CN115236811B - 双输出硅光芯片、光收发模块、分光线缆及分光方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种双输出硅光芯片、光收发模块、分光线缆及分光方法，至少应用于光电信号领域和芯片领域，其中，双输出硅光芯片包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；分别用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；对两束相位调制光进行强度调制，得到两束具有不同功率的强度调制光；对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光并输出。通过本申请，能够实现双信号输出的同时，保证输出光的光功率，极大的降低了成本，并能够保证成品的良率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及计算机技术领域，涉及但不限于一种双输出硅光芯片、光收发模块、分光线缆及分光方法。
背景技术
随着短视频、直播、VR/AR、人工智能物联网(AIOT，Artificial Intelligence&Internet of Things)、云计算等应用兴起，互联网流量高速增长。数据中心作为数据的承载实体，已发展成为互联网流量计算、存储及吞吐的核心基础设施。与传统数据中心不同，在万物皆可上云的时代，成百上千的服务器间需协同工作、算力共享、数据交换，数据中心内部大部分流量是东西流量。在多客户、多业务、服务器虚拟化的大趋势下，对关键节点的流量进行分析和管控，关系着数据安全和业务合规，现有解决方案往往需要额外的分光元件或分光设备，在光模块内部或外部光链路中使用，对信号光进行分束。
相关技术中的分光方案主要包括分光器外置于光模块的分光方案和分光器内置于光收发模块的分光方案。但是，这两种分光方案都需要基于独立的分光器，对输出信号光进行分束，面临的主要问题是：在相同的传输距离情况下，相比单纯光收发光模块，分光场景中的光收发模块要求大大提高了，往往需要增大发射端的光功率，或者提高接收端的灵敏度，最终导会导致成品良率低、成本高。
发明内容
本申请实施例提供一种双输出硅光芯片、光收发模块、分光线缆及分光方法，至少应用于光电信号领域和芯片领域，能够实现双信号输出的同时，保证输出光的光功率，从而无需提高接收端性能，实现结构简单，极大的降低了成本，并能够保证成品的良率。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种双输出硅光芯片，所述双输出硅光芯片包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；其中，所述光输入耦合单元用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；所述分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；所述相位调制单元用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；所述强度调制单元用于对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；所述光输出耦合单元用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
在一些实施例中，所述相位调制单元包括初始相位调节器和相位调制器；所述初始相位调节器连接于所述分光单元与所述相位调制器之间；所述初始相位调节器，用于对两束分光的初始相位进行调节，得到两束调节后的分光，其中，所述两束调节后的分光的相位相差90度；所述相位调制器，用于对所述两束调节后的分光分别进行相位调制，得到两束具有特定相位的相位调制光。
在一些实施例中，所述相位调制单元包括初始相位调节器和相位调制器；所述相位调制器连接于所述分光单元与所述初始相位调节器之间；所述相位调制器，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；所述初始相位调节器，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，所述两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度。
在一些实施例中，所述双输出硅光芯片还包括：集成于所述双输出硅光芯片上的光源，用于产生所述输入光。
在一些实施例中，所述光输入耦合单元包括边耦合元件和光栅耦合元件中的任意一种。
在一些实施例中，所述光输出耦合单元包括两个耦合器，每一所述耦合器用于对一束强度调制光进行所述模场转换，对应得到一束输出光；两个耦合器输出的输出光具有相同的光功率，且所述两束输出光均携带有调制信息，每一所述输出光对应一光信号，所述两束输出光的所述光信号的相位相反。
在一些实施例中，所述强度调制单元包括第一合束臂和第二合束臂；所述两束强度调制光分别具有第一功率和第二功率，所述第一功率大于所述第二功率；所述强度调制单元还用于：当所述两束相位调制光的相位相同时，在所述两束相位调制光发生干涉效应时，通过所述第一合束臂输出具有所述第一功率的强度调制光的同时，生成具有所述第一功率的强度调制光的光信号为1；通过所述第二合束臂输出具有所述第二功率的强度调制光的同时，生成具有所述第二功率的强度调制光的光信号为0；当所述两束相位调制光的相位不同时，在所述两束相位调制光发生干涉效应时，通过所述第二合束臂输出具有所述第一功率的强度调制光的同时，生成具有所述第一功率的强度调制光的光信号为0；通过所述第一合束臂输出具有所述第二功率的强度调制光的同时，生成具有所述第二功率的强度调制光的光信号为1。
在一些实施例中，所述双输出硅光芯片还包括：连接于所述光输入耦合单元与所述分光单元之间的第一探测分光单元、和与所述第一探测分光单元连接的第一探测器；所述第一探测分光单元用于对所述输入光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，所述第一功率小于功率阈值；所述第一探测器用于基于所述第一探测光对所述输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测所述输入光的大小变化。
在一些实施例中，所述双输出硅光芯片还包括：连接于所述强度调制单元与所述光输出耦合单元之间的第二探测分光单元、第三探测分光单元、和与所述第二探测分光单元连接的第二探测器、与所述第三探测分光单元连接的第三探测器；所述第二探测分光单元用于对一束强度调制光进行分光处理，得到具有第二功率的第二探测光，其中，所述第二功率小于功率阈值；所述第二探测器用于基于所述第二探测光对所述相位调制单元进行性能控制；所述第三探测分光单元用于对另一束强度调制光进行分光处理，得到具有第三功率的第三探测光，其中，所述第三功率小于所述功率阈值；所述第三探测器用于基于所述第三探测光对所述相位调制单元进行性能控制。
在一些实施例中，所述双输出硅光芯片为多通道硅光芯片；所述多通道硅光芯片包括第一数量的并行光通道结构；所述第一数量为大于1的整数；每一所述并行光通道结构由所述光输入耦合单元、所述分光单元、所述相位调制单元、所述强度调制单元和所述光输出耦合单元依次连接构成；所述多通道硅光芯片通过每一并行光通道结构的所述光输出耦合单元输出两束输出光。
在一些实施例中，所述双输出硅光芯片为多通道硅光芯片；所述多通道硅光芯片包括第二数量的多个合波光通道结构；所述第二数量为大于1的整数；每一所述合波光通道结构由所述光输入耦合单元、所述分光单元、所述相位调制单元、所述强度调制单元、合波器和所述光输出耦合单元依次连接构成；其中，所述多个合波光通道结构共用两个合波器且共用两个光输出耦合单元；具有所述第二数量的强度调制单元中的每一强度调制单元输出的两束强度调制光，分别被输入至所述两个合波器中；所述合波器用于对输入的所述第二数量的强度调制光进行合波处理；每一所述合波器与一个光输出耦合单元连接。
