在硅光子中的整体式光谱组合器和锁定器制造技术

本发明专利技术提供了一种在硅光子中的整体式光谱组合器和锁定器。提供了一种双通道DWDM光谱组合器，其与波长锁定器整合。在ITU栅通道处的两个光信号分别由MZM调制器调制并且组合成在绝缘硅片衬底上构建的基于硅波导的延迟线干涉仪，以产生具有等于两个ITU栅通道的间距的两倍的自由光谱范围的组合信号。两个抖动信号可以分别加入两个光信号中，用于识别相应的两个信道波长并且锁定每个波长，同时输出组合信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学电信技术。更具体而言，本专利技术提供一种在娃光子内的整体式双通道光谱组合器以及基于波导的波长锁定器。
技术介绍
在过去的几十年，随着云计算和数据中心的出现，网络服务器的需要演进。例如，长时间使用的三级配置不再充分或合适，这是因为分布式应用需要更平的网络架构，其中，服务器虚拟化允许服务器并行操作。例如，多个服务器可以共同用于执行请求的任务。并行运行的多个服务器的当务之急通常是在其自身之间快速地分享大量信息，与使数据通过多层网络架构(例如，网络交换机等)来回移动相反。提供叶刺型网络架构，以更好地允许服务器并行运行，并且在服务器之间快速移动数据，提供高带宽和低延迟。通常，叶刺型网络架构使用架顶交换机，该交换机可以直接进入服务器节点和链路内，返回一组非阻塞刺交换机，这些交换机具有充足的带宽，以允许服务器群集彼此链接并且共享大量数据。在如今的典型的叶刺型网络中，在服务器之间分享千兆比特的数据。在某些网络架构中，在相同等级上的网络服务器具有某些对等链路，用于进行数据共享。可惜的是，这种类型设置的带宽通常不充分。要理解的是，本专利技术的实施方式使用在叶刺型架构中的PAM(例如，PAM4、PAM8、PAM12、PAM16等)，该架构允许通过光学网络传输大量数据(在刺等级上具有高达万亿字节的数据)。
技术实现思路
本专利技术涉及光学电信技术。更具体地，本专利技术提供了一种在硅光子中的整体式双通道光谱组合器和基于波导的波长锁定器。虽然能够具有其他应用，但是仅仅通过实例，本专利技术公开了一种硅光子器件，其在单个芯片内整合一对具有双通道波长组合器和非基于Etalon的锁定器的MZM(马赫曾德调制器)，用于将一对激光信号组合到一个光纤内，并且本专利技术公开了一种方法，用于锁定高数据速率WDM光学通信的两个波长。在现代电气互连系统中，高速串行链路代替了并行数据总线，并且由于CMOS技术的演变，所以串行链路速度快速增大。遵循摩尔定律，互联网宽带几乎每隔两年就翻倍。但是摩尔定律在今后十年将到尽头。标准的CMOS娃晶体管在大约5nm停止扩展(scaling)。并且，由工艺放大造成的互联网带宽增大将达到平衡。但是，互联网和移动应用程序持续需要大量带宽，来传输照片、视频、音乐以及其他多媒体文件。本公开描述了用于超出摩尔定律之外提高通信带宽的技术和方法。在一个实施方式中，本专利技术提供了一种硅光子器件，用于组合两个光信号，同时锁定相应的波长。硅光子器件，包括:第一波导，具有嵌入衬底的第一区域中的、从第一端到第二端的第一路径长度；以及第二波导，具有从第三端到第四端的第二路径长度。第二路径长度比第一路径长度长了嵌入衬底的第二区域中的延迟线长度。硅光子器件进一步包括加热器元件，其基本上覆盖衬底的整个第二区域。此外，硅光子器件包括输入耦合器，其被配置为使具有第一波长的第一信号和具有第二波长的第二信号连接至第一波导的第一端和第二波导的第三端。而且，娃光子器件包括输出親合器，其被配置为使第一波导的第二端和第二波导的第四端连接至输出端口，所述输出端口的组合信号包括使第一信号的第一干涉光谱与第二信号的第二干涉光谱交错，第一干涉光谱的第一自由光谱范围与第一波长相关联，第二干涉光谱的第二自由光谱范围与第二波长相关联。在第一波长和第二波长分别锁定到ITU栅的相应通道中时，所述延迟线长度和加热器元件被配置为确定所述第一自由光谱范围等于第二自由光谱范围并且等于第一波长与第二波长之间的差值的两倍。在一个替换的实施方式中，本专利技术提供了一种方法，该方法使用硅光子器件来组合两个光信号，同时锁定相应的波长。该方法包括耦合以第一波长表征的第一光信号，以分成具有第一长度的第一波导路径和具有第二长度的第二波导路径。第二长度比第一长度长了特定的延迟线长度，以在与第一波长相关联的两个连续的通带峰值之间提供具有第一自由光谱范围的第一干涉光谱。该方法进一步包括耦合以第二波长为特征的第二光信号，以分成第一波导路径和第二波导路径，从而在与第二波长相关联的两个连续的通带峰值之间提供具有第二自由光谱范围的第二干涉光谱。