一种波分复用（WDM）接收器，包括：输入波导；以及连接到输入波导的解复用器。解复用器被配置为：将从输入波导接收的信号解复用为多个分离信号，分离信号中的一个或多个具有多个光学模式，以及将多个分离信号中的每个输出到相应输出波导中，该输出波导连接到解复用器的相应输出端口。被配置为承载具有多个光学模式的分离信号中的一个的至少一个输出波导被连接到相应的模式旋转器，该模式旋转器或者每个模式旋转器被配置为旋转在其中接收的相应分离信号的多个光学模式。该模式旋转器或者每个模式旋转器连接到相应波导光电二极管，该相应波导光电二极管被配置为根据从相应模式旋转器接收的分离信号生成光电流。器接收的分离信号生成光电流。器接收的分离信号生成光电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】WDM接收器及其操作方法
[0001]本专利技术涉及WDM接收器及其操作方法。
[0002]支持波分复用（WDM）的光接收器包含波长解复用器（DeMux）和一系列检测器以将每个波长信号转换成电信号。典型的波长解复用器基于阵列波导光栅（AWG）、中阶梯光栅、成角度的多模干涉（MMI）波导、和/或马赫
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曾德尔干涉仪，并且通常设计成具有单模波导。
[0003]这种接收器中的检测器通常是光电二极管（PD），并且可以被植入为表面照明器件或波导器件。对于较高速度的应用，波导光电二极管是优选的，因为它们提供比表面照明器件低的电容。此外，对于其中来自解复用器的光已经在波导中的集成接收器，波导光电二极管是更常见的解决方案。当在硅中实施时，波导光电二极管通常具有水平的p
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n结，通过水平意味着p和n掺杂层是竖直的并且沿结的侧壁向上延伸。
[0004]在一些具有宽信道间隔和宽信道宽度的应用中，像粗波分复用（CWDM）一样，存在对宽/平坦的通带的需求，因为输出信道需要在任何给定信道内的低插入损耗，但需要来自相邻信道的高抑制（并且因此需要低串扰）。对此已经提出了若干方法，诸如双高斯滤波，或者在到解复用器的输入处的MZI的跟踪。然而，这些增加了插入损耗、具有高复杂性、和较低的制造产量。
[0005]使用表面照明光电二极管的先前实施方式针对解复用器的输出波导中的每个已经使用了多模（MM）波导。这适用于解复用器，该解复用器基于在波长改变时扫描跨输出波导的射束（例如AWG、中阶梯、成角度的MMI），从而导致波长相关的、到输出波导的耦合效率。当将输出波导从单模（SM）改变为MM时，波导更宽，并且因此移动光斑将耦合到用于更大的波长范围的MM波导，其具有更平坦的耦合效率，但是在光斑穿过波导的边缘时仍将具有急剧的抑制下降。
[0006]那些具有MM输出波导的解复用器良好地工作，只要在解复用器之后的所有光学电路在任何时间执行对在波导中传播的多模的要求。例如，通过实施通常具有足够宽的有源区域以吸收所有光学模式的表面照明光电二极管。
[0007]作为利用水平方向上的波长扫描来扫描光斑的多路复用器，所产生的高阶模式称为水平高阶模式。这些可以在水平轴（相对于光子集成电路（PIC）在平面内）上具有多个峰，而在竖直轴（垂直于PIC）上是单峰的。
[0008]对于具有水平结的波导光电二极管，由于在边缘处存在薄层掺杂以产生p
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n结，波导的水平边缘经历较大的光学损耗。该损耗不产生任何可用的光电流。由于高阶模式在波导边缘附近具有其功率的较大部分，所以它们将生成较少的光电流，并且因此光电二极管将具有强烈依赖于波长的响应度分布。这否定了由MM波导提供的波长响应的平坦化的益处。
[0009]因此，最好的基于硅的光电二极管（例如，具有水平结的波导）在由具有一个或多个MM输出波导的解复用器提供的平坦波长响应的情况下不能良好地工作。光电二极管将需要重新设计，并且这将导致性能的损耗。