本申请实施例提供一种光收发模块，所述光收发模块包括：金手指、光连接器、光转电子模块和电转光子模块；所述金手指和所述光连接器分别连接于所述光转电子模块和所述电转光子模块的两端；所述电转光子模块包括：依次连接的光数字信号处理器、驱动模块、双输出硅光芯片和第一光纤阵列单元；所述光转电子模块包括：依次连接的第二光纤阵列单元、光电二极管、跨阻抗放大器和所述光数字信号处理器；其中，所述双输出硅光芯片包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；所述光输入耦合单元用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；所述分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；所述相位调制单元用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；所述强度调制单元用于对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；所述光输出耦合单元用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
在一些实施例中，当输入电信号通过所述金手指输入至所述光收发模块时，通过所述电转光子模块对所述输入电信号进行电转光处理，得到两路输出光，并通过所述光连接器输出所述两路输出光；当输入光信号通过所述光连接器输入至所述光收发模块时，通过所述光转电子模块对所述输入光信号进行光转电处理，得到输出电信号，并通过所述金手指输出所述输出电信号。
本申请实施例提供一种分光线缆，所述分光线缆包括：至少一个光收发模块和至少一个光接收模块；其中，所述光收发模块的光输出端与所述光接收模块的光输入端连接；每一所述光收发模块和每一所述光接收模块均具有金手指；通过所述光收发模块的金手指输入电信号或者输出电信号，通过所述光接收模块的金手指输出电信号。
在一些实施例中，所述分光线缆还包括：集成于所述光收发模块内部的激光器；所述激光器用于在上电状态下产生输入光，并将所述输入光输入至所述光收发模块中的双输出硅光芯片。
本申请实施例提供一种双输出分光方法，所述方法应用于上述的双输出硅光芯片；所述方法包括：对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
本申请实施例具有以下有益效果：在双输出硅光芯片的分光单元之前连接光输入耦合单元，在双输出硅光芯片的分光单元之后依次连接相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元。如此，通过光输入耦合单元对输入光进行光耦合处理，将输入光耦合进入双输出硅光芯片的硅光波导上，并在分光单元进行分光处理得到两束分光之后，通过相位调制、强度调制，使得所得到的强度调制光是具有一定的相位和功率的调制光。这样，通过光输出耦合单元对强度调制光进行模场转换之后，能够得到两束具有相同光功率，且均携带调制信息的输出光。整个双输出硅光芯片的分光处理过程，无需在接收端提高输入光强度、也无需提高接收端和发射端性能，具有集成度高、成本低的优点。同时，由于整个双输出硅光芯片实现结构简单，也进一步降低了成本，并能够保证成品的良率。
附图说明
图1是相关技术中分光器外置的分光方案示意图；
图2是相关技术中分光器内置的分光方案示意图；
图3是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图一；
图4是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图二；
图5是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图三；
图6是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图四；
图7是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图五；
图8是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图六；
图9是本申请实施例提供的一种多通道硅光芯片的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种多通道硅光芯片的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种光收发模块的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的一种分光线缆的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的另一种分光线缆的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的双输出分光方法的流程示意图；
图15是本申请实施例提供的一个通道的双输出硅光芯片架构图；
图16是本申请实施例提供的增加测试单元的双输出硅光芯片架构；
图17是本申请实施例提供的四路并行的双输出硅光芯片架构图；
图18是本申请实施例提供的四路合波的双输出硅光芯片架构图；
图19是本申请实施例提供的基于双输出硅光芯片的光收发模块的结构示意图；
图20是本申请实施例提供的基于双输出硅光芯片的分光线缆的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。除非另有定义，本申请实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请实施例所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
应当明白，当元件被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件时，其可以直接地在其它元件上、与之相邻、连接或耦合到其它元件，或者可以存在居间的元件。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件时，则不存在居间的元件。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在解释本申请实施例的双输出硅光芯片和光收发模块之前，首先对相关技术中的分光方案进行说明。
相关技术中的分光方案主要包括分光器外置于光模块的分光方案和分光器内置于光收发模块的分光方案。
图1是相关技术中分光器外置的分光方案示意图，如图1所示，一个一分二的分光器100和分光器101放置在光模块外部，其中，光模块包括光收发模块102、光收发模块103、光接收模块104和光接收模块105。由于分光器100和分光器101放置在光模块外部，因此，需要占用数据中心机房的空间，成本较高。光收发模块102输出的信号光进入分光器100后，从光功率上分开为两束输出光，两束输出光携带相同的信息，其中一束输出光进入到对传的光收发模块103，而另一束输出光进入到光接收模块104中；光收发模块103输出的信号光进入分光器101后，从光功率上也分开为两束输出光，两束输出光携带相同的信息，其中一束输出光进入到对传的光收发模块102，而另一束输出光进入到光接收模块105中。由于分光后光功率降低，尤其是大分光比的场合，往往需要接收端有更高的灵敏度，产业界目前的解决方案是通过筛选提高接收端灵敏度的方案来实现，但是这些方案良率低、代价大。
图2是相关技术中分光器内置的分光方案示意图，如图2所示，在带分光功能的光收发模块20中，激光器201和分光器202内置于带分光功能的光收发模块20中；在带分光功能的光收发模块21中，激光器211和分光器212内置于带分光功能的光收发模块21中。
带分光功能的光收发模块20内部的激光器201产生的输入光经过分光器202后，从光功率上分开为两束输出光，两束输出光携带相同的信息，其中一束输出光进入到对传的带分光功能的光收发模块21，而另一束输出光进入到光接收模块22中，其中，光接收模块22中具有探测器221。带分光功能的光收发模块21内部的激光器211产生的输入光经过分光器212后，从光功率上也分开为两束输出光，两束输出光携带相同的信息，其中一束输出光进入到对传的带分光功能的光收发模块20，而另一束输出光进入到光接收模块23中，其中，光接收模块23中也具有探测器231。
由于带分光功能的光收发模块20和带分光功能的光收发模块21内部空间极其有限，对分光器尺寸提出了很高的要求。例如，需要采用半透半反分光片，结构复杂，封装工艺繁琐，往往会提高成本，降低系统可靠性。此外，分光器内置方案也面临着输出功率下降的缺点，不论是提高激光器的输出功率，或者提高对传方的接收灵敏度，都会超出现有产业链的供应能力，增加成本。
