代理并且对各计算设备进行编程。
取决于计算设备800被用作诸如机顶盒或台式计算机之类的固定计算设备还是诸如平板计算设备、膝上型计算机、游戏控制台或智能电话之类的移动计算设备,元件802、804、806、808、810和812的数量、能力和/或容量可有所不同。它们的构造以其他方式已知,并且因此将不进一步描述。
在一些实施例,处理器802的至少一个与被配置成用于实施本文中所描述的多个实施例的方面的计算逻辑822封装在一起以形成系统级封装(SiP)或片上系统(SoC)。
在各实现方式中,计算设备800可以是数据中心、膝上型计算机、上网本、笔记本、超级本、智能电话、平板、个人数字助理(PDA)、超移动PC、移动电话、数码相机或IoT用户装备的一个或多个组件。在进一步的实现方式中,计算设备800可以是处理数据的任何其他电子设备。
注意,本文所述的相干发射器可以在数据中心内使用或在多个数据中心之间使用。
各个实施例可包括上述实施例的任何合适的组合,包括以上以联合形式(和)描述的实施例的替代(或)实施例(例如“和”可以是“和/或”)。此外,一些实施例可包括具有存储在其上的指令的一个或多个制品(例如,非暂态计算机可读介质),这些指令在被执行时产生以上所描述的实施例中的任一实施例的动作。另外,一些实施例可包括具有用于执行以上所描述的实施例的各种操作的任何合适装置的设备或系统。
以上对所图示的实施例的描述(包括在摘要中描述的内容)不旨在是排他性的,也不旨在将实施例限于所公开的精确形式。虽然出于说明性目的在本文中描述了具体的实施例,但如相关领域技术人员将认识到的,在实施例的范围内有各种等效修改是可能的。
鉴于以上详细描述,可对实施例作出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应当理解为将实施例限制为说明书和权利要求书中公开的特定实现。相反,本发明的范围完全由所附权利要求书来确定,权利要求书根据权利要求解释的既定原则来解释。
下列段落描述各实施例的示例。
示例
示例1是一种设备,包括:可调谐激光器,用于输出光束;与可调谐激光器光学地耦合的相干调制器,用于对光束进行调制;与相干调制器光学地耦合的光发射器,用于发射经调制的光束;并且其中可调谐激光器、相干调制器和光发射器被集成在硅光子芯片上。
示例2包括示例1的设备,进一步包括与可调谐激光器耦合的光接收器,用于接收来自另一个硅光子芯片的另一个经调制的光束。
示例3包括示例1的设备,其中硅光子芯片是混合III-V/Si光子芯片。
示例4包括示例1的设备,其中可调谐激光器使用热光调谐进行调谐。
示例5包括示例1的设备,其中相干调制器包括差分微环调制器。
示例6包括示例5的设备,其中差分微环调制器被嵌套在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)配置中。
示例7包括示例1的设备,其中相干调制器包括I/Q调制器。
示例8包括示例7的设备,其中I/Q调制器包括基于环形谐振器的I/Q调制器。
示例9包括示例1的设备,进一步包括:与调制器和输入总线波导光学地耦合并被设置在调制器和输入总线波导之间的可调谐耦合器,用于实现多速率相干调制。
示例9A包括示例1-9中任一项的设备,其中该设备或该设备的一部分经由硅实现。
示例10是一种用于相干光传输的方法,该方法包括:由相干调制器从与相干调制器共同设置在硅光子芯片上的可调谐激光器中接收本地振荡器(LO)光信号;由相干调制器对所确定的光信号和LO光信号进行调制以产生经调制的光信号;以及利用与可调谐激光器和相干调制器共同设置在硅光子芯片上的发射器来发射该经调制的光信号。
示例11包括示例10的方法,进一步包括使用热光调谐来对可调谐激光器进行调谐。
示例12包括示例11的方法,其中相干调制器是基于谐振器的相干调制器,其中每个I或Q调制器使用差分MZI架构。
示例13包括示例12的方法,其中差分MZI架构在每个臂中使用相同的微环调制器。
示例14包括示例10-13中任一项的方法,其中相同的微环调制器包括两个微环谐振器。
示例15是一种系统,包括:设备,该设备包括:可调谐激光器,用于输出光束;与可调谐激光器光学地耦合的相干调制器,用于对光束进行调制;与相干调制器光学地耦合的光发射器,用于发射经调制的光束;并且其中可调谐激光器、相干调制器和光发射器被集成在硅光子芯片上;以及与光发射器的光学输出端耦合的光波导,用于将经调制的光束发射到另一设备。
示例16包括示例15的系统,其中,光波导是以下所选择的一项:一个或多个光纤或硅波导。
示例17包括示例15的系统,其中相干调制器包括差分微环调制器。
示例18包括示例17的系统,其中差分微环调制器被嵌套在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)配置中。
示例19包括示例15的系统,其中相干调制器包括I/Q调制器。
示例20包括示例19的系统,其中I/Q调制器包括基于环形谐振器的I/Q调制器。
示例21包括示例15-20中任一项的系统,其中相干调制器是双偏振相干调制器。
示例22包括示例15-20中任一项的系统,其中该系统进一步包括啁啾预校正I/Q均衡器,用于进一步减少整体调制器啁啾。
Claims (20)
1.一种设备,包括:
可调谐激光器,用于输出光束;
与可调谐激光器光学地耦合的相干调制器,用于对所述光束进行调制;
与所述相干调制器光学地耦合的光发射器,用于发射经调制的光束;并且
其中所述可调谐激光器、所述相干调制器和所述光发射器被集成在硅光子芯片上;并且
其中所述相干调制器包括差分微环调制器。
2.如权利要求1所述的设备,进一步包括与所述可调谐激光器耦合的光接收器,用于接收来自另一个硅光子芯片的另一个经调制的光束。
3.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述硅光子芯片是混合III-V/Si光子芯片。
4.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述可调谐激光器使用热光调谐来进行调谐。
5.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述差分微环调制器被嵌套在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)配置中。
6.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相干调制器包括I/Q调制器。
7.如权利要求6所述的设备,其特征在于,所述I/Q调制器包括基于环形谐振器的I/Q调制器。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备,进一步包括:与调制器和输入总线波导光学地耦合并被设置在所述调制器和所述输入总线波导之间的可调谐耦合器,用于实现多速率相干调制。
