CN115016058A - 集成电路及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种集成电路及其使用方法。集成电路包括电子电路。集成电路还包括光子器件。光子器件包括电连接到电子电路的第一光电探测器(PD)。光子器件还包括电连接到电子电路的第二PD。光子器件还包括配置为接收光信号输入的第一波导，其中第一波导光学连接到第一PD。光子器件还包括光学连接到第二PD的第二波导。光子器件还包括第一波导和第二波导之间的谐振结构，其中谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。

Description

集成电路及其使用方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种集成电路及其使用方法。
背景技术
为了比使用电信号更快地将信号从一个组件传输到另一个组件，光子器件被用于集成电路(IC)。电信号在波导的一端被转换成光信号；光信号沿波导传播，光信号在波导的另一端转换回电信号。
然而光子器件是使用不昂贵的材料制成，光子器件对影响光子器件性能的工艺变化敏感。例如由于氧化或水分渗透，光子器件也对时间上的衰退敏感。光子器件的大尺寸限制了器件尺寸的进一步减小。
发明内容
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种集成电路，包括：电子电路以及光子器件，其中光子器件包括：第一光电探测器(PD)，电连接到电子电路；第二PD，电连接到电子电路；第一波导，被配置为接收光信号输入，其中，第一波导光学连接到第一PD；第二波导，光学连接到第二PD；和谐振结构，位于第一波导和第二波导之间，其中，谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种集成电路，包括：电子电路以及光子器件，其中，光子器件包括：第一光电探测器(PD)，电连接到电子电路；第二PD，电连接到电子电路；第一波导，被配置为接收光信号输入，其中，第一波导光学连接到第一PD；第二波导，光学连接到第二PD；第一谐振结构，位于第一波导和第二波导之间，其中，第一谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导；和第二谐振结构，在第一波导和第二波导之间，其中，第二谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。
根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种使用集成电路的方法，方法包括：监测第一光电探测器(PD)和电子电路之间的电流；确定所监测的电流是否异常；以及响应于确定所监测的电流异常，控制谐振结构以将连接到第一PD的第一波导光学耦合到与不同于第一PD的第二PD连接的第二波导。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
图1是根据一些实施例的集成电路(IC)中的光子器件的示意图。
图2是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图3是根据一些实施例的谐振结构在不同温度下的光信号功率与波长的曲线图。
图4是根据一些实施例的光子器件的不同端口处的光信号的功率比与波长的曲线图。
图5是根据一些实施例在IC中使用光子器件的方法的流程图。
图6是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图7是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图8是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图9A-图9D是根据一些实施例的IC的光子器件的截面图。
图10是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图11是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图12是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图13是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图14是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图15是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图16是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图17是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图18是根据一些实施例在IC中使用光子器件的方法的流程图。
图19是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图20是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图21是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图22是根据一些实施例的IC中的光子器件的示意图。
图23是根据一些实施例的与光子器件使用的控制器的框图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本发明。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
虽然集成电路(IC)中的光子器件有助于以比电信号更快的速度在组件之间传输信号，但光子器件的尺寸通常会抑制冗余系统的形成，冗余系统可用在光子器件的部分失效或者连接到光子器件的IC组件失效的情况下。光子器件对后续过程非常敏感，因为硅的光学特性受到热变化的影响。在后续过程导致硅以不令人满意的方式运行的情况下，最终器件不可用，从而降低生产产量。此外，随着时间的推移，氧化和水分渗透会降低一些光子器件的使用寿命。光子器件中没有内置冗余，如果光子器件衰退到失效的点，则整个器件将失效。
本说明包括具有冗余组件的光子器件，其有助于提高包括光子器件的IC的生产产量和使用寿命。在一些实施例中，例如使用热控制或电控制来主动控制冗余组件。在一些实施例中，冗余组件是被动的，因此避免主动控制。
与提供整个冗余光子器件相比，冗余组件有助于最小化器件尺寸的增加。例如，谐振结构(例如谐振环)的尺寸约为100平方微米(μm2)。相比之下，一些技术节点中的电接触焊盘的尺寸约为2500μm2。结果，光子器件对进一步减小器件尺寸的抑制作用较小，同时提高器件的生产产量和使用寿命。
除了提高产量和使用寿命外，无源冗余元件的使用也有助于提高IC的效率。例如，将光信号定向到两个光电探测器(PD)能够帮助提高将光信号转换为电信号的效率。此外，冗余组件允许通过在多个PD上分配光信号来增加接收器的功率范围。
图1是根据一些实施例的IC中的光子器件100的示意图。光子器件100包括具有输入端口112和直通端口114的主波导110。光子器件100还包括具有下降端口122和添加端口124的冗余波导120。谐振结构130(有时称为谐振环)可用于将主波导110光学耦合到冗余波导120。控制器140连接到使用谐振结构130控制耦合的控制元件142。主波导110的直通端口114光学连接到第一光电探测器(PD)150a。冗余波导120的下降端口122光学连接到第二PD150b。第一PD 150a和第二PD 150b两者被配置为将入射光信号转换为电信号。第一PD 150a和第二PD 150b两者电连接到IC的电子电路160。
主波导110包括芯，芯包括光学透明材料并且被配置为允许光信号从输入端口112传播到直通端口114。在一些实施例中，主波导110的芯包括硅。在一些实施例中，主波导110的芯包括聚合物、玻璃、氮化硅或其他合适的材料。包层材料围绕芯。包层材料具有与芯不同的折射率，以帮助减少光信号沿主波导110传播时的信号损耗量。在一些实施例中，包层材料为氧化硅、聚合物或其他合适材料。在一些实施例中，包层材料与用于IC的层间介电(ILD)层或金属间介电(IMD)层中使用的材料相同。在一些实施例中，包层材料是连续的而不具有IC的ILD层或IMD层。在一些实施例中，主波导110具有圆形截面。在一些实施例中，主波导110具有矩形截面。
输入端口112配置为接收入射光信号，并将入射光信号耦合到主波导110的芯中。在一些实施例中，从IC的另一组件接收入射光信号。在一些实施例中，从外部器件接收入射光信号。在一些实施例中，光栅耦合器包括在输入端口112处，以将入射光信号耦合到主波导110中。在一些实施例中，在输入端口112处包括具有透镜或曲率的边缘耦合器，以增加接收角或协助将入射光信号耦合到主波导110的芯中。在一些实施例中，诸如抗反射(AR)涂层的涂层位于输入端口112的表面上，以协助将入射光信号耦合到主波导110的芯中。
直通端口114被配置为从主波导110的芯向第一PD 150a发射光信号。在一些实施例中，光栅耦合器包括在直通端口114处，以将光信号输出到第一PD 150a。在一些实施例中，在通孔114处包括具有透镜或曲率的边缘耦合器，以便改善主波导110的芯和第一PD150a之间的耦合，并通过最小化入射到相邻PD上的光信号量来减少相邻PD之间的串扰。在一些实施例中，诸如AR涂层的涂层位于直通端口114上，以便最大化耦合到第一PD 150a的光信号的强度。
冗余波导120具有与主波导110类似的结构。在一些实施例中，冗余波导120的芯包括与主波导110的芯相同的材料。在一些实施例中，冗余波导120的芯包括与主波导110的芯不同的材料。在一些实施例中，冗余波导120的包层具有与主波导110的包层相同的材料。在一些实施例中，冗余波导120的包层具有与主波导110的包层不同的材料。在一些实施例中，冗余波导120的包层与主波导110的包层连续。在一些实施例中，冗余波导120与衬底的距离与主波导110相同。在一些实施例中，从衬底到冗余波导120的距离不同于从衬底到主波导110的距离。
