檢測(cè)器重調(diào)器和光電子交換機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，包括絕緣體上硅(SOI)波導(dǎo)平臺(tái)，其包括：檢測(cè)器，耦合到第一輸入波導(dǎo)；調(diào)制器，耦合到第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)；以及將檢測(cè)器連接到調(diào)制器的電路；其中檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)設(shè)置在彼此相同的水平平面中；并且調(diào)制器包括調(diào)制波導(dǎo)區(qū)，半導(dǎo)體結(jié)跨波導(dǎo)水平地設(shè)置在這里；以及光電子分組交換機(jī)包括：一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)分組信號(hào)；無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的光路是波長(zhǎng)相關(guān)的；交換機(jī)控制單元；以及多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，配置成接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入的光學(xué)信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)供傳送到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口，每個(gè)DRM包括：一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將在一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入所接收的光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成：接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入；接收來(lái)自檢測(cè)器之一的電分組信號(hào)；以及生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電分組信號(hào)的信息，并且調(diào)諧波長(zhǎng)選定成，為調(diào)制光學(xué)信號(hào)選擇無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口；以及電子電路將一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的每個(gè)連接到對(duì)應(yīng)調(diào)制器；其中一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與提供它的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入的可調(diào)諧激光器分離的組件；并且其中交換機(jī)控制單元包括調(diào)度器，其在通信上連接到每個(gè)DRM的電子電路；電子電路配置成基于從交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制由調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。
【專利說(shuō)明】
檢測(cè)器重調(diào)器和光電子交換機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)器重調(diào)器，更具體來(lái)說(shuō)涉及與光電子交換機(jī)配合使用的檢測(cè)器重調(diào)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)通信和光學(xué)交換中，眾所周知的是，信號(hào)能夠從第一通道或波長(zhǎng)的第一光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)置成第二通道或波長(zhǎng)的第二光學(xué)信號(hào)。
[0003]檢測(cè)器重調(diào)器可用來(lái)將第一光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二光學(xué)信號(hào)，并且涉及在其中將第一(調(diào)制)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的第一信號(hào)的檢測(cè)，之后接著由(調(diào)制)電信號(hào)進(jìn)行的第二(未調(diào)制)波長(zhǎng)/通道的光的調(diào)制。在電域中的同時(shí)，信號(hào)可有利地例如通過(guò)放大、整形、重新定時(shí)和濾波中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)處理，以便提供清潔信號(hào)以施加到第二波長(zhǎng)/通道。但是，當(dāng)前在本領(lǐng)域中，為了在高數(shù)據(jù)速率下以低噪聲對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，電路必須包含在獨(dú)立電子芯片中，獨(dú)立電子芯片要求封裝和安裝，由此增加尺寸和成本，并且降低電能效率。
[0004]在US 6680791中，提供一種集成芯片，其中光檢測(cè)器和調(diào)制器緊密定位在一起，使得檢測(cè)器部分和調(diào)制器部分之間的電連接較短并且具有低電阻率。但是，由于二極管電容和薄膜電阻限制，對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)僅10 Gb/S數(shù)據(jù)速度的最大值[0.Fidaner等人，OpticsExpress,vo1.14，第361-368頁(yè)，(2006)]。
[0005]US 6349106描述一種由電路采用從第一光學(xué)波長(zhǎng)所導(dǎo)出的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧激光器。但是，因?yàn)樗↖I1-V材料光子集成電路并且涉及外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)和垂直P(pán)-1-n 二極管結(jié)構(gòu)的使用，所以在其設(shè)計(jì)方面是不靈活的，并且因此對(duì)于涉及增加交換速度、降低的延遲、降低的電能消耗和對(duì)較低成本和高產(chǎn)率可制造性的需求的新應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不充分的。具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)榘ń⒂诎雽?dǎo)體芯片上的調(diào)制器的半導(dǎo)體裝置由在頂面上的接觸與覆蓋芯片的基底或底面的全部或大比例的接觸之間完成的電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以裝置的電容無(wú)法輕易通過(guò)內(nèi)置于這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特征，諸如摻雜區(qū)和金屬接觸，來(lái)控制。
[0006]不顧AWG可提供的優(yōu)點(diǎn)，陣列波導(dǎo)光柵(AWG)在光學(xué)交換(包括光學(xué)電路交換和光學(xué)分組交換)中的應(yīng)用一直緩慢。這部分地歸因于AWG的不利特征，諸如跨波長(zhǎng)范圍的不均勻響應(yīng)、多次傳遞之后有限帶寬的級(jí)聯(lián)效應(yīng)以及不同端口之間的串?dāng)_。
[0007]AWG在光學(xué)交換中的使用是已知的；Ye等人(IEEE/ACM Transact1ns onNetworking, VOL PP, Issue 99，第I 頁(yè)，2014年2月)和Bregni等人(IEEE Journal onSelected Areas in Communicat1ns，VOL 21 ,No 7，2003年9月)Je等人描述AWG在Clos類型光學(xué)交換機(jī)和其他架構(gòu)中的使用，以及Ngo等人(Proceedings 23rd Conference ofIEEE Communicat1ns Soc，2004)說(shuō)明了為可重新排列非阻斷和嚴(yán)格非阻斷的AWG交換機(jī)架構(gòu)。