9.一种用于相干光传输的方法,所述方法包括:
由相干调制器从与相干调制器共同设置在硅光子芯片上的可调谐激光器中接收本地振荡器LO光信号;
由所述相干调制器对所确定的光信号和所述LO光信号进行调制以产生经调制的光信号;
利用与所述可调谐激光器和所述相干调制器共同设置在所述硅光子芯片上的发射器来发射所述经调制的光信号;以及
其中所述相干调制器包括微环调制器。
10.如权利要求9所述的方法,进一步包括使用热光调谐对所述可调谐激光器进行调谐。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述相干调制器是基于谐振器的相干调制器,其中每个I或Q调制器使用差分MZI架构。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述差分MZI架构在每个臂中使用相同的微环调制器。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,相同的微环调制器包括两个微环谐振器。
14.一种系统,包括:
一种设备,包括:
可调谐激光器,用于输出光束;
与所述可调谐激光器光学地耦合的相干调制器,用于对所述光束进行调制;
与所述相干调制器光学地耦合的光发射器,用于发射经调制的光束;并且
其中所述可调谐激光器、所述相干调制器和所述光发射器被集成在硅光子芯片上;
与所述光发射器的光学输出端耦合的光波导,用于将所述经调制的光束发射到另一设备;并且
其中所述相干调制器包括差分微环调制器。
15.如权利要求14所述的系统,其特征在于,所述光波导是以下所选择的一项:一个或多个光纤或硅波导。
16.如权利要求14所述的系统,其特征在于,所述差分微环调制器被嵌套在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)配置中。
17.如权利要求14所述的系统,其特征在于,所述相干调制器包括I/Q调制器。
18.如权利要求17所述的系统,其特征在于,所述I/Q调制器包括基于环形谐振器的I/Q调制器。
19.如权利要求14-18中任一项所述的系统,其特征在于,所述相干调制器是双偏振相干调制器。
20.如权利要求14-18中任一项所述的系统,其特征在于,所述设备进一步包括啁啾预校正I/Q均衡器,用于进一步减少整体调制器啁啾。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/180,529 US20210175974A1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Optical coherent transmitter on a silicon chip |
US17/180,529 | 2021-02-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114978327A true CN114978327A (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=76209090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210049519.3A Pending CN114978327A (zh) | 2021-02-19 | 2022-01-17 | 硅芯片上的光相干发射器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210175974A1 (zh) |
EP (1) | EP4047414A1 (zh) |
KR (1) | KR20220118910A (zh) |
CN (1) | CN114978327A (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7323042B2 (ja) * | 2020-02-20 | 2023-08-08 | 日本電信電話株式会社 | 光iq変調器 |
CN113655674B (zh) * | 2021-07-15 | 2022-11-29 | 杭州电子科技大学 | 基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140270618A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Gigoptix, Inc. | Wavelength tunable integrated optical subassembly based on polymer technology |
US10551640B2 (en) * | 2016-11-21 | 2020-02-04 | Futurewei Technologies, Inc. | Wavelength division multiplexed polarization independent reflective modulators |
CN106788765B (zh) * | 2016-11-30 | 2019-05-14 | 中国科学院半导体研究所 | 硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片 |
US10901153B2 (en) * | 2018-12-24 | 2021-01-26 | Elenion Technologies, Llc | Null bias mach-zehnder interferometer with ring resonators |
US10754091B1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-08-25 | Inphi Corporation | Integrated coherent optical transceiver, light engine |
-
2021
- 2021-02-19 US US17/180,529 patent/US20210175974A1/en active Pending
-
2022
- 2022-01-17 EP EP22151735.2A patent/EP4047414A1/en active Pending
- 2022-01-17 CN CN202210049519.3A patent/CN114978327A/zh active Pending
