【技术实现步骤摘要】
本技术涉及微波光子的，尤其是涉及一种光子集成芯片。
技术介绍
1、在传统电信号传输中，存在严重的信号衰减和效率低等问题。英特尔曾在博文中表示，在一个数据中心内部电路上，如使用pcb进行传输，在两个芯片物理距离超过1米的情况下，接收端收到的信号强度仅为传输端的万分之一。而光纤光生毫米波系统的大带宽，不仅可降低能耗和发热，还能实现大容量光互连，提升数据传输的质量，有效解决网络拥堵和延迟等问题。
2、微波光子学是融合微波技术和光子技术的新型学科，即利用光学装置和技术来产生、处理、控制和传输高频微波信号，具有带宽大、损耗低、重量轻、抗电磁干扰等优点，已广泛应用于无线通信、雷达、传感、成像和仪器等领域。由于现代光子技术的大带宽可以突破传统射频光生毫米波系统的带宽限制(小于几十ghz)，微波光子学在产生和处理超宽带、高频微波信号方面提供的独特能力使其成为宽带微波应用的一个有前景的替代品。
3、目前光生微波的技术均是基于分离元器件实现的，如光电振荡器光生毫米波系统等，分离元器件存在功耗大、体积大、光变频效率低和噪声大等难以解决的问题。在未来的大容量光纤通信光生毫米波系统中，能够提供高速、高响应性和高饱和输出的集成芯片是非常必要的。
技术实现思路
1、为了降低光生毫米波系统功耗，降低光生毫米波系统体积，降低链路光损耗，提高光电转化效率，本申请提供一种光子集成芯片。
2、本申请提供一种光子集成芯片，包括芯片主体，所述芯片主体上集成有用于产生不同波长的连续光的产生模
3、本技术的有益效果为：通过将产生模块、合波拍频模块、信号转换模块和天线均集成于芯片主体上，降低了光生毫米波系统体积，集成化设计减少了光信号在传输过程中的接口和转换次数，降低了链路光损耗。合波拍频模块对产生模块输出的任意两束激光进行合波，信号转换模块将合波拍频模块输出的合波拍频信号转换成毫米波信号，提高了光电转化效率，并通过天线向外发送毫米波信号。
4、进一步，所述产生模块包括激光器阵列和多个温度控制器，所述激光器阵列包括多个阵列分布的激光器，每个所述激光器均与一个所述温度控制器连接。
5、采用上述进一步方案的有益效果是：通过温度控制器控制激光器的工作温度，可以实现激光器波长的调谐，从而使得产生的毫米波信号具有可调谐的效果。
6、进一步，所述合波拍频模块包括阵列波导光栅，所述激光器阵列的出光口与所述阵列波导光栅的入光口连接。
7、采用上述进一步方案的有益效果是：阵列波导光栅对激光器阵列输出的任意两束不同波长的激光进行合波，将两束激光合成一束光，合波过程中，由于两个不同波长的激光信号发生干涉效应，因此，可以得到两束不同波长的激光对应的合波拍频信号，该合波拍频信号为毫米波的差频信号，提高了能够被信号转换模块检测到的准确性。
8、进一步，所述信号转换模块包括半导体光放大器和单行载流子光电探测器，所述阵列波导光栅的出光口与所述半导体光放大器的入光口连接，所述半导体光放大器的出光口与所述单行载流子光电探测器的入光口连接。
9、采用上述进一步方案的有益效果是：合波拍频信号进入半导体光放大器(soa)，半导体光放大器(soa)可以对合波拍频信号进行光放大，以确保合波拍频信号在传输到单行载流子光电探测器(utc-pd)时具有足够的强度，替代了分立器件edfa，降低了光子集成芯片整体的尺寸和功耗。单行载流子光电探测器能够有效地将合波拍频信号转换为毫米波信号。
10、进一步，所述天线为毫米波发射天线，所述天线通过cpw线与所述单行载流子光电探测器的信号输出口连接。
11、采用上述进一步方案的有益效果是：降低了毫米波发射的链路损耗，提高了信号传输的效率和质量。
12、进一步，每个所述激光器、半导体光放大器和单行载流子光电探测器均为波导结构。
13、采用上述进一步方案的有益效果是：激光器和、半导体光放大器和单行载流子光电探测器之间结构上的相似性，可以实现波导兼容，从而可以构建更加紧凑、高效的光子集成芯片，有助于降低光子集成芯片的成本、提高光子集成芯片的带宽和响应速度。
14、进一步，所述激光器阵列的出光口与所述阵列波导光栅的入光口波导连接。
15、采用上述进一步方案的有益效果是：通过阵列波导光栅与激光器阵列的波导连接，可以确保光信号直接、高效地进入阵列波导光栅，减少了光信号在传输过程中的损耗，代替了分立元件的透镜耦合，减少了物料和光路损耗。
16、进一步，所述半导体光放大器的出光口与所述单行载流子光电探测器的入光口波导连接。
17、采用上述进一步方案的有益效果是：通过半导体光放大器与单行载流子光电探测器的波导连接，可以确保放大后的光信号直接、高效地进入单行载流子光电探测器，从而提高了探测器的灵敏度和响应速度，替代了分立器件edfa，降低了尺寸和功耗，且与两侧光器件连接都是波导结构，降低了光路损耗。
18、进一步，所述单行载流子光电探测器的响应度大于0.3a/w、半功率带宽大于150ghz以及饱和光功率大于20mw，在100ghz的工作频率下，所述单行载流子光电探测器的射频信号的输出功率大于-8dbm。
