TW202215092A - 具有極化分集與時序偏移管理的多通道電光接收器 - Google Patents

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馬克 韋德
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Abstract

一電光接收器包括極化分束器且旋轉器(PSR)，其引導具有第一極化之傳入光通過光波導之第一端，並將傳入光從第二極化旋轉成第一極化以產生被引導至光波導之第二端的極化旋轉光。第一極化之傳入光及極化旋轉光以相反方向行進通過光波導。複數環共振器與光波導光耦合。每一環共振器配置成在相應共振波長下操作，使得具有相應共振波長之第一極化的傳入光在第一傳播方向上光耦合至所述環共振器中，並使得具有相應共振波長之極化旋轉光在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至所述環共振器中。

Description

具有極化分集與時序偏移管理的多通道電光接收器
本發明係關於光數據通訊。
光數據通訊系統係透過調變雷射光來進行操作以對數位數據模式編碼。該調變雷射光係透過光數據網路從發送節點傳輸至接收節點。對已到達接收節點之調變雷射光進行解調，以獲得原始數位數據模式。因此，光數據通訊系統之實施及操作取決於具有用於調變光訊號且用於接收光訊號之可靠且高效的裝置。將於本文中提出本發明。
在示例性實施例中，揭示一電光接收器。電光接收器包括一極化分束器且旋轉器，其具光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分的極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光接收器亦包括一光波導，其具有具有光學接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出的第一端。光波導具有光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出的第二端，使得傳入光該第一部分從極化分束器且旋轉器之第一光學輸出沿第一方向行進通過光波導，並使得傳入光極化旋轉第二部分從極化分束器且旋轉器之第二光學輸出沿與第一方向相反之第二方向行進通過光波導。電光接收器亦包括複數環共振器光檢測器，其設於光波導旁並於光波導之漸消光耦合距離內。複數環共振器光檢測器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於複數環共振器光檢測器中之給定者相應波長之傳入光第一部分在第一傳播方向上光耦合至複數環共振器光檢測器中之給定者，並使得波長實質上等於複數環共振器光檢測器中之給定者相應波長之傳入光極化旋轉第二部分在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至複數環共振器光檢測器中之給定者。
在示例性實施例中，揭示一電光接收器。電光接收器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分的極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光接收器亦包括一光波導，其具有光學接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出的第一端。光波導具有光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出的第二端，使得傳入光第一部分從極化分束器且旋轉器之第一光學輸出沿第一方向行進通過光波導，並使得傳入光極化旋轉第二部分從極化分束器且旋轉器之第二光學輸出沿與第一方向相反之第二方向行進通過光波導。電光接收器亦包括複數環共振器，其設於光波導旁並於光波導之漸消光耦合距離內。複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應波長之傳入光第一部分在第一傳播方向上光耦合至複數環共振器中之給定者，並使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應波長之傳入光極化旋轉第二部分在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至複數環共振器中之給定者。電光接收器亦包括複數光檢測器，其分別與複數環共振器相關聯。電光接收器亦包括複數輸出光波導，其分別光耦合至複數環共振器。複數環共振器中之每一者包括一耦合段、一短段、及一長段。耦合段設置成對來自複數環共振器中之對應者的光進行漸消耦合。短段從耦合段之第一端延伸至複數光檢測器中之對應者。長段從耦合段之第二端延伸至複數光檢測器中之對應者。
在示例性實施例中，揭示用於操作光子積體電路的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過光波導之第一端。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過光波導之第二端。光波導以連續方式從第一端延伸至第二端。該方法亦包括操作複數環共振器以對來自光波導的光進行漸消輸入耦合。複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作，以對具有相應共振波長之傳入光第一部分及具有相應共振波長之傳入光極化旋轉第二部分進行輸入耦合。
在示例性實施例中，揭示一電光接收器。電光接收器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分的極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光接收器亦包括第一光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光接收器亦包括第一複數環共振器，其設於第一光波導之漸消光耦合距離內。第一複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於第一複數環共振器中之給定者相應波長之傳入光第一部分光耦合至第一複數環共振器中之給定者。電光接收器亦包括第一複數輸出光波導，其分別設於第一複數環共振器之漸消光耦合距離內。電光接收器亦包括一第二光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光接收器亦包括第二複數環共振器，其設於第二光波導之漸消光耦合距離內。第二複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於第二複數環共振器中之給定者相應波長之傳入光極化旋轉第二部分光耦合至第二複數環共振器中之給定者。電光接收器亦包括第二複數輸出光波導，其分別設於第二複數環共振器之漸消光耦合距離內。電光接收器亦包括複數光檢測器。複數光檢測器中之每一者光學連接成從第一複數輸出光波導之相應者以及從第二複數輸出光波導之相應者接收光，其中第一複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有給定共振波長之第一複數環共振器中的一者，且其中第二複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有實質上相同給定共振波長之第二複數環共振器中的一者。
在示例性實施例中，揭示用於操作光子積體電路的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分進入第一光波導中。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分進入第二光波導中。該方法亦包括操作第一複數環共振器以對來自第一光波導的光進行漸消輸入耦合。第一複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作，以對來自第一光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括將光從第一複數環共振器光耦合至第一複數輸出光波導中之相應者。該方法亦包括引導第一複數輸出光波導內的光進入複數光檢測器中之相應者中。該方法亦包括操作第二複數環共振器，以對來自第二光波導的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作，以對來自第二光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括將光從第二複數環共振器光耦合至第二複數輸出光波導中之相應者。該方法亦包括引導第二複數輸出光波導內的光進入複數光檢測器中之相應者中。
在示例性實施例中，揭示一電光接收器。電光接收器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分的極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光接收器亦包括一第一光波導，其具有第一端及第二端。第一光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光接收器亦包括一第二光波導，其具有第一端及第二端。第二光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光接收器亦包括一二乘二分光器，其具有光學連接至第一光波導之第二端的第一光學輸入。二乘二分光器具有光學連接至第二光波導之第二端的第二光學輸入。二乘二分光器具有第一光學輸出及第二光學輸出。二乘二分光器配置成將一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分輸出通過二乘二分光器之第一光學輸出與第二光學輸出中的每一者。電光接收器亦包括一第三光波導，其光學連接至二乘二分光器之第一光學輸出。電光接收器亦包括第一複數環共振器，其設於第三光波導之漸消光耦合距離內。第一複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於第一複數環共振器中之給定者相應波長的光從第三光波導光耦合至第一複數環共振器中之給定者。電光接收器亦包括第一複數輸出光波導，其分別設於第一複數環共振器之漸消光耦合距離內。電光接收器亦包括一第四光波導，其光學連接至二乘二分光器之第二光學輸出。電光接收器亦包括第二複數環共振器，其設於第四光波導之漸消光耦合距離內。第二複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於第二複數環共振器中之給定者相應波長的光從第四光波導光耦合至第二複數環共振器中之給定者。電光接收器亦包括第二複數輸出光波導，其分別設於第二複數環共振器之漸消光耦合距離內。電光接收器亦包括複數光檢測器。複數光檢測器中之每一者光學連接成從第一複數輸出光波導之相應者以及從第二複數輸出光波導之相應者接收光，其中第一複數輸出光波導之相應者光耦合至具有給定共振波長之第一複數環共振器中的一者，且其中第二複數輸出光波導之相應者光耦合至具有實質上相同給定共振波長之第二複數環共振器中的一者。
在示例性實施例中，揭示用於操作光子積體電路的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導並進入二乘二分光器之第一光學輸入。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導並進入二乘二分光器之第二光學輸入。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部通過二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部通過二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括操作第一複數環共振器以對來自第三光波導的光進行漸消輸入耦合。第一複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作，以對來自第三光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括將光從第一複數環共振器光耦合至第一複數輸出光波導中之相應者。該方法亦包括引導第一複數輸出光波導內的光進入複數光檢測器中之相應者中。該方法亦包括操作第二複數環共振器以對來自第四光波導的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作，以對來自第四光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括將光從第二複數環共振器光耦合至第二複數輸出光波導中之相應者。該方法亦包括引導第二複數輸出光波導內的光進入複數光檢測器中之相應者中。
在示例性實施例中，揭示一光輸入極化管理裝置。光輸入極化管理裝置包括極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分的極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第一光波導，其具有一第一端及一第二端。第一光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第二光波導，其具有第一端及第二端。第二光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第一移相器，其與第一光波導或第二光波導相接。光輸入極化管理裝置亦包括第一二乘二分光器，其具有光學連接至第一光波導之第二端的第一光學輸入。第一二乘二分光器具有光學連接至第二光波導之第二端的第二光學輸入。第一二乘二分光器具有第一光學輸出及第二光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第三光波導，其具有第一端及第二端。第三光波導之第一端光學連接至第一二乘二分光器之第一光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第四光波導，其具有第一端及第二端。第四光波導之第一端光學連接至第一二乘二分光器之第二光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第二二乘二分光器，其具有光學連接至第三光波導之第二端的第一光學輸入。第二二乘二分光器具有與第四光波導的第二端光學連接的第二光輸入。第二二乘二分光器具有第一光學輸出及第二光學輸出。光輸入極化管理裝置亦包括一第二移相器，其與第三光波導或第四光波導相接。光輸入極化管理裝置亦包括一第五光波導，其光學連接至第二二乘二分光器之第一光學輸出或第二二乘二分光器之第二光學輸出。
在示例性實施例中，揭示用於光輸入極化管理的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導並進入第一二乘二分光束器之第一光學輸入。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導並進入第一二乘二分束器之第二光學輸入。該方法亦包括操作與第一光波導或第二光波導相接之第一移相器，以對行進通過移相器相接之第一光波導或第二光波導之光的相位施加受控之偏移量。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過第一二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過第一二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過第一二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過第一二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括操作與第三光波導或第四光波導相接之第二移相器，以對行進通過移相器相接之第三光波導或第四光波導之光的相位施加受控之偏移量。該方法亦包括將所述一些傳入光第一部分及所述一些傳入光極化旋轉第二部分從第三光波導引導至第二二乘二分束器之第一光學輸入中。該方法亦包括將所述一些傳入光第一部分及所述一些傳入光極化旋轉第二部分從第四光波導引導至第二二乘二分束器之第二光學輸入中。該方法亦包括引導部分所述一些傳入光第一部分及部分所述一些傳入光極化旋轉第二部分通過第二二乘二分束器並進入第五光波導。
在示例性實施例中，揭示一電光發送器。電光發送器包括複數光輸入埠。電光發送器亦包括複數極化控制器。複數極化控制器中之每一者具有光學連接至複數光輸入埠中之相應者的光學輸入。複數極化控制器中之每一者配置成將透過複數光輸入埠中之相應者接收之傳入光的兩極化轉變成具有單極化的光，並將具有單極化之光輸出通過極化控制器之輸出光波導。電光發送器亦包括光多工器，其具有分別光學連接至複數極化控制器之輸出光波導的複數光學輸入。光多工器具有複數光學輸出。電光發送器亦包括複數光波導。複數光波導中之每一者具有第一端及第二端。複數光波導中之每一者的第一端分別光學連接到至光多工器之複數光學輸出。電光發送器亦包括複數環共振器調變器，其沿著光波導中之每一者設置。電光發送器亦包括複數光輸出埠。複數光波導中之每一者的第二端分別光學連接至複數光輸出埠。
在示例性實施例中，揭示用於操作電光發送器的方法。該方法包括透過複數光輸入埠接收傳入光。該方法亦包括操作複數極化控制器。複數極化控制器中之每一者具有分別光學連接至複數光輸入埠之光學輸入。複數極化控制器中之每一者操作成將透過複數光輸入埠中之相應者接收之具有兩極化的光轉變成具有單極化的光。複數極化控制器中之每一者操作成引導具有單極化的光通過極化控制器之輸出光波導。該方法亦包括操作光多工器，其具有分別光學連接至複數極化控制器之輸出光波導的複數光學輸入。光多工器具有複數光學輸出。光多工器操作成將一部份的光(在光多工器之複數光學輸入中的每一者處接收)引導至光多工器之複數光學輸出中的每一者。該方法亦包括引導來自光多工器之複數光學輸出中之每一者的光通過複數光波導中之相應者。複數光波導中之每一者具有第一端及第二端。複數光波導中之每一者的第一端分別光學連接至光多工器之複數光學輸出。複數光波導中之每一者的第二端分別光學連接至複數光輸出埠。該方法亦包括操作沿著複數光波導中之給定者設置的複數環共振器調變器，以根據數位位元模式調變複數光波導中之給定者的光。
在示例性實施例中，揭示一電光發送器。電光發送器包括第一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。第一極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。第一極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。第一極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。第一極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光發送器亦包括一第一光波導，其具有第一端及第二端。第一光波導之第一端光學連接至第一極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光發送器亦包括一第二光波導，其具有第一端及第二端。第二光波導之第一端光學連接至第一極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光發送器亦包括第二極化分束器且旋轉器，其具有光學連接至第一光波導之第二端的第一反向連接光學輸出。第二極化分束器且旋轉器具有光學連接至第二光波導之第二端的第二反向連接光學輸出。第二極化分束器且旋轉器具有反向連接光學輸入。第二極化分束器且旋轉器以反向方式(相對於通過第二極化分束器且旋轉器之光傳播)連接。第二極化分束器且旋轉器連接成引導從第一光波導接收之具有第一極化的光通過第一反向連接光學輸出到達第二極化分束器且旋轉器之反向連接光學輸入。第二極化分束器且旋轉器配置成將傳入光極化旋轉第二部分(透過第二反向連接光學輸出從第二光波導接收)之極化從第一極化解旋回到第二極化，以產生傳入光極化解旋第二部分。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光極化解旋第二部分引導至第二極化分束器且旋轉器之反向連接光學輸入。電光發送器亦包括複數環共振器調變器對，其沿第一光波導及第二光波導設置。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括設於第一光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器及設於第二光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。
在示例性實施例中，揭示用於光調變的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括將分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導。該方法亦包括操作沿第一光波導及第二光波導設置之複數環共振器調變器對。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括位於第一光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器及位於第二光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。複數環共振器調變器對中之每一者配置成在指定共振波長下操作，以將相同位元模式調變至行進通過第一與第二光波導之光上，以在第一光波導內形成具有第一極化之調變光第一部分，並在第二光波導內形成具有第一極化之調變光第二部分。該方法亦包括將第二光波導內之調變光第二部分的極化從第一極化旋轉回到第二極化。該方法亦包括引導具有第一極化之調變光第一部分及具有第二極化之調變光第二部分通過相同光輸出埠。
在示例性實施例中，揭示一電光發送器。電光發送器包括一第一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。第一極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。第一極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。第一極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。第一極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光發送器亦包括一第一光波導，其具有第一端及第二端。第一光波導之第一端光學連接至第一極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光發送器亦包括一第二光波導，其具有第一端及第二端。第二光波導之第一端光學連接至第一極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光發送器亦包括二乘二分光器，其具有光學連接至第一光波導之第二端的第一光學輸入。二乘二分光器具有光學連接至第二光波導之第二端的第二光學輸入。二乘二分光器具有第一光學輸出及第二光學輸出。二乘二分光器配置成將一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分輸出通過二乘二分光器之第一光學輸出及第二光學輸出中的每一者。電光發送器亦包括一第三光波導，其具有第一端及第二端。第三光波導之第一端光學連接至二乘二分光器之第一光學輸出。電光發送器亦包括一第四光波導，其具有第一端及第二端。第四光波導之第一端光學連接至二乘二分光器之第二光學輸出。電光發送器亦包括一第二極化分束器且旋轉器，其具有光學連接至第三光波導之第二端的第一反向連接光學輸出。第二極化分束器且旋轉器具有光學連接至第四光波導之第二端的第二反向連接光學輸出。第二極化分束器且旋轉器具有反向連接光學輸入。第二極化分束器且旋轉器以反向方式(相對於通過第二極化分束器且旋轉器之光傳播)連接。第二極化分束器且旋轉器連接成將透過第二極化分束器且旋轉器之第一反向連接光學輸出接收的光引導至第二極化分束器且旋轉器之反向連接光學輸入。第二極化分束器且旋轉器配置成將透過第二極化分束器且旋轉器之第二反向連接光學輸出接收之光的極化從第一極化解旋成第二極化，以產生極化解旋光。極化分束器且旋轉器配置成將極化解旋光引導至第二極化分束器且旋轉器之反向連接光學輸入。電光發送器亦包括沿第三光波導及第四光波導設置之複數環共振器調變器對。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括位於第三光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器及位於第四光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。
在示例性實施例中，揭示用於光調變的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導並進入二乘二分光器之第一光學輸入。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導並進入二乘二分光器之第二光學輸入。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括操作沿第三光波導及第四光波導設置之複數環共振器調變器對。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括位於第三光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器及位於第四光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。複數環共振器調變器對中之每一者配置成在指定共振波長下操作，以將相同位元模式調變至行進通過第三光波導及第四光波導的光上。該方法亦包括將第三光波導或第四光波導內之調變光的極化從第一極化旋轉成第二極化。該方法亦包括引導具有第一極化之調變光及具有第二極化之調變光通過相同光輸出埠。
在示例性實施例中，揭示一電光組合器。電光組合器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光組合器亦包括一第一光波導，其具有第一端及第二端。第一光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光組合器還亦包括一第二光波導，其具有第一端及第二端。第二光波導之第一端光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光組合器亦包括複數環共振器，其設置於第一光波導之組合器節段與第二光波導之組合器節段之間。複數環共振器中之每一者位於第一光波導與第二光波導兩者之漸消光耦合距離內。通過第一光波導之組合器節段的光傳播方向與通過第二光波導之組合器節段的光傳播方向相反。複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應共振波長的光從第一光波導之組合器節段光耦合至複數環共振器中之給定者中，並從複數環共振器之給定者進入第二光波導。
在示例性實施例中，揭示用於組合光訊號的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導。該方法亦包括操作設置於第一光波導與第二光波導之間的複數環共振器。複數環共振器中之每一者操作成對來自第一光波導的光進行漸消輸入耦合並將光輸出耦合至第二光波導中。複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應共振波長的光從第一光波導光耦合至複數環共振器中之給定者，並從複數環共振器中之給定者進入第二光波導。
在示例性實施例中，揭示一電光組合器。電光組合器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光組合器亦包括一第一光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光組合器亦包括第一複數環共振器，其沿著第一光波導設置，使得移相器相對於光通過第一光波導之傳播方向在第一複數環共振器之前設於第一光波導旁。第一複數環共振器中之每一者位於第一光波導之漸消光耦合距離內。電光組合器亦包括一第二光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光組合器亦包括第二複數環共振器，其沿著第二光波導設置並於第二光波導之漸消光耦合距離內。第二複數環共振器中之每一者設置成對來自第一複數環共振器中之相應者的光進行光輸入耦合並將光光輸出耦合至第二光波導中。
在示例性實施例中，揭示組合光訊號的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導。該方法亦包括操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第一複數環共振器。第一複數環共振器中之每一者操作成對來自第一光波導的光進行漸消輸入耦合。該方法亦包括操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第二複數環共振器。第二複數環共振器中之每一者操作成對來自第一複數環共振器中之相應者的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者操作成將光漸消輸出耦合至第二光波導。第一與第二複數環共振器內之每一光耦合環共振器對係在實質上相同的共振波長下操作。第一與第二複數環共振器內之每一光耦合環共振器對具有相反光傳播方向。
在示例性實施例中，揭示一電光組合器。電光組合器包括一極化分束器且旋轉器，其具有光學連接成接收傳入光之光學輸入。極化分束器且旋轉器具有第一光學輸出及第二光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出。極化分束器且旋轉器配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。極化分束器且旋轉器配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出。電光組合器亦包括一第一光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第一光學輸出。電光組合器亦包括第一複數環共振器，其沿的第一光波導設置，使得移相器相對於光通過第一光波導之傳播方向在第一複數環共振器之前設於第一光波導旁。第一複數環共振器中之每一者位於第一光波導之漸消光耦合距離內。電光組合器亦包括一第二光波導，其光學連接至極化分束器且旋轉器之第二光學輸出。電光組合器亦包括第二複數環共振器，其沿著第二光波導設置並於第二光波導之漸消光耦合距離內。電光組合器亦包括複數中間光波導。複數中間光波導中之每一者設於第一複數環共振器中之相應者與第二複數環共振器中之相應者之間，使得光從第一光波導光耦合至第一複數環共振器中之對應者，並從第一複數環共振器中之對應者光耦合至所述中間光波導，且從所述中間光波導光耦合至第二複數環共振器中之對應者，以及從第二複數環共振器中之對應者光耦合至第二光波導。電光組合器亦包括複數光檢測器，其分別光學連接至複數中間光波導，使得從第一複數環共振器之對應者耦合至複數中間光波導之給定者的光有一些傳送至光學連接至複數中間光波導中給定者之複數光檢測器的一者中。
