CN116699770A - 光子集成电路及包含光子集成电路的光电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PIC(1)，该PIC(1)包括至少三个光纤到芯片耦合位置(2、3、4)、基于InP的偏振处理单元、至少两个光分路器‑合路器(9、11)、至少两个光接收机(5、7)和多个基于半导体的光波导。多个基于半导体的光波导被配置和布置为经由第一光分路器‑合路器(9)将第一光纤到芯片耦合位置(2)与第一光接收机(5)光学连接，经由基于InP的偏振处理单元和至少两个光分路器‑合路器(9、11)将第二光纤到芯片耦合位置(3)与至少两个光接收机(5、7)光学连接，以及经由第二光分路器‑合路器(11)将第三光纤到芯片耦合位置(4)与第二光接收机(7)光学连接。本发明还涉及一种包括所述PIC(1)的光电系统(100)。

Description

光子集成电路及包含光子集成电路的光电系统

技术领域

本发明涉及一种光子集成电路(PIC)，其可用于例如但不限于电信应用、光探测和测距(LIDAR)或传感器应用。本发明进一步涉及包括所述PIC的光电系统。

背景技术

由于越来越多的光学和/或电气功能被集成在单工序模(single die)上，而该单工序模最好具有尽可能小的尺寸，因此能够应用于例如但不限于光通信应用、LIDAR或传感器应用领域的PIC正变得越来越复杂。

日益复杂的PIC的一个例子是可用于相干接收的PIC。众所周知，相干传输涉及通过调制两个光载波的幅度和相位来对信息进行编码。两种偏振，即横向磁(TM)和横向电(TE)，通常用于防止所述光载波在沿着例如光纤或集成光波导形成的同一光路传播时彼此干扰。为了恢复编码后的信息，需要将所接收的光信号中的TM和TE模式进行分离。如果光接收机被配置为相干接收机或者如果使用涉及幅度调制的调制格式，则光接收机能够将所接收的光信号中的TM和TE模式进行分离。

用于PIC(特别是用于光通信应用)的最通用的技术平台使用包含基于InP的半导体材料的晶片。基于InP的技术实现了有源器件(例如产生光和/或吸收光的光学器件)和无源器件(例如光导和/或光开关的光学器件)在单工序模上的一个PIC中的单片集成。

众所周知，由于量子阱的受限性质，大多数基于InP的PIC被优化用于处理TE模式。因此，在例如相干接收的情况下，通常的做法是分离TM和TE模式，然后将TM模式旋转或转换为TE模式。偏振分离器装置通常用于分离TM和TE模式，偏振旋转器装置通常用于随后将TM模式旋转或转换为TE模式。

高度复杂的PIC，特别是包括至少一个基于InP的偏振分离器和一个基于InP的偏振旋转器的PIC，其已知的一个缺点是，由于上述组件的高制造复杂性和敏感性，以及CMOS级别的过程控制尚未广泛用于基于InP的平台，要实现合适的芯片产量是非常具有挑战性的。因此，需要提供一种PIC，其包括基于InP的偏振分离器和基于InP的偏振旋转器，由于PIC的改进设计，使得芯片产量能够提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括基于InP的偏振分离器和基于InP的偏振旋转器的PIC，其可用于例如但不限于电信应用、LIDAR或传感器应用，预防或至少减少与本领域已知的包括基于InP的偏振分离器和基于InP的偏振旋转器的PIC相关的上述和/或其他缺点中的至少一个。

本发明的另一个目的是提供一种光电系统，其可用于例如但不限于电信应用、LIDAR或传感器应用，该光电系统包括根据本发明的PIC。

本发明的各个方面在所附的独立和从属权利要求中陈述。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合，而不仅仅是如权利要求中明确阐述的那样。此外，所有特征都可以替换为技术上等效的其他特征。

上述目的中的至少一个是通过一种PIC实现的，所述PIC包括：

-至少三个光纤到芯片耦合位置；

-基于InP的偏振处理单元；

-至少两个光分路器-合路器；

-至少两个光接收机；以及

-多个基于半导体的光波导；

其中所述多个基于半导体的光波导被配置和布置成：

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置经由所述至少两个光分路器-合路器中的第一光分路器-合路器与所述至少两个光接收机中的第一光接收机光学连接；

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置经由所述基于InP的偏振处理单元和所述至少两个光分路器-合路器与所述至少两个光接收机光学连接；以及

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置经由所述至少两个光分路器-合路器中的第二光分路器-合路器与所述至少两个光接收机中的第二光接收机光学连接。

根据本发明上述定义的PIC的实施例具有改进的设计，其能够绕过片上基于InP的偏振处理单元并改为使用片外偏振处理组件和/或系统。片外偏振处理组件和/或系统能够在至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置和/或第三光纤到芯片耦合位置处与PIC光学连接。如果PIC的片上基于InP的偏振处理单元具有不符合规格的偏振处理性能，即偏振处理性能不在所需规格范围内，根据本发明的PIC与片外偏振处理组件和/或系统的兼容性可能是有利的。因此，根据本发明的PIC不需要因为片上基于InP的偏振处理单元的不符合规格的性能而报废，而是仍然可以应用于使用片外偏振处理组件和/或系统的模块或光电系统。因此，作为根据本发明的改进的PIC设计的结果，改进的芯片能够实现产量。

可以设想根据本发明的上述定义的PIC实施例的不同示例性用例。根据第一个示例性用例，根据本发明的PIC的片上偏振处理能力能够通过将包括TM和TE模式的光辐射经由至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置发射到PIC而得到充分利用，所述第二光纤到芯片耦合位置经由基于半导体的光波导与片上基于InP的偏振处理单元光学连接。首先，片上基于InP的偏振处理单元将接收到的光辐射的TM和TE模式分开。其次，片上基于InP的偏振处理单元旋转TM模式以获得转换后的TE模式。随后，TE模式和转换后的TE模式可以经由多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导至所述至少两个光接收机中的不同光接收机。上述第一示例性用例代表了根据本发明的PIC提供的最低成本、最低性能但完全片上的偏振处理解决方案。

