CN116931653A - 一种光电混合集成运算芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光电混合集成运算芯片。所述芯片包括：光学运算模块和电学供电模块；光学运算模块，包括光发射单元、电光调制单元、光运算单元和光电转换单元；光发射单元与电光调制单元通过第一层间耦合单元连接；光运算单元和光电转换单元通过第二层间耦合单元连接；光发射单元，用于产生光信号；电光调制单元，用于将光信号调制成高速光信号；光运算单元，用于对高速光信号进行运算；光电转换单元，用于将光信号转换为电信号并输出；电学供电模块和光学运算模块电连接；电学供电模块，用于向光学运算模块供电。采用本申请提供的光电混合集成运算芯片，解决了现有光电计算芯片在大规模计算架构的情况下，计算速度低和计算精度低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及光电集成技术领域，特别是涉及一种光电混合集成运算芯片。
背景技术
随着计算机和通信技术的快速发展，社会对高性能计算和高速数据传输的需求也越来越迫切。光电计算芯片作为一种新兴技术，利用光学器件和电学器件之间的协同工作，实现高速的计算和数据传输。
然而，现有的光电计算芯片还需要外接调制器，且光学器件与电学器件之间存在较高的耦合，使得光学器件与电学器件之间的传输效率低，功耗高，无法实现大规模扩展。进一步导致现有的光电计算芯片在大规模计算架构的情况下，计算速度和计算精度都不高。
对于现有技术中光电计算芯片在大规模计算架构的情况下，存在计算速度低和计算精度低的问题，仍没有得到解决。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光电混合集成运算芯片。
本申请提供了一种光电混合集成运算芯片，所述芯片包括：光学运算模块和电学供电模块；
所述光学运算模块，包括光发射单元、电光调制单元、光运算单元和光电转换单元；所述光发射单元与所述电光调制单元之间通过第一层间耦合单元连接；所述光运算单元和所述光电转换单元之间通过第二层间耦合单元连接；所述光发射单元，用于产生光信号；所述电光调制单元，用于接收所述光发射单元产生的所述光信号，并将接收到的所述光信号调制成高速光信号；所述光运算单元，用于接收所述高速光信号，并对接收到的所述高速光信号进行运算；所述光电转换单元，用于将经所述光运算单元运算后的光信号转换为电信号并输出；
所述电学供电模块和所述光学运算模块电连接；所述电学供电模块，用于分别向所述光学运算模块的所述光发射单元、所述光运算单元和所述光电转换单元提供驱动电压，并向所述电光调制单元提供高速电信号和偏置电压。
在其中一个实施例中，所述光学运算模块和所述电学供电模块之间通过倒装焊接、引线键合、中介层硅通孔、中介层重布线、激光植球和球栅阵列中的任一种电学封装方式进行连接。
在其中一个实施例中，所述光学运算模块依次包括衬底层、铌酸锂薄膜层、缓冲绝缘层、有源材料层和保护层；
所述光发射单元和所述光电转换单元，均位于所述有源材料层；所述第一层间耦合单元和所述第二层间耦合单元，均贯穿于所述有源材料层、所述缓冲绝缘层和所述铌酸锂薄膜层；所述电光调制单元和所述光运算单元，均位于所述铌酸锂薄膜层。
在其中一个实施例中，所述光发射单元包括N个集成激光器；所述第一层间耦合单元包括N个层间耦合器件；所述电光调制单元包括N个集成调制器；所述光运算单元包括N个输入端口和N个输出端口；所述第二层间耦合单元包括N个层间耦合器件；所述光电转换单元包括N个集成光电二极管；其中，N为大于1的整数；
每个所述集成激光器分别连接一个所述第一层间耦合模块中的所述层间耦合器件的一端，所述第一层间耦合模块中的N个所述层间耦合器件的另一端连接所述电光调制单元的N个所述集成调制器的一端，所述电光调制单元的N个所述集成调制器的另一端连接所述光运算单元的N个所述输入端口，所述光运算单元的N个所述输出端口连接所述第二层间耦合单元的N个所述层间耦合器件的一端，所述第二层间耦合单元的N个所述层间耦合器件的另一端连接所述光电转换单元的N个所述集成光电二极管。
在其中一个实施例中，所述光发射单元的集成激光器产生的光信号的波长为1530nm-1625nm。
在其中一个实施例中，所述电光调制单元的集成调制器的调制速率为0.1GHz-100GHz。
