用于光子集成电路的多模波导系统和连接器技术方案

本发明专利技术公开了用于光子集成电路的多模波导系统和连接器。本文描述的示例实现方式涉及一种包括一个或更多个光子集成电路的系统，所述一个或更多个光子集成电路具有多模波导并通过使用本文所描述的多模波导连接器连接至印刷光学板。印刷光学板可以包括嵌入式多模波导总线以促进去往和来自光子集成电路的光信号。该系统还可以包括小芯片，例如被配置成连接至光纤电缆的具有单模波导的光子集成电路。接至光纤电缆的具有单模波导的光子集成电路。接至光纤电缆的具有单模波导的光子集成电路。

【技术实现步骤摘要】
用于光子集成电路的多模波导系统和连接器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请基于2020年4月15日提交的临时美国专利申请第63/010,394号和2020年10月8日提交的美国专利申请第63/089,346号，并根据35U.S.C.119(e)要求上述两件申请的国内优先权。出于所有目的，上述两件申请的公开内容在此通过引用整体并入本文中。


[0003]本公开内容大体上涉及光子集成电路(PIC)系统，并且更具体地，涉及具有多模波导和多模波导连接器的PIC系统。

技术介绍

[0004]在PIC系统中，由于PIC系统的铜迹线向零塌陷，光连接器在片上系统(SoC)紧邻处变得拥挤。不幸的是，对于这种拥挤的总线环境，没有光输入/输出(I/O)标准。PIC的输入输出(相当于电气系统的I/O缓冲器和焊盘)——也被称为片外光总线——没有任何候选解决方案、行业共识或标准活动。缺乏这样的解决方案是涉及PIC部件的连接器制造商面临的近期挑战。
[0005]印刷光学板(POB)的设计有了新的发展，以将嵌入式波导包括在电路板内。图1示出了示例POB系统。具体地，图1示出了嵌入在印刷电路板(PCB)材料中的光波导芯层和工艺。箭头指示从光学模块到SoC的光路的方向。由于光学层和电气层在制造中对准，因此组装壳体不需要提供额外的对准。然而，材料系统需要新的层压工艺，这增加了成本并产生未知的现场产品可靠性。