根据本发明的PIC的第三示例性用例，如果片上偏振分离器的性能不符合规格，则可以绕过片上基于InP的偏振处理单元的偏振分离器。通过经由至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置，将包括通过片外偏振分离器与TE模式分离的TM模式的光辐射发射到PIC中，并通过经由至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置，将包括TE模式的光辐射发射到PIC，可以绕过片上偏振分离器。TM模式可以经由至少两个光分路器-合路器中的第一光分路器-合路器和多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导至片上基于InP的偏振处理单元的偏振旋转器。片上基于InP的偏振处理单元的偏振旋转器可以旋转TM模式以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式可以经由多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导到至少两个光接收机中的第一光接收机。经由第三光纤到芯片耦合位置发射到PIC中的TE模式可以经由至少两个光分路器-合路器中的第二光光分路器-合路器和多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导到至少两个光接收机中的第二光接收机。与上述根据本发明的PIC提供的完全片上偏振处理解决方案相比，第三示例性用例代表了根据本发明的PIC提供的成本更高、性能更高的混合偏振处理解决方案。

根据本发明的PIC的第二示例性用例，如果片上偏振分离器和片上偏振旋转器的性能都不符合规格，则可以完全绕过片上基于InP的偏振处理单元。在这种情况下，偏振分离和偏振旋转完全由片外布置的元件和/或系统完成。片外分离和转换的TE模式可以经由至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置发射到PIC中，并经由至少两个光分路器-合路器中的第一分路器-合路器和多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导到至少两个光接收机中的第一光接收机。片外分离的TE模式可以经由至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置发射到PIC，并经由至少两个光分路器-合路器中的第二光分路器-合路器和多个基于半导体的光波导中的基于半导体的光波导被引导到至少两个光接收机中的第二光接收机。与上述根据本发明的PIC提供的完全片上和混合偏振处理解决方案相比，第二示例性用例代表了根据本发明的PIC提供的最高成本、最高性能的完全片外偏振处理解决方案。

本领域技术人员可以理解，根据PIC的具体要求，可以设想任何合适数量的三个或更多个光纤到芯片耦合位置、任何合适数量的一个或多个基于InP的偏振处理单元、任何合适数量的两个或更多个光分路器-合路器、任何合适数量的两个或更多个光接收机，以及任何合适数量的基于半导体的光波导。

在根据本发明的PIC的实施例中，

-所述至少两个光接收机中的第一光接收机具有第一光学输入端口；

-所述至少两个光接收机中的第二光接收机具有第二光学输入端口；

-所述第一光分路器-合路器具有：

·第一端部，其至少设置有第一光学接口和第二光学接口；以及

·第二端部，其至少设置有第三光学接口；

-所述第二光分路器-合路器具有：

·第三端部，其至少设置有第四光学接口和第五光学接口；以及

·第四端部，其至少设置有第六光学接口；

-所述基于InP的偏振处理单元包括具有第三光学输入端口、第一光学输出端口和第二光学输出端口的组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置与所述第一光分路器-合路器的第一光学接口光学连接；

·第二基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置与所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置的第三光学输入端口光学连接；

·第三基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置与所述第二光分路器-合路器的第四光学接口光学连接；

·第四基于半导体的光波导，其被布置为将所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置的第一光学输出端口与所述第一光分路器-合路器的第二光学接口光学连接；

·第五基于半导体的光波导，其被布置为将所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置的第二光学输出端口与所述第二光分路器-合路器的第五光学接口光学连接；

·第六基于半导体的光波导，其被布置为将所述第一光分路器-合路器的第三光学接口与所述第一光接收机的第一光学输入端口光学连接；以及

·第七基于半导体的光波导，其被布置为将所述第二光分路器-合路器的第六光学接口与所述第二光接收机的第二光学输入端口光学连接。

根据本发明的PIC的上述定义的实施例可以根据上述的第一和第二示例性用例进行操作。根据上述提供混合偏振处理解决方案的第三示例性用例操作PIC的上述定义的实施例是不可能的，因为一方面第一光分路器-合路器被安排在片上基于InP的偏振处理单元的组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置与第一光接收机之间，另一方面第二光分路器-合路器被安排在片上基于InP的偏振处理单元的组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置与第二光接收机之间。

本领域技术人员可以理解，根据PIC的具体要求，可以设想任何合适数量的三个或更多个光纤到芯片耦合位置、任何合适数量的一个或多个组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置、任何合适数量的两个或更多个光分路器-合路器、任何合适数量的两个或更多个光接收机，以及任何合适数量的基于半导体的光波导。

在根据本发明的PIC的实施例中：

-所述至少两个光接收机中的第一光接收机具有第一光学输入端口；

-所述至少两个光接收机中的第二光接收机具有第二光学输入端口；

-所述第一光分路器-合路器具有：

·第一端部，其至少设置有第一光学接口和第二光学接口；以及

·第二端部，其至少设置有第三光学接口；

-所述第二光分路器-合路器具有：

·第三端部，其至少设置有第四光学接口和第五光学接口；以及

·第四端部，其至少设置有第六光学接口；

-所述基于InP的偏振处理单元包括：

·基于InP的偏振分离器，其具有第四光学输入端口、第三光学输

出端口和第四光学输出端口；以及

·基于InP的偏振旋转器，其具有第五光学输入端口和第五光学输

出端口；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置与所述第一光分路器-合路器的第一光学接口光学连接；

·第二基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置与所述基于InP的偏振分离器的第四光学输入端口光学连接；

·第三基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置与所述第二光分路器-合路器的第四光学接口光学连接；

·第四基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振分离器的第三光学输出端口与所述基于InP的偏振旋转器的第五光学输入

端口光学连接；

·第五基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振分离器的第四光学输出端口与所述第二光分路器-合路器的第五光学接口

光学连接；

·第六基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振旋转器的第五光学输出端口与所述第一光分路器-合路器的第二光学接口

光学连接；

·第七基于半导体的光波导，其被布置为将所述第一光分路器-合路器的第三光学接口与所述第一光接收机的第一光学输入端口光学连接；

以及

·第八基于半导体的光波导，其被布置为将所述第二光分路器-合路器的第六光学接口与所述第二光接收机的第二光学输入端口光学连接。

根据本发明的PIC的上述定义的实施例可以根据上述的第一和第二示例性用例进行操作。根据上述提供混合偏振处理解决方案的第三示例性用例操作PIC的上述定义的实施例是不可能的，因为第一光分路器-合路器布置在片上基于InP的偏振处理单元的基于InP的偏振旋转器和第一光接收机之间。

