双向光电子设备中的串扰减小制造技术

一种双向光电子设备，包括波导衬底上的光电检测器和光源及用于所述光源的驱动电路。所述波导衬底可以包括用于重定向并衰减光信号中在衬底上的波导层中传播但没有被波导引导的部分的光收集器或光阱。可以应用保护性封装件，所述保护性封装件包括中空介电微球来减小电串扰，所述保护性封装件还可以包括光吸收体来减小光串扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域涉及双向或者多通道光电子设备，包括双向光电子收发器。特别地，在此公开了(i)光源驱动电路、(ii)多功能封装及(iii)在波导衬底上形成的陷光(light-trapping)结构,用于减小双向光电子设备中的串扰。
技术介绍
双向光电子收发器是可以同时(i)接收一个或多个输入光信号并生成对应的输出电信号及(ii)接收一个或多个输入电信号并生成对应的输出光信号的设备。更一般地说，多通道光电子设备是可以对两对或更多对对应的电和光信号(每一对都包括一个“通道”)同时处理电和光信号之间这种变换的设备。这种多通道设备可以是“单向的”(即，其中所有的输入信号都是光信号而所有的对应输出信号都是电信号，或者反过来)或者“双向的”(如上面已经描述过的)。总的来说，输入和输出信号(光和电信号)可以以任何合适的方式发送与接收，所述方式包括，例如，自由空间传播(光或电)，通过导线、线缆或迹线的电传导(电)，或者在光纤或波导中作为引导模式传播(光)。在电信设备中，光信号(输入和输出)从光纤或波导接收或发送到其中而电信号从导线、线缆或迹线接收或发送到其中是很普遍的。在这种背景下，每个信号(电或光)一般都包括根据给定策略调制的载波，来编码数字或模拟信息(例如，数字数据流、模拟或数字视频信号或者模拟或数字音频信号)。以上提到的(i)输入光信号和输出电信号之间与(ii)输入电信号和输出光信号之间的对应性是根据它们各自调制策略编码的信息的对应性。存在许多把信息编码到电或光载波信号上的调制策略。电调制策略的一个常见的例子包括基带数字幅值调制；另一个常见的例子包括射频(RF)电载波的幅值调制。光调制策略的一个常见的例子包括可见或近红外线光学载波的幅值调制。在有些实例中，多种电或光调制策略可以一起使用或者彼此叠加。在有些例子中，通过对输入和输出信号(电或光)使用不同的载波频率，输入和输出信号都可以由公共的发送介质载送(例如，由公共光纤或波导载送的输入和输出光信号，或者由公共导线、线缆或迹线载送的输入和输出电信号)。在其它例子中，输入和输出电信号可以由单独 的导线或迹线载送，或者输入和输出光信号可以由单独的光纤或波导载送。一般来说，必须注意限制多通道或双向光电子设备中串扰的影响。电串扰指电信号(输入或输出)不利地影响另一个电信号的接收或生成，而光串扰指光信号(输入或输出)干扰另一个光信号的接收或生成。从原理上讲，串扰问题会在任何一个或者两个方向出现(即，输入影响输出、输出影响输入，或者两者兼有)，而限制在两个方向的串扰会是有利的。在实践当中，在双向设备中，(用以驱动光源生成输出光信号的)输入电信号的绝对值一般大于(由一般较弱的输入光信号的光电检测所生成的)输出电信号。因此，一般来说，输入电信号影响输出电信号(或者其从输入光信号的生成)的程度大于输出电信号影响输入电信号(或者从输出光信号的生成)的程度。类似地，在双向设备中，输出光信号的绝对值一般大于输入光信号。因此，一般来说，输出光信号影响输入光信号(或者从输出电信号的生成)的程度大于输入光信号影响输出光信号(或者其从输入电信号的生成)的程度。 多通道或双向光电子设备中的串扰可以多种方式显现出来。在一个例子中，在存在输入电信号时，对于由光电检测器对输入光信号的接收和对对应输出电信号的生成，电串扰会导致减小的灵敏度。在另一个例子中，在存在输出光信号时，对于由光电检测器对输入光信号的接收和对对应输出电信号的生成，光串扰会导致减小的灵敏度。