[0008]實(shí)現(xiàn)光學(xué)交換機(jī)中的困難之一是速度，另一個(gè)是延遲。不良延遲在諸如高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心交換之類的使用(在其中盡可能接近實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)或在系統(tǒng)上進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換是合意的)中是特別不合需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在通過(guò)，按照第一方面，提供一種檢測(cè)器重調(diào)器來(lái)解決這些問(wèn)題，檢測(cè)器重調(diào)器包括絕緣體上硅(SOI)波導(dǎo)平臺(tái)，其包括:檢測(cè)器，耦合到第一輸入波導(dǎo)；調(diào)制器，耦合到第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)；以及將檢測(cè)器連接到調(diào)制器的電路;其中檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)布置在彼此相同的水平平面中；并且其中調(diào)制器包括調(diào)制波導(dǎo)區(qū)，在其中跨波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié)。
[0010]調(diào)制區(qū)可以是相位調(diào)制區(qū)或幅度調(diào)制區(qū)。
[0011]水平平面應(yīng)當(dāng)被理解為與襯底表面的平面平行的任何平面。半導(dǎo)體結(jié)應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)應(yīng)于具有不同半導(dǎo)體費(fèi)米能量的不同區(qū)域之間的任何一個(gè)結(jié)或者任何數(shù)量的結(jié)，由此形成光電子區(qū)。半導(dǎo)體結(jié)可以或者可以不包括本征區(qū)。
[0012]半導(dǎo)體結(jié)是水平的，因?yàn)樵摻Y(jié)由在(和/或延伸到)波導(dǎo)一側(cè)的第一摻雜區(qū)和在(和/或延伸到其中)波導(dǎo)相對(duì)側(cè)的第二摻雜區(qū)來(lái)形成。因此，半導(dǎo)體結(jié)的所有摻雜區(qū)沿檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入和輸出波導(dǎo)所限定的水平平面擺放。
[0013]檢測(cè)器重調(diào)器以及特別是水平結(jié)的平面布置實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制作方面的增加的靈活性，因?yàn)樵诓▽?dǎo)的任一側(cè)而不是波導(dǎo)上方或下方的摻雜段的位置在其尺寸和形狀方面產(chǎn)生更大自由度。
[0014]水平結(jié)配置還實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)區(qū)的每個(gè)的簡(jiǎn)易訪問(wèn)。在結(jié)包括兩個(gè)摻雜區(qū)之間的本征區(qū)(或第三摻雜區(qū))的情況下，這是特別有用的，因?yàn)樗古c三個(gè)區(qū)域的每個(gè)對(duì)應(yīng)的電極能夠定位在相應(yīng)區(qū)域上面。
[0015]由于本發(fā)明的檢測(cè)器重調(diào)器具有水平結(jié)配置，所以諸如摻雜區(qū)的尺寸之類的屬性在設(shè)計(jì)和制造期間能夠易于適配和控制，決定性地影響操作速度的、諸如電容之類的參數(shù)能夠因此被控制。
[0016]在它們的平面配置中，檢測(cè)器、調(diào)制器、電路、輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)形成SOI平面光波電路(SO1-PLC)。絕緣體上硅是用于光學(xué)裝置的構(gòu)造和集成的實(shí)用平臺(tái)。與II1-V異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光子集成電路技術(shù)相反，體半導(dǎo)體SOI和SO1-兼容材料在這種PLC技術(shù)中的使用允許檢測(cè)器和調(diào)制器的集成，而沒(méi)有與多個(gè)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的外延再生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的低制造產(chǎn)率?，F(xiàn)在將陳述本發(fā)明的可選特征。這些單獨(dú)地或者按照與本發(fā)明的任何方面的任何組合是可適用的。
[0017]第一輸入波導(dǎo)(其耦合到檢測(cè)器的輸入)優(yōu)選地還布置成位于與檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)相同的水平平面中。
[0018]調(diào)制區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)可以是p-n結(jié)，并且，對(duì)于所述的各調(diào)制器實(shí)施例，可包括2個(gè)摻雜區(qū)(P_n)、4個(gè)摻雜區(qū)(p+、p、n、n+);或者甚至6個(gè)區(qū)域(p++、p+、p、n、n+、n++)。
[0019]這個(gè)p-n結(jié)還可包括第一和第二電極，第一電極直接位于p-n結(jié)的P摻雜區(qū)上方，而第二電極直接位于p-n結(jié)的η摻雜區(qū)上方。
[0020]調(diào)制區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)可以是p-1-n結(jié)。
[0021]P摻雜和η摻雜區(qū)位于波導(dǎo)的任一側(cè)，其中本征區(qū)位于其間。摻雜區(qū)可延伸到波導(dǎo)中，使得本征區(qū)的寬度小于波導(dǎo)的寬度。
[0022]p-1-n結(jié)還可包括第一、第二和第三電極，第一電極直接位于p-1-n結(jié)的P摻雜區(qū)上方，第二電極直接位于η摻雜區(qū)上方，而第三電極直接位于p-1-n結(jié)的本征區(qū)上方。
[0023]電極優(yōu)選地是金屬帶，其沿其長(zhǎng)度位于有關(guān)摻雜區(qū)上方。這樣，電偏置能夠經(jīng)由位于其上方的電極施加到有關(guān)摻雜區(qū)。
[0024]—般來(lái)說(shuō)，電極應(yīng)當(dāng)較小，以及半導(dǎo)體結(jié)(p-n、p-1_n或其他)中的摻雜區(qū)應(yīng)當(dāng)較小。
[0025]沿水平平面獲得并且沿與摻雜波導(dǎo)的縱(或者圓周)軸垂直的方向的、摻雜區(qū)的寬度是特別重要的。
[0026]例如，在諸如p-n結(jié)的單個(gè)半導(dǎo)體結(jié)中，P摻雜或η摻雜區(qū)的總寬度可以不大于20μm。在P摻雜區(qū)分級(jí)成不同子區(qū)域(例如，因?yàn)樗选ⅵ?和ρ++區(qū)域)的情況下，每個(gè)子區(qū)域可具有不多于15 Mi的的寬度，但是不同子區(qū)域的寬度可能彼此充分不同，例如，ρ摻雜區(qū)可能大于P+和P++區(qū)域的每個(gè)。為了對(duì)調(diào)制和檢測(cè)器速度進(jìn)一步改進(jìn)，這種子區(qū)域可具有不多于 10 μηι、5 μηι、2 μπι、1 μηι、0.5 口111或者甚至0.3 Mi的寬度。
[0027]盡管上述尺寸是關(guān)于ρ摻雜區(qū)來(lái)描述，但是它們同樣適用于η摻雜區(qū)。