本领域技术人员可以理解，根据PIC的具体要求，可以设想任何合适数量的三个或更多个光纤到芯片耦合位置、任何合适数量的一个或多个基于InP的偏振分离器、任何合适数量的一个或多个偏振旋转器、任何合适数量的两个或更多个光分路器-合路器、任何合适数量的两个或更多个光接收机，以及任何合适数量的基于半导体的光波导。

在根据本发明的PIC的实施例中：

-所述至少两个光接收机中的第一光接收机具有第一光学输入端口；

-所述至少两个光接收机中的第二光接收机具有第二光学输入端口；

-所述第一光分路器-合路器具有：

·第一端部，其至少设置有第一光学接口和第二光学接口；以及

·第二端部，其至少设置有第三光学接口；

-所述第二光分路器-合路器具有：

·第三端部，其至少设置有第四光学接口和第五光学接口；以及

·第四端部，其至少设置有第六光学接口；

-所述基于InP的偏振处理单元包括：

·基于InP的偏振分离器，其具有第四光学输入端口、第三光学

输出端口和第四光学输出端口；以及

·基于InP的偏振旋转器，其具有第五光学输入端口和第五光学

输出端口；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置与所述第一光分路器-合路

器的第一光学接口光学连接；

·第二基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置与所述基于InP的偏振分离

器的第四光学输入端口光学连接；

·第三基于半导体的光波导，其被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置与所述第二光分路器-合路

器的第四光学接口光学连接；

·第四基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振分离器的第三光学输出端口与所述第一光分路器-合路器的第二光学接

口光学连接；

·第五基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振分离器的第四光学输出端口与所述第二光分路器-合路器的第五光学接

口光学连接；

·第六基于半导体的光波导，其被布置为将所述第一光分路器-合路器的第三光学接口与所述基于InP的偏振旋转器的第五光学输入端

口光学连接；

·第七基于半导体的光波导，其被布置为将所述基于InP的偏振旋转器的第五光学输出端口与所述第一光接收机的第一光学输入端口

光学连接；以及

·第八基于半导体的光波导，其被布置为将所述第二光分路器-合路器的第六光学接口与所述第二光接收机的第二光学输入端口光学连接。

根据本发明的PIC的上述定义的实施例可以根据上述的第一和第三示例性用例进行操作。根据上述提供完全片上偏振处理解决方案的第二示例性用例操作PIC的上述定义的实施例是不可能的，因为片上基于InP的偏振处理单元的基于InP的偏振旋转器布置在第一光分路器-合路器和第一光接收机之间。因此，只有偏振分离可以完全在芯片外执行。

本领域技术人员可以理解，根据PIC的具体要求，可以设想任何合适数量的三个或更多个光纤到芯片耦合位置、任何合适数量的一个或多个基于InP的偏振分离器、任何合适数量的一个或多个偏振旋转器、任何合适数量的两个或更多个光分路器-合路器、任何合适数量的两个或更多个光接收机，以及任何合适数量的基于半导体的光波导。

在根据本发明的PIC的实施例中，所述至少两个光接收机是相干光接收机或被配置为从使用幅度调制进行编码的光信号中恢复信息。使用幅度调制的适当调制格式的示例是开-关键控(On-Off-Keying，OOK)。

在根据本发明的PIC的一个实施例中，至少三个光纤到芯片耦合位置中的至少第一光纤到芯片耦合位置和第三光纤到芯片耦合位置以在20μm到1000μm的范围内、优选在250μm到500μm的范围内的距离分开布置。本领域技术人员将认识到，在上述范围内的第一光纤到芯片耦合位置和第三光纤到芯片耦合位置之间的距离允许使用光纤阵列或光纤块将光纤至少同时耦合到第一光纤到芯片耦合位置和第三光纤到芯片耦合位置。这可以有助于改进根据本发明的PIC的易用性。

在根据本发明的PIC的一个实施例中，所述至少三个光纤到芯片耦合位置布置在PIC的同一面上。这也有助于改进根据本发明的PIC的易用性。

在根据本发明的PIC的实施例中，至少两个光分路器-合路器中的至少一个是热可调谐光分路器-合路器或电光可调谐光分路器-合路器。本领域技术人员将理解，可使用热可调谐或电光可调谐光分路器-合路器来主动优化给定波导路径的耦合效率。

在根据本发明的PIC的实施例中，至少两个光分路器-合路器中的至少一个是基于多模干涉(Multimode Interference，MMI)的耦合器。基于MMI的耦合器的相应端部可以具有任何合适数量的光学接口。因此，基于MMI的耦合器可以被实现为任何合适的基于nxmMMI的耦合器，例如基于1x2MMI的耦合器或基于2x2 MMI的耦合器。应用基于1x2 MMI的耦合器的一个优点是它对PIC提供的片上和片外偏振处理解决方案给予同等的优先级。这意味着这些解决方案中的任何一个都将产生基本的3dB损耗。应用基于2x2 MMI的耦合器的优点可以是它允许将附加组件添加到PIC，例如半导体光放大器(Semiconductor OpticalAmplifier，SOA)和/或附加的偏振旋转器。上述附加组件可用于例如实现光纤和光纤到芯片耦合位置的改进的对准以及至少PIC的基于InP的偏振处理组件的特征描述中的至少一个。

在根据本发明的PIC的一个实施例中，基于MMI的耦合器是热可调谐的基于MMI的耦合器或电光可调谐的基于MMI的耦合器。类似于上面提到的，应当理解，热可调谐的基于MMI的耦合器或电光可调谐的基于MMI的耦合器可以用于主动优化给定波导路径的耦合效率。

在根据本发明的PIC的实施例中，基于MMI的耦合器被配置和布置为非对称的基于MMI的耦合器。应用非对称的基于MMI的耦合器(例如：85％:15％)的优点是与基于MMI的耦合器光学连接的波导路径之一是有利的。

在根据本发明的PIC的一个实施例中，第一光纤到芯片耦合位置处的第一基于半导体的光波导、第二光纤到芯片耦合位置处的第二基于半导体的光波导和第三光纤到芯片耦合位置处的第三基于半导体的光波导中的至少一者设置有锥形部分。锥形部分可以被配置和布置为能够实现光辐射的光斑尺寸转换，以提高在根据本发明的PIC的相应光纤到芯片耦合位置处，相应基于半导体的光波导和相应光纤之间的光学界面处的耦合效率。