基于相关技术中所存在的问题，本申请实施例提供一种双输出硅光芯片、光收发模块、分光线缆及分光方法，其中，光收发模块是包含有双输出硅光芯片的光收发模块，分光线缆是基于双输出硅光芯片实现的分光线缆，分光方法是基于双输出硅光芯片实现的双输出分光方法。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片中，利用硅光MZ调制器的尾端合束器的输出，提高了能量利用率，避免对信号光进行分束而导致的功率降低。同时，对光收发模块的发射端和接收端要求没有提高，可以共享现有产业链能力，降低成本。并且，放弃了分立分光器，而是将分光器集成到硅光芯片内部，利用芯片集成特性，大大降低了分光功能所需要的空间，使得在光模块内部完成分光变得简单。同时，双输出硅光芯片也可以通过简单屏蔽其中一路，用于普通的光收发模块，增强方案的通用性，摊销成本。
下面对本申请实施例的双输出硅光芯片进行说明。
图3是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图一，如图3所示，双输出硅光芯片30包括：依次连接的光输入耦合单元31、分光单元32、相位调制单元33、强度调制单元34和光输出耦合单元35。
这里，光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。其中，输入光可以是从外置于双输出硅光芯片的光源输入的光信号，也可以是从内置于双输出硅光芯片的光源输入的光信号。
光耦合处理是指对同一波长的光功率进行分路或合路，主要用来传送信号，实现信号的光电转换等。也可以理解为是把光对准某些器件(例如分光单元32)，且将输入光耦合进光纤里或者耦合进光输入耦合单元31与分光单元32之间的硅光波导中。在一些实现方式中，在进行光耦合处理时，还可以将不同的光进行耦合，也就是说，可以向光输入耦合单元31输入不同的输入光，通过光输入耦合单元31对这些不同的输入光进行耦合处理，得到输入耦合光。可以理解的是，光耦合处理可以将两路光信号合成到一路上。
在一些实施例中，光输入耦合单元31可以实现为一输入耦合器，该输入耦合器可以是一光电耦合器。输入耦合器是指将双输出硅光芯片和光纤或硅光波导相互耦合的器件。耦合过程中最困难的地方在于两者光模式的尺寸不匹配，双输出硅光芯片中光模式约为几百纳米的大小，而光纤中则有几个微米。输入耦合器根据光纤和双输出硅光芯片的相对位置，一般可分为两种：一种是平面耦合，也称边缘耦合(Edge Coupler)，指光纤和双输出硅光芯片位于同一平面，位于双输出硅光芯片的侧面，通过锥形波导等方式进行耦合；另一种是垂直耦合，也就是光栅耦合(GC，Grating Coupler)。GC利用光栅的衍射效应进行耦合，对于不同阶数的衍射，光的衍射方向不同，因此可以作为改变光线方向的器件，将光耦合到垂直方向上的光纤中。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。本申请实施例中，分光单元32能够将输入的一束输入耦合光进行分光得到两束分别具有特定功率的分光，分光单元32在对正常链路中的输入耦合光进行分光时，会按照光功率相对应的比例将输入耦合光分配到两条分光后的链路，即得到两束分别具有特定功率的分光，因此分光后链路的光功率会有一定的衰减，同时由于光纤及光连接器等器件自身的损耗和色散，也可能会导致分光下来的链路的光功率较低，继而导致后端设备接收到的数据出现误码甚至收不到数据等现象。本申请实施例中，为了解决这种情况所存在的问题，可以在链路中增加一个光放大器(OEO)，对分光后链路的光功率进行放大，确保后端设备接收到的数据准确。
本申请实施例中，分光单元32可以实现为任意一种分光器。其中，分光器可以由入射狭缝和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，分光器的作用是将所需要的共振吸收线分离出来。分光器的关键部件是色散元件，色散元件可以使用光栅来实现。
相位调制单元33用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。这里，相位调制是指对分光的相位进行相位调节，使得输出的相位调制光具有特定相位。
本申请实施例中，可以通过具有不同相位调节范围的移相器实现相位调制，也就是说，可以分别提供高速移相器和低速移相器，对分光进行不同相位调节范围内的相位调节，得到具有特定相位的相位调制光。其中，低速移相器的相位调节范围小于高速移相器的相位调节范围。
在一些实施例中，可以提供两个高速移相器和两个低速移相器，其中两个高速移相器分别对两束分光进行相位调节，每一高速移相器对应一个低速移相器，高速移相器位于低速移相器之前，两个低速移相器分别对两个高速移相器输出的调节光再次进行相位调节，得到具有特定相位的相位调制光。或者，高速移相器位于低速移相器之后，两个低速移相器分别对两个束分光进行相位调节，两个高速移相器分别对两个低速移相器输出的调节光再次进行相位调节，得到具有特定相位的相位调制光。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。在强度调制单元34中，两束相位调制光能够发生干涉效应，从而得到两束具有不同功率的强度调制光。
本申请实施例中，强度调制单元34可以实现为合束器，其中，合束器具有两个合束臂，每一合束臂输出一束强度调制光，两个合束臂输出的强度调制光的光功率不同。
光输出耦合单元35用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光。其中，两束输出光分别为输出光1和输出光2。光输出耦合单元35可以实现为一输出耦合器，该输出耦合器也可以是一光电耦合器。输出耦合器是指将双输出硅光芯片和光纤或硅光波导相互耦合的器件，可以对两束强度调制光分别进行模场转换对应得到两束输出光并输出。
在一些实施例中，上述光输入耦合单元31可以实现为输入耦合器、分光单元32可以实现为分光器、相位调制单元33可以实现为移相器、强度调制单元34可以实现为合束器、光输出耦合单元35可以实现为输出耦合器。因此，双输出硅光芯片可以包括：依次连接的输入耦合器、分光器、移相器、合束器和输出耦合器；其中，输入耦合器用于对输入光进行耦合处理，得到输入耦合光；分光器用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；移相器用于对每一束分光进行相位调制，得到分别具有特定功率的；合束器用于对移相器输出的两束相位调制光进行光线干涉发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；输出耦合器用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，且输出输出光。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片，在双输出硅光芯片的分光单元之前连接光输入耦合单元，在双输出硅光芯片的分光单元之后依次连接相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元。如此，通过光输入耦合单元对输入光进行光耦合处理，将输入光耦合进入双输出硅光芯片的硅光波导上，并在分光单元进行分光处理得到两束分光之后，通过相位调制、强度调制，使得所得到的强度调制光是具有一定的相位和功率的调制光。这样，通过光输出耦合单元对强度调制光进行模场转换之后，能够得到两束具有相同光功率，且均携带调制信息的输出光。整个双输出硅光芯片的分光处理过程，无需在接收端提高输入光强度、也无需提高接收端和发射端性能，具有集成度高、成本低的优点。同时，由于整个双输出硅光芯片实现结构简单，也进一步降低了成本，并能够保证成品的良率。
图4是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图二，如图4所示，双输出硅光芯片30包括：
依次连接的光输入耦合单元31、分光单元32、初始相位调节器331和相位调制器332、强度调制单元34和光输出耦合单元35。
光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
初始相位调节器331连接于分光单元32与相位调制器332之间；初始相位调节器331，用于对两束分光的初始相位进行调节，得到两束调节后的分光，其中，两束调节后的分光的相位相差90度。
这里，初始相位是指具有特定功率的两束分光在输入至初始相位调节器331时的相位，本申请实施例中对两束分光的初始相位进行调节，是将两束分光调节成相位相差90度的调节后的分光。
相位调制器332，用于对两束调节后的分光分别进行相位调制，得到两束具有特定相位的相位调制光。这里，相位调制是指对两束调节后的分光分别进行相位调节，使得最终得到各自具有特定相位的相位调制光。
在一些实施例中，初始相位调节器331可以实现为低速移相器，相位调制器332可以实现为高速移相器。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