[0028]此外，在調(diào)制器或檢測(cè)器波導(dǎo)包括半導(dǎo)體-本征-半導(dǎo)體結(jié)(例如，p-1-n結(jié))的情況下，各摻雜區(qū)可具有沿水平平面獲得并且沿與縱(或者圓周)軸垂直的方向的、不多于15 μπι的寬度，或者為了進(jìn)一步降低操作的速度，具有不多于10 μηι、5 μηι、2 μπι、1 μηι、0.5 μπι或者甚至0.3 μπι的寬度。
[0029]對(duì)摻雜區(qū)施加偏置的電極將優(yōu)選地具有小于那個(gè)摻雜區(qū)的寬度的寬度。取決于有關(guān)摻雜區(qū)的尺寸，電極因此可具有不多于10 Mi的寬度，或者為了進(jìn)一步降低操作的速度，具有不多于5 μηι、2 μπι、I μπκθ.5 μπι或者甚至0.3 μπι的寬度。
[0030]檢測(cè)器或調(diào)制器區(qū)域的波導(dǎo)的脊寬可以為0.3-1 μπι或者優(yōu)選地為0.45-0.9 μπι,以及檢測(cè)器或調(diào)制器區(qū)域的層高(slab height)可以為0-0.4 μπι、優(yōu)選地為0.05_0.035 μm。硅覆層厚度可以為0.2-3.5 μπι、優(yōu)選地為0.2-3.2 μπι。
[0031 ]調(diào)制器的幅度或調(diào)制區(qū)優(yōu)選地從體半導(dǎo)體材料來(lái)形成。
[0032]優(yōu)選地，檢測(cè)器還包括波導(dǎo)部分，其中半導(dǎo)體結(jié)跨波導(dǎo)水平地設(shè)置。
[0033]檢測(cè)器的摻雜段因此也位于波導(dǎo)的任一側(cè)而不是波導(dǎo)上方和下方。
[0034]檢測(cè)器的半導(dǎo)體結(jié)可以是p-1-n結(jié)。如同p-1-n調(diào)制器一樣，ρ摻雜和η摻雜區(qū)位于波導(dǎo)的任一側(cè)，其中本征區(qū)位于其間。
[0035]備選地，檢測(cè)器的半導(dǎo)體結(jié)可以是n-1-n、n-p-n或p-1-p結(jié)，使得檢測(cè)器作為光電晶體管來(lái)起作用。這樣，檢測(cè)器本身在避免對(duì)獨(dú)立組件(其提供增益但是不合需要地增加電阻)的需要的同時(shí)提供增益。避免對(duì)放大光學(xué)輸入信號(hào)的光學(xué)放大器的需要也是有利的，因?yàn)楣鈱W(xué)放大器(諸如半導(dǎo)體光學(xué)放大器，S0A)對(duì)光學(xué)信號(hào)增加噪聲，并且還吸取顯著附加電能以及向SOI平臺(tái)增加成本和復(fù)雜度。對(duì)光學(xué)放大器的備選方案是所接收輸入信號(hào)的電放大。但是，除非使用跨阻抗放大器(TIA)，否則需要高跨阻抗電阻電路，其不利地阻止高速操作。
[0036]n-1-n、n-p-n或p-1-p摻雜結(jié)構(gòu)的每個(gè)可提供不同量的電增益和/或電帶寬;通常，設(shè)計(jì)的增益越高，則電帶寬越低。
[0037]光電檢測(cè)器優(yōu)選地從體半導(dǎo)體材料來(lái)形成。
[0038]電路可以是單個(gè)金屬帶或者相互串聯(lián)和/或并聯(lián)放置以形成簡(jiǎn)單RF電路的幾個(gè)金屬帶。這樣，電路的復(fù)雜度降低。具有這種電路的檢測(cè)器重調(diào)器是優(yōu)選的，其中所接收光學(xué)輸入信號(hào)傳播通過(guò)短距離，并且因此沒(méi)有引起嚴(yán)重的光學(xué)減損。在這類情況下，可以僅期望信號(hào)的放大，因?yàn)樾盘?hào)的強(qiáng)度可能已經(jīng)降級(jí)。但是，所增加的抖動(dòng)或幅度量不應(yīng)當(dāng)是顯著的，因此應(yīng)當(dāng)不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形或重新定時(shí)。
[0039]電路從其在檢測(cè)器處的電連接到其在調(diào)制器處的電檢測(cè)器的長(zhǎng)度可取從1.0至2XlO4 μπι的任何值。在電路有利地保持為較小以增加速度的情況下，它可以是不多于10 μm、在1.5 μπι至10 μπι的范圍之內(nèi)或者甚至不多于I.5 μπι。電路將與實(shí)踐中可能的一樣寬和厚(例如5.0-50 μπι)ο
[0040]電路可包含一個(gè)或多個(gè)電阻器，并且該一個(gè)或多個(gè)電阻器可包括可變電阻器。
[0041 ]電路可包括非線性電路元件(例如晶體管)，其配置成放大電信號(hào)(其形成對(duì)具有高速電路的調(diào)制器的輸入)，和/或按照這樣一種方式來(lái)限制電信號(hào):即，信號(hào)不會(huì)下降到低于最小量值和/或高于最大量值。
[0042]電路可以是單片式的。這樣，DRM的制造的全部在半導(dǎo)體制作過(guò)程中執(zhí)行。僅要求額外的制作過(guò)程步驟。
[0043]電路可以是帶狀線電路。這樣，電路的制作得到簡(jiǎn)化，并且因此比備選電路更加有成本效益的，從而僅要求應(yīng)用掩模和金屬化過(guò)程。這種類型的電路是最適合的，其中電路本身具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，諸如單個(gè)金屬帶或者少量金屬帶。在這里，再次僅要求額外的制作過(guò)程步驟。
[0044]電路可以是表面安裝的。當(dāng)電路包括諸如晶體管、濾波器和/或附加非線性組件之類的組件時(shí)，這種類型的電路是特別有用的。這類組件不能作為帶狀線電路的部分來(lái)添加。
[0045]調(diào)制器可以是電吸收調(diào)制器(EAM)。這種類型的調(diào)制器有利地是簡(jiǎn)單的，并且提供較高調(diào)制速度。
[0046]EAM調(diào)制器優(yōu)選地由SiGe來(lái)形成。
[0047]備選地，調(diào)制器是馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器(MZM)。這種類型的調(diào)制器優(yōu)于ΕΑΜ，因?yàn)樗軌驅(qū)Ω蟛ㄩL(zhǎng)帶寬起作用。另外，可以不需要設(shè)計(jì)調(diào)制器的材料，使得它具有精確帶隙波長(zhǎng)。在其他調(diào)制器、例如EAM調(diào)制器中，要求對(duì)SiGe組成的控制，這可包括Ge或SiGe的結(jié)合和外延生長(zhǎng)。具體來(lái)說(shuō)，同質(zhì)硅實(shí)施例更易于制作。
[0048]另一方面，裝置的總長(zhǎng)度更長(zhǎng)，并且更高的插入損耗意味著MZM與EAM相比能夠是不太能量高效的。另外，這個(gè)調(diào)制器要求具有更多摻雜區(qū)的更復(fù)雜P-n摻雜結(jié)構(gòu)；以及采取相位匹配和阻抗匹配RF驅(qū)動(dòng)電路的形式的更復(fù)雜電路。能夠達(dá)到25 GHz和更大的操作速度的RF驅(qū)動(dòng)電路不是簡(jiǎn)單的。
[0049]此外，MZM與其他調(diào)制器相比具有更大的裝置尺寸，并且MZM要求附加微調(diào)區(qū)以將激光波長(zhǎng)與‘通’態(tài)的通帶波長(zhǎng)進(jìn)行匹配。
[0050]優(yōu)選地，MZM的各臂包括調(diào)制區(qū)(例如幅度或相位調(diào)制區(qū))。各調(diào)制區(qū)具有高操作速度(S卩，25 Gb/s的操作速度，其中具有15或更多GHz的3-dB帶寬)。
[0051]優(yōu)選地，MZM的各橋臂除了調(diào)制區(qū)之外還包括相移區(qū)，并且相移區(qū)優(yōu)選地具有比調(diào)制區(qū)更低的速度。
[0052]相移區(qū)可包括p-1-n結(jié)，使得它通過(guò)載流子注入方式進(jìn)行操作。另一方面，相移區(qū)可包括P-n結(jié)，使得它通過(guò)載流子耗盡方式進(jìn)行操作。
[0053]相移區(qū)可以是低速的，因?yàn)槠涔δ苁乔籉SR微調(diào)。這樣，它們提供操作波長(zhǎng)微調(diào)以及熱漂移補(bǔ)償?shù)墓ぞ摺?br>[0054]調(diào)制區(qū)可以是同質(zhì)硅或者可以是硅鍺。
[0055]馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器可以是單驅(qū)動(dòng)的，或者可以是雙驅(qū)動(dòng)的，并且可以是推/拉式馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器。在使用推/拉配置的情況下，在各臂中要求較低驅(qū)動(dòng)電壓。
