用于可选择并行光纤和波分复用操作的方法和系统技术方案

本申请公开了用于可选择并行光纤和波分复用操作的方法和系统，所述系统可以包括集成在硅光子芯片中的光电收发器。所述光电收发器可以在第一通信模式中，将连续波(CW)光信号从光源模块传送到所述芯片上的光耦合器的第一子集，用于根据第一通信协议在光耦合器中处理信号，以及在第二通信模式中，将所述CW光信号传送到光耦合器的第二子集，用于根据第二通信协议在所述光调制器中处理信号。可以使用所述光耦合器的第三子集将处理的信号发送出所述芯片。可以从耦合到所述光耦合器的第四子集或第五子集的所述光纤接口分别接收第一或第二协议光信号。

Methods and systems for selective parallel optical fiber and wavelength division multiplexing operations

The application discloses a method and system for selecting parallel operation of optical fiber and wavelength division multiplexing. The system can include photoelectric transceiver integrated in silicon photonic chip. The optical transceiver can be in the first communication mode, continuous wave (CW) signal from the light source module is transmitted to a first subset of optical coupler on the chip, according to a first communication protocol for processing signals in the optical coupler, and in the second communication mode, the CW light signal is transmitted to the second subset the optical coupler, for processing signals in the optical modulator based on second communication protocol. A third subset of the optical coupler can be used to send the processed signal out of the chip. The first or second protocol light signals can be received from the fourth subset of the optical coupler or the fifth subset of the optical couplers.