在示例性實施例中，揭示用於組合光訊號的方法。該方法包括透過光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括引導傳入光第一部分通過第一光波導。該方法亦包括將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導。該方法亦包括操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第一複數環共振器。第一複數環共振器中之每一者操作成對來自第一光波導的光進行漸消輸入耦合，並將光漸消輸出耦合至複數中間光波導中之對應者。該方法亦包括操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第二複數環共振器。第二複數環共振器中之每一者操作成對來自複數中間光波導中之對應者的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者操作成將光漸消輸出耦合至第二光波導。光耦合至複數中間光波導中同一者之第一與第二複數環共振器內的每一對環共振器係在實質上相同的共振波長下操作。光耦合至複數中間光波導中同一者之第一與第二複數環共振器內的每一對環共振器具有相反光傳播方向。
經由結合隨附圖式以示例方式說明本發明之以下詳細敘述，本發明之其他態樣及優點將變得更加顯而易知。
在以下描述中，闡述許多具體細節以提供對所揭示之實施例的理解。然而，本領域技術人員將顯而易見，可在沒有此些具體細節之一些或全部者下實行本發明。在其他實例中，不再詳細描述眾所周知的的製程操作，以免不必要地模糊所揭示之實施例。
光數據通訊系統係透過調變雷射光來進行操作以將電域內的數位數據模式編碼為光域內之調變光訊號。調變光訊號透過光纖傳輸至電光接收器，調變光訊號在此處進行檢測並解碼，以獲得電域中原始編碼數位數據模式。在許多光數據通訊系統中，光纖內光的極化態不受控制，並可能受到光纖之微小移動及/或系統操作時環境溫度變化的干擾。在此些系統中，電光接收器必須處理具有隨時間變化之任意極化的傳入光訊號。
電光接收器系統通常內建於光子積體電路(PIC)中，其能夠對從光纖接收作為輸入之調變光訊號進行緊湊且高效能的檢測。將光從光纖光耦合至PIC需要光耦合配置，其可接受來自光纖極化(橫向電(TE)或橫向磁(TM))之輸入光並將其輸出至PIC上之一或更多光波導，且通常進入較佳極化態。在本文所揭示之一些實施例中，提供光耦合配置，其中傳入光透過雙極化垂直光柵耦合器或邊緣耦合器接收，並傳送至PIC極化分束器，其將來自兩輸入光纖極化(TE及TM)的傳入光分束，並將第一極化與第二極化之傳入光分別輸出至PIC上之兩分開光波導中。又，在一些實施例中，第一極化或第二極化在通向PIC上兩分開光波導之路由中被旋轉成另一極化，以使具有相同極化之光被傳送至PIC上兩分開光波導中之每一者。在一些實施方式中，透過使用能夠有效地檢測光訊號(其以此方式基於極化被分束)之光學裝置而獲得顯著優勢。又，在一些實施方式中，透過以下而獲得進一步優勢：對傳入光之兩極化模態分量使用一個光二極體(例如在光檢測器中)，而非複製光二極體的數量來提供對傳入光之兩極化模態分量的分開檢測，其中此等進一步優勢包括降低光電路之複雜性、降低每一通道之檢測器電容、以及降低暗電流，從而提高光二極體/光檢測器之靈敏度。
本文對電光接收器揭示諸多實施例。電光接收器能夠利用單個光檢測器或光檢測器組檢測任意輸入極化之光訊號。電光接收器包括載送具有任意(不受控)極化之傳入光(調變光)的輸入光纖，其傳送可解碼為數位數據模式之訊號。電光接收器亦包括將傳入光從輸入光纖傳遞至PIC的光耦合裝置。電光接收器亦包括一極化分束器，其接收任意輸入極化態並將其分束至PIC之兩分開光波導，其中每一光波導含有傳入光之輸入極化態正交分量的其中一者，其可能被轉成不同極化態。在電光接收器之一些實施例中，極化分束器之功能與雙極化光柵耦合器形式之光耦合裝置結合。在電光接收器之一些實施例中，PIC之兩光波導維持單極化模態(其在傳播常數上與其他空間模態(包括其他極化態)良好地區分開來)，使其在操作上為單模態、單極化。電光接收器亦包括光路由系統，其中PIC之兩光波導被路由至相同光檢測器或光檢測器組。電光接收器亦包括時序偏移管理系統，其校正PIC之兩光波導與光檢測器或光檢測器組之間時間延遲不匹配所引起的訊號劣化。
本文所揭示之電光接收器對於電光接收器(實施於PIC內)檢測來自輸入光纖(其中極化不受控)之光的應用尤其有用。電光接收器在對不同波長之輸入光纖上多個數據通道進行編碼的應用(例如使用波長分波多工(WDM))中以及極化分集WDM電光接收器架構具有時序偏移的例子中特別有利。此時序偏移可能在一通道與下一通道之間有所差異(通常以已知方式)。一些能夠處理不受控輸入極化之現有電光接收器需要兩個分開的電光接收器(每一正交極化態各一個)並連同大量數位訊號處理以組合訊號。應知悉，本文所揭示之電光接收器實施例提供單個、小型且功率高效之電光接收器以組合並檢測來自任一波長通道之兩極化態的訊號。
本文所揭示之電光接收器的一些實施例在以下情況下尤其有用：不同波長通道之傳入光的極化態從一波長通道到下一波長通道大致相同，且不同波長通道之傳入光的極化態為未知。本文所揭示之電光接收器的一些實施例在以下情況下尤其有用：給定波長通道之傳入光的極化態為未知，且相較於傳入光之其他波長通道，給定波長通道之傳入光的極化態係以緩慢且受控方式(例如單調地)變化。例如，此些情況可能發生在WDM訊號波長通道皆源自同一源、穿過同一光纖並一起被接收時，如同在WDM點對點連結中之例子。本文所揭示之電光接收器的一些實施例在以下更普遍的情況下有用：傳入光之每一波長通道具有完全不同的未知極化，且傳入光之不同波長通道的極化態不相關。例如，此些情況可能發生在不同WDM通道源自不同位置且在各個傳入光源到電光接收器的整個傳播路徑上可能不共用同一光纖時。本文所揭示之電光接收器實施例配置成處理極化態未知且時間上呈靜態或時間上呈動態變化之傳入光訊號。本文所揭示之電光接收器的諸多實施例提供對具有未知極化態之傳入光訊號的接收，即使極化態以高速作變化，例如進入千兆赫茲(GHz)工作狀態，但更典型於千赫茲(kHz)(或毫秒)工作狀態。
圖1A示出根據一些實施例之電光接收器100的示例性配置。電光接收器100包括PIC 101，傳入光從光纖103接收進入該PIC 101中。PIC包括光耦合器105，其配置成從光纖103接收傳入光並將傳入光引導至PIC 101內的光波導107中。傳入光傳送一或更多光訊號。例如，傳入光為調變光，其以光學方式傳送數位位元模式。傳入光亦不具極化控制。因此，當從光纖103接收之傳入光進入光耦合器105時，其極化為未知。在示例性電光接收器100中，光耦合器105為垂直光柵耦合器。在一些實施例中，光耦合器105配置為雙極化光柵耦合器(為邊緣光柵耦合器或為垂直光柵耦合器)，其將傳入光之兩極化(TE及TM)分束。雙極化光柵耦合器配置成將具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分引導至光波導107之第一端107A中。雙極化光柵耦合器亦配置成將來自與第一極化相反之第二極化(例如，若第一極化為TE，則第二極化為TM，反之亦然)之傳入光第二部分旋轉成第一極化，以提供具有第一極化之傳入光極化旋轉第二部分。雙極化光柵耦合器亦配置成將傳入光極化旋轉第二部分引導至光波導107之第二端107B中。光波導107配置成以連續、環狀配置從第一端107A延伸至第二端107B。以此方式，具有第一極化之傳入光第一部分在第一光傳播方向上從第一端107A朝向第二端107B行進通過光波導107，而傳入光極化旋轉第二部分(亦具有第一極化)在第二光傳播方向上從第二端107B朝向第一端107A行進通過光波導107。因此，傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分沿相反光傳播方向行進通過光波導107。在一些實施例中，光波導107之第一端107A與第二端107B中的每一者配置為光波導107之相應錐形區域，以促進光從雙極化光柵耦合器光耦合至光波導107中。
電光接收器100亦包括多個環共振器光檢測器109-1至109-n，其中n為大於1之整數值。環共振器光檢測器109-1至109-n位於光波導107旁並於光波導107之漸消光耦合(evanescent optical coupling)距離內。環共振器光檢測器109-1至109-n中之每一者配置成在相應共振波長下操作。在一些實施例中，環共振器光檢測器109-1至109-n中之任一者操作之相應共振波長為窄波長範圍。為易於描述，本文所揭示之任一環共振器皆描述為操作相應共振波長，應理解的是相應共振波長實際上為窄波長範圍，其可與其他不同共振波長範圍區分開來。以此方式，環共振器光檢測器109-1至109-n中之每一者配置成在相應共振波長(在相應共振波長附近之窄波長範圍內)下檢測光。在一些實施例中，環共振器光檢測器109-1至109-n中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器光檢測器109-1至109-n中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
環共振器光檢測器109-1至109-n中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於給定環共振器光檢測器109-x之相應共振波長的傳入光第一部分在第一傳播方向上光耦合至該給定環共振器光檢測器109-x，並使得波長實質上等於給定環共振器光檢測器109-x之相應共振波長的傳入光極化旋轉第二部分亦在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至該給定環共振器光檢測器109-x。例如，從光波導107之第一端107A朝光波導107之第二端107B行進之傳入光第一部分的特定波長將光耦合至在實質上等於特定波長之共振波長下操作的一或更多環共振器光檢測器109-1至109-n，使得傳入光第一部分之特定波長在其光耦合之該一或更多環共振器光檢測器109-1至109-n內沿逆時針方向傳播。相反地，從光波導107之第二端107B朝光波導107之第一端107A行進之傳入光極化旋轉第二部分的特定波長將光耦合至在實質上等於該特定波長之共振波長下操作的一或更多環共振器光檢測器109-1至109-n，使得傳入光極化旋轉部分之特定波長在其光耦合之該一或更多環共振器光檢測器109-1至109-n內沿順時針方向傳播。
因為傳入光第一部分與傳入光對應極化旋轉第二部分可能不會同時到達給定環共振器光檢測器109-x，因此電光接收器100亦包括時序偏移管理系統111，其配置成辨識並補償傳入光第一部分與傳入光對應極化旋轉第二部分在給定環共振器光檢測器109-x處之到達時間差，以對在傳入光內傳送之光訊號提供回復。傳入光第一部分與傳入光對應極化旋轉第二部分在給定環共振器光檢測器109-x處之到達時間差可由以下引起：通過光波導107到該給定環共振器光檢測器109-x之光徑長度差異及/或傳入光對應極化旋轉第二部分相對於傳入光第一部分從光耦合器105(從雙極化光柵耦合器)輸出的延遲。
圖1B示出根據一些實施例在PIC 151內實施之電光接收器150的示例性配置。電光接收器150透過光耦合器153從光纖/波導152接收輸入光訊號，如箭頭154所示。在一些實施例中，光耦合器153實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器153實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 151光耦合至光纖/波導152之另一類型的光耦合裝置。傳入光訊號從光耦合器153透過光波導 155傳送至電光接收器150之極化分束器且旋轉器(PSR)156的光學輸入。以此方式，PSR 156具有光學連接成接收輸入光之光學輸入156A。在一些實施例中，PSR 156之光學輸入156A直接光耦合至光耦合器153，從而無需光波導155。PSR 156具有第一光學輸出156B及第二光學輸出156C。PSR 156配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過第一光學輸出156B。PSR 156配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉到第一極化。以此方式，PSR 156將傳入光第二部分轉變成傳入光極化旋轉第二部分。PSR 156配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出156C。
電光接收器150包括形成在PIC 151內之光波導157。光波導157具有光學連至PSR 156之第一光學輸出156B的第一端157A。光波導157亦具有光學連至PSR 156之第二光學輸出156C的第二端157B。以此方式，傳入光第一部分從PSR 156之第一光學輸出156A沿第一方向行進通過光波導157，如箭頭158所示。又，傳入光極化旋轉第二部分從PSR 156之第二光學輸出156C沿與第一方向相反的第二方向行進通過光波導157，如箭頭159所示。光波導157係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。光波導157形成在光學折射率充分不同於光波導157之周圍材料內，以實現將光引導於光波導157內。
電光接收器150亦包括複數環共振器光檢測器161-1至161-6，其位於光波導157旁並於光波導157之漸消光耦合距離內。應理解，環共振器光檢測器161-1至161-6之數量係以示例方式提供。在一些實施例中，電光接收器150包括少於六個環共振器光檢測器。在一些實施例中，電光接收器150包括多於六個環共振器光檢測器。應理解，對於可沿著光波導157設置之環共振器光檢測器(例如，161-1至161-6)的數量沒有限制，只要環共振器光檢測器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。在一些實施例中，環共振器光檢測器161-1至161-6實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道形或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器光檢測器161-1至161-6實施為圓盤。環共振器光檢測器161-1至161-6係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器光檢測器161-1至161-6之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器光檢測器161-1至161-6內並繞著環共振器光檢測器161-1至161-6之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者配置成分別在相應共振波長λ 1至λ 6下操作，使得波長實質上等於該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中之給定者相應共振波長的傳入光第一部分在第一傳播方向上光耦合至該複數環共振器中之該給定者，並使得波長實質上等於該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中之該給定者相應共振波長的傳入光極化旋轉第二部分在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至該複數環共振器光檢測器161-1至61-6中之該給定者。例如，若傳入光具有實質上等於波長λ 2之波長，則具有波長λ 2之傳入光第一部分將光耦合至環共振器161-2中並在環共振器161-2內沿逆時針方向傳播，而具有波長λ 2之傳入光極化旋轉第二部分亦將光耦合至環共振器161-2中並在環共振器161-2內沿順時針方向傳播。應理解，傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分兩者在光波導157內具有相同極化態。因此，在特定共振波長下操作之環共振器光檢測器161-1至161-6中的任一給定者能夠對具有特定共振波長之傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分進行光輸入耦合及檢測。
在一些實施例中，例如示例性電光接收器150中所示，該複數環共振器光檢測器161-1至161-6包括第一組環共振器光檢測器161-1至161-3，其設於光波導157之第一端157A與光波導157之中點157C(位於光波導157之第一端157A與第二端157B中間)之間。又，在此些實施例中，該複數環共振器光檢測器161-1至161-6包括第二組環共振器光檢測器161-4至161-6，其設於光波導157之第二端157B與光波導157之中點157C之間。應理解，在一些實施例中，第一組環共振器光檢測器中之環共振器光檢測器的數量少於或多於三個環共振器光檢測器161-1至161-3。又，在一些實施例中，第二組環共振器光檢測器中之環共振器光檢測器的數量少於或多於三個環共振器光檢測器161-4至161-6。
在一些實施例中，電光接收器150亦包括可變光衰減器(VOA) 163，其配置成根據電控制訊號以受控方式使傳播通過光波導157之光衰減。在一些實施例中，VOA 163設置成在光波導157之第一端157A或第二端157B附近光耦合至光波導157。在示例性電光接收器150中，VOA 163在光波導157之第一端157A附近光耦合至光波導157。VOA 163操作成在電光接收器150最初開啟時且在環共振器161-1至161-6已調到其相應共振波長λ 1至λ 6之前限制光從光波導157反射/傳輸回到光纖/波導152，以對傳入光訊號中存在之諸多波長通道的光進行輸入耦合。在電光接收器150啟動期間，未耦合至任一環共振器光檢測器161-1至161-6中之傳入光將穿過光波導157並返回穿過光纖/波導152，其可能會損壞傳輸傳入光的光源。例如，若傳入光之光源為雷射源，則傳入雷射光反向傳輸回到雷射源可能損壞雷射源或降低其性能。為防止此情況發生，在電光接收器150啟動期間，VOA 163操作成將光波導157內傳播的光衰減至以下程度：返回到光纖/波導152的光不會損壞及/或干擾傳輸傳入光之光源(例如雷射源)的操作，且亦保持光波導157內之光功率剛好足夠高以允許環共振器光檢測器161-1至161-6被調至且鎖定至其對應於傳入光訊號中所存在之諸多波長通道的相應共振波長λ 1至λ 6。接著，在環共振器光檢測器161-1至161-6被調至並鎖定至其對應於傳入光訊號中所存在之諸多波長通道的相應共振波長λ 1至λ 6之後，將VOA 163的操作調整成對在光波導157內傳播之光降低或停止衰減。
在一些實施例中，VOA 163實施為具有內建PN或PIN二極體之光波導(或光波導157的一部分)，其於正向偏壓時在VOA 163之光波導內產生電流163，此透過自由載子吸收來增加VOA 163之光波導內的光吸收。在此些實施例中，VOA 163之光波導內的光吸收係透過增加VOA 163之光波導內的正向偏電壓(並因此透過增加電流)來增加。又，在此些實施例中，VOA 163之光波導內的光吸收係透過降低VOA 163之光波導內的正向偏電壓(並因此透過降低電流)來降低。又，在此些實施例中，VOA 163之光波導內的光吸收係透過對VOA 163之光波導內的PN或PIN二極體進行反向偏壓來停止。在一些實施例中，VOA 163之PN或PIN二極體實際上形成在光波導157內。在一些實施例中，VOA 163包括其自有的光波導(與光波導157分開)，其中VOA 163之光波導漸消光耦合至光波導157的一部分，且PN或PIN二極體內建至VOA 163之光波導中。
在一些實施例中，電光接收器150亦包括時序偏移管理系統165，其配置成對該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中任一給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中所述任一者處之到達時間差所導致)進行電補償。在時序偏移管理系統165操作成對該複數環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者產生光電流的時間差進行電補償之後，將複數環共振器光檢測器161-1至161-6中之每一者所產生之光電流傳輸至光電流處理電路167，以將光電流解碼成傳入光訊號所傳送之數位數據模式。在來自不同極化之光被處理成具有相同極化並被組合至單一波導中或來自不同極化之光被處理成具有相同極化並被組合至單一光檢測器或光檢測器組中的一些實施例中，來自每一極化態之光訊號之間可能有時間延遲差(時序偏移)。在利用光檢測器或光檢測器組將組合光訊號轉換成電子訊號後，時序偏移本身呈現為基頻訊號之電射頻分量周圍的陷波濾波器(notch filter)。陷波濾波器之中心頻率取決於時序偏移的大小，陷波濾波器之深度由兩極化態之間光功率的相對分配決定。對於數位通訊應用，此陷波濾波器導致符碼間干擾(inter-symbol interference, ISI)增大。時序偏移管理系統165配置成檢測時序偏移的存在、確定時序偏移的大小、並補償傳輸至光電流處理電路167之基於光電流之訊號中的時序偏移。
在一些實施例中，複數環共振器光檢測器161-1至161-6中給定者產生光電流之時間差(時序偏移)(由傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在複數環共振器光檢測器161-1至161-6中給定者處之到達時間差所導致)係透過減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分行進至複數環共振器光檢測器161-1至161-6中給定者之光行進距離差來減小。圖2A、2B及2C說明如何減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分行進通過同一光波導到複數光檢測器中給定者之光行進距離差的示例，其中傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分沿相反方向行進通過同一光波導，例如在圖1B之電光接收器150中。
在諸多實施例中，PSR 156及本文所提之任何PSR係以提供以下之方式來配置：1)接收傳入光之兩極化(TE與TM)，2)將傳入光之其中一極化旋轉成另一極化(TE旋轉成TM，或TM旋轉成TE)，3)將傳入光未旋轉極化之部分輸出至第一輸出光波導，以及4)將傳入光被旋轉極化之部分輸出至第二輸出光波導。應理解，在諸多實施例中，PSR 156及本文所提之任何PSR所執行的傳入光極化旋轉及基於原始極化之分束可在PSR內同時或依序地進行(例如，極化旋轉發生在傳入光基於原始極化分束之前、之後或同時發生)。
圖1C示出根據一些實施例之PSR 171的示例性配置。應理解，示例性PSR 171可用於PSR 156及/或本文所提之任何PSR。又，應理解，PSR 171係以示例方式提供，絕非限制PSR 156及/或本文所提之任何PSR在諸多實施例中可如何配置。PSR 171包括第一光波導172及第二光波導173。圖1D示出根據一些實施例之穿過示例性PSR 171的垂直截面圖，稱為圖1C中之視圖A-A。在一些實施例中，第一光波導172為氮化矽光波導，而第二光波導173為矽光波導。在一些實施例中，PSR 171形成在設置於基板174上方之埋入式氧化物(buried oxide, BOX)層175上。在一些實施例中，第一光波導172及第二光波導173形成在光學纖殼(cladding)176內。在一些實施例中，光學纖殼176為二氧化矽。第一光波導172透過一層光學纖殼與第二光波導173垂直分離，如箭頭177所示。
第一光波導172包括連接成接收包括TE與TM極化兩者之傳入光的輸入段172A。在一些實施例中，輸入段172A配置為倒錐形以將傳入光之光斑尺寸轉成第一光波導172的光模態。在輸入段172A之後(相對於光傳播方向)，第一光波導172包括旋轉/分束段172B。在一些實施例中，旋轉/分束段172B具有實質上線性形狀。在旋轉/分束段172B之後，第一光波導172包括光學連接至PSR 171之第一光學輸出172D的輸出段172C。第一光波導172配置為使得具有第一極化(TE或TM)之一部分傳入光以實質上不變的方式行進通過第一光波導172到達PSR 171之第一光學輸出172D。示例性PSR 171示出以實質上不變的方式行進通過第一光波導172到達PSR 171之第一光學輸出172D之傳入光的TE極化。
第二光波導173包括旋轉/分束段173A，其配置成對來自第一光波導172之旋轉/分束段172B之傳入光的TM極化進行漸消輸入耦合，並同時將輸入耦合的TM極化旋轉成TE極化。為此，第二光波導173之旋轉/分束段173A具有相對於第一光波導172之旋轉/分束段172B偏離中心(在垂直於光傳播方向之方向上具有橫向偏移)設置之倒錐形配置。第二光波導173之旋轉/分束段173A相對於第一光波導172之旋轉/分束段172B的橫向偏移用於破壞水平及垂直對稱性，以將第一光波導172之旋轉/分束段172B中的TM0模態旋轉成旋轉後TE0模態，並將此旋轉後TE0模態耦合至第二光波導173之旋轉/分束段173A。旋轉後TE0模態透過第二光波導173之輸出段173B傳送至PSR 171之第二光學輸出173C。儘管示例性PSR 171示出傳入光之TE極化以實質上不變的方式行進通過第一光波導172到達PSR171之第一光學輸出172D，並示出傳入光之TM極化旋轉成路由至PSR 171之第二光學輸出173C的TE極化，但PSR 171之其他實施例則配置成使傳入光之TM極化以實質上不變的方式行進通過第一光波導172到達PSR 171之第一光學輸出172D，而傳入光之TE極化旋轉成路由至PSR 171之第二光學輸出173C的TM極化。
圖1E示出根據一些實施例之PSR 181的示例性配置。應理解，示例性PSR 181可用於PSR 156及/或本文所提之任何PSR。又，應理解，PSR 181係以示例方式提供，絕非限制PSR 156及/或本文所提之任何PSR在諸多實施例中可如何配置。PSR 181為寬頻PSR，其實施肋型光波導。PSR 181包括第一分支183及第二分支185。PSR 181配置為包括第一分支平板波導187、第一分支肋波導189、第二分支平板波導188及第二分支肋波導190的光波導系統。圖1F示出根據一些實施例之穿過示例PSR 181的垂直截面圖，稱為圖1E中之視圖A-A。圖1G示出根據一些實施例之穿過示例PSR 181的垂直截面圖，稱為圖1E中之視圖B-B。在一些實施例中，第一分支平板波導187、第二分支平板波導188、第一分支肋波導189及第二分支肋波導190一體成型為單體式光波導結構，其中第一分支平板波導187、第二分支平板波導188、第一分支肋波導189及第二分支肋波導190形成單體式光波導結構之不同部分。在一些實施例中，單體式光波導結構形成為矽光波導。在一些實施例中，單體式光波導結構形成為氮化矽光波導。在一些實施例中，PSR 181形成在設置於基板192上方之BOX層191上。在一些實施例中，包括第一分支平板波導187、第二分支平板波導188、第一分支肋波導189及第二分支肋波導190之單體式光波導結構形成在光學纖殼193內。在一些實施例中，光學纖殼193為二氧化矽。
第一分支肋波導189包括具有實質上線性形狀之輸入段189A，接著是錐形段189B，隨後是輸出段189C(相對於通過PSR 181之光傳播方向)。第一分支平板波導187包括錐形輸入段187A，接著是錐形段187B(對應於肋錐形段189B)，隨後是輸出段187C(對應於肋輸出段189C)。第二分支肋波導190包括錐形段190A，接著是輸出段190B(相對於通過PSR 181之光傳播方向)。第二分支平板波導188包括錐形段188A(對應於肋錐形段190A)，隨後是輸出段188B(對應於肋輸出段190B)。在一些實施例中，第二分支平板波導188之輸出段188B的一部分(位於第一分支肋波導189與第二分支肋波導190之間)具有沿光傳播方向增加的寬度，以使第一分支183與第二分支185之輸出更易光路由至分開的輸出光波導。
第一分支肋波導189之輸入段189A與錐形段189B，以及第一分支平板波導187之錐形輸入段187A與錐形段187B共同作用為極化旋轉器。第一分支肋波導189之輸出段189C與第一分支平板波導187之輸出段187C，以及第二分支肋波導190之錐形段190A與第二分支平板波導188之錐形段188A共同作用為極化分束器。以此方式，傳入光之TE0極化以實質上不變的方式傳輸通過第一分支 183到達PSR 181之第一光學輸出195。傳入光之TM0極化在傳入光之此部分傳輸通過第一分支183並光耦合進入第二分支185(路由至PSR 181之第二光學輸出197)中時被旋轉成TE1極化，接著旋轉成TE0極化。可替代地，在一些其他實施例中，PSR 181配置成以實質上不變的方式使傳入光之TM極化穿過並將傳入光之TE極化旋轉/分束成傳出的TM極化光。
應理解，PSR 171及PSR 181係提供作為在一些示例性實施例中可如何實施本文所述PSR的示例。亦應理解，在一些實施例中，本文所述之任一PSR可實施為雙極化光柵耦合器，例如關於圖1A所述。應理解，示例性PSR 171及示例性PSR 181不限於在諸多實施例中可如何實施本文所述之諸多PSR的任何方式。可用不同方式實施本文所述之任一PSR，只要PSR所接收之傳入光的兩輸入極化(TE或TM)中的一者被旋轉成另一極化並引導至PSR之兩輸出的一者且傳入光之未旋轉極化被引導至PSR之兩輸出的另一者即可。
圖2A示出根據一些實施例之WDM光接收器201的示例，其包括沿光波導205設置之多個環共振器光檢測器203-1至203-6(每一波長通道各一個)，該光波導205配置成以連續迴路狀配置而從第一端205A延伸至第二端205B。多個環共振器光檢測器203-1至203-6中之每一者電連接成將檢測到的光電流傳輸至多個接收器電路207-1至207-6中的對應者。多個環共振器光檢測器203-1至203-6中之每一者設置成對來自光波導205之光進行漸消輸入耦合，該光具有與特定環共振器光檢測器之操作共振波長實質上相同的波長。在一些實施例中，環共振器光檢測器203-1至203-6中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器光檢測器203-1至203-6中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。光波導205具有中心位置205C，其在光波導205之第一端205A與第二端205B之間的中間附近。在圖2A之示例中，全部多個環共振器光檢測器203-1至203-6均沿光波導205之同一半部設置，其導致不同環共振器光檢測器203-1至203-6之間的光徑長度不匹配增大。因此，在圖2A之示例中，多個環共振器光檢測器203-1至203-6中給定者之光電流產生存有大的時間差(時序偏移)，其是傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在多個環共振器光檢測器203-1至203-6中該給定者處之到達時間差所導致。
