集成在光电子芯片中的光子互连开关和网络制造技术

本公开涉及集成在光电子芯片中的光子互连开关和网络。光子互连基本开关被集成在光电子芯片中。开关包括相交以形成第一交叉点的第一和第二线性光学波导。两个第一光子重定向环形谐振器分别被耦合到第一和第二光学波导。两个第二光子重定向环形谐振器分别被耦合到第一和第二光学波导。第三线性光学波导被耦合到第一环形谐振器中的一个第一环形谐振器以及第二环形谐振器中的一个第二环形谐振器。第四线性光学波导被耦合到第一谐振器中的另一谐振器以及第二环形谐振器中的另一环形谐振器。集成在光电子芯片中的基础开关、复杂开关和光子互连网络包括光子互连基本开关中的至少两个光子互连基本开关。

Photonic interconnection switches and networks integrated in optoelectronic chips

【技术实现步骤摘要】
集成在光电子芯片中的光子互连开关和网络
根据实施例，本技术涉及集成在光电子芯片中的光子互连开关以及集成在光电子芯片中并且包括这种开关的光子互连网络的领域。
技术介绍
产生集成在光电子芯片中并且能够限制和引导光的线性光学波导是已知的。还已知产生集成在光电子芯片中的光子互连开关，使得可以将光子经由重定向环形谐振器从一个光学波导传送到另一光学波导，重定向环形谐振器可由电信号控制。通常，谐振器包括集成环和集成电子部件，集成电子部件邻近该环，并且可由电信号控制，集成环具有邻近光学波导的部分，以形成在环和光学波导之间的光学耦合的区域。当不存在电信号时，集成环处在“非谐振”状态，以使由光学波导带到耦合区域的光波穿过该耦合区域，并且在该光学波导中继续其路径。另一方面，当存在电信号时，集成电子部件改变集成环的状态，集成环的状态然后被置于“谐振”状态，以使经由光学波导中的一个光学波导到达耦合区域的光波被传送到集成环，然后经由另一耦合区域被传送到另一光学波导，光波在另一光学波导中沿相反的方向继续其路径。通常，上文所述的结构是在硅和绝缘体上硅(SOI)衬底上产生的。此外，H.Shabani“Lossawareswitchdesignandnonblockingdetectionalgorithmforintra-chipscalephotonicinterconnectionnetworks”，IEEETransactionsonComputers(Volume:65,Issue:6,June,2016)提供了集成在光电子芯片中的复杂光子互连网络，如上文所述，其包括多个光学波导和多个开关，并且其包括在光学波导之间的交叉点，以便通过选择性地控制谐振器来选择性地在源和接收器之间传送数据和数据包。
技术实现思路
当光学波穿过交叉点或谐振器时，上文所述的光子互连网络受到损耗和串扰的限制，损耗和串扰会使传输的信号劣化。因此，应将损耗和串扰保持在最低。提供了一种集成在光电子芯片中的光子互连基本开关，其包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过；两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过；第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二光学波导的所述第一分支和所述第一光学波导的所述第二分支的相同侧；以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的另一第二光子重定向环形谐振器，所述另一第一光子重定向环形谐振器和所述另一第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第一光学波导的所述第一分支和所述第二光学波导的所述第二分支的相同侧；其中所述第三线性光学波导和所述第四光学波导各自具有在所述两个第一光子重定向环形谐振器这侧的第一端部以及在所述两个第二光子重定向环形谐振器这侧的第二端部。在一些实施例中，所述第三光学波导不与所述第一光学波导、所述第二光学波导和所述第四光学波导中的任何一个光学波导相交，并且其中所述第四光学波导不与所述第一光学波导、所述第二光学波导和所述第三光学波导中的任何光学波导相交。在一些实施例中，所述第一光学波导与所述第三光学波导相交，并且其中所述第二光学波导与所述第四光学波导相交，分别在它们的第二端部和所述第二环形谐振器之间相交，以形成第二交叉点和第三交叉点。在一些实施例中，基本开关进一步包括对称轴，在所述第一光学波导和所述第二光学波导之间的位置处，所述第一交叉点位于所述对称轴上，并且其中所述第一环形谐振器和所述第二环形谐振器分别位于所述对称轴的每一侧上。在一些实施例中，所述第三光学波导和所述第四光学波导的所述第一端部以及所述第一光学波导和所述第二光学波导的所述第二端部形成光波输入，并且其中所述第一光学波导和所述第二光学波导的所述第一端部以及所述第三光学波导和所述第四光学波导的所述第二端部形成光波输出。在一些实施例中，所述第三光学波导和所述第四光学波导的所述第一端部以及所述第一光学波导和所述第二光学波导的所述第二端部形成光波输出，并且其中所述第一光学波导和所述第二光学波导的所述第一端部以及所述第三光学波导和所述第四光学波导的所述第二端部形成光波输入。还提供了一种集成在光电子芯片中的光子互连基础开关，其包括第一基本开关和第二基本开关，其中所述第一基本开关和所述第二基本开关中的每个基本开关包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过；两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过；第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二光学波导的所述第一分支和所述第一光学波导的所述第二分支的相同侧；以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的另一第二光子重定向环形谐振器，所述另一第一光子重定向环形谐振器和所述另一第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第一光学波导的所述第一分支和所述第二光学波导的所述第二分支的相同侧；其中所述第三线性光学波导和所述第四光学波导各自具有在所述两个第一光子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成在光电子芯片中的光子互连基本开关，其特征在于，包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一外部光学耦合端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二外部光学耦合端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过，两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过，第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二线性光学波导的所述第一分支和所述第一线性光学波导的所述第二分支的相同侧，以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的另一第二光子重定向环形谐振器，所述另一第一光子重定向环形谐振器和所述另一第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第一线性光学波导的所述第一分支和所述第二线性光学波导的所述第二分支的相同侧；其中所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导各自具有在所述两个第一光子重定向环形谐振器这侧的第一端部以及在所述两个第二光子重定向环形谐振器这侧的第二端部。...