在根据本发明的PIC的实施例中，至少两个光接收机中的至少一个、至少两个光分路器-合路器和多个基于半导体的光波导包括基于InP的半导体材料。

在根据本发明的PIC的一个实施例中，PIC是混合PIC或基于InP的单片PIC。混合PIC允许本发明的优点应用于III-V光子学领域以及硅光子学领域。在单工序模上，混合PIC可以包括III-V族半导体材料(例如，基于InP的半导体材料)的光子组件和包括IV族半导体材料(例如，基于Si的半导体材料)的光子组件。根据本发明的混合PIC的优点例如可以是在故障或损坏的情况下可以更换光子组件。基于InP的单片PIC的优点可以是有源组件(例如光生成和/或光吸收光学器件)和无源组件(例如光导和/或光开关光学器件)集成在单工序模的同一半导体衬底上。因此，基于InP的单片PIC的制造可以不那么麻烦，因此比混合PIC的组装要便宜，后者需要组装步骤，以实现有源和无源光电器件的混合互连，每个有源和无源光电器件通常在不同的衬底上制造。此外，基于InP的单片PIC能够允许PIC具有比混合PIC的总尺寸更小的总尺寸。

根据本发明的另一方面，提供了一种光电系统，其包括根据本发明的PIC。例如，光电系统可用于但不限于电信应用、LIDAR或传感器应用。光电系统可以是接收机、收发机、相干接收机和相干收发机之一。

附图说明

从根据本发明的PIC和包括这种PIC的光电系统的示例性和非限制性实施例的描述，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。

本领域技术人员将理解，所描述的PIC和光电系统的实施例在本质上仅是示例性的，并且不应被解释为以任何方式限制保护范围。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以设想PIC和光电系统的替代和等效实施例并将其付诸实践。

将参考附图页中的附图。这些图本质上是示意性的，因此不一定按比例绘制。此外，相同的附图标记表示相同或相似的部分。

在附图页中：

图1示出了根据第一示例性用例操作的根据本发明的PIC的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图2示出了根据第二示例性用例操作的根据本发明的PIC的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图3示出了根据第一示例性用例操作的根据本发明的PIC的第二示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图4示出了根据第二示例性用例操作的根据本发明的PIC的第二示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图5示出了根据第一示例性用例操作的根据本发明的PIC的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图6示出了根据第三示例性用例操作的根据本发明的PIC的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图7示出了根据第四示例性用例操作的根据本发明的PIC的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；

图8示出了根据第一示例性用例操作的根据本发明的PIC的第四示例性、非限制性实施例的示意性顶视图；以及

图9示出了根据本发明的包括PIC的光电系统的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的PIC 1的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。PIC 1包括三个光纤到芯片耦合位置2、3、4、形式为组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13的基于InP的偏振处理单元、两个光分路器-合路器9、11、两个光接收机5、7，以及多个光学互连的基于半导体的光波导19a-19g。第一基于半导体的光波导19a被布置为将第一光纤到芯片耦合位置2与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第一光学接口10a光学连接。第二基于半导体的光波导19b被布置为将第二光纤到芯片耦合位置3与组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13的第三光学输入端口14a光学连接。第三基于半导体的光波导19c被布置为将第三光纤到芯片耦合位置4与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第四光学接口12a光学连接。第四基于半导体的光波导19d被布置为将组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13的第一光学输出端口14b与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第二光学接口10b光学连接。第五基于半导体的光波导19e被布置为将组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13的第二光学输出端口14c与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第五光学接口12b光学连接。第六基于半导体的光波导19f被布置为将第一光分路器-合路器9的第二端部9b处的第三光学接口10c与第一光接收机5的第一光学输入端口6光学连接。第七基于半导体的光波导19g被布置为将第二光分路器-合路器11的第四端部11b处的第六光学接口12c与第二光接收机7的第二光学输入端口8光学连接。

图1示出根据提供完全片上偏振处理解决方案的上述第一示例性用例，第一光纤22a在第二光纤到芯片耦合位置3处与PIC 1光学连接。根据第一示例性用例，第一光纤22a引导包括TM和TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第二基于半导体的光波导19b中，该第二基于半导体的光波导19b与组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13的第三光学输入端口14a光学连接。组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13被配置为首先分离接收到的光辐射的TM和TE模式，然后将分离后的TM模式进行旋转以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式经由第四基于半导体的光波导19d、第一光分路器-合路器9和第六基于半导体的光波导19f被引导至第一光接收机5。分离后的TE模式经由第五基于半导体的光波导19e、第二光分路器-合路器11和第七基于半导体的光波导19g被引导至第二光接收机7。

图2示出了PIC 1的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图，该实施例根据提供完全片外偏振处理解决方案的上述第二示例性用例操作。图2示出了第二光纤22b在第一光纤到芯片耦合位置2处与PIC 1光学连接，第三光纤22c在第三光纤到芯片耦合位置4处与PIC 1光学连接。根据第二示例性用例，第二光纤22b引导包括片外分离和转换的TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第一基于半导体的光波导19a中，并经由第一基于半导体的光波导19a、第一光分路器-合路器9和第六基于半导体的光波导19f被引导至第一光接收机5。根据第二示例性用例，第三光纤22c引导包括片外分离的TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第三基于半导体的光波导19c中，并经由第三基于半导体的光波导19c、第二光分路器-合路器11和第七基于半导体的光波导19g被引导至第二光接收机7。

很明显，图1和2中所示的PIC 1的实施例不能根据提供混合偏振处理解决方案的上述第三示例性用例进行操作，因为一方面，第一光分路器-合路器9被布置在组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13与第一光接收机5之间，另一方面，第二光分路器-合路器11被布置在组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置13与第二光接收机7之间。

图1至图8显示，第一光纤到芯片耦合位置2和第三光纤到芯片耦合位置4以距离D分开布置。如上所述，距离D可以在20μm至1000μm的范围内，优选在250μm至500μm范围内。以此方式，可以使用光纤阵列或光纤块23(参见图2、4、6)实现第二光纤22b到第一光纤到芯片耦合位置2以及第三光纤22c到第三光纤到芯片耦合位置4的同时耦合。如上所述，这可以有助于改进根据本发明的PIC 1的易用性。

图1-8还示出三个光纤到芯片耦合位置2、3、4布置在PIC 1的同一面20上。这也有助于改进PIC 1的易用性。

图1至图8所示的PIC 1的实施例中的光分路器-合路器9、11是基于MMI的耦合器的示意性表示。应当理解，根据本发明可以使用任何合适类型的光分路器-合路器。图1-7示出基于1x2 MMI的耦合器用于实现光分路器-合路器9、11，而图8示出基于2x2 MMI的连接器用于实现光分路器-合路器9、11。如上所述，应用基于1x2 MMI的耦合器的一个优点是它对PIC提供的片上和片外偏振处理解决方案给予同等的优先级。这意味着这些解决方案中的任何一个都将产生基本的3dB损耗。将结合图8描述应用基于2x2MMI的耦合器的优点。

图1-8所示PIC 1的实施例中的光接收机5、7可以被实现为相干光接收机或被配置为从使用幅度调制进行编码的光信号中恢复信息的常规光接收机。如上所述，使用幅度调制的适当调制格式的示例是开-关键控(OOK)。

图3示出了根据本发明的PIC 1的第二示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。PIC 1包括三个光纤到芯片耦合位置2、3、4、包括基于InP的偏振分离器15和基于InP的偏振旋转器17的基于InP的偏振处理单元、两个光分路器-合路器9、11、两个光接收机5、7，以及多个光学互连的基于半导体的光波导19a-19h。第一基于半导体的光波导19a被布置为将第一光纤到芯片耦合位置2与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第一光学接口10a光学连接。第二基于半导体的光波导19b被布置为将第二光纤到芯片耦合位置3与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。第三基于半导体的光波导19c被布置为将第三光纤到芯片耦合位置4与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第四光学接口12a光学连接。第四基于半导体的光波导19d被布置为将基于InP的偏振分离器15的第三光学输出端口16b与基于InP的偏振旋转器17的第五光学输入端口18a光学连接。第五基于半导体的光波导19e被布置为将基于InP的偏振分离器15的第四光学输出端口16c与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第五光学接口12b光学连接。第六基于半导体的光波导19f被布置为将基于InP的偏振旋转器17的第五光学输出端口18b与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第二光学接口10b光学连接。第七基于半导体的光波导19g被布置为将第一光分路器-合路器9的第二端部9b处的第三光学接口10c与第一光接收机5的第一光学输入端口6光学连接。第八基于半导体的光波导19h被布置为将第二光分路器-合路器11的第四端部11b处的第六光学接口12c与第二光接收机7的第二光学输入端口8光学连接。

图3示出根据提供完全片上偏振处理解决方案的上述第一示例性用例，第一光纤22a在第二光纤到芯片耦合位置3处与PIC 1光学连接。根据第一示例性用例，第一光纤22a引导包括TM和TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第二基于半导体的光波导19b中，该第二基于半导体的光波导19b与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。基于InP的偏振分离器15被配置为分离接收到的光辐射的TM和TE模式。分离后的TM模式经由第四基于半导体的光波导19d被引导至基于InP的偏振旋转器17。基于InP的偏振旋转器17被配置为将分离后的TM模式旋转以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式经由第六基于半导体的光波导19f、第一光分路器-合路器9和第七基于半导体的光波导19g被引导至第一光接收机5。分离后的TE模式经由第五基于半导体的光波导19e、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。

图4示出了PIC 1的第二示例性、非限制性实施例的示意性顶视图，该实施例根据提供完全片外偏振处理解决方案的上述第二示例性用例操作。图4示出第二光纤22b在第一光纤到芯片耦合位置2处与PIC 1光学连接，第三光纤22c使用光纤阵列或光纤块23在第三光纤到芯片耦合位置4处与PIC1光学连接。根据第二示例性用例，第二光纤22b引导包括片外分离和转换的TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第一基于半导体的光波导19a中，并经由第一基于半导体的光波导19a、第一光分路器-合路器9和第七基于半导体的光波导19g被引导至第一光接收机5。根据第二示例性用例，第三光纤22c引导包括片外分离的TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第三基于半导体的光波导19c中，并经由第三基于半导体的光波导19c、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。

很明显，图3和4中所示的PIC 1的实施例不能根据提供混合偏振处理解决方案的上述第三示例性用例进行操作，因为第一光分路器-合路器9被布置在基于InP的偏振旋转器17和第一光接收机5之间。

图5示出了根据本发明的PIC 1的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。PIC 1包括三个光纤到芯片耦合位置2、3、4、包括基于InP的偏振分离器15和基于InP的偏振旋转器17的基于InP的偏振处理单元、两个光分路器-合路器9、11、两个光接收机5、7，以及多个光学互连的基于半导体的光波导19a-19h。第一基于半导体的光波导19a被布置为将第一光纤到芯片耦合位置2与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第一光学接口10a光学连接。第二基于半导体的光波导19b被布置为将第二光纤到芯片耦合位置3与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。第三基于半导体的光波导19c被布置为将第三光纤到芯片耦合位置4与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第四光学接口12a光学连接。第四基于半导体的光波导19d被布置为将基于InP的偏振分离器15的第三光学输出端口16b与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第二光学接口10b光学连接。第五基于半导体的光波导19e被布置为将基于InP的偏振分离器15的第四光学输出端口16c与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第五光学接口12b光学连接。第六基于半导体的光波导19f被布置为将第一光分路器-合路器9的第二端部9b处的第三光学接口10c与基于InP的偏振旋转器17的第五光学输入端口18a光学连接。第七基于半导体的光波导19g被布置为将基于InP的偏振旋转器17的第五光学输出端口18b与第一光接收机5的第一光学输入端口6光学连接。第八基于半导体的光波导19h被布置为将第二光分路器-合路器11的第四端部11b处的第六光学接口12c与第二光接收机7的第二光学输入端口8光学连接。