下降端口122被配置为从冗余波导120的芯向第二PD 150b发射光信号。在一些实施例中，在下降端口122处包括光栅耦合器，以将光信号输出到第二PD 150b。在一些实施例中，在下降端口122处包括具有透镜或曲率的边缘耦合器，以便改善冗余波导120的芯与第二pd150b之间的耦合，并通过最小化入射到相邻PD上的光信号量来减少相邻PD之间的串扰。在一些实施例中，诸如AR涂层的涂层位于下降端口122上，以便最大化耦合到第二PD150b的光信号的强度。
添加端口124被配置为在光子器件100的正常操作期间不被使用。在一些实施例中，在添加端口124上放置诸如吸收涂层的涂层，以减少由于冗余波导120内的后向散射而从添加端口124发射的光量，以帮助减少杂散光入射到第一PD 150a或第二PD 150b上。在一些实施例中，添加端口124被定位为降低从添加端口124发射的杂散光入射到第一PD 150a或第二PD 150b上的风险。
谐振结构130被配置为选择性地将主波导110耦合到冗余波导120。谐振结构130位于靠近但不接触主波导110和冗余波导120中的每个的位置。谐振结构130与主波导110和冗余波导120中的每个之间的间隔的尺寸确定谐振结构130与相应波导之间的耦合效率。除了间隔之外，光学特性(诸如折射率)也会影响耦合效率。基于输入端口112处的箭头，从主波导110耦合到谐振结构130的光在逆时针方向上传播。光由于谐振结构130内的构造性干扰而增强。然后，光能够从谐振结构130耦合到冗余波导120中，并在下降端口122处以箭头指示的方向输出。
谐振结构130的材料和截面形状与主波导110类似。在一些实施例中，谐振结构130的芯材料与主波导110和冗余波导120的芯材料相同。在一些实施例中，谐振结构130的芯材料不同于主波导110的芯材料或冗余波导120的芯材料中的至少一种。在一些实施例中，谐振结构130的包层材料与主波导110和冗余波导120的包层材料相同。在一些实施例中，谐振结构130的包层材料不同于主波导110的包层材料或冗余波导120的包层材料中的至少一种。在一些实施例中，谐振结构130的包层材料与主波导110或冗余波导120中的至少一个的包层材料连续。
在一些实施例中，谐振结构130与主波导110或冗余波导120中的至少一个位于相同平面上，即与衬底的距离相同。在一些实施例中，谐振结构130比主波导110或冗余波导120中的至少一个更靠近衬底。在一些实施例中，谐振结构比主波导110或冗余波导120中的至少一个更远离衬底。在一些实施例中，谐振结构130在远离衬底的方向上位于主波导110和冗余波导120之间。在一些实施例中，在平面图中谐振结构130与主波导110或冗余波导120中的至少一个重叠。在谐振结构130与主波导110或冗余波导120中的至少一个位于不同的平面上的情况下，在确定间隔时还包括垂直距离。
在一些实施例中，谐振结构130是环形结构。在一些实施例中，谐振结构130包括谐振结构130内的反射光栅，以调整光在谐振结构130内的传播方向，即，将逆时针传播改变为顺时针传播。
在一些实施例中，谐振结构130的截面尺寸与主波导110和冗余波导120的截面尺寸相同。在一些实施例中，谐振结构130的截面尺寸不同于主波导110的截面尺寸或冗余波导120的截面尺寸。
控制器140配置为主动控制谐振结构130与主波导110和冗余波导120两者之间的耦合。为了主动控制谐振结构130以控制耦合，控制器140连接到控制元件142。控制器被配置为从第一PD 150a和第二PD 150b中的每个接收信息，以便(例如通过测量第一PD 150a和电子电路160之间的电流)确定入射到输入端口112上的光信号是否正在被有效转换为电子电路160可用的电信号。响应于确定第一PD 150a正在将来自输入端口112的光信号有效地转换为用于电子电路160的电信号，控制器140控制控制元件142以减少或最小化谐振结构130和主波导110之间的耦合，使得入射到输入端口112上的最大量的光信号继续到直通端口114。响应于(例如通过测量第一PD 150a和电子电路160之间的电流)确定第一PD 150a没有有效地将光信号转换为用于电子电路160的电信号，控制器140控制控制元件142以增加或最大化谐振结构130与主波导110和冗余波导120中的每个之间的耦合。结果，在输入端口112处接收的增加量的光信号将通过谐振结构130耦合到冗余波导120，并通过下降端口122发射到第二PD 150b。
除了在操作期间控制耦合之外，控制器140还可用于在正常操作之前调谐谐振结构130。如上所述，在一些情况下，在主波导110、冗余波导120和/或谐振结构130形成之后的过程中这些组件的处理和光学特性发生改变，硅对发生改变的主波导110、冗余波导120和/或谐振结构130的处理和光学特性敏感。结果，在一些情况下，组件之间的耦合将不同于初始设计。控制器140被配置为控制控制元件142，以便通过第一PD 150a和第二PD 150b中的每个测量将光信号转换为电信号的效率(例如通过测量电流)来确定最大和最小耦合值。储存产生最大和最小耦合值的控制元件142的参数，以供控制器在光子器件100的后续操作期间使用。在一些实施例中，周期性地重新执行调谐以考虑光子器件100的性能随时间的变化。
控制元件142由控制器140控制，以便调整谐振结构130与主波导110和冗余波导120中的每个之间的耦合。在一些实施例中，控制元件142是热元件，诸如电阻器。在一些实施例中，控制元件142是电场产生元件，诸如电感器。谐振结构130的热控制影响谐振结构130的光学特性，诸如折射率。谐振结构130的电场控制影响光学特性，诸如折射率。光子器件100包括单个控制元件142。然而，在一些实施例中，包括附加控制元件。在一些实施例中，至少一个控制元件142被定位为影响主波导110、冗余波导120和/或谐振结构130中的每个。
第一PD 150a被配置为接收从直通端口114发射的光信号。第一PD150a被配置为将接收到的光信号转换为电信号，并将该电信号传输到电子电路160。在一些实施例中，第一PD 150a包括光电二极管。在一些实施例中，第一PD 150a包括隔离结构，以减少第一PD150a与相邻PD之间的串扰。
第二PD 150b被配置为接收从下降端口122发射的光信号。第二PD150b被配置为将接收到的光信号转换为电信号，并将该电信号传输到电子电路160。在一些实施例中，第二PD 150b包括光电二极管。在一些实施例中，第二PD 150b包括隔离结构，以减少第二PD150b与相邻PD之间的串扰。在一些实施例中，第二PD 150b邻接第一PD 150a。在一些实施例中，第二PD 150b与第一PD 150a间隔开。在一些实施例中，第二PD 150b与第一PD 150a相邻。在一些实施例中，另一PD位于第二PD 150b和第一PD 150a之间。
电子电路160被配置为接收来自第一PD 150a和第二PD 150b的电信号。电子电路160被配置为使用电信号来执行用于实现IC的设计功能的功能。在一些实施例中，电子电路160包括存储器、逻辑电路或其他合适的组件。
上述描述是针对接收光信号并通过第一PD 150a和/或第二PD 150b将光信号传输到电子电路160的光子器件100。本领域的普通技术人员将认识到，光子器件100的功能还能够在下降端口122处或直通端口114接收光信号，并从输入端口112发射该信号。在这种配置中，第一PD 150a和第二PD 150b可被从电子电路160接收电信号的光发射元件替换；将该电信号转换为光信号，并将光信号发射到下降端口122或直通端口114。谐振结构130随后将基于来自控制器140的信号选择性地将冗余波导120耦合到主波导110，以将光信号从输入端口112发射到外部器件或IC中的另一组件。本领域的普通技术人员将基于光子器件100的功能性的上述描述来理解该配置，因此为了简洁起见，省略该配置的附加附图和描述。本领域的普通技术人员将认识到，对于下面描述的其他附图，类似的修改是可能的。例如，复用器(MUX)可被配置为基于反转MUX内光信号的传播方向的解复用器(DEMUX)。
图2是根据一些实施例的IC中的光子器件200的示意图。光子器件200类似于光子器件100。与光子器件100相比，光子器件200包括第二谐振结构132。第二谐振结构132类似于谐振结构130。在一些实施例中，第二谐振结构132的材料、尺寸和/或形状与谐振结构130相同。在一些实施例中，第二谐振结构132在材料、尺寸和/或形状中的至少一个方面不同于谐振结构130。在一些实施例中，第二谐振结构132的包层与谐振结构130的包层连续。
光子器件200中包含第二谐振结构132导致冗余波导120(图1)的重新布置，以得到冗余波导120'的布置。通过谐振结构130和第二谐振结构132从主波导110耦合到冗余波导120'的光信号将以与冗余波导120(图1)中的方向相反的方向通过冗余波导120'传播。也就是说，光信号将逆时针通过谐振结构130，如在光子器件100中，然后在耦合到冗余波导120'之前顺时针通过谐振结构132。
光子器件200包括单个控制元件142。在一些实施例中，光子器件200中包括多个控制元件，以便分别控制谐振结构130和第二谐振结构132。与关于光子器件100(图1)描述的谐振结构130与主波导110和冗余波导120之间的耦合类似，谐振结构130与第二谐振结构132之间的耦合是基于这些组件之间的光学特性和间隔进行控制。
图3是根据一些实施例的谐振结构在不同温度下的光信号功率与波长的曲线图300。如上所述，谐振结构(例如谐振结构130(图1))和波导(例如主波导110(图1))之间的耦合效率可以使用控制谐振结构温度的热控制元件来控制。曲线图300包括谐振结构的每个温度的多峰值耦合。光信号的波长由曲线图300中的设计波长310指示。当谐振结构处于20℃的温度时，在设计波长310处实现耦合峰值。