技术实现思路

[0006]本文描述的示例实现方式涉及一种系统，其包括具有多模波导并连接至印刷光学板的一个或更多个光子集成电路。该印刷光学板可以包括嵌入式多模波导总线以促进去往和来自光子集成电路的光信号。该系统还可以包括小芯片，例如被配置成连接至光纤电缆的具有单模波导的光子集成电路。
[0007]本文描述的示例实现方式涉及集成到系统中的多模波导连接器，该系统包括具有多模波导并连接至印刷光学板的一个或更多个光子集成电路。该多模波导连接器可以包括：绝热锥形部分，该绝热锥形部分促进从单模光信号到多模光信号的转变；以及棱镜部分，该棱镜部分与多模波导进行接口连接并且被配置成将多模光信号引导至绝热锥形部分和从绝热锥形部分引导多模光信号。
[0008]本公开内容的各方面涉及一种系统，具有：一个或更多个多模波导(MMW)光子集成电路(PIC)，所述一个或更多个MMW PIC中的每一个包括通过双向信道连接至嵌入式数字均衡器的MMW，所述嵌入式数字均衡器被配置成实施电信号到光信号转换以及光信号到电信号转换；印刷光学板(POB)，其包括与一个或更多个MMW PIC的MMW连接的嵌入式MMW总线；以及连接至POB的SMW总线的单模波导(SMW)PIC，该SMW PIC包括通过双向信道连接至另一嵌
入式数字均衡器的SMW，该另一嵌入式数字均衡器被配置成实施电信号到光信号转换以及光信号到电信号转换。
[0009]本公开内容的各方面可以进一步涉及一种多模波导连接器，该多模波导连接器可以包括：被配置成与多模波导接合的棱镜部分；以及绝热锥形部分，该绝热锥形部分具有与棱镜部分进行接口连接的基部以及与单模波导进行接口连接的顶部，所述基部比所述顶部宽。
[0010]本公开内容的各方面可以进一步涉及一种波导连接器，该波导连接器可以包括被配置成与第一波导接合的棱镜部分；以及绝热锥形部分，该绝热锥形部分具有与棱镜部分进行接口连接的基部以及与第二波导进行接口连接的顶部，所述基部比所述顶部宽。
[0011]本公开内容的各方面可以进一步涉及一种系统，具有：包括一个或更多个多模波导的一个或更多个光子集成电路；以及连接至所述一个或更多个多模波导的一个或更多个多模波导连接器，所述一个或更多个多模波导连接器中的每一个包括：棱镜部分，该棱镜部分被配置成与所述一个或更多个多模波导接合；以及绝热锥形部分，该绝热锥形部分包括与棱镜部分进行接口连接的基部以及与单模波导进行接口连接的顶部，所述基部比所述顶部宽。
附图说明
[0012]图1示出了相关技术的示例印刷光学板(POB)系统。
[0013]图2示出了根据示例实现方式的包括针对PIC的多模波导的示例系统。
[0014]图3示出了来自针对PIC的多模波导实现方式的示例损伤。
[0015]图4示出了根据示例实现方式的系统中的PIC的示例。
[0016]图5示出了根据示例实现方式的具有绝热锥形部分的波导连接器的示例横截面。
[0017]图6示出了根据示例实现方式的波导连接器的示例配置。
[0018]图7示出了根据示例实现方式的波导连接器的另一示例配置。
具体实施方式
[0019]以下详细描述提供了本申请的附图和示例实现方式的更多细节。为了清楚起见，省略了附图之间的冗余元件的附图标记和描述。在整个说明书中使用的术语是作为示例提供的并且不旨在是限制性的。本文描述的示例实现方式可以单独使用，或者与本文描述的其他示例实现方式组合使用，或者与任何其他期望的实现方式组合使用。
[0020]在包括具有嵌入式波导的POB的PIC系统中，需要光连接器来促进板到光模块之间以及板到芯片之间的接口。因为铜迹线长度最终将变为零，所以光至电的系统和接口将使得小芯片最终正好设置在封装上。
[0021]因此，本文描述的示例实现方式涉及包括与POB集成的多模波导的系统。
[0022]图2示出了根据示例实现方式的示例系统。在图2中所示的示例实现方式中，存在一个或更多个多模波导(MMW)PIC 206，所述多模波导(MMW)PIC 206连接至POB 210以与小芯片208接口连接，所述小芯片208通过波导到光纤电缆连接器202连接至超光纤电缆203。一个或更多个MMW PIC 206中的每一个包括被配置成促进从MMW PIC到POB的光信号的MMW 205，并且经由双向信道连接至被配置成实施电信号/光信号转换的嵌入式数字均衡器201。
在本文所描述的系统中，取决于期望的实现方式，MMW PIC 206和PIC 208可以被配置成实施聚合、光交换(例如，交换功能)和电功能。这样的实现方式可以避免相关技术的单模方法。
[0023]嵌入式数字均衡器201被配置成：针对从MMW PIC 206到MMW 205的出口信号实施电信号到光信号的转换，或者针对从MMW 205到MMW PIC 206的进口信号实施光信号到电信号转换。在示例实现方式中，嵌入式数字均衡器201可以包括串行器/解串器(SERDES)线性或非线性均衡器方案，以对MMW 205将产生的损伤进行补偿。由MMW 205(来自多模波导或光纤)引起的损伤是如图3所示的模态色散的形式。这是确定性噪声如反射和插入，其可以由嵌入式数字均衡器201补偿，无论嵌入式数字均衡器201是线性均衡器还是非线性均衡器。嵌入式数字均衡器201通过芯片到波导连接器211在MMW PIC 206与MMW 205之间接口连接。如本文所述，嵌入式数字均衡器201用于光路上的信道信号损伤。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模波导连接器，所述多模波导连接器包括：被配置成与多模波导接合的棱镜部分；以及绝热锥形部分，包括：与所述棱镜部分进行接口连接的基部；以及与单模波导进行接口连接的顶部，所述基部比所述顶部宽。2.根据权利要求1所述的多模波导连接器，还包括将所述绝热锥形部分的基部与所述棱镜部分进行接口连接的主体部分，所述主体部分被配置成将多模光信号引导至所述棱镜部分或者引导至所述绝热锥形部分的基部。3.根据权利要求2所述的多模波导连接器，其中，所述主体部分是矩形形状。4.根据权利要求1所述的多模波导连接器，其中，所述棱镜部分被配置成与所述绝热锥形部分正交地与所述多模波导接合。5.根据权利要求1所述的多模波导连接器，其中，所述绝热锥形部分是锥体形状。6.根据权利要求1所述的多模波导连接器，其中，所述绝热锥形部分的顶部包括矩形部分。7.一种系统，包括：包括一个或更多个多模波导的一个或更多个光子集成电路；连接至所述一个或更多个多模波导的一个或更多个多模波导连接器，所述一个或更多个多模波导连接器中的每一个包括：被配置成与所述一个或更多个多模波导接合的棱镜部分；以及绝热锥形部分，包括：与所述棱镜部分进行接口连接的基部；以及与单模波导进行接口连接的顶部，所述基部比所述顶部宽。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或更多个多模波导通过双向信道连接至嵌入式数字均衡器，所述嵌入式数字均衡器被配置成实施电信号到光信号转换以及光信号到电信号转换；其中，所述系统还包括印刷光学板，所述印刷光学板包括与所述一个或更多个多模波导连接的嵌入式多模波导总线。9.根据权利要求8所述的系统，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：金起泓，杰里米，
申请(专利权)人：广濑电机株式会社，
类型：发明
国别省市：