在其中一个实施例中，所述光运算单元的N个所述输出端口的通道内传输的光信号的波长间隔为0.1nm-20nm，N个所述输出端口的通道串扰小于-15dB。
在其中一个实施例中，所述光电转换单元的所述集成光电二极管的响应带宽为0.01GHz-100GHz。
在其中一个实施例中，所述铌酸锂薄膜层的材料为薄膜铌酸锂，厚度为0.1μm-3μm。
在其中一个实施例中，所述有源材料层的材料为InP、GaAs、Ge、n型Si、以及p型Si中的一种或多种的组合，所述有源材料层的厚度为0.01μm-3μm。
上述光电混合集成运算芯片，包括：光学运算模块和电学供电模块，其中，光学运算模块，包括光发射单元、电光调制单元、光运算单元和光电转换单元。电学供电模块和光学运算模块通过电连接，电学供电模块，用于分别向光学运算模块的光发射单元、光运算单元和光电转换单元提供驱动电压，并向电光调制单元提供高速电信号和偏置电压。其光学运算模块和电学供电模块两者结构相互独立，通过电连接，避免了光学运算模块和电学供电模块工艺上的相互影响，又能实现光学运算模块和电学供电模块在同一个芯片上进行连接，降低了光学运算模块和电学供电模块之间的耦合，降低了光学运算模块和电学供电模块之间的传输功耗，进而能够实现光学运算模块的大规模扩展，进而能够提高计算速度和计算精度，解决现有技术中光电计算芯片在大规模计算架构的情况下，存在计算速度低和计算精度低的问题。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一实施例提供的一种光电混合集成运算芯片的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的光学运算模块的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的4路的光电混合集成运算芯片的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的光学运算模块的结构分层示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参阅图1，图1示出了本发明一实施例提供的一种光电混合集成运算芯片的结构。本实施例提供的光电混合集成运算芯片，包括光学运算模块110和电学供电模块120。电学供电模块120与光学运算模块110电连接。具体地，光学运算模块110和电学供电模块120之间可以通过倒装焊接、引线键合、中介层硅通孔、中介层重布线、激光植球和球栅阵列中的任一种电学封装方式进行连接。其中，光学运算模块110，用于对光信号进行运算，并将运算后的光信号转换为电信号输出。电学供电模块120，用于为光学运算模块110供电。具体地，电学供电模块120可以为光学运算模块110提供运行所需要的高速电信号、偏置电压和驱动电压。
本实施例通过将光学运算模块110和电学供电模块120设置于同一芯片，并且将光学运算模块110和电学供电模块120通过电学方式进行封装连接，不仅能够减小光电混合集成运算芯片的尺寸，提高光电混合集成运算芯片的集成度，还能够保障光学运算模块110和电学供电模块120之间的结构相互独立，避免了光学运算模块110和电学供电模块120工艺上的相互影响，降低了光学运算模块110和电学供电模块120之间的耦合，降低了光学运算模块110和电学供电模块120之间的传输功耗，进而能够实现光学运算模块110的大规模扩展，进而能够提高计算速度和计算精度，解决现有技术中光电计算芯片在大规模计算架构的情况下，存在计算速度低和计算精度低的问题。
参阅图2，图2示出了本发明一实施例提供的光学运算模块110的具体结构。本实施例提供的光学运算模块110，包括光发射单元102、电光调制单元104、光运算单元106和光电转换单元108。其中，光发射单元102与电光调制单元104之间通过第一层间耦合单元103连接，光运算单元106和光电转换单元108之间通过第二层间耦合单元107连接。具体地，光发射单元102与第一层间耦合单元103的一端以光学方式连接，第一层间耦合单元103的另一端与电光调制单元104的一端以光学方式连接，电光调制单元104的另一端与光运算单元106的一端以光学方式连接，光运算单元106的另一端与第二层间耦合单元107的一端以光学方式连接，第二层间耦合单元107的另一端与光电转换单元108以光学方式连接。上述光发射单元102，用于产生光信号。上述电光调制单元104，用于接收光发射单元102产生的光信号，并将接收到的光信号调制成高速光信号。上述光运算单元106，用于接收电光调制单元104所调制成的高速光信号，并对接收到的高速光信号进行运算。上述光电转换单元108，用于将经光运算单元106运算后的光信号转换为电信号并输出。