圖2B示出根據一些實施例之WDM光接收器201A，其為圖2A之WDM光接收器201的修改版。在WDM光接收器201A中，多個環共振器光檢測器203-1至203-3之第一半部沿著從第一端205A延伸至光波導之中心位置205C之光波導205的第一半部設置。環共振器光檢測器203-1至203-3之第一半部亦設置為靠近光波導205之中心位置205C。類似地，在WDM光接收器201A中，多個環共振器光檢測器203-4至203-6之第二半部沿著從第二端205B延伸至光波導205之中心位置205C之光波導205的第二半部設置。環形共振器光檢測器203-1至203-3之第二半部亦設置為靠近光波導205之中心位置205C。在光接收器201A中，環共振器光檢測器203-1至203-6在光波導205之中心位置205C附近均勻分佈並盡可能靠近光波導205之中心位置205C。應理解，將多個環共振器光檢測器203-1至203-6集中於光波導205之中心位置205C上得以將傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分行進到達多個環共振器光檢測器203-1至203-6中給定者之光行進距離的差異減至最小，其又使傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分之間的時序偏移(在多個環共振器光檢測器203-1至203-6中之該給定者處)降至最小。光接收器201A將傳入光訊號中每一波長通道訊號之每一極化之間剩餘的路徑長度差減至最小。
圖2C示出根據一些實施例之WDM光接收器201B，其為圖2B之WDM光接收器201A的修改版。在WDM光接收器201B中，光波導205被具有第一端209A、第二端209B及中心位置209C之光波導209取代。光波導209亦包括額外波導段209D，其配置成使得光波導209之中心位置209C沿著光波導209之線性延伸設置，該線性延伸足夠長以配合多個環共振器光檢測器203-1至203-6沿著光波導209之線性延伸作線性設置，多個環共振器光檢測器203-1至203-6集中在光波導205之中心位置205C上。使多個環共振器光檢測器203-1至203-6集中在光波導205之中心位置209C上得以使傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分行進到多個環共振器光檢測器203-1至203-6中給定者之光行進距離的差異減至最小，其又使傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分之間的時序偏移(在多個環共振器光檢測器203-1至203-6中之該給定者處)降至最小。應知悉，使多個環共振器光檢測器203-1至203-6設於WDM光接收器201B內之線性佈設中得以使接收器電路207-1至207-6彼此相鄰地置於晶片上，其開拓用以實施其他光子及/或電子電路之晶片的其他區域。光接收器201B亦將每一極化之每一訊號之間剩餘的路徑長度差異減至最小。
圖3示出根據一些實施例在PIC 302內實施之電光接收器300的示例性配置。如同圖1B之電光接收器150，電光接收器300透過光耦合器153從光纖/波導152接收傳入光訊號，如箭頭154所示。傳入光訊號從光耦合器153通過光波導155傳送至PSR 156之光學輸入。如同圖1B之電光接收器150，PSR 156配置成引導具有第一極化之傳入光第一部分通過PSR 156之第一光學輸出156B。PSR 156亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。PSR 156配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過PSR 156之第二光學輸出156C。光波導157之第一端157A光學連接至PSR 156之第一光學輸出156B。光波導157之第二端157B光學連接至PSR 156之第二光學輸出156C。電光接收器300之光波導157類似於圖1B之電光接收器150的光波導。光波導157具有連續環狀結構。以此方式，傳入光第一部分從PSR 156之第一光學輸出156A沿第一方向行進通過光波導157，如箭頭158所示。又，傳入光極化旋轉第二部分從PSR 156之第二光學輸出156C沿與第一方向相反的第二方向行進通過光波導157，如箭頭159所示。
電光接收器300包括複數環共振器301-1至301-3，其設於光波導157旁並於光波導157之漸消光耦合距離內。電光接收器300之示例性配置包括用於描述目的之三個環共振器301-1至301-3。應理解，在諸多實施例中，電光接收器300包括少於三個或多於三個環共振器，其設於光波導157旁並於光波導157之漸消光耦合距離內。可沿著光波導157設置之環共振器(例如，301-1至301-3)的數量沒有限制，只要環共振器及相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。在一些實施例中，環共振器301-1至301-3實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器301-1至301-3實施為圓盤。環共振器301-1至301-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器301-1至301-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器光檢測器301-1至301-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器301-1至301-3內並繞著環共振器301-1至301-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器301-1至301-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器301-1至301-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
該複數環共振器301-1至301-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作。以此方式，波長實質上等於該複數環共振器301-1至301-3中之給定者相應共振波長的傳入光第一部分沿第一傳播方向光耦合至該複數環共振器中之該給定者，而波長實質上等於該複數環共振器光檢測器301-1至301-3中之該給定者相應共振波長的傳入光極化旋轉第二部分在與第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至該複數環共振器光檢測器161-1至61-6中之該給定者。例如，具有特定波長之傳入光第一部分光耦合至在該特定波長下操作之環共振器301-x中並在環共振器301-x內沿逆時針方向傳播。具有特定波長之傳入光極化旋轉第二部分光耦合至在該特定波長下操作之環共振器301-x中並在環共振器301-x內沿順時針方向傳播。
電光接收器300包括複數輸出光波導303-1至303-3，其分別設於複數環共振器301-1至301-3之漸消光耦合距離內。該複數輸出光波導303-1至303-3中之每一者分別包括耦合段303A-1至303A-3。該複數輸出光波導303-1至303-3中之每一者分別包括短段303B-1至303B-3。該複數輸出光波導303-1至303-3中之每一者分別包括長段303C-1至303C-3。輸出光波導303-1至303-3之數量等於環共振器301-1至301-3之數量。因此，隨著在諸多實施例中環共振器之數量變化，輸出光波導之數量亦發生變化。耦合段303A-1至303A-3設置成對來自複數環共振器301-1至301-3中之對應者的光進行漸消輸入耦合。以此方式，環共振器301-1至301-3中之每一者操作成將特定波長之傳入光第一部分以及傳入光極化旋轉第二部分從光波導157傳遞至輸出光波導303-1至303-3中的相應者。在環共振器301-1至301-3內沿逆時針方向傳播之傳入光第一部分分別透過耦合段303A-1至303A-3進行光耦合，並分別進入長段303C-1至303C-3，分別如箭頭307-1至307-3所示。在環共振器301-1至301-3內沿順時針方向傳播之傳入光極化旋轉第二部分分別透過耦合段303A-1至303A-3進行光耦合，並分別進入短段303B-1至303B-3，分別如箭頭309-1至309-3所示。
輸出光波導303-1至303-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。輸出光波導303-1至303-3中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於輸出光波導303-1至303-3之周圍材料內，以實現將光引導於輸出光波導303-1至303-3內。在一些實施例中，輸出光波導303-1至303-3實施為具有齒軌型形狀。然而，應理解，在其他實施例中，輸出光波導303-1至303-3可實施為具有任意形狀，只要其分別包括耦合段303A-1至303A-3以及分別短段303B-1至303B-3與分別長段303C-1至303C-3即可。
電光接收器300包括分別與複數環共振器301-1至301-3相關聯之複數光檢測器305-1至305-3。因此，隨著在諸多實施例中環共振器之數量變化，光檢測器之數量亦發生變化。輸出光波導303-1至303-3之短段303B-1至303B-3從對應耦合段303A-1至303A-3之第一端延伸至複數光檢測器305-1至305-3中之對應者。輸出光波導303-1至303-3之長段303C-1至303C-3從對應耦合段303A-1至303A-3之第二端延伸至複數光檢測器305-1至305-3中之對應者。將輸出光波導303-1至303-3中給定者內之長段303C-1至303C-3長度及短段303B-1至303B-3長度定義成減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在長段303C-1至303C-3與短段303B-1至303B-3所光學連接之光檢測器305-1或305-3中相應者處的到達時間差。由於沿光波導157從光波導157之第二端157B到環共振器301-1至301-3中每一者的距離不同，輸出光波導303-1至303-3中每一者的長段303C-1至303C-3長度不同。在一些實施例中，長段303C-1至303C-3的長度隨著複數環共振器301-1至301-3中對應者與光波導157之中點之間的距離減小而減小，其中光波導157之中點在光波導157之第一端157A與第二端157B之間的中間附近。
電光接收器300亦包括時序偏移管理系統165，其配置成對複數光檢測器305-1至305-3中給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在該複數環共振器光檢測器305-1至305-3中給定者處之到達時間差所導致)進行電補償。在一些實施例中，光檢測器305-1至305-3中之每一者為線性光檢測器，其中輸出光波導303-1至303-3中對應者之短段303B-1至303B-3光學連接至線性光檢測器之第一端，且輸出光波導303-1至303-3中對應者之長段303C-1至303C-3光學連接至線性光檢測器之第二端。
圖4示出根據一些實施例之示例線性光檢測器400的圖。在一些實施例中，線性光檢測器400之單獨實例用於電光接收器300中之光檢測器305-1至305-3中的每一者。線性光檢測器400被示為PIN型光檢測器，其包括P摻雜區域401、本質區域403及N摻雜區域405。本質區域403設於P摻雜區域401與N摻雜區域405之間。在一些實施例中，P摻雜區域401與N摻雜區域405被調換。在一些實施例中，本質區域403為待檢測之光被引導通過之光波導。在一些實施例中，P摻雜區域401之至少一部分及N摻雜區域405之至少一部分形成在光波導內。在操作期間，光檢測器400被施予反向偏壓，使得本質區域403內透過光吸收所產生之電荷載子被掃入沿光檢測器400之長度連接的電觸點407中。
線性光檢測器400使得來自每一極化之傳入光能夠被獨立檢測。更具體地，具有第一極化之傳入光第一部分透過光檢測器400之第一端輸入，而具有第一極化之傳入光極化旋轉第二部分(但對應於曾具有第二極化之傳入光)透過光檢測器400之第二端輸入。因沿線性光檢測器400之長度的光吸收，具有第一極化之傳入光第一部分(作為通過光檢測器400之第一端的輸入)的強度根據光吸收係數隨著光在第一方向上(如箭頭409所示)沿光檢測器400長度行進而呈指數衰減。同樣地，當光在沿著光檢測器400的長度行進時，具有第一極化之傳入光極化旋轉第二部分(作為通過光檢測器400之第二端的輸入)的強度根據光吸收係數隨著光在第二方向上(如箭頭411所示)沿光檢測器400長度行進呈指數衰減。因此，具有第一極化之大部分傳入光第一部分在線性光檢測器400之第一半部413內被吸收，而具有第一極化之大部分傳入光極化旋轉第二部分在線性光檢測器400之第二半部415內被吸收。在一些實施例中，沿著光檢測器400之第一半部413的電觸點407被分段並連接至第一反向偏壓電路及第一接收電路，而沿著光檢測器400之第二半部415的電觸點407被分段並連接至第二反向偏壓電路及第二接收電路。在此些實施例中，比較第一接收電路所測得之光電流與第二接收電路所測得之光電流得以確定傳入光訊號內不同極化之間相對光功率分配，其假設傳入訊號之極化旋轉第二部分實際上對應於傳入光訊號內之第二極化。
圖3之電光接收器300代表輸入光纖/波導152將不具極化控制之傳入光訊號傳輸至PIC 302中的實施例。光耦合器153將輸入光訊號之傳入光耦合至晶片上之波導155上。在一些實施例中，PSR 156將輸入光訊號極化分束並將兩極化傳輸至PSR 156內之兩分開波導中。PSR 156內之此兩波導中的一者穿過極化旋轉器，使其極化被旋轉到與PSR 156內另一波導相同的狀態。PSR 156內兩波導分別光學連接至光波導157(迴路)(其漸消耦合至環共振器301-1至301-3)之第一端157A與第二端157B。在一些實施例中，環共振器301-1至301-3分別由被動環濾波器取代。環共振器301-1至301-3(或被動環濾波器)中之每一者設計成將來自窄波長範圍內單一波長通道之光路由至光學連接至對應光檢測器305-1至305-3(例如，線性光檢測器400)之對應輸出光波導303-1至303-3。
在圖3之電光接收器300中，從光波導157耦合至環共振器301-1至301-3(或被動環濾波器)之光從右(光從光波導157之第二端157B朝第一端157A行進)被順時針路由通過環共振器301-1至301-3(或被動環濾波器)並耦合至對應輸出波導303-1至303-3之耦合段303A-1至303A-3，其中它穿過對應輸出光波導303-1至303-3之短段303B-1至303B-3並進入光檢測器305-1至305-3之第二端。相反地，從光波導157耦合至環共振器301-1至301-3(或被動環濾波器)之光從左(光從光波導157之第一端157A朝第二端157B行進)被逆時針路由通過環共振器301-1至301-3(或被動環濾波器)並耦合至對應輸出光波導303-1至303-3之耦合段303A-1至303A-3中，其中它穿過對應輸出光波導303-1至303-3之長段303C-1至303C-3並進入光檢測器305-1至305-3之第一端。輸出光波導303-1至303-3之長段303C-1至303C-3作用為光延遲線。輸出光波導303-1至303-3之長段303C-1至303C-3被定義為使得來自光纖/波導152中給定波長通道之傳入光訊號的兩極化(在分束、極化旋轉及波導路由之後)，大約同時從相反方向進入給定的光檢測器 305-1至305-3(定義為線性光檢測器400)，其減小傳入光訊號之兩極化之間在光檢測器305-1至305-3處的時序偏移，並相應地使電子時序偏移管理可能(或更易於)實施，且可完全消除對時序偏移管理的需求。
另外，在圖3之電光接收器300的一些實施例中，來自給定光檢測器305-1至305-3之光電流用作反饋訊號，以控制對應環共振器301-1至301-3之共振波長與傳入光訊號中給定數據通道之波長之間的對準。例如，在一些實施例中，電光接收器300包括控制電路，其使用內建於環共振器301-1至301-3中之熱調諧器及/或二極體來調諧環共振器301-1至301-3之環共振波長，以將到達光檢測器305-1至305-3之光功率最佳化。又，在一些實施例中，電光接收器300包括VOA 163，如關於圖1B之電光接收器150所述，用於電光接收器300啟動時使用。
圖5示出根據一些實施例用於操作光子電路之方法的流程圖。在一些實施例中，使用電光接收器150及/或300來實行圖5之方法。該方法包括操作501，用於透過光子電路之光輸入埠接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作503，用於例如透過PSR 156將傳入光第一部分與傳入光第二部分分束。該方法亦包括操作505，用於引導傳入光第一部分通過光波導之第一端，例如通過光波導157之第一端157A。該方法亦包括操作507，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分，其例如透過PSR 156完成。該方法亦包括操作509，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過光波導之第二端，例如通過光波導157之第二端157B，其中光波導157以連續方式從第一端157A延伸至第二端157B。在一些實施例中，操作503、505、507及509以基本上同時之方式完成。該方法亦包括操作511，用於操作複數環共振器，例如161-1至161-6及301-1至301-3，以對來自光波導157的光進行漸消輸入耦合，其中該複數環共振器中之每一者在相應共振波長下操作成對具有相應共振波長之傳入光第一部分及具有相應共振波長之傳入光極化旋轉第二部分進行輸入耦合。
在一些實施例中，該方法亦包括將傳入光第一部分及傳入光第二部分傳輸通過可變光衰減器，例如VOA 163，並控制可變光衰減器，以在該複數環共振器(例如161-1至161-6及301-1至301-3)被調諧至其相應共振波長時之此刻期間衰減傳入光第一部分及傳入光第二部分的光功率。在此些實施例中，該方法亦包括控制可變光衰減器，以在該複數環共振器於其相應共振波長下操作時之此刻期間(例如，在正常操作期間)不衰減傳入光第一部分及傳入光第二部分的光功率。
在一些實施例中，該複數環共振器(例如，161-1至161-6)中之每一者包括相應光檢測器。在一些實施例中，該方法包括將來自複數環共振器(例如，301-1至301-3)中之每一者的光，光耦合至複數輸出光波導(例如303-1至303-3)中之對應者中，使得傳入光第一部分傳輸通過複數輸出光波導中之對應者的長段(例如，303C-1至3030C-3)，並使得傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過複數輸出光波導中之對應者的短段(例如，303B-1至303B-3)。在此些實施例中，該方法亦包括操作光檢測器(例如，305-1至305-3)，以在複數輸出光波導中對應者之長段輸出端處檢測傳入光第一部分，並在複數輸出光波導中對應者之短段輸出端處檢測傳入光極化旋轉第二部分。
圖6示出根據一些實施例在PIC 601內實施之電光接收器600的示例性配置。電光接收器600包括PSR 613，其具有光學連接成透過光波導614從光耦合器615接收傳入光之光學輸入613A。在一些實施例中，PSR 156之光學輸入613A直接光耦合至光耦合器615，從而無需光波導155。在一些實施例中，光耦合器615實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器615實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 601光耦合至光纖/波導617之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導617傳輸至光耦合器615中，如箭頭616所示。PSR 613具有第一光學輸出613B及第二光學輸出613C。PSR 613配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出613B。PSR 613亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 613將傳入光第二部分轉變為傳入光極化旋轉第二部分。PSR 613配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出613C。
電光接收器600包括第一光波導603，其光學連接至PSR 613之第一光學輸出613B。電光接收器600亦包括第二光波導605，其光學連接至PSR 613之第二光學輸出613C。在電光接收器600中，第一光波導603與第二光波導605彼此不光學連接/耦合。第一光波導603與第二光波導605係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一光波導603與第二光波導605中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導603與第二光波導605之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導603與第二光波導605內。在一些實施例中，第一光波導603與第二光波導605係由相同材料形成。傳入光第一部分傳輸通過PSR 613之第一光學輸出613B並進入第一光波導603，且沿第一光波導603行進，如箭頭604所示。傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 613之第二光學輸出613C並進入第二光波導605，且沿第二光波導605行進，如箭頭606所示。
電光接收器600包括第一複數環共振器607-1至607-3，其沿第一光波導603設置並於第一光波導603之漸消光耦合距離內。儘管示例性接收器600為描述目的示出三個環共振器607-1至607-3，但應理解，對於可沿著第一光波導603設置之第一複數環共振器的數量沒有限制，只要第一複數環共振器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器607-1至607-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器607-1至607-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光第一部分光耦合至環共振器607-1至607-3中之給定者中。在一些實施例中，環共振器607-1至607-3實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器607-1至607-3實施為圓盤。環共振器607-1至607-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器607-1至607-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器607-1至607-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器607-1至607-3內並繞著環共振器607-1至607-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器607-1至607-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器607-1至607-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
電光接收器600包括第二複數環共振器609-1至609-3，其沿第二光波導605設置並於第二光波導605之漸消光耦合距離內。儘管示例性接收器600為描述目的示出三個環共振器609-1至609-3，但應理解，對於可沿著第二光波導605設置之第二複數環共振器的數量沒有限制，只要第二複數環共振器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器609-1至609-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器609-1至609-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光極化旋轉第二部分光耦合至環共振器609-1至609-3中之給定者中。第二複數環共振器609-1至609-3之數量等於第一複數環共振器607-1至607-3之數量。又，環共振器609-1至609-3之相應共振波長(λ 1、λ 2、λ 3)與環共振器607-1至607-3之相應共振波長(λ 1、λ 2、λ 3)實質上匹配。在一些實施例中，環共振器609-1至609-3實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器609-1至609-3實施為圓盤。在一些實施例中，第二複數環共振器609-1至609-3中之每一者係形成為具有與第一複數環共振器607-1至607-3中對應者(相對於共振波長(λ 1、λ 2、λ 3))相同的形狀及尺寸。環共振器609-1至609-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器609-1至609-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器609-1至609-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器609-1至609-3內並繞著環共振器609-1至609-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，第二複數環共振器609-1至609-3中之每一者係由與第一複數環共振器607-1至607-3中對應者(相對於共振波長(λ 1、λ 2、λ 3))相同之材料形成。在一些實施例中，環共振器609-1至609-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器共振器609-1至609-3中之每一個配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
電光接收器600包括第一複數輸出光波導608-1至608-3，分別設於第一複數環共振器607-1至607-3之漸消光耦合距離內。電光接收器600亦包括第二複數輸出光波導610-1至610-3，分別設於第二複數環共振器609-1至609-3之漸消光耦合距離內。電光接收器600亦包括複數光檢測器611-1至611-3。光檢測器611-1至611-3中之每一者光學連接成從第一複數輸出光波導608-1至608-3中之相應者及第二複數輸出光波導610-1至610-3中之相應者接收光，其中第一複數輸出光波導608-1至608-3中之相應者光耦合至具有給定共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)之第一複數環共振器607-1至607-3中的相應者，且其中第二複數輸出光波導610-1至610-3中之相應者光耦合至具有給定共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)之第二複數環共振器609-1至609-3中的一者。以此方式，光檢測器611-1至611-3中之每一者從第一複數輸出光波導608-1至608-3中之相應者及從第二複數輸出光波導610-1至610-3中之相應者接收實質上相同波長的傳入光。
在一些實施例中，光檢測器611-1至611-3中之每一者配置為類似於關於圖4所述之線性光檢測器，使得第一複數輸出光波導608-1至608-3中之相應者連接至光檢測器611-1至611-3之一端，而第二複數輸出光波導610-1至610-3中之相應者連接至光檢測器611-1至611-3之另一端。以此方式，光檢測器611-1至611-3配置成在光檢測器611-1至611-3之第一線性半部中吸收大部分的傳入光第一部分(具有第一極化)，並在光檢測器611-1至611-3之第二線性半部中吸收大部分的傳入光極化旋轉第二部分(亦具有第一極化)。在一些實施例中，沿著光檢測器611-1至611-3之第一線性半部設置的一或更多電觸點(例如，407)電連接至光電流處理電路167內第一光電流檢測電路，而沿著光檢測器611-1至611-3之第二線性半部設置的一或更多電觸點(例如，407)電連接至光電流處理電路167內第二光電流檢測電路。
在一些實施例中，第一光波導603包括從PSR 613之第一光學輸出613B延伸至第一複數環共振器607-1至607-3中最接近PSR 61之一者(607-1)的第一段603A。又，第二光波導605包括從PSR 613之第二光學輸出613C延伸至第二複數環共振器609-1至609-3中最接近PSR 613之一者(609-1)的第一段605A。在此些實施例中，第一光波導603之第一段603A長於第二光波導605之第一段605A，或者第二光波導605之第一段605A長於第一光波導603之第一段603A，其為了補償離開PSR 613之傳入光第一部分與離開PSR 613之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲，以將傳入光第一部分光耦合至第一複數環共振器607-1至607-3與傳入光極化旋轉第二部分光耦合至第二複數環共振器609-1至609-3之相應者(依波長)之間的時序偏移(時序差)減至最小。在示例性電光接收器600中，第一光波導603之第一段603A包括延遲段603B，其配置成使得通過第一光波導603之第一部分603A的光徑長度比通過第二光波導605之第一部分605A的光徑長度來得長。延遲段603B配置成補償離開PSR 613之傳入光第一部分與離開PSR 613之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲。第一光波導603之第一段603A的長度與第二光波導605之第一段605A的長度定義為減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在複數光檢測器611-1至611-3中最接近PSR 613之一者(611-1)處的到達時間差。又，在一些實施例中，電光接收器600包括時序偏移管理系統165，以對該複數光檢測器611-1至611-3中任一給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分分別在複數光檢測器607-1至607-3中給定者處之到達時間與傳入光極化旋轉第二部分分別在複數光檢測器609-1至609-3中給定者處之到達時間之間的差異所導致)進行電補償。
在電光接收器600的一些實施例中，兩光波導(603及605)各別耦合至被動環形濾波器陣列(分別為607-1至607-3及609-1至609-3)。每一被動環濾波器(607-1至607-3及609-1至609-3)設計成將來自窄波長範圍內之單一波長通道(λ 1、λ 2、λ 3)的光路由至對應輸出波導(分別為608-1至608-3及分別為610-1至610-3)，其連接至線性光檢測器(分別為611-1至611-3)。電光接收器600內之光路由設計成將給定波長通道中傳入光(透過光耦合器615接收)之兩極化從相反方向各別路由通過各別環濾波器(607-1至607-3及609-1至609-3)並進入同一個線性檢測器(611-1至611-3)中。在一些實施例中，可將光延遲線(603B)加設(例如，以波導之較長段形式)至兩光波導(603、605)中之一者，以補償傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分(由PSR 613引入)之間的不對稱延遲。電子時序偏移管理系統165可被實施並操作成校正傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分(由PSR 613引入)之間任何剩餘的時序偏移。又，由於第一光波導603未光學連接至第二光波導605，故電光接收器600無需VOA，例如先前關於圖1B之電光接收器150中VOA 163所述。
