[發明專利]光學檢測器結構以及在單片集成光電裝置中作為反饋控制的應用

有效

• 申請號: 200580035638.8
• 申請日: 2005-10-19
• 公開（公告）號: CN101283300A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 大衛·佩德;卡爾潘都·夏斯特里;羅伯特·蒙哥馬利;普拉卡什·約托斯卡;威普庫馬·帕特爾;瑪麗·納多
• 申請（專利權）人: 斯歐普迪克爾股份有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 霍育棟;鄭霞

相關申請的交叉參考

本申請要求于2004年10月19日提交的美國臨時申請No.60/620156的權益。

技術領域

本發明涉及集成光電子器件的單片裝置的制造，更具體地，涉及應用光學檢測器反饋結構以提供這樣的單片裝置的閉環控制。

背景技術

在基于絕緣體上硅(SOI)的光電子平臺中，相當薄的(例如，小于1微米)硅波導用于將光分布在整個芯片中以及提供多種光學功能(例如，分束/合束、調制、轉換、波長復用/波長解復用(wavelengthmultiplexing/demultiplexing)、加/降、均衡和色散補償)。可以在SOI平臺上的薄波導中耦合和操控光的能力使光學器件和微電子器件能夠真正地集成在單個硅芯片上。光學通信工業中光學器件/子系統的高成本、高能耗以及大結構因素的原因在于缺少可行的器件集成。當今的光電子工業依賴于離散的結構單元和各種材料系統制成的各種元件的混合集成。與20世紀60年代的IC工業類似，這些離散的器件是開環式的，其中這些環被外部地閉合(利用諸如外部光學器件和電子器件)，導致低產出和高成本。

為了實現光學器件和電子器件在硅上的單片集成的整個潛力，必須要提高光和光電功能的性能和產量以匹配電子器件的性能和產量。因此，該領域中需要應付光學性能的變化以及提高這樣的設備的整個操作性能的單片的解決方案。

發明內容

現有技術領域中的該需要被本發明所解決，本發明涉及集成光電子器件的單片裝置的構造，更具體地，涉及應用光學檢測器反饋結構以提供該單片裝置的閉環控制。

根據本發明，將電子反饋控制電路與期望的光電子器件一起構成為SOI結構的表面硅層中的單片裝置，使得存在于制造變化、溫度漲落、電源變化、壽命等的情況中的光學性能得到優化。反饋環通過與反饋電子器件關聯的光學檢測器的使用而閉合。

單片反饋電子器件至少包括用于將來自相關的光學檢測器的模擬輸出轉換至數字表示的模擬/數字(A/D)轉換器。響應于A/D轉換器輸出，控制電子器件用于將反饋信號提供至光電系統中的一個或更多個器件，以控制系統的響應。在本發明的一些實施例中，在該單片反饋電子器件中可以包括其他的校準和/或查找表，其可由控制電子器件查詢以確定合適的反饋信號。在本發明的又一實施例中，在控制電子器件和“片外”(off-chip)系統之間存在通信接口，其用于初始化控制電子器件，從控制電子器件中檢索性能數據，或既初始化控制電子器件又從控制電子器件中檢索性能數據。

本發明的各個實施例利用單片反饋環路和光學檢測器的創造性組合來優化諸如一個或更多個下列因素：(1)光電調制器的輸出功率；(2)光學輸入耦合能量；(3)可變光學衰減器中的衰減；(4)濾波；(5)光學器件的配置以及更多。

本發明的其他的和進一步實施例將在下列討論的過程中以及通過參考附圖變得顯而易見。

附圖說明

現在參考附圖，

圖1以簡要形式示出了示意性閉環反饋控制的基于SOI的輸入耦合裝置；

圖2包括本發明的可選實施例的圖，該可選實施例利用與調制器(在該情況下為馬赫-陳爾德(Mach-Zehnder)調制器)關聯的單片反饋裝置；

圖3示出了與可變光學衰減器(VOA)結合的閉環發明的反饋裝置的應用；

圖4包括使用本發明的單片反饋電子器件的光學濾波裝置的示意性實施例；

圖5是具體地設置成與多個單獨的光學設備一起使用的本發明的實施例；

圖6包括使用本發明的單片反饋裝置的示意性光學開關的圖；

圖7示出使用本發明的反饋裝置來控制/修改環所支持的波長的示意性的環形濾波裝置；

圖8示出了圖7的實施例的變化，其中內嵌(in-line)光學檢測器用于與反饋裝置關聯；

圖9示出了圖7的實施例的另一變化，其中在該情況下，環形波導用于阻止信號進一步傳播；以及

圖10包括如由本發明的創造性反饋裝置控制的示意性光學輸出耦合結構的圖。

具體實施方式

圖1結合簡要的俯視圖及側面圖示出了根據本發明構成的示意性閉環反饋控制光學輸入耦合裝置10。如在關于SOI光學系統的各種其他的現有參考中所述，諸如棱鏡12的硅棱鏡用于將光信號耦合進SOI結構的亞微米厚度的硅表面層14，該SOI結構還包括硅基片16和埋氧層18。