[0056]按照備選實(shí)施例，調(diào)制器可以是法布里-珀羅諧振調(diào)制器。
[0057]法布里-珀羅(F-P)諧振調(diào)制器可在單個(gè)波導(dǎo)段中由兩個(gè)反射器與該兩個(gè)反射器之間的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制區(qū)(例如相位調(diào)制區(qū)或幅度調(diào)制區(qū))串聯(lián)而形成。
[0058]這樣，IIR濾波器的使用意味著由調(diào)制區(qū)所引起的折射率變化的效果通過(guò)諧振腔中增加數(shù)量的往返來(lái)增強(qiáng)。在調(diào)制通過(guò)載流子注入來(lái)執(zhí)行的情況下，要求較小注入電流密度來(lái)以給定消光比執(zhí)行調(diào)制。在調(diào)制通過(guò)載流子耗盡來(lái)執(zhí)行的情況下，要求較小偏置電壓來(lái)以給定消光比執(zhí)行調(diào)制。因此，在DRM中，需要較小光學(xué)或電放大來(lái)執(zhí)行調(diào)制(與EAM或MZM實(shí)施例相比KF-P還能夠通過(guò)使用微調(diào)在更大帶寬上工作。
[0059]另一方面，法布里-珀羅實(shí)施例的制作和設(shè)計(jì)復(fù)雜度因結(jié)合DBR光柵或反射器而更大。隨著調(diào)制器的漸增的高速度(25或40 Gb/s)，制造復(fù)雜度和容差增加。另外，腔的光子使用壽命必須最佳地保持為較低，這意味著腔長(zhǎng)度必須較短并且精細(xì)度(Finesse)充分低。
[0060]此外，F(xiàn)-P調(diào)制器和IIR諧振器一般對(duì)溫度更為敏感，因此要求波長(zhǎng)的主動(dòng)微調(diào)。[0061 ] 如同先前實(shí)施例一樣，調(diào)制區(qū)可以是同質(zhì)Si或SiGe。
[0062]法布里-珀羅諧振調(diào)制器的反射器可以是DBR光柵，以及具有短長(zhǎng)度和深蝕刻深度的寬帶DBR光柵是優(yōu)選的。每個(gè)DBR反射器可采取只是單線寬帶局部反射器的形式(S卩，各自可只包含每個(gè)反射器一個(gè)光柵線，也就是說(shuō)，單波導(dǎo)缺陷)。
[0063]DBR優(yōu)選地對(duì)調(diào)制器的操作帶寬具有相等反射率。光柵的反射率值選定成，給予一個(gè)精細(xì)度值，其足夠大以創(chuàng)建足夠腔往返，以便增強(qiáng)An的效果來(lái)充分減少以期望消光比執(zhí)行調(diào)制所需的驅(qū)動(dòng)電流或驅(qū)動(dòng)電壓的量，但是足夠小以給予小于1/(位周期)的腔使用壽命O
[0064]法布里-珀羅諧振腔除了調(diào)制區(qū)之外還可包括相移區(qū)，其中相移區(qū)具有比調(diào)制區(qū)更低的速度。
[0065]如同本文所述的其他調(diào)制器實(shí)施例一樣，相移區(qū)提供用于腔FSR調(diào)諧的工具，并且可包括p-1-n結(jié)或者可包括p-n結(jié)。
[0066]按照另一個(gè)備選實(shí)施例，調(diào)制器是環(huán)形諧振器。
[0067]與法布里-珀羅調(diào)制器相比，環(huán)形諧振調(diào)制器有利地是制作更簡(jiǎn)單的，但是具有更嚴(yán)格的制作容差。
[0068]另外，優(yōu)選地要求熱調(diào)諧(加熱器墊)用于微調(diào)，環(huán)形諧振器本身是本領(lǐng)域眾所周知的。環(huán)形諧振調(diào)制器優(yōu)選地包括具有形成光電子區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)的環(huán)形諧振器，以及，如同以上所述的先前調(diào)制器一樣，半導(dǎo)體結(jié)可以是P-n相位調(diào)諧區(qū)。這樣，環(huán)形諧振器能夠通過(guò)跨P-n結(jié)的偏置的施加而作為調(diào)制器起作用。
[0069]p-n結(jié)的ρ和η摻雜區(qū)匯合所在的實(shí)際邊界優(yōu)選地為圓形，并且沿著或靠近與內(nèi)和外波導(dǎo)脊等距的波導(dǎo)軌道的中心來(lái)擺放。η摻雜區(qū)可位于環(huán)形波導(dǎo)內(nèi)部，包括環(huán)形波導(dǎo)本身的內(nèi)半部，但是還朝內(nèi)延伸到內(nèi)波導(dǎo)脊之外。P摻雜區(qū)可位于環(huán)形波導(dǎo)外部，包括環(huán)形波導(dǎo)的外半部，但是還朝外延伸到外波導(dǎo)脊之外。
[0070]在備選實(shí)施例中，ρ摻雜區(qū)可位于環(huán)形波導(dǎo)內(nèi)部(包括環(huán)形波導(dǎo)本身的內(nèi)半部，但是還朝內(nèi)延伸到內(nèi)波導(dǎo)脊之外)，以及η摻雜區(qū)可位于環(huán)形波導(dǎo)外部(包括環(huán)形波導(dǎo)的外半部，但是還朝外延伸到外波導(dǎo)脊之外)。
[0071]可選地，環(huán)形諧振器包括環(huán)狀波導(dǎo)；第一直波導(dǎo)，將光耦合到環(huán)狀波導(dǎo)中；以及第二直波導(dǎo)，將光耦合離開(kāi)環(huán)狀波導(dǎo)。在這種情況下，透射譜將形成峰值的周期性集合，各峰值經(jīng)由與環(huán)形諧振器的自由譜范圍(FSR)成比例的波長(zhǎng)差與相鄰兩個(gè)峰值分離。
[0072]可選地，環(huán)形諧振器包括環(huán)狀波導(dǎo)和單個(gè)直波導(dǎo)，以將光耦合到環(huán)狀波導(dǎo)中以及耦合離開(kāi)環(huán)狀波導(dǎo)的光。在這種情況下，透射譜將形成陡峭谷的周期性集合，各谷經(jīng)由與環(huán)形諧振器的自由譜范圍(FSR)成比例的波長(zhǎng)差與兩個(gè)直接相鄰的谷分離。由于這個(gè)透射譜是“雙直波導(dǎo)”實(shí)施例的那個(gè)的倒轉(zhuǎn)，所以這種布置與單耦合波導(dǎo)版本相比將要求相反驅(qū)動(dòng)信號(hào)(將會(huì)跨P-n結(jié)施加的偏置)，以便產(chǎn)生相同調(diào)制效果。
[0073]在環(huán)形諧振器包括第一和第二耦合波導(dǎo)的情況下，第一直波導(dǎo)位于環(huán)狀波導(dǎo)的一偵U，而第二直波導(dǎo)位于環(huán)狀波導(dǎo)的相對(duì)側(cè)。
[0074]不管用于將光耦合到和耦合離開(kāi)環(huán)形波導(dǎo)的機(jī)構(gòu)，環(huán)形諧振調(diào)制器除了半導(dǎo)體結(jié)之外還優(yōu)選地包括微調(diào)區(qū)。這個(gè)微調(diào)區(qū)可以是用于執(zhí)熱調(diào)諧的加熱器。應(yīng)用于環(huán)形諧振器的這類加熱器是本領(lǐng)域已知的(參見(jiàn)Dong等人，Optics Express,vol.18,N0.11,10941，2010年5月24日)。
[0075]備選地，微調(diào)區(qū)可包括結(jié)合到諧振器中的附加半導(dǎo)體結(jié)(S卩，除了控制高速調(diào)制的p-n結(jié)之外)。
[0076]耦合到兩個(gè)直波導(dǎo)的環(huán)形諧振器優(yōu)于具有一個(gè)單直波導(dǎo)的實(shí)施例，因?yàn)樗鼪](méi)有反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(高電壓為‘導(dǎo)通’)。另外，因?yàn)閷?dǎo)通-諧振給予高傳輸，所以環(huán)形諧振器要求較小電壓擺動(dòng)以獲得良好消光比。然而，第二直波導(dǎo)的添加增加制作復(fù)雜度以及增加跨越波導(dǎo)的金屬量，因此不僅增加工作裝置的光學(xué)損耗，而且還增加制作期間的復(fù)雜情況的可能性。
[0077]在所有實(shí)施例中，半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)可位于波導(dǎo)平臺(tái)中輸入波導(dǎo)(其將光耦合到檢測(cè)器中)之前。
[0078]按照本發(fā)明的第二方面，提供一種供絕緣體上硅波導(dǎo)平臺(tái)中使用的檢測(cè)器重調(diào)器，該檢測(cè)器重調(diào)器包括:檢測(cè)器；調(diào)制器以及將檢測(cè)器連接到調(diào)制器的電路;其中調(diào)制器是環(huán)形諧振調(diào)制器。