在電光接收器600之一些實施例中，來自給定光檢測器611-1至611-3之光電流係用作反饋訊號，以控制對應於給定光檢測器611-1至611-3之該對環共振器(607-1至607-3與609-1至609-3)的共振波長(λ 1、λ 2、λ 3)與傳入光(透過光耦合器615接收)之對應數據波長通道之間的對準。例如，在一些實施例中，控制電路係用於調諧對應於給定光檢測器611-1至611-3之該對環共振器(607-1至607-3與609-1至609-3)的兩共振波長，以將到達給定光檢測器611-1至611-3之光功率最佳化。在一些實施例中，控制電路操作成控制熱調諧器(例如，加熱器)，其實施成控制對應於給定光檢測器611-1至611-3之該對環共振器(607-1至607-3與609-1至609-3)的溫度，以將到達給定光檢測器611-1至611-3之光功率最佳化。在一些實施例中，控制電路操作成控制內建於對應於給定光檢測器611-1至611-3之該對環共振器(607-1至607-3與609-1至609-3)中的二極體，以將到達給定光檢測器611-1至611-3的光功率最佳化。
圖7示出根據一些實施例用於操作光子電路之方法的流程圖。在一些實施例中，使用電光接收器600來實行圖7之方法。該方法包括操作701，用於透過光子電路(例如，PIC 601)之光學輸入埠(例如，光耦合器615)接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作703，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。在一些實施例中，操作703係透過PSR 613執行。該方法亦包括操作705，用於將傳入光第一部分引導至第一光波導(例如，光波導603)中。該方法亦包括操作707，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。在一些實施例中，操作703係透過PSR 613執行。該方法亦包括操作709，用於將傳入光極化旋轉第二部分引導至第二光波導(例如，光波導605)中。該方法亦包括操作711，用於操作第一複數環共振器(例如，環共振器607-1至607-3)以對來自第一光波導的光進行漸消輸入耦合，其中第一複數環形共振器中之每一者係在相應共振波長下操作，以對來自第一光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括操作713，用於將光從第一複數環共振器光耦合至第一複數輸出光波導(例如，光波導608-1至608-3)中之相應者。該方法亦包括操作715，用於將第一複數輸出光波導內之光引導至複數光檢測器(例如，光檢測器611-1至611-3)中之相應者中。該方法亦包括操作717，用於操作第二複數環共振器(例如，環共振器609-1至609-3)以對來自第二光波導的光進行漸消輸入耦合，其中第二複數環共振器中之每一者係在相應共振波長下操作，以對來自第二光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括操作719，用於將光從第二複數環共振器光耦合至第二複數輸出光波導(例如，光波導610-1至610-3)中之相應者中。該方法亦包括操作721，用於將第二複數輸出光波導內的光引導至複數光檢測器中之相應者。
在一些實施例中，第一光波導包括輸入段(例如，603A)，而第二光波導包括輸入段(例如，605A)，其中第一光波導之輸入段長於第二光波導之輸入段，或者第二光波導之輸入段長於第一光波導之輸入段。在此些實施例中，該方法包括將第一光波導之輸入段的長度及第二光波導之輸入段的長度定義成減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在複數光檢測器中給定者處的到達時間差。在一些實施例中，該方法包括對複數光檢測器中給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在該複數光檢測器中給定者處之到達時間差所導致)進行電補償。在一些實施例中，第一光波導之輸入段長度及第二光波導之輸入段長度被定義為補償將傳入光第一部分引導至第一光波導與將傳入光極化旋轉第二部分引導至第二光波導之間的時間差。
在一些實施例中，該方法中所使用之複數光檢測器中的每一者為線性光檢測器(例如，線性光檢測器400)，其具有光學連接至第一複數輸出光波導中相應者之第一端以及光學連接至第二複數輸出光波導中相應者之第二端。在一些此等實施例中，該方法包括操作線性光檢測器，以在線性光檢測器之第一半部中吸收大部分的傳入光第一部分，並在線性光檢測器之第二半部中吸收大部分之傳入光極化旋轉第二部分。在一些此等實施例中，該方法包括操作第一光電流檢測電路，以檢測線性光檢測器之第一半部內所產生的光電流，以及操作第二光電流檢測電路，以檢測線性光檢測器之第二半部內所產生的光電流。以此方式，該方法確定多少光功率從原始傳入光訊號之第一極化及第二極化中的每一者傳送至線性光檢測器中。相應地，以此方式，該方法確定在第一極化與第二極化中之每一者的原始傳入光訊號中接收到多少光功率。
圖8示出根據一些實施例在PIC 801內實施之電光接收器800的示例性配置。電光接收器800包括PSR 821，其具有光學連接成透過光波導824從光耦合器823接收傳入光之光學輸入821A。在一些實施例中，PSR 821之光學輸入821A直接光耦合至光耦合器823，從而無需光波導824。在一些實施例中，光耦合器823實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器823實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 801光耦合至光纖/波導825之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導825傳輸至光耦合器823中，如箭頭826所示。PSR 821具有第一光學輸出821B及第二光學輸出821C。PSR 821配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出821B。PSR 821亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 821將傳入光第二部分轉變為傳入光極化旋轉第二部分。PSR 821配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出821C。在一些實施例中，具有第一極化之傳入光第一部分傳輸通過第二光學輸出821C，且傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過第一光學輸出821B。
電光接收器800包括光學連接至PSR 821之第一光學輸出821B的第一光波導803。電光接收器800亦包括光學連接至PSR 821之第二光學輸出821C的第二光波導805。第一光波導803與第二光波導805係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一光波導803與第二光波導805中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導803與第二光波導805之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導803與第二光波導805內。在一些實施例中，第一光波導803與第二光波導805係由相同材料形成。在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 821之第一光學輸出821B並進入第一光波導803，且沿第一光波導803行進，如箭頭804所示。又，在此些實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 821之第二光學輸出821C並進入第二光波導805，且沿第二光波導805行進，如箭頭806所示。可替代地，在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 821之第二光學輸出821C並進入第二光波導805，且沿第二光波導805行進，如箭頭806所示。又，在此些可替代實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 821之第一光學輸出821B並進入第一光波導803，且沿第一光波導803行進，如箭頭804所示。
電光接收器800亦包括二乘二分光器809，其具有光學連接至第一光波導803之第二端的第一光學輸入809A。二乘二分光器809具有光學連接至第二光波導805之第二端的第二光學輸入809B。二乘二分光器809具有第一光學輸出809C及第二光學輸出809D。二乘二分光器809配置成將一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分輸出通過二乘二分光器809之第一光學輸出809C與第二光學輸出809D中之每一者。在一些實施例中，二乘二分光器809為偶數50-50分光器。然而，在其他實施例中，二乘二分光器809並非偶數50-50分光器。二乘二分光器809之分光比定義有多少光功率從第一光學輸入809A與第二光學輸入809B中的每一者傳輸至第一光學輸出809C與第二光學輸出809D中的每一者。二乘二分光器809所提供之分光比係設定及/或控制成確保對透過第一光學輸入809A及第二光學輸入809B接收之傳入光的任何波長通道避免非常低的光功率傳輸通過第一光學輸出809C或第二光學輸出809D。又，在一些實施例中，二乘二分光器809為非寬頻分光器。
在一些實施例中，移相器807光耦合至第一光波導803或第二光波導805。示例性電光接收器800具有光耦合至第二光波導805之移相器807。在一些實施例中，移相器807實施為設於第二光波導805上方之熱調諧器(例如，加熱裝置)，其透過利用第二光波導805材料之熱光效應進行操作。在一些實施例中，移相器807實施為內建於第二光波導805中之電光裝置(例如，二極體)，其透過利用第二光波導805內之電光效應進行操作。在一些實施例中，移相器807實施為一或更多環共振器移相器。
在此些實施例中，第一光波導803長於第二光波導805，或者第二光波導805長於第一光波導803，其為了補償離開PSR 821之傳入光第一部分與離開PSR 821之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲，以將傳入光第一部分到達二乘二分光器809與傳入光極化旋轉第二部分到達二乘二分光器809之間的時序偏移(時序差)降至最小。在示例性電光接收器800中，第一光波導803包括延遲段803A，其配置成使得通過第一光波導803之光徑長度比通過第二光波導805之光徑長度來得長。延遲段803A配置成補償離開PSR 821之傳入光第一部分與離開PSR 821之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲。在一些實施例中，移相器807光耦合至第一光波導803與第二光波導805中之較短者。
在一些實施例中，當電光接收器800實施為在寬光波長範圍上(而非僅在單一光波長)進行操作時，延遲段803A定義成對傳入光第一部分到達二乘二分光器809與傳入光極化旋轉第二部分到達二乘二分光器809之間的時序偏移進行補償/降至最小。若兩極化之間的群延遲差未被充分補償/降至最小，則第一光波導803中之傳入光第一部分與第二光波導805中之傳入光極化旋轉第二部分之間的相位差將取決於光的波長，使得單個移相器807可能無法對所有感興趣波長設定適當的相位。延遲段803A係定義成確保兩極化之間的群延遲差被充分補償/降至最小，使得第一光波導803中之傳入光第一部分與第二光波導805中之傳入光極化旋轉第二部分之間的相位差不以光的波長為函數作變化，其允許單個移相器807對透過光耦合器823接收之傳入光訊號內所有感興趣的通道波長設定適當的相位。PSR 821、具延遲段803A之第一光波導803、第二光波導805、二乘二分光器809、移相器807之組合構成極化等化器(equalizer)812。
電光接收器800包括第三光波導811，其光學連接至二乘二分光器809之第一光學輸出809C。電光接收器800亦包括第四光波導813，其光學連接至二乘二分光器809之第二光學輸出809D。在電光接收器800中，第三光波導811與第四光波導813彼此不光學連接/耦合。第三光波導811與第四光波導813係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第三光波導811與第四光波導813中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第三光波導811與第四光波導813之周圍材料內，以實現將光引導於第三光波導811與第四光波導813內。在一些實施例中，第三光波導811與第四光波導813係由相同材料形成。一些傳入光第一部分(具有第一極化)被引導/傳送通過二乘二分光器809之第一光學輸出809C並進入第三光波導811。又，一些傳入光第一部分(具有第一極化)被引導/傳送通過二乘二分光器809之第二光學輸出809D並進入第四光波導813。一些傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化)被引導/傳送通過二乘二分光器809之第一光學輸出809C並進入第三光波導811。又，一些傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化)被引導/傳送通過二乘二分光器809之第二光學輸出809D並進入第四光波導813。
電光接收器800包括第一複數環共振器815-1至815-3，其沿第三光波導811設置並於第三光波導811之漸消光耦合距離內。儘管示例性電光接收器800為描述目的示出三個環共振器815-1至815-3，但應理解，對於可沿著第三光波導811設置之第一複數環共振器的數量沒有限制，只要第一複數環共振器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器815-1至815-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器815-1至815-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光第一部分從第三光波導811光耦合至環共振器815-1至815-3中之給定者中。在一些實施例中，環共振器815-1至815-3實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器815-1至815-3實施為圓盤。環共振器815-1至815-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器815-1至815-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器815-1至815-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器815-1至815-3內並繞著環共振器815-1至815-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器815-1至815-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器815-1至815-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
電光接收器800包括第二複數環共振器817-1至817-3，其沿第四光波導813設置並於第四光波導813之漸消光耦合距離內。儘管示例性電光接收器800為描述目的示出三個環共振器817-1至817-3，但應理解，對於可沿著第二光波導813設置之第二複數環共振器的數量沒有限制，只要第二複數環共振器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器817-1至817-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器817-1至817-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光極化旋轉第二部分從第四光波導813光耦合至環共振器817-1至817-3中之給定者中。第二複數環共振器817-1至817-3之數量等於第一複數環共振器815-1至815-3之數量。又，環共振器817-1至817-3之相應共振波長(λ 1、λ 2、λ 3)與環共振器815-1至815-3之相應共振波長(λ 1、λ 2、λ 3)實質上匹配。在一些實施例中，環共振器817-1至817-3實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器817-1至817-3實施為圓盤。在一些實施例中，第二複數環共振器817-1至817-3中之每一者係形成為具有與第一複數環共振器815-1至815-3中對應者(相對於共振波長(λ 1、λ 2、λ 3))相同的形狀及尺寸。環共振器817-1至817-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器817-1至817-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器817-1至817-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器817-1至817-3內並繞著環共振器817-1至817-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，第二複數環共振器817-1至817-3中之每一者係由與第一複數環共振器815-1至815-3中對應者(相對於共振波長(λ 1、λ 2、λ 3))相同之材料形成。在一些實施例中，環共振器817-1至817-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器共振器817-1至817-3中之每一個配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
電光接收器800包括第一複數輸出光波導816-1至816-3，分別設於第一複數環共振器815-1至815-3之漸消光耦合距離內。電光接收器800亦包括第二複數輸出光波導818-1至818-3，分別設於第二複數環共振器817-1至817-3之漸消光耦合距離內。電光接收器800亦包括複數光檢測器819-1至819-3。光檢測器819-1至819-3中之每一者光學連接成從第一複數輸出光波導816-1至816-3中之相應者及第二複數輸出光波導818-1至818-3中之相應者接收光，其中第一複數輸出光波導816-1至816-3中之相應者光耦合至具有給定共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)之第一複數環共振器815-1至815-3中的一者，且其中第二複數輸出光波導818-1至818-3中之相應者光耦合至具有相同給定共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)之第二複數環共振器817-1至817-3中的一者。以此方式，光檢測器819-1至819-3中之每一者從第一複數輸出光波導816-1至816-3中之對應者以及從第二複數輸出光波導818-1至818-3中之對應者接收到具有實質上相同波長之傳入光。
在一些實施例中，光檢測器819-1至819-3中之每一者配置成類似於關於圖4所述之線性光檢測器，使得第一複數輸出光波導816-1至816-中之對應者連接至光檢測器819-1至819-3的一端，而第二複數輸出光波導818-1至818-3中之對應者連接至光檢測器819-1至819-3的另一端。以此方式，光檢測器819-1至819-3配置成在光檢測器819-1至819-3之第一線性半部中吸收大部分的傳入光第一部分(具有第一極化)，並在光檢測器819-1至819-3之第二線性半部中吸收大部份的傳入光極化旋轉第二部分(亦具有第一極化)。在一些實施例中，沿光檢測器819-1至819-3之第一線性半部設置的一或更多電觸點(例如，407)電連接至光電流處理電路167內的第一光電流檢測電路，而沿光檢測器819-1至819-3之第二線性半部設置的一或更多電觸點(例如，407)電連接至光電流處理電路167內的第二光電流檢測電路。又，在一些實施例中，電光接收器800包括時序偏移管理系統165以對該複數光檢測器819-1至819-3中給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分分別在複數光檢測器819-1至819-3中對應者處之到達時間與傳入光極化旋轉第二部分分別在複數光檢測器819-1至819-3中對應者處之到達時間之間的差異所導致)進行電補償。
電光接收器800解決以下可能有問題的情況：第一光波導803或第二光波導805因部分或全部之傳入光(透過光耦合器823接收)具有一極化(大部分為TE或大部分為TM)而傳送非常少的光。在此情況中，若不實施二乘二分光器809，任何環調諧演算法會很難使環共振器815-1至815-3及817-1至817-3之操作共振波長分別保持對準於透過光耦合器823接收之傳入光訊號中的相應通道波長。又，當光纖/波導825中的極化隨時間變化時，上述情況甚至更有問題，因為環共振器815-1至815-3及817-1至817-3將必須隨著光功率提升而重新鎖定通道波長。若環共振器815-1至815-3及817-1至817-3必須重新鎖定至改變的通道波長，則電光接收器800輸出的數據訊號將發生中斷。為解決以上所提的情況，電光接收器800實施二乘二分光器809及移相器807，以確保在光到達環共振器815-1至815-3及817-1至817-3之前第三光波導811及第四光波導813每一者中有不可忽視的光功率。二乘二分光器809確保第三光波導811與第四光波導813中之每一者傳送足夠的第一極化光，以確保環共振器815-1至815-3及817-1至817-3可鎖定並保持實質上對準於傳入光訊號中之通道波長的相應共振波長。在一些實施例中，由於光纖/波導825中之極化隨時間漂移，故移相器807使用主動控制。移相器807之主動控制係透過主動控制電路(反饋電路1015)實施。例如，在一些實施例中，移相器807之主動控制係透過主動控制電路實施，其測量環共振器815-1至815-3及817-1至817-3中之光功率，並使用所測得之光功率作為反饋訊號以根據需求調整移相器807之操作以追踪光纖/波導825中的極化。
圖9示出根據一些實施例用於操作光子積體電路之方法的流程圖。在一些實施例中，使用電光接收器800來實行圖9之方法。該方法包括操作901，用於透過光子電路(例如，PIC 801)之光輸入埠(例如，光耦合器823)接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作903，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。在一些實施例中，操作903係由PSR 821執行。該方法亦包括操作905，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導803)並進入二乘二分束器(例如，809)之第一光學輸入(例如，809A)。在一些實施例中，操作905係由PSR 821執行。該方法亦包括操作907，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。在一些實施例中，操作907係由PSR 821執行。該方法亦包括操作909，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導805)並進入二乘二分束器之第二光學輸入(例如，809B)。在一些實施例中，操作909係由PSR 821執行。該方法亦包括操作911，用於引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第一光學輸出(例如，809C)並進入第三光波導(例如，光波導811)。該方法亦包括操作913，用於引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第二光學輸出(例如，809D)並進入第四光波導(例如，光波導813)。該方法亦包括操作915，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括操作917，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。在一些實施例中，操作911至917係由二乘二分光器809執行。
圖9之方法亦包括操作919，用於操作第一複數環共振器(例如，環共振器815-1至815-3)以對來自第三光波導的光進行漸消輸入耦合，其中第一複數環共振器之每一者在相應共振波長下操作，以對來自第三光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括操作921，用於將光從第一複數環共振器光耦合至第一複數輸出光波導(例如，光波導816-1至816-3)中之相應者。該方法亦包括操作923，用於將第一複數輸出光波導內的光引導至複數光檢測器(例如，光檢測器819-1至819-3)中之相應者。該方法亦包括操作925，用於操作第二複數環共振器(例如，環共振器817-1至817-3)，以對來自第四光波導的光進行漸消輸入耦合，其中第二複數環共振器中之每一者係在相應共振波長下操作，以對來自第四光波導之具有相應共振波長的光進行輸入耦合。該方法亦包括操作927，用於將光從第二複數環共振器光耦合至第二複數輸出光波導(例如，光波導818-1至818-3)中之相應者。該方法亦包括操作929，用於將第二複數輸出光波導內的光引導至複數光檢測器之相應者中。
在一些實施例中，圖9之方法亦包括操作與第一光波導或第二光波導光耦合之移相器，以對行進通過移相器所光耦合之第一光波導或第二光波導之光的相位施加受控之偏移量。在一些實施例中，第一光波導長於第二光波導，或者第二光波導長於第一光波導。在此些實施例中，圖9之方法包括將第一光波導的長度以及第二光波導的長度定義成減小傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在二乘二分光器處之到達時間差。在一些實施例中，該方法包括對該複數光檢測器中給定者產生光電流的時間差(此是由傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分在複數光檢測器中之給定者處的到達時間差所導致)進行電補償。在一些實施例中，第一光波導之長度與第二光波導之長度被定義成補償將傳入光第一部分引導至第一光波導與將傳入光極化旋轉第二部分引導至第二光波導之間的時間差。
在一些實施例中，圖9方法中所使用之複數光檢測器中的每一者為線性光檢測器(例如，線性光檢測器400)，其具有光學連接至第一複數輸出光波導中相應者之第一端及光學連接至第二複數輸出光波導中相應者之第二端。在此些實施例的一些中，圖9之方法包括操作線性光檢測器，以在線性光檢測器之第一半部中吸收大部分第一部分傳入光，並在線性光檢測器之第二半部中吸收大部分的傳入光極化旋轉第二部分。在一些此等實施例中，圖9之方法包括操作第一光電流檢測電路，以檢測線性光檢測器之第一半部內所產生的光電流，以及操作第二光電流檢測電路，以檢測線性光檢測器之第二半部內所產生的光電流。以此方式，圖9之方法確定多少光功率從原始傳入光訊號之第一極化及第二極化中的每一者傳送至線性光檢測器中。相應地，以此方式，該方法確定在第一極化與第二極化中之每一者的傳入光訊號中接收到多少光功率。
圖10A示出根據一些實施例在PIC 1001內實施之光輸入極化管理裝置1000的示例性配置。光輸入極化管理裝置1000包括極化控制器1003，其具有光學連接成透過光波導1006從光耦合器1005接收傳入光之光學輸入1003A。在一些實施例中，極化控制器1003之光學輸入1003A直接光耦合至光耦合器1005，從而無需光波導1006。在一些實施例中，光耦合器1005實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1005實施為垂直光柵耦合器，或為提供極化控制器1003光耦合至光纖/波導1007之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導1007傳輸至光耦合器1005中，如箭頭1008所示。光纖/波導1007光學連接成接收並傳送來自多波長光源1009的光。在一些實施例中，多波長光源1009配置成傳輸連續波雷射光之多個波長通過光纖/波導1007。在一些實施例中，多波長光源1009所傳輸通過光纖/波導1007之光的極化不受控制且可能隨時間變化。
晶片上極化控制器1003配置成以低損耗方式將透過光學輸入1003A接收之傳入光的兩極化組合為光的單極化並透過極化控制器1003之光學輸出1003B輸出光的單極化。例如，在一些實施例中，極化控制器1003配置成透過光學輸入1003A接收光的TE及TM極化兩者，將TE極化光旋轉成TM極化光，並使透過光學輸入1003A接收之基本上所有的光(為TM極化光)傳輸通過光學輸出1003B。相反地，在一些實施例中，極化控制器1003配置成透過光學輸入1003A接收TE及TM極化光，將TM極化光旋轉成TE極化光，並使透過光學輸入1003A接收之基本上所有的光(為TE極化光)傳輸通過光學輸出1003B。在一些實施例中，極化控制器1003為電子可調式，以調節傳入光內未知且可能隨時間變化之兩極化(TE及TM)之間的功率差與相位差。
光輸入極化管理裝置1000包括光學連接至極化控制器1003之光學輸出的輸出光波導1011。在一些實施例中，反饋電路1015配置成基於傳輸通過光輸出波導1011的光來控制極化控制器1003。對輸出波導1011中一小部分的光功率進行光分接及測量，以作為反饋電路1015的輸入訊號。在一些實施例中，定向光耦合器實施為光分接器，以將光波導1011中一小部分的光功率轉至分接波導1017，其接著入射至光檢測器1019上，例如線性光檢測器。在一些實施例中，光檢測器1019配置成檢測所有波長通道中之一部分光功率。在一些實施例中，一系列環共振器濾波器1013-1至1013-3設計成從輸出波導1011中單一波長通道分接一小部分的光功率，並透過置於環共振器濾波器1013-1至1013-3本身內之光檢測器或透過將光訊號發送至連接到線性檢測器之輸出波導(例如先前關於光電接收器800中之環共振器815-1至815-3、輸出光波導816-1至816-3、及光檢測器819-1至819-3所述)對其進行檢測。在本實施例中，可分開測量每一波長通道(λ 1、λ 2、λ 3)之光功率，其使得反饋電路1015對於傳入光訊號(透過極化控制器1003之光學輸入1003A接收)中之每一波長通道能夠分開且獨立地將極化控制器1003的操作最佳化。