结果，在操作期间，如果需要谐振结构和波导之间的耦合，则谐振结构的温度将控制在20℃。相反，如果要避免耦合，则谐振结构的温度应控制在20℃以下。使用光子器件100为例，控制器140将驱动控制元件142设置谐振结构130的温度为20℃以便在下降端口122处输出光信号，并且将驱动控制元件142设置谐振结构130的温度为不同于20℃以便在直通端口114处输出光信号。耦合峰值和相关联温度的确定可由控制器(例如控制器140(图1))使用上述调谐过程来确定。
图4是根据一些实施例的光子器件的不同端口处的光信号的功率比与波长的曲线图400。曲线图400指示直通端口处的输出功率与下降端口处的输出功率成反比。也就是说，当直通端口处的输出功率处于最大值时，下降端口处的输出功率处于最小值。输出功率与谐振结构(例如谐振结构130(图1))和波导(例如主波导110和/或冗余波导120)的耦合有关。当谐振结构耦合到两个波导时，那么光信号被传输到下降端口。当谐振结构不耦合两个波导时，光信号保持在主波导中并且传播到直通端口。
从设计波长310处的输出功率比来看，下降端口处的输出功率为最大值，直通端口处的输出功率为最小功率。使用曲线图300(图3)和光子器件100(图1)为例，控制器140驱动控制元件142使谐振结构的温度为20℃。结果，来自输入端口112的光信号耦合到冗余波导120通过谐振结构130以在下降端口122处输出。该示例生成曲线图400在设计波长310处的输出功率比。本领域的普通技术人员将认识到其他设计波长是可能的。本领域的普通技术人员将进一步认识到，上述调谐和控制适用于许多光子器件，并且为了简洁起见，下文不再重复关于如何实现调谐和控制的详细讨论。
图5是根据一些实施例在IC中使用光子器件的方法500的流程图。方法500可用于调谐和操作光子器件100(图1)、光子器件200(图2)或包括冗余波导的其他光子器件。
在操作505中，光发射到主波导中，例如主波导110(图1)。在一些实施例中，光从包括光子器件的IC的组件发射。在一些实施例中，光从外部器件发射。在一些实施例中，光包括单一波长。在一些实施例中，光包括多个波长。
在操作510中，监测光子器件的每个PD和电子电路之间的电流。在一些实施例中，使用安培计监测电流。在一些实施例中，将电流信息提供给光子器件的控制器，例如控制器140(图1)。在一些实施例中，在整个方法500中连续执行操作510，以便提供关于光子器件的状态的反馈。
在操作515中，主波导使用至少一个谐振结构耦合到至少一个冗余波导。在一些实施例中，控制器(例如控制器140(图1))驱动至少一个控制元件(例如控制元件142(图1))，以便将主波导耦合到至少一个冗余波导。在一些实施例中，控制元件是热控制元件。在一些实施例中，控制元件是电压控制元件。在一些实施例中，主波导通过至少一个谐振器结构被动耦合到至少一个冗余波导。
在操作520中，在一系列值上扫描控制元件以调谐至少一个谐振器结构。在操作520期间测量每个PD和电子电路之间的电流，以便确定光信号对于控制元件的每个值所采用的路径。在一些实施例中，控制器(例如控制器140(图1))电控制控制元件(例如控制元件142(图1))，以便将控制元件设置为各种不同的值。在一些实施例中，控制器驱动控制元件改变至少一个谐振结构的温度。在一些实施例中，控制器驱动控制元件改变施加到至少一个谐振结构的电场。在包括多个谐振器结构的一些实施例中，扫描多个控制元件以便确定用于控制元件的不同值的组合的光信号的路径。
在操作525中，确定产生每个PD的峰值电流的控制设置。基于在操作520期间收集的数据，确定哪些设置在每个PD和电子电路之间产生最大电流。例如，如曲线图300(图3)所示，不同的温度值产生不同的峰值。识别在设计波长处产生最大耦合的值(例如20℃(图3))，有助于光子器件在光子器件的操作期间在主波导和冗余波导之间准确切换。在包括多个谐振结构的一些实施例中，多个控制值被识别为产生不同PD的峰值。
在操作530中，控制设置储存在存储器中。在一些实施例中，储存控制设置的时间也储存在存储器中。在一些实施例中，在预定的时间段之后，重复操作510-530以便描述例如由于氧化或水分渗透而导致的光子器件的性能的任何变化。更新控制设置以描述光子器件中的变化有助于确保光子器件在光子器件的使用寿命期间继续以最大性能运行。
在操作535中，使用主波导操作光子器件。主波导(例如主波导110(图1))在输入端口(例如输入端口112(图1))处接收光信号，并通过直通端口(例如直通端口114(图1))将入射光传输到第一PD(例如第一PD 150a(图1))。第一PD接收光信号并将光信号转换为电信号，然后将电信号传输到电子电路(例如电子电路160(图1))。例如，在操作535期间，使用操作510监测第一PD和电子电路之间的电信号的电流。
在操作540中，确定是否在第一PD处检测到异常电流。异常电流指示：从输入端口，例如主波导(例如主波导110(图1))的输入端口112(图1)，到电子电路(例如电子电路160(图1))的信号通信包括缺陷。响应于第一PD(例如第一PD 150a(图1))和电子电路之间的电流与预期值不同，识别异常电流。预期值基于要由主波导的输入端口接收的发射光强度。在一些实施例中，在操作520的最新迭代期间获得的电流值被用作预期值。在一些实施例中，将公差阈值应用于预期值，以便帮助描述光子器件中的微小变化和缺陷。例如，如果主波导损坏并且光从主波导泄漏，则到达第一PD的光信号将减少。结果，第一PD和电子电路之间的电流将低于预期。在另一示例中，如果电流从邻近第一PD的另一个PD泄漏到电子电路中，则第一PD和电子电路之间的电流将高于预期。在这两种情况下，电子电路接收到的电信号不是电子电路要使用的信息的准确表示。在一些实施例中，该确定由控制器(例如控制器140(图1))进行。
响应于确定没有检测到异常电流，方法500返回到操作535并继续正常操作。
响应于确定检测到异常电流，方法500进入操作545，其中主波导使用至少一个谐振结构耦合到至少一个冗余波导。使用在操作530中储存的控制设置，光子器件能够精确且准确地将光信号耦合到至少一个冗余波导中，例如冗余波导120(图1)。一旦光信号耦合到至少一个冗余波导，电子电路(例如电子电路160(图1))将开始从光连接到至少一个冗余波导的PD(例如第二PD 150b(图1))接收电信号。
本领域的普通技术人员将认识到，方法500可用于操作包括光子器件100(图1)、光子器件200(图2)以及包括下文所述的一些光子器件的其他光子器件的许多光子器件。在一些实施例中，改变方法500中的操作顺序。例如，在一些实施例中，在操作515之后执行操作510。在一些实施例中，在方法500中包括附加操作。例如，在一些实施例中，周期性地重复操作510-530以描述光子器件中的漂移。在一些实施例中，省略方法500的至少一个操作。例如，在一些实施例中，操作515被省略或与操作520组合。
在一些实施例中，方法500用于在两个PD(例如第一PD 150a和第二PD 150b(图1))之间分割光信号，以便增加电子电路(例如电子电路160(图1))可接收的总功率，同时最小化衰退。
图6是根据一些实施例的IC中光子器件600的示意图。光子器件600类似于光子器件200(图2)。不包括电子电路160(图2)作为图6的部分，但本领域的普通技术人员将认识到光子器件600的PD连接到电子电路。与光子器件200(图2)相比，光子器件包括第二冗余波导610、第三谐振结构630、第四谐振结构632、第二控制器640、第二控制元件642和第三PD150c。
第二冗余波导610位于主波导110与冗余波导120'相对的一侧。第二冗余波导610包括添加端口612和下降端口614。下降端口光学连接到第三PD 150c。在一些实施例中，第二冗余波导610与冗余波导120'位于主波导110的相同侧。
第三谐振结构630和第四谐振结构632独立地类似于谐振结构130。在一些实施例中，第三谐振结构630和第四谐振结构632的材料、尺寸和/或形状与谐振结构130相同。在一些实施例中，第三谐振结构630或第四谐振结构632中的至少一个在材料、尺寸和/或形状中的至少一个方面不同于谐振结构130。在一些实施例中，第三谐振结构630和第四谐振结构632的包层与谐振结构130的包层连续。在一些实施例中，省略第四谐振结构632。在省略第四谐振结构632的一些实施例中，第二冗余波导610以类似于冗余波导120(图1)的方式布置，以描述光信号的传播方向。在一些实施例中，省略第四谐振结构642和第二谐振结构132，并且相应地调整冗余波导120'和第二冗余波导610。虽然光子器件600在主波导110的每一侧上包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在主波导110的每一侧上具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。例如，在一些实施例中，一个谐振结构位于主波导110的第一侧，三个谐振结构位于主波导110的第二侧。
第二控制器640类似于控制器140。在一些实施例中，第二控制器和控制器140组合成单个控制器。在一些实施例中，单个控制器将保持独立地驱动控制元件142和第二控制元件642的能力。
第二控制元件642类似于控制元件142。在一些实施例中，第二控制元件642包括第一类型的控制元件，并且控制元件142包括不同于第一类型的第二类型的控制元件。例如，在一些实施例中，控制元件142是热控制元件，第二控制元件642是电控制元件。在一些实施例中，控制元件142和第二控制元件642是相同类型的控制元件。例如，在一些实施例中，控制元件142和第二控制元件642都是热控制元件。在一些实施例中，控制元件142和第二控制元件642集成到单个控制元件中。
第三PD 150c被配置为从下降端口614接收光信号。第三PD 150c被配置为将光信号转换为电信号，并将电信号传输到电子电路，例如电子电路160(图2)。在一些实施例中，第三PD 150c是与第一PD 150a和第二PD 150b相同的PD。在一些实施例中，第三PD 150c不同于第一PD 150a或第二PD 150b中的至少一个。