[0079]按照本發(fā)明的第三方面，提供一種在絕緣體上硅平臺(tái)上制造檢測(cè)器重調(diào)器的方法，該方法包括下列步驟:提供檢測(cè)器和耦合到檢測(cè)器的第一輸入波導(dǎo)；提供調(diào)制器，其包括具有光電區(qū)的波導(dǎo)、耦合到調(diào)制器的第二輸入波導(dǎo)、和也耦合到調(diào)制器的輸出波導(dǎo)；以及提供電路，其將檢測(cè)器電連接到調(diào)制器;其中檢測(cè)器、調(diào)制器、輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)全部位于彼此相同的水平平面中；該方法還包括步驟:生成在波導(dǎo)的一側(cè)的第一摻雜區(qū)和在波導(dǎo)的相對(duì)側(cè)的第二摻雜區(qū)，第一和第二摻雜區(qū)形成跨調(diào)制器波導(dǎo)水平地設(shè)置的半導(dǎo)體結(jié)。
[0080]摻雜區(qū)的尺寸可選定成優(yōu)化裝置的速度。
[0081]該方法還可包括步驟:提供本文中關(guān)于第一方面的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所述的特征。
[0082]下面陳述本發(fā)明的其他可選特征。
[0083]按照本發(fā)明的第四方面，提供一種光電子分組交換機(jī)，包括:一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)分組信號(hào);無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的光路是波長(zhǎng)相關(guān)的；交換機(jī)控制單元；以及多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，配置成接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入的光學(xué)信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)供傳送到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口，各檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)包括:一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將在一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入所接收的光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào);一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自檢測(cè)器之一的電分組信號(hào)；以及生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電分組信號(hào)的信息，并且調(diào)諧波長(zhǎng)選定成，為調(diào)制光學(xué)信號(hào)選擇無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口；以及電子電路，將檢測(cè)器連接到調(diào)制器;其中一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與可調(diào)諧激光器(其提供它的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入)分離的組件;并且其中交換機(jī)控制單元包括調(diào)度器，其在通信上連接到每個(gè)DRM的電子電路；電子電路配置成基于從交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制由調(diào)制器進(jìn)行的、調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成的這個(gè)控制可包括調(diào)制器的控制和所產(chǎn)生調(diào)制光學(xué)信號(hào)的載波波長(zhǎng)的控制。
[0084]這樣，電子電路可包括用于驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器和用于驅(qū)動(dòng)獨(dú)立可調(diào)諧激光器的激光波長(zhǎng)調(diào)諧器。除了調(diào)度器之外，交換機(jī)控制單元還可包括中央處理單元(CPU)，其可執(zhí)行附加的交換機(jī)控制功能。
[0085]電子電路可配置成執(zhí)行下列功能的任一個(gè)或多個(gè):判定調(diào)諧激光器的波長(zhǎng);判定相對(duì)于其他分組的、經(jīng)過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器發(fā)送特定分組的定時(shí)；判定調(diào)制光學(xué)信號(hào)的調(diào)制速率；以及判定應(yīng)當(dāng)使用哪一種調(diào)制協(xié)議。
[0086]判定波長(zhǎng)的過(guò)程可涉及用于確定特定分組信號(hào)的路由的調(diào)度器，并且這個(gè)調(diào)度器可位于電子電路外部的交換機(jī)控制單元中。因此，電子電路可配置成接收來(lái)自調(diào)度器的信息，并且基于這個(gè)信息來(lái)控制可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)。
[0087]按照本發(fā)明的第五方面，提供一種檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，包括:一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào);一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自檢測(cè)器之一的電分組信號(hào)；以及生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電信號(hào)的信息；以及電子電路，連接檢測(cè)器和調(diào)制器，電子電路包含用于基于來(lái)自外部控制單元的調(diào)度信息來(lái)控制調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成的部件;其中調(diào)制器是與可調(diào)諧激光器分離的組件。此外，調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成的控制可包括調(diào)制器的控制和所產(chǎn)生調(diào)制光學(xué)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的控制。
[0088]因此，第四實(shí)施例的光電子分組交換機(jī)的DRM的一個(gè)或多個(gè)可對(duì)應(yīng)于第五實(shí)施例的(一個(gè)或多個(gè))DRM。
[0089]通過(guò)“獨(dú)立組件”，設(shè)想調(diào)制器可采取可調(diào)諧激光器組件外部的任何形式。這可采取鄰接可調(diào)諧激光器芯片的調(diào)制器芯片的形式，或者可采取在物理上與可調(diào)諧激光器芯片分離的調(diào)制器的形式。調(diào)制器和可調(diào)諧激光器可單片地集成但是在平面圖上仍然物理地分離。與在可調(diào)諧激光器本身的腔中，即，在激光器的反射鏡所創(chuàng)建的腔中執(zhí)行調(diào)制的備選方案相比，本發(fā)明的光電子分組交換機(jī)使更快的交換速度能夠被達(dá)到。