【技术实现步骤摘要】
用于可选择并行光纤和波分复用操作的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年7月7日递交的美国临时申请62/359,408的优先权，通过引用将其全部内容结合于本文中。
本公开的某些实施例涉及半导体光子学。更具体地，本公开的某些实施例涉及用于可选择并行光纤和波分复用(WDM)操作的方法和系统。
技术介绍
随着数据网络规模扩大以满足日益增长的带宽需求，铜数据信道的缺点日益明显。由辐射电磁能引起的信号衰减和串扰是这些系统的设计者遇到的主要障碍。它们可以通过均衡、编码和屏蔽而在一定程度上得到缓解，但是这些技术需要相当大的功率、复杂性和电缆体积劣化(cablebulkpenalties)，同时仅提供到达性的适度的改进和非常有限的可扩展性。没有这种信道限制的光通信则被认为是铜链路的继承者。通过将这些系统与参考附图在本申请其余部分中所阐述的本公开内容进行比较，常规的和传统的方法的其他局限性和缺点对本领域技术人员而言将变得显而易见。
技术实现思路
用于可选择并行光纤和WDM操作的系统和/或方法，基本如结合至少一个附图所示和/或所述，并在权利要求中更全面地予以阐述。从以下描述和附图中将更充分地理解本公开的各种优点、方面和新颖特征以及其所示的实施例的细节。附图说明图1A是根据本公开示例实施例的具有可选择并行光纤和WDM操作的光子实现的集成电路(photonically-enabledintegratedcircuit)的框图。图1B是示出根据本公开示例实施例的示例性光子实现的芯片(photonically-enableddie)的图示。图1C是示出根据本公开示例实施例的具有光缆的光子实现的集成电路的图示。图2示出了根据本公开示例实施例的具有并行光纤模式的光路的光收发器。图3示出了根据本公开示例实施例的具有WDM模式的光路的光收发器。图4示出了根据本公开示例实施例的动态可配置模式光收发器。具体实施方式如本文所使用的，术语“电路(circuits)”和“线路(circuitry)”是指物理电子组件(即硬件)以及可以配置该硬件、由该硬件执行、和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用的，例如，特定处理器和存储器当执行一行或多行第一代码时可以包括第一“电路”，当执行一行或多行第二代码时可以包括第二“电路”。如本文所使用的，“和/或”是指列表中通过“和/或”联结的任何一个或多个项目。作为示例，“x和/或y”是指三元集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一示例，“x、y和/或z”是指七元集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换言之，“x、y和/或z”是指“x、y和z中的一个或多个”。如本文所使用的，术语“示例性”是指用作非限制性示例、实例或说明。如本文所使用的，术语“例如(e.g.)”和“例如(forexample)”阐述了一个或多个非限制性示例、实例或说明的列表。如本文所使用的，无论电路或设备何时包括执行功能期望的硬件和代码(如果需要的话)，电路或设备都“能操作以”执行功能，而不管该功能的性能是否被禁用或未被启用(例如，通过用户可配置的设置、工厂调整等)。图1A是根据本公开示例实施例的具有可选择并行光纤和WDM操作的光子实现的集成电路的框图。参考图1A，示出了光子(photonics，光电子)电路100上的光电子器件，包括光调制器105A-105D、光电二极管111A-111D、监测光电二极管113A-113H、以及包括输入耦合器103和输入/输出耦合器117的光学器件。还示出了电子器件和电路，包括放大器107A-107D、模拟和数字控制电路109以及控制部112A-112D。放大器107A-107D可以包括例如跨阻抗限幅放大器(TIA/LA)。在示例场景中，光子电路100包括CMOS光子芯片和耦合到所述光子芯片的一个或多个电子芯片，其中光源组件101耦合到光子IC100的顶表面或远离所述光子和电子芯片。光源组件101可以包括一个或多个半导体激光器，其具有隔离器、透镜和/或偏振旋转器以用于将一个或多个CW光信号引导到耦合器103。在示例场景中，光源组件可以远离光子和电子芯片，光纤可以将光信号传送到耦合器103。在该场景中，可以在光子芯片上执行光学和光电子功能，并且可以在电子芯片上执行电子功能。在另一示例场景中，光子实现集成电路100可以包括单个芯片。光信号经由在光子电路100中制造的光波导110在光学和光电子器件之间传送。单模或多模波导可以用于光子集成电路中。单模操作使得能够直接连接到光信号处理和网络单元。术语“单模”可以用于支持两个偏振(横向电(TE)偏振和横向磁(TM)偏振)中的每一个的单模的波导，或者用于是真正的单模并且仅支持其偏振为TE的一个模式的波导，TE包括并行于支撑波导的基板的电场。所使用的两个典型波导横截面包括带状波导和肋状波导。带状波导通常包括矩形横截面，而肋状波导包括在波导板的顶部上的肋状部分。当然，也可以考虑其他波导横截面类型并且其也在本公开范围内。在示例场景中，耦合器103可以包括用于顶表面耦合的光栅耦合器或用于边缘耦合的端面，用于从激光器组件101接收输入光信号。从激光器组件101接收光源信号的耦合器103对中的每一对可被用于不同光通信标准，诸如并行光纤(例如，PSM-4)和可以包括粗WDM和密集WDM的WDM，使得每个调制器输入源自不同标准或协议。因此，通过将激光器组件101对准到特定的耦合器103集，可以配置经由光子集成电路130的收发器传送的协议或标准，并且不同的协议不需要不同的芯片。光调制器105A-105D例如包括马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)或环形调制器，并且能够调制连续波(CW)激光输入信号。光调制器105A-105D可以包括高速和低速相位调制部分，并由控制部112A-112D控制。光调制器105A-105D的高速相位调制部分可以用数据信号调制CW光源信号。光调制器105A-105D的低速相位调制部分可以补偿缓慢变化的相位因子，诸如由波导之间的失配、波导温度或波导应力引起的那些，并且被称为无源相位或MZI的无源偏置。在示例场景中，高速光相位调制器可以基于自由载流子色散效应(freecarrierdispersioneffect，自由载波色散效应)来操作，并且可以在自由载流子调制区域和光学模式之间显示出高重叠。在波导中传播的光学模式的高速相位调制是高数据速率光通信所使用的几种类型的信号编码的构成块。可能需要数十Gb/s的速度来维持现代光链路中使用的高数据速率，并且可以在集成Si光子中通过调制PN结的耗尽区域来实现，PN结被放置为跨承载了光束的波导。为了提高调制效率并使损耗最小化，光学模式和PN结的耗尽区域之间的重叠被优化。光调制器105A-105D的输出可以经由波导110光耦合到光耦合器117的子集。在调制器105A-105D的输出处的耦合器103可以包括例如四端口光耦合器，并且可以用于采样或分割由光调制器105A-105D生成的光信号，采样信号由监测光电二极管113A-113H测量。定向耦合器103D-103K的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通信的方法，所述方法包括：在硅光子芯片中集成的光电收发器中，所述光电收发器包括光调制器、光电检测器、光耦合器、耦合到所述硅光子芯片的光源模块以及耦合到所述硅光子芯片的光纤接口：将连续波(CW)光信号从所述光源模块传送到所述光耦合器的第一子集，用于根据第一通信协议在所述光调制器中处理信号，或者传送到所述光耦合器的第二子集，用于根据第二通信协议在所述光调制器中处理信号；使用所述光耦合器的第三子集将处理的信号从所述硅光子芯片发送出；在第一通信模式中，从耦合到所述光耦合器的第四子集的所述光纤接口接收根据所述第一通信协议调制的光信号；在第二通信模式中，从耦合到所述光耦合器的第五子集的所述光纤接口接收根据所述第二通信协议调制的光信号；以及使用所述光电检测器从接收的所述调制的光信号生成电信号。