在那些例子及其它例子中，这种减小的灵敏度会显现出来，例如，作为减小的信噪比、对于数字信号来说增加的误码率，或者增加的噪声基底(noise floor)。简单地说，灵敏度就是确保对在输入光信号上编码的信息的输出电信号有足够可靠编码(例如，对于数字数据信号，为了保证低于指定限值的误码率；对于各种类型的信号，可以建立各种合适的标准)所需的最小光功率。相对于在不存在输入电信号或输出光信号情况下的灵敏度，当存在施加到光源的输入电信号或者结果输出光信号时，光电检测器的灵敏度一般是劣化的。这种劣化可以通称为或者量化为“串扰代价”，其表示为有和没有施加到光源的输入电信号情况下光电检测器的灵敏度之比(或者表示为例如灵敏度之间的差值，单位为dBm)。是提高双向光电子设备的光电检测性能的一种途径，而且，在有些实例中，为了满足设备的光电检测性能需求，减小光或电串扰可能是必需的。类似地，在存在输入光信号或者输出电信号的情况下，串扰代价可以针对关于在输入电信号上编码的信息的输出光信号的可靠编码进行量化。
技术实现思路
一种双向光电子设备，包括波导衬底上的光电检测器和光源，及用于所述光源的驱动电路。光电检测器布置成(i)接收调制成编码第一发送信息的输入光信号，及(ii)响应于所述输入光信号而生成调制成编码所述第一发送信息的输出电信号。光源布置成(i)接收调制成编码第二发送信息的输入电信号，及(i i )响应于所述输入电信号而生成调制成编码所述第二发送信息的输出光信号。一种米用双向光电子设备的方法包括在光电检测器处接收输入光信号；响应于所述输入光信号，利用所述光电检测器生成输出电信号；在所述光源处接收输入电信号；及响应于所述输入电信号，利用所述光源生成输出光信号。所述双向光电子设备可以包括在波导衬底上的光波导层中形成的一个或多个光收集器或者光阱。每个光收集器或者光阱包括所述光波导层的一个或多个侧表面及沉积在所述侧表面上的基本不透明的涂层。每个光阱的侧表面布置成定义所述光波导层的对应螺旋区域；该区域包括所述光阱的开口与闭合端。每个光收集器的侧表面布置成把在波导层中传播但没有被波导引导的光信号重定向成传播到光阱的开口中。所述双向光电子设备可以包括布置成封装其部件的保护性封装件。所述封装件包括分散在其体积中的中空介电微球，从而把由于该封装件中所存在的不希望的电信号产生的串扰代价减小到低于所述封装件中没有所述微球时设备所呈现的水平。所述封装件还可以包括分散在其体积中的光吸收体，从而把由于该封装件中所存在的不希望的光信号产生的串扰代价减小到低于所述封装件中没有所述光吸收体时光电子设备所呈现的水平。所述双向光电子设备可以布置成令波导衬底上的光源和光电检测器在彼此小于大约2mm的范围之内， 或者在边缘尺寸小于大约IOmm的衬底上，而且可以进一步布置成(i )使得在有输入电信号施加到光源的情况下光电检测器的灵敏度在没有输入电信号施加到光源的情况下光电检测器灵敏度的大约3dBm之内，或者(ii )使得光电检测器呈现出小于大约3dBm的串扰代价。当参考在附图中例示并在以下所写的描述或所附权利要求中公开的示例实施方式时，关于多通道或双向光电子设备的目的和优点可以变得显而易见。提供本
技术实现思路
是要以简单的形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