图7是根据一些实施例的IC中光子器件700的示意图。光子器件700具有马赫-曾德尔干涉仪(MZI)布置710。MZI布置710包括配置为接收光信号的输入端口712。第一分束器720被配置为在第一臂722a和第二臂722b之间分割光信号。控制器740被配置为驱动第一控制元件742a以控制分割光信号沿第一臂722a的传播，并驱动第二控制元件742b以控制分割光信号沿第二臂722b的传播。第二分束器750被配置为分割沿第一臂722a的分割光信号和沿第二臂722b的分割光信号中的每个。第一直通端口714a被配置为将光信号从第二分束器750传输到第一PD 150a。第二直通端口714b被配置为将光信号从第二分束器750传输到第二PD 150b。不包括电子电路160(图2)作为图7的部分，但本领域的普通技术人员将认识到光子器件700的PD连接到电子电路。
输入端口712类似于输入端口112(图1)。第一直通端口714a和第二直通端口714b与直通端口114(图1)类似。控制器740类似于控制器140(图1)。与控制器140相比，控制器740被配置为独立地驱动第一控制元件742a和第二控制元件742b。第一臂722a和第二臂722b中的每个类似于主波导110(图1)。在一些实施例中，第一控制元件742a和第二控制元件742b中的每个类似于控制元件142(图1)。在一些实施例中，第一控制元件742a或第二控制元件742b中的至少一个包括PIN移相器。
第一分束器720被配置为将输入光信号分割成沿第一臂722a传播的第一部分和沿第二臂722b传播的第二部分。在一些实施例中，第一分束器720是50-50分束器，这意味着由第一分束器720接收的光信号的一半被传输到第一臂722a和第二臂722b中的每个。
第二分束器750被配置为将来自第一臂722a和第二臂722b中的每个的光信号组合和分割到第一下降端口714a和第二下降端口714b。在一些实施例中，第二分束器750是50-50分束器。在一些实施例中，第二分束器750包括合束元件和分束元件。也就是说，在一些实施例中，来自第一臂722和第二臂722b中的每个的光信号被组合，然后被分割成两个光路。光路中的一个沿着第一下降端口714a，光路中的另一个沿着第二下降端口714b。
与光子器件100(图1)相比，通过对沿第一臂722a和第二臂722b中的每个传播的光信号进行相位控制来实现选择性地将光信号定向到第一PD 150a或第二PD 150b。第一控制元件742a被配置为减慢光信号沿臂722a的传播速率。减慢传播速率改变从第一臂722a到达第二分离器750的光信号的波的相位。相位的变化导致对来自第二臂722b的光信号的破坏性干扰，这降低了沿第一下降端口714a或第二下降端口714b中的一个的光信号的强度。第二控制元件742b沿着第二臂722b类似地操作。通过控制第一控制元件742a和第二控制元件742b，控制器能够通过调节第二分光器750处的干涉图案来调节沿着第一下降端口714a和第二下降端口714b中的每个的光量。
图8是根据一些实施例的IC中光子器件800的示意图。光子器件800类似于光子器件700(图7)。与光子器件700(图7)相比，光子器件包括连接到MZI 710的第二下降端口714b的第二MZI 710'。离开第二MZI710'的第三下降端口714a'光学连接到第二PD 150b。离开第二MZI 710'的第四下降端口714b'光学连接到第三PD 150c。不包括电子电路160(图2)作为图8的部分，但是本领域的普通技术人员将认识到光子器件800的PD连接到电子电路。
第二MZI 710'与MZI 710类似。在一些实施例中，第二MZI 710'包括与MZI 710相同类型的控制元件。在一些实施例中，第二MZI 710'包括与MZI 710不同类型的控制元件。通过将第二MZI 710'与MZI 710串联，与具有较少PD的光子器件相比，光信号能够被引导到的PD的数量增加，从而为光子器件800提供更大的灵活性。
图9A至图9D是根据一些实施例的用于IC的光子器件的截面图。图9A是根据一些实施例沿着图7的线A-A获取的光子器件900A的截面图。本领域普通技术人员将认识到，虽然光子器件900A是沿着图7的线A-A，但光子器件900A的结构可用于其他光子器件，诸如光子器件100(图1)、光子器件200(图2)、光子器件600(图6)、光子器件800(图8)或其他光子器件。
光子器件900A包括衬底902和衬底902上方的介电层904。波导910a延伸穿过介电层904。接触件920位于介电层904上方，并通过互连结构930电连接到加热器940。加热器940和互连结构930位于介电层904中。加热器940足够靠近波导910，以便能够改变波导910的温度，以便基于波导910的热膨胀系数调整波导910的光学特性和/或波导910的尺寸。
衬底902包括硅衬底。介电层904在IC的元件之间提供电隔离，并用作波导910a的包层。本领域的普通技术人员将理解，横跨衬底902延伸的介电层904也将围绕光子器件的第一臂722a(图7)。因此，第一臂722a和第二臂722b周围的包层是连续的。如本发明所述，类似的连续包层布置在其他光子器件中也是可能的。在一些实施例中，介电层904包括氧化硅。波导910a是光子器件700(图7)的第二臂722b。在一些实施例中，波导910是不同光子器件或谐振结构(诸如谐振结构130(图1)或其他谐振结构)中的不同波导。接触件920是电接触件，用于在加热器940和其他部件(例如控制器140，图1)之间提供电连接。互连结构930是导电线和导电通孔的组合，用于电连接接触件920和加热器940。在一些实施例中，接触件940是互连结构930的部分。加热器940被配置为接收电信号并将电信号转换为热输出。在一些实施例中，加热器包括电阻热元件。加热器940被配置为用作光子器件700的第二控制元件742b(图7)。
图9B是根据一些实施例沿着图7的线A-A获取的光子器件900B的截面图。本领域普通技术人员将认识到，虽然光子器件900B是沿着图7的线A-A，但光子器件900B的结构可用于其他光子器件，诸如光子器件100(图1)、光子器件200(图2)、光子器件600(图6)、光子器件800(图8)或其他光子器件。为了简化绘图，图9B中未标记衬底902和介电层904。
与光子器件900A(图9A)相比，光子器件900B包括波导910b、两个接触件920a和920b、两个互连结构930a和930b、两个高掺杂区域935a和935b以及两个掺杂区域950a和950b。波导910b类似于波导910a(图9A)。两个接触件920a和920b与接触件920类似(图9A)。两个互连结构930a和930b类似于互连结构930(图9A)。
两个高掺杂区域935a和935b具有相同的掺杂剂类型。在一些实施例中，掺杂剂类型为p型。在一些实施例中，掺杂剂类型为n型。高掺杂区域935a通过互连结构930a电连接到接触件920a。高掺杂区域935b通过互连结构930b电连接到接触件920b。
两个掺杂区域950a和950b具有相同的掺杂剂类型。在一些实施例中，掺杂剂类型为p型。在一些实施例中，掺杂剂类型为n型。两个掺杂区域950a和950b具有与两个高掺杂区域935a和935b相同的掺杂剂类型。两个掺杂区域950a和950b中的每个的掺杂浓度低于两个高掺杂区域935a和935b中的每个的掺杂浓度。掺杂区域950a从高掺杂区域935a向波导910b延伸。在一些实施例中，掺杂区域950a直接接触波导910b。在一些实施例中，掺杂区域950a与波导910b分离。掺杂区域950b从高掺杂区域935b向波导910b延伸。在一些实施例中，掺杂区域950b直接接触波导910b。在一些实施例中，掺杂区域950b与波导910b分离。高掺杂区域935a和935b以及掺杂区域950a和950b被配置为用作光子器件700的第二控制元件742b(图7)。
图9C是根据一些实施例沿图7的线A-A获取的光子器件900C的截面图。本领域普通技术人员一旦认识到，虽然光子器件900C是沿着图7的线A-A，但光子器件900C的结构可用于其他光子器件，诸如光子器件100(图1)、光子器件200(图2)、光子器件600(图6)、光子器件800(图8)或其他光子器件。为了简化绘图，图9C中未标记衬底902和介电层904。
与光子器件900B(图9B)相比，光子器件900C包括波导910c、两个高掺杂区域935c和935d以及掺杂区域960a和960b。波导910c类似于波导910a(图9A)。两个接触件920a和920b与接触件920类似(图9A)。两个互连结构930a和930b类似于互连结构930(图9A)。
两个高掺杂区域935c和935d具有相反的掺杂剂类型。高掺杂区域935c通过互连结构930a电连接到接触件920a。高掺杂区域935d通过互连结构930b电连接到接触件920b。
两个掺杂区域960a和960b具有相反的掺杂剂类型。掺杂区域960a具有与高掺杂区域935c相同的掺杂剂类型。在一些实施例中，掺杂剂类型为p型。在一些实施例中，掺杂剂类型为n型。掺杂区域960b具有与高掺杂区域935d相同的掺杂剂类型。在一些实施例中，掺杂剂类型为p型。在一些实施例中，掺杂剂类型为n型。两个掺杂区域960a和960b中的每个的掺杂浓度低于两个高掺杂区域935c和935d中的每个的掺杂浓度。掺杂区域960a从高掺杂区域935c延伸到波导910c。在一些实施例中，掺杂区域960a直接接触波导910c。在一些实施例中，掺杂区域960a与波导910c分离。掺杂区域960b从高掺杂区域935d延伸到波导910c。在一些实施例中，掺杂区域960b直接接触波导910c。在一些实施例中，掺杂区域960b与波导910c分离。高掺杂区域935c和935d以及掺杂区域960a和960b被配置为用作光子器件700的第二控制元件742b(图7)。
图9D是根据一些实施例沿图7的线B-B获取的光子器件900D的截面图。本领域普通技术人员将认识到，虽然光子器件900D沿着图7的线B-B，但光子器件900D的结构可用于其他光子器件，诸如光子器件100(图1)、光子器件200(图2)、光子器件600(图6)、光子器件800(图8)或其他光子器件。为了简化绘图，图9D中未标记衬底902和介电层904。
与光子器件900C(图9C)相比，光子器件900D包括到第二PD 150b的电连接，而不是波导的控制元件。在一些实施例中，第二PD 150b是基于锗的PD。虽然光子器件900D与第二PD 150b相关，但本领域的普通技术人员将认识到光子器件900D也适用于第一PD 150a、第三PD 150c和其他PD结构。
