具有温度不敏感特征的光子装置和延迟线干涉仪制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了具有温度不敏感特征的光子装置和延迟线干涉仪。该延迟线干涉仪包括：第一臂部，包括特征在于与第一相位延迟对应的第一分组指数的第一长度的第一材料，以传输具有第一峰值频率的第一光波；以及第二臂部，包括特征在于与第二相位延迟对应的第二分组指数的第二长度的第二材料，以传输具有第二峰值频率的第二光波，第二光波相对于第一光波具有时间延迟差。第一相位延迟和第二相位延迟被配置为在温度改变时同样改变。在第一光波和第二光波之间的时间延迟差被设置为自由光谱范围(FSR)的反转值，以至少使第一峰值频率与指定频率网格的信道对准。本实用新型专利技术能够精确地实现温度自补偿。

【技术实现步骤摘要】
具有温度不敏感特征的光子装置和延迟线干涉仪
本技术涉及硅光子装置。具体而言，涉及具有温度不敏感特征的光子装置和延迟线干涉仪。
技术介绍
具体地，硅光子装置已经应用于包括DWDM和CWDM(粗波分复用)的WDM光传输网络，其中，MUX/DEMUX波长可能由于环境温度而改变，从而对通过网络传输的光信号造成问题。延迟线干涉仪(DLI)可以是基于其两个臂部中的时间延迟双光束干涉的具有非常低损耗的重要双信道MUX/DEMUX装置。通常，DLI是温度敏感的，这是因为在两个臂部之间具有长度差异。然而，温度敏感性使其难以在非冷却环境中使用。需要额外的控制回路来跟踪波长或保持在波长网格上，降低了其在WDM应用中的可靠性并增加成本。
技术实现思路
温度敏感性光子装置存在如下问题：难以在非冷却环境中使用，并且，需要额外的控制回路来跟踪波长或保持在波长网格上，降低了其在WDM应用中的可靠性，并且增加成本。本技术提供了一种具有温度不敏感特征的光子装置，包括：第一波导，包括第一长度的第一材料，用于在环境温度下传输具有第一峰值频率的第一光波，所述第一材料特征在于与第一相位延迟对应的第一分组指数；第二波导，包括第二长度的第二材料，用于在相同的环境温度下传输相对于所述第一光波具有时间延迟差的具有第二峰值频率的第二光波，所述第二材料特征在于与第二相位延迟对应的第二分组指数；其中，所述第一相位延迟和所述第二相位延迟被配置为在环境温度具有任何变化时改变相同的量，并且所述第一光波与所述第二光波的所述时间延迟差等于自由光谱范围FSR的反转值，所述自由光谱范围被配置成使所述第一峰值频率和所述第二峰值频率与指定频率网格中的两个信道对准。其中，第一波导和第二波导形成在同一SOI衬底中，并且分别埋入在与SOI衬底的硅体至少部分地隔离的介电绝缘体覆层材料内。其中，所述第一材料包括氧化硅和氮化硅的混合物。其中，第一材料包括玻璃材料，玻璃材料具有比氧化硅的分组指数大的分组指数和用于所述第一光波的透明度特征，并且相应地，所述第二材料由硅组成。其中，第一峰值频率和第二峰值频率对应于密集波分复用(DWDM)ITU网格或宽间隔粗波分复用(CWDM)网格的两个信道，相互频率偏移不小于所述FSR的一半。光子装置是延迟线干涉仪，延迟线干涉仪被配置为是使所述第一波导和所述第二波导分别与以1x2或2x2配置的输入多模干涉耦合器以及以用于将两个频率信道组合成一个复合信号流的2x1组合器配置的输出多模干涉耦合器耦合的交织器。光子装置是延迟线干涉仪，延迟线干涉仪被配置为是使所述第一波导和所述第二波导分别与以1x2分光器或2x2配置的输入多模干涉耦合器以及以用于将混合有两个频率的密集信号分离为指定频率网格的两个单独信道的2x2配置的输出多模干涉耦合器耦合的解交织器。其中，第一波导和第二波导分别包括均由具有第三长度的第三材料制成的第一额外部分和第二额外部分。光子装置进一步包括设置在与所述第一长度的第一材料和所述第二长度的第二材料热隔离的所述第三长度的第一额外部分上的加热器，用于生成局部温度引起的频移，以补偿第一峰值频率远离由环境温度的变化引起的指定频率网格的标准信道频率的任何偏移。