光输出耦合单元35用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光1和输出光2。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片，在对两束分光进行相位调制时，先通过初始相位调节器对初始相位进行调节，再通过相位调制器对相位进行调制，如此，通过先后两次调节，第一次调节后的两束分光相位相差90度，第二次调节时，可以基于第一次调节的基础继续调节，从而能够实现对两束分光进行准确的相位调制，得到具有特定相位的相位调制光。
图5是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图三，如图5所示，双输出硅光芯片30包括：依次连接的光输入耦合单元31、分光单元32、初始相位调节器331和相位调制器332、强度调制单元34和光输出耦合单元35。
光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
相位调制器332连接于分光单元32与初始相位调节器331之间。
相位调制器332，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光。
初始相位调节器331，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
光输出耦合单元35用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光1和输出光2。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片，在对两束分光进行相位调制时，先通过相位调制器对初始相位进行调节，再通过初始相位调节器对相位进行调制，如此，通过先后两次调节，最终得到的具有特定相位的相位调制光的相位相差90度，也就是说，能够得到相位相差90度的两束相位调制光，从而使得后续可以对相位相差90度的相位调制光进行进一步的光路处理，提供了更多的可选实现方式。
图6是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图四，如图6所示，双输出硅光芯片30包括：依次连接的光源61、光输入耦合单元31、分光单元32、相位调制单元33、强度调制单元34、耦合器351和耦合器352。
光源61集成于双输出硅光芯片上，用于产生输入光。
光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
在一些实施例中，光输入耦合单元包括边耦合元件和光栅耦合元件中的任意一种。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
相位调制单元33用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
在一些实施例中，强度调制单元包括第一合束臂341和第二合束臂342；两束强度调制光分别具有第一功率和第二功率，第一功率大于第二功率。强度调制单元还用于：当两束相位调制光的相位相同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第一合束臂341输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为1；通过第二合束臂342输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为0。或者，当两束相位调制光的相位不同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第二合束臂342输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为0；通过第一合束臂341输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为1。这里，两束相位调制光的相位不同可以是指两束相位调制光的相位相差pi度，pi不等于0。
耦合器351和耦合器352用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光1和输出光2。其中，耦合器351和耦合器352中的每一耦合器用于对一束强度调制光进行模场转换，对应得到一束输出光，耦合器351得到输出光1，耦合器352得到输出光2；两个耦合器输出的输出光具有相同的光功率，且两束输出光均携带有调制信息，每一输出光对应一光信号，两束输出光的所述光信号的相位相反。
图7是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图五，如图7所示，双输出硅光芯片30包括：光源61、光输入耦合单元31、第一探测分光单元71、与第一探测分光单元71连接的第一探测器72、分光单元32、相位调制单元33、强度调制单元34和光输出耦合单元35。
光源61集成于双输出硅光芯片上，用于产生输入光。
光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
第一探测分光单元71用于对输入耦合光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，第一功率小于功率阈值。
第一探测器72用于基于第一探测光对输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测输入光的大小变化。这里，性能测试可以是指对输入耦合单元的插损等性能进行测试。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
相位调制单元33用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
光输出耦合单元35用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光1和输出光2。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片，通过在光输入耦合单元和分光单元之间连接第一探测分光单元和第一探测器，通过第一探测分光单元对输入耦合光进行分光处理，得到第一功率的第一探测光，也就是说，从输入耦合光中分出来一小束光作为第一探测光，实现对输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测输入光的大小变化。如此，能够保证双输出硅光芯片在正常使用的情况下，对双输出硅光芯片中的输入耦合单元进行性能测试，提高了测试效率，保证了产品良率。
图8是本申请实施例提供的双输出硅光芯片的结构示意图六，如图8所示，双输出硅光芯片30包括：光源61、光输入耦合单元31、第一探测分光单元71、与第一探测分光单元71连接的第一探测器72、分光单元32、相位调制单元33、强度调制单元34、第二探测分光单元81、第三探测分光单元82、与第二探测分光单元81连接的第二探测器83、与第三探测分光单元82连接的第三探测器84和光输出耦合单元35。
光源61集成于双输出硅光芯片上，用于产生输入光。
光输入耦合单元31用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
第一探测分光单元71用于对输入耦合光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，第一功率小于功率阈值。
第一探测器72用于基于第一探测光对输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测输入光的大小变化。
分光单元32用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
相位调制单元33用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。
强度调制单元34用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
第二探测分光单元81和第三探测分光单元82连接于强度调制单元34与光输出耦合单元35之间，第二探测器83与第二探测分光单元81连接、第三探测器84与第三探测分光单元82连接。
第二探测分光单元81用于对一束强度调制光进行分光处理，得到具有第二功率的第二探测光，其中，第二功率小于功率阈值；第二探测器83用于基于第二探测光对相位调制单元进行性能控制。
