光电乘法器、耦合器及相关模块制造技术

本申请实施例提供一种光电乘法器、耦合器及相关模块，该光电乘法器包括发光器、接收器和耦合器，耦合器中的每个耦合器包括第一传输波导、第二传输波导、第一金属电极和第二金属电极，第一金属电极和第二金属电极位于第一传输波导的一侧，第一金属电极覆盖于第二传输波导的上方。采用本申请实施例，能够使得光电乘法器更加紧凑，并且提高运算速度。并且提高运算速度。并且提高运算速度。

【技术实现步骤摘要】
光电乘法器、耦合器及相关模块


[0001]本申请涉及半导体器件
，尤其涉及一种光电乘法器、耦合器及相关模块。

技术介绍

[0002]在高速发展的信息化时代，云计算、物联网技术、大数据分析等各类信息技术的快速发展，对高性能计算的硬件平台提出了较高的要求。目前，信息处理技术的执行平台主要有图形处理单元(Graphical Processing Units，GPUs)，可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Arrays，FPGAs)，专用集成电路(Application
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specific integrated circuits，ASICs)三大类，均基于传统的电芯片技术。随着摩尔定律发展减缓以冯
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诺依曼架构瓶颈凸显，传统电芯片技术面临着日益严重的能耗等问题。与电子相比，光子具有高速度、高带宽、低功耗的优势，因此通过光芯片来处理各类信息，可以有效的提升计算速度，降低计算功耗。
[0003]其中，在信息处理过程中可能会遇到一系列需要大量乘法运算的算法。目前，可以通过微环和马赫增德尔调制器来实现乘法运算。微环作为乘法器是窄带器件，并且很容易受外界温度的影响，当温度变化1℃时，谐振峰漂移100GHz，导致计算精度较低；马赫增德尔调制器作为乘法器时，器件尺寸较大，当进行大规模的相乘运算时可能会受到限制。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种光电乘法器、耦合器及相关设备，能够使得光电乘法器更加紧凑，并且提高运算速度。
[0005]本申请实施例第一方面公开了一种光电乘法器，光电乘法器包括发光器、接收器和耦合器，耦合器包括第一传输波导、第二传输波导、第一金属电极和第二金属电极，第一金属电极和第二金属电极位于第一传输波导的一侧，第一金属电极覆盖于第二传输波导的上方，其中，第一金属电极和第二金属电极，用于接收电信号，并根据电信号确定第一传输波导和第二传输波导之间的耦合系数；第一传输波导，用于：接收发光器的输入光信号，并将输入光信号按照耦合系数耦合至第二传输波导后，得到第一光信号；第一传输波导，还用于将第一光信号传输至接收器；接收器，用于输出乘法结果，乘法结果是根据第一光信号所确定的。
[0006]可以看出，第一金属电极和第二金属电极分布在第一传输波导的一侧，相比于地
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信号
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地(Ground
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Signal
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Ground，GSG)的设计来说，通过本申请实施例可以使得耦合器更加紧凑，而光电乘法器有耦合器构成，因此可以提高光电乘法器的集成度。通过第一金属电极和第二金属电极接收电信号来确定耦合系数，从而可以将输入光信号按照耦合系数耦合至第二传输波导后，得到第一光信号。因为有部分光信号会耦合到第一传输波导上，而第一金属电极覆盖于第二传输波导的上方，第一金属电极对光信号有一定的吸收作用，所以可以给第二传输波导带来额外的吸收损耗，避免耦合到第二传输波导上的光信号反射或者辐射到空气中而影响光电乘法器的性能，可以提高乘法运算速度。
[0007]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，乘法结果是根据N个第一光信号的叠加所确定的，N个第一光信号中的每个第一光信号均由每个第一光信号对应的电信号所确定的，其中，N为大于2的正整数。
[0008]可以看出，接收器输出的相乘结果是由N个第一光信号的叠加而得到的，而通过光信号来进行累乘所需要的时钟周期短，速度快，所以可以提高光电乘法器的运算速度。
[0009]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，光电乘法器中耦合器的数量为N，N为大于2的正整数；N个耦合器中的第1个耦合器中的第一传输波导，具体用于将得到的第一光信号作为第一乘数传输给与其连接的第2个耦合器中的第一传输波导；N个耦合器中的第2个耦合器中的第一传输波导，具体用于将得到的第一光信号与第一乘数进行乘法运算得到第一乘法结果；第2个耦合器中的第一传输波导，还用于将第一乘法结果作为第二乘数传输给与其连接的第3个耦合器的第一传输波导；N个耦合器中的第3个耦合器中的第一传输波导，具体用于将得到的第一光信号与第二乘数进行乘法运算得到第二乘法结果；直至第N
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1个耦合器中的第一传输波导，用于将第N
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2乘法结果作为第N
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1乘数传输给与其连接的第N个耦合器的第一传输波导；N个耦合器中的第N个耦合器中的第一传输波导，具体用于将得到的第一光信号与第N
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1乘数进行乘法运算得到第N
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1乘法结果，并将第N
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1乘法结果传输至接收器。