儘管示例性光輸入極化管理裝置1000為描述目的示出三個環共振器濾波器1013-1至1013-3，但應理解，對於可沿著輸出波導1011設置之環共振器濾波器的數量沒有限制，只要環共振器濾波器1013-1至1013-3與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得輸出波導1011內波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器濾波器1013-1至1013-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的光從輸出波導1011光耦合至環共振器濾波器1013-1至1013-3中之給定者。 在一些實施例中，環共振器濾波器1013-1至1013-3實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器濾波器1013-1至1013-3實施為圓盤。環共振器濾波器1013-1至1013-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器濾波器1013-1至1013-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器濾波器1013-1至1013-3內並繞著環共振器濾波器1013-1至1013-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
圖10B示出根據一些實施例之圖10A的光輸入極化管理裝置1000以及極化控制器1003的示例性實施方式。極化控制器1003包括PSR 1021，其具有光學連接成從極化控制器1003之光學輸入1003A接收傳入光的光學輸入1021A。在一些實施例中，PSR 1021之光學輸入1021A為極化控制器1003之光學輸入1003A。PSR 1021具有第一光學輸出1021B及第二光學輸出1021C。PSR 1021配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出1021B。PSR 1021亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 1021將傳入光第二部分轉變成傳入光極化旋轉第二部分。PSR 1021配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出1021C。在一些可替代實施例中，具有第一極化之傳入光第一部分傳輸通過第二光學輸出1021C，而傳入光極化旋轉第二部分則傳輸通過第一光學輸出1021B。
極化控制器1003包括光學連接至PSR 1021之第一光學輸出1021B的第一光波導1023。極化控制器1021亦包括光學連接至PSR 1021之第二光學輸出1021C的第二光波導1025。第一光波導1023與第二光波導1025係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一光波導1023與第二光波導1025中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導1023及第二光波導1025之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導1023及第二光波導1025內。在一些實施例中，第一光波導1023與第二光波導1025係由相同材料形成。在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1021之第一光學輸出1021B並進入第一光波導1023，且沿第一光波導1023行進，如箭頭1024所示。又，在此些實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1021之第二光學輸出1021C並進入第二光波導1025，且沿第二光波導1025行進，如箭頭1026所示。相反地，在一些可替代實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1021之第二光學輸出1021C並進入第二光波導1025，且沿第二光波導1025行進，如箭頭1026所示。又，在此些可替代實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1021之第一光學輸出1021B並進入第一光波導1023，且沿第一光波導1023行進，如箭頭1024所示。
極化控制器1003亦包括第一二乘二分光器1029，其具有光學連接至第一光波導1023之第二端的第一光學輸入1029A。第一二乘二分光器1029具有光學連接至第二光波導1025之第二端的第二光學輸入1029B。第一二乘二分光器1029具有第一光學輸出1029C及第二光學輸出1029D。第一二乘二分光器1029配置成輸出一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分通過第一二乘二分光器1029之第一光學輸出1029C及第二光學輸出1029D中的每一者。在一些實施例中，第一二乘二分光器1029為偶數50-50分光器。然而，在其他實施例中，第一二乘二分光器102並非偶數50-50分光器。第一二乘二分光器1029之分光比定義有多少光功率從第一光學輸入1029A與第二光學輸入1029B中之每一者傳輸至第一光學輸出1029C與第二光學輸出1029D中之每一者。第一二乘二分光器1029所提供之分光比係設定及/或控制成確保對透過第一光學輸入1029A或第二光學輸入1029B接收之傳入光的任何波長通道避免非常低的光功率傳輸通過第一光學輸出1029C或第二光學輸出1029D。又，在一些實施例中，第一二乘二分光器1029為非寬頻分光器。在一些實施例中，第一二乘二分光器1029使用多模干涉裝置(MMI)或定向波導耦合器(例如絕熱定向耦合器)來實施。
在一些實施例中，第一移相器1027光耦合至第一光波導1023或第二光波導1025。示例性極化控制器1003具有光耦合至第二光波導1025之第一移相器1027。在一些實施例中，第一移相器1027實施為設於第二光波導1025上之熱調諧器(例如，加熱裝置)，其透過利用第二光波導1025材料之熱光效應進行操作。在一些實施例中，第一移相器1027實施為內建於第二光波導1025中之電光裝置(例如，二極體)，其透過利用第二光波導1025內之電光效應進行操作。在一些實施例中，第一移相器1027實現為一或更多環共振器，其中此些環共振器中之每一者在特定波長下操作，以偏移第一移相器1027所光耦合之光波導內特定波長的光相位。
在此些實施例中，第一光波導1023長於第二光波導1025，或第二光波導1025長於第一光波導1023，其為了補償離開PSR 1021之傳入光第一部分與離開PSR 1021之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲，以將傳入光第一部分到達第一二乘二分光器1029與傳入光極化旋轉第二部分到達二乘二分光器1029之間的時序偏移(時序差)降至最小。在示例性極化控制器1003中，第一光波導1023包括延遲段1023A，其配置成使得通過第一光波導1023之光徑長度長比通過第二光波導1025之光徑長度來得長。延遲段1023A配置成補償離開PSR 1021之傳入光第一部分與離開PSR 1021之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲。在一些實施例中，移相器1027光學耦合至第一光波導1023與第二光波導1025中之較短者。
在一些實施例中，當極化控制器1003實施為在寬光波長範圍上(而非僅在單一光波長)操作時，延遲段1023A定義成對傳入光第一部分與傳入光極化旋轉第二部分到達第一二乘二分光器1029之間的時序差進行補償/降至最小。若兩極化之間的群延遲差未被充分補償/降至最小，則第一光波導1023中之傳入光第一部分與第二光波導1025中之傳入光極化旋轉第二部分之間的相位差將取決於光的波長，使得單個移相器1027可能無法對所有感興趣波長設定適當的相位。延遲段1023A係定義成確保兩極化之間的群延遲差被充分補償/降至最小，使得第一光波導1023中之傳入光第一部分與第二光波導1025中之傳入光極化旋轉第二部分之間的相位差不以光的波長為函數作變化，其允許移相器1027對透過光耦合器1005接收之傳入光訊號內所有感興趣的通道波長設定適當的相位。
極化控制器1003包括第三光波導1031，其光學連接至第一二乘二分光器1029之第一光學輸出1029C。極化控制器1003亦包括第四光波導1033，其光學連接至第一二乘二分光器1029之第二光學輸出1029D。第三光波導1031與第四光波導1033係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第三光波導1031與第四光波導1033中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第三光波導1031與第四光波導1033之周圍材料內，以實現將光引導於第三光波導1031與第四光波導1033內。在一些實施例中，第三光波導1031與第四光波導1033係由相同材料形成。一些傳入光第一部分(具有第一極化)被引導/傳送通過二乘二分光器第一二乘二分光器1029之第一光學輸出1029C並進入第三光波導1031。又，一些傳入光第一部分(具有第一極化)被引導/傳送通過第一二乘二分光器1029之第二光學輸出1029D並進入第四光波導1033。一些傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化)被引導/傳送通過第一二乘二分光器1029之第一光學輸出1029C並進入第三光波導1031。又，一些傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化)被引導/傳送通過第一二乘二分光器1029之第二光學輸出1029D並進入第四光波導1033。
極化控制器1003亦包括第二二乘二分光器1037，其具有光學連接至第三光波導1031之第二端的第一光學輸入1037A。第二二乘二分光器1037具有光學連接至第四光波導1033之第二端的第二光學輸入1037B。第二二乘二分光器1037具有光學連接至極化控制器1003之光學輸出1003B的至少一光學輸出1037C。在一些實施例中，第二二乘二分光器1037之該至少一光學輸出1037C為極化控制器1003之光學輸出1003B。第二二乘二分光器1037配置成輸出一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分通過光學輸出1037C。第二二乘二分光器1037無需為偶數50-50分光器。第二二乘二分光器1037之分光比定義有多少光功率從第一光學輸入1037A與第二光學輸入1037B中之每一者傳輸至光學輸出1037C。第二二乘二分光器1037所提供之分光比係設定及/或控制成對透過第一光學輸入1037A或第二光學輸入1037B接收之傳入光的波長通道確保通過光學輸出1037C之光功率傳輸被最佳化。又，在一些實施例中，第二二乘二分光器1037為非寬頻分光器。在一些實施例中，第二二乘二分光器1037使用MMI裝置或定向波導耦合器(例如絕熱定向耦合器)來實施。
在一些實施例中，第二移相器1035光耦合至第三光波導1031或第四光波導1033。示例性極化控制器1003具有光耦合至第二光波導1033之第二移相器1035。在一些實施例中，第二移相器1035實施為設於第四光波導1033上之熱調諧器(例如，加熱裝置)，其透過利用第四光波導1033材料之熱光效應進行操作。在一些實施例中，第二移相器1035實施為內建於第四光波導1033中之電光裝置(例如，二極體)，其透過利用第四光波導1033內之電光效應進行操作。在一些實施例中，第二移相器1035實施為一或更多環共振器，其中此些環共振器中之每一者係在特定波長下操作，以偏移第二移相器1033所光耦合之光波導內特定波長的光相位。在一些實施例中，兩移相器1027與1035之間的相對相位係透過將移相器分別置於兩光波導1025與1033上(而非僅置於其中一光波導上)來控制。此對相對相位提供更快調諧，尤其是對於熱移相器。
在一些實施例中，極化控制器1003透過使用PSR 1021以及第一二乘二分光器1029及第二二乘二分光器1037之級聯配置而作用為有效的電光組合器，第一移相器1027位於進入第一二乘二分光器1029之兩波導1023、1025的一者上，而第二移相器1035位於進入第二二乘二分光器1037之兩波導1031、1033的一者上。調諧第一移相器1027與第二移相器1035以解決兩相應光波導隨時間之相位及強度不平衡。第一移相器1027與第二移相器1035用於在輸入光纖/波導1007極化隨時間變化時將輸出波導1011中之光功率最佳化。在一些實施例中，第一移相器1027及/或第二移相器1035實施為置於相應光波導附近之加熱器或為內建於相應光波導中之二極體。又，在一些實施例中，第一移相器1027及/或第二移相器1035實施為環共振器移相器，其中複數環共振器中之每一者操作成偏移光波導內光之單一相應波長通道的相位。將第一移相器1027及第二移相器1035實施為環共振器移相器得以在寬波長通道範圍上將較高光功率傳輸至輸出波導1011。在一些情況中，當輸入光纖/波導1007極化隨時間漂移夠時，第一移相器1027與第二移相器1035可能必須透過使相位驟變2π量來進行「重設」，以避免到達其範圍端點。此等「重設」需要時間並導致訊號中斷。在一些實施例中，為了避免必須「重設」移相器1027、1035，極化控制器1003包括多於兩個級聯二乘二分光器，其具對應的前置移相器。又，在一些實施例中，反饋電路1015配置成基於傳輸通過光輸出波導1011的光來控制第一移相器1027與第二移相器1035以及極化控制器1003中之任何其他移相器。
光輸入極化管理裝置1000作用成將具有未知極化特性(以及可能隨時間變化之不受控制的極化態)之傳入光訊號轉換成已知極化之對應輸入光訊號。因為PSR 1021之光輸出被組合進入單個輸出波導1011(具有相同極化)，故可以簡化用於檢測及/或調變輸出波導1011內之光的光電路及電子電路。在一些實施例中，光輸入極化管理裝置1000實施為電光組合器，以低損耗地組合波長通道範圍內具有未知且可能隨時間變化之相對相位及相對強度的兩光訊號。在一些實施例中，當光輸入極化管理裝置1000用於組合調變光訊號以輸出至檢測系統時，可結合光輸入極化管理裝置1000來實施光時序偏移管理及/或電子時序偏移管理以提供傳入光訊號的接收。
圖10C示出根據一些實施例之光輸入極化管理裝置1000的示例性實施方式，其中第一移相器1027實施為第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3，而第二移相器1035實施為第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3。第一複數環共振器移相器1043-1至1043-3中之每一者沿光波導1025設置並於光波導1025之漸消光耦合距離內。第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3中之每一者沿光波導1033設置並於光波導1033之漸消光耦合距離內。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3中之每一者操作成對光波導1025內之光的單個、相應波長通道提供受控的相位偏移量。第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3中之每一者操作成對光波導1033內之光的單個、相應波長通道提供受控的相位偏移量。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3內之環共振器的數量等於第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之環共振器的數量。又，為了反饋控制目的，環共振器濾波器(光檢測器)1013-1至1013-3之數量等於第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3之數量，而環共振器濾波器(光檢測器)1013-1至1013-3之數量亦等於第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3之數量。
在一些實施例中，第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3與第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之環共振器實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，第複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之環共振器實施為圓盤。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之環共振器係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之每一環共振器形成在光學折射率充分不同於環共振器之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器內並繞著環共振器之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
儘管圖10C之示例為描述目的在第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3之每一者中示出三個環共振器，但應理解，第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3之每一者中的環共振器的數量沒有限制，只要第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3及第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3內之每一環共振器配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的光從光波導1025、1033光耦合至環共振器中之給定者。第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3、第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3及環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者包括至少一環共振器，其配置成在對應於傳入光訊號內通道波長之相同共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)下操作。又，第一複數環共振器移相器1041-1至1041-3、第二複數環共振器移相器1043-1至1043-3及環共振器濾波器1013-1至1013-3中之每一者包括至少一環共振器，其配置成在對應於傳入光訊號內通道波長之每一多個不同共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)下操作。應知悉，第一複數環共振器1041-1至1041-3及第二複數環共振器1043-1至1043-3使不同波長通道能夠各別相移以適應傳入光訊號之不同波長通道之間的獨特相位及強度不平衡。
圖11示出根據一些實施例用於光輸入極化管理之方法的流程圖。在一些實施例中，圖11之方法係使用圖10A至10C之光輸入極化管理裝置1000來實行。該方法包括操作1101，用於透過PIC(例如，1001)之光學輸入埠(例如，1003A)接收傳入光。傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作1103，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括操作1105，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，1023)並進入第一二乘二分束器(例如，1029)之第一光學輸入(例如，1029A)。該方法亦包括操作1107，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括操作1109，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，1025)並進入第一二乘二分光器之第二光學輸入(例如，1029B)。該方法亦包括操作1111，用於操作與第一光波導或第二光波導光耦合之第一移相器(例如，1027)，以對行進通過移相器所光耦合之第一光波導或第二光波導之光的相位施加受控的偏移量。
該方法亦包括操作1113，用於引導一些傳入光第一部分通過第一二乘二分光器之第一光學輸出(例如，1029C)並進入第三光波導(例如，1031)。該方法亦包括操作1115，用於引導一些傳入光第一部分通過第一二乘二分光器之第二光學輸出(例如，1029D)並進入第四光波導(例如，1033)。該方法亦包括操作1117，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過第一二乘二分光器之第一光學輸出並進入第三光波導。該方法亦包括操作1119，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過第一二乘二分光器之第二光學輸出並進入第四光波導。該方法亦包括操作1121，用於操作與第三光波導或第四光波導光耦合之第二移相器(例如，1035)，以對行進通過移相器所光耦合之第三光波導或第四光波導之光的相位施加受控的偏移量。
該方法亦包括操作1123，用於將一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分從第三光波導引導至第二二乘二分束器(例如，1037)之第一光學輸入(例如，1037A)。該方法亦包括操作1125，用於將一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分從第四光波導引導至第二二乘二分束器之第二光學輸入(例如，1037B)。該方法亦包括操作1127，用於引導一些傳入光第一部分及一些傳入光極化旋轉第二部分通過第二二乘二分束器之光學輸出(例如，1037C)並進入第五光波導(例如，進入輸出光波導1011)。
在一些實施例中，圖11之方法包括操作複數環共振器光檢測器(例如，1013-1至1013-3)以對來自第五光波導的光進行漸消輸入耦合，其中複數環共振器光檢測器中之每一者係在相應共振波長下操作，以對具有相應共振波長之一部份的傳入光第一部分與具有相應共振波長之一部份的傳入光極化旋轉第二部分進行輸入耦合。在圖11方法之一些實施例中，第一移相器包括第一複數環共振器移相器(例如，1041-1至1041-3)，而第二移相器包括第二複數環共振器移相器(例如，1043-1到1043-3)。在此些實施例中，環共振器光檢測器用於產生反饋訊號以控制第一移相器及第二移相器中之環共振器移相器的相應者。
圖12示出根據一些實施例在PIC 1201內實施之電光發送器1200的示例性配置。電光發送器1200實施極化控制器1003之多個(N)實例，如先前關於圖10A-10C及11所述。極化控制器之每一實例1003-x(其中x為1至N)具有光學連接成透過光波導1204-x(其中x為1至N)從相應光耦合器1203-x(其中x為1至N)接收傳入光之光學輸入1003A。在一些實施例中，極化控制器之每一實例1003-x的光學輸入1003A直接光耦合至相應光耦合器1203-x，從而無需光波導1204-x。在一些實施例中，光耦合器1203-x實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1203-x實施為垂直光柵耦合器，或為提供極化控制器1003-x光耦合至相應光纖/波導1205-x之另一類型的光耦合裝置，其中x為1至N。傳入光從光纖/波導1205-x傳輸至光耦合器1203-x，如箭頭1206-x所示，其中x為1至N。光纖/波導1205-1至1205-N中之每一者光學連接成接收並傳送來自相應單波長光源1207-1至1207-N的光。在一些實施例中，不同單波長光源1207-1至1207-N配置成分別供應連續波雷射光之不同波長。在一些實施例中，單波長光源1207-1至1207-N所傳輸通過相應光纖/波導1205-1至1205-N之光的極化不受控制。
晶片上極化控制器1003-1至1003-N中之每一者配置成以低損耗方式將透過相應光耦合器1203-1至1203-N接收之傳入光的兩極化(TE及TM)組合為光的單極化並使光的單極化輸出通過相應光波導1209-1至1209-N。例如，在一些實施例中，極化控制器之給定實例1003-x配置成透過光耦合器1203-x接收光的TE及TM極化，將TE極化光旋轉成TM極化光，並傳輸透過光耦合器1203-x接收之基本上所有的光(為TM極化光)通過光波導1209-x。可替代地，在一些實施例中，極化控制器之給定實例1003-x配置成透過光耦合器1203-x接收光之TE及TM極化兩者，將TM極化光旋轉成TE極化光，並傳輸透過光耦合器1203-x接收之基本上所有的光(為TE極化光)通過光波導1209-x。在一些實施例中，極化控制器之每一實例1003-x為電子可調式，以調節傳入光內未知且可能隨時間變化之兩極化(TE及TM)之間的功率差與相位差。應知悉，因為極化控制器1003-1至1003-N中之每一者可針對單一波長進行最佳化，故電光發送器1200之配置有利地克服與極化控制器1003-1至1003-N中之各別者(具有限光頻寬)相關聯之任何限制。
電光發送器1200亦包括光多工器1211，其具有分別光學連接至對應於複數極化控制器1003-1至1003-N之光波導1209-1至1209-N的複數光學輸入1211A-1至1211A-N。光多工器1211亦具有複數光學輸出1211B-1至1211B-N。光多工器1211配置成將透過光學輸入1211A-1至1211A-N中任一給定者接收之一部分的光傳送至光學輸出1211B-1至1211B-N中之每一者。以此方式，將透過光學輸入1211A-1至1211A-N中每一者接收之一部分的光傳送至光學輸出1211B-1至1211B-N中之每一者。因此，利用單波長光源1207-1至1207-N分別供應N個不同波長(λ 1至λ N)光，光學輸入1211A-1至1211A-N中之每一者接收N個不同波長(λ 1至λ N)光中的不同者(具有單個受控極化(TE或TM))，且光多工器1211作用成將N個不同波長(λ 1至λ N)光之每一者的一部份從光學輸入1211A-1至1211A-N中之每一者傳送至光學輸出1211B-1至1211B-N中之每一者，使得所有N個不同波長(λ 1至λ N)光(具有單個受控極化(TE或TM))被傳送通過光學輸出1211B-1至1211B-N中之每一者。在一些實施例中，光多工器1211實施為星形耦合器。在一些實施例中，光多工器1211實施為一系列級聯二乘二分光器。然而，應理解，在其他實施例中，可以其他方式實施光多工器1211，只要達到光多工器1211之上述功能即可。
電光發送器1200亦包括複數光波導1213-1至1213-N，其中光波導1213-1至1213-N中之每一者具有光學連接至光多工器1211之複數光學輸出1211B-1至1211B-N中相應者的第一端，且其中光波導1213-1至1213-N中之每一者具有光學連接至電光發送器1200之相應光輸出埠的第二端。在一些實施例中，電光發送器1200之光輸出埠實施為光耦合器1219-1至1219-N。在一些實施例中，光耦合器之每一實例1219-x(其中x為1至N)實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1219-x實施為垂直光柵耦合器，或為提供相應光波導1213-1至1213-N光耦合至相應輸出光纖/波導(連接/耦合至電光發送器1200)之另一類型的光耦合裝置。
在一些實施例中，電光發送器1200包括複數環共振器調變器1215-x-y，其沿著複數光波導1213-1至1213-N中之每一者設置並於其漸消光耦合距離內，其中x為1至N，y為1至Y。儘管示例性電光發送器1200為描述目的示出三個環共振器調變器1215-x-1至1215-x-3沿著光波導1213-1至1213-N中之每一者，但應理解，對於可沿著光波導1213-1至1213-N中每一者設置之環共振器調變器的數量沒有限制，只要環共振器調變器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y實施為圓盤。環共振器調變器1215-x-y係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器調變器1215-x-y中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器調變器1215-x-y之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器調變器1215-x-y內並繞著環共振器調變器1215-x-y之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y中之每一者配置成具有外徑小於約10微米的環形或盤形。
環共振器調變器1215-x-1至1215-x-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器調變器1215-x-1至1215-x-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光第一部分及傳入光極化旋轉第二部分從相應光波導1213-x光耦合至環共振器調變器1215-x-1至1215-x-3中之給定者。環共振器調變器1215-x-y中之每一者操作成調變對應光波導1213-x內特定波長的光以傳送數位數據。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y包括光檢測器裝置，以能夠監測耦合至環共振器調變器1215-x-y中之每一者的光功率。在一些實施例中，環共振器調變器1215-x-y內之光檢測器所測得的光功率係透過反饋電路1015來控制極化控制器1003-1至1003-N。
圖13示出根據一些實施例用於操作電光發送器之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖12之電光發送器1200來實行圖13之方法。該方法包括操作1301，用於透過複數光輸入埠(例如，光耦合器1203-1至1203-N)接收傳入光。在一些實施例中，透過複數光輸入埠中任一給定者所接收之傳入光為單一波長(例如，波長λ 1至λ N中之任一者)之連續波雷射光。又，透過複數光輸入埠中之不同者所接收的傳入光具有不同波長。以此方式，不同光輸入埠之每一者接收連續波雷射光之不同波長。該方法亦包括操作1303，用於操作複數極化控制器(例如，極化控制器1003-1至1003-N)。複數極化控制器中之每一者具有分別光學連接至複數光輸入埠之光學輸入。複數極化控制器中之每一者操作成將透過複數光輸入埠中對應者接收之具有兩極化(TE及TM)的光轉換成具有單極化(TE或TM)的光。複數極化控制器中之每一者操作成引導具有單極化之光通過極化控制器之輸出光波導(例如，1209-1至1209-N)。在一些實施例中，根據圖11之方法操作複數極化控制器中之每一者。