第三探测分光单元82用于对另一束强度调制光进行分光处理，得到具有第三功率的第三探测光，其中，第三功率小于所述功率阈值；第三探测器84用于基于第三探测光对相位调制单元进行性能控制。
光输出耦合单元35用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光1和输出光2。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片，通过在强度调制单元与光输出耦合单元之间连接第二探测分光单元和第三探测分光单元、第二探测器和第三探测器，通过第二探测器和第三探测器能够实现将少量的强度调制光分到第二探测器和第三探测器中，与相位调制单元中的初始相位调节器形成闭环，实现初始相位调节和控制，同时能够对相位调制器的损耗和输出光功率进行检测。
在一些实施例中，双输出硅光芯片为多通道硅光芯片，多通道硅光芯片包括第一数量的并行光通道结构，第一数量为大于1的整数。
图9是本申请实施例提供的一种多通道硅光芯片的结构示意图，如图9所示，多通道硅光芯片90包括：多个并行光通道结构91(图9示例性的示出了4个并行光通道结构)，其中，每一并行光通道结构由光输入耦合单元911、分光单元912、相位调制单元913、强度调制单元914和光输出耦合单元915依次连接构成。
多通道硅光芯片90通过每一并行光通道结构91的光输出耦合单元915输出两束输出光。
本申请实施例中，在每一并行光通道结构91中，还可以包括一光源(图中未示出)，集成于多通道硅光芯片90上对应于每一并行光通道结构91的位置，用于产生输入至对应的并行光通道结构91的输入光，例如，图9中的输入光1、输入光2、输入光3和输入光4。或者，具有一统一光源(图中未示出)，集成于多通道硅光芯片90上，用于产生输入光，输入光输入至每一并行光通道结构91。
在一些实施例中，每一并行光通道结构91中的光输入耦合单元911用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。每一并行光通道结构91中的分光单元912用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。每一并行光通道结构91中的相位调制单元913用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。每一并行光通道结构91中的强度调制单元914用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。每一并行光通道结构91中的光输出耦合单元915用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光，其中4个并行光通道结构91的光输出耦合单元915分别输出了输出光11、输出光12、输出光21、输出光22、输出光31、输出光32、输出光41、输出光42。
在一些实施例中，每一并行光通道结构91中的相位调制单元913可以包括初始相位调节器和相位调制器(图中未示出)；初始相位调节器连接于该并行光通道结构91中的分光单元912与相位调制器之间；初始相位调节器，用于对两束分光的初始相位进行调节，得到两束调节后的分光，其中，两束调节后的分光的相位相差90度；相位调制器，用于对两束调节后的分光分别进行相位调制，得到两束具有特定相位的相位调制光。
在另一些实施例中，每一并行光通道结构91中的相位调制单元913可以包括初始相位调节器和相位调制器(图中未示出)；相位调制器连接于分光单元912与初始相位调节器之间；相位调制器，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；初始相位调节器，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度。
在一些实施例中，每一并行光通道结构91中的光输入耦合单元911可以包括边耦合元件和光栅耦合元件中的任意一种。
在一些实施例中，每一并行光通道结构91中的光输出耦合单元915可以包括两个耦合器，每一耦合器用于对一束强度调制光进行模场转换，对应得到一束输出光；两个耦合器输出的输出光具有相同的光功率，且两束输出光均携带有调制信息，每一输出光对应一光信号，两束输出光的光信号的相位相反。
在一些实施例中，每一并行光通道结构91中的强度调制单元914可以包括第一合束臂和第二合束臂；两束强度调制光分别具有第一功率和第二功率，第一功率大于所述第二功率；对应地，每一并行光通道结构91中的强度调制单元914还用于：当两束相位调制光的相位相同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第一合束臂输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为1；通过第二合束臂输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为0；当两束相位调制光的相位不同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第二合束臂输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为0；通过第一合束臂输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为1。
在一些实施例中，多通道硅光芯片90中的至少一个并行光通道结构91上还可以包括：连接于光输入耦合单元与分光单元之间的第一探测分光单元、和与第一探测分光单元连接的第一探测器；第一探测分光单元用于对输入光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，第一功率小于功率阈值；第一探测器用于基于第一探测光对输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测输入光的大小变化。
在一些实施例中，多通道硅光芯片90中的至少一个并行光通道结构91上还可以包括：连接于强度调制单元与光输出耦合单元之间的第二探测分光单元、第三探测分光单元、和与第二探测分光单元连接的第二探测器、与第三探测分光单元连接的第三探测器；第二探测分光单元用于对一束强度调制光进行分光处理，得到具有第二功率的第二探测光，其中，第二功率小于功率阈值；第二探测器用于基于第二探测光对相位调制单元进行性能控制；第三探测分光单元用于对另一束强度调制光进行分光处理，得到具有第三功率的第三探测光，其中，第三功率小于功率阈值；第三探测器用于基于第三探测光对相位调制单元进行性能控制。
在一些实施例中，双输出硅光芯片为多通道硅光芯片，多通道硅光芯片包括第二数量的多个合波光通道结构，第一数量为大于1的整数。
图10是本申请实施例提供的另一种多通道硅光芯片的结构示意图，如图10所示，多通道硅光芯片10包括：多个合波光通道结构1001(图10示例性的示出了4个合波光通道结构)，其中，每一合波光通道结构由光输入耦合单元1002、分光单元1003、相位调制单元1004、强度调制单元1005、合波器1006和光输出耦合单元1007依次连接构成。其中，4个合波光通道结构1001共用同一合波器1006和光输出耦合单元1007。4个合波光通道结构1001最终通过光输出耦合单元1007输出了输出光1和输出光2。输出光1是对4个合波光通道结构1001中的一路光通过合波器进行合波处理后得到的光信号，输出光2是对4个合波光通道结构1001中的另一路光通过合波器进行合波处理后得到的光信号。
多个合波光通道结构1001共用两个合波器且共用两个光输出耦合单元；具有第二数量的强度调制单元中的每一强度调制单元输出的两束强度调制光，分别被输入至两个合波器中；合波器用于对输入的第二数量的强度调制光进行合波处理；每一合波器与一个光输出耦合单元连接。
本申请实施例中，在每一合波光通道结构1001中，还可以包括一光源(图中未示出)，集成于多通道硅光芯片10上对应于每一合波光通道结构1001的位置，用于产生输入至对应的合波光通道结构1001的输入光，例如，图10中的输入光1、输入光2、输入光3和输入光4。或者，具有一统一光源(图中未示出)，集成于多通道硅光芯片10上，用于产生输入光，输入光输入至每一合波光通道结构1001。