- 2022-01-19 KR KR1020220007798A patent/KR20220118910A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4047414A1 (en) | 2022-08-24 |
KR20220118910A (ko) | 2022-08-26 |
US20210175974A1 (en) | 2021-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fandiño et al. | A monolithic integrated photonic microwave filter | |
US10534110B2 (en) | Integrated photonics device for continuous phase-controlled active beam steering and forming | |
US10629989B2 (en) | Phased array communication system with remote RF transceiver and antenna beam control | |
EP4047414A1 (en) | Optical coherent transmitter on a silicon chip | |
US20210006044A1 (en) | Integrated semiconductor optical amplifiers for silicon photonics | |
CN106411408B (zh) | 一种基于pdm-dpmzm调制器产生毫米波的装置 | |
Liu et al. | Modulator-free quadrature amplitude modulation signal synthesis | |
Han et al. | RF self-interference cancellation by using photonic technology | |
JP2004252386A (ja) | 光ミリ波・マイクロ波信号生成方法及びその装置 | |
KR102503881B1 (ko) | 테라헤르츠 신호 송신 장치 및 이를 이용한 테라헤르츠 신호 송신 방법 | |
CN107340666A (zh) | 一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置 | |
Huang et al. | Microwave photonic RF front-end for co-frequency co-time full duplex 5G communication with integrated RF signal self-interference cancellation, optoelectronic oscillator and frequency down-conversion | |
Borges et al. | Reconfigurable multi‐band radio‐frequency transceiver based on photonics technology for future optical wireless communications | |
Hu et al. | Photonics-based adaptive RF self-interference cancellation and frequency downconversion | |
Esakki Muthu et al. | Millimeter wave generation through frequency 12-tupling using DP-polarization modulators | |
Peng et al. | A novel method to realize optical single sideband modulation with tunable optical carrier to sideband ratio | |
Shi et al. | A switchable self-interference cancellation system for dual-band IBFD system using a monolithic integrated DML array | |
Wang et al. | On-chip non-uniformly spaced multi-channel microwave photonic signal processor based on an ultrahigh-Q multimode micro-disk resonator | |
Prem et al. | A novel scheme for optical millimeter wave generation using LiNbO3 mach–zehnder modulator without amplifier | |
Li et al. | Microwave photonic dispersion immune self-interference cancellation scheme for a radio over fiber based in-band full duplex communication link | |
Pandey et al. | Integrated photonics approach to radio-frequency self-interference cancellation | |
Weng et al. | Radio-frequency self-interference cancellation using a dual-drive Mach–Zehnder modulator and a fiber Bragg grating | |
Li et al. | A reconfigurable photonic microwave mixer using a dual-polarization modulator | |
Fontaine et al. | Chirp-free modulator using injection locked VCSEL phase array | |
CN109946791B (zh) | 一种电光调制器、单偏振iq调制器、双偏振iq调制器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |