多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽制造技术

本文描述的实施例可以涉及与双偏振小芯片相关的装置、过程和技术，所述双偏振小芯片可以由光接收器使用以将在单条光纤上传播并承载两个或更多个光信号的多偏振光划分到两条或更多条光纤中，每条光纤承载特定光信号。双偏振小芯片还可以由光发射器使用以组合要被传送到单条光纤上的多个光信号，其中多个光信号中的每一个由单条光纤上的波长的不同偏振表示。还可以描述和/或要求保护了其他实施例。例。例。

【技术实现步骤摘要】
多个光信号转换成和转换自具有多个偏振的单个波长以增加光学带宽
[0001]政府许可权
[0002]本专利技术是根据由DARPA授予的协议No.HR0011
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0003在政府支持下进行的。政府对本专利技术享有一定的权利。


[0003]本公开的实施例总体上涉及光子封装领域，具体而言，涉及光学互连。

技术介绍

[0004]虚拟机和云计算的持续增长将不断增加对光接收器和发射器的带宽需求。
附图说明
[0005]图1示出了电插座带宽限制和输入/输出(I/O)功耗的示例曲线图。
[0006]图2A
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2B是包括传统光子传输的封装的示图。
[0007]图3是使用两个光输入进行光传输和两个光输入进行光接收的传统收发器小芯片的示图。
[0008]图4是根据各种实施例的包括双偏振小芯片的封装的俯视图。
[0009]图5是根据各种实施例的与双偏振小芯片光耦合的收发器小芯片的示图。
[0010]图6是根据各种实施例的包括与多个双偏振小芯片光耦合的多个收发器小芯片的封装的示图。
[0011]图7示出了根据各种实施例的用于执行偏振转换的马赫曾德尔(MZ)调制器的两个示图。
[0012]图8A
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8F示出了根据各种实施例的与双偏振小芯片和片上系统(SOC)管芯耦合的硅光子(PIC)芯片的各种示例。
[0013]图9示意性地示出了根据各种实施例的计算设备。
具体实施方式
[0014]本文描述的实施例可以涉及与减少要与光接收器、光发射器或光收发器耦合的光纤的数量有关的装置、过程、设备和/或技术。实施例可以涉及光学电路、芯片或小芯片，其可以被称为双偏振小芯片，其可以用于增加带宽或减少进出光子器件(例如，多芯片封装)的光纤数量。在实施例中，可以由光接收器使用双偏振小芯片或其等同功能而将在单条光纤上传播并承载两个或更多个光信号的多偏振光分到两条或更多条光纤中，每条光纤承载特定光信号中的一个。在实施例中，可以由光发射器使用双偏振小芯片而对要传送到单条光纤上的多个光信号进行组合，其中多个光信号中的每一个由光纤上的光波长的不同偏振来表示。
[0015]因此，使用本文所述的实施例，要与光接收器、光发射器或光收发器物理耦合的光
纤的数量可以减半。作为示例，如果在多芯片封装(MCP)中具有五个光学区块的MCP的配置传送1兆兆比特每秒(Tbps)的聚合带宽，则添加双偏振小芯片会将带宽增加到2Tbps。可替换地，如果带宽保持相同，则双偏振小芯片将与MCP耦合的光纤的数量减半。这将显著地降低硬件复杂度。
[0016]在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且在附图中通过说明的方式示出了其中可以实施本公开的主题的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为是限制性的，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同方案限定。
[0017]对于本公开，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。对于本公开，短语“A、B和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
[0018]本说明书可以使用基于透视的描述，例如顶/底、进/出、上/下等。这样的描述仅仅用来有助于论述，并非旨在将文本所述实施例的应用限定为任何特定方向。
[0019]本说明书可以使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”，其各自可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如针对本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。
[0020]在本文中可以使用术语“与
……
耦合”连同其派生词。“耦合的”可以表示以下中的一个或多个。“耦合的”可以表示两个或更多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合的”也可以表示两个或更多个元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，并且可以表示一个或多个其他元件耦合或连接在表述为彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合的”可以表示两个或更多个元件直接接触。
[0021]可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。
