【技术实现步骤摘要】
功率高效集成光子交换机
[0001]本公开涉及用于光子交换机的节能设计，特别是如利用光子集成电路(PIC)中的马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪(MZI)实现的。
技术介绍
[0002]集成光子系统(诸如(例如)PIC实现的光收发器)通常包括一个或多个光子(或同义地称为光)交换机，以针对光信号的给定波长在高透射、低衰减状态(在本文中也简称为“透射状态”或“接通状态”)与低透射、高衰减状态(在本文中也称为“衰减状态”或“切断状态”)之间选择性地改变输出端口处的信号功率。例如，可以使用MZI来实现光子交换机，该MZI在其干涉仪臂中的一个或两者中包括可调整以在输出端口处引起相长干涉或相消干涉的电控相位调谐器。光子交换机通常在其操作寿命的大部分时期内维持在一种交换机状态(例如衰减状态)下，并且仅在短暂周期内过渡到另一种状态(例如透射状态)。为了使功耗最小化，因此期望将交换机的被动的、未供电操作模式与主要交换机状态“对准”。另外，光收发器和其他光子系统通常使用由不对称MZI(AMZI)实现的光滤波器，以将可调谐激光的波长与...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成光交换机或滤波器，包括：绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体器件层；马赫-曾德尔干涉仪，所述马赫-曾德尔干涉仪被形成于所述半导体器件层中，所述马赫-曾德尔干涉仪包括输入耦合器、输出耦合器、以及被连接在所述输入耦合器与所述输出耦合器之间的两个波导臂；以及至少一个第一相位调谐器，所述至少一个第一相位调谐器与所述波导臂中的一个波导臂相关联，其中所述两个波导臂的弯曲半径沿着所述波导臂的整个长度大于100μm。2.根据权利要求1所述的集成光交换机或滤波器，其中所述两个波导臂包括平行的直中心区段、将所述中心区段连接至所述输入耦合器的第一弯曲区段、以及将所述中心区段连接至所述输出耦合器的第二弯曲区段，所述第一弯曲区段和所述第二弯曲区段中的每一个包括拐点，其中所述第一弯曲区段在所述输入耦合器与所述拐点之间和所述拐点与所述直中心区段之间的弯曲角、以及所述第二弯曲区段在所述直中心区段与所述拐点之间和所述拐点与所述输出耦合器之间的弯曲角各自不超过30
°
。3.根据权利要求2所述的集成光交换机或滤波器，其中所述直中心区段之间的距离不超过50μm。4.根据权利要求1所述的集成光交换机或滤波器，其中所述两个波导臂的波导宽度大于与在所述集成光交换机的操作波长下的单模波导一致的最大波导宽度的70％。5.根据权利要求1所述的集成光交换机或滤波器，其中所述两个波导臂的波导宽度大于与在所述集成光交换机的操作波长下的单模波导一致的最大波导宽度的90％。6.根据权利要求1所述的集成光交换机或滤波器，还包括：第二相位调谐器，所述第二相位调谐器与所述波导臂中的另一个相关联；以及电子驱动器电路，所述电子驱动器电路包括与所述第一相位调谐器相关联的第一驱动器、与所述第二相位调谐器相关联的第二驱动器、微控制器、以及降压型转换器，所述微控制器用于控制所述第一驱动器和所述第二驱动器在偏置操作模式与无偏置操作模式之间进行切换，并且在所述无偏置操作模式下将所述两个波导臂相位对准，所述降压型转换器用于响应于所述微控制器，而在用于相位对准的较低功率与在所述偏置操作模式下的较高功率之间调整被供应给所述第一相位调谐器和所述第二相位调谐器的驱动功率。7.根据权利要求1所述的集成光交换机或滤波器，其中所述第一相位调谐器包括电阻加热器或PN结中的一个。8.一种集成光交换机或滤波器，包括：绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体器件层和设置在所述半导体器件层上方的包覆层；马赫-曾德尔干涉仪，所述马赫-曾德尔干涉仪被形成于所述半导体器件层中，所述马赫-曾德尔干涉仪包括输入耦合器、输出耦合器、以及被连接在所述输入耦合器与所述输出耦合器之间的两个波导臂；以及与所述两个波导臂中的一个波导臂相关联的第一相位调谐器、以及与所述两个波导臂中的另一个波导臂相关联的第二相位调谐器，其中在所述衬底的以穿过所述输入耦合器和所述输出耦合器的几何轴为中心、并且完
整地包含所述马赫-曾德尔干涉仪以及所述第一相位调谐器和所述第二相位调谐器的对称区内，所述半导体器件层和所述包覆层关于所述轴被对称构造。9.根据权利要求8所述的集成光交换机或滤波器，其中所述第一相位调谐器和所述第二相位调谐器中的每一个包括被设置在相关联的波导臂上方的加热器、以及与所述包覆层上的金属凸块的金属连接。10.根据权利要求8所述的集成光交换机或滤...
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