[0010]可以看出，接收器输出的相乘结果是由N个耦合器中第一传输波导传输的第一光信号的相乘而得到的，而通过光信号来进行累乘所需要的时钟周期短，速度快，所以可以提高光电乘法器的运算速度。
[0011]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，第一金属电极和第二金属电极，具体用于：根据电信号改变第二传输波导的折射率，从而确定第一传输波导和第二传输波导之间的耦合系数。
[0012]可选地，第一金属电极和第二金属电极，具体用于：根据电信号改变第二传输波导的载流子的浓度，从而改变第二传输波导的折射率。
[0013]可以看出，通过第一金属电极和第二金属电极可以比较精确地控制第一传输波导和第二传输波导之间的耦合系数，从而第二传输波导可以准确地输出第一光信号，因此可以提高光电乘法器的运算精度。
[0014]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，第一传输波导和第二传输波导的材料为掺杂硅，第一金属电极和第二金属电极，具体用于：根据电信号触发第二传输波导的载流子色散效应，从而改变第二传输波导的载流子的浓度。
[0015]可选地，第一传输波导和第二传输波导的材料为薄膜铌酸锂，第一金属电极和第二金属电极，具体用于：根据电信号触发所第二传输波导的电光效应，从而改变第二传输波导的载流子的浓度。
[0016]可以看出，第一传输波导和第二传输波导的材料可以是掺杂硅和/或薄膜铌酸锂，可以根据实际需要选择对应材料的传输波导，使得光电耦合器的应用更加广泛。
[0017]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，耦合系数的范围在0至1之间的。
[0018]可选地，第一金属电极和第二金属电极，具体用于：通过电信号的幅度和/或频率来调节耦合系数。
[0019]可以看出，通过第一金属电极和第二金属电极可以调节第一传输波导和第二传输
波导之间的耦合系数，从而第一传输波导可以输出符合需求的第一光信号，从而可以提高光电乘法器的运算精度。
[0020]根据第一方面，在一种可能的实现方式中，第二传输波导为弯曲波导。
[0021]可以看出，当耦合到第二传输波导上的光信号通过弯曲处耦合输出时，光信号的能量可以得到衰减，因此可以降低波导与空气界面处的回波反射能量，避免反射光对光电乘法器的性能造成扰动。
[0022]本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电乘法器，其特征在于，所述光电乘法器包括发光器、接收器和耦合器，所述耦合器包括第一传输波导、第二传输波导、第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极和所述第二金属电极位于所述第一传输波导的一侧，所述第一金属电极覆盖于所述第二传输波导的上方；其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极，用于接收电信号，并根据所述电信号确定所述第一传输波导和所述第二传输波导之间的耦合系数；所述第一传输波导，用于接收所述发光器的输入光信号，并将所述输入光信号按照所述耦合系数耦合至所述第二传输波导后，得到第一光信号；所述第一传输波导，还用于将所述第一光信号传输至所述接收器；所述接收器，用于输出乘法结果，所述乘法结果是根据所述第一光信号所确定的。2.根据权利要求1所述的光电乘法器，其特征在于，所述乘法结果是根据N个所述第一光信号的叠加所确定的，N个所述第一光信号中的每个所述第一光信号均由每个所述第一光信号对应的电信号所确定的，其中，N为大于2的正整数。3.根据权利要求1所述的光电乘法器，其特征在于，所述光电乘法器中所述耦合器的数量为N，N为大于2的正整数；N个耦合器中的第1个耦合器中的所述第一传输波导，具体用于将得到的所述第一光信号作为第一乘数传输给与其连接的第2个耦合器中的所述第一传输波导；所述N个耦合器中的第2个耦合器中的所述第一传输波导，具体用于将得到的所述第一光信号与所述第一乘数进行乘法运算得到第一乘法结果；所述第2个耦合器中的所述第一传输波导，还用于将所述第一乘法结果作为第二乘数传输给与其连接的第3个耦合器的所述第一传输波导；所述N个耦合器中的第3个耦合器中的所述第一传输波导，具体用于将得到的所述第一光信号与所述第二乘数进行乘法运算得到第二乘法结果；直至所述第N
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1个耦合器中的所述第一传输波导，用于将第N
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2乘法结果作为第N
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1乘数传输给与其连接的第N个耦合器的所述第一传输波导；所述N个耦合器中的第N个耦合器中的所述第一传输波导，具体用于将得到的所述第一光信号与所述第N
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1乘数进行乘法运算得到第N
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1乘法结果，并将所述第N
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1乘法结果传输至所述接收器。4.根据权利要求1至3任一项所述的光电乘法器，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极，具体用于：根据所述电信号改变所述第二传输波导的折射率，从而确定所述第一传输波导和所述第二传输波导之间的耦合系数。5.根据权利要求4所述的光电乘法器，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极，具体用于：根据所述电信号改变所述第二传输波导的载流子的浓度，从而改变所述第二传输波导的折射率。6.根据权利要求5所述的光电乘法器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇昊，刘晟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：