掺杂区域960a通过高掺杂区域935c和互连结构130a在第二PD 150b和接触件920a之间提供电连接。掺杂区域960b通过高掺杂区域935d和互连结构130b在第二PD 150b和接触件920b之间提供电连接。通过接触件920a和920b电连接到电子电路160(图1)是可能的。
图10是根据一些实施例的IC中光子器件1000的示意图。光子器件1000用作2x1多路复用器(MUX)。光子器件1000包括配置为接收第一波长光的第一输入波导1010a。光子器件1000还包括第二输入波导1010b，第二输入波导1010b被配置为接收不同于第一波长的第二波长的光。光子器件1000还包括输出波导1020，波导1020被配置为输出包括第一波长光和第二波长光两者的光信号。第一谐振结构1030a被配置为将第一输入波导1010a光学耦合到输出波导1020。第一冗余谐振结构1030a'被配置为将第一输入波导1010a光学耦合到输出波导1020。第二谐振结构1030b被配置为将第二输入波导1010b光学耦合到输出波导1020。第二冗余谐振结构1030b'被配置为将第二输入波导1010b光学耦合到输出波导1020。控制器1040被配置为通过第一冗余谐振结构1030a'控制第一输入波导1010a和输出波导1020之间的耦合。控制器1040还被配置为通过第二冗余谐振结构1030b'控制第二输入波导1010b和输出波导1020之间的耦合。第一监测结构1050a被配置为监测由第一谐振结构1030a和第一冗余谐振结构1030a'耦合之后保持在第一输入波导1010a中的光量。第二监测结构1050b被配置为监测由第二谐振结构1030b和第二冗余谐振结构1030b'耦合之后保持在第二输入波导1010b中的光量。
第一输入波导1010a包括第一输入端口1012a和第一直通端口1014a。第二输入波导1010b包括第二输入端口1012b和第二直通端口1014b。第一输入端口1012a和第二输入端口1012b中的每个类似于输入端口112(图1)。第一直通端口1014a和第二直通端口1014b中的每个类似于直通端口114(图1)。
输出波导1020包括下降端口1022和添加端口1024。下降端口1022类似于下降端口122(图1)。添加端口1024类似于添加端口124(图1)。本领域的普通技术人员将认识到PD将位于下降端口1022的输出端。
第一谐振结构1030a、第一冗余谐振结构1030a'、第二谐振结构1030b和第二冗余谐振结构1030b'中的每个类似于谐振结构130(图1)。通过包括冗余谐振结构(诸如第一冗余谐振结构1030a'和第二冗余谐振结构1030b')，即使一个谐振结构失效，光子器件1000也能够继续操作。
控制器1040类似于控制器140(图1)。为了简化绘图，虽然图10不包括控制元件，但本领域的普通技术人员将认识到，光子器件1000包括至少一个控制元件，以通过第一冗余谐振结构1030a'和第二冗余谐振结构1030b'控制耦合。在一些实施例中，单个控制器1040控制光子器件1000中的所有控制元件。在一些实施例中，控制元件由单独的控制器1040控制。
第一监视结构1050a和第二监视结构1050b各自能够接收光并将光转换为电信号。在一些实施例中，第一监视结构1050a和第二监视结构1050b是PD。在一些实施例中，第一监测结构1050a和第二监测结构1050b包括光栅耦合器、掺杂硅区域或能够将光信号转换为电信号的另外合适结构。本领域的普通技术人员将认识到，诸如通过电子电路(例如电子电路160(图1))的电子反馈用于通知控制器1040：第一输入波导1010a或第二输入波导1010b中任一个要耦合出的光的故障。基于该反馈，控制器1040能够驱动一个或多个控制元件，以通过第一冗余谐振结构1030a'将第一输入波导1010a耦合到输出波导1020，或者通过第二冗余谐振结构1030b'将第二输入波导1010b耦合到输出波导1020。主动控制装置提供备用谐振结构，用于即使在一个谐振结构失效时维持光子器件1000的操作。本领域的普通技术人员将认识到，在一些实施例中，控制器1040还驱动至少一个控制元件以帮助使用第一谐振结构1030a和/或第二谐振结构1030b来调谐耦合。
图11是根据一些实施例的IC中光子器件1100的示意图。光子器件1100类似于光子器件1000(图10)。与光子器件1000(图10)相比，光子器件1100在第一谐振结构1130a、第一冗余谐振结构1130a'、第二谐振结构1130b和第二冗余谐振结构1130b'中的每个中包括多个谐振环。与光子器件1000(图10)相比，输出波导1020朝向不同的方向，以描述由于包含附加谐振环而导致的光信号传播方向的变化。本领域的普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够包括在光子器件1100中。虽然光子器件1100在每个位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。例如，在一些实施例中，一个谐振结构位于第一冗余谐振结构1130a'处，两个谐振结构位于第二冗余谐振结构1130b'处。
图12是根据一些实施例的IC中光子器件1200的示意图。光子器件1200类似于光子器件1000(图10)。与光子器件1000(图10)相比，光子器件1200包括分束器1205和1207，以将输入端口分成两个臂。结果，光子器件1200能够作为2x2 MUX工作。
光子器件1200包括配置为接收第一波长光的第一输入端口1202。光子器件1200还包括第二输入端口1204，第二输入端口1204被配置为接收不同于第一波长的第二波长的光。第一输入端口1202处的光信号被第一分束器1205分割，以使分割光信号沿着第一臂1210a和第二臂1210b传播。第二输入端口1204处的光信号被第二分束器1207分割，以使分割光信号沿着第三臂1210c和第四臂1210d传播。光子器件1200还包括第一输出波导1220a和第二输出波导1220b，其被配置为输出包括光的第一波长和第二波长两者的光信号。第一谐振结构1230a被配置为将第一臂1210a光学耦合到第一输出波导1220a。第一冗余谐振结构1230a'被配置为将第一臂1210a光学耦合到第一输出波导1220a。第二谐振结构1230b被配置为将第二臂1210b光学耦合到第二输出波导1220b。第二冗余谐振结构1230b'被配置为将第二臂1210b光学耦合到第二输出波导1220b。第三谐振结构1230c被配置为将第三臂1210c光学耦合到第二输出波导1220b。第三冗余谐振结构1230c'被配置为将第三臂1210c光学耦合到第二输出波导1220b。第四谐振结构1230d被配置为将第四臂1210d光学耦合到第一输出波导1220a。第四冗余谐振结构1230d'被配置为将第四臂1210d光学耦合到第一输出波导1220a。
第一监测结构1250a被配置为监测由第一谐振结构1230a和第一冗余谐振结构1230a'耦合之后保持在第一臂1210a中的光量。第二监测结构1250b被配置为监测由第二谐振结构1230b和第二冗余谐振结构1230b'耦合之后保持在第二臂1210b中的光量。第三监测结构1250c被配置为监测由第三谐振结构1230c和第三冗余谐振结构1230c'耦合之后保持在第三臂1210c中的光量。第四监测结构1250d被配置为监测由第四谐振结构1230d和第四冗余谐振结构1230d'耦合之后保持在第四臂1210d中的光量。
为了简化绘图，图12中未包括控制器。然而，光子器件1200包括类似于控制器1040(图10)的控制器，用于使用各自的冗余谐振结构将光子器件1200的臂选择性地耦合到相应的输出波导。
第一输入端口1202和第二输入端口1204中的每个与输入端口112类似(图1)。第一臂1210a包括第一直通端口1214a。第二臂1210b包括第二直通端口1214b。第三臂1210c包括第三直通端口1214c。第四臂1210d包括第四直通端口1214d。第一直通端口1214a、第二直通端口1214b、第三直通端口1214c和第四直通端口1214d与直通端口114(图1)类似。本领域的普通技术人员将认识到，PD将位于下降端口1222a和下降端口1222b的输出端。
第一输出波导1220a包括第一下降端口1222a和第一添加端口1224a。第二输出波导1220b包括第二下降端口1222b和第二添加端口1224b。第一下降端口1222a和第二下降端口1222b中的每个与下降端口122类似(图1)。第一添加端口1224a和第二添加端口1224b中的每个与添加端口124(图1)类似。
第一谐振结构1230a、第一冗余谐振结构1230a'、第二谐振结构1230b、第二冗余谐振结构1230b'、第三谐振结构1230c、第三冗余谐振结构1230c'中的每个，第四谐振结构1230d和第四冗余谐振结构1230d'类似于谐振结构130(图1)。通过包括冗余谐振结构，诸如第一冗余谐振结构1230a'、第二冗余谐振结构1230b'、第三冗余谐振结构1230c'和第四冗余谐振结构1230d'，即使一个谐振结构失效，光子器件1200能够继续操作。
为了简化绘图，尽管图12不包括控制元件，但本领域普通技术人员应认识到，光子器件1200包括至少一个控制元件，用于通过第一冗余谐振结构1230a'、第二冗余谐振结构1203b'、第三冗余谐振结构1230c'和第四冗余谐振结构1230d'控制耦合。在一些实施例中，单个控制器控制光子器件1200中的所有控制元件。在一些实施例中，控制元件由单独的控制器控制。
第一监控结构1250a、第二监控结构1250b、第三监控结构1250c和第四监控结构1250d分别类似于第一监控结构1050a。基于来自监控结构的输出，控制器可以使用光子器件1200，以便以类似于上文关于光子器件1000(图10)所述的方式操作光子器件1200。