不是要识别所请求保护的主题的关键特征或者基本特征，也不是要辅助用作确定所请求保护的主题的范围。附图说明图I不意性地例不了不例双向光电子设备中的电和光信号。图2示意性地例示了图I的示例双向光电子设备中不希望的电和光信号。图3不意性地例不了另一种不例双向光电子设备中的电和光信号。图4示意性地例示了图3的示例双向光电子设备中不希望的电和光信号。图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.25 US 61/358,877;2010.09.06 US 61/380,310;1.一种光学装置，包括 波导衬底； 所述波导衬底上的一组一个或多个光波导层； 在一个或多个所述光波导层中形成的一个或多个光波导，每个所述光波导都布置成基本上在两个横向方向中限定对应的引导光学模式； 光源，位于所述波导衬底上或者一个或多个所述光波导层上，该光源发射光信号并且布置成发射所述光信号的第一部分以所述对应的引导光学模式沿一个所述光波导传播； 在所述光波导层中形成的一个或多个光收集器，每个所述光收集器包括所述光波导层的一个或多个侧表面和所述侧表面上基本不透明的涂层；及 在所述光波导层中形成的一个或多个光阱，每个所述光阱包括所述光波导层的一个或多个侧表面和所述侧表面上基本不透明的涂层， 其中 每个光阱的侧表面布置成定义所述光波导层的对应螺旋区域，该区域包括所述光阱的开口和闭合端；及 每个光收集器的侧表面布置成把光信号的第二部分的对应部分重定向成传播到一个所述光阱的开口中，其中所述光信号的第二部分在一个或多个所述光波导层中从所述光源传播，而没有被任何所述光波导以所述对应的引导光学模式限定。2.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述波导衬底包括硅或者掺杂硅，而且每个光波导层包括二氧化硅、掺杂二氧化硅、硅氮化物或者硅氧氮化物。3.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述光源包括激光二极管或者发光二极管。4.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述光源包括光纤或者另一个衬底上的光波导。5.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述光源包括插入到所述光波导的片段之间的间隙中的光波导分离器、光波导抽头或者自由空间分束器。6.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述光收集器和光阱的侧表面包括一个或多个所述光波导层的蚀刻边缘。7.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述光收集器和光阱的侧表面的基本上不透明的涂层包括金属层。8.如权利要求7所述的光学装置，其中，所述金属层是吸收型的。9.如权利要求7所述的光学装置，其中，所述金属层是反射型的。10.如权利要求7所述的光学装置，其中，所述金属层是吸收型的，而且所述基本上不透明的涂层包括所述侧表面与金属层之间的反射抑制层。11.如权利要求I所述的光学装置，其中，一个或多个所述光收集器的侧表面是弯曲的，从而重定向所述光信号中从光源发散的第二部分的对应部分以朝一个所述光阱会聚。12.如权利要求11所述的光学装置，其中，所述光收集器的弯曲的侧表面近似椭圆的一部分，其中该椭圆的一个焦点位于所述光源处，而该椭圆的另一个焦点位于对应光讲的开口处。13.如权利要求I所述的光学装置，其中，一个或多个所述光收集器包括一个或多个基本上平的侧表面，并且布置成通过来自所述平的侧表面的两次或更多次相继反射来重定向所述光信号的第二部分的对应部分。14.如权利要求I所述的光学装置，其中，引导所述光信号的第一部分的光波导包括弯曲片段，并且在所述弯曲片段之前布置成在第一个所述光收集器和第二个所述光收集器之间通过，且在所述弯曲片段之后布置成在所述第一个光收集器和光阱的开口之间通过，而且所述第二个光收集器布置成基本上阻挡位于所述第一个光收集器与所述光阱的开口之间的从所述光源通过所述光波导层的基本上所有直线传播路径。15.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述螺旋区域对着大于大约180°的弧。