[0010]因此，在第一方面，本专利技术的实施例提供波分复用（WDM）接收器，其包括：输入波导；
解复用器，其连接到输入波导，并且被配置为：将从输入波导接收的信号解复用（demultiplex）成多个分离的信号，分离的信号中的一个或多个具有多个光学模式，并且将多个分离信号中的每个输出到相应的输出波导中，所述输出波导连接到解复用器的相应输出端口；其中被配置为承载具有多个光学模式的分离信号中的一个的至少一个输出波导连接到相应模式旋转器，该模式旋转器或每个模式旋转器被配置为旋转在其中接收的相应分离信号的多个光学模式；以及其中该模式旋转器或每个模式旋转器连接到相应波导光电二极管，该相应波导光电二极管被配置为根据从相应模式旋转器接收的分离信号生成光电流。
[0011]这样的WDM接收器显示了增强的性能、和更平坦的波长响应。
[0012]WDM接收器可具有以下可选特征的任何一个或在它们兼容的条件下的任何组合。
[0013]多个分离信号中的至少一个可以具有多个水平光学模式，该模式旋转器或者每个模式旋转器可以被配置为将多个水平模式旋转为多个竖直模式，并且该波导光电二极管或者每个波导光电二极管可以包括水平半导体结。
[0014]多个分离信号中的至少一个可以具有多个竖直模式，该模式旋转器或者每个模式旋转器可以被配置为将多个竖直光学模式旋转为多个水平光学模式，并且该波导光电二极管或者每个波导光电二极管可以包括竖直半导体结。
[0015]WDM接收器还可以包括位于至少一个模式旋转器和相应的波导光电二极管之间的中间波导，并且中间波导可以具有在垂直于中间波导的引导方向的方向上测量的宽度，该宽度沿着平行于中间波导的引导方向的长度变窄。WDM接收器还可以包括位于该模式旋转器或模式旋转器中的每个模式旋转器与对应的波导光电二极管之间的中间波导，每个中间波导可以具有在垂直于相应中间波导的引导方向的方向上测量的宽度，其沿着平行于相应中间波导的引导方向的长度变窄，以便减小通过其传输的多个光学模式的光斑尺寸。
[0016]每个波导光电二极管可以被设置在绝缘体上硅晶片上，并且包括肋或脊波导，其包括一个或多个掺杂区域。每个肋或脊波导可以由锗形成。每个波导光电二极管可以具有由本征区域分开的第一掺杂区域和第二掺杂区域。每个波导光电二极管的第一掺杂区域可以包括下掺杂区域和上掺杂区域，并且下掺杂区域可以包含具有比上掺杂区域高的浓度的掺杂剂。每个波导光电二极管可以包括与第一掺杂区域电接触的第一电极、和与第二掺杂区域电接触的第二电极。第一电极可以与第一掺杂区域的下掺杂区域电接触，并且第二电极可以与第二掺杂区域的下掺杂区域电接触。具有比上掺杂区域更高的掺杂浓度的下掺杂区域在空间上位于上掺杂区域下方。
[0017]解复用器可以是以下各项中的任一项：阵列波导光栅、中阶梯光栅、成角度的多模干涉解复用器、或马赫
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曾德尔干涉仪。
[0018]所有的分离的信号可以具有多个光学模式，所有输出波导可以连接到相应的旋转器，并且所有模式旋转器可以连接到相应的波导光电二极管。
[0019]在第二方面，本专利技术的实施例提供了一种操作波分复用（WDM）接收器的方法，该方法包括以下步骤：在输入波导处接收信号；
将所接收的信号提供给解复用器；由解复用器将接收到的信号解复用成多个分离信号，一个或多个分离信号具有多个光学模式；将多个分离信号中的每个输出到相应的输出波导中，所述相应的输出波导被连接到解复用器的相应输出端口；在至少一个输出波导中，所述输出波导承载具有多个光学模式的分离信号中的一个，使用模式旋转器来旋转在其中接收的相应信号的多个光学模式；以及向波导光电二极管提供旋转的相应信号，该波导光电二极管根据其生成光电流。
[0020]这样的方法导致生成较大度数（degree）的光电流，并且接收器具有较平坦波长响应。
