片上光电收发引擎制造技术

一种片上光电收发引擎，包括：发射单元，用于将串行数字电信号调制转变为并行输出的多路光信号，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，以及连接发射波导输入端的激光阵列，微环调制器为至少两个，微环控制驱动和发射波导均与微环调制器数量相同；接收单元，用于将多路光信号转换为单路数字电信号，包括依次连接的接收波导、光电探测器、跨阻放大器和第二串并转换器，接收波导、光电探测器和跨阻放大器均与微环调制器数量相同。本发明专利技术结构简单，易于集成，具有可拓展性，将信号分成多路传输多路处理，减少了调制速率上的限制。并且，利用了光信号传输的高带宽、高容量、高抗扰的特点，提高了数据的传输质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
片上光电收发引擎


[0001]本专利技术涉及微波光子学
，具体涉及一种片上光电收发引擎。

技术介绍

[0002]光通信以其频带宽、通信容量大、抗电磁干扰能力强等诸多优点正日渐成为通信领域中的不可或缺的一部分。随着光通信的普及，光通信如何与电计算融合与衔接成为了一个攻克的难点。随着日常通信数据量的急剧增大，通信领域中对数据传输速率的要求也飞速增长。传统的冯诺依曼架构的数据形式由于功耗、效能、速率等方面都日渐体现出不足。因此，新型数据连接方式，新型数据传递方式的发展趋势必然是高速、柔性、大带宽、可拓展的。因此，一个高转换速率、高集成度、低能耗的光电转换与收发引擎是必不可少的。
[0003]另一方面，微波光子学是光学和微波技术的一门交叉学科。微波光子学技术采用光学的手段来产生、处理、分配和操纵微波信号，其广泛应用于国防、通信网络、成像和现代仪器等场合。集成微波光子学应用多种光学器件进行光、电信号的处理，其发展的方向主要有，基于同一材料平台单片集成，通过在工艺上寻求改善，突破材料体系的限制、提升原有器件的性能。因此在光通信中，高速率高集成度、低能耗，且具有可替换性、可拓展性的光电信号收发转换引擎有着极大的需求。

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片上光电收发引擎，包括：发射单元，用于将串行数字电信号调制转变为并行输出的多路光信号，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输入端的激光阵列5，所述微环调制器3为至少两个，所述微环控制驱动2和所述发射波导4均与所述微环调制器3数量相同；接收单元，用于将所述多路光信号转换为单路数字电信号，包括依次连接的接收波导8、光电探测器7、跨阻放大器6和第二串并转换器9，所述接收波导8、光电探测器7和跨阻放大器6均与所述微环调制器3数量相同。
[0008]进一步地，所述激光阵列5与所述发射波导4耦合连接，所述激光阵列5是多通道激光阵列，作为并行发射至少两路激光的激光源，所述激光阵列5发射的至少两路激光分别进入至少两个所述发射波导4中，以保证每路激光与每个所述发射波导4一一对应。
[0009]进一步地，所述第一串并转换器1用于将所述串行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豁3；至少两个所述微环调制器3工作于所述激光阵列5的波长位置。
[0010]进一步地，所述发射波导4用于输出所述光信号，每个所述发射波导4与每个所述微环调制器3耦合相连，所述激光阵列5发射的激光分别进入到至少两个所述发射波导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，分别对每一路的激光进行调制，其中：当所述微环谐振波长与所述激光阵列5出射光的波长相同时，所述激光阵列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阵列5出射光的波长时，所述激光阵列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。
[0011]进一步地，至少两个所述接收波导8用于接收所述发射单元并行输出的多路光信号，每个所述光电探测器7用于将每个所述接收波导8的出射光信号的高低光强转换为电信号的高低电平。
[0012]进一步地，所述微环调制器3采用热控的方式，受所述微环控制驱动2的调控。
[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。
[0014]进一步地，所述all
‑
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
‑
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
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pass型微环301的谐振峰位置以及消光比。
[0015]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9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，并按照时序转换为所述单路数字电信号。
[0016]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和激光阵列5均采用单片集成的方式制作；所述接收波导8、光电探测豁7、跨阻放大器6和第二串并转换器9均采用单片集成的方式制作。
[0017](三)有益效果
[0018]基于上述技术方案，本专利技术的片上光电收发引擎相对于现有技术具有如下优点：
[0019](1)本专利技术的片上光电收发引擎结构简单，易于集成，具有可拓展性，利用串并转换的方式，将信号分成多路传输多路处理，减少了调制速率上的限制。同时也利用了光信号传输的高带宽、高容量、高抗扰的特点，提高了数据的传输质量。
[0020](2)本专利技术的片上光电收发引擎采用单片集成的方式，将整个引擎制成模块化单片，可以直接通过片间耦合的方式应用到不同的光电转换模块中，实现收发的功能，同时由于其单片高集成度与简单的连接方式，因此具有可替换性。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例的片上光电收发引擎的结构示意图；
[0022]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；
[0023]图3是本专利技术实施例的发射单元中的微环调制器的频率响应示意图。
[0024]【附图标记说明】
[0025]1、第一串并转换器；2、微环控制驱动；3、微环调制器；4、发射波导；5、激光阵列；6、跨阻放大器；7、光电探测器；8、接收波导；9、第二串并转换器；301、all
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pass型微环；302、第一微环热调控制器；303、第二微环热调控制器。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0027]应该理解的是，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上光电收发引擎，其特征在于，包括：发射单元，用于将串行数字电信号调制转变为并行输出的多路光信号，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)输入端的激光阵列(5)，所述微环调制器(3)为至少两个，所述微环控制驱动(2)和所述发射波导(4)均与所述微环调制器(3)数量相同；接收单元，用于将所述多路光信号转换为单路数字电信号，包括依次连接的接收波导(8)、光电探测器(7)、跨阻放大器(6)和第二串并转换器(9)，所述接收波导(8)、光电探测器(7)和跨阻放大器(6)均与所述微环调制器(3)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，所述激光阵列(5)与所述发射波导(4)耦合连接，所述激光阵列(5)是多通道激光阵列，作为并行发射至少两路激光的激光源，所述激光阵列(5)发射的至少两路激光分别进入至少两个所述发射波导(4)中，以保证每路激光与每个所述发射波导(4)一一对应。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)用于将所述串行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)工作于所述激光阵列(5)的波长位置。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)用于输出所述光信号，每个所述发射波导(4)与每个所述微环调制器(3)耦合相连，所述激光阵列(5)发射的激光分别进入到至少两个所述发射波导(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，分别对每一路的激光进行调制，其中：当所述微环谐振波长与所述激光阵列(5)出射光的波长相同时，所述激光阵列(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阵列(5)出射光的波长时，所述激光阵列(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，至少...

【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：