用于点对点通信的光学引擎制造技术

一种用于在第一计算设备（２１０）和第二计算设备（２２０）之间提供点对点光通信链接的光学引擎（１００）。光学引擎（１００）包括形成在基底（１０６）上并被配置为产生平行于基底的平面行进的光信号的调制混合微环激光器（１２０）。光学引擎进一步包括：波导（１３０），其也形成在平行于基底的平面的平面内，并被配置为将光信号从调制环形激光器引导到限定区域（１０８）；在限定区域处的波导耦合器（１４０），其被配置为将光信号耦合进多芯光纤（１５０）中；以及位于限定区域处的多芯光纤，其被配置为接收并传输光信号到第二计算设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于点对点通信的光学引擎
技术介绍
计算机的性能越来越受到计算机处理器快速且有效地访问片外存储器或与其他 外围设备进行通信的能力的限制。该限制部分地是由于可以装配到具有限定的尺寸和表 面积的连接器中的电引脚的数量的固有物理限制，这继而决定了最大电子带宽。电引脚 密度的饱和导致处理器或芯片的“引出线瓶颈”，该术语描述了当芯片封装的电子带宽 变为性能限制因素时的情形。附图说明图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的发送基座单元的图示；图2是根据本专利技术的一个示例性实施例的接收基座单元的图示；图3是根据本专利技术的一个示例性实施例的光学引擎的图示；图4是根据本专利技术的另一个示例性实施例的光学引擎的图示；图5是根据本专利技术的一个示例性实施例的光学引擎和多芯光纤的图示；图6a是根据本专利技术的一个示例性实施例的形成在第一芯片上和第二芯片上的光 学引擎之间的点对点光通信链接的图示；图6b是根据本专利技术的一个示例性实施例的结合到第一和第二计算设备的光学引 擎芯片之间的点对点光通信链接的图示；图7是根据本专利技术的另一个示例性实施例的光学引擎的图示；图8是根据本专利技术的另一个示例性实施例的结合到第一和第二计算设备的光学 引擎芯片之间的点对点光通信链接的图示；图9是根据本专利技术的一个示例性实施例的、描述在第一计算设备和第二计算设 备之间发送点对点通信的方法的流程图；图10是根据本专利技术的另一个示例性实施例的、描述在第一计算设备和第二计算 设备之间提供点对点通信的方法的流程图。具体实施例对本专利技术示例性实施例的以下详细描述对所述附图进行参考，所述附图构成说 明书的一部分并且在附图中示出了其中可以实现本专利技术的示例性实施例。虽然通过举 例说明的方式足够详细地描述了这些示例性实施例以使得本领域技术人员能够实现本发 明，然而应当理解，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，其他实施例也可以实现并 且可以对本专利技术进行各种改变。因此，对本专利技术实施例的以下更详细的描述并不意图限 制本专利技术所主张的本专利技术的范围，而是仅仅为了举例说明的目的而提供；是意图描述本 专利技术的特性和特征以及充分使得本领域技术人员能够实施本专利技术。因此，本专利技术的范围 仅仅由所附的权利要求限定。通过参考附图，本专利技术的以下详细描述和示例性实施例会被最优地理解，其中 本专利技术的元件和特征自始至终通过数字被标明。 图1-12示出了对于光学引擎的本专利技术的各种示例性实施例，所述光学引擎用于 两个计算设备之间、例如两个计算机芯片之间的点对点通信链接。所述光学引擎可被用 于克服越来越多的由不能快速访问片外存储器或与其他外围设备通信而产生的计算机性 能方面的瓶颈。所述限制部分地是由于可以装配到具有限定的尺寸和表面积的连接器中 的电引脚的数量的固有物理限制，这继而决定了用于通信的最大带宽。因此，本专利技术的 一个示例性应用可以是在微处理器和分离的存储芯片或设备之间建立片内或点对点光通光学引擎是部件的组合，其以降低的生产成本提供大大改进了的性能。如以下 将会更详细地说明的那样，该光学引擎可以包括在谐振器中产生光信号的一个或多个混 合倏逝微环激光器和形成在与光学引擎芯片或基底的平面平行的平面中的波导。所述波 导可以用于将光信号载送到限定的位置或区域(例如在芯片的中心或者在芯片的边缘)以 耦合进多芯光纤中用以传输到第二计算装置。如果该限定区域朝向芯片的中心，则可以 利用光栅耦合垫使光信号相对于基底的平面向平面外弯曲并被耦合进相对于基底的平面 出平面地被定向的多芯光纤的光学芯中。当限定区域在芯片的边缘处时，可以利用波导 尖集中光信号并将其耦合进多芯光纤带的芯中，所述多芯光纤带与波导对准并定向为平 行于基底的平面。可以包括光子探测器以接收从第二计算设备广播过来的光信号。