本技术提供了一种具有温度不敏感特征的延迟线干涉仪，包括：第一波导臂部，包括串联连接以在环境温度下传输第一峰值频率的第一光波的第一多个区段，所述第一多个区段中的每一个的特征在于第一多个长度中的一个和特定材料分组指数；加热器，靠近所述第一多个区段中的至少一个附近设置，以局部设定第二温度；第二波导臂部，包括串联连接的以在相同的环境温度下传输相对于所述第一光波具有时间延迟差的第二信道频率的第二光波的第二多个区段，所述第二多个区段中的每一个的特征在于第二多个长度中的一个和特定材料分组指数；其中，用于传输所述第一光波的所述第一波导臂部的第一相位延迟变化被配置为在环境温度具有任何改变时等于用于传输所述第二光波的所述第二波导臂部的第二相位延迟变化，并且在所述第一光波和所述第二光波之间的时间延迟差等于与指定频率网格相关联的自由光谱范围FSR的反转值，并且所述第二温度被设置为高于所述环境温度，以引起频移，以使至少所述第一峰值频率与所述指定频率网格的信道频率对准。其中，第一波导臂部和所述第二波导臂部形成在共用SOI衬底中，并且通过由氧化硅制成的绝缘体覆层材料彼此隔离。其中，第一峰值频率和第二峰值频率对应于选自标准ITU网格的两个密集波分复用(DWDM)信道，相互频率偏移不小于所述FSR的一半。其中，第二温度被设置为引起小于所述FSR的一半值的频移。其中，加热器包括与埋入在由氧化硅制成的同一块绝缘体覆层材料中的至少一个第一区段相同的长度，所述绝缘体覆层材料与附近的覆层材料热隔离并且通过一个或多个部分蚀刻掉结构悬挂于硅衬底下面。本技术取得了如下效果：在高速低损耗DWDM光通信中在用于特定频率网格的两个信道的基于波导的DLI中能够非常精确地实现温度自补偿。附图说明下图仅是示例，不应在本文中不适当地限制权利要求的范围。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，在本文中描述的示例和实施例仅用于说明的目的，并且向本领域的技术人员暗示鉴于此的各种修改或变化，并且这些修改或变化包含在该过程的精神和范围以及所附权利要求的范围内。图1是根据本技术的实施例的温度不敏感延迟线干涉仪(DLI)的简化图。图2是示出根据本技术的实施例的与图1的DLI相关联的自由光谱范围的示意图。图3是示出根据本技术的实施例的由不同材料制成的DLI的频移的温度依赖性的示例性图表。图4是根据本技术的另一个实施例的温度不敏感DLI的简化图。图5是根据本技术另一实施例的具有波长锁定加热器的温度不敏感DLI的简化图。图6是示出在图5的DLI中的加热器和根据本技术的实施例的衬底的简化图，该加热器设置在波导附近，该加热器和波导都嵌入与附近的覆层隔离的绝缘体覆层材料内。具体实施方式本技术涉及光通信技术。更具体地，本技术提供了一种基于硅光子波导的温度不敏感延迟线干涉仪。仅通过示例，本技术公开了具有混合臂部材料和匹配臂部长度的温度不敏感DLI装置，并且提供了一种在高速低损耗DWDM光通信中在用于特定频率网格的两个信道的基于波导的DLI中非常精确地实现温度自补偿的方法，虽然能够具有其他应用。在现代电气互连系统中，高速串行链路已经代替了并联数据总线，并且串行链路速度因CMOS技术的演进而快速增大。根据摩尔定律，互联网带宽每两年就几乎翻倍。但是摩尔定律在今后十年结束。标准CMOS硅晶体管在大约5nm时停止增大。并且，因生产规模而增大的互联网带宽进入稳定时期。但是互联网和移动应用继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。本公开描述了越过摩尔定律提高通信带宽的技术和方法。在一个实施例中，本技术提供了一种具有温度不敏感特征的光子装置。该光子装置包括第一波导，其包括第一长度的第一材料，用于在环境温度下传输具有第一峰值频率的第一光波，第一材料特征在于对应于第一相位延迟的第一分组指数。