本发明专利技术提供一种基于波分复用的片上光电收发引擎，包括：发射单元，用于将第一数字电信号转换为光信号，包括依次连接的第一串并转换器、微环控制驱动、微环调制器和发射波导，以及连接所述发射波导输入端的激光器，所述微环控制驱动为至少两个，所述微环调制器与所述微环控制驱动数量相同；接收单元，用于将所述光信号转换为第二数字电信号，包括依次连接的接收波导、微环滤波器、光电探测器、跨阻放大器和第二串并转换器，所述微环滤波器为至少两个，所述光电探测器和跨阻放大器均与所述微环滤波器数量相同。本发明专利技术通过串并行转换的方式将多路电信号转换为不同波长的光信号在同一波导中同时传输，有效提高了传输数据容量。有效提高了传输数据容量。有效提高了传输数据容量。
【技术实现步骤摘要】
基于波分复用的片上光电收发引擎
[0001]本专利技术涉及微波光子学
，具体涉及一种基于波分复用的片上光电收发引擎。
技术介绍
[0002]随着互联网行业的日渐发展与神经网络的流行，日常通信系统中的数据流量，数据传输速率都在飞速增长。传统的冯诺依曼架构的数据形式日渐体现其不足，层层堆砌式的数据互连从效能、功耗、速率等方面都有明显的不足。逐渐发展的半导体工艺，使得单芯片工艺的计算能力稳步增长，互连网络中也出现了一系列新型的、高速的、柔性的互连方式——光互联。这种互连方式速率高、带宽大，必然会成为日后大规模互连网络的必经之路。传统的电数字计算处理芯片，采用光互连进行信号传递时，必然需要一个可以高速率、高效率、低能耗的光电转换与收发引擎。
[0003]传统光电收发引擎通常直接将光电信号进行转换，将数据在电上进行滤波，放大等处理。这种方法信号容量小、带宽小，单通道中传输速率不高。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于波分复用的片上光电收发引擎，以期至少部分地解决上述技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术提供一种基于波分复用的片上光电收发引擎，包括：
[0008]发射单元，用于将第一数字电信号转换为光信号，包括依次连接的第一串并转换器1、微环控制驱动2、微环调制器3和发射波导4，以及连接所述发射波导4输入端的激光器5，所述微环调制器3为至少两个，所述微环控制驱动2与所述微环调制器3数量相同；
[0009]接收单元，用于将所述光信号转换为第二数字电信号，包括依次连接的接收波导9、微环滤波器8、光电探测器7、跨阻放大器6和第二串并转换器10，所述微环滤波器8为至少两个，所述光电探测器7和跨阻放大器6均与所述微环滤波器8数量相同。
[0010]进一步地，所述激光器5与所述发射波导4耦合连接，所述激光器5是多波长激光器，用于发射多个波长的激光源，所述激光器5发射的波长数量与所述微环调制器3数量相同。
[0011]进一步地，所述第一串并转换器1用于将所述第一数字电信号按照时序转换为至少两路并行电信号，并分别输入到所述微环控制驱动2中；所述微环控制驱动2用于将所述并行电信号输出为高低电平，进而控制所述微环调制器3；至少两个所述微环调制器3各自工作于所述激光器5发射的不同波长位置。
[0012]进一步地，所述发射波导4与所述微环调制器3耦合相连，所述激光器5发射的不同波长光进入到所述发射波导4中，所述微环调制器3在所述微环控制驱动2的作用下发生微
环谐振波长改变，分别对所述不同波长光进行调制，其中：当所述微环谐振波长与所述激光器5出射光的波长相同时，所述激光器5出射光被所述微环调制器3吸收而不通过所述发射波导4出射；当所述微环谐振波长偏离所述激光器5出射光的波长时，所述激光器5出射光不被所述微环调制器3吸收而通过所述发射波导4出射。
[0013]进一步地，所述微环调制器3为all
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pass型微环调制器，所述微环滤波器8为add
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drop型微环滤波器。
[0014]进一步地，所述all
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pass型微环调制器包括all
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pass型微环301、第一微环热调控制器302和第二微环热调控制器303，其中：所述all
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pass型微环301和所述发射波导4通过耦合相连，所述第一微环热调控制器302和第二微环热调控制器303分别敷设于所述all
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pass型微环301的第一部位和第二部位，所述第二部位位于所述all
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pass型微环301和所述发射波导4的耦合端，所述第一部位位于所述all
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pass型微环301上且不在所述耦合端的其他位置；所述第一微环热调控制器302和第二微环热调控制器303均通过外加电压产生热量，以调节所述all
‑
pass型微环301的谐振峰位置以及消光比。
[0015]进一步地，所述add
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drop型微环滤波器包括add
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drop型微环801、第三微环热调控制器802和第四微环热调控制器803，其中：所述add
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drop型微环801和所述接收波导9通过耦合连接，所述第三微环热调控制器802和第四微环热调控制器803分别敷设于所述add
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drop型微环801的第一位置和第二位置，所述第二位置位于所述add