图5示出根据提供完全片上偏振处理解决方案的上述第一示例性用例，第一光纤22a在第二光纤到芯片耦合位置3处与PIC 1光学连接。根据第一示例性用例，第一光纤22a引导包括TM和TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第二基于半导体的光波导19b中，该第二基于半导体的光波导19b与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。基于InP的偏振分离器15被配置为将接收到的光辐射的TM和TE模式进行分离。分离后的TM模式经由第四基于半导体的光波导19d、第一光分路器-合路器9和第六基于半导体的光波导19f被引导至基于InP的偏振旋转器17。基于InP的偏振旋转器17被配置为将分离后的TM模式进行旋转以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式经由第七基于半导体的光波导19g被引导至第一光接收机5。分离后的TE模式经由第五基于半导体的光波导19e、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。

图6示出了PIC 1的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图，该实施例根据提供混合偏振处理解决方案的上述第三示例性用例操作。图6示出第二光纤22b在第一光纤到芯片耦合位置2处与PIC 1光学连接，第三光纤22c使用光纤阵列或光纤块23在第三光纤到芯片耦合位置4处与PIC 1光学连接。根据第三示例性用例，第二光纤22b引导包括片外分离的TM模式的光辐射，该光辐射被发射到第一基于半导体的光波导19a中，并经由第一基于半导体的光波导19a、第一光分路器-合路器9和第六基于半导体的光波导19f被引导至基于InP的偏振旋转器17。基于InP的偏振旋转器17被配置为将分离的TM模式进行旋转以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式经由第七基于半导体的光波导19g被引导至第一光接收机5。根据第三示例性用例，第三光纤22c引导包括片外分离的TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第三基于半导体的光波导19c中，并经由第三基于半导体的光波导19c、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。

很明显，图5和6中所示的PIC 1的实施例不能根据提供完全片外偏振处理解决方案的上述第二示例性用例进行操作，因为基于InP的偏振旋转器17被布置在第一光分路器-合路器9和第一光接收机5之间。因此，只有偏振分离可以完全在芯片外执行。

图7示出了PIC 1的第三示例性、非限制性实施例的示意性顶视图，该实施例根据提供单偏振处理解决方案的第四示例性用例操作。类似于大型电子芯片供应商采用的通常做法，设计单个全功能芯片，然后在组装过程中不同程度地抑制该芯片以创建一系列产品，例如电话处理器，根据本发明的PIC 1可以在单偏振模式下使用，而不会遭受例如与基于InP的偏振分离器15相关的光学插入损耗。

图7显示了第三光纤22c在第三光纤到芯片耦合位置4处与PIC 1光学连接。根据第四示例性用例，第三光纤22c引导仅包括TE模式的光辐射，该光辐射被发射到第三基于半导体的光波导19c中，并经由第三基于半导体的光波导19c、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。应当理解，图1-4和8中所示的PIC 1的实施例也可以根据上述第四示例性用例来操作。

应注意，在包括基于InP的组件(例如光接收机、光分路器-合路器和基于半导体的光波导中的至少一种)的PIC的情况下，由于量子阱的受限性质，这些PIC通常被优化用于处理TE模式，光辐射仅包括TM模式的第五示例性用例是不可能的。然而，不包括基于InP的组件的PIC可以根据这种第五示例性用例来操作。

图8示出了根据本发明的PIC 1的第四示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。PIC 1包括三个光纤到芯片耦合位置2、3、4、包括基于InP的偏振分离器15和基于InP的偏振旋转器17和附加基于InP的偏振旋转器24的基于InP的偏振处理单元、两个光分路器-合路器9、11、两个半导体光放大器(SOA)26、28、两个光接收机5、7，以及多个光学互连的基于半导体的光波导19a-19k。第一基于半导体的光波导19a被布置为将第一光纤到芯片耦合位置2与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第一光学接口10a光学连接。第二基于半导体的光波导19b被布置为将第二光纤到芯片耦合位置3与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。第二基于半导体的光波导19b设置有锥形部分21，该锥形部分21布置在第二光纤到芯片耦合位置3处。锥形部分21可以被配置和布置为能够实现光辐射的光斑尺寸转换，以提高第二光纤到芯片耦合位置3处的第二基于半导体的光波导19b和第一光纤22a之间的光学界面处的耦合效率。应当理解，根据PIC的其他示例性实施例，第一基于半导体的光波导19a、第二基于半导体的光波导19b和第三基于半导体的光学波导19c中的任何一个都可以设置有锥形部分。第三基于半导体的光波导19c被布置为将第三光纤到芯片耦合位置4与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第四光学接口12a光学连接。第四基于半导体的光波导19d被布置为将基于InP的偏振分离器15的第三光学输出端口16b与第一光分路器-合路器9的第一端部9a处的第二光学接口10b光学连接。第五基于半导体的光波导19e被布置为将基于InP的偏振分离器15的第四光学输出端口16c与第二光分路器-合路器11的第三端部11a处的第五光学接口12b光学连接。第六基于半导体的光波导19f被布置为将第一光分路器-合路器9的第二端部9b处的第三光学接口10c与基于InP的偏振旋转器17的第五光学输入端口18a光学连接。第七基于半导体的光波导19g被布置为将基于InP的偏振旋转器17的第五光学输出端口18b与第一光接收机5的第一光学输入接口6光学连接。第八基于半导体的光波导19h被布置为将第二光分路器-合路器11的第四端部11b处的第六光学接口12c与第二光接收机7的第二光学输入端口8光学连接。第九基于半导体的光波导19i被布置为将第一光分路器-合路器9的第二端部9b处的第四光学接口10d与附加基于InP的偏振旋转器24的第六光学输入端口25a光学连接。第十基于半导体的光波导19j被布置为将附加基于InP的偏振旋转器24的第六光学输出端口25b与第一SOA 26的第七光学输入端口27光学连接。第十一基于半导体的光波导19k被布置为将第二光分路器-合路器11的第四端部11b处的第七光学接口12d与第二SOA 28的第八光学输入端口29光学连接。

图8示出根据提供完全片上偏振处理解决方案的上述第一示例性用例，第一光纤22a在第二光纤到芯片耦合位置3处与PIC 1光学连接。根据第一示例性用例，第一光纤22a引导包括TM和TE模式的光辐射，所述光辐射被发射到第二基于半导体的光波导19b中，该第二基于半导体的光波导19b与基于InP的偏振分离器15的第四光学输入端口16a光学连接。基于InP的偏振分离器15被配置为将接收到的光辐射的TM和TE模式进行分离。分离后的TM模式经由第四基于半导体的光波导19d、第一光分路器-合路器9和第六基于半导体的光波导19f被引导至基于InP的偏振旋转器17。基于InP的偏振旋转器17被配置为将分离后的TM模式进行旋转以获得转换后的TE模式。随后，转换后的TE模式经由第七基于半导体的光波导19g被引导至第一光接收机5。分离后的TE模式经由第五基于半导体的光波导19e、第二光分路器-合路器11和第八基于半导体的光波导19h被引导至第二光接收机7。