該方法亦包括操作1305，用於操作光多工器(例如，1211)，其具有分別光學連接至複數極化控制器之輸出光波導的複數光學輸入(例如，1211A-1至1211A-N)。光多工器具有複數光學輸出(例如，1211B-1至1211B-N)。光多工器操作成將在光多工器之複數光學輸入中的每一者處所接收之一部分的光引導至光多工器之複數光學輸出中的每一者。該方法亦包括操作1307，用於將光從光多工器之複數光學輸出中的每一者引導通過複數光波導(例如，光波導1213-1至1213-N)中之相應者。複數光波導中之每一者具有第一端及第二端。複數光波導中之每一者的第一端分別光學連接至光多工器之複數光學輸出。複數光波導中之每一者的第二端分別光學連接至複數光輸出埠(例如，1219-1至1219-N)。該方法亦包括操作1309，用於操作沿著複數光波導中之給定者設置的複數環共振器調變器(例如，1215-x-y)，以根據數位數據調變複數光波導中之給定者內的光。在一些實施例中，分開之複數環共振器調變器沿著複數光波導中之每一者設置，其中分開之複數環共振器調變器中的每一者操作成根據數位數據調變對應光波導內的光。
圖14示出根據一些實施例在PIC 1401內實施之電光發送器1400的示例性配置。電光發送器1400包括第一PSR 1403，其具有光學連接成透過光波導1406從光耦合器1405接收傳入光之光學輸入1403A。在一些實施例中，PSR 1403之光學輸入1403A直接光耦合至光耦合器1405，從而無需光波導1406。在一些實施例中，光耦合器1405實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1405實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 1401光耦合至光纖/波導1407之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導1407傳輸至光耦合器1405中，如箭頭1408所示。光纖/波導1407光學連接成接收並傳送來自多波長光源1409的光。在一些實施例中，多波長光源1409配置成傳輸連續波雷射光之多個波長通過光纖/波導1407。在一些實施例中，多波長光源1409所傳輸通過光纖/波導1407之光的極化不受控制且可能隨時間變化。
PSR 1403具有第一光學輸出1403B及第二光學輸出1403C。PSR 1403配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出1403B。PSR 1403亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 1403將傳入光第二部分轉變為傳入光極化旋轉第二部分。PSR 1403配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出1403C。
電光發送器1400包括光學連接至PSR 1403之第一光學輸出1403B的第一光波導1411。電光發送器1400亦包括光學連接至PSR 1403之第二光學輸出1403C的第二光波導1413。第一光波導1411及第二光波導1413係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦及引導之材料形成。第一光波導1411與第二光波導1413中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導1411及第二光波導1413之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導1411及第二光波導1413內。在一些實施例中，第一光波導1411及第二光波導1413係由相同材料形成。在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1403之第一光學輸出1403B並進入第一光波導1411，且沿第一光波導1411行進，如箭頭1412所示。又，在此些實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1403之第二光學輸出1403C並進入第二光波導1413，且沿第二光波導1413行進，如箭頭1414所示。可替代地，在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1403之第二光學輸出1403C並進入第二光波導1413，且沿第二光波導1413行進，如箭頭1414所示。又，在此些可替代實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1403之第一光學輸出1403B並進入第一光波導1411，且沿第一光波導1411行進，如箭頭1412所示。
電光發送器1400包括第一複數(陣列)環共振器調變器1415-1至1415-3，其沿著第一光波導1411設置並於第一光波導1411之漸消光耦合距離內。儘管示例性電光發送器1400為描述目的示出三個環共振器調變器1415-1至1415-3，但應理解，對於可沿著第一光波導1411設置之第一複數環共振器調變器1415-1至1415-3中環共振器調變器的數量沒有限制，只要第一複數環共振器調變器1415-1至1415-3與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器調變器1415-1至1415-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作， 使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器調變器1415-1至1415-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光第一部分從第一光波導1411光耦合至環共振器調變器1415-1至1415-3中之給定者。在一些實施例中，環共振器調變器1415-1至1415-3實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器調變器1415-1至1415-3實施為圓盤。環共振器調變器1415-1至1415-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器調變器1415-1至1415-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器調變器1415-1至1415-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器調變器 1415-1至1415-3並繞著環共振器調變器1415-1至1415-3之每一者所定義的繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器調變器1415-1至1415-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器調變器1415-1至1415-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
電光發送器1400亦包括第二複數(陣列)環共振器調變器1417-1至1417-3，其沿著第二光波導1413設置並於第二光波導1413之漸消光耦合距離內。儘管示例性電光發送器1400為描述目的示出三個環共振器調變器1417-1至1417-3，但應理解，對於可沿第二波導1413設置之第二複數環共振器調變器1417-1至1417-3中環共振器調變器的數量沒有限制，只要第二複數環共振器調變器1417-1至1417-3與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。環共振器調變器1417-1至1417-3中之每一者配置成在相應共振波長λ 1至λ 3下操作，使得波長(λ 1、λ 2或λ 3)實質上等於環共振器調變器1417-1至1417-3中之給定者相應共振波長(λ 1、λ 2或λ 3)的傳入光極化旋轉第二部分從第二光波導1413光耦合至環共振器調變器1417-1至1417-3中之給定者中。在一些實施例中，環共振器調變器1417-1至1417-3實施為具繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器調變器1417-1至1417-3實施為圓盤。環共振器調變器1417-1至1417-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器調變器1417-1至1417-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器調變器1417-1至1417-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器調變器1417-1至1417-3內並圍繞環共振器共振器調變器1417-1至1417-3之每一者所定義之繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器調變器1417-1至1417-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器調變器1417-1至1417-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
第一複數環共振器調變器1415-1至1415-3及第二複數環共振器調變器1417-1至1417-3形成沿第一光波導1411及第二光波導1413設置之複數環共振器調變器對。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括設於第一光波導1411之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器(1415-1至1415-3中之一者)以及設於第二光波導1413之漸消光耦合內的一環共振器調變器(1417-1至1417-3中之一者)，其中複數環共振器調變器對中之每一者配置成在指定共振波長(λ 1至λ 3中之一者)下操作。複數環共振器調變器對中之給定者內的每一環共振器調變器配置成調變相同位元模式。例如，該對環共振器調變器1415-1與1417-1配置成調變相同位元模式。該對環共振器調變器1415-2與1417-2配置成調變相同位元模式。並且，該對環共振器調變器1415-3與1417-3配置成調變相同位元模式等等。
電光發送器1400包括第二PSR 1419，其具有反向連接光學輸入1419A、第一反向連接光學輸出1419B、及第二反向連接光學輸出1419C。第二PSR 1419在電光發送器1400中以反向方式連接，使得第一反向連接光學輸出1419B與第二反向連接光學輸出1419C連接成作用為相應光學輸入，並使得反向連接光學輸入1419A連接成作用為光學輸出。以此方式，第二PSR 1419作用為極化旋轉器與光組合器。具體地，第二PSR 1419之第一反向連接光學輸出1419B光學連接至第一光波導1411之第二端，使得傳送通過第一光波導1411之光被接收作為進入第一反向連接光學輸出1419B中之輸入光。又，第二PSR 1419之第二反向連接光學輸出1419C光學連接至第二光波導1413之第二端，使得傳送通過第二光波導1413之光被接收作為進入第二反向連接光學輸出1419C中之輸入光。PSR 1419之反向連接光學輸入1419A通過光波導1423光學連接至電光發送器1400之輸出耦合器1421。以此方式，反向連接光學輸入1419A實際上操作為光學輸出，使光藉其從 PSR 1419傳輸通過光波導1423到達輸出耦合器1421。調變輸出光傳輸通過光耦合器1421，如箭頭1425所示。在一些實施例中，PSR 1419之反向連接光學輸入1419A直接光耦合至光耦合器1421，從而無需光波導1423。在一些實施例中，光耦合器1421實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1421實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 1401光耦合至光纖/波導之另一類型的光耦合裝置。
在反向功能方式中，PSR 1419配置成將基於傳入光第一部分(具有第一極化，其透過第一反向連接光學輸出1419B從第一光波導1411接收)之調變光引導至反向連接光學輸入1419A並到達光耦合器1421。又，以反向功能方式，PSR 1419配置成將基於傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化，其透過第二反向連接光學輸出1419C從第二光波導1413接收)之調變光的極化從第一極化旋轉回到第二極化(與第一個極化相反)。以此方式，PSR 1419將基於傳入光極化旋轉第二部分(具有第一極化)之調變光轉變成極化解旋調變光(具有第二極化)。PSR 1419配置成引導極化解旋調變光通過反向連接光學輸入1419A並到達光耦合器1421。反向實施之PSR 1419允許在不具主動相位控制下組合光訊號，因為每一光訊號在其組合並傳輸通過 PSR 1419 之反向連接光學輸入1419A以作為組合光輸出訊號(其接著透過光耦合器1421輸出至光纖/波導)時處於不同極化態。
圖15示出根據一些實施例用於光調變之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖14之電光發送器1400來實行圖15之方法。該方法包括操作1501，用於透過光輸入埠接收傳入光，其中傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。在一些實施例中，使用圖14之電光發送器1400來實行圖15之方法。在一些實施例中，傳入光具有未知極化。在一些實施例中，傳入光之極化不受控制且可能隨時間變化。該方法包括操作1503，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法包括操作1505，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導1411)。該方法包括操作1507，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法包括操作1509，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導1413)。在一些實施例中，操作1501至1509係由PSR 1403執行。
該方法包括操作1511，用於操作沿第一光波導及第二光波導設置之複數環共振器調變器對(例如，成對之環共振器調變器1415-1至1415-3與1417-1至1417-3)。複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括設於第一光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器及設於第二光波導之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。該複數環共振器調變器對中之每一者配置成在指定共振波長下操作，將相同位元模式調變至行進通過第一光波導及第二光波導的光上，以在第一光波導內形成具有第一極化之調變光第一部分，並在第二光波導內形成具有第一極化之調變光第二部分。該方法包括操作1513，用於將第二光波導內之調變光第二部分的極化從第一極化旋轉回到第二極化。該方法亦包括操作1515，用於引導具有第一極化之調變光第一部分與具有第二極化之調變光第二部分通過相同光輸出埠(例如，光耦合器1421)。在一些實施例中，操作1513及1515係由反向實施之PSR 1419執行。
圖16示出根據一些實施例在PIC 1601內實施之電光發送器1600的示例性配置。電光發送器1600為圖14之電光發送器1400的變化態樣。具體地，在電光發送器1600中，電光發送器1400之PSR 1403以極化等化器812代替，如先前關於圖8之電光接收器800所述。PSR 821之光學輸入821A光學連接成透過光波導1406或透過光學輸入821A直接光耦合至光耦合器1405以從光耦合器1405接收傳入光。二乘二分光器809之第一光學輸出809C光學連接至第一光波導1411之第一端。二乘二分光器809之第二光學輸出809D光學連接至第二光波導1413之第一端。
電光發送器1600解決以下可能有問題的情況：第一光波導803或第二光波導805因部分或全部之傳入光(透過光耦合器1405接收)具有一極化(大部分為TE或大部分為TM)而傳送非常少的光。在此情況中，若不實施二乘二分光器809，任何環調諧演算法會很難使環共振器調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3之操作共振波長分別保持對準於透過光耦合器1405接收之傳入光訊號中的對應通道波長。又，當光纖/波導1407中的極化隨時間變化時，上述情況甚至更有問題，因為環共振器調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3將必須隨著光功率提升而重新鎖定通道波長。若環共振器調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3必須重新鎖定至改變的通道波長，則電光發送器1600輸出的訊號將發生中斷。為解決以上所提的情況，電光發送器1600實施極化等化器812，其包括二乘二分光器809及移相器807，以確保在光到達環共振腔調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3之前第一光波導1411及第二光波導1413每一者中有不可忽視的光功率。二乘二分光器809確保第一光波導1411與第二光波導1413中之每一者傳送足夠的第一極化光，以確保環共振器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3可鎖定並保持實質上對準於傳入光訊號中之通道波長的相應共振波長。在一些實施例中，由於光纖/波導1407中之極化隨時間漂移，故移相器807使用主動控制。移相器807之主動控制係透過主動控制電路(反饋電路1015)實施。例如，在一些實施例中，移相器807之主動控制係透過主動控制電路實施，其測量環共振器調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3中之光功率，並使用所測得之光功率作為反饋訊號以根據需求調整移相器807之操作以追踪光纖/波導1407中的極化。
圖17示出根據一些實施例用於光調變之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖16之電光發送器1600來實行圖17之方法。該方法包括操作1701，用於透過光輸入埠(例如，光耦合器1405)接收傳入光，其中傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作1703，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括操作1705，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導1411)並進入二乘二分束器(例如，809)之第一光學輸入(例如，809A)。該方法亦包括操作1707，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括操作1709，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導805)並進入二乘二分光器之第二光學輸入(例如，809B)。在一些實施例中，操作1701至1709係由PSR 821執行。
該方法亦包括操作1711，用於引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第一光學輸出(例如，809C)並進入第三光波導(例如，光波導1411)。該方法亦包括操作1713，用於引導一些傳入光第一部分通過二乘二分光器之第二光學輸出(例如，809D)並進入第四光波導(例如，光波導1413)。該方法亦包括操作1715，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第一光學輸出(例如，809C)並進入第三光波導(例如，1411)。該方法亦包括操作1717，用於引導一些傳入光極化旋轉第二部分通過二乘二分光器之第二光學輸出(例如，809D)並進入第四光波導(例如，1413)。
該方法亦包括操作1719，用於操作沿著第三光波導(例如，1411)及第四光波導(例如，1413)設置之複數環共振器調變器對(例如環共振器調變器1415-1至1415-3及1417-1至1417-3)，其中複數環共振器調變器對中之每一環共振器調變器對包括設於第三光波導(例如，1411)之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器以及設於第四光波導(例如，1413)之漸消光耦合距離內的一環共振器調變器。複數環共振器調變器對中之每一者配置成在指定共振波長下操作，以將相同位元模式調變至行進通過第三光波導(例如，1411)及第四光波導(例如，1413)的光上。該方法亦包括操作1721，用於將第三光波導(例如，1411)或第四光波導(例如，1413)中調變光之極化從第一極化旋轉回到第二極化。該方法亦包括操作1723，用於將具有第一極化之調變光及具有第二極化之調變光從第三及第四光波導引導通過相同光輸出埠(例如，光耦合器1421)。在一些實施例中，操作1721至1723係由反向實施之PSR 1419執行。
圖18示出根據一些實施例在PIC 1801內實施之電光組合器1800的示例性配置。電光組合器1800包括PSR 1803，其具有光學連接成透過光波導1806從光耦合器1805接收傳入光之光學輸入1803A。在一些實施例中，PSR 1803之光學輸入1803A直接光耦合至光耦合器1805，從而無需光波導1806。在一些實施例中，光耦合器1805實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器1805實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 1801光耦合至光纖/波導1807之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導1807傳輸至光耦合器1805中，如箭頭1808所示。PSR 1803具有第一光學輸出1803B及第二光學輸出1803C。PSR 1803配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出1803B。PSR 1803亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 1803將傳入光第二部分轉變成傳入光極化旋轉第二部分。PSR 1803配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出1803C。可替代地，在一些實施例中，具有第一極化之傳入光第一部分傳輸通過第二光學輸出1803C，而傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過第一光學輸出1803B。
電光組合器1800包括光學連接至PSR 1803之第一光學輸出1803B的第一光波導1809。電光組合器1800亦包括光學連接至PSR 1803之第二光學輸出1803C的第二光波導1811。第一光波導1809及第二光波導1811係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一光波導1809與第二光波導1811中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導1809及第二光波導1811之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導1809及第二光波導1811內。在一些實施例中，第一光波導1809與第二光波導1811係由相同材料形成。在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1803之第一光學輸出1803B並進入第一光波導1809，且沿第一光波導1809行進，如箭頭1810所示。又，傳入光第一極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1803之第二光學輸出1803C並進入第二光波導1811，且沿第二光波導1811行進，如箭頭1812所示。第一光波導1809配置成將其方向反轉至第一光波導1809之組合器節段1809A中。以此方式，光在如箭頭1810A所示之方向上行進通過第一光波導1809之組合器節段1809A，其與光行進通過第二光波導1811之方向(箭頭1812)相反。可替代地，在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 1803之第二光學輸出1803C並進入第二光波導1811，且沿第二光波導1811行進，如箭頭1812所示。又，在此些替代實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 1803之第一光學輸出1803B並進入第一光波導1809，且沿著第一光波導1809行進，如箭頭1810所示，並返回通過第一光波導1809之組合器節段1809A，如箭頭1810A所示。
電光組合器1800亦包括設置在第一光波導1809之組合器節段1809A與第二光波導1811之組合器節段1811A之間的複數環共振器1813-1至1813-3。儘管示例性電光組合器1800為描述目的示出三個環共振器1813-1至1813-3，但應理解，對於此些環共振器的數量沒有限制，只要環共振器與相關訊號處理電路可在空間上及電上容置於晶片上即可。在一些實施例中，環共振器1813-1至1813-3實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器1813-1至1813-3實施為圓盤。環共振器1813-1至1813-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器1813-1至1813-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器1813-1至1813-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器1813-1至1813-3內並繞著環共振器1813-1至1813-3中之每一者所定義的繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器1813-1至1813-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器1813-1至1813-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
複數環共振器1813-1至1813-3中之每一者設於第一光波導1809之組合器節段1809A與第二光波導1811之組合器節段1811A兩者的漸消光耦合距離內。通過第一光波導1809之組合器節段1809A的光傳播方向與通過第二光波導1811之組合器節段1811A的光傳播方向相反。複數環共振器1813-1至1813-3中之每一者配置成在相應共振波長(λ 1至λ 3)下操作，使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應共振波長的光從光波導1811之組合器節段1811A光耦合至複數環共振器1813-1至1813-3中之給定者。耦合至環共振器1813-1至1813-3中的光沿順時針方向繞著環共振器1813-1至1813-3行進，並耦合至第二光波導1811之組合器節段1811A中，如箭頭1814所示。以此方式，從PSR 1803輸出至第一光波導1809中的光與由PSR 1803輸出至第二光波導1811中的光組合。在第二光波導1811之組合器節段1811A之後的第二光波導1811內的組合光(相對於光傳播方向1812及1814)從電光組合器1800輸出。在一些實施例中，組合光從電光組合器1800輸出至光檢測器。然而，在其他實施例中，根據需要，組合光從電光組合器1800輸出至基本上任何類型的光子裝置。環共振器1813-1至1813-3作用為被動濾波器以組合PSR 1803所輸出的光訊號。
又，電光組合器1800包括光耦合至第一光波導1809之複數移相器1815-1至1815-3。相對於通過第二光波導1809之組合器節段1809A的光傳播方向1810A，複數移相器1815-1至1815-3中之每一者設於複數環共振器1813-1至1813-3中相應者之前。以此方式，在一些實施例中，複數移相器1815-1至1815-3之數量等於複數環共振器1813-1至1813-3之數量。在一些實施例中，移相器1815-1至1815-3中之每一者實施為設於第一光波導1809之組合器節段1809A上的熱調諧器(例如，加熱裝置)，其透過利用第一光波導1809材料之熱光效應進行操作。在一些實施例中，移相器1815-1至1815-3中之每一者實施為內建於第一光波導1809之組合器節段1809A中的電光裝置(例如，二極體)，其透過利用第一光波導1809內之電光效應進行操作。在一些實施例中，移相器1815-1至1815-3中之每一者實施為一組環共振器。複數移相器1815-1至1815-3中之每一者配置成對行進通過第一光波導1809之光的相位施加受控之偏移量。控制/操作移相器1815-1至1815-3以確保第一光波導1809及第二光波導1811內之光訊號之間有適當相位匹配。移相器1815-1至1815-3與環共振器1813-1至1813-3之共振波長一起被調諧，以解決第一光波導1809與第二光波導1811內隨時間之相位及強度不平衡。在一些實施例中，電光組合器1800無需時序偏移管理系統。
圖19示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖18之電光組合器1800來實行圖19之方法。該方法包括操作1901，用於透過光子電路(例如，PIC 1801)之光輸入埠(例如，光耦合器1805)接收傳入光，其中傳入光第一部分具有第一極化，而傳入光第二部分具有第二極化。該方法亦包括操作1903，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法亦包括操作1905，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導1809)。該方法亦包括操作1907，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法亦包括操作1909，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導1811)。 在一些實施例中，操作1903至1909係由PSR 1803執行。該方法亦包括操作1911，用於操作設置於第一光波導與第二光波導之間的複數環共振器(例如，1813-1至1813-3)，其中複數環共振器中之每一者操作成將光從第一光波導漸消輸入耦合至第二光波導中。複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於複數環共振器中之給定者相應共振波長之光從第一光波導光耦合至環共振器中之給定者。該方法亦包括操作1913，用於操作與第一光波導光耦合之複數移相器(例如，1815-1至1815-3)，以對行進通過第一光波導之光的相位施加受控之偏移量。相對於通過第一光波導之光傳播方向，複數移相器中之每一者設置於複數環共振器中相應者之前。在一些實施例中，該方法包括將光從第二光波導之輸出部分引導至一或更多光檢測器，其中相對於通過第二光波導之光傳播方向，第二光波導之輸出部分位於複數環共振器之後。