在一些实施例中，每一合波光通道结构1001中的光输入耦合单元1002用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。每一合波光通道结构1001中的分光单元1003用于对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。每一合波光通道结构1001中的相位调制单元1004用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。每一合波光通道结构1001中的强度调制单元1005用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
多个合波光通道结构1001共用同一合波器1006、且共用同一光输出耦合单元1007。合波器1006用于对多个强度调制单元1005中的每一强度调制单元1005输出的强度调制光进行合波处理，得到合波光。在实现的过程中，合波器可以具有两个，其中一个合波器用于对多个强度调制单元1005中的每一强度调制单元1005输出的一束强度调制光进行合波处理，另一个合波器用于对多个强度调制单元1005中的每一强度调制单元1005输出的另一束强度调制光进行合波处理。多个合波光通道结构1001最终通过光输出耦合单元1007输出了两束输出光。
在一些实施例中，每一合波光通道结构1001中的相位调制单元1004可以包括初始相位调节器和相位调制器(图中未示出)；初始相位调节器连接于该合波光通道结构1001中的分光单元1003与相位调制器之间；初始相位调节器，用于对两束分光的初始相位进行调节，得到两束调节后的分光，其中，两束调节后的分光的相位相差90度；相位调制器，用于对两束调节后的分光分别进行相位调制，得到两束具有特定相位的相位调制光。
在另一些实施例中，每一合波光通道结构1001中的相位调制单元1004可以包括初始相位调节器和相位调制器(图中未示出)；相位调制器连接于分光单元1003与初始相位调节器之间；相位调制器，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；初始相位调节器，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度。
在一些实施例中，每一合波光通道结构1001中的光输入耦合单元1002可以包括边耦合元件和光栅耦合元件中的任意一种。
在一些实施例中，多通道硅光芯片10可以整体包含两个耦合器，每一耦合器用于对一个合波器输出的一束合波光进行模场转换，对应得到一束输出光；两个耦合器输出的输出光具有相同的光功率，且两束输出光均携带有调制信息，每一输出光对应一光信号，两束输出光的光信号的相位相反。
在一些实施例中，每一合波光通道结构1001中的强度调制单元1005可以包括第一合束臂和第二合束臂；两束强度调制光分别具有第一功率和第二功率，第一功率大于第二功率；对应地，每一合波光通道结构1001中的强度调制单元1005还用于：当两束相位调制光的相位相同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第一合束臂输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为1；通过第二合束臂输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为0；当两束相位调制光的相位不同时，在两束相位调制光发生干涉效应时，通过第二合束臂输出具有第一功率的强度调制光的同时，生成具有第一功率的强度调制光的光信号为0；通过第一合束臂输出具有第二功率的强度调制光的同时，生成具有第二功率的强度调制光的光信号为1。
在一些实施例中，多通道硅光芯片10中的至少一个合波光通道结构1001上还可以包括：连接于光输入耦合单元与分光单元之间的第一探测分光单元、和与第一探测分光单元连接的第一探测器；第一探测分光单元用于对输入光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，第一功率小于功率阈值；第一探测器用于基于第一探测光对输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测输入光的大小变化。
在一些实施例中，多通道硅光芯片10中的至少一个合波光通道结构1001上还可以包括：连接于强度调制单元与光输出耦合单元之间的第二探测分光单元、第三探测分光单元、和与第二探测分光单元连接的第二探测器、与第三探测分光单元连接的第三探测器；第二探测分光单元用于对一束强度调制光进行分光处理，得到具有第二功率的第二探测光，其中，第二功率小于功率阈值；第二探测器用于基于第二探测光对相位调制单元进行性能控制；第三探测分光单元用于对另一束强度调制光进行分光处理，得到具有第三功率的第三探测光，其中，第三功率小于功率阈值；第三探测器用于基于第三探测光对相位调制单元进行性能控制。
基于上述任一实施例提供的双输出硅光芯片，本申请实施例再提供一种光收发模块，该光收发模块应用上述任一实施例提供的双输出硅光芯片，也就是说，在该光收发模块中集成有上述任一实施例提供的双输出硅光芯片。
图11是本申请实施例提供的一种光收发模块的结构示意图，如图11所示，光收发模块110包括：金手指111、光连接器112、光转电子模块113和电转光子模块114；金手指111和光连接器112分别连接于光转电子模块113和电转光子模块114的两端。
电转光子模块114包括：依次连接的光数字信号处理器1141、驱动模块1142、双输出硅光芯片1143和第一光纤阵列单元1144。电转光子模块114用于实现对输入的电信号进行转换，对应输出光信号。
光转电子模块113包括：依次连接的第二光纤阵列单元1131、光电二极管1132、跨阻抗放大器1133和光数字信号处理器1141。光转电子模块113用于实现对输入的光信号进行转换，对应输出电信号。
双输出硅光芯片1143包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；光输入耦合单元用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；相位调制单元用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；强度调制单元用于对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；光输出耦合单元用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光。
在一些实施例中，当输入电信号通过金手指输入至光收发模块时，通过电转光子模块对输入电信号进行电转光处理，得到两路输出光，并通过光连接器输出两路输出光；当输入光信号通过光连接器输入至光收发模块时，通过光转电子模块对输入光信号进行光转电处理，得到输出电信号，并通过金手指输出输出电信号。
基于上述任一实施例提供的双输出硅光芯片和光收发模块，本申请实施例再提供一种分光线缆，该分光线缆应用上述任一实施例提供的双输出硅光芯片和光收发模块，也就是说，该分光线缆中包括上述任一实施例提供的双输出硅光芯片和光收发模块。
图12是本申请实施例提供的一种分光线缆的结构示意图，如图12所示，分光线缆120包括：至少一个光收发模块121和至少一个光接收模块122；其中，光收发模块121的光输出端与光接收模块122的光输入端连接；每一光收发模块121和每一光接收模块122均具有金手指；通过光收发模块121的金手指输入电信号或者输出电信号，通过光接收模块122的金手指输出电信号。
图13是本申请实施例提供的另一种分光线缆的结构示意图，如图13所示，分光线缆120包括：至少一个光收发模块121、至少一个光接收模块122和集成于光收发模块121内部的激光器131。
光收发模块121的光输出端与光接收模块122的光输入端连接；每一光收发模块121和每一光接收模块122均具有金手指；通过光收发模块121的金手指输入电信号或者输出电信号，通过光接收模块122的金手指输出电信号。
激光器131用于在上电状态下产生输入光，并将输入光输入至光收发模块121中的双输出硅光芯片1211。
基于上述任一实施例提供的双输出硅光芯片，本申请实施例再提供一种双输出分光方法，该双输出分光方法应用于上述任一实施例提供的双输出硅光芯片，也就是说，该双输出分光方法通过上述任一实施例提供的双输出硅光芯片来实现。
图14是本申请实施例提供的双输出分光方法的流程示意图，如图14所示，方法包括以下步骤：
步骤S141，对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光。
步骤S142，对输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光。
步骤S143，对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光。