图13是根据一些实施例的IC中光子器件1300的示意图。光子器件1300类似于光子器件1200(图12)。与光子器件1200(图12)相比，光子器件1300包括第一谐振结构1330a、第一冗余谐振结构1330a'、第二谐振结构1330b、第二冗余谐振结构1330b'、第三谐振结构1330c、第三冗余谐振结构1330c'、第四谐振结构1330d、和第四冗余谐振结构1330d'中的每个的多个谐振环。与光子器件1200(图12)相比，第一输出波导1220a和第二输出波导1220b朝向不同的方向，以描述由于包含附加谐振环而导致的光信号传播方向的变化。本领域普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够包括在光子器件1300中。虽然光子器件1300在每个位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。例如，在一些实施例中，一个谐振结构位于第一冗余谐振结构1330a'处，两个谐振结构位于第二冗余谐振结构1330b'处。
图14是根据一些实施例的IC中光子器件1400的示意图。光子器件1400能够作为解复用器DeMUX工作。光子器件1400包括具有输入端口1412和直通端口1414的输入波导1410。直通端口1414与监控器件1460光通信。第一输出波导1420a被配置为通过第一谐振结构1430a光学耦合到输入波导1410。第二输出波导1420b被配置为通过第二谐振结构1430b光学耦合到输入波导1410。冗余输出波导1420c被配置为通过冗余谐振结构1430c光学耦合到输入波导1410。为了简化绘图，尽管未标记，但第一输出波导1420a、第二输出波导1420b和冗余输出波导1420c中的每个都包括添加端口和下降端口。第一输出波导1420a的下降端口与第一PD 1450a光学耦合。第二输出波导1420b的下降端口与第二PD 1450b光学耦合。冗余波导1420c的下降端口与冗余PD 1450c光学耦合。
为了用作解复用器，光子器件1400被配置为接收输入波导1410中多个波长的光。第一波长耦合到第一输出波导1420a并输出到第一PD 1450a。第二波导耦合到第二输出波导1420b并输出到第二PD 1450b。在操作期间，冗余谐振结构1430c是可调谐的以将第一波长或第二波长耦合到冗余输出波导1420c并输出到冗余PD 1450c。在一些实施例中，诸如控制器140和控制元件142(图1)的控制结构用于调谐冗余谐振结构1430c。为清楚起见，图14中未显示控制结构。
通过包括冗余谐振结构1430c、冗余输出波导1420c和冗余PD 1450c，即使与第一输出波导1420a或第二输出波导1420b相关联的结构中的一个损坏或变得不起作用，光子器件1400也能够按照预期继续操作。在一些实施例中，即使当与第一输出波导1420a和第二输出波导1420b相关联的结构正常工作时，冗余谐振结构1430c被配置为将第一波长或第二波长耦合到冗余输出波导1420c中，以便最大化由光子器件1400的PD捕获的光信号量。以此方式，未通过第一谐振结构1430a或第二谐振结构1430b耦合输入波导1410输出的光信号的任何波长具有通过冗余谐振结构1430c耦合输入波导1410输出的第二机会。虽然图14包括两个波长，但本领域的普通技术人员将认识到光子器件1400可考虑附加波长。
输入波导1410、第一输出波导1420a、第二输出波导1420b和冗余输出波导1420c中的每个类似于输入波导110(图1)。第一谐振结构1430a、第二谐振结构1430b和冗余谐振结构1430c中的每个类似于谐振结构130(图1)。第一PD 1450a、第二PD 1450b和冗余PD 1450c中的每个类似于第一PD 150(图1)。监控装置1460类似于第一监控结构1250a(图12)。
图15是根据一些实施例的IC中光子器件1500的示意图。光子器件1500类似于光子器件1400(图14)。与光子器件1400(图14)相比，光子器件1500包括第一谐振结构1530a、第二谐振结构1530b和冗余谐振结构1530c中的每个中的多个谐振环。与光子器件1400(图14)相比，第一输出波导1520a、第二输出波导1520b和冗余输出波导1520c朝向不同的方向，以描述由于包含附加谐振环而导致的光信号传播方向的变化。本领域普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够被包括在光子器件1500中。虽然光子器件1500在位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。例如，在一些实施例中，一个谐振结构位于第一冗余谐振结构1530a'处，两个谐振结构位于第二冗余谐振结构1530b'处。
图16是根据一些实施例的IC中光子器件1600的示意图。光子器件1600能够作为解复用器操作。光子器件1600包括具有输入端口1612和直通端口1614的输入波导1610。直通端口1614与监控器件1660光通信。第一输出波导1620a被配置为通过第一谐振结构1630a光学耦合到输入波导1610。第一冗余输出波导1620a'被配置为通过第一冗余谐振结构1630a'光学耦合到输入波导1610。第二输出波导1620b被配置为通过第二谐振结构1630b光学耦合到输入波导1610。第二冗余输出波导1620b'被配置为通过第二冗余谐振结构1630b'光学耦合到输入波导1610。尽管为了绘图的清晰未标记，但第一输出波导1620a、第一冗余输出波导1620a'、第二输出波导1620b和第二冗余输出波导1620b'中的每个包括添加端口和放置端口。第一输出波导1620a和第一冗余输出波导1620a的下降端口均光学耦合到第一PD1650a。第二输出波导1620b和第二冗余输出波导1620b'的下降端口均光学耦合到第二PD1650b。
为了用作解复用器，光子器件1600被配置为接收输入波导1610中的多个波长的光。第一波长耦合到第一输出波导1620a并输出到第一PD1650a。第二波导耦合到第二输出波导1620b并输出到第二PD 1650b。在操作期间，第一冗余谐振结构1630a'是可调谐的以将第一波长耦合到第一冗余输出波导1620a'并输出到第一PD 1650a。在操作期间，第二冗余谐振结构1630b'是可调谐的以将第二波长耦合到第二冗余输出波导1620b'并输出到第二PD 1650b。在一些实施例中，诸如控制器140和控制元件142(图1)的控制结构用于调谐第一冗余谐振结构1630a'或第二冗余谐振结构1630b'中的至少一个。为清楚起见，图中未显示控制结构。
通过包括第一冗余谐振结构1620a'和第二冗余谐振结构1620b'，即使与第一输出波导1620a或第二输出波导1620b相关联的结构中的一个损坏或变得不起作用，光子器件1600也能够按照预期继续操作。在一些实施例中，即使当与第一输出波导1620a和第二输出波导1620b相关联的结构正常工作时，第一冗余谐振结构1630a'或第二冗余谐振结构1630b'中的至少一个被配置为将第一波长或第二波长耦合到相应的冗余输出波导1620a'或1620b'中，以便最大化由光子器件1600的PD捕获的光信号量。以这种方式，未通过第一谐振结构1630a或第二谐振结构1630b耦合输入波导1610输出的光信号的任何波长具有通过耦合输入波导1610输出的第二机会，以提高整体耦合效率。虽然图16包括两个波长，但本领域的普通技术人员将认识到光子器件1600可考虑附加波长。
输入波导1610、第一输出波导1620a、第一冗余输出波导1620a'、第二输出波导1620b和第二冗余输出波导1620b'中的每个类似于输入波导110(图1)。第一谐振结构1630a、第一冗余谐振结构1630a'、第二谐振结构1630b和第二冗余谐振结构1630b'中的每个类似于谐振结构130(图1)。第一PD 1650a和第二PD 1650b中的每个类似于第一PD 150(图1)。监控装置1660类似于第一监控结构1250a(图12)。
图17是根据一些实施例的IC中光子器件1700的示意图。光子器件1700类似于光子器件1600(图16)。与光子器件1600(图16)相比，光子器件1700包括第一谐振结构1730a、第一冗余谐振结构1730a'、第二谐振结构1730b和第二冗余谐振结构1730b'中的每个中的多个谐振环。与光子器件1600(图16)相比，第一谐振结构1730a、第一冗余谐振结构1730a'，第二谐振结构1730b和第二冗余谐振结构1730b'朝向不同的方向，以描述由于包含附加谐振环而导致的光信号传播方向的变化。本领域的普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够被包括在光子器件1700中。虽然光子器件1700在位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。例如，在一些实施例中，一个谐振结构位于第一冗余谐振结构1730a'处，两个谐振结构位于第二冗余谐振结构1730b'处。
图18是根据一些实施例在IC中使用光子器件的方法1800的流程图。方法1800可用于调谐和操作光子器件1400(图14)、光子器件1500(图15)、光子器件1600(图16)、光子器件1700(图17)或包括冗余波导的其他光子器件。
在操作1805中，所选波长的光被发射到输入波导，例如输入波导1410(图14)。在一些实施例中，光从包括光子器件的IC组件发射。在一些实施例中，光从外部器件发射。
在操作1810中，监测光子器件的每个PD和电子电路之间的电流。在一些实施例中，使用安培计监测电流。在一些实施例中，将电流信息提供给光子器件的控制器，例如控制器140(图1)。在一些实施例中，在整个方法1800中连续执行操作1810，以便提供关于光子器件的状态的反馈。
在操作1815中，输入波导通过扫描至少一个谐振结构的控制信号耦合到输出波导。在一些实施例中，控制器(例如控制器140(图1))驱动至少一个控制元件(例如控制元件142(图1))，以便将输入波导耦合到至少一个输出波导。在一些实施例中，控制元件是热控制元件。在一些实施例中，控制元件是电压控制元件。在一些实施例中，输入波导通过至少一个谐振器结构被动耦合到至少一个输出波导。