第二自由光谱范围等于第一自由光谱范围，并且被配置为等于第一波长与第二波长之间的差值的两倍。此外，该方法包括在第一光信号内包含第一抖动信号并且在第二光信号内包含第二抖动信号。该方法进一步包括在第一波导路径以及第二波导路径两者的一个输出端口内形成组合信号。组合信号包括第一干涉光谱和第二干涉光谱。而且，该方法包括从组合信号中提取第一抖动信号和第二抖动信号。该方法进一步包括测量组合信号的抽头部分的功率强度，并且计算功率强度分别在第一抖动信号和第二抖动信号处的第一导数。而且，该方法包括通过最大化功率强度并且使分别在第一抖动信号和第二抖动信号处的第一导数为零，识别并且锁定第一波长和第二波长。原则上，可以通过上述相似的方式，锁定任何数量的波长。基于延迟线干涉仪的双通道光谱组合器和波长锁定器实际上是光交叉波分复用器(interleaver)。在干涉仪的任何一个臂中的波长的任何流(例如，相距100GHz)可以使用延迟线相变机构来组合。由于延迟线干涉仪光谱响应具有周期性，所以所有波长可以锁定到其各自的ITU栅(ITU grid) ο可以通过抖动频率，或者使用TDM方法，并且在多波长信号上循环通过单个抖动频率，单独地标记每个波长信号，并且可以单独地锁定波长。【附图说明】以下示图仅仅是实例，这些实例不应过度限制在本文中的权利要求的范围。本领域的技术人员会认识到很多其他变化、修改以及替换。还要理解的是，在本文中描述的实例和实施方式仅仅用于说明的目的，并且向本领域的技术人员建议根据其进行的各种修改或变化，并且这些修改或变化要包含在该处理的精神和范围以及所附权利要求的范围内。图1为根据本专利技术的一个实施方式的具有解耦偏置/电流调制的MZM的简化图。图2为根据本专利技术的一个实施方式的具有作为控制的优点的输出及其互补输出的抽头信号的MZM的简化图。图3为根据本专利技术的一个实施方式的连接至在硅光子中实现的整体式双通道光谱组合器和波长锁定器的两个MZM的简化图。图4为根据本专利技术的一个实施方式的示出整体式双通道光谱组合器和波长锁定器的波导配置的简化图。图5为根据本专利技术的一个实施方式的用于使用整体式双通道光谱组合器和波长锁定器的进行波长锁定控制的方法的简化流程图。【具体实施方式】提出以下描述，以使本领域的技术人员能够实现并且使用本专利技术并且在特定的应用背景下包含本专利技术。对于本领域的技术人员，在不同应用中的各种修改以及各种使用显而易见，并且在本文中定义的一般原则可以应用于广泛的实施方式中。因此，本专利技术并非旨在限于所提出的实施方式，而是旨在符合与在本文中公开的原理和新型特征一致的最广泛的范围。在以下详细描述中，提出了多个具体细节，以便提供本专利技术的更彻底的理解。然而，对于本领域的技术人员，显然可以实践本专利技术，而不必限于这些具体细节。在其他情况下，用方框图的形式(而非详细地)显示了众所周知的结构和装置，以免本专利技术晦涩难懂。将读者的注意力引向与本说明书同时提交的并且与本说明书一起供公众监督的所有论文和文档，并且所有这种论文和文档的内容包含在本文中，以作参考。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及示图)中公开的所有特征可以由用作相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组合两个光信号同时锁定相应波长的硅光子器件，包括：第一波导，具有自置于衬底的第一区域中的第一端至第二端的第一路径长度；第二波导，具有从第三端到第四端的第二路径长度，所述第二路径长度比所述第一路径长度长了置于所述衬底的第二区域中的延迟线长度；加热器元件，基本上覆盖所述衬底的整个第二区域；输入耦合器，被配置为将具有第一波长的第一信号和具有第二波长的第二信号连接至所述第一波导的所述第一端和所述第二波导的所述第三端；输出耦合器，被配置为将所述第一波导的所述第二端和所述第二波导的所述第四端连接至输出端口，所述输出端口的组合信号包括与所述第二信号的第二干涉光谱交错的、所述第一信号的第一干涉光谱，所述第一干涉光谱的第一自由光谱范围与所述第一波长相关，所述第二干涉光谱的第二自由光谱范围与所述第二波长相关；其中，所述延迟线长度和所述加热器元件被配置为将所述第一自由光谱范围等于第二自由光谱范围并且等于所述第一波长与所述第二波长之间的差值的两倍确定为所述第一波长和所述第二波长分别锁定到ITU栅的相应通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉德哈克里什南·L·纳贾拉詹，加藤正树，
申请(专利权)人：颖飞公司，
类型：发明
国别省市：美国;US