步骤S144，对两束相位调制光进行强度调制，使得两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光。
步骤S145，对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出输出光。
本申请实施例提供的双输出分光方法，通过对输入光进行光耦合处理，并在对输入耦合光进行分光处理得到两束分光之后，通过相位调制、强度调制，使得所得到的强度调制光是具有一定的相位和功率的调制光。这样，通过对强度调制光进行模场转换之后，能够得到两束具有相同光功率，且均携带调制信息的输出光。整个分光处理过程，无需在接收端提高输入光强度、也无需提高接收端和发射端性能，具有集成度高、成本低的优点。
下面，将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。
本申请实施例提供一种双输出硅光芯片以及基于双输出硅光芯片的分光场景解决方案，无需提高接收端或发射端性能，具有集成度高、成本低的优点。如图15所示，一个通道的双输出硅光芯片具有两个输出。该双输出硅光芯片150的光源可以集成在双输出硅光芯片上，也可以单独外置，光源输出光的强度是一个常数，并没有被调制，作为后级的输入光。输入光经过耦合器151耦合进入硅光波导，耦合器151可以是边耦合元件，也可以是光栅耦合元件。随后，输入光进入分光器152，均分成功率相等的两束，分别进入高速移相器153和高速移相器154，在高速移相器之前或者之后，各自紧跟着一个低速移相器155和低速移相器156。低速移相器能够调节两束光的初始相位，使得两者相位相差90度，而高速移相器用于对输入光进行相位调制。经过高速移相器调制的两束光进入合束器157，当两束光相位相同的时候，在合束器157中发生干涉效应，合束器的A臂(或B臂)输出大功率的光，对应信号“1”，B臂(或A臂)输出小功率的光，对应信号“0”；当两束光相位相差pi时，在合束器157中发生干涉效应，合束器的B臂(或A臂)输出大功率的光，对应信号“1”，A臂(或B臂)输出小功率的光，对应信号“0”。经过合束器157之后，输入光完成了强度调制，两个臂的调制光分别进入耦合器158和耦合器159，通过耦合器158和耦合器159进行模场转换后输出。输出光51和输出光52具有相同的光功率，且均携带调制信息，两者信号的相位相反。
在实际应用的时候，为了保障良率，往往需要对双输出硅光芯片的各个单元进行测试筛选。图16给出了增加测试单元的双输出硅光芯片架构，在耦合器151和分光器152之间增加了一个分光器161，将少量的输入光分到探测器162，实现为耦合器151的性能测试，同时检测输入光的大小变化。在合束器157和耦合器158以及耦合器159之间，也各增加了一个分光器，分别是分光器163和分光器165，将少量的调制光束分到探测器164和探测器166中，与低速移相器形成闭环，实现初始相位调节和控制，同时能够对高速移相器损耗和输出光功率进行检测。
图15和图16给出了单通道的双输出硅光芯片架构，在光互连应用中，还有多通道。针对这种情况，本申请实施例给出了多通道的双输出硅光芯片架构，如图17和图18所示。
图17是本申请实施例提供的四路并行的双输出硅光芯片架构图，四路波长相同的输入光分别进入四个输入耦合器171-1、171-2、171-3、171-4，分别经过分光器172-1、172-2、172-3、172-4，高速移相器173-1、173-2、173-3、173-4、174-1、174-2、174-3、174-4，低速移相器175-1、175-2、175-3、175-4、176-1、176-2、176-3、176-4，合束器177-1、177-2、177-3、177-4后，得到双输出，经过输出耦合器178-1、178-2、178-3、178-4、179-1、179-2、179-3、179-4之后得到输出光71-1、71-2、71-3、71-4、72-1、72-2、72-3、72-4，并输出。
图18是本申请实施例提供的四路合波的双输出硅光芯片架构图，与图17的四路并行不同之处在于，四路的输入光具有四个不同的波长，例如常用的1270nm、1290nm、1310nm和1330nm，这四路输入光经过输入耦合器171-1、171-2、171-3、171-4、分光器172-1、172-2、172-3、172-4，高速移相器173-1、173-2、173-3、173-4、174-1、174-2、174-3、174-4，低速移相器175-1、175-2、175-3、175-4、176-1、176-2、176-3、176-4，合束器177-1、177-2、177-3、177-4后得到双输出，并没有直接进入输出耦合器，而是进入合波器181-1和181-2，将四个波长不同的光束合成一束，最后经由输出耦合器182-1和182-2得到输出光81和82，并完成输出。
基于前述实施例，本申请实施例再提供一种基于双输出硅光芯片的光收发模块，图19是本申请实施例提供的基于双输出硅光芯片的光收发模块的结构示意图，如图19所示，基于双输出硅光芯片的光收发模块190包括：外壳191、印刷电路板(PCB，PrintedCircuit Broad)192、光数字信号处理器(oDSP，Optical Digital Signal Processor)193、驱动模块(Driver)194、跨阻抗放大器(TIA，Trans Impendence Amplifier)195、双输出硅光芯片(SiPho，Silicon Photonics)196、P-I-N光电二极管(PIN，P-I-N photodiode)197、光纤阵列单元(FAU，Fiber Array Unit)(分别为FAU 198-1和FAU 198-2)和光连接器199。PCB 192上有金手指1921，oDSP 193、Driver 194、TIA 195、SiPho 196、PIN 197均贴在PCB192上；两个FAU 198-1和198-2分别与SiPho 196和PIN 197耦合粘接；PCB 192和光连接器199安装在外壳191内部。电信号从金手指1921进入PCB 192，经过oDSP 193进行预加重后，进入到Driver 194，Driver 194放大电信号的幅度从而驱动双输出硅光芯片。双输出硅光芯片的双输出信号光耦合进入FAU 198-1，经由FAU 198-1的尾纤到光连接器199，与外界进行连接。
基于双输出硅光芯片的光收发模块的接收端，通过光连接器接收到光信号后，依次通过光纤和FAU 198-2，耦合进入PIN 197，PIN 197将光信号转换为电信号，并通过TIA195放大，进入oDSP 193后进行补偿和均衡，最后经过金手指1921输出。基于双输出硅光芯片的光收发模块中的PIN 197既可以是III-V族材料的分立探测器，也可以是锗-硅(Ge-Si)材料的集成探测器。
由于分光是在双输出硅光芯片内部完成，并没有对原输出光进行分光，而是另导出一路光，两路光的光功率相同，因此，不需要额外增大发射端的光功率，或者提高接收端的灵敏度，具有实现简单、成本低的优点。
基于前述实施例提供的双输出硅光芯片和光收发模块，本申请实施例再提供一种分光线缆，图20是本申请实施例提供的基于双输出硅光芯片的分光线缆的结构示意图，如图20所示，与图19实施例不同的是，该分光线缆实施例放弃了光连接器，而是直接使用光纤进行连接。双输出硅光芯片的两个输出信号，其中一个与对端进行连接，另一个连接到分光的接收端。与图19实施例类似，由于分光是双输出硅光芯片的两个输出光具有相同的功率，接收端的灵敏度并不需要额外提高，可以兼容现有产业链，成本低、可获取性高。
本申请实施例提供的双输出硅光芯片、光收发模块和分光线缆，实现了双信号输出，避免了传统分光方案中光功率急剧降低的缺点，而无需提高接收端性能，具有实现结构简单、成本低的优点。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；其中，
所述光输入耦合单元用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；
所述分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；
所述相位调制单元用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；
所述相位调制单元包括初始相位调节器和相位调制器，其中，所述初始相位调节器的相位调节范围小于所述相位调制器的相位调节范围；
所述相位调制器连接于所述分光单元与所述初始相位调节器之间；
所述相位调制器，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；