圖20示出根據一些實施例在PIC 2001內實施之電光組合器2000的示例性配置。電光組合器2000包括PSR 2003，其具有光學連接成透過光波導2006從光耦合器2005接收傳入光之光學輸入2003A。在一些實施例中，PSR 2003之光學輸入2003A直接光耦合至光耦合器2005，從而無需光波導2006。在一些實施例中，光耦合器2005實施為邊緣耦合器。然而，在其他實施例中，光耦合器2005實施為垂直光柵耦合器，或為提供PIC 2001光耦合至光纖/波導2007之另一類型的光耦合裝置。傳入光從光纖/波導2007傳輸至光耦合器2005，如箭頭2008所示。PSR 2003具有第一光學輸出2003B及第二光學輸出2003C。PSR 2003配置成引導具有第一極化(TE或TM)之傳入光第一部分通過第一光學輸出2003B。PSR 2003亦配置成將傳入光第二部分之極化從第二極化(與第一極化相反)旋轉成第一極化。以此方式，PSR 2003將傳入光第二部分轉變成傳入光極化旋轉第二部分。PSR 2003配置成引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光學輸出2003C。可替代地，在一些實施例中，具有第一極化之傳入光第一部分傳輸通過第二光學輸出2003C，而傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過第一光學輸出2003B。
電光組合器2000包括光學連接至PSR 2003之第一光學輸出2003B的第一光波導2009。電光組合器2000亦包括光學連接至PSR 2003之第二光學輸出2003C的第二光波導2011。第一光波導2009及第二光波導2011係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。第一光波導2009與第二光波導2011中之每一者分別形成在光學折射率充分不同於第一光波導2009及第二光波導2011之周圍材料內，以實現將光引導於第一光波導2009及第二光波導2011內。在一些實施例中，第一光波導2009與第二光波導2011係由相同材料形成。在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 2003之第一光學輸出2003B並進入第一光波導2009，且沿第一光波導2009行進，如箭頭2010所示。又，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 2003之第二光學輸出2003C並進入第二光波導2011，且沿第二光波導2011行進，如箭頭2012所示。可替代地，在一些實施例中，傳入光第一部分傳輸通過PSR 2003之第二光學輸出2003C並進入第二光波導2011，且沿第二光波導2011行進，如箭頭2012所示。又，在此些可替代實施例中，傳入光極化旋轉第二部分傳輸通過PSR 2003之第一光學輸出2003B並進入第一光波導2009，且沿第一光波導2009行進，如箭頭2010所示。
電光組合器2000包括第一複數環共振器2013-1至2013-3，其沿著第一光波導2010設置並於第一光波導2010之漸消光耦合距離內。電光組合器2000亦包括第二複數環共振器2017-1至2017-3，其沿著第二光波導2011設置並於第二光波導2011之漸消光耦合距離內。第一複數環共振器2013-1至2013-3及第二複數環共振器2017-1至2017-3設於第一光波導2009與第二光波導2011之間。第二複數環共振器2017-1至2017-3中之每一者被設置成對來自第一複數環共振器2013-1至2013-3中之相應者的光進行光輸入耦合。儘管示例性電光組合器2000為描述目的示出三個環共振器2013-1至2013-3及三個環共振器2017-1至2017-3，但應理解，對於此些環共振器的數量沒有限制，只要環共振器與相關訊號處理電路可在空間及電上容置於晶片上即可。又，第二複數環共振器2017-1至2017-3之數量等於第一複數環共振器2013-1至2013-3之數量，使得第一複數環共振器2013-1至2013-3與第二複數環共振器2017-1至2017-3共同形成複數對環共振器，其中給定對之環共振器內的每一環共振器係在相同共振波長下操作。每對環共振器2013-1/2017-1至2013-3/2017-3作用為雙環濾波器。雙環濾波器之環共振波長可相對於通道波長進行調諧，以解決第一光波導2009與第二光波導2011隨時間之相位及強度不平衡。
在一些實施例中，環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3實施為具有繞彎配置之環形波導，例如圓形、橢圓形、跑道或其他任意繞彎形狀。在一些實施例中，環共振器2013-1至2013-及2017-1至2017-3實施為圓盤。環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3係由光可藉以被輸入耦合、輸出耦合及引導之材料形成。環共振器2013-1至2013-3與2017-1至2017-3中之每一者形成在光學折射率充分不同於環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3之周圍材料內，以實現將光引導於環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3內並繞著環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3中之每一者所定義的繞彎路徑。在一些實施例中，環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3中之每一者配置成具有外徑小於約50微米之環形或盤形。在一些實施例中，環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3中之每一者配置成具有外徑小於約10微米之環形或盤形。
第一複數環共振器2013-1至2013-3對來自第一光波導2009之光進行輸入耦合，並將光輸出耦合至第二複數環共振器2017-1至2017-3中之相應者中。第二複數環共振器2017-1至2017-3對來自第一複數環共振器2013-1至2013-3中之相應者的光進行輸入耦合並將光輸出耦合至第二光波導2011中。以此方式，第一複數環共振器2013-1至2013-3與第二複數環共振器2017-1至2017-3共同操作成將光從第一光波導2009耦合至第二光波導2011，如箭頭所示2014。通過第一複數環共振器2013-1至2013-3之光傳播方向與通過第二複數環共振器2017-1至2017-3之光傳播方向相反。在示例性電光組合器2000中，光在第一複數環共振器2013-1至2013-3中之每一者內沿逆時針方向傳播，如箭頭2016-1至2016-3所示，而光在第二複數環共振器2017-1至2017-3中之每一者內沿順時針方向傳播，如箭頭2018-1至2018-3所示。
第一複數環共振器2013-1至2013-3中之每一者配置成在相應共振波長(λ 1至λ 3)下操作，使得波長實質上等於第一複數環共振器2013-1至2013-3中之給定者相應共振波長的光從第一光波導2009光耦合至複數環共振器2013-1至2013-3中之給定者。第二複數環共振器2017-1至2017-3中之每一者配置成在相應共振波長(λ 1至λ 3)下操作，使得波長實質上等於第二複數環共振器2017-1至2017-3中之給定者共振波長的光從第一複數環共振器2013-1至2013-3中之對應者光耦合至第二複數環共振器2017-1至2017-3中之給定者。耦合至第二複數環共振器2017-1至2017-3的光沿順時針方向繞著第二複數環共振器2017-1至2017-3行進，並耦合至第二光波導2011中，如由箭頭2014所示。以此方式，從PSR 2003輸出至第一光波導2009中之光與由PSR 2003輸出至第二光波導2011中之光組合。在第二複數環共振器2017-1至2017-3之後(相對於光傳播方向2012及2014)的第二光波導2011內的組合光從電光組合器2000輸出。在一些實施例中，組合光從電光組合器2000輸出至光檢測器。然而，在其他實施例中，根據需要，組合光從電光組合器2000輸出至基本上任何類型之光子裝置。環共振器2013-1至2013-3及2017-1至2017-3作用為被動濾波器以組合PSR 2003輸出的光訊號。
在一些實施例中，第一光波導2009包括從PSR 2003之第一光學輸出2003B延伸至第一複數環共振器2013-1至2013-3中最接近PSR 2003之一者(2013-1)的第一段2009A。又，第二光波導2011包括從PSR 2003之第二光學輸出2003C延伸至第二複數環共振器2017-1至2017-3中最接近PSR 2003之一者(2017-1)的第一段2011A。在此些實施例中，第一光波導2009之第一段2009A長於第二光波導2011之第一段2011A，或第二光波導2011之第一段2011A長於第一光波導2009之第一段2009A，其為了補償離開PSR 2003之傳入光第一部分與離開 PSR 2003之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲，以將傳入光第一部分傳輸至第一光波導2009與傳入光極化旋轉第二部分傳輸至第二光波導2011之間的時序偏移(時序差)降至最低。在示例性電光組合器2000中，第一光波導200之第一段2009A包括延遲段2009B，其配置成使得通過第一光波導2009之第一段2009A的光徑長度比通過第二光波導2011之第一段2011A的光徑長度來得長。延遲段2009B配置成補償離開PSR 2003之傳入光第一部分與離開PSR 2003之傳入光極化旋轉第二部分之間的時序延遲。延遲段2009B配置成確保電光組合器2000之寬頻操作。延遲段2009B設計成補償傳播通過PIC 2001構件(例如光耦合器 2005、PSR 2003及路由波導2006、2009、2011)時所累積之兩極化之間的差分群延遲(differential group delay)。在不具延遲段2009B下，複數獨立移相器可光耦合至第一光波導2009，使得複數獨立移相器中之一者設於第一複數環共振器2013-1至2013-3中相應者之前(類似關於圖18所述之移相器1815-1至1815-3)。
利用對第一光波導2009之第一段2009A提供延遲段2009B，電光組合器2000能夠在環共振器對2013-1/2017-1至2013-3/2017-3之前的位置處將單個移相器2019實施於第一光波導2009或第二光波導2011上。在示例性電光組合器2000中，移相器2019在第一複數環共振器2013-1至2013-3中之第一環共振器2013-1之前實施於第一光波導2009上。移相器2019與環共振器對2013-1/2017-1至2013-3/2017-3中之每一者的共振波長一起被調諧(相對於環共振器所耦合之傳入光訊號的通道波長)，以確保光訊號低損耗地合併至第二光波導2011(輸出波導)中。在一些實施例中，移相器2019實施為設於第一光波導2009上之熱調諧器(例如，加熱裝置)，其透過利用第一光波導2009材料之熱光效應進行操作。在一些實施例中，移相器2019實施為內建於第一光波導2009中之電光裝置(例如，二極體)，其透過利用第一光波導2009內之電光效應進行操作。在一些實施例中，移相器2019實施為一組環共振器。
圖21示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖20之電光組合器2000來實行之圖21方法。該方法包括操作2101，用於透過光子電路(例如，PIC 2001)之光輸入埠(例如，光耦合器2005)接收傳入光，其中傳入光第一部分具有第一極化，而第二部分傳入光具有第二極化。該方法包括操作2103，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法包括操作2105，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導2009)。該方法包括操作2107，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法包括操作2109，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導2011)。在一些實施例中，操作2103至2109係由PSR 2003執行。該方法包括操作2111，用於操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第一複數環共振器(例如，2013-1至2013-3)，其中第一複數環共振器中之每一者操作成對來自第一光波導之特定通道波長的光進行漸消輸入耦合。該方法包括操作2113，用於操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第二複數環共振器(例如，2017-1至2017-3)，其中第二複數環共振器中之每一者操作成對來自第一複數環共振器中相應者之特定通道波長的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者亦操作成將光漸消輸出耦合至第二光波導。第一複數環共振器與第二複數環共振器內之每一光耦合環共振器對係在實質上相同之共振波長下操作。又，第一複數環共振器與第二複數環共振器內之每一光耦合環共振器對具有相反的光傳播方向。在一些實施例中，該方法包括操作與第一光波導光耦合之移相器(例如，移相器2019)，以對行進通過第一光波導之光的相位施加受控的偏移量。又，在一些實施例中， 該方法亦包括將光從第二光波導之輸出段路由至一或更多光檢測器，其中相對於通過第二光波導之光傳播方向，第二光波導之輸出段係位於第二複數環共振器之後。
圖22示出根據一些實施例在PIC 2201內實施之電光組合器2200的示例性配置。電光組合器2200為圖20之電光組合器2000的修改態樣。具體地，電光組合器2200包括電光組合器2000之所有構件，並進一步包括複數中間光波導2203-1至2203-3，分別設置於第一複數環共振器2013-1至2013-3與第二複數環共振器2017-1至2017-3之間。複數中間光波導2203-1至2203-3中之每一者設於第一複數環共振器2013-1至2013-3(配置成在指定共振波長下操作)中之對應者與第二複數環共振器2017-1至2017-3(配置成在相同指定共振波長下操作)中之對應者之間。具有指定共振波長的光從第一光波導2009光耦合至第一複數環共振器2013-1至2013-3中之對應者，以及從第一複數環共振器2013-1至2013-3中之對應者光耦合至複數中間光波導2203-1中之對應者，並從中間光波導2203-1至2203-3光耦合至第二複數環共振器2017-1至2017-3中之對應者，且從第二複數環共振器2017-1至2017-3中之對應者光耦合至第二光波導2011。在一些實施例中，複數中間光波導2203-1至2203-3中之每一者具有實質上線性形狀且定向成具有實質上相同之長度方向。在一些實施例中，如圖22所示，第一複數環共振器2013-1至2013-3及第二複數環共振器2017-1至2017-3在實質上平行於複數中間光波導2203-1至2203-3之長度方向的方向上相對於彼此偏移。
電光組合器2200亦包括複數光檢測器2205-1至2205-3，其分別光學連接至複數中間光波導2203-1至2203-3，使得從第一複數環共振器2013-1至2013-3中之對應者光耦合至複數中間光波導2203-1至2203-3中之給定者的一些光被傳送至光學連接至複數中間光波導2203-1至2203-3中之給定者的複數光檢測器2205-1至2205-3之一者。在一些實施例中，電光組合器2200包括反饋電路2207，其配置成使用從複數光檢測器2205-1至2205-3中之對應者輸出的電訊號(光電流訊號)來控制第一複數環共振器2013-1至2013-3與第二複數環共振器2017-1至2017-3的共振波長。又，在一些實施例中，反饋電路2207配置成使用從複數光檢測器2205-1至2205-3輸出之電訊號來控制移相器2019。複數中間光波導2203-1至2203-3有利地對第一複數環共振器2013-1至2013-3與第二複數環共振器2017-1至2017-3中相應者之間的漸消光耦合提供較佳的控制。複數中間光波導2203-1至2203-3亦有利地對第一複數環共振器2013-1至2013-3、第二複數環共振器2017-1至2017-3及移相器2019提供線性光分接器以饋入反饋控制系統(反饋電路2207)。在一些實施例中，第一複數環共振器2013-1至2013-3及第二複數環共振器2017-1至2017-3之最佳調諧，以及透過移相器2019之第一光波導2009中的最佳相移將導致最小量的光功率進入複數光檢測器2205-1至2205-3中之每一者，其允許控制系統分開且獨立地將傳入光訊號中每一波長通道的輸出傳輸最佳化。
圖23示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。在一些實施例中，使用圖22之電光組合器2200來實行圖23之方法。該方法包括操作2301，用於透過光子電路(例如，PIC 2001)之光輸入埠(例如，光耦合器2005)接收傳入光，其中傳入光第一部分具有第一極化，而第二部分傳入光具有第二極化。該方法包括操作2303，用於分束傳入光第一部分與傳入光第二部分。該方法包括操作2305，用於引導傳入光第一部分通過第一光波導(例如，光波導2009)。 該方法包括操作2307，用於將傳入光第二部分之第二極化旋轉成第一極化，使得傳入光第二部分為傳入光極化旋轉第二部分。該方法包括操作2309，用於引導傳入光極化旋轉第二部分通過第二光波導(例如，光波導2011)。在一些實施例中，操作2303至2309係由PSR 2003執行。該方法包括操作2311，用於操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第一複數環共振器(例如，2013-1至2013-3)，其中第一複數環共振器中之每一者操作成對來自第一光波導之特定通道波長的光進行漸消輸入耦合。
該方法亦包括操作2313，用於將光從第一複數環共振器中之每一者光耦合至複數中間光波導(例如，光波導2203-1至2203-3)中之對應者。該方法包括操作2315，用於操作設置於第一光波導與第二光波導之間的第二複數環共振器(例如，2017-1至2017-3)，其中第二複數環共振器中之每一者操作成對來自複數中間光波導中相應者之特定通道波長的光進行漸消輸入耦合。第二複數環共振器中之每一者亦操作成將光漸消輸出耦合至第二光波導。第一複數環共振器與第二複數環共振器內之每一光學連接環共振器對係在實質上相同之共振波長下操作。又，第一複數環共振器與第二複數環共振器內之每一光學連接環共振器對具有相反的光傳播方向。在一些實施例中，該方法包括操作與第一光波導光耦合之移相器(例如，移相器2019)，以對行進通過第一光波導之光的相位施加受控的偏移量。又，在一些實施例中，該方法包括將光從第二光波導之輸出段路由至一或更多光檢測器，其中相對於通過第二光波導之光傳播方向，第二光波導之輸出段係位於第二複數環共振器之後。
在一些實施例中，該方法包括操作複數光檢測器(例如，光檢測器2205-1至2205-3)，以檢測光耦合至複數中間光波導中之相應者的光量。在一些實施例中，該方法包括根據複數光檢測器中之對應者所產生的光電流來控制第一複數環共振器與第二複數環共振器之共振波長，以將透過第一複數環共振器、複數中間波導及第二複數環共振器而從第一光波導傳送至第二光波導之光功率量最佳化。在一些實施例中，該方法包括根據複數光檢測器所產生之光電流來控制移相器的操作。
圖24A示出根據一些實施例配置成容許極化相依時序偏移之電光接收器圖。電光接收器從光檢測器接收光電流並執行放大及線性等化，如方塊 2401所示。在一些實施例中，線性等化用於消除因極化偏移而增大的ISI。接下來，對經濾波及放大的訊號進行採樣以提取數據，如方塊2403所示。又，在一些實施例中，經濾波及放大的訊號經過非線性等化，例如決策反饋等化(DFE)。同時，透過數據級別劃分器(data level slicer, dLev)測量消除前ISI(precursor ISI)、消除後ISI(postcursor ISI)及主抽頭(main tap)高度。又，時脈資料回復(clock-data recovery, CDR)對經過濾之數據進行採樣並輸出數據以提取最佳採樣時間，如方塊2405所示。關於ISI之資訊被發送至等化(EQ)適配塊，以分析殘餘ISI並對應地調整濾波器權重，如方塊2407所示。
圖24B示出根據一些實施例之圖24A電光接收器的修改態樣。在本實施例中，關於ISI之資訊亦被發送至極化檢測器，如方塊2409所示。基於消除前ISI及消除後ISI的相對強度，提取關於極化態之資訊，接著用於調整EQ適配及CDR，以移至理想鎖定位置。
圖24C示出根據一些實施例之圖24B電光接收器的修改態樣。在本實施例中，圖4之線性光檢測器400實施為將來自兩極化(TE與TM)中之每一者的光電流輸出至分開的輸出，以供極化檢測器測量，如方塊2409所示。極化檢測器對線性光檢測器400提供反向偏壓，並測量流過每一偏壓的光電流量。透過比較每一偏壓之相對光電流，提取關於極化態之資訊。此資訊接著用於調整EQ適配及CDR，以移至理想鎖定位置。
在一些實施例中，電光接收器包括等化及時序回復電路，以處理極化相依時序偏移、頻寬限制及時脈擾動(clock timing jitter)之合併效應。在一些實施例中，電光接收器包括用於調節訊號目的之放大器，以用於等化及時脈資料回復。在一些實施例中，電光接收器包括可適性等化電路，其檢測ISI的存在，並利用透過DFE之線性濾波器或非線性反饋控制對其進行校正。在一些實施例中，ISI的量係在操作期間由監測器或dLev測量。關於相對ISI抽頭權重之資訊係用於調整等化電路以將殘餘ISI降至最小。在一些實施例中，電光接收器包括CDR電路，其透過從數據轉換中提取時序資訊並對應地調整內部採樣時脈來檢測對傳入訊號進行採樣的最佳時間。
在一些實施例中，輸入極化可能未被良好控制，並可能隨時間變化。時變輸入極化的存在導致時變ISI狀況。時變輸入極化亦可在操作期間以高達兩極化間之偏移來動態地使電光接收器之最佳採樣時間偏移。在一些實施例中，在未經進一步校正下，CDR及等化電路可能遇到其將未鎖定至最佳設定的狀況。在一些實施例中，電光接收器包含額外電路以在操作期間檢測極化態之間光功率的相對分配。在一些實施例中，光檢測器中光電流產生之空間分佈可用於測量輸入的極化態。在一些實施例中，可使用線性光檢測器(例如，400)，其中光從兩不同側輸入，其中每一側供應來自一輸入極化的光。在此些實施例中，來自一極化之光強度以及因此所產生的載子在光檢測器之整個長度上根據光吸收係數呈指數衰減。因此，來自一極化之大部分的光在光檢測器的一半上被吸收，而來自另一極化之大部分的光在光檢測器的另一半上被吸收。在此些實施例中，接至光檢測器之觸點可被分段並連接至複數不同的反向偏壓及接收器電路。透過比較不同接收器之間測得的相對光電流，可確定不同極化之間的相對功率分配。
在一些實施例中，對ISI之相對量的改變可用於檢測輸入的極化態。當輸入極化直接對準於接收晶片之線性極化的一者時，極化時序偏移對ISI 的影響降至最小。當輸入極化在接收晶片之兩線性極化之間平均分配功率時，極化時序偏移對ISI的影響最大。在一些實施例中，dLev可用於在操作期間測量ISI的大小。關於ISI大小變化以及消除前ISI與消除後ISI之比率變化的資訊可用於推得極化態的變化。又，在一些實施例中，關於極化態之資訊可用於動態調整CDR電路，以消除最佳採樣位置的漂移。在一些實施例中，關於極化態之資訊可用於動態調整等化電路以將殘餘ISI降至最小。在一些實施例中，關於極化態之資訊可用於檢測並分離已使用極化多工組合的數據流。
在一些實施例中，將光從輸入光纖/波導耦合至PIC中的光耦合器為雙極化垂直光柵耦合器，其將光從不同輸入極化直接路由至PIC上之兩輸出波導(可能具相同波導極化)中。在一些實施例中，來自輸入光纖/波導之兩極化的光透過極化分束器被分束進入分開的方向，並透過兩分開的垂直光柵耦合器、或透過兩分開的邊緣耦合器、或透過任何其他耦合方式，被耦合至兩分開的PIC波導中。在諸多實施例中，極化分束器為分開的裝置，或者透過輸入光纖/波導終端之適當修改而內建於輸入光纖/波導本身中。
在一些實施例中，來自兩極化的光透過邊緣耦合或垂直光柵耦合或一些其他方法輸入至PIC之同一波導(具有不同波導極化)中，並透過內建於PIC中之極化分束器將訊號分束進入兩不同波導中。在此等例子中，整合式極化分束器之輸出提供兩輸出波導(其每一者載送一極化模態)，且極化模態不同，使得一極化模態為TE類，而另一極化模態為TM類。因此，在一些實施例中，進一步之整合式極化旋轉器在匹配的波導截面中轉換其中一輸出模態以匹配與另一者相同的極化態。在其他實施例中，極化分束器裝置之兩輸出包含兩輸入正交極化態的組合。例如，極化分束器裝置之兩輸出包含輸入TM與TE波之總和與差分。
在一些實施例中，PIC內建於半導體晶片上，例如基於矽或磷化銦的晶片。在一些實施例中，電光接收器之電子裝置與光學裝置共置於晶片上。在一些實施例中，來自光檢測器之電訊號從晶片路由至外部接收器電路。在一些實施例中，PIC由玻璃製成，且玻璃PIC中接收輸入光纖/波導訊號之兩波導透過兩晶片之對接耦合(butt-coupling)或透過連接外部光纖/波導而被路由至不同晶片上的光檢測器。
在一些實施例中，WDM用於從輸入光纖/波導內之不同波長通道接收資訊。在此些實施例中，PIC將具有複數光檢測器，每一光檢測器檢測窄、不同波長範圍內之單一波長通道。在一些實施例中，所有複數光檢測器置於連接兩PIC波導(接收分束輸入訊號)之單個匯流排光波導附近。光檢測器設計成僅在光訊號落在給定光檢測器之指定波長範圍內時從任一方向耦合至單個匯流排光波導中的光訊號，其允許多個光檢測器在單個(共用)匯流排光波導上獨立操作。在一些實施例中，該複數光檢測器被構建至環共振器、或盤式共振器、或具有波長選擇性控制之其他共振光檢測器中。在一些實施例中，該複數光檢測器為線性檢測器。在一些實施例中，被動環共振器用作WDM濾波器，其將傳入光訊號之每一波長通道傳遞至僅檢測來自單一波長通道之數據的單個線性光檢測器。
在光檢測器為共振裝置(例如環共振器或Fabry-Perot共振器)或非共振線性光檢測器之一些實施例中，若其從兩個相反方向接收光訊號，則將在光檢測器內形成駐波或部分駐波。此駐波模式在光檢測器內將自身呈現為離散位置陣列，其中光功率高。在一些配置中，光檢測器以響應度在光檢測器腔內局部變化之此等方式構建。例如，在一些實施例中，光檢測器包括由遍及光檢測器腔之非均勻摻雜物分佈所形成之一組交錯二極體。在另一示例中，在一些實施例中，光檢測器包括成為離散區域之「島」的光吸收材料分區。在一些實施例中，駐波有可能將光功率密度分隔成不具有強響應度之光檢測器的離散部分。在一些實施例中，為解決此問題，光檢測器配置成使得光檢測器長度上的平均響應度未被降至最小。例如，在一些實施例中，光檢測器配置成具有適當間隔或設置之呈現高響應度的光檢測器區域，以在空間上對準於光檢測器腔內之駐波的峰振幅位置。
在一些實施例中，利用光學電路來補償透過兩PIC波導(載送極化態之兩分量)到達光檢測器之差分延遲。例如，在圖3之電光接收器300中，光延遲線實施成對兩分束訊號之每一波長通道的波導路徑長度進行等化，因而降低訊號到達光檢測器的時間延遲。在一些例子中，此免去對接收器時序偏移管理系統的需要。在其他例子中，時序延遲之不確定性仍需要接收器時序偏移管理系統，但光延遲線將使系統的尺寸(例如檢測器之間的間距)變得更大， 其有助於在光檢測器及接收器電路共置於同一晶片上的實施例中適應接收器及其他電路的尺寸，且其有助於降低接收器電路位於分開晶片上之實施例的封裝限制。
在一些實施例中，額外PIC光學偏移補償器(OSC)係插置於兩PIC波導(載送極化態之兩分量)之輸入與複數通道接收器之間。OSC設計成提供群延遲(為頻率(波長)之函數)以匹配波長通道之波導長度所致之群延遲不匹配。在一些實施例中，OSC提供隨頻率之線性群延遲，且通道接收器以單調增加頻率的順序沿著接收器波導佈設。在一些實施例中，提供兩個OSC，其每一者提供一半的時序偏移延遲補償，在兩PIC波導輸入中之每一者處具有一個OSC。在一些實施例中，兩個OSC提供隨頻率線性勻變的群延遲，其第一OSC具有隨頻率漸增勻變的群延遲，而第二OSC具有隨頻率漸減勻變的群延遲。在一些實施例中，OSC包括全通濾波器。在一些實施例中，OSC包括一組環(微環)共振器全通濾波器。在一些實施例中，OSC在對應於WDM通道之所有波長處提供最小插入損耗、及定制的群延遲。在一些實施例中，OSC之隨漸增頻率勻變的群延遲斜波斜率為使得在單個通道間隔上，產生之群延遲差大約等於兩相鄰通道之通道接收器物理位置差異所產生的群延遲差。
在本文所揭示之一些實施例中，提供能夠補償兩路徑差分群延遲之通道接收器電路。又，在本文所揭示之一些實施例中，WDM接收器架構被提供為環繞迴路。又，在本文所揭示之一些實施例中，提供通道接收器光二極體，其避免在兩輸入埠之間有任意分佈之輸入光的問題(例如，接點數量不同於操作波長附近之波長數量的指叉式光檢測器 – 以具有相對失調的恆定響應度，而不具空值(null))。又，在本文所揭示之一些實施例中，提供用於將極化組合成具有反饋控制之單一模態的方法及系統，其包括使用用於時序偏移補償之整合式延遲線以確保寬頻操作，其推廣至WDM通訊。又，在本文所揭示之一些實施例中，提供具有利用相同位元模式之正交極化分量調變之發送器。
在本文所揭示之一些實施例中，提供電光接收器配置，其中無論輸入光纖/波導中光訊號之光的極化態為何，具有任意極化之光訊號從輸入光纖/波導耦合至PIC中並被PIC內一或更多光檢測器檢測。在一些實施例中，電光接收器包括極化分束且旋轉裝置，其將具有不受控制之極化的光從輸入光纖/波導耦合至PIC內同一迴路結構光波導之兩分開端中，使得來自每一線性極化的光耦合至PIC內同一迴路結構光波導之不同端，並使得具有兩線性極化之一者的光在耦合至迴路結構光波導之前被旋轉成另一極化。以此方式，從第一端或第二端傳播通過迴路結構光波導的光具有相同極化並可透過同一光檢測器進行檢測。此免去對分別用於檢測光兩極化之重複光檢測器裝置的需要，因而將晶片面積使用最佳化並降低成本。
又，在一些實施例中，電光接收器包括極化分束與旋轉裝置，其將具有不受控制之極化的光從輸入光纖/波導耦合至PIC內兩分開的波導中，使得輸入光纖/波導內來自每一線性極化的光耦合至PIC內分開的波導中。又，極化分束與旋轉裝置設計成在光耦合至PIC內相應波導之前將具有兩線性極化之一者之光的極化旋轉成另一極化。以此方式，耦合至PIC內兩波導中的光具有相同較佳波導極化。PIC內兩波導被路由至同一光檢測器裝置(或光檢測器裝置組)，其允許在同一光檢測器裝置中檢測輸入光訊號之任何極化。此免去對分別用於檢測光兩極化之重複光檢測器裝置的需要，因而將晶片面積使用最佳化並降低成本。