[0090]光電子分組交換機(jī)的DRM的每個(gè)的調(diào)制器可采取本申請(qǐng)所述的調(diào)制器的任一個(gè)或任何組合的形式。例如，調(diào)制器可以是電吸收調(diào)制器、馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器、法布里-珀羅諧振調(diào)制器或者環(huán)形諧振調(diào)制器，并且可包括跨波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié)所在的調(diào)制區(qū)，并且調(diào)制器區(qū)域可采取下列形式:電吸收材料;或者馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器內(nèi)部的(一個(gè)或多個(gè))相移區(qū);法布里-珀羅諧振腔;或者環(huán)形諧振器。
[0091]DRM的一個(gè)或多個(gè)的電子電路可包括分組處理器。這樣，由檢測(cè)器所生成的電分組信號(hào)的報(bào)頭處理在DRM中執(zhí)行。
[0092]備選地或附加地，交換機(jī)控制單元可包括分組處理器，這樣，由檢測(cè)器所生成的電分組的報(bào)頭處理可在交換機(jī)控制單元中的DRM外部來(lái)執(zhí)行。在交換機(jī)控制單元中執(zhí)行分組處理的情況下，只有分組的一部分可從光電子交換機(jī)的DRM的每個(gè)發(fā)送給交換機(jī)控制單元，并且處理只使用這些部分來(lái)執(zhí)行。這使要求由DRM發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量能夠減少。
[0093]DRM的電子電路可配置成向調(diào)度器傳送與每個(gè)電分組信號(hào)有關(guān)的信息。它還可配置成接收來(lái)自調(diào)度器的控制信息。
[0094]DRM的電子電路可包括波長(zhǎng)調(diào)諧器，其基于從交換機(jī)控制單元所接收的信息來(lái)控制波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入的波長(zhǎng)。這樣，在DRM外部不要求可調(diào)諧激光器的控制。
[0095]每個(gè)DRM的電子電路還可另外配置成包括用于電分組信號(hào)的緩沖器。這個(gè)緩沖可在DRM內(nèi)的SRAM模塊中執(zhí)行，這種SRAM模塊位于檢測(cè)器和調(diào)制器之間并且與從交換機(jī)控制單元發(fā)送給DRM的任何信號(hào)進(jìn)行通信，使得與調(diào)度信號(hào)對(duì)應(yīng)的電分組按照調(diào)度信息來(lái)緩沖。
[0096]DRM的電路可以是電子電路，例如專用集成電路(ASIC)。這個(gè)專用集成電路可以是任何多功能CMOS芯片。
[0097]DRM的各電子電路可采取CMOS芯片的形式，其可包括下列一個(gè)或多個(gè):接收器電路、跨阻抗電路、增益電路、信號(hào)再生電路和調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器。信號(hào)再生電路可包括信號(hào)重新定時(shí)和信號(hào)整形。
[0098]每個(gè)DRM的電子電路的至少一部分可以是與光子芯片(其包含檢測(cè)器和調(diào)制器)直接接觸的電子芯片。
[0099]電子芯片優(yōu)選地緊靠檢測(cè)器和/或調(diào)制器，以便使操作速度最大化。為了使速度最大化，電子芯片(例如CMOS芯片)例如可專門(mén)安裝，采用低電容和低電阻金屬連接按倒裝芯片(flip-chip)方式接合。備選地，電子芯片可經(jīng)由插入器附連在硅光子芯片之上，或者可單片集成。
[0100]DRM電子電路的處理器和/或其他組件可集成到與調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器相同的CMOS芯片中。這幫助優(yōu)化裝置的速度以及保存光子芯片上的不動(dòng)產(chǎn)(real estate) 0
[0101]檢測(cè)器和調(diào)制器可以相互緊靠。優(yōu)選地，檢測(cè)器與調(diào)制器之間的電路徑不多于Icm，甚至更優(yōu)選地，電路徑不多于I mm，甚至更優(yōu)選地，電路徑不多于100 μπι。
[0102]有利地，從用戶的角度來(lái)看，光電子交換機(jī)看起來(lái)是“全光”的，不管處理和調(diào)度是在電域中執(zhí)行的事實(shí)。
[0103]檢測(cè)器優(yōu)選地是光電檢測(cè)器(例如光電二極管)，盡管它可采取適合于檢測(cè)輸入信號(hào)的任何接收器的形式。它例如可包括突發(fā)模式接收器。
[0104]無(wú)源光學(xué)路由器可以是AWG、例如循環(huán)AWG。
[0105]交換機(jī)架構(gòu)可采取Clos網(wǎng)絡(luò)的形式。
[Ο?Ο?]每個(gè)DRM可配置成將輸入光學(xué)分組信號(hào)劃分為多個(gè)獨(dú)立流，其由DRM的電子電路并行地處理。
[0107]每個(gè)DRM可支持一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如:1G、2.5G、10G、25G、40G、100G以太網(wǎng)，以及用于InfiniBancUPCI Express、SATA和USB的相似速率。
[0108]每個(gè)DRM可配置成具有到交換機(jī)控制單元的分組調(diào)度器的特定接口。例如，調(diào)度器和多個(gè)DRM全部可位于同一電路芯片上。備選地，調(diào)度器和/或DRM電路可能是芯片上網(wǎng)絡(luò)(network-on-chip)標(biāo)準(zhǔn)，諸如ARM AMBA?；蛘逥RM的一個(gè)或多個(gè)的調(diào)度器和電路可在物理上分離并且例如通過(guò)PCI Express相互連接。
[0109]每個(gè)DRM可包括多個(gè)端口(例如4個(gè)輸入端口和4個(gè)輸出端口)，并且將包括檢測(cè)器-調(diào)制器對(duì)，使得存在與調(diào)制器相同數(shù)量的檢測(cè)器。
[0110]進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)的各分組可劃分為可并行處理的多個(gè)通路(lane)。多個(gè)通路可以為4個(gè)或更多通道，但是可以是任何數(shù)量N的多個(gè)通路。在存在四個(gè)通路的情況下，各通路可形成25G數(shù)據(jù)流。
[0111]DRM的電子電路還可包括一個(gè)或多個(gè)緩沖器，其可由SRAM來(lái)組成。
[0112]各檢測(cè)器重調(diào)器的檢測(cè)器和調(diào)制器可在單個(gè)光學(xué)芯片上彼此相鄰定位。
[0113]按照本發(fā)明的第六方面，提供一種使用具有多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的無(wú)源光學(xué)路由器的光學(xué)分組交換的方法，該方法包括下列步驟:
提供光電子分組交換機(jī)，其包括:一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)分組信號(hào);無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的光路是波長(zhǎng)相關(guān)的；交換機(jī)控制單元；以及多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器，配置成接收光學(xué)輸入信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口；
在檢測(cè)器重調(diào)器的一個(gè)或多個(gè)從一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入接收光學(xué)分組信號(hào)；
使用一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器將所接收的各光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào)；
在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器從獨(dú)立波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器接收波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入；以及在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器的調(diào)制器生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電分組信號(hào)的信息，并且具有選定成引起無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口的波長(zhǎng)；
