可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件技术方案

本发明专利技术公开了可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件，包括若干个苯环结构首尾纵向排列连接，每个所述苯环结构包括多个四端口可编程基本单元首尾连接，每个所述苯环结构的左右两边还各连接一个所述四端口可编程基本单元；激光器模块；全连接光网格模块；调制器模块；电源模块；多波长复用器。本发明专利技术不仅对激光器进行了失效功能补偿和自纠错处理，并且可重构光路的方案更为灵活，具有低损耗、结构紧凑和易集成等特点，对超高速光引擎在未来的普及应用具有重要的意义。的普及应用具有重要的意义。的普及应用具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件


[0001]本专利技术涉及一种硅基光电子芯片
，尤其涉及可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件。

技术介绍

[0002]超大规模数据中心作为算力基础设施，通过边缘节点、新型服务器、新型存储、新型供电制冷等技术，模块化、预制化等建设方式，承载了新一代技术和平台的运转，已成为全球数据网络的关键枢纽。数据中心内包括了数以万计以大规模并行方式连接的服务器。这些服务器被置于机柜内并与机柜顶部的交换机连接。这些交换机再连接到上一级的集群层交换机，形成集群规模的平行计算架构。通过大量的平行光纤以及高速光收发模块实现服务器间的高速率数据传输。
[0003]随着51.2T交换芯片和800G以太网的发展，基于可插拔光收发光模块的交换机光I/O架构效率也得到的逐步的提升。
[0004]虽然现有光引擎具有信息容量高、功耗低的特点，但是同时具有流片成本控制、难以进行失效功能补偿以及难以进行光学故障检测的特点。首先，在流片的时候，在同一个晶片单元上有多个光电器件，但是由于制造过程中的不确定性，同一个晶片上可能具有一些不可用的器件，或者存在不能当场检出的隐患，这时候需要将这些晶片舍弃掉，浪费了晶圆面积。另外，较高的热量密度会导致器件的散热不良，故障率升高。据阿里数据中心统计，在100 GSR4的光模块中，激光器的故障率高达92%，探测器次之，约为3%，由于光引擎需要从机架上卸下机柜才能进行维护，因此，光引擎应具有较好的自适应失效功能补偿。最后，虽然传统光模块中具有数字诊断监控，但是一般基于分光探测，其功率损耗大，测量精度较低，而且非直接探测，为了更好地服务于自适应失效功能补偿，需要配合功耗低、测量精度高的非拦截式探测手段。在未来大容量光引擎中，需设置冗余器件与监测接口，并采用可重构光路进行器件的连接。
[0005]目前，国内外超高速光引擎的研究仍处于样品试制阶段，尚未对光引擎的自纠错具体实现进行系统性的研究。在Facebook和Microsoft制定的最新的超高速光引擎标准中，提出了内置激光器备份的方案，但是器件的更多故障避险和非拦截式监测并没有进行相应的设计。
[0006]为此，我们提出可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种可重构光引擎发射系统及用于其的全连接光网格组件，解决了现有技术中大容量光引擎中，流片成本控制、难以进行失效功能补偿以及难以进行光学故障检测的问题，如何对激光器进行了失效功能补偿和自纠错处理，使得可重构光路的方案更为灵活，具有低损耗、结构紧凑和易集成。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：一种全连接光网格组件，所述组件包括若干个苯环结构首尾纵向排列连接，每个所述苯环结构包括多个四端口可编程基本单元首尾连接，每个所述苯环结构的左右两边还各连接一个所述四端口可编程基本单元；所述四端口可编程基本单元包括两个四端口多模干涉仪和两个热光相移器，两个所述四端口多模干涉仪相对的两个端口通过光波导连接，两个所述四端口多模干涉仪之间的光波导上并联两个所述热光相移器；两个所述四端口多模干涉仪相离的两个端口首尾连接形成所述苯环结构。
[0009]本专利技术还提供一种基于上述所述的全连接光网格组件的可重构光引擎发射系统，包括：激光器模块：用于产生输入光阵列，并将所述输入光阵列传输至全连接光网格模块；全连接光网格模块：用于实现激光器模块和调制器模块的可编程互连，为激光器模块提供故障避险和非拦截式监测；调制器模块：根据激光器模块的光源供给和全连接光网格模块的路径选择，用于调制全连接光网格模块的输出光，输出多路不同波长的调制光信号，并将多路不同波长的调制光信号传输至多波长复用器；电源模块：用于控制激光器模块的开关状态及对激光器模块供电，并与全连接光网格模块进行通讯，为全连接光网格模块的可编程互连的实现提供能量；多波长复用器：与调制器模块的输出端口进行光学互连，用于将多路不同波长的调制光信号进行合并，输出波分复用形式的信号，进行数据传输。