在操作1820中，在一系列值上扫描控制元件以调谐至少一个冗余谐振器结构。在操作1820期间测量每个PD和电子电路之间的电流，以便确定光信号对于控制元件的每个值所采用的路径。在一些实施例中，控制器(例如控制器140(图1))电控制控制元件(例如控制元件142(图1))，以便将控制元件设置为各种不同的值。在一些实施例中，控制器驱动控制元件改变至少一个冗余谐振结构的温度。在一些实施例中，控制器驱动控制元件改变施加到至少一个冗余谐振结构的电场。在包括多个谐振器结构的一些实施例中，扫描多个控制元件以便确定用于控制元件的不同值的组合的光信号的路径。
一旦确定了产生每个PD的峰值电流的控制设置，则储存谐振结构和冗余谐振结构的控制设置。在一些实施例中，储存控制设置的时间也存储在存储器中。在一些实施例中，在预定的时间段之后，重复操作1805-1820以便描述例如由于氧化或水分渗透导致的光子器件的性能的任何变化。更新控制设置以描述光子器件中的变化有助于确保光子器件在光子器件的使用寿命期间继续以最大性能运行。
在操作1825中，确定是否对光子器件设计用于接收的所有波长进行了调谐。响应于确定发生调谐的波长少于所有波长，方法1800进行到操作1830。响应于确定所有波长已经发生调谐，方法1800前进到操作1835。
在操作1830中，选择光子器件的设计波长的下一波长，并且方法1800返回到操作1805。
在操作1835中，使用初始设置操作光子器件。输入波导接收多个波长的光，并且要分离的每个波长分别耦合到相应的输出波导。在一些实施例中，至少一个控制元件用于在初始设置期间维持至少一个谐振结构处于耦合模式。在一些实施例中，输入波导和输出波导之间的耦合全部通过无源耦合。在一些实施例中，冗余谐振结构被控制为处于耦合状态。在一些实施例中，至少一个冗余谐振结构未被控制为处于耦合状态。
在操作1840中，确定是否在光子器件的任何PD处检测到异常电流。异常电流指示相应波长的光到电子电路的通信包括缺陷。响应于PD(例如第一PD 1450a(图14))和电子电路之间的电流与预期值不同，识别异常电流。预期值基于要由输入波导的输入端口接收的发射光强度。在一些实施例中，在操作1820的最新迭代期间获得的电流值被用作预期值。在一些实施例中，将公差阈值应用于预期值，以便帮助描述光子器件中的微小变化和缺陷。例如，如果任何谐振结构损坏并且光从输入波导泄漏或未能耦合，则到达PD的相应波长将减少。结果，PD和电子电路之间的电流将低于预期。在另一示例中，如果电流从另一个PD泄漏到电子电路中，则PD和电子电路之间的电流将高于预期。在这两种情况下，电子电路接收到的电信号不是电子电路要使用的信息的准确表示。在一些实施例中，该确定由控制器(例如控制器140(图1))进行。
响应于确定没有检测到异常电流，方法1800返回到操作1835并继续正常操作。
响应于确定检测到异常电流，方法1800进入操作1845，其中输入波导使用至少一个冗余谐振结构耦合到至少一个冗余波导。使用在操作1815和1820中确定的控制设置，光子器件能够精确且准确地将光信号耦合到至少一个冗余波导中，例如冗余波导1420c(图14)。一旦光信号耦合到至少一个冗余波导，电子电路(例如电子电路160(图1))将开始从光连接到至少一个冗余波导的PD(例如冗余PD 1450c(图14))接收电信号。
本领域普通技术人员将认识到，方法1800可用于操作包括光子器件1400(图14)、光子器件1500(图15)、光子器件1600(图16)、光子器件1700(图17)以及包括下文所述的一些光子器件的其他光子器件的许多光子器件。在一些实施例中，改变方法1800中的操作顺序。例如，在一些实施例中，在操作1815之后执行操作1810。在一些实施例中，在方法1800中包括附加操作。例如，在一些实施例中，周期性地重复操作1805-1820以描述光子器件中的漂移。在一些实施例中，省略方法1800的至少一个操作。例如，在一些实施例中，操作1815被省略或与操作1820组合。
虽然描述了用于解复用操作的方法1800，但本领域普通技术人员将理解如何修改方法1800以适用于例如光子器件1000(图10)、光子器件1100(图11)、光子器件1200(图12)中的MUX结构，光子器件1300(图13)或另外的光子器件。
图19是根据一些实施例的IC中光子器件1900的示意图。光子器件1900类似于光子器件1600(图16)。与光子器件1600(图16)相比，光子器件1900包括两级谐振结构。第一两级谐振结构1930a被配置为将输入波导1610光学耦合到第一输出波导1620a。第一冗余两级谐振结构1930a'被配置为将输入波导1610光学耦合到第一冗余输出波导1620a'。第二两级谐振结构1930b被配置为将输入波导1610光学耦合到第二输出波导1620b。第二冗余两级谐振结构1930b'被配置为将输入波导1610光学耦合到第二冗余输出波导1620b'。两级谐振结构中的每个都具有类似的布置。为简洁起见，仅对第一两级谐振结构1930a进行了详细讨论。
第一两级谐振结构1930a被配置为实现与谐振结构1630a(图16)类似的功能。相比之下，通过包括两级谐振结构，减小了串扰。也就是说，与使用第一谐振结构1630a(图16)相比，使用第一两级谐振结构1930a除第一波长之外的光到达第一输出波导1620a的可能性更小。然而，第一两级谐振结构1930a的尺寸大于第一谐振结构1630a(图16)。
第一两级谐振结构1930a包括第一谐振环1935，其配置为将第一波长从输入波导1610光学耦合到中间波导1970。第二谐振环1937被配置为将第一波长从中间波导1970耦合到第一输出波导1620a。监测结构1960光学耦合到中间波导1970的下降端口。通过包括输入波导1610和第一输出波导1620a之间的多耦合，与其他谐振结构相比，具有非第一波长的光到达第一输出波导1620a的风险降低。
中间波导1970类似于输入波导1610。第一谐振环1935和第二谐振环1937中的每个类似于第一谐振结构1630a(图16)。监控器件1960类似于监控器件1660。
虽然光子器件1900包括在每个耦合位置的两级谐振结构，但本领域普通技术人员将认识到两级谐振结构和单级谐振结构的组合是可能的。例如，在一些实施例中，光子器件包括用于在输入波导1610和第一PD 1650a之间耦合第一波长的第一两级谐振结构1930a和第一冗余谐振结构1630a'(图16)。通过将第一冗余两级谐振结构1930a'替换为第一冗余谐振结构1630a'，当使用冗余组件时，光子器件1900的总尺寸减小，但串扰风险增加。
图20是根据一些实施例的IC中光子器件2000的示意图。光子器件2000类似于光子器件1900(图19)。与光子器件1900(图19)相比，光子器件2000包括第一两级谐振结构2030a、第一冗余两级谐振结构2030a'、第二两级谐振结构2030b和第二冗余两级谐振结构2030b'中的每个耦合的多个谐振环。与光子器件1900(图19)相比，第一两级谐振结构2030a、第一冗余两级谐振结构2030a'，第二两级谐振结构2030b和第二冗余两级谐振结构2030b'朝向不同的方向，以描述由于包含附加谐振环而导致的光信号传播方向的变化。本领域的普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够包括在光子器件2000中。虽然光子器件2000在位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。两级谐振结构中的每个都具有类似的布置。为简洁起见，仅详细讨论了第一两级谐振结构2030a。
第一两级谐振结构2030a包括第一谐振环2035，其被配置为将第一波长从输入波导1610光学耦合到中间波导2070。第二谐振环2037被配置为将第一波长从中间波导2070耦合到第一输出波导1620a。监测结构2060光学耦合到中间波导2070的下降端口。通过包括输入波导1610和第一输出波导1620a之间的多耦合，与其他谐振结构相比，具有除第一波长之外的光到达第一输出波导1620a的风险降低。
中间波导2070类似于输入波导1610。第一谐振环2035和第二谐振环2037中的每个类似于第一谐振结构1730a(图17)。监控器件2060类似于监控器件1660。
图21是根据一些实施例的IC中光子器件2100的示意图。光子器件2100类似于光子器件1000(图10)。与光子器件1000(图10)相比，光子器件2100包括两级谐振结构。第一两级谐振结构1930a被配置为将第一输入波导1010a光学耦合到输出波导1020。第一冗余两级谐振结构1930a'被配置为将第一输入波导1010a光学耦合到输出波导1020。第二两级谐振结构1930b被配置为将第二输入波导1010b光学耦合到输出波导1020。第二冗余两级谐振结构1930b'被配置为将第二输入波导1010b光学耦合到输出波导1020。
虽然光子器件2100在每个耦合位置包括两级谐振结构，但本领域普通技术人员将认识到两级谐振结构和单级谐振结构的组合是可能的。例如，在一些实施例中，光子器件包括在第一输入波导1010a和输出波导1020之间耦合第一波长的第一两级谐振结构1930a和第一冗余谐振结构1030a'(图10)。通过将第一冗余两级谐振结构1930a'替换为第一冗余谐振结构1030a'，当使用冗余组件时，光子器件2100的总尺寸减小，但串扰风险增加。
图22是根据一些实施例的IC中光子器件2200的示意图。光子器件2200类似于光子器件2100(图21)。与光子器件2100(图21)相比，光子器件2200包括第一两级谐振结构2030a、第一冗余两级谐振结构2030a'、第二两级谐振结构2030b和第二冗余两级谐振结构2030b'中的每个耦合的多个谐振环。本领域普通技术人员将认识到，在一些实施例中，附加谐振环能够包括在光子器件2200中。虽然光子器件2200在位置包括两个谐振结构，但本领域的普通技术人员将认识到，在每个位置具有不同数量的谐振结构的布置是可能的。
