[發(fā)明專利]一種多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711094946.9
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107769783B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭凌晨;丁建峰;邵斯竹;付鑫;賈浩;楊林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明公開了一種多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括多個微環(huán)諧振器以及多個光耦合器，利用多模波導(dǎo)支持多個模式光信號傳輸?shù)奶匦裕ㄟ^微環(huán)諧振器中的單模波導(dǎo)與多模波導(dǎo)之間的模式耦合來實現(xiàn)數(shù)字信號的輸入，再由多模波導(dǎo)對于單一波長的多個模式組成的模擬信號進行傳輸，最終由硅基鍺探測器對光信號進行探測。該多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)硅基片上集成，其制備工藝與CMOS工藝兼容，對電學(xué)芯片中加入光學(xué)模塊、實現(xiàn)光電模塊的一體化封裝具有積極意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微環(huán)諧振器的多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于光電信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，作為模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化橋梁，高速、大分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-digital Converter，ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital-to-analog Converter，DAC)在信號傳輸和處理方面的應(yīng)用日趨廣泛。由于傳統(tǒng)的電學(xué)數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)受到電子瓶頸的限制，其性能的提升速度具有一定的局限性，而光學(xué)轉(zhuǎn)換方式由于其采樣速率高、孔徑抖動小、不受電磁干擾等優(yōu)點，使得光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)化技術(shù)成為目前人們研究的熱點之一。

目前，波分復(fù)用技術(shù)(WDM，Wavelength Division Multiplexing)、偏振復(fù)用技術(shù)(PDM，Polarization Division Multiplexing)以及模分復(fù)用技術(shù)(MDM，Mode DivisionMultiplexing)逐漸成為提升系統(tǒng)容量與增大信道傳輸帶寬的主要方式。其中，模分復(fù)用技術(shù)作為突破傳統(tǒng)單模光纖通信系統(tǒng)傳輸容量瓶頸的有效技術(shù)手段，能夠使光纖通信容量成倍數(shù)增大。

隨著硅基光子學(xué)的迅速發(fā)展，硅基光集成由于其利用CMOS工藝制作高密度片上集成光路，以低成本在芯片上實現(xiàn)復(fù)雜功能，成為近十年新興的研究熱點。硅基光集成相比于其他集成材料如二氧化硅、三五族化合物半導(dǎo)體集成材料來說，集成密度可提高幾個量級。此外，硅基光集成利用現(xiàn)存的CMOS工藝系統(tǒng)，在保證器件納米級精度性能的同時，能使單位體積的成本大大降低，并可以隨著CMOS工藝的改善而得到不斷發(fā)展。因此，硅基光集成以其能夠與成熟的集成電路共同集成于單一芯片上的優(yōu)勢，可實現(xiàn)光電混合集成，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的主要目的在于設(shè)計一種基于微環(huán)諧振器的多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)化為承載多個模式的光信號進行傳輸，該信號最終被硅鍺光探測器檢測，從而實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該多模數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括第一單模波導(dǎo)，與第一單模波導(dǎo)聯(lián)接的第一光耦合器，與第一光耦合器聯(lián)接的第二光耦合器和第一微環(huán)諧振器，與第二光耦合器聯(lián)接的第三光耦合器和第二微環(huán)諧振器，與第三光耦合器聯(lián)接的第三微環(huán)諧振器。

在進一步實施方案中，所述第一單模波導(dǎo)將第一模式信號光輸入第一光耦合器。

在進一步實施方案中，所述第一微環(huán)諧振器處于諧振狀態(tài)時，將第一模式信號光通過倏逝波耦合到第二單模波導(dǎo)中，成為所述第二單模波導(dǎo)中的第一模式信號光。

在進一步實施方案中，所述第二微環(huán)諧振器處于諧振狀態(tài)時，將第一模式信號光通過倏逝波耦合到第一多模波導(dǎo)中，成為所述第一多模波導(dǎo)中的第二模式信號光。

在進一步實施方案中，所述第三微環(huán)諧振器處于諧振狀態(tài)時，將第一模式信號光通過倏逝波耦合到第二多模波導(dǎo)中，成為所述第二多模波導(dǎo)中的第三模式信號光。

在進一步實施方案中，所述第一多模波導(dǎo)輸出第一模式信號光和第二模式信號光。

在進一步實施方案中，所述第二多模波導(dǎo)輸出第一模式信號光、第二模式信號光和第三模式信號光。