其中，图2中用箭头表示光信号的传输方向，光信号由光发射单元102产生，通过第一层间耦合单元103进入电光调制单元104，光信号在电光调制单元104中被调制成为高速光信号，进而调制成的高速光信号通过耦合进入光运算单元106并在光运算单元106中进行运算，运算完成的光信号通过第二层间耦合单元107进入光电转换单元108并在光电转换单元108中被转换为电信号。
本实施例通过将光发射单元102、电光调制单元104、光运算单元106和光电转换单元108设置于光电混合集成运算芯片的同一模块，实现了在同一芯片的同一模块中完成光信号的产生、高速光信号的调制、高速光信号的运算、以及光信号向电信号的转换，不需要在光学运算模块110的基础上外接调制器，光学运算模块110内的各个单元的光信号传输效率高，避免了光信号在多个模块之间传播时因为模块之间过高的耦合，而存在的损耗，解决了在光电计算芯片上外接调制器进行光电运算时光信号传输效率较低、功耗高的问题。
参加图2和图3，在另一个实施例中，本发明所提供的光电混合集成运算芯片的光学运算模块110，其光发射单元102可以包括N个集成激光器1022，第一层间耦合单元103可以包括N个层间耦合器件1032，电光调制单元104可以包括N个集成调制器1042，光运算单元106可以包括N个输入端口和N个输出端口，第二层间耦合单元107可以包括N个层间耦合器件1072，光电转换单元108可以包括N个集成光电二极管1082，其中，N为大于1的整数。
上述光发射单元102的集成激光器1022，是可以产生光信号的片上集成激光器件，具体地，上述光发射单元102的集成激光器1022，产生的光信号的波长可以是1530nm-1625nm之间的一个长度。上述电光调制单元104的集成调制器1042，可以包括光输入端口、光输出端口以及电极接口。具体地，上述集成调制器1042，可以是调制速率在0.1GHz-100GHz之间的一个速率的片上集成调制器。上述集成调制器1042，用于将接收到的光信号调制成高速光信号。具体地，可以是将电极接口输入的高速调制电信号的信息加载至光信号中，调制成携带有高速调制电信号的高速光信号。上述光运算单元106，可以是能够实现相干、非相干光运算的片上集成光运算阵列。具体地，上述片上集成光运算阵列的结构，可以是马赫曾德尓干涉仪结构、微环结构、十字交叉结构、定向耦合结构和移相器结构等其中的任一种或多种结构。上述光电转换单元108的集成光电二极管1082，可以是响应带宽在0.01GHz-100GHz之间的一个带宽的片上集成光电探测器件。
本实施例所提供的光电混合集成运算芯片，每个集成激光器1022分别连接一个第一层间耦合单元103中的层间耦合器件1032的一端，第一层间耦合单元103中的N个层间耦合器件1032的另一端连接电光调制单元104的N个集成调制器1042的一端，电光调制单元104的N个集成调制器1042的另一端连接光运算单元106的N个输入端口，光运算单元106的N个输出端口连接第二层间耦合单元107的N个层间耦合器件1072的一端，第二层间耦合单元107的N个层间耦合器件1072的另一端连接光电转换单元108的N个集成光电二极管1082。例如，本实施例所提供的4路的光电混合集成运算芯片，光发射单元102可以包括4个集成激光器1022，光电混合集成运算芯片的第一层间耦合单元103可以包括4个层间耦合器件1032，光电混合集成运算芯片的电光调制单元104可以包括4个集成调制器1042，光电混合集成运算芯片的光运算单元106可以包括4个输入端口和4个输出端口，第二层间耦合单元107可以包括4个层间耦合器件1072，光电转换单元108可以包括4个集成光电二极管1082。图3为本实施例提供的4路的光电混合集成运算芯片的结构示意图。
其中，由光发射单元102的N个集成激光器1022产生的N路不同波长的光信号，N路不同波长的光信号通过第一层间耦合单元103的N个层间耦合器件1032一对一耦合进入电光调制单元104的N个集成调制器1042的光输入端口，N路不同波长的光信号在电光调制单元104中被集成调制器1042调制成为N路不同波长的高速光信号，进而调制成的N路不同波长的高速光信号通过N个集成调制器1042的光输出端口一对一耦合进入光运算单元106的N个输入端口，并在光运算单元106中进行运算，运算完成的N路不同波长的光信号通过光运算单元106的N个输出端口一对一耦合进入第二层间耦合单元107的N个层间耦合器件1072的一端，并通过第二层间耦合单元107的N个层间耦合器件1072一对一耦合进入光电转换单元108的N个集成光电二极管1082中，运算完成的N路光信号被N个集成光电二极管1082转换为N路电信号并输出。例如，由光发射单元102的8个集成激光器1022产生8路不同波长的光信号，光信号的波长分别为1534nm、1538nm、1542nm、1546nm、1550nm、1554nm、1558nm、1562nm。8路不同波长的光信号通过第一层间耦合单元103的8个层间耦合器件1032一对一耦合进入电光调制单元104的8个集成调制器1042的光输入端口，8路不同波长的光信号在电光调制单元104中被集成调制器1042调制成为8路不同波长的高速光信号，进而调制成的8路不同波长的高速光信号通过8个集成调制器1042的光输出端口一对一耦合进入光运算单元106的8个输入端口，并在光运算单元106中进行运算，运算完成的8路不同波长的光信号通过光运算单元106的8个输出端口一对一耦合进入第二层间耦合单元107的8个层间耦合器件1072的一端，并通过第二层间耦合单元107的8个层间耦合器件1072一对一耦合进入光电转换单元108的8个集成光电二极管1082中，运算完成的8路光信号被8个集成光电二极管1082转换为8路电信号并输出。
本实施例通过将光发射单元102的N个集成激光器1022、电光调制单元104的N个集成调制器1042、光运算单元106的N个输入端口和N个输出端口，以及光电转换单元108的N个集成光电二极管1082，设置于光电混合集成运算芯片的同一模块，实现了在同一芯片的同一模块中完成光信号的产生、高速光信号的调制、高速光信号的运算、以及光信号向电信号的转换转换，不需要在光学运算模块110的基础上外接调制器，光学运算模块110内的各个单元的光信号传输效率高，避免了光信号在多个模块之间传播时因为模块之间过高的耦合，而存在的损耗，解决了在光电计算芯片上外接调制器进行光电运算时光信号传输效率较低、功耗高的问题。
优选的，上述光运算单元106的N个输入端口和N个输出端口的通道内传输的光信号的波长间隔可以设置为0.1nm-20nm之间的一个长度，串扰小于-15dB。本步骤通过对光运算模块104的N个输入端口和N个输出端口的通道内传输的光信号的波长间隔以及对串扰的设置，保证光运算模块104能够实现对光信号的大规模密集的运算。
在另一个实施例中，本发明所提供的光电混合集成运算芯片的光学运算模块110，可以按照结构的分层。图4示出了本实施例提供的光学运算模块的结构分层。本发明所提供的光学运算模块110，依次包括衬底层1、铌酸锂薄膜层2、缓冲绝缘层3、有源材料层4和保护层5。
其中，上述光发射单元102和光电转换单元108，均位于有源材料层4，上述第一层间耦合单元103和第二层间耦合单元107，均贯穿于有源材料层4、缓冲绝缘层3和铌酸锂薄膜层2，上述电光调制单元104和光运算单元106，均位于铌酸锂薄膜层2。需要说明的是，光发射单元102中的N个集成激光器1022的结构材料与有源材料层4的材料一致，光电转换单元108的N个集成调制器1042的结构材料与有源材料层4的材料一致，电光调制单元104的N个集成调制器1042的结构材料与铌酸锂薄膜层2的材料一致，光运算单元106的结构材料与铌酸锂薄膜层2的材料一致。第一层间耦合单元103和第二层间耦合单元107的结构材料包括有源材料层4的材料、缓冲绝缘层3的材料和铌酸锂薄膜层2的材料。
本实施例通过将光发射单元102和光电转换单元108设置于有源材料层4，将电光调制单元104和光运算单元106设置于铌酸锂薄膜层2，并设置第一层间耦合单元103和第二层间耦合单元107，均贯穿于有源材料层4、缓冲绝缘层3和铌酸锂薄膜层2，实现利用第一层间耦合单元103实现光发射单元102与电光调制单元104之间的光信号的耦合，利用第二层间耦合单元107实现光运算单元106与光电转换单元108之间的光信号的耦合。