【技术特征摘要】
2017.10.02 FR 17591841.一种集成在光电子芯片中的光子互连基本开关，其特征在于，包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一外部光学耦合端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二外部光学耦合端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过，两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过，第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二线性光学波导的所述第一分支和所述第一线性光学波导的所述第二分支的相同侧，以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的另一第二光子重定向环形谐振器，所述另一第一光子重定向环形谐振器和所述另一第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第一线性光学波导的所述第一分支和所述第二线性光学波导的所述第二分支的相同侧；其中所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导各自具有在所述两个第一光子重定向环形谐振器这侧的第一端部以及在所述两个第二光子重定向环形谐振器这侧的第二端部。2.根据权利要求1所述的基本开关，其特征在于，所述第三线性光学波导不与所述第一线性光学波导、所述第二线性光学波导和所述第四线性光学波导中的任何一个光学波导相交，并且其中所述第四线性光学波导不与所述第一线性光学波导、所述第二线性光学波导和所述第三线性光学波导中的任何光学波导相交。3.根据权利要求1所述的基本开关，其特征在于，所述第一线性光学波导与所述第三线性光学波导相交，并且其中所述第二线性光学波导与所述第四线性光学波导相交，分别在它们的第二端部和所述第二光子重定向环形谐振器之间相交，以形成第二交叉点和第三交叉点。4.根据权利要求1所述的基本开关，其特征在于，进一步包括对称轴，在所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导之间的位置处，所述第一交叉点位于所述对称轴上，并且其中所述第一光子重定向环形谐振器和所述第二光子重定向环形谐振器分别位于所述对称轴的每一侧上。5.根据权利要求1所述的基本开关，其特征在于，所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导的所述第一端部以及所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导的所述第二端部形成光波输入，并且其中所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导的所述第一端部以及所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导的所述第二端部形成光波输出。6.根据权利要求1所述的基本开关，其特征在于，所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导的所述第一端部以及所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导的所述第二端部形成光波输出，并且其中所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导的所述第一端部以及所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导的所述第二端部形成光波输入。7.一种集成在光电子芯片中的光子互连基础开关，其特征在于，包括：第一基本开关和第二基本开关，其中所述第一基本开关和所述第二基本开关中的每个基本开关包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一外部光学耦合端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二外部光学耦合端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过，两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过，第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二线性光学波导的所述第一分支和所述第一线性光学波导的所述第二分支的相同侧，以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的另一第二光子重定向环形谐振器，所述另一第一光子重定向环形谐振器和所述另一第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第一线性光学波导的所述第一分支和所述第二线性光学波导的所述第二分支的相同侧；其中所述第三线性光学波导和所述第四线性光学波导各自具有在所述两个第一光子重定向环形谐振器这侧的第一端部以及在所述两个第二光子重定向环形谐振器这侧的第二端部；以及其中所述第一基本开关的线性光学波导被连接到所述第二基本开关的线性光学波导。8.根据权利要求7所述的光子互连基础开关，其特征在于，所述第一基本开关和所述第二基本开关的光子重定向环形谐振器被配置为在相同频率下谐振。9.一种集成在光电子芯片中的光子互连复杂开关，其特征在于，包括：偶数个基本开关；其中每个基本开关包括：第一线性光学波导和第二线性光学波导，所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导相交形成第一交叉点，并且所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导各自分别具有第一外部光学耦合端部和第二外部光学耦合端部，以使所述第一线性光学波导和所述第二线性波导各自具有在所述交叉点和所述第一外部光学耦合端部之间的第一分支，并且各自具有在所述第一交叉点和所述第二外部光学耦合端部之间的第二分支；两个第一光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第一分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线性光学波导，其中所述第一分支在所述两个第一光子重定向环形谐振器之间穿过，两个第二光子重定向环形谐振器，分别包括单个环，在所述第二分支的局部光学耦合区域中分别被耦合到所述第一线性光学波导和所述第二线光学波导，其中所述第二分支在所述两个第二光子重定向环形谐振器之间穿过，第三线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的一个第一光子重定向环形谐振器，并且被耦合到所述两个第二光子重定向环形谐振器中的一个第二光子重定向环形谐振器，所述一个第一光子重定向环形谐振器和所述一个第二光子重定向环形谐振器位于相对于所述第二线性光学波导的所述第一分支和所述第一线性光学波导的所述第二分支的相同侧，以及第四线性光学波导，在局部光学耦合区域中被耦合到所述两个第一光子重定向环形谐振器中的另一第一光子重定向环形谐振器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·米希特，P·勒迈特瑞，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：新型
国别省市：法国,FR