其中調(diào)制器經(jīng)由電子電路來(lái)控制，電子電路將它連接到一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器其中之一，并且基于從交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制調(diào)制過(guò)程。
[0114]在電子電路控制調(diào)制過(guò)程的步驟還可包括控制獨(dú)立波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的調(diào)諧波長(zhǎng)的步驟。這個(gè)步驟可包括在交換機(jī)控制單元中的調(diào)度器為分組信號(hào)確定路由。與所選路由有關(guān)的信息可從交換機(jī)控制單元來(lái)發(fā)送并且由檢測(cè)器重調(diào)器(其然后基于這個(gè)信息來(lái)控制可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng))的電子電路來(lái)接收。
[0115]以上關(guān)于第四方面的光電子分組交換機(jī)和第五方面的DRM所述的可選特征全部可作為第六方面的方法的步驟來(lái)提供。
[0116]按照本發(fā)明的第七方面，提供一種光電子電路交換機(jī)，包括:一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)輸入信號(hào);無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口；交換機(jī)控制單元；以及多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，配置成接收來(lái)自(一個(gè)或多個(gè))交換機(jī)輸入的光學(xué)信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口，各檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)包括:一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將在(一個(gè)或多個(gè))交換機(jī)輸入所接收的各光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自檢測(cè)器之一的電信號(hào)；以及生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電信號(hào)的信息，并且調(diào)諧波長(zhǎng)選定成為調(diào)制光學(xué)信號(hào)選擇無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口；以及電子電路，將一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的每個(gè)連接到對(duì)應(yīng)調(diào)制器;其中一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與可調(diào)諧激光器(其提供它的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入)分離的組件;并且其中交換機(jī)控制單元在通信上連接到每個(gè)DRM的電子電路；電子電路配置成基于從交換機(jī)控制單元所接收的控制信息來(lái)控制由調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。
[0117]這樣，提供一種光電子交換機(jī)，其表現(xiàn)為光電子電路交換機(jī)，以及與在可調(diào)諧激光器本身的腔中執(zhí)行調(diào)制的備選方案相比，并且與基于其他交換技術(shù)(諸如MEMS或液晶)的其他常規(guī)電路交換機(jī)相比，使更快的交換速度能夠達(dá)到。
[0118]以上關(guān)于第四方面的光電子分組交換機(jī)和第五方面的檢測(cè)器重調(diào)器所述的可選特征可適用于光電子電路交換機(jī)，因?yàn)楣鈱W(xué)信號(hào)可按照與光學(xué)分組交換機(jī)相同的方式來(lái)轉(zhuǎn)換和交換，除了不存在對(duì)任何特征(其對(duì)分組信息，諸如分組調(diào)度、分組處理或分組緩沖，是特定的)的需求之外。在信息沒(méi)有作為分組來(lái)發(fā)送的情況下，緩沖器的存在不太重要，盡管緩沖器仍然可存在于光電子電路交換機(jī)的電路中，以便使某些光學(xué)信號(hào)相對(duì)于其他光學(xué)信號(hào)延遲以解決爭(zhēng)用(阻斷)。
[0119]按照本發(fā)明的第八方面，提供一種絕緣體上硅芯片，其包括第四或第七方面的任一個(gè)的光電子交換機(jī)或者第五方面的檢測(cè)器重調(diào)器。
[0120]交換機(jī)的無(wú)源光學(xué)路由器可以是位于與DRM相同的光學(xué)平面中的陣列波導(dǎo)光柵(AffG)0
[0121]“相同光學(xué)平面中”應(yīng)當(dāng)被理解為各裝置(DRM和AWG)位于平面布置，即半導(dǎo)體芯片的相同層，中，使得所述DRM的調(diào)制器或者調(diào)制器及檢測(cè)器位于與AWG的波導(dǎo)相同的平面中；每個(gè)DRM位于AWG的輸入或輸出。
[0122]DRM可位于AWG的一個(gè)或多個(gè)輸入和AWG的一個(gè)或多個(gè)輸出。DRM可位于AWG的各輸入和AWG的各輸出。
[0123]可選地，用于DRM的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)輸入波導(dǎo)位于AWG的平面中。
[0124]可選地，用于DRM的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)輸入波導(dǎo)從與AWG的波導(dǎo)的平面的某個(gè)角度緊密接觸(impinge)DRM的調(diào)制器。
[0125]在DRM的電路是電子電路、諸如ASIC的情況下，它可按倒裝芯片方式安裝到絕緣體上硅芯片上。
[0126]絕緣體上硅芯片還可包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧激光器，每個(gè)可調(diào)諧激光器用于向DRM的相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)的調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入，該一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧激光器位于與DRM相同的芯片上，無(wú)源光學(xué)路由器和DRM的電路的至少一部分。
[0127]在一個(gè)布置中，該一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧激光器和該一個(gè)或多個(gè)DRM可集成到單個(gè)光學(xué)芯片上，但是無(wú)源光學(xué)路由器可形成獨(dú)立組件，其與一個(gè)或多個(gè)DRM的輸入或輸出進(jìn)行光學(xué)連接。
[0128]該一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧激光器可位于與DRM和AWG相同的平面中，以及可調(diào)諧激光器可與AWG和DRM熱隔離，以防止可調(diào)諧激光器對(duì)AWG和DRM的不合需要的加熱。
[0129]具有可調(diào)諧激光器(為它的調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧輸入光)的DRM可位于AWG的各輸入和/或AWG的各輸出。