此外，光子装置包括第二波导，第二波导包括第二长度的第二材料，用于在相同的环境温度下传输相对于第一光波具有时间延迟差的具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有温度不敏感特征的光子装置，其特征在于，所述光子装置包括：第一波导，包括第一长度的第一材料，用于在环境温度下传输具有第一峰值频率的第一光波，所述第一材料特征在于与第一相位延迟对应的第一分组指数；第二波导，包括第二长度的第二材料，用于在相同的环境温度下传输相对于所述第一光波具有时间延迟差的具有第二峰值频率的第二光波，所述第二材料特征在于与第二相位延迟对应的第二分组指数；其中，所述第一相位延迟和所述第二相位延迟被配置为在环境温度具有任何变化时改变相同的量，并且所述第一光波与所述第二光波的所述时间延迟差等于自由光谱范围FSR的反转值，所述自由光谱范围被配置成使所述第一峰值频率和所述第二峰值频率与指定频率网格中的两个信道对准。

【技术特征摘要】
2016.05.06 US 15/148,7101.一种具有温度不敏感特征的光子装置，其特征在于，所述光子装置包括：第一波导，包括第一长度的第一材料，用于在环境温度下传输具有第一峰值频率的第一光波，所述第一材料特征在于与第一相位延迟对应的第一分组指数；第二波导，包括第二长度的第二材料，用于在相同的环境温度下传输相对于所述第一光波具有时间延迟差的具有第二峰值频率的第二光波，所述第二材料特征在于与第二相位延迟对应的第二分组指数；其中，所述第一相位延迟和所述第二相位延迟被配置为在环境温度具有任何变化时改变相同的量，并且所述第一光波与所述第二光波的所述时间延迟差等于自由光谱范围FSR的反转值，所述自由光谱范围被配置成使所述第一峰值频率和所述第二峰值频率与指定频率网格中的两个信道对准。2.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导形成在同一SOI衬底中，并且分别埋入在与所述SOI衬底的硅体至少部分地隔离的介电绝缘体覆层材料内。3.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于，所述第一材料包括玻璃材料，所述玻璃材料具有比氧化硅的分组指数大的分组指数和用于所述第一光波的透明度特征，并且相应地，所述第二材料由硅组成。4.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于，所述第一峰值频率和所述第二峰值频率对应于密集波分复用(DWDM)ITU网格或宽间隔粗波分复用(CWDM)网格的两个信道，相互频率偏移不小于所述FSR的一半。5.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于，所述光子装置是延迟线干涉仪，所述延迟线干涉仪被配置为是使所述第一波导和所述第二波导分别与以1x2或2x2配置的输入多模干涉耦合器以及以用于将两个频率信道组合成一个复合信号流的2x1组合器配置的输出多模干涉耦合器耦合的交织器。6.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于，所述光子装置是延迟线干涉仪，所述延迟线干涉仪被配置为是使所述第一波导和所述第二波导分别与以1x2分光器或2x2配置的输入多模干涉耦合器以及以用于将混合有两个频率的密集信号分离为指定频率网格的两个单独信道的2x2配置的输出多模干涉耦合器耦合的解交织器。7.根据权利要求1所述的光子装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤正树，拉达克里希南·L·纳加拉扬，
申请(专利权)人：颖飞公司，
类型：新型
国别省市：美国,US