【技术特征摘要】
2016.07.07 US 62/359,4081.一种用于通信的方法，所述方法包括：在硅光子芯片中集成的光电收发器中，所述光电收发器包括光调制器、光电检测器、光耦合器、耦合到所述硅光子芯片的光源模块以及耦合到所述硅光子芯片的光纤接口：将连续波(CW)光信号从所述光源模块传送到所述光耦合器的第一子集，用于根据第一通信协议在所述光调制器中处理信号，或者传送到所述光耦合器的第二子集，用于根据第二通信协议在所述光调制器中处理信号；使用所述光耦合器的第三子集将处理的信号从所述硅光子芯片发送出；在第一通信模式中，从耦合到所述光耦合器的第四子集的所述光纤接口接收根据所述第一通信协议调制的光信号；在第二通信模式中，从耦合到所述光耦合器的第五子集的所述光纤接口接收根据所述第二通信协议调制的光信号；以及使用所述光电检测器从接收的所述调制的光信号生成电信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一通信协议包括粗波分复用(CWDM)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二通信协议包括并行单模4通道(PSM-4)。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光耦合器的所述第四子集和所述第五子集包括偏振分光光栅耦合器。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电检测器包括多端口光电二极管。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述光耦合器的所述第四子集中的一个光耦合器和所述光耦合器的所述第五子集中的一个被耦合到每个多端口光电二极管。7.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述光源模块中的多路复用器/多路解复用器将所述连续波光信号动态耦合到所述光耦合器的所述第一子集或所述光耦合器的所述第二子集。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光源模块包括多个半导体激光器，所述多个半导体激光器的第一子集以用于所述第一通信协议的波长发射光，并且所述多个半导体激光器的第二子集以用于所述第二通信协议的波长发射光。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光耦合器包括光栅耦合器。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光耦合器包括所述硅光子芯片的端面。11.一种用于通信的系统，所述系统包括：集成在硅光子芯片中的光电收发器，所述光电收发器包括光调制器、光电检测器、光耦合器、耦合到所述硅光子芯片的光源模块以及耦合到所述硅光子芯片的光纤接口，所述光电收发器能操作以：将连续波(CW)光信号从所述光源模块传送到所述光耦合器的第一子集，用于根据第一通信协议在所述光调制器中处理信号，或者传送到所述光耦合器...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷格·扬，彼得·德多比拉里，
申请(专利权)人：卢克斯特拉有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US