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drop型微环801和所述接收波导9的耦合端，所述第一位置位于所述add
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drop型微环801上且不在所述耦合端的其他位置；所述第三微环热调控制器802和第四微环热调控制器803均通过外加电压产生热量，以调节所述add
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drop型微环801的谐振峰位置以及消光比。
[0016]进一步地，所述接收波导9接收所述发射单元出射的光信号，所述微环滤波器8用于将所述光信号中不同波长的光进行滤波分离，所述光电探测器7用于将所述微环滤波器8的出射激光的高低光强转变为电信号的高低电平。
[0017]进一步地，所述跨阻放大器6用于将所述光电探测器7出射的电信号进行放大，所述第二串并转换器10用于将至少两路所述跨阻放大器6出射的电信号进行合路，并按照时序转换为单路数字电信号，作为第二数字电信号。
[0018]进一步地，所述第一串并转换器1、微环控制驱动2、微环调制器3、发射波导4和激光器5均采用单片集成的方式制作；所述接收波导9、微环滤波器8、光电探测器7、跨阻放大器6和第二串并转换器10均采用单片集成的方式制作。
[0019](三)有益效果
[0020]基于上述技术方案，本专利技术的基于波分复用的片上光电收发引擎相对于现有技术具有如下优点：
[0021](1)本专利技术将光通信中的波分复用技术应用于其中，通过串并行转换的方式将多路电信号转换为多波长复用的光信号在同一波导中同时传输，使用微环调制器和微环滤波器分别进行复用调制与解复用，有效提高了传输数据容量。
[0022](2)本专利技术采用了光电混合集成、光电协同运算的方式，对光信号、电信号共同处理，可以实现高效率的信号转换。采用微环调制发射与微环解复用接收的方式，对多波长复用的光进行处理，通过电信号对微环进行调控，有效地将电信号易于调控的优点与微环高Q值滤波的特点相结合，提高传输数据的质量，降低数据串扰。
[0023](3)本专利技术采用单片集成的方式，将整个引擎制成模块化单片，可以和不同的光芯片采用直接耦合的方式连接，具有可替换性。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例的基于波分复用的片上光电收发引擎的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例的发射单元中的微环调制器的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例的发射单元中的微环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于波分复用的片上光电收发引擎，其特征在于，包括：发射单元，用于将第一数字电信号转换为光信号，包括依次连接的第一串并转换器(1)、微环控制驱动(2)、微环调制器(3)和发射波导(4)，以及连接所述发射波导(4)输入端的激光器(5)，所述微环调制器(3)为至少两个，所述微环控制驱动(2)与所述微环调制器(3)数量相同；接收单元，用于将所述光信号转换为第二数字电信号，包括依次连接的接收波导(9)、微环滤波器(8)、光电探测器(7)、跨阻放大器(6)和第二串并转换器(10)，所述微环滤波器(8)为至少两个，所述光电探测器(7)和跨阻放大器(6)均与所述微环滤波器(8)数量相同。2.根据权利要求1所述的片上光电收发引擎，其特征在于，所述激光器(5)与所述发射波导(4)耦合连接，所述激光器(5)是多波长激光器，用于发射多个波长的激光源，所述激光器(5)发射的波长数量与所述微环调制器(3)数量相同。3.根据权利要求2所述的片上光电收发引擎，其特征在于，所述第一串并转换器(1)用于将所述第一数字电信号按照时序转换为至少两路并行电信号，并分别输入到所述微环控制驱动(2)中；所述微环控制驱动(2)用于将所述并行电信号输出为高低电平，进而控制所述微环调制器(3)；至少两个所述微环调制器(3)各自工作于所述激光器(5)发射的不同波长位置。4.根据权利要求3所述的片上光电收发引擎，其特征在于，所述发射波导(4)与所述微环调制器(3)耦合相连，所述激光器(5)发射的不同波长光进入到所述发射波导(4)中，所述微环调制器(3)在所述微环控制驱动(2)的作用下发生微环谐振波长改变，分别对所述不同波长光进行调制，其中：当所述微环谐振波长与所述激光器(5)出射光的波长相同时，所述激光器(5)出射光被所述微环调制器(3)吸收而不通过所述发射波导(4)出射；当所述微环谐振波长偏离所述激光器(5)出射光的波长时，所述激光器(5)出射光不被所述微环调制器(3)吸收而通过所述发射波导(4)出射。5.根据权利要求1所述的片上光电收发引擎，其特征在于，所述微环调制器(3)为all
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pass型微环调制器，所述微环滤波器(8)为add
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drop型微环滤波器。6.根据权利要求5所述的片上光电收发引擎，其特征在于，所述all
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pass型微环调制器包括all
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pass型微环(301)、第一微环热调控制器(302)和第二微环热调控制器(303)，其中：所述all
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pass型微环(301)和所述发射波导(4)通过耦合相连，所述第一微环热调控制器(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，金烨，张国杰，石暖暖，李伟，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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