[0022]如在本文中所使用的，术语“模块”可以指ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当的部件，或者是它们的一部分，或者包括它们。
[0023]本文的各图可以示出一个或多个封装组件的一层或多层。本文示出的层示为不同封装组件的层的相对位置的示例。这些层是为了解释的目的而描绘的，并且未按比例绘制。因此，不应从图中假定层的相对尺寸，并且仅在具体指示或讨论的情况下，可以针对一些实施例假定大小、厚度或尺寸。
[0024]图1示出了电插座带宽限制和输入/输出(I/O)功耗的示例曲线图。曲线图100和曲线图150示出了封装I/O在带宽、功率、延迟和可达范围方面变得受更多限制。这些曲线图由DARPA，Proposer Day Slide，2018年11月1日，Gordon Keeler出版。
[0025]对于电、光子和电光封装的传统实施方式，封装外I/O带宽稳定地每两年增加一倍，传统封装和I/O技术必须按比例缩放以满足这种带宽需求。结果，封装引脚数和I/O数据速率持续增加。然而，电I/O可达范围，即电印刷电路板(PCB)迹线或电缆的长度，继续以增加的速率减小。另外，I/O能量效率已急剧减慢，这已导致快速接近I/O功率壁垒，即对于高性能封装，I/O功率达到每封装总功率的点。
[0026]曲线图100示出了与高性能CPU、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)和
专用集成电路(ASIC)的预计年度性能相比的插座带宽的示例曲线图。以当前增长速率，每个插座的带宽将很快达到I/O功率将超过完全插座分配的点。
[0027]曲线图150示出了与如上所述的高性能处理器的预计年性能相比的功率的示例曲线图。如图所示，每个封装的总功率将很快与片外I/O所需的功率相交。
[0028]图2A
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2B是包括传统光子传输的封装的示图。在图2A中，封装200是传统光子封装的侧视图。封装200包括衬底202，其包括利用光路206光耦合到光纤连接器208的光子集成电路(PIC)204。在传统的实施方式中，光纤(未示出)连接到光纤连接器208。在传统实施方式中，在光纤上传播的光信号在单个或多个波长上，并且仅具有一种偏振类型，例如横电波(TE)或横磁波(TM)。PIC(也可以被称为硅光子集成电路(IC))可以包括光接收器、光发射器或光收发器，各自与单条光纤或光纤阵列光耦合。
[0029]在传统实施方式中，PIC 204本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有助于光信号传输的装置，所述装置包括：偏振光束转换器(PBC)；第一光输入，用于从第一光发射器接收第一光信号，所述第一光输入与所述PBC光耦合；第二光输入，用于从第二光发射器接收第二光信号，所述第二光输入与所述PBC光耦合，其中，偏振转换器设置在所述第二光输入与所述PBC之间以将所述第二光信号转换为具有改变的偏振的第二光信号；并且其中，所述PBC用于组合所述第一光信号和所述具有改变的偏振的第二光信号以在相同波长上传输所述第一信号上和所述第二信号上承载的信息。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述PCB用于在光纤上输出组合光信号。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光信号的波长和所述具有改变的偏振的第二光信号的波长是相同的波长。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光信号和所述第二光信号具有TE偏振，并且所述具有改变的偏振的第二光信号具有TM偏振。5.根据权利要求1所述的装置，还包括：第三光输入，用于接收第三光信号；分束器，与所述第三光输入耦合，用于将所述第三光信号分成第四光信号和第五光信号，所述第四光信号与第一光输出耦合，并且所述第五光信号与第二光输出耦合；并且其中，所述第一光输出用于与所述第一光发射器光耦合，并且所述第二光输出用于与所述第二光发射器光耦合。6.根据权利要求5所述的装置，还包括光学地设置在所述分束器与所述第一光输出和/或所述第二光输出之间的光放大器。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光放大器放大所述第一光信号和所述第二光信号。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的装置，其中，所述装置包括在氮化硅(SiN)小芯片或InP小芯片中。9.一种用于有助于光信号接收的装置，所述装置包括：光输入，用于接收光信号，所述光信号包括多个偏振；偏振分束器(PBS)，与所述第一光输入耦合，所述PBS用于将所接收的光信号分成具有第一偏振的第一光信号和具有第二偏振的第二光信号；以及第一光输出和第二光输出，其中，具有所述第一偏振的所述第一光信号与所述第一光输出耦合，并且具有所述第二偏振的所述第二光信号与所述第二光输出耦合。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一偏振是TE偏振，并且所述第二偏振是TM偏振。11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一光输出与第一光接收器光耦合，和/或所述第二光输出与第二光接收器光耦合。12.根据权利要求9所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：