【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双通道集成光子波长解复用器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2019年11月15日提交的第16/685,473号美国申请，其内容通过引用整体并入本文。
[0003]本公开一般涉及光子设备，具体地但不排他地，涉及光复用器和解复用器。
技术介绍
[0004]光纤通信通常用于经由已经被调制以运载信息的光将信息从一个地方传输到另一个地方。例如，许多电信公司使用光纤来传输电话信号、互联网通信和有线电视信号。但是部署用于光纤通信的光纤的成本可能是令人望而却步的。因此，已经开发了更有效地使用单根光纤内可用带宽的技术。波分复用就是这样一种技术，它使用不同的波长将多个光载波信号捆绑到单根光纤上。
附图说明
[0005]参考以下附图描述了本专利技术的非限制性和非穷举性实施例，其中，除非另有说明，否则在各个视图中，相同的附图标记指代相同的部件。并非元素的所有实例都必须被标记，以免在适当的地方使附图混乱。附图不一定按比例绘制，相反，重点在于说明所描述的原理。
[0006]图1是示出根据本公开实施例的用于经由光信号在两个光通信设备之间进行光通信的系统的功能框图。
[0007]图2A和图2B分别示出了根据本公开实施例的示例解复用器和复用器。
[0008]图2C示出了根据本公开实施例的多通道光信号的示例不同波长通道。
[0009]图3A
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图3D示出了根据本公开实施例的示例光子解复用器的不同视图。
[0010]图4A
‑>图4L示出了根据本公开实施例的示例光子解复用器的色散区域(dispersive region)和对应的界面图案的更详细的横截面图。
[0011]图5是示出根据本公开实施例的用于生成光子集成电路的设计的系统的功能框图。
[0012]图6A示出了根据本公开实施例的描述光子集成电路的说明性模拟环境。
[0013]图6B示出了根据本公开实施例的光子集成电路的示例操作模拟。
[0014]图6C示出了根据本公开实施例的通过反向传播损失值的模拟环境内的示例伴随模拟(adjoint simulation)。
[0015]图7A是示出根据本公开实施例的用于操作和伴随模拟的示例时间步的流程图。
[0016]图7B是示出根据本公开实施例的从操作模拟和伴随模拟确定的梯度之间的关系的图。
[0017]图8示出了根据本公开实施例的用于生成光子集成电路的设计的示例方法。
具体实施方式
[0018]本文描述了包括多通道光子解复用器的光子集成电路的实施例，以及用于生成光子集成电路的设计的方法。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以提供对实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文描述的技术可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实践，或者利用其他方法、组件、材料等来实践。在其他实例中，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊特定方面。
[0019]在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明书各处的出现不一定都指相同实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
[0020]波分复用及其变体(例如，密集波分复用、粗波分复用等)通过将多个光载波信号捆绑到单根光纤上来利用光纤的带宽。一旦多个载波信号被捆绑在一起，它们就通过单根光纤从一个地方传输到另一个地方，在那里它们可以被解复用以被光通信设备读出。然而，从成本、尺寸等方面来看，将载波信号彼此去耦合的设备仍然是令人望而却步的。
[0021]此外，光子设备(诸如用于光通信的那些)的设计传统上是经由传统技术来设计的，有时通过简单的猜测和检查方法或人工引导的网格搜索来确定，其中来自预定设计或构建块的少量设计参数被调整以用于对特定应用的适用性。然而，实际上，根据设备的尺寸和功能，这些设备的设计参数可能从数百到数十亿或更多。因此，随着光子设备功能的增加和制造公差的改进以允许更小的设备特征尺寸，通过优化的设备设计来充分利用这些改进变得越来越重要。
[0022]本文描述了具有可通过逆向设计过程获得的设计的光子集成电路(例如，多通道光子解复用器和/或复用器)的实施例。更具体地，本文实施例中描述的技术可以利用基于梯度的优化结合第一原理模拟，根据对预期支配(govern)光子集成电路的操作的底层物理的理解来生成设计。应当理解，在其他实施例中，也可以使用没有基于梯度的技术的光子集成电路的设计优化。有利的是，本文描述的实施例和技术不限于用于光子设备设计的传统技术(其中，基于对特定应用的适用性来调整预定构建块的少量设计参数)。相反，本文描述的基于第一原理的设计不一定依赖于人类直觉，并且通常可以得到在性能、尺寸、鲁棒性或其组合方面超过当前最先进设计的设计。此外，本文描述的实施例和技术可以提供几乎无限数量的设计参数的可扩展优化，而不是由于传统技术而局限于少量的设计参数。
[0023]图1是示出根据本公开实施例的用于经由光信号110在光通信设备101
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A和101
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B之间进行光通信(例如，经由波分复用或其他技术)的系统100的功能框图。更一般地，光通信设备101
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A被配置为通过将来自一个或多个光源的光调制成随后经由光纤、光导、波导或其他光子设备从光通信设备101
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A传输到光通信设备101
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B的多通道光信号110(例如，包括多个不同波长通道的单个光信号)来传输信息。光通信设备101
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B接收多通道光信号110，并从多通道光信号110中解复用多个不同波长通道中的每一个，以提取传输的信息。应当理解，在一些实施例中，光通信设备101
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A和101