第一光分路器-合路器9和第二光分路器-合路器11是基于2x2 MMI的耦合器的示意性表示。与图1-7所示的PIC 1的实施例相比，将第一光分路器-合路器9和第二光分路器-合路器11实现为基于2x2 MMI的耦合器允许向PIC 1添加附加组件，即附加基于InP的偏振旋转器24、第一SOA 26和第二SOA28。上述附加组件例如可以用于实现PIC 1的至少基于InP的偏振处理组件的特征描述和光纤和光纤到芯片耦合位置的改进的对准中的至少一个。将光纤与光纤到芯片耦合位置进行光学耦合可能是一个具有挑战性且耗时的过程。正向偏置第一SOA26和第二SOA28将导致光辐射，这是从PIC 1的面20处的光纤到芯片耦合位置2、3、4发射自发发射的结果。这可以改善第一光纤22a和第三光纤到芯片耦合位置3的初始对准。类似地，通过反向偏置第一SOA26和第二SOA28中的至少一个，可以实现片上光功率监控，这可以实现PIC 1的至少基于InP的偏振处理组件的片上特征描述。

图9示出了根据本发明的包括PIC 1的光电系统100的第一示例性、非限制性实施例的示意性顶视图。例如，光电系统100可用于但不限于电信应用、LIDAR或传感器应用。光电系统100例如可以是接收机、收发机、相干接收机和相干收发机之一。

本发明可概括为涉及PIC 1，其包括至少三个光纤到芯片耦合位置2、3、4、基于InP的偏振处理单元、至少两个光分路器-合路器9、11、至少两个光接收机5、7和多个基于半导体的光波导。多个基于半导体的光波导被配置和布置为经由第一光分路器-合路器9将第一光纤到芯片耦合位置2与第一光接收机5光学连接，经由基于InP的偏振处理单元和至少两个光分路器-合路器9、11将第二光纤到芯片耦合位置3与至少两个光接收机5、7光学连接，以及经由第二光分路器-合路器11将第三光纤到芯片耦合位置4与第二光接收机7光学连接。本发明还涉及包括所述PIC 1的光电系统100。

本领域技术人员将清楚，本发明的范围不限于前面讨论的实施例，而是在不偏离所附权利要求所定义的本发明范围的情况下，可以对其进行若干修改和变型。特别地，可以将本发明各个方面的特定特征进行组合。通过添加关于本发明的另一方面所描述的特征，可以进一步有利地增强本发明的一个方面。虽然已经在附图和说明书中详细说明和描述了本发明，但是这样的图解和说明仅被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。

本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他步骤或要素，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (16)

1.一种光子集成电路PIC(1)，包括：

-至少三个光纤到芯片耦合位置(2、3、4)；

-基于InP的偏振处理单元；

-至少两个光分路器-合路器(9、11)；

-至少两个光接收机(5、7)；以及

-多个基于半导体的光波导(19a-19k)；

其中所述多个基于半导体的光波导被配置和布置成：

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第一光纤到芯片耦合位置(2)经由所述至少两个光分路器-合路器中的第一光分路器-合路器(9)与所述至少两个光接收机中的第一光接收机(5)光学连接；

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第二光纤到芯片耦合位置(3)经由所述基于InP的偏振处理单元和所述至少两个光分路器-合路器(9、11)与所述至少两个光接收机(5、7)光学连接；以及

-将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的第三光纤到芯片耦合位置(4)经由所述至少两个光分路器-合路器中的第二光分路器-合路器(11)与所述至少两个光接收机中的第二光接收机(7)光学连接。

2.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中：

-所述至少两个光接收机中的所述第一光接收机(5)具有第一光学输入端口(6)；

-所述至少两个光接收机中的所述第二光接收机(7)具有第二光学输入端口(8)；

-所述第一光分路器-合路器(9)具有：

·第一端部(9a)，至少设置有第一光学接口(10a)和第二光学接口(10b)；以及

·第二端部(9b)，至少设置有第三光学接口(10c)；

-所述第二光分路器-合路器(11)具有：

·第三端部(11a)，至少设置有第四光学接口(12a)和第五光学接口(12b)；以及

·第四端部(11b)，至少设置有第六光学接口(12c)；

-所述基于InP的偏振处理单元包括具有第三光学输入端口(14a)、第一光学输出端口(14b)和第二光学输出端口(14c)的组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置(13)；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导(19a)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第一光纤到芯片耦合位置(2)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第一光学接口(10a)光学连接；

·第二基于半导体的光波导(19b)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第二光纤到芯片耦合位置(3)与所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置(13)的所述第三光学输入端口(14a)光学连接；

·第三基于半导体的光波导(19c)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第三光纤到芯片耦合位置(4)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第四光学接口(12a)光学连接；

·第四基于半导体的光波导(19d)，被布置为将所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置(13)的所述第一光学输出端口(14b)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第二光学接口(10b)光学连接；

·第五基于半导体的光波导(19e)，被布置为将所述组合式基于InP的偏振分离器和旋转器装置(13)的所述第二光学输出端口(14c)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第五光学接口(12b)光学连接；

·第六基于半导体的光波导(19f)，被布置为将所述第一光分路器-合路器(9)的所述第三光学接口(10c)与所述第一光接收机(5)的所述第一光学输入端口(6)光学连接；以及

·第七基于半导体的光波导(19g)，被布置为将所述第二光分路器-合路器(11)的所述第六光学接口(12c)与所述第二光接收机(7)的所述第二光学输入端口(8)光学连接。