19、采用上述进一步方案的有益效果是：使得单行载流子光电探测器具有大带宽和高饱和输出功率特性，产生的毫米波输出功率较大，无需电器件放大器，减少了光生毫米波系统元器件，同时降低了功耗。
20、进一步，所述芯片主体包括化合物半导体衬底，所述激光器阵列、各个所述温度控制器、所述阵列波导光栅、所述半导体光放大器和所述单行载流子光电探测器均集成于所述化合物半导体衬底的同一平面。
21、采用上述进一步方案的有益效果是：通过将不同光电子器件集成到一个芯片上，大大减小了光生毫米波系统的整体尺寸，更适合小型化封装。
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1.一种光子集成芯片，其特征在于，包括芯片主体，所述芯片主体上集成有用于产生不同波长的连续光的产生模块、合波拍频模块、信号转换模块和天线，所述产生模块的输出端与所述合波拍频模块连接，所述合波拍频模块的输出端与所述信号转换模块连接，所述信号转换模块的输出端与所述天线连接，所述信号转换模块为将接收到的所述合波拍频模块输出的合波拍频信号转换为毫米波信号的模块。
2.根据权利要求1所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述产生模块包括激光器阵列和多个温度控制器，所述激光器阵列包括多个阵列分布的激光器，每个所述激光器均与一个所述温度控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述合波拍频模块包括阵列波导光栅，所述激光器阵列的出光口与所述阵列波导光栅的入光口连接。
4.根据权利要求3所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述信号转换模块包括半导体光放大器和单行载流子光电探测器，所述阵列波导光栅的出光口与所述半导体光放大器的入光口连接，所述半导体光放大器的出光口与所述单行载流子光电探测器的入光口连接。
5.根据权利要求4所述的
6.根据权利要求4所述的一种光子集成芯片，其特征在于，每个所述激光器、半导体光放大器和单行载流子光电探测器均为波导结构。
7.根据权利要求6所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述激光器阵列的出光口与所述阵列波导光栅的入光口波导连接。
8.根据权利要求6所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述半导体光放大器的出光口与所述单行载流子光电探测器的入光口波导连接。
9.根据权利要求4所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述单行载流子光电探测器的响应度大于0.3A/W、半功率带宽大于150GHz以及饱和光功率大于20mW，在100GHz的工作频率下，所述单行载流子光电探测器的射频信号的输出功率大于-8dBm。
10.根据权利要求4所述一种光子集成芯片，其特征在于，所述芯片主体包括化合物半导体衬底，所述激光器阵列、各个所述温度控制器、所述阵列波导光栅、所述半导体光放大器和所述单行载流子光电探测器均集成于所述化合物半导体衬底的同一平面。
...【技术特征摘要】
1.一种光子集成芯片，其特征在于，包括芯片主体，所述芯片主体上集成有用于产生不同波长的连续光的产生模块、合波拍频模块、信号转换模块和天线，所述产生模块的输出端与所述合波拍频模块连接，所述合波拍频模块的输出端与所述信号转换模块连接，所述信号转换模块的输出端与所述天线连接，所述信号转换模块为将接收到的所述合波拍频模块输出的合波拍频信号转换为毫米波信号的模块。
2.根据权利要求1所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述产生模块包括激光器阵列和多个温度控制器，所述激光器阵列包括多个阵列分布的激光器，每个所述激光器均与一个所述温度控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述合波拍频模块包括阵列波导光栅，所述激光器阵列的出光口与所述阵列波导光栅的入光口连接。
4.根据权利要求3所述的一种光子集成芯片，其特征在于，所述信号转换模块包括半导体光放大器和单行载流子光电探测器，所述阵列波导光栅的出光口与所述半导体光放大器的入光口连接，所述半导体光放大器的出光口与所述单行载流子光电探测器的入光口连接。
5.根据权利要求4所述的一种光子集成...
【专利技术属性】
技术研发人员：付孟博，王梦宾，管爽，刘志忠，刘杰涛，王文亭，张薇，祝宁华，
申请(专利权)人：雄安创新研究院，
类型：新型
国别省市：
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