所述初始相位调节器，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，所述两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度；
所述强度调制单元用于对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；
所述光输出耦合单元用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
2.根据权利要求1所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片还包括：
集成于所述双输出硅光芯片上的光源，用于产生所述输入光。
3.根据权利要求1所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述光输出耦合单元包括两个耦合器，每一所述耦合器用于对一束强度调制光进行所述模场转换，对应得到一束输出光；
两个耦合器输出的输出光具有相同的光功率，且所述两束输出光均携带有调制信息，每一所述输出光对应一光信号，所述两束输出光的所述光信号的相位相反。
4.根据权利要求3所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述强度调制单元包括第一合束臂和第二合束臂；所述两束强度调制光分别具有第一功率和第二功率，所述第一功率大于所述第二功率；
所述强度调制单元还用于：
当所述两束相位调制光的相位相同时，在所述两束相位调制光发生干涉效应时，通过所述第一合束臂输出具有所述第一功率的强度调制光的同时，生成具有所述第一功率的强度调制光的光信号为1；通过所述第二合束臂输出具有所述第二功率的强度调制光的同时，生成具有所述第二功率的强度调制光的光信号为0；
当所述两束相位调制光的相位不同时，在所述两束相位调制光发生干涉效应时，通过所述第二合束臂输出具有所述第一功率的强度调制光的同时，生成具有所述第一功率的强度调制光的光信号为0；通过所述第一合束臂输出具有所述第二功率的强度调制光的同时，生成具有所述第二功率的强度调制光的光信号为1。
5.根据权利要求1所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片还包括：
连接于所述光输入耦合单元与所述分光单元之间的第一探测分光单元、和与所述第一探测分光单元连接的第一探测器；
所述第一探测分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到具有第一功率的第一探测光，其中，所述第一功率小于功率阈值；
所述第一探测器用于基于所述第一探测光对所述输入耦合单元进行性能测试，以及，用于检测所述输入光的大小变化。
6.根据权利要求1所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片还包括：
连接于所述强度调制单元与所述光输出耦合单元之间的第二探测分光单元、第三探测分光单元、和与所述第二探测分光单元连接的第二探测器、与所述第三探测分光单元连接的第三探测器；
所述第二探测分光单元用于对一束强度调制光进行分光处理，得到具有第二功率的第二探测光，其中，所述第二功率小于功率阈值；所述第二探测器用于基于所述第二探测光对所述相位调制单元进行性能控制；
所述第三探测分光单元用于对另一束强度调制光进行分光处理，得到具有第三功率的第三探测光，其中，所述第三功率小于所述功率阈值；所述第三探测器用于基于所述第三探测光对所述相位调制单元进行性能控制。
7.根据权利要求1至6任一项所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片为多通道硅光芯片；所述多通道硅光芯片包括第一数量的并行光通道结构；所述第一数量为大于1的整数；
每一所述并行光通道结构由所述光输入耦合单元、所述分光单元、所述相位调制单元、所述强度调制单元和所述光输出耦合单元依次连接构成；
所述多通道硅光芯片通过每一并行光通道结构的所述光输出耦合单元输出两束输出光。
8.根据权利要求1至6任一项所述的双输出硅光芯片，其特征在于，所述双输出硅光芯片为多通道硅光芯片；所述多通道硅光芯片包括第二数量的多个合波光通道结构；所述第二数量为大于1的整数；
每一所述合波光通道结构由所述光输入耦合单元、所述分光单元、所述相位调制单元、所述强度调制单元、合波器和所述光输出耦合单元依次连接构成；
其中，所述多个合波光通道结构共用两个合波器且共用两个光输出耦合单元；具有所述第二数量的强度调制单元中的每一强度调制单元输出的两束强度调制光，分别被输入至所述两个合波器中；所述合波器用于对输入的所述第二数量的强度调制光进行合波处理；
每一所述合波器与一个光输出耦合单元连接。
9.一种光收发模块，其特征在于，所述光收发模块包括：金手指、光连接器、光转电子模块和电转光子模块；所述金手指和所述光连接器分别连接于所述光转电子模块和所述电转光子模块的两端；
所述电转光子模块包括：依次连接的光数字信号处理器、驱动模块、双输出硅光芯片和第一光纤阵列单元；
所述光转电子模块包括：依次连接的第二光纤阵列单元、光电二极管、跨阻抗放大器和所述光数字信号处理器；
其中，所述双输出硅光芯片包括：依次连接的光输入耦合单元、分光单元、相位调制单元、强度调制单元和光输出耦合单元；所述光输入耦合单元用于对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；所述分光单元用于对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；所述相位调制单元用于对每一束分光进行相位调制，得到两束分别具有特定相位的相位调制光；所述相位调制单元包括初始相位调节器和相位调制器，其中，所述初始相位调节器的相位调节范围小于所述相位调制器的相位调节范围；所述相位调制器连接于所述分光单元与所述初始相位调节器之间；所述相位调制器，用于对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；所述初始相位调节器，用于对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，所述两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度；所述强度调制单元用于对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；所述光输出耦合单元用于对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
10.根据权利要求9所述的光收发模块，其特征在于，当输入电信号通过所述金手指输入至所述光收发模块时，通过所述电转光子模块对所述输入电信号进行电转光处理，得到两路输出光，并通过所述光连接器输出所述两路输出光；
当输入光信号通过所述光连接器输入至所述光收发模块时，通过所述光转电子模块对所述输入光信号进行光转电处理，得到输出电信号，并通过所述金手指输出所述输出电信号。
11.一种分光线缆，其特征在于，所述分光线缆包括：至少一个权利要求9或10提供的光收发模块和至少一个光接收模块；
其中，所述光收发模块的光输出端与所述光接收模块的光输入端连接；
每一所述光收发模块和每一所述光接收模块均具有金手指；通过所述光收发模块的金手指输入电信号或者输出电信号，通过所述光接收模块的金手指输出电信号。
12.根据权利要求11所述的分光线缆，其特征在于，所述分光线缆还包括：集成于所述光收发模块内部的激光器；
所述激光器用于在上电状态下产生输入光，并将所述输入光输入至所述光收发模块中的双输出硅光芯片。
13.一种双输出分光方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至8任一项所述的双输出硅光芯片；所述方法包括：
对输入光进行光耦合处理，得到输入耦合光；
对所述输入耦合光进行分光处理，得到两束分别具有特定功率的分光；
对两束分光分别进行相位调制，得到两束相位调制光；
对两束相位调制光的初始相位进行调节，得到两束具有特定相位的相位调制光，其中，所述两束具有特定相位的相位调制光的相位相差90度；
对两束相位调制光进行强度调制，使得所述两束相位调制光发生干涉效应，得到两束具有不同功率的强度调制光；
对两束强度调制光分别进行模场转换得到两束输出光，并输出所述输出光。
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