3.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中：

-所述至少两个光接收机中的所述第一光接收机(5)具有第一光学输入端口(6)；

-所述至少两个光接收机中的所述第二光接收机(7)具有第二光学输入端口(8)；

-所述第一光分路器-合路器(9)具有：

·第一端部(9a)，至少设置有第一光学接口(10a)和第二光学接口(10b)；以及

·第二端部(9b)，至少设置有第三光学接口(10c)；

-所述第二光分路器-合路器(11)具有：

·第三端部(11a)，至少设置有第四光学接口(12a)和第五光学接口(12b)；以及

·第四端部(11b)，至少设置有第六光学接口(12c)；

-所述基于InP的偏振处理单元包括：

·基于InP的偏振分离器(15)，具有第四光学输入端口(16a)、第三光学输出端口(16b)和第四光学输出端口(16c)；以及

·基于InP的偏振旋转器(17)，具有第五光学输入端口(18a)和第五光学输出端口(18b)；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导(19a)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第一光纤到芯片耦合位置(2)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第一光学接口(10a)光学连接；

·第二基于半导体的光波导(19b)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第二光纤到芯片耦合位置(3)与所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第四光学输入端口(16a)光学连接；

·第三基于半导体的光波导(19c)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第三光纤到芯片耦合位置(4)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第四光学接口(12a)光学连接；

·第四基于半导体的光波导(19d)，被布置为将所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第三光学输出端口(16b)与所述基于InP的偏振旋转器(17)的所述第五光学输入端口(18a)光学连接；

·第五基于半导体的光波导(19e)，被布置为将所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第四光学输出端口(16c)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第五光学接口(12b)光学连接；

·第六基于半导体的光波导(19f)，被布置为将所述基于InP的偏振旋转器(17)的所述第五光学输出端口(18b)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第二光学接口(10b)光学连接；

·第七基于半导体的光波导(19g)，被布置为将所述第一光分路器-合路器(9)的所述第三光学接口(10c)与所述第一光接收机(5)的所述第一光学输入端口(6)光学连接；以及

·第八基于半导体的光波导(19h)，被布置为将所述第二光分路器-合路器(11)的所述第六光学接口(12c)与所述第二光接收机(7)的所述第二光学输入端口(8)光学连接。

4.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中：

-所述至少两个光接收机中的所述第一光接收机(5)具有第一光学输入端口(6)；

-所述至少两个光接收机中的所述第二光接收机(7)具有第二光学输入端口(8)；

-所述第一光分路器-合路器(9)具有：

·第一端部(9a)，至少设置有第一光学接口(10a)和第二光学接口(10b)；以及

·第二端部(9b)，至少设置有第三光学接口(10c)；

-所述第二光分路器-合路器(11)具有：

·第三端部(11a)，至少设置有第四光学接口(12a)和第五光学接口(12b)；以及

·第四端部(11b)，至少设置有第六光学接口(12c)；

-所述基于InP的偏振处理单元包括：

·基于InP的偏振分离器(15)，具有第四光学输入端口(16a)、第三光学输出端口(16b)和第四光学输出端口(16c)；以及

·基于InP的偏振旋转器(17)，具有第五光学输入端口(18a)和第五光学输出端口(18b)；以及

-所述多个基于半导体的光波导包括：

·第一基于半导体的光波导(19a)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第一光纤到芯片耦合位置(2)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第一光学接口(10a)光学连接；

·第二基于半导体的光波导(19b)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第二光纤到芯片耦合位置(3)与所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第四光学输入端口(16a)光学连接；

·第三基于半导体的光波导(19c)，被布置为将所述至少三个光纤到芯片耦合位置中的所述第三光纤到芯片耦合位置(4)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第四光学接口(12a)光学连接；

·第四基于半导体的光波导(19d)，被布置为将所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第三光学输出端口(16b)与所述第一光分路器-合路器(9)的所述第二光学接口(10b)光学连接；

·第五基于半导体的光波导(19e)，被布置为将所述基于InP的偏振分离器(15)的所述第四光学输出端口(16c)与所述第二光分路器-合路器(11)的所述第五光学接口(12b)光学连接；

·第六基于半导体的光波导(19f)，被布置为将所述第一光分路器-合路器(9)的所述第三光学接口(10c)与所述基于InP的偏振旋转器(17)的所述第五光学输入端口(18a)光学连接；

·第七基于半导体的光波导(19g)，被布置为将所述基于InP的偏振旋转器(17)的所述第五光学输出端口(18b)与所述第一光接收机(5)的所述第一光学输入端口(6)光学连接；以及

·第八基于半导体的光波导(19h)，被布置为将所述第二光分路器-合路器(11)的所述第六光学接口(12c)与所述第二光接收机(7)的所述第二光学输入端口(8)光学连接。

5.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少两个光接收机(5、7)：

-为相干光接收机；或

-被配置为从使用幅度调制进行编码的光信号中恢复信息。

6.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少三个光纤到芯片耦合位置中，至少所述第一光纤到芯片耦合位置(2)和所述第三光纤到芯片耦合位置(4)以距离D分开布置，距离D在20μm到1000μm的范围内，优选在250μm到500μm的范围内。

7.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少三个光纤到芯片耦合位置(2、3、4)布置在所述PIC(1)的同一面(20)上。

8.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少两个光分路器-合路器(9、11)中的至少一个是热可调谐光分路器-合路器或电光可调谐光分路器-合路器。

9.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少两个光分路器-合路器(9、11)中的至少一个是基于多模干涉MMI的耦合器。

10.根据权利要求9所述的PIC(1)，其中所述基于MMI的耦合器是热可调谐的基于MMI的耦合器或电光可调谐的基于MMI的耦合器。

11.根据权利要求9所述的PIC(1)，其中所述基于MMI的耦合器被配置和布置为非对称的基于MMI的耦合器。

12.根据权利要求10所述的PIC(1)，其中所述基于MMI的耦合器被配置和布置为非对称的基于MMI的耦合器。

13.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述第一光纤到芯片耦合位置(2)处的第一基于半导体的光波导(19a)、所述第二光纤到芯片耦合位置(3)处的第二基于半导体的光波导(19b)和所述第三光纤到芯片耦合位置(4)处的第三基于半导体的光波导(19c)中的至少一者设置有锥形部分(21)。

14.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述至少两个光接收机(5、7)中的至少一个、所述至少两个光分路器-合路器(9、11)和所述多个基于半导体的光波导(19a-19h)包括基于InP的半导体材料。

15.根据权利要求1所述的PIC(1)，其中所述PIC(1)是混合PIC或基于InP的单片PIC。

16.一种光电系统(100)，包括根据权利要求1所述的PIC(1)。