[發(fā)明專利]基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710309474.8
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN106933001B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 周林杰;景嘉鈺;王心怡;陸梁軍;吳龜靈;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02F7/00
• 分類號: G02F7/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，該芯片包括時分復用單元、波分復用單元、模分復用單元、多模調制器、模式解復用單元、波長解復用單元和光電探測單元，采用CMOS集成電路兼容工藝將所述的時分復用單元、波分復用單元、模分復用單元、多模調制器、模式解復用單元、波長解復用單元和光電探測單元依次相連地集成在同一芯片上，構成一個完整片上芯片系統(tǒng)；所述的模式解復用單元和波長解復用單元，分別由一個T路模式解復用器和T個M路并行波長解復用器實現(xiàn)，將高重復頻率光脈沖解復用為低重復頻率光脈沖；所述的模式解復用單元和模式復用單元的結構相同，只是輸入和輸出端口相反；所述的波長解復用單元與所述的波分復用單元結構相同，只是輸入和輸出端口相反。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，所述的時分復用單元由延遲波導級聯(lián)或串聯(lián)構成，將輸入光脈沖分成N路，每路進行等間隔時延，然后再將時延后的N路合并為一路輸出，從而將光脈沖重復頻率增加為原來的N倍；所述的時分復用單元的并行波導結構由N條長度依次增加的波導并聯(lián)構成，所述的時分復用單元的串行波導結構由多級雙波導延遲線級聯(lián)構成。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，所述的波分復用單元由多級級聯(lián)馬赫-曾德干涉器或陣列波導光柵構成，將光脈沖分為M個波長，每個波長經(jīng)過等間隔時延后再合為一路，從而將光脈沖重復頻率增加為原來的M倍，所述的波分復用單元由級聯(lián)微環(huán)諧振器構成。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，所述的模分復用單元，由定向耦合器構成，將輸入光脈沖分為T路，每路經(jīng)過等間隔時延，與多模波導耦合，激發(fā)多模波導中的T個模式，從而將光脈沖重復頻率增加為原來的T倍。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，所述的多模調制器由馬赫-曾德爾干涉器實現(xiàn)，輸入波導內的光脈沖被均分到馬赫-增德爾干涉器的兩個臂上，微波信號加載到調制器上，通過PN結改變兩個臂的相位差，從而實現(xiàn)對脈沖幅度的調制，PN結覆蓋多個模式模場區(qū)域，實現(xiàn)對多個模式的均勻調制。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于硅光集成的光子模數(shù)轉換芯片，其特征在于，所述的光電探測單元，由T×M個并行的光電探測器構成，該光電探測器將光信號轉換為低速電信號，所述的光電探測器通過在硅上外延生長鍺或鍺硅材料，并制作縱向或橫向PIN結來實現(xiàn)。