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B可以是不同的和独立的设备(例如，经由一根或多根光纤通信地耦合到独立的光收发器或接收器的光收发器或发射器)。然而，在其他实施例中，光通信设备101
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A和101
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B可以是单个组件或设备(例如，智能手机、平板电脑、计算机、光学设备等)的一部分。例如，光通信设备101
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A和101
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B可以都是单片集成电路上的
构成组件，它们经由嵌入在单片集成电路内并且被适配来在光通信设备101
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A和101
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B之间运载光信号110或者以其他方式在一个地方和另一个地方之间传输光信号的波导彼此耦合。
[0024]在示出的实施例中，光通信设备101
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A包括控制器105、一个或多个接口设备107(例如，光纤耦合器、光导、波导等)、复用器(mux)、解复用器(demux)或其组合109、一个或多个光源111(例如，发光二极管、激光器等)、以及一个或多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双通道光子解复用器，包括：输入区域，用于接收包括两个不同波长通道的多通道光信号，其中所述两个不同波长通道包括第一不同波长通道和第二不同波长通道；两个输出区域，包括第一输出区域和第二输出区域，所述第一输出区域被适配来接收从所述多通道光信号解复用的所述第一不同波长通道，所述第二输出区域被适配来接收从所述多通道光信号解复用的所述第二不同波长通道；和色散区域，光学设置在所述输入区域和所述两个输出区域之间，其中，所述色散区域包括非均匀散布以形成多个界面的第一材料和第二材料，其中所述多个界面中的每个界面对应于所述色散区域的折射率的改变，并且共同构造所述色散区域以当所述输入区域接收到所述多通道光信号时从所述多通道光信号中光学分离所述两个不同波长通道中的每一个，并且分别将所述第一不同波长通道引导到所述第一输出区域以及将所述第二不同波长通道引导到所述第二输出区域，并且其中，所述第一材料或所述第二材料中的至少一个在所述色散区域内被构造成能够由具有预定宽度的特征形状按照图式再现。2.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述特征形状的所述预定宽度在20nm和200nm之间。3.根据权利要求2所述的双通道光子解复用器，其中，所述特征形状包括圆形、正方形、六边形或八边形中的至少一种。4.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述色散区域没有被构造成解复用所述两个不同波长通道之外的光信号。5.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述多个界面沿着所述色散区域的横截面区域形成材料界面图案，所述色散区域至少部分地被包括所述第二材料的外围区域包围。6.根据权利要求5所述的双通道光子解复用器，其中，所述第一材料和所述第二材料被布置在所述色散区域内，使得沿着所述色散区域的横截面区域的所述材料界面图案被赋形为与分别如图4B、图4D、图4F、图4H、图4J和图4L所示的界面图案432、434、436、438、440或442中的任何一个基本成比例。7.根据权利要求5所述的双通道光子解复用器，其中，所述材料界面图案包括由所述第二材料形成的突起，所述突起从所述外围区域延伸到所述色散区域中。8.根据权利要求5所述的双通道光子解复用器，其中，所述材料界面图案包括多个岛，其中，所述多个岛中包括的第一岛由所述第一材料形成并被所述第二材料包围，并且其中，所述多个岛中包括的第二岛由所述第二材料形成并被所述第一材料包围。9.根据权利要求5所述的双通道光子解复用器，其中，所述材料界面图案包括一个或多个树枝状形状，其中，所述一个或多个树枝状形状中的每一个被定义为由所述第一材料或所述第二材料形成的分支结构，并且具有沿着对应方向在尺寸上增加和减小之间交替的宽度。10.根据权利要求5所述的双通道光子解复用器，其中，所述第一材料和所述第二材料在所述色散区域内被布置和赋形，使得所述材料界面图案与利用逆向设计过程可获得的设计基本成比例。11.根据权利要求10所述的双通道光子解复用器，其中，所述逆向设计过程包括至少部
分地基于损失函数对设计进行迭代优化，所述损失函数包含性能损失和制造损失，所述损失函数经由迭代优化进行调整以生成设计。12.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述色散区域被构造成容纳包括在所述两个不同波长通道中的公共带宽，其中，所述两个不同波长通道具有不同的中心波长，其中，所述公共带宽大约为13nm宽，并且其中，所述不同中心波长包括1271nm、1291nm、1311nm、1331nm、1511nm、1531nm、1551nm或1571nm中的至少一个。13.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述材料界面图案被赋形为在所述色散区域内实施最小特征尺寸，使得由所述第一材料和所述第二材料形成的横截面区域内的所述多个界面不具有以下中的至少一项：大小小于第一阈值尺寸的曲率半径、小于第二阈值尺寸的最小宽度、或小于第三阈值尺寸的最小间隔。14.根据权利要求1所述的双通道光子解复用器，其中，所述色散区域包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中，所述输入区域靠近所述第一侧设置，其中，所述两个输出区靠近所述第二侧设置，并且其中，所述第一输出区域和所述第二输出区域彼此平行设置。15.至少一个机器可访问存储介质，其提供指令，当由机器执行时，所述指令将使所述机器执行用于生成光子集成电路的设计的操作，所述操作包括：配置模拟环境以表示所述光子集成电路的初始描述，其中，所述模拟环境包括光学耦合在第一通信区域和多个第二通信区域之间的设计区域，其中，所述多个第二通信区域包括两个通信区域，并且其中，所述设计区域由所述模拟环境的...
【专利技术属性】
技术研发人员：M舒伯特，B阿道夫，J卢，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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