由于光子光信 号探测器或光电探测器与光信号发生器(即，激光器、LED等等)相比通常较不复杂， 因此光电探测器可以被定位在限定区域处以直接接收行进通过多芯光纤的输入信号，或 者像微环激光器那样，它们可以分布在芯片的表面上并且相似地利用光栅耦合垫或者锥 形的波导而耦合到多芯光纤。本专利技术的光学引擎可以帮助解决当今的计算机设计者面临的、由每芯片几千个 电引脚的接近的上限引起的“引出线瓶颈”。这些电引脚中的一些用于CPU到存储器的 业务，或者用于可以将它们自身提供给点对点链接的次级通信。通过在两个计算设备之 间提供直接的光链接以及将CPU到存储器的通信或次级通信卸载到分离的多通道、点对 点光链接，大量的输入/输出引脚可以被再分配给电子总线中的其它用途，从而使得可 用于其它内部计算机操作的带宽大幅度增加。本专利技术提供了优于现有技术的其它益处，所述现有技术可以包括传统的有线连 接器和光纤通信技术方面的较近的发展这两者。一个益处是降低了生产成本，因为光学 引擎的每一个部件(包括微环激光器、光电探测器、波导和光耦合器)可以使用符合成本 效益的大容量的制造工艺来制造，所述制造工艺例如VLSI (超大规模集成)制造技术。 另一个益处是大大增加了的带宽，该大大增加了的带宽是由可以通过附带的计算设备在 高达1GHz或更高的频率下被直接调制的微环激光器的使用而提供的。相关的改进是与 先前的利用垂直腔面发射激光器(VCSEL)和发光二极管(LED)的发光系统相比，微环激 光器的功耗相对低。本专利技术优于现有技术的一个明显益处是在光学引擎芯片的表面上分布微环激光 器和/或光电探测器以及通过波导将光信号引导到达和离开限定区域的能力，在该限定 区域处，大量光信号可以被集中和组织到小的覆盖区(footprint)中，该覆盖区可配置为 用于耦合到单个多芯光纤中，例如光子晶体光纤或光纤带。这种能力在VCSEL的情况下是不可用的，在VCSEL中VCSEL的定向和相对大的尺寸强烈地限制了可以装配到多芯 光纤的覆盖区中的光信号的数量。而且，由于VCSEL不能被直接集成到硅中，因此基于 VCSEL技术的光学引擎不能被直接与硅基光电探测器结合。因此，在先前的光学系统的 情况下，可能需要具有探测器的独立的芯片以接收输入信号以及完成双工通信链接。与 此相对照，本专利技术的每一个部件可以利用III-V族半导体材料来制造，从而允许发送微环 激光器、接收光电探测器和它们的相关部件能够被集成在相同的芯片中。本专利技术提供额外的益处，该额外的益处对于计算机设计者和工程人员来说可能 是有吸引力的。例如，两个计算设备间的所有点对点业务可以通过多芯光纤来处理， 所述多芯光纤例如光子晶体光纤或光纤带，其可以主动或被动地与光耦合器对准，并且 可以使用已被证明的粘接材料和方法将其附着到光学引擎的限定区域。此外，本专利技术 提供了直接将光学引擎集成到计算设备中或在单独的芯片上制造引擎以便随后贴片安装 (wafer-mounting)到计算设备的便利性和灵活性。上述优点和改进中的每一个根据以下参考附图所提出的详细描述将是显然的。 这些优点并不意味着以任何方式进行限制。实际上，本领域技术人员会理解，除了这里 专门叙述的那些益处和优点之外，在实现本专利技术时其他益处和优点可以实现。图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的发送基座单元10，该发送基座单元10 可以用来产生被第一计算设备(没有示出)调制的光信号，以及用来将光信号耦合进多芯 光纤中以传输到第二计算设备。发送基座单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在第一计算设备（２１０，３０６）和第二计算设备（２２０，３０８）之间提供点对点通信的光学引擎（１００，３００），包括：　　位于基底上并被耦合到第一计算设备（２１０，３０６）的调制环形激光器（１２０，３２０），该调制环形激光器被配置为用于产生平行于基底的平面行进的光信号；　　形成在平行于基底的平面的平面内的波导（１３０，３３０），该波导被配置为将光信号从调制环形激光器引导到限定区域（１０８，３１８）；　　位于该限定区域（１０８，３１８）处的波导耦合器（１４０，３４０），该波导耦合器被配置为将光信号耦合进光纤（１５４，３５４）中；和　　位于该限定区域（１０８，３１８）处的光纤（１５４，３５４），其被配置为将光信号接收并传输到第二计算设备（２２０，３０８）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M菲奥伦蒂诺，Q徐，SV玛泰，RG博索莱尔，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US