图23是根据一些实施例与光子器件一起使用的控制器2300的框图。控制器2300包括硬件处理器2302和非暂时性计算机可读存储介质2304，计算机可读存储介质2304用计算机程序代码2306(即一组可执行指令)编码(即存储)。计算机可读存储介质2304也用指令2307编码，以与控制元件(例如控制元件142(图1))接口。处理器2302经由总线2308电耦合到计算机可读存储介质2304。处理器2302还通过总线2308电耦合到I/O接口2310。网络接口2312还经由总线2308电连接到处理器2302。网络接口2312连接到网络2314，使得处理器2302和计算机可读存储介质2304能够经由网络2314连接到外部元件。处理器2302被配置为执行编码在计算机可读存储介质2304中的计算机程序代码2306，以便使控制器2300可用于执行方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能描述中所述的部分或全部操作。
在一些实施例中，处理器2302是中央处理单元(CPU)、多处理器、分布式处理系统、专用集成电路(ASIC)和/或适当的处理单元。
在一些实施例中，计算机可读存储介质2304是电子、磁、光、电磁、红外和/或半导体系统(或装置或器件)。例如，计算机可读存储介质2304包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和/或光盘。在使用光盘的一些实施例中，计算机可读存储介质2304包括光盘只读存储器(CD-ROM)、光盘读/写(CD-R/W)和/或数字视频光盘(DVD)。
在一些实施例中，存储介质2304存储被配置为使控制器2300执行方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能的计算机程序代码2306。在一些实施例中，存储介质2304还存储执行方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能所需的信息以及在执行方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能期间生成的信息，诸如电流测量参数2316、波长参数2318、经过时间参数2320、控制元件设置参数2322和/或一组可执行指令，以执行方法500、方法1800的操作或上述关于光子器件的任何功能。电流测量参数2316涉及PD和电子电路之间测量的电流。波长参数2318涉及要耦合的光的波长。在一些实施例中，波长参数2318涉及多个波长的光。经过时间参数2320涉及自光子器件中的控制元件的先前调谐以来经过时间的量。控制元件设置参数2322涉及施加到每个控制元件的电压以选择性地启动光子器件内的耦合。
在一些实施例中，存储介质2304存储用于与控制元件接口的指令2307。指令2307使能处理器2302以生成控制元件可读的信号，以有效地实施方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能。
控制器2300包括I/O接口2310。I/O接口2310耦合到外部电路。在一些实施例中，I/O接口2310包括用于向处理器2302通信信息和命令的键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、轨迹板和/或光标方向键。
控制器2300还包括耦合到处理器2302的网络接口2312。网络接口2312允许控制器2300与一个或多个其他计算机系统连接的网络2314通信。网络接口2314包括无线网络接口，诸如蓝牙、WIFI、WIMAX、GPRS或WCDMA；或有线网络接口，诸如以太网、USB或IEEE-1394。在一些实施例中，方法500、方法1800或上述关于光子器件的任何功能在两个或多个控制器2300中实施，并且诸如电流测量、波长、经过时间和控制元件设置等信息经由网络2314在不同控制器2300之间交换。
本描述的一个方面涉及集成电路。集成电路包括电子电路。该集成电路还包括光子器件。该光子器件包括电连接到电子电路的第一光电探测器(PD)。该光子器件还包括电连接到电子电路的第二PD。该光子器件还包括配置为接收光信号输入的第一波导，其中第一波导光学连接到第一PD。该光子器件还包括光学连接到第二PD的第二波导。该光子器件还包括第一波导和第二波导之间的谐振结构，其中该谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。在一些实施例中，光子器件还包括控制器，其中控制器被配置为调谐谐振结构，以选择性地将第一波导光学耦合到第二波导。在一些实施例中，控制器被配置为通过向谐振结构施加电场来调谐谐振结构。在一些实施例中，控制器被配置为通过控制用于加热谐振结构的控制元件来调谐谐振结构。在一些实施例中，控制器被配置为基于第一PD和电子电路之间的测量电流来调谐谐振结构。在一些实施例中，谐振结构包括多个谐振环。在一些实施例中，谐振结构包括单个谐振环。在一些实施例中，谐振结构包括两级谐振结构。在一些实施例中，光子器件包括多路复用器。在一些实施例中，光子器件包括解复用器。在一些实施例中，光子器件包括马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。在一些实施例中，光子器件还包括电连接到电子电路的第三PD；光学连接到第三PD的第三波导；以及第一波导和第三波导之间的第二谐振结构，其中第二谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第三波导。在一些实施例中，谐振结构具有与第二谐振结构相同的结构。在一些实施例中，谐振结构具有与第二谐振结构不同的结构。
本说明的一个方面涉及集成电路。集成电路包括电子电路。该集成电路还包括光子器件。该光子器件包括电连接到电子电路的第一光电探测器(PD)。该光子器件还包括电连接到电子电路的第二PD。该光子器件还包括配置为接收光信号输入的第一波导，其中第一波导光学连接到第一PD。该光子器件还包括光学连接到第二PD的第二波导。该光子器件还包括第一波导和第二波导之间的第一谐振结构，其中第一谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。光子器件还包括第一波导和第二波导之间的第二谐振结构，其中第二谐振结构被配置为将第一波导光学耦合到第二波导。在一些实施例中，集成电路还包括控制器，其中控制器被配置为调谐第二谐振结构以选择性地将第一波导耦合到第二波导。在一些实施例中，控制器被配置为基于第一PD和电子电路之间的电流来调谐第二谐振结构。在一些实施例中，第二谐振结构被配置为在光子器件的整个操作期间将第一波导光学耦合到第二波导。在一些实施例中，光子器件包括复用器或解复用器。
本说明书的一个方面涉及使用集成电路的方法。该方法包括监测第一光电探测器(PD)和电子电路之间的电流。该方法还包括确定所监测的电流是否异常。该方法还包括响应于确定所监测的电流异常，控制谐振结构以将连接到第一PD的第一波导光学耦合到与不同于第一PD的第二PD连接的第二波导。
上述概述了几个实施例的特征，以便本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改用于实现本文所介绍的实施例的相同目的和/或实现其相同优点的其它过程和结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，此类等效结构不背离本发明的精神和范围，并且它们可以在不背离本发明的精神和范围的情况下在本发明中进行各种改变、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种集成电路，包括：
电子电路；以及
光子器件，其中所述光子器件包括：
第一光电探测器，电连接到所述电子电路；
第二光电探测器，电连接到所述电子电路；
第一波导，被配置为接收光信号输入，其中，所述第一波导光学连接到所述第一光电探测器；
第二波导，光学连接到所述第二光电探测器；和
谐振结构，位于所述第一波导和所述第二波导之间，其中，所述谐振结构被配置为将所述第一波导光学耦合到所述第二波导。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述光子器件还包括控制器，其中，所述控制器被配置为调谐所述谐振结构以选择性地将所述第一波导光学耦合到所述第二波导。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述控制器被配置为通过向所述谐振结构施加电场来调谐所述谐振结构。
4.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述控制器被配置为通过控制用于加热所述谐振结构的控制元件来调谐所述谐振结构。
5.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述控制器被配置为基于所述第一光电探测器和所述电子电路之间的测量电流来调谐所述谐振结构。
6.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述谐振结构包括多个谐振环。
7.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述谐振结构包括单个谐振环。
8.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述谐振结构包括两级谐振结构。
9.一种集成电路，包括：
电子电路；以及
光子器件，其中，所述光子器件包括：
第一光电探测器，电连接到所述电子电路；
第二光电探测器，电连接到所述电子电路；
第一波导，被配置为接收光信号输入，其中，所述第一波导光学连接到所述第一光电探测器；
第二波导，光学连接到所述第二光电探测器；
第一谐振结构，位于所述第一波导和所述第二波导之间，其中，所述第一谐振结构被配置为将所述第一波导光学耦合到所述第二波导；和
第二谐振结构，位于所述第一波导和所述第二波导之间，其中，所述第二谐振结构被配置为将所述第一波导光学耦合到所述第二波导。
10.一种集成电路的使用方法，所述使用方法包括：
监测第一光电探测器和电子电路之间的电流；
确定所监测的电流是否异常；以及
响应于确定所述所监测的电流异常，控制谐振结构以将连接到所述第一光电探测器的第一波导光学耦合到与不同于所述第一光电探测器的第二光电探测器连接的第二波导。
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