在一些實施例中，在來自輸入光纖/波導之光訊號包含兩極化的情況中，光訊號的光將耦合至PIC之兩波導中。由於PIC內之兩波導到達給定光檢測器裝置的長度不同，因此光訊號之每一極化分量可能在不同時間到達給定光檢測器裝置，因而具有時序差(時序偏移)。在此等例子中，在電光接收器電路中實施時序偏移管理系統，以使電光接收器能夠準確地回復從輸入光纖/波導接收的光訊號，即使存在時序差。在時序差太大而無法由時序偏移管理系統處理的例子中，在PIC內實施光延遲線以將時序差降低到可經由時序偏移管理系統處理或消除時序差之足夠低的程度。
應知悉，本文所揭示之電光接收器實施例在電光接收器檢測來自輸入光纖/波導之光(其中極化不受控制)的應用中是有用的。在一些實施例中使用極化分束器且旋轉器(例如其他之外的雙極化光柵耦合器)，以將任一極化的傳入光傳輸至電光接收器PIC之較佳極化中。在一些實施例中，輸入光訊號被分束進入PIC內之兩分開光波導，在不具複雜相位控制及光功率監測系統下，來自兩光波導的光無法以低損耗、寬頻方式被組合進入單個波導。為減低此問題，本文所揭示之電光接收器的諸多實施例透過同一檢測器或檢測器組對極化分束輸入光訊號提供非同時的檢測，因而降低電光接收器之成本及複雜性。
實施例之前文敘述是為了說明及描述目的而提供，並非用於窮舉或限制。特定實施例之各個元件或特徵一般不限於該特定實施例，而是在適用的情況下可互換，且即使未具體示出或描述亦可用於選定實施例中。以此方式，來自本文所揭示之一或更多實施例的一或更多特徵可與來自本文所揭示之一或更多其他實施例的一或更多特徵組合，以形成本文未明確揭示而是隱含揭示之另一實施例。此其他實施例亦可以許多方式變化。此等實施例變化不應視為悖離本文所揭示者，且所有此等實施例變化及修改意在包含於本文所提供之揭示內容的範圍內。
雖然一些方法操作可按本文之特定順序加以描述，但應理解，可在方法操作之間執行其他內務操作，及/或可調整方法操作，使其在稍微不同的時間或同時發生或者可分散在允許處理操作發生在與處理相關之諸多時期之系統中，只要方法操作之處理係以提供該方法得以成功實施之方式來執行即可。
儘管為了清楚理解目的已詳細描述前述實施例，但將顯而易見的是，可在隨附請求項範圍內實行某些改變及修改。據此，本文所揭示之實施例被視為說明性而非限制性，因而不應限制於本文所給出的細節，而是可在隨附請求項之範圍及均等內進行修改。
100:電光接收器 101:光子積體電路 103:光纖 105:光耦合器 107:光波導 107A:第一端 107B:第二端 109-1:環共振器光檢測器 109-2:環共振器光檢測器 109-3:環共振器光檢測器 109-4:環共振器光檢測器 109-5:環共振器光檢測器 109-n:環共振器光檢測器 111:時序偏移管理系統 150:電光接收器 151:光子積體電路 152:光纖/波導 153:光耦合器 154:箭頭 155:光波導 156:極化分束器且旋轉器 156A:光學輸入 156B:第一光學輸出 156C:第二光學輸出 157:光波導 157A:第一端 157B:第二端 157C:中點 158:箭頭 159:箭頭 161-1:環共振器光檢測器 161-2:環共振器光檢測器 161-3:環共振器光檢測器 161-4:環共振器光檢測器 161-5:環共振器光檢測器 161-6:環共振器光檢測器 163:可變光衰減器 165:時序偏移管理系統 167:光電流處理電路 171:極化分束器且旋轉器 172:第一光波導 172A:輸入段 172B:旋轉/分束段 172C:輸出段 172D:第一光學輸出 173:第二光波導 173A:旋轉/分束段 173B:輸出段 173C:第二光學輸出 174:基板 175:埋入式氧化物層 176:光學纖殼 177:箭頭 181:極化分束器且旋轉器 183:第一分支 185:第二分支 187:第一分支平板波導 187A:錐形輸入段 187B:錐形段 187C:輸出段 188:第二分支平板波導 188A:錐形段 188B:輸出段 189:第一分支肋波導 189A:輸入段 189B:錐形段 189C:輸出段 190:第二分支肋波導 190A:錐形段 190B:輸出段 191:埋入式氧化物層 192:基板 193:光學纖殼 195:第一光學輸出 197:第二光學輸出 201:波長分波多工光接收器 201A:波長分波多工光接收器 201B:波長分波多工光接收器 203-1:環共振器光檢測器 203-2:環共振器光檢測器 203-3:環共振器光檢測器 203-4:環共振器光檢測器 203-5:環共振器光檢測器 203-6:環共振器光檢測器 205:光波導 205A:第一端 205B:第二端 205C:中心位置 207-1:接收器電路 207-2:接收器電路 207-3:接收器電路 207-4:接收器電路 207-5:接收器電路 207-6:接收器電路 209:光波導 209A:第一端 209B:第二端 209C:中心位置 209D:額外波導段 300:電光接收器 301-1:環共振器 301-2:環共振器 301-3:環共振器 302:光子積體電路 303-1:輸出光波導 303-2:輸出光波導 303-3:輸出光波導 303A-1:耦合段 303A-2:耦合段 303A-3:耦合段 303B-1:短段 303B-2:短段 303B-3:短段 303C-1:長段 303C-2:長段 303C-3:長段 305-1:光檢測器 305-2:光檢測器 305-3:光檢測器 307-1:箭頭 307-2:箭頭 307-3:箭頭 309-1:箭頭 309-2:箭頭 309-3:箭頭 400:線性光檢測器 401:P摻雜區域 403:本質區域 405:N摻雜區域 407:電觸點 409:箭頭 411:箭頭 413:第一半部 415:第二半部 501:操作 503:操作 505:操作 507:操作 509:操作 511:操作 600:電光接收器 601:光子積體電路 603:第一光波導 603A:第一段 603B:延遲段 604:箭頭 605:第二光波導 605A:第一段 606:箭頭 607-1:第一複數環共振器 607-2:第一複數環共振器 607-3:第一複數環共振器 608-1:第一複數輸出光波導 608-2:第一複數輸出光波導 608-3:第一複數輸出光波導 609-1:第二複數環共振器 609-2:第二複數環共振器 609-3:第二複數環共振器 610-1:輸出光波導 610-2:輸出光波導 610-3:輸出光波導 611-1:光檢測器 611-2:光檢測器 611-3:光檢測器 613:極化分束器且旋轉器 613A:光學輸入 613B:第一光學輸出 613C:第二光學輸出 614:光波導 615:光耦合器 616:箭頭 617:光纖/波導 701:操作 703:操作 705:操作 707:操作 709:操作 711:操作 713:操作 715:操作 717:操作 719:操作 721:操作 800:電光接收器 801:光子積體電路 803:第一光波導 803A:延遲段 804:箭頭 805:第二光波導 806:箭頭 807:移相器 809:二乘二分光器 809A:第一光學輸入 809B:第二光學輸入 809C:第一光學輸出 809D:第二光學輸出 811:第三光波導 812:極化等化器 813:第四光波導 815-1:第一複數環共振器 815-2:第一複數環共振器 815-3:第一複數環共振器 816-1:第一複數輸出光波導 816-2:第一複數輸出光波導 816-3:第一複數輸出光波導 817-1:第二複數環共振器 817-2:第二複數環共振器 817-3:第二複數環共振器 818-1:第二複數輸出光波導 818-2:第二複數輸出光波導 818-3:第二複數輸出光波導 819-1:光檢測器 819-2:光檢測器 819-3:光檢測器 821:光子積體電路 821A:光學輸入 821B:第一光學輸出 821C:第二光學輸出 823:光耦合器 824:光波導 825:光纖/波導 826:箭頭 901:操作 903:操作 905:操作 907:操作 909:操作 911:操作 913:操作 915:操作 917:操作 919:操作 921:操作 923:操作 925:操作 927:操作 929:操作 1000:光輸入極化管理裝置 1001:光子積體電路 1003:極化控制器 1003-1:極化控制器 1003-N:極化控制器 1003-x:極化控制器 1003A:光學輸入 1003B:光學輸出 1005:光耦合器 1006:光波導 1007:光纖/波導 1008:箭頭 1009:多波長光源 1011:光波導 1013-1:環共振器濾波器 1013-2:環共振器濾波器 1013-3:環共振器濾波器 1015:反饋電路 1017:分接波導 1019:光檢測器 1021:極化分束器且旋轉器 1021A:光學輸入 1021B:第一光學輸出 1021C:第二光學輸出 1023:第一光波導 1023A:延遲段 1024:箭頭 1025:第二光波導 1026:箭頭 1027:第一移相器 1029:第一二乘二分光器 1029A:第一光學輸入 1029B:第二光學輸入 1029C:第一光學輸出 1029D:第二光學輸出 1031:第三光波導 1033:第四光波導 1035:第二移相器 1037:第二二乘二分光器 1037A:第一光學輸入 1037B:第二光學輸入 1037C :光學輸出 1041-1:環共振器移相器 1041-2:環共振器移相器 1041-3:環共振器移相器 1043-1:環共振器移相器 1043-2:環共振器移相器 1043-3:環共振器移相器 1101:操作 1103:操作 1105:操作 1107:操作 1109:操作 1111:操作 1113:操作 1115:操作 1117:操作 1119:操作 1121:操作 1123:操作 1125:操作 1127:操作 1200:電光發送器 1201:光子積體電路 1203-1:光耦合器 1203-N:光耦合器 1023-x:光耦合器 1204-x:光波導 1205-1:光纖/波導 1205-N:光纖/波導 1205-x:光纖/波導 1206-1:箭頭 1206-N:箭頭 1207-1:單波長光源 1207-N:單波長光源 1209-1:光波導 1209-N:光波導 1209-x:光波導 1211:光多工器 1211A-1:光學輸入 1211A-N:光學輸入 1211B-1:光學輸出 1211B-N:光學輸出 1213-1:光波導 1213-N:光波導 1215-1-1:環共振器調變器 1215-1-2:環共振器調變器 1215-1-3:環共振器調變器 1215-N-1:環共振器調變器 1215-N-2:環共振器調變器 1215-N-3:環共振器調變器 1219-1:光耦合器 1219-N:光耦合器 1301:操作 1303:操作 1305:操作 1307:操作 1309:操作 1400:電光發送器 1401:光子積體電路 1403:極化分束器且旋轉器 1403A:光學輸入 1403B:第一光學輸出 1403C:第二光學輸出 1405:光耦合器 1406:光波導 1407:光纖/波導 1408:箭頭 1409:多波長光源 1411:第一光波導 1412:箭頭 1413:第二光波導 1414:箭頭 1415-1:環共振器調變器 1415-2:環共振器調變器 1415-3:環共振器調變器 1417-1:環共振器調變器 1417-2:環共振器調變器 1417-3:環共振器調變器 1419:第二極化分束器且旋轉器 1419A:光學輸入 1419B:光學輸出 1419C:光學輸出 1421:輸出耦合器、光耦合器 1423:光波導 1425:箭頭 1501:操作 1503:操作 1505:操作 1507:操作 1509:操作 1511:操作 1513:操作 1515:操作 1600:電光發送器 1601:光子積體電路 1701:操作 1703:操作 1705:操作 1707:操作 1709:操作 1711:操作 1713:操作 1715:操作 1717:操作 1719:操作 1721:操作 1723:操作 1800:電光組合器 1801:光子積體電路 1803:極化分束器且旋轉器 1803A:光學輸入 1803B:第一光學輸出 1803C:第二光學輸出 1805:光耦合器 1806:光波導 1807:光纖/波導 1808:箭頭 1809:第一光波導 1809A:組合器節段 1810:箭頭 1810A:箭頭 1811:第二光波導 1811A:組合器節段 1812:箭頭 1813-1:環共振器 1813-2:環共振器 1813-3:環共振器 1814:箭頭 1815-1:移相器 1815-2:移相器 1815-3:移相器 1901:操作 1903:操作 1905:操作 1907:操作 1909:操作 1911:操作 1913:操作 2000:電光組合器 2001:光子積體電路 2003:極化分束器且旋轉器 2003A:光學輸入 2003B:第一光學輸出 2003C:第二光學輸出 2005:光耦合器 2006:光波導 2007:光纖/波導 2008:箭頭 2009:第一光波導 2009A:第一段 2009B:延遲段 2010:箭頭 2011:第二光波導 2011A:第一段 2012:箭頭 2013-1:第一複數環共振器 2013-2:第一複數環共振器 2013-3:第一複數環共振器 2014:箭頭 2016-1:箭頭 2016-2:箭頭 2016-3:箭頭 2017-1:環共振器 2017-2:環共振器 2017-3:環共振器 2018-1:箭頭 2018-2:箭頭 2018-3:箭頭 2019:移相器 2101:操作 2103:操作 2105:操作 2107:操作 2109:操作 2111:操作 2113:操作 2200:電光組合器 2201:光子積體電路 2203-1:光波導 2203-2:光波導 2203-3:光波導 2205-1:光檢測器 2205-2:光檢測器 2205-3:光檢測器 2207:反饋電路 2301:操作 2303:操作 2305:操作 2307:操作 2309:操作 2311:操作 2313:操作 2315:操作 2401:方塊 2403:方塊 2405:方塊 2407:方塊 2409:方塊
圖1A示出根據一些實施例之電光接收器的示例性配置。
圖1B示出根據一些實施例在PIC內實施之電光接收器的示例性配置。
圖1C示出根據一些實施例之PSR的示例性配置。
圖1D示出根據一些實施例之穿過示例性PSR的垂直截面圖，稱為圖1C中之視圖A-A。
圖1E示出根據一些實施例之PSR的示例性配置。
圖1F示出根據一些實施例之穿過示例性PSR的垂直截面圖，稱為圖1E中之視圖A-A。
圖1G示出根據一些實施例之穿過示例性PSR的垂直截面圖，稱為圖1E中之視圖B-B。
圖2A示出根據一些實施例之WDM光接收器的示例，其包括沿光波導設置之多個環共振器光檢測器，光波導配置成以連續迴路狀配置延伸。
圖2B示出根據一些實施例之WDM光接收器，其為圖2A之WDM光接收器的修改版。
圖2C示出根據一些實施例之WDM光接收器，其為圖2B之WDM光接收器的修改版。
圖3示出根據一些實施例在PIC內實施之電光接收器的示例性配置。
圖4示出根據一些實施例之示例性線性光檢測器的圖。
圖5示出根據一些實施例用於操作光子電路之方法的流程圖。
圖6示出根據一些實施例在PIC內實施之電光接收器的示例性配置。
圖7示出根據一些實施例用於操作光子電路之方法的流程圖。
圖8示出根據一些實施例在PIC內實施之電光接收器的示例性配置。
圖9示出根據一些實施例用於操作光子積體電路之方法的流程圖。
圖10A示出根據一些實施例在PIC內實施之光輸入極化管理裝置的示例性配置。
圖10B示出根據一些實施例之圖10A的光輸入極化管理裝置以及極化控制器的示例性實施方式。
圖10C示出根據一些實施例之光輸入極化管理裝置的示例性實施方式，其中第一移相器實施為第一複數環共振器移相器，而第二移相器實施為第二複數環共振器移相器。
圖11示出根據一些實施例用於光輸入極化管理之方法的流程圖。
圖12示出根據一些實施例在PIC內實施之電光發送器的示例性配置。
圖13示出根據一些實施例用於操作電光發送器之方法的流程圖。
圖14示出根據一些實施例在PIC內實施之電光發送器的示例性配置。
圖15示出根據一些實施例用於光調變之方法的流程圖。
圖16示出根據一些實施例在PIC內實施之電光發送器的示例性配置。
圖17示出根據一些實施例用於光調變之方法的流程圖。
圖18示出根據一些實施例在PIC內實施之電光組合器的示例性配置。
圖19示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。
圖20示出根據一些實施例在PIC內實施之電光組合器的示例性配置。
圖21示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。
圖22示出根據一些實施例在PIC內實施之電光組合器的示例性配置。
圖23示出根據一些實施例用於組合光訊號之方法的流程圖。
圖24A示出根據一些實施例配置成容許極化相依時序偏移之電光接收器圖。
圖24B示出根據一些實施例之圖24A電光接收器的修改態樣。
圖24C示出根據一些實施例之圖24B電光接收器的修改態樣。
171:極化分束器且旋轉器
172:第一光波導
172A:輸入段
172B:旋轉/分束段
172C:輸出段
172D:第一光學輸出
173:第二光波導
173A:旋轉/分束段
173B:輸出段
173C:第二光學輸出

Claims (25)

  1. 一種電光接收器，包括： 一極化分束器且旋轉器，具有光學連接成接收傳入光之一光學輸入，該極化分束器且旋轉器具有一第一光學輸出及一第二光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之該傳入光之第一部分通過該第一光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成將該傳入光之第二部分的極化從第二極化旋轉成該第一極化，使得該傳入光之該第二部分為該傳入光之極化旋轉第二部分，該極化分束器且旋轉器配置成引導該傳入光之該極化旋轉第二部分通過該第二光學輸出； 一光波導，具有光學接至該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出的一第一端，該光波導具有光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出的一第二端，使得該傳入光之該第一部分從該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出沿第一方向行進通過該光波導，並使得該傳入光之該極化旋轉第二部分從該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出沿與該第一方向相反之第二方向行進通過該光波導；以及 複數環共振器光檢測器，設於該光波導旁並於該光波導之漸消光耦合距離內，該複數環共振器光檢測器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該複數環共振器光檢測器中之給定者相應波長的該傳入光之該第一部分在第一傳播方向上光耦合至該複數環共振器光檢測器中之該給定者，並使得波長實質上等於該複數環共振器光檢測器中之該給定者相應波長的該傳入光之該極化旋轉第二部分在與該第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至該複數環共振器光檢測器中之該給定者。
  2. 如請求項1所述之電光接收器，其中該複數環共振器光檢測器包括第一組環共振器光檢測器，設於該光波導之該第一端與該光波導之中點之間，該中點位於該光波導之該第一與第二端之間的中間附近，且其中該複數環共振器光檢測器包括第二組環共振器光檢測器，設於該光波導之該第二端與該光波導之中點之間。
  3. 如請求項1所述之電光接收器，進一步包括： 一可變光衰減器，光耦合至該光波導，該可變光衰減器配置成根據電控制訊號使光衰減。
  4. 如請求項1所述之電光接收器，其中該極化分束器且旋轉器實施為雙極化光耦合器。
  5. 一種電光接收器，包括： 一極化分束器且旋轉器，具有光學連接成接收傳入光之一光學輸入，該極化分束器且旋轉器具有一第一光學輸出及一第二光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之該傳入光之第一部分通過該第一光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成將該傳入光之第二部分的極化從第二極化旋轉成該第一極化，使得該傳入光之該第二部分為該傳入光之極化旋轉第二部分，該極化分束器且旋轉器配置成引導該傳入光之該極化旋轉第二部分通過該第二光學輸出； 一光波導，具有光學接至該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出的一第一端，該光波導具有光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出的一第二端，使得該傳入光之該第一部分從該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出沿第一方向行進通過該光波導，並使得該傳入光之該極化旋轉第二部分從該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出沿與該第一方向相反之第二方向行進通過該光波導； 複數環共振器，設於該光波導旁並於該光波導之漸消光耦合距離內，該複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該複數環共振器中之給定者相應波長的該傳入光之該第一部分在第一傳播方向上光耦合至該複數環共振器中之該給定者，並使得波長實質上等於該複數環共振器中之該給定者相應波長的該傳入光之該極化旋轉第二部分在與該第一傳播方向相反之第二傳播方向上光耦合至該複數環共振器中之該給定者； 複數光檢測器，分別與該複數環共振器相關聯；以及 複數輸出光波導，分別光耦合至該複數環共振器，該複數環共振器中之每一者包括一耦合段、一短段、及一長段，該耦合段設置成對來自該複數環共振器中之對應者的光進行漸消耦合，該短段從該耦合段之第一端延伸至該複數光檢測器中之對應者，該長段從該耦合段之第二端延伸至該複數光檢測器中之該對應者。
  6. 如請求項5所述之電光接收器，其中該長段之長度與該短段之長度定義成減小該傳入光之該第一部分與該傳入光之該極化旋轉第二部分在該長段與該短段所光學連接之該等光檢測器中該對應者處的到達時間差。
  7. 如請求項5所述之電光接收器，其中對於該複數輸出光波導中之每一者，該長段之該長度不同。
  8. 如請求項5所述之電光接收器，其中該長段之該長度隨著該複數環共振器中該對應者與該光波導之中點之間的距離減小而減小，其中該光波導之該中點在該光波導之該第一端與該光波導之該第二端之間的中間附近。
  9. 如請求項5所述之電光接收器，其中該複數光檢測器中之每一者為線性光檢測器，該短段光學連接至該線性光檢測器之一第一端，該長段光學連接至該線性光檢測器之一第二端。
  10. 如請求項9所述之電光接收器，其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第一半部中吸收大部分的該傳入光之該第一部分，且其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第二半部中吸收大部分的該傳入光之該極化旋轉第二部分。
  11. 如請求項10所述之電光接收器，其中沿著該線性光檢測器之該第一半部設置的一或更多電觸點電連接至一第一光電流檢測電路，且其中沿著該線性光檢測器之該第二半部設置的一或更多電觸點電連接至一第二光電流檢測電路。
  12. 一種電光接收器，包括： 一極化分束器且旋轉器，具有光學連接成接收傳入光之一光學輸入，該極化分束器且旋轉器具有一第一光學輸出及一第二光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之該傳入光之第一部分通過該第一光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成將該傳入光之第二部分的極化從第二極化旋轉成該第一極化，使得該傳入光之該第二部分為該傳入光之極化旋轉第二部分，該極化分束器且旋轉器配置成引導該傳入光之該極化旋轉第二部分通過該第二光學輸出； 一第一光波導，光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出； 第一複數環共振器，設於該第一光波導之漸消光耦合距離內，該第一複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該第一複數環共振器中之給定者相應波長的該傳入光之該第一部分光耦合至該第一複數環共振器中之該給定者； 第一複數輸出光波導，分別設於該第一複數環共振器之漸消光耦合距離內； 一第二光波導，光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出； 第二複數環共振器，設於該第二光波導之漸消光耦合距離內，該第二複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該第二複數環共振器中之給定者相應波長的該傳入光之該極化旋轉第二部分光耦合至該第二複數環共振器中之該給定者； 第二複數輸出光波導，分別設於該第二複數環共振器之漸消光耦合距離內；以及 複數光檢測器，該複數光檢測器中之每一者光學連接成從該第一複數輸出光波導之相應者以及從該第二複數輸出光波導之相應者接收光，其中該第一複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有給定共振波長之該第一複數環共振器中的一者，且其中該第二複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有實質上相同給定共振波長之該第二複數環共振器中的一者。
  13. 如請求項12所述之電光接收器，其中該第一光波導包括一第一段，其從該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出延伸至該第一複數環共振器中最接近該極化分束器且旋轉器之一者，且其中該第二光波導包括一第一段，其從該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出延伸至該第二複數環共振器中最接近該極化分束器且旋轉器之一者，其中該第一光波導之該第一段長於該第二光波導之該第一段，或該第二光波導之該第一段長於該第一光波導之該第一段。
  14. 如請求項13所述之電光接收器，其中該第一光波導之該第一段的長度與該第二光波導之該第一段的長度定義成：減小該傳入光之該第一部分與該傳入光之該極化旋轉第二部分在該複數光檢測器中最接近該極化分束器且旋轉器之一者處的到達時間差。
  15. 如請求項12所述之電光接收器，其中該複數光檢測器中之每一者為線性光檢測器，其具有光學連接至該第一複數輸出光波導中之該相應者的一第一端、以及光學連接至該第二複數輸出光波導中之該相應者的一第二端。
  16. 如請求項15所述之電光接收器，其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第一半部中吸收大部分的該傳入光之該第一部分，且其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第二半部中吸收大部分的該傳入光之該極化旋轉第二部分。
  17. 如請求項16所述之電光接收器，其中沿著該線性光檢測器之該第一半部設置的一或更多電觸點電連接至一第一光電流檢測電路，且其中沿著該線性光檢測器之該第二半部設置的一或更多電觸點電連接至一第二光電流檢測電路。
  18. 一種電光接收器，包括： 一極化分束器且旋轉器，具有光學連接成接收傳入光之一光學輸入，該極化分束器且旋轉器具有一第一光學輸出及一第二光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成引導具有第一極化之該傳入光之第一部分通過該第一光學輸出，該極化分束器且旋轉器配置成將該傳入光之第二部分的極化從第二極化旋轉成該第一極化，使得該傳入光之該第二部分為該傳入光之極化旋轉第二部分，該極化分束器且旋轉器配置成引導該傳入光之該極化旋轉第二部分通過該第二光學輸出； 一第一光波導，具有一第一端及一第二端，該第一光波導之該第一端光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第一光學輸出； 一第二光波導，具有一第一端及一第二端，該第二光波導之該第一端光學連接至該極化分束器且旋轉器之該第二光學輸出； 一二乘二分光器，具有光學連接至該第一光波導之該第二端的一第一光學輸入，該二乘二分光器具有光學連接至該第二光波導之該第二端的一第二光學輸入，該二乘二分光器具有一第一光學輸出及一第二光學輸出，該二乘二分光器具有配置成將一些該傳入光之該第一部分及一些該傳入光之該極化旋轉第二部分輸出通過該二乘二分光器之該第一光學輸出與該第二光學輸出中的每一者； 一第三光波導，光學連接至該二乘二分光器之該第一光學輸出； 第一複數環共振器，設於該第三光波導之漸消光耦合距離內，該第一複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該第一複數環共振器中之給定者相應波長的光從該第三光波導光耦合至該第一複數環共振器中之該給定者； 第一複數輸出光波導，分別設於該第一複數環共振器之漸消光耦合距離內； 一第四光波導，光學連接至該二乘二分光器之該第二光學輸出； 第二複數環共振器，設於該第四光波導之漸消光耦合距離內，該第二複數環共振器中之每一者配置成在相應共振波長下操作，使得波長實質上等於該第二複數環共振器中之給定者相應波長的光從該第四光波導光耦合至該第二複數環共振器中之該給定者； 第二複數輸出光波導，分別設於該第二複數環共振器之漸消光耦合距離內； 複數光檢測器，該複數光檢測器中之每一者光學連接成從該第一複數輸出光波導之相應者以及從該第二複數輸出光波導之相應者接收光，其中該第一複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有給定共振波長之該第一複數環共振器中的一者，且其中該第二複數輸出光波導之該相應者光耦合至具有實質上相同給定共振波長之該第二複數環共振器中的一者。
  19. 如請求項18所述之電光接收器，其中該第一光波導與該第二光波導具有不同長度。
  20. 如請求項19所述之電光接收器，其中該第一光波導之長度與該第二光波導之長度定義成：減小該傳入光之該第一部分與該傳入光之該極化旋轉第二部分在該二乘二分光器之該第一光學輸入與該第二光學輸入處的到達時間差。
  21. 如請求項19所述之電光接收器，進一步包括： 一移相器，其與該第一光波導與該第二光波導中之較短者相接，該移相器配置成對行進通過該移相器相接之該第一光波導或該第二光波導之光的相位施加受控之偏移量。
  22. 如請求項18所述之電光接收器，其中該複數光檢測器中之每一者為線性光檢測器，其具有光學連接至該第一複數輸出光波導中之該相應者的一第一端、以及光學連接至該第二複數輸出光波導中之該相應者的一第二端。
  23. 如請求項22所述之電光接收器，其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第一半部中吸收大部分的該傳入光之該第一部分，且其中該線性光檢測器配置成在該線性光檢測器之一第二半部中吸收大部分的該傳入光之該極化旋轉第二部分。
  24. 如請求項23所述之電光接收器，其中沿著該線性光檢測器之該第一半部設置的一或更多電觸點電連接至一第一光電流檢測電路，且其中沿著該線性光檢測器之該第二半部設置的一或更多電觸點電連接至一第二光電流檢測電路。
  25. 如請求項18所述之電光接收器，進一步包括： 一移相器，與該第一光波導或該第二光波導相接，該移相器配置成對行進通過該移相器相接之該第一光波導或該第二光波導之光的相位施加受控之偏移量。
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