[0021]该方法可以具有以下可选特征的任何一个或在它们兼容的条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种波分复用（WDM）接收器，包括：输入波导；解复用器，连接至所述输入波导，并且被配置为：将从所述输入波导接收的信号解复用成多个分离信号，所述分离信号中的一个或多个具有多个光学模式，以及将所述多个分离信号中的每个输出到相应输出波导中，所述相应输出波导连接到所述解复用器的相应输出端口；其中被配置为承载具有多个光学模式的所述分离信号中的一个的至少一个输出波导被连接到相应模式旋转器，所述模式旋转器或每个模式旋转器被配置为旋转在其中接收的相应分离信号的所述多个光学模式；以及其中所述模式旋转器或每个模式旋转器连接到相应波导光电二极管，所述相应波导光电二极管被配置为根据从所述相应模式旋转器接收的所述分离信号生成光电流。2.根据权利要求1所述的WDM接收器，其中所述多个分离信号中的至少一个具有多个水平光学模式，所述模式旋转器或每个模式旋转器被配置为将所述多个水平光学模式旋转为多个竖直模式，并且其中所述波导光电二极管或每个波导光电二极管包括水平半导体结。3.根据权利要求1或权利要求2所述的WDM接收器，其中所述多个分离信号中的至少一个具有多个竖直光学模式，所述模式旋转器或每个模式旋转器被配置为将所述多个竖直光学模式旋转成多个水平光学模式，并且其中所述波导光电二极管或每个波导光电二极管包括竖直半导体结。4.根据任一前述权利要求所述的WDM接收器，还包括位于至少一个模式旋转器与相应波导光电二极管之间的中间波导，其中所述中间波导具有在垂直于所述中间波导的引导方向的方向上测量的宽度，所述宽度沿着平行于所述中间波导的所述引导方向的长度变窄。5.根据权利要求4所述的WDM接收器，还包括中间波导，其位于所述模式旋转器或所述模式旋转器中的每个模式旋转器与对应波导光电二极管之间，其中每个中间波导具有在垂直于所述相应中间波导的引导方向的方向上测量的宽度，所述宽度沿着平行于所述相应中间波导的所述引导方向的长度变窄，以便减小通过其传输的所述多个光学模式的光斑尺寸。6.根据任一前述权利要求所述的WDM接收器，其中每个波导光电二极管被设置在绝缘体上硅晶片上，并且包括肋或脊波导，所述肋或脊波导包括一个或多个掺杂区域。7.根据权利要求6所述的WDM接收器，其中每个肋或脊波导由锗形成。8.根据权利要求6或权利要求7所述的WDM接收器，其中每个波导光电二极管具有由本征区域分开的第一掺杂区域和第二掺杂区域。9.根据权利要求8所述的WDM接收器，其中每个波导光电二极管的所述第一掺杂区域包括下掺杂区域和上掺杂区域，并且其中所述下掺杂区域包含具有比所述上掺杂区域高的浓度的掺杂剂。10.根据权利要求8或权利要求9所述的WDM接收器，其中每个波导光电二极管的所述第二掺杂区域包括下掺杂区域和上掺杂区域，并且其中所述下掺杂区域包含具有比所述上掺杂区域高的浓度的掺杂剂。11.根据权利要求8
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10中任一项所述的WDM接收器，其中每个波导光电二极管还包括与
所述第一掺杂区域电接触的第一电极、和与所述第二掺杂区域电接触的第二电极。12.根据当从属于权利要求9和10时的权利要求11所述的WDM接收器，其中所述第一电极与所述第一掺杂区域的所述下掺杂区域电接触，并且所述第二电极与所述第二掺杂区域的所述下掺杂区域电接触。13.根据任一前述权利要求所述的WDM接收器，其中所述解复用器是以下各项中的任一项：阵列波导光栅、中阶梯光栅、成角度的多模干涉解复用器、或马赫
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曾德尔干涉仪。14.根据任一前述权利要求所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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