优选地，衬底层1的材料可以为硅，衬底层1的厚度可以设置为大于3μm的厚度。通过设置足够厚度的衬底层1，可以实现在衬底层1上设置铌酸锂薄膜层2、缓冲绝缘层3、有源材料层4和保护层5，保证光电混合集成运算芯片的光学运算模块110和电学供电模块120的正常运行。
在另一个实施例中，铌酸锂薄膜层2的材料可以为薄膜铌酸锂，铌酸锂薄膜层2的厚度可以设置为0.1μm-3μm之间的一个长度。本实施例通过选取铌酸锂薄膜层2为线性电光系数较大、波导损耗较低的材料薄膜铌酸锂，且设置合适的厚度，可以完成电光调制单元104中高调制速率的片上集成调制器1042以及光运算单元106中低损耗大带宽的片上集成光运算阵列的设计。
优选地，缓冲绝缘层3的材料可以为氧化硅，缓冲绝缘层3的厚度可以设置为0.1μm-3μm之间的一个长度。本实施例通过缓冲绝缘层3采用绝缘性好、折射率低的材料，并设置合适的厚度，可实现铌酸锂薄膜层2和有源材料层4的绝缘，减少光信号在铌酸锂薄膜层2和有源材料层4之间存在耦合而导致的损耗。
在另一个实施例中，有源材料层4的材料可以为InP、GaAs、Ge、n型Si、以及p型Si中的一种或多种的组合，有源材料层4的厚度可以射中为0.01μm-3μm之间的一个长度。本实施例通过选取InP、GaAs等可用于制作激光器件的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，且设置合适的厚度，可以完成光发射单元102中可产生波长范围在1530nm-1625nm之间的通信波段光信号的片上集成激光器件的设计，通过选取Ge、n型Si、p型Si等可用于制作光电探测器件的半导体材料，且设置合适的厚度，可以完成光电转换单元108的响应带宽在0.01GHz-100GHz范围内的片上集成光电探测器件的设计。
优选地，保护层5的材料可以为氧化硅，保护层5的厚度可以设置为0.1μm-3μm之间的一个长度。通过设置合适厚度的保护层5，以及设置绝缘性好的氧化硅，可以实现对位于铌酸锂薄膜层2的电光调制单元104、光运算单元106，对位于有源材料层4的光发射单元102、光电转换单元108，以及对贯穿于铌酸锂薄膜层2、缓冲绝缘层3和有源材料层4的第一层间耦合单元103和第二层间耦合单元107的保护，延长光电混合集成运算芯片的使用寿命。
优选地，光电混合集成运算芯片的电学供电模块120，可以是可传输高速电信号、提供驱动电源和偏置电压的集成电学芯片，电学供电模块120的材料可以是常见的用于制作印制线路板(Printed Circuit Board,PCB)的有机材料。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述芯片包括：光学运算模块和电学供电模块；
所述光学运算模块，包括光发射单元、电光调制单元、光运算单元和光电转换单元；所述光发射单元与所述电光调制单元之间通过第一层间耦合单元连接；所述光运算单元和所述光电转换单元之间通过第二层间耦合单元连接；所述光发射单元，用于产生光信号；所述电光调制单元，用于接收所述光发射单元产生的所述光信号，并将接收到的所述光信号调制成高速光信号；所述光运算单元，用于接收所述高速光信号，并对接收到的所述高速光信号进行运算；所述光电转换单元，用于将经所述光运算单元运算后的光信号转换为电信号并输出；
所述电学供电模块和所述光学运算模块电连接；所述电学供电模块，用于分别向所述光学运算模块的所述光发射单元、所述光运算单元和所述光电转换单元提供驱动电压，并向所述电光调制单元提供高速电信号和偏置电压。
2.根据权利要求1所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光学运算模块和所述电学供电模块之间通过倒装焊接、引线键合、中介层硅通孔、中介层重布线、激光植球和球栅阵列中的任一种电学封装方式进行连接。
3.根据权利要求1所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光学运算模块依次包括衬底层、铌酸锂薄膜层、缓冲绝缘层、有源材料层和保护层；