16.如权利要求I所述的光学装置，其中，所述螺旋区域的至少一部分是角状螺旋区域。17.如权利要求I所述的光学装置，还包括位于所述波导衬底上或者一个或多个所述波导层上的光电检测器。18.如权利要求17所述的光学装置，其中，所述光源和光电检测器位于所述波导衬底上，且在彼此的大约2mm范围之内。19.如权利要求17所述的光学装置，其中，所述波导衬底具有小于大约10_的边缘尺寸。20.如权利要求17、18或者19所述的光学装置,其中,在输入电信号施加到光源或者输出光信号从光源发出的情况下光电检测器的灵敏度在没有输入电信号施加到光源而且没有输出光信号从光源发出的情况下所述光电检测器的灵敏度的大约3dB之内。21.如权利要求17、18或者19所述的光学装置，其中，所述光电检测器呈现出小于大约3dB的串扰代价。22.如权利要求I所述的光学装置，还包括 光电检测器，位于所述波导衬底上或者一个或多个所述波导层上；及 保护性封装件，布置成封装所述光源和光电检测器， 其中所述保护性封装件包括分散在其体积中的中空介电微球，从而把由于该保护性封装件中所存在的不希望的电信号产生的串扰代价减小到低于在所述保护性封装件中没有所述中空介电微球的情况下由多通道设备呈现的水平。23.如权利要求22所述的光学装置，其中，所存在的所述中空介电微球的量使得所述保护性封装件的介电常数在大约I. 7和大约2. 5之间。24.如权利要求22所述的光学装置，其中，所存在的所述中空介电微球的量使得具有所述中空介电微球的保护性封装件的平均介电常数比无所述中空介电微球的保护性封装件的介电常数小大约25%和大约50%之间。25.如权利要求22所述的光学装置，其中，所述保护性封装件包括体积占大约25%和大约50%之间的中空介电微球。26.如权利要求22所述的光学装置，其中，所述中空介电微球具有大约40和大约70 iim之间的中值直径。27.如权利要求22所述的光学装置,其中,所述中空介电微球包括中空二氧化娃微球。28.如权利要求22所述的光学装置，其中，所述保护性封装件包括硅酮、环氧树脂或者聚氨酯聚合物。29.如权利要求22所述的光学装置，还包括光学封装件，该光学封装件布置成填充光电子设备中自由光路的一个或多个片段，并且在所述保护性封装件下面封装光电子设备的一部分。30.如权利要求22所述的光学装置，其中，所述保护性封装件还包括分散在其体积中的光吸收体，从而把由于该保护性封装件中所存在的不希望的光信号产生的串扰代价减小到低于在所述保护性封装件中无所述光吸收体的情况下由光电子设备呈现的水平。31.如权利要求30所述的光学装置，其中，所述光源和光电检测器位于所述波导衬底上，且在彼此的大约2mm范围之内。32.如权利要求30所述的光学装置，其中，所述波导衬底具有小于大约IOmm的边缘尺寸。33.如权利要求30、31或者32所述的光学装置，其中，在输入电信号施加到光源或者输出光信号从光源发出的情况下光电检测器的灵敏度在没有输入电信号施加到光源而且没有输出光信号从光源发出的情况下所述光电检测器的灵敏度的大约3dB之内。34.如权利要求30、31或者32所述的光学装置，其中，所述光电检测器呈现出小于大约3dB的串扰代价。35.如权利要求30所述的光学装置，还包括光学封装件，该光学封装件布置成填充光电子设备中自由光路的一个或多个片段，并且在所述保护性封装件下面封装光电子设备的一部分。36.如权利要求30所述的光学装置，其中，所存在的所述光吸收体的量使得在光电子设备的工作波长范围上所述保护性封装件的消光系数K在大约IcnT1和大约200CHT1之间。37.如权利要求30所述的光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·维斯，J·S·帕斯拉斯基，A·瑞兹，P·C·塞瑞卡尔，
申请(专利权)人：HOYA美国公司，
类型：发明
国别省市：