[0010]进一步地，所述激光器模块由若干组激光器单元及其对应的无源耦合端口纵向等间距排列构成，每组所述激光器单元包括两个激光器，每组所述激光器单元的光输出口与其对应的无源耦合端口连接。
[0011]进一步地，所述全连接光网格模块具体包括：全连接光网格组件：其输入端接收所述激光器模块提供的激光光源，其发射端与所述调制器模块进行光学互连，用于在控制与反馈单元的控制下实现激光器模块和调制器模块的可编程互连；控制与反馈单元：其输入端和输出端均与所述激光器模块和所述电源模块进行电学互连，用于控制全连接光网格组件中每个热光相移器的相移量，从而实现光路的切换，进而控制不同位置的激光器模块产生的输入光与调制器模块的连接状态；同时用于控制激光器模块的开关状态，实现备份激光器的启用和损坏激光器的关闭。
[0012]进一步地，所述调制器模块具体包括：调制器阵列单元：其与所述全连接光网格组件和所述多波长复用器进行光学互联，与调制器驱动单元进行电学互连，用于调制全连接光网格模块的输出光，输出多路不同波长的调制光信号，并将多路不同波长的调制光信号传输至多波长复用器；调制器驱动单元：用于对调制器阵列单元提供驱动的高速电信号和偏置电压。
[0013]进一步地，所述调制器模块包含多个马赫曾德调制器构成的调制器阵列单元和调制器驱动单元，所述马赫曾德调制器的输入端连接全连接光网格组件的输出端，所述马赫曾德调制器的输出端连接多波长复用器的输入端。
[0014]进一步地，所述多波长复用器对多路不同波长的调制光信号进行合并，所述合并的形式采用阵列导波光栅。
[0015]进一步地，所述全连接光网格组件、所述调制器模块和所述多波长复用器由CMOS工艺在同一个晶片中制作。
[0016]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术实现了对激光器失效功能补偿和自纠错处理。
[0017]2、本专利技术提供的可重构光路的方案更为灵活，具有低损耗、结构紧凑和易集成的特点。
[0018]3、本专利技术提供的全连接光网格组件为“苯环”结构，其与特定输出的出口的互连更为灵活，且全连接光网格组件、调制器模块和多波长复用器可以一并由CMOS工艺在同一个晶片中制作，无需进行分开加工，降低额外的耦合损耗和成本。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种全连接光网格组件的结构示意图；图2为本专利技术可重构光引擎发射系统的整体结构示意图；图3为本专利技术可重构光引擎发射系统的具体结构示意图；图4为本专利技术可重构光引擎发射系统中全连接光网格模块与调制器的互连示意图；图5为本专利技术可重构光引擎发射系统进行失效功能补偿的工作原理图；图6为本专利技术可重构光引擎发射系统进行失自纠错处理的工作原理图。
具体实施方式
[0020]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全连接光网格组件，其特征在于，所述组件包括若干个苯环结构首尾纵向排列连接，每个所述苯环结构包括多个四端口可编程基本单元首尾连接，每个所述苯环结构的左右两边还各连接一个所述四端口可编程基本单元；所述四端口可编程基本单元包括两个四端口多模干涉仪和两个热光相移器，两个所述四端口多模干涉仪相对的两个端口通过光波导连接，两个所述四端口多模干涉仪之间的光波导上并联两个所述热光相移器；两个所述四端口多模干涉仪相离的两个端口首尾连接形成所述苯环结构。2.一种基于权利要求1所述的全连接光网格组件的可重构光引擎发射系统，其特征在于，包括：激光器模块：用于产生输入光阵列，并将所述输入光阵列传输至全连接光网格模块；全连接光网格模块：用于实现激光器模块和调制器模块的可编程互连，为激光器模块提供故障避险和非拦截式监测；调制器模块：根据激光器模块的光源供给和全连接光网格模块的路径选择，用于调制全连接光网格模块的输出光，输出多路不同波长的调制光信号，并将多路不同波长的调制光信号传输至多波长复用器；电源模块：用于控制激光器模块的开关状态及对激光器模块供电，并与全连接光网格模块进行通讯，为全连接光网格模块的可编程互连的实现提供能量；多波长复用器：与调制器模块的输出端口进行光学互连，用于将多路不同波长的调制光信号进行合并，输出波分复用形式的信号，进行数据传输。3.如权利要求2所述的可重构光引擎发射系统，其特征在于，所述激光器模块由若干组激光器单元及其对应的无源耦合端口纵向等间距排列构成，每组所述激光器单元包括两个激光器，每组所述激光器单元的光输出口与其对应的无源耦合端口连接。4.如权利要求2所述的可重构光引擎发射系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，尹坤，张强，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：