所述光发射单元和所述光电转换单元，均位于所述有源材料层；所述第一层间耦合单元和所述第二层间耦合单元，均贯穿于所述有源材料层、所述缓冲绝缘层和所述铌酸锂薄膜层；所述电光调制单元和所述光运算单元，均位于所述铌酸锂薄膜层。
4.根据权利要求1所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光发射单元包括N个集成激光器；所述第一层间耦合单元包括N个层间耦合器件；所述电光调制单元包括N个集成调制器；所述光运算单元包括N个输入端口和N个输出端口；所述第二层间耦合单元包括N个层间耦合器件；所述光电转换单元包括N个集成光电二极管；其中，N为大于1的整数；
每个所述集成激光器分别连接一个所述第一层间耦合模块中的所述层间耦合器件的一端，所述第一层间耦合模块中的N个所述层间耦合器件的另一端连接所述电光调制单元的N个所述集成调制器的一端，所述电光调制单元的N个所述集成调制器的另一端连接所述光运算单元的N个所述输入端口，所述光运算单元的N个所述输出端口连接所述第二层间耦合单元的N个所述层间耦合器件的一端，所述第二层间耦合单元的N个所述层间耦合器件的另一端连接所述光电转换单元的N个所述集成光电二极管。
5.根据权利要求4所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光发射单元的集成激光器产生的光信号的波长为1530nm-1625nm。
6.根据权利要求4所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述电光调制单元的集成调制器的调制速率为0.1GHz-100GHz。
7.根据权利要求4所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光运算单元的N个所述输出端口的通道内传输的光信号的波长间隔为0.1nm-20nm，N个所述输出端口的通道串扰小于-15dB。
8.根据权利要求4所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述光电转换单元的所述集成光电二极管的响应带宽为0.01GHz-100GHz。
9.根据权利要求3所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述铌酸锂薄膜层的材料为薄膜铌酸锂，厚度为0.1μm-3μm。
10.根据权利要求3所述的光电混合集成运算芯片，其特征在于，所述有源材料层的材料为InP、GaAs、Ge、n型Si、以及p型Si中的一种或多种的组合，所述有源材料层的厚度为0.01μm-3μm。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311069189.5A CN116931653A (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种光电混合集成运算芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311069189.5A CN116931653A (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种光电混合集成运算芯片 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116931653A true CN116931653A (zh) | 2023-10-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311069189.5A Pending CN116931653A (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种光电混合集成运算芯片 |
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2023
- 2023-08-24 CN CN202311069189.5A patent/CN116931653A/zh active Pending
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