【技术实现步骤摘要】
单体集成相干收发器相关专利申请的交叉引用本公开要求于2019年4月08日提交的美国专利申请第62/919,999号的优先权。上述申请通过引用整体并入。
本公开涉及光学收发器的
更具体地,本公开涉及具有各种参数调谐功能的单体光学收发器。
技术介绍
当代的电信系统涉及在相当长的距离上以高数据速率传输大量数据的应用,例如长途数据通信、城域数据通信以及数据中心之间的通信。例如,数据中心互连(DCI)应用通常涉及跨10-120公里(km)的数据传输,数据传输速率为每秒100吉比特(Gb/s)甚至更高。为此,通常采用基于光纤的相干光通信技术。为了实现高数据速率,需要用于相干光通信的收发器来调制光载波的幅度和相位两者以产生光信号,以及解调这种光信号。此外,光信号通常在传输介质允许的多个偏振方向上传输,例如,在单模光纤的横向电(TE)偏振和横向磁(TM)偏振方向之间传输。除了要发送和接收大量的数据之外,当代的电信系统还需要收发器来提供各种经济和操作上的利益,例如低成本、低功率和小占用空间。例如,可能要求收发器符合用于长距离数据通信的集成相干发射机-接收机光学子组件(IC-TROSA)封装,或符合用于城域数据通信的C形状因子可插拔版本2(CFP2)封装。对于DCI应用,各种紧凑型外壳形状因子已成为标准,例如八通道小型可插拔(OSFP)、双密度四通道小型可插拔(QSFP-DD)和四通道小型可插拔28(QSFP28)。反过来,这要求收发器内部的光学组件(OSA)具有非常紧凑的尺寸。集成相干发射机和接收机(I ...
【技术保护点】
1.单体相干收发器,包括:/n第一输入端口,其用于接收光输入,所述光输入包括通过调制方案由信号调制的载波;/n第二输入端口,其用于接收本振光(LO),所述本振光的频率基本等于所述载波的频率;/nLO分离器,其用于以第一LO和第二LO之间的分离比将所述光学LO分为第一LO和第二LO;/n相干接收器模块(CRM),其用于基于所述光输入和所述第一LO来检测所述信号;/n第三输入端口,其用于接收电调制信号;/n相干发射机模块(CTM),其用于基于所述第二LO和所述电调制信号产生光输出信号;和/n输出端口,其用于传输所述光输出信号,/n其中,所述调制方案包括偏振复用正交幅度调制(PM-QAM)或偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)。/n
【技术特征摘要】
20190408 US 62/919,9991.单体相干收发器,包括:
第一输入端口,其用于接收光输入,所述光输入包括通过调制方案由信号调制的载波;
第二输入端口,其用于接收本振光(LO),所述本振光的频率基本等于所述载波的频率;
LO分离器,其用于以第一LO和第二LO之间的分离比将所述光学LO分为第一LO和第二LO;
相干接收器模块(CRM),其用于基于所述光输入和所述第一LO来检测所述信号;
第三输入端口,其用于接收电调制信号;
相干发射机模块(CTM),其用于基于所述第二LO和所述电调制信号产生光输出信号;和
输出端口,其用于传输所述光输出信号,
其中,所述调制方案包括偏振复用正交幅度调制(PM-QAM)或偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)。
2.根据权利要求1所述的单体相干收发器,其中,所述光输入包括横向电(TE)分量和横向磁(TM)分量,并且其中,所述CRM包括偏振束旋转分束器(PBRS),用于将所述TE分量从所述TM分量分离。
3.根据权利要求2所述的单体相干收发器,其中,所述CRM还包括:
光学检测阵列(ODA),其包括多个雪崩光电二极管(APD);
第一混合器,其具有两个输入和四个输出,所述第一混合器的两个输入分别耦合到所述TE分量和所述第一LO,所述第一混合器的四个输出中的每个输出分别耦合到所述ODA的对应的APD;和
第二混合器,其具有两个输入和四个输出,所述第二混合器的两个输入分别耦合到所述TM分量和所述第一LO,所述第二混合器的四个输出中的每个输出分别耦合到所述ODA的相应APD。
4.根据权利要求3所述的单体相干收发器,其中,所述多个APD中的每个APD的内部电流增益能够通过调节施加到所述APD的相应偏置电压来编程。
5.根据权利要求3所述的单体相干收发器,其中,所述多个APD中的每一个APD包括:
包含硅的衬底;
绝缘体层,其设置在所述衬底的顶部上,所述绝缘体层包括二氧化硅;
底部接触层,其设置在所述绝缘体层的顶部上,所述底部接触层包括重掺杂的n型硅;
雪崩层,其设置在所述底部接触层的顶部上,所述雪崩层包括本征硅;
p电荷层,其设置在所述雪崩层的顶部上,所述p电荷层包括中等掺杂的p型硅;
吸收层,其设置在所述p电荷层的顶部上,所述吸收层包含本征锗;和
顶部接触层,其设置在所述吸收层的顶部上,所述顶部接触层包括重掺杂的p型非晶硅。
6.根据权利要求5所述的单体相干收发器,其中:
所述底部接触层包括由n型掺杂剂掺杂的硅,其掺杂浓度范围为5e18–5e19cm-3,
所述p电荷层包含由p型掺杂剂掺杂的硅,其掺杂浓度范围为8e16–2e18cm-3,
所述顶部接触层包括由所述p型掺杂剂掺杂的非晶硅,其掺杂浓度范围为5e18–5e19cm-3,
所述n型掺杂剂包括砷或磷,以及
所述p型掺杂剂包括硼。
7.根据权利要求5所述的单体相干收发器,其中,所述多个APD中的每一个APD的内部电流增益能够通过调节施加在所述APD的顶部接触层和底部接触层上的相应的偏置电压来编程。
8.根据权利要求3所述的单体相干收发器,其中,所述CRM还包括:
第一可变光衰减器(VOA),其能够在所述第一LO耦合到所述第一混合器和所述第二混合器中的每一个之前,调节所述第一LO的功率;
第二VOA,其能够在所述TE分量耦合到所述第一混合器之前调节所述TE分量的功率;和
第三VOA,其能够在所述TM分量耦合到所述第二混合器之前,调节所述TM分量的功率。
9.根据权利要求3所述的单体相干收发器,其中,所述CRM还包括:
第一监测光电二极管(MPD),其用于监测所述第一LO的功率;
第二MPD,其用于监测所述TE分量的功率;和
第三MPD,用于监测所述TM分量的功率。
10.根据权利要求1所述的单体相干收发器,其中,所述LO分离器包括:
1x2光耦合器,其具有输入、第一输出和第二输出;
可调谐移相器,其具有输入和输出,所述可调谐移相器被配置为基于电压提供相移;和
2x2光耦合器,其具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出,以及
其中:所述1x2光耦合器配置为在所述1x2光耦合器的输入处接收所述光学LO,
所述1x2光耦合器的所述第一输出耦合到所述可调谐移相器的输入,
所述可调谐移相器的输出耦合到所述2x2光耦合器的所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡鹏飞,方舟,李臆,张宁,于让尘,洪菁吟,潘栋,
申请(专利权)人:NANO科技北京有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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