[0130]在絕緣體上硅芯片的一個(gè)實(shí)施例中，芯片在平面布置中包括:第一AWG，具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出；DRM的第一陣列，位于第一AWG的輸入，第一陣列中的每個(gè)DRM具有波長(zhǎng)可調(diào)諧激光輸入;DRM的第一陣列，布置成使得第一陣列中的每個(gè)DRM的輸出形成第一 AWG的每個(gè)輸入端口的輸入信號(hào);第二AWG，具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出;DRM的第二陣列，位于第二AWG的輸入;第二陣列中的每個(gè)DRM具有波長(zhǎng)可調(diào)諧激光輸入;DRM的第二陣列布置成使得第二陣列中的每個(gè)DRM的輸出形成第二AWG的每個(gè)輸入端口的輸入信號(hào);其中第一AWG的每個(gè)輸出形成DRM的第二陣列的相應(yīng)DRM的輸入信號(hào)。
[0131]第一和第二AWG可采取延長(zhǎng)弧形的形狀，并且可按照端對(duì)端布置位于平面芯片上。這樣，兩個(gè)AWG形成連續(xù)弧形，其沿延長(zhǎng)方向相繼地?cái)[放，由此使芯片本身能夠采取延長(zhǎng)形狀。
[0132]備選地，第一和第二AWG可按照嵌套布置定位在波導(dǎo)的平面中。這樣，第一拱形與第二拱形鑲嵌。
[0133]第一 AWG可具有比第二 AWG更小的弧形;使得第一 AWG可嵌套在第二 AWG的弧形下面(但是仍然在波導(dǎo)的平面中)。
[0134]在另一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)可調(diào)諧激光器可配置成將用于波長(zhǎng)調(diào)諧輸入的未調(diào)制光饋送到多個(gè)DRM中。
[0135]在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體上硅芯片在平面布置中包括:DRM的第一陣列;每個(gè)DRM位于AWG的輸入波導(dǎo)，并且每個(gè)DRM耦合到可調(diào)諧激光器，其為它的調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧輸入；DRM的第二陣列;每個(gè)DRM位于AWG的輸出波導(dǎo)，并且每個(gè)DRM親合到可調(diào)諧激光器，其為它的調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧光輸入;光學(xué)解復(fù)用器，其輸出形成DRM的第一陣列的輸入信號(hào)；以及光學(xué)復(fù)用器，其輸入是DRM的第二陣列的輸出。
[0136]絕緣體上硅芯片可包括在具有可調(diào)諧激光器陣列的平面布置中的檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)陣列，每個(gè)可調(diào)諧激光器形成相應(yīng)DRM的波長(zhǎng)調(diào)諧輸入。
[0137]提供一種數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，其包括先前權(quán)利要求的任一項(xiàng)的絕緣體上硅芯片或交換機(jī)。
[0138]設(shè)想一種備選交換機(jī)，其中交換機(jī)的接口輸入和/或輸出是電的。在這種情況下，不需要檢測(cè)器。例如，作為一備選方案，可能提供:交換機(jī)，包括:一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收輸入信號(hào);無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的光路是波長(zhǎng)相關(guān)的；
交換機(jī)控制單元;以及
多個(gè)接收器/調(diào)制單元，配置成接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入的電信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口，各接收器/調(diào)制單元包括:
一個(gè)或多個(gè)接收器，用于接收(一個(gè)或多個(gè))電交換機(jī)輸入；
一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自接收器之一的電信號(hào)；以及生成在調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，調(diào)諧波長(zhǎng)選定成在無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口中選擇，并且調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含電分組信號(hào)的信息；以及電子電路，將接收器連接到調(diào)制器;其中一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與可調(diào)諧激光器(其提供它的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入)分離的組件;并且其中交換機(jī)控制單元包括調(diào)度器，其在通信上連接到各接收器/調(diào)制單元的電子電路；電子電路配置成基于從交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制由調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。
[0139]本文所述的全部光電子交換機(jī)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是如下事實(shí):不要求如同常規(guī)架構(gòu)(諸如圖14所示的那個(gè))中一樣的電交換機(jī)(并且因此不要求收發(fā)器)。
【附圖說(shuō)明】
[0140]現(xiàn)在通過(guò)實(shí)例、參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出按照本發(fā)明、包括檢測(cè)器重調(diào)器的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換芯片的示意電路圖；
圖2示出包括EAM調(diào)制器的絕緣體上硅檢測(cè)器重調(diào)器的示意頂視圖；
圖3示出沿圖2的線條A-B所截取的檢測(cè)器重調(diào)器的截面圖，其中:(a)電路包括金屬帶；(b)和(c)電路包括單片摻雜導(dǎo)體;以及(d)電路包括表面安裝芯片；
圖4示出采取馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器的形式的備選調(diào)制器的示意頂視圖；
圖5示出沿圖4的線條X-Y所截取的圖4的調(diào)制器的側(cè)視圖；
圖6示出采取法布里-珀羅諧振調(diào)制器的形式的備選調(diào)制器的示意頂視圖；
圖7示出法布里-珀羅諧振調(diào)制器的透射譜的示例圖；
圖8a示出調(diào)諧到激光發(fā)射波長(zhǎng)(“通態(tài)”)的法布里-珀羅諧振器的透射譜中的峰值，以及圖Sb示出從激光發(fā)射波長(zhǎng)解調(diào)諧(“斷態(tài)”)的法布里-珀羅諧振器的透射譜中的峰值；
圖9示出采取環(huán)形諧振調(diào)制器的形式的備選調(diào)制器的示意頂視圖；
圖10示出沿圖9的線條M-N所截取的圖9的環(huán)形諧振調(diào)制器的側(cè)視圖；
圖11示出環(huán)形諧振調(diào)制器的透射譜的示例；
圖12示出采取備選環(huán)形諧振調(diào)制器的形式的另一備選調(diào)制器的示意頂視圖；
圖13示出(a)調(diào)諧到激光發(fā)射波長(zhǎng)(“通態(tài)”)和(b)從激光發(fā)射波長(zhǎng)解調(diào)諧(“斷態(tài)”)的圖12的環(huán)形諧振調(diào)制器的透射譜的示例；
圖14示出使用電交換機(jī)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的示例；
圖15示出按照本發(fā)明、包括光電子交換機(jī)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的示例；
圖16是示意圖，示出:本發(fā)明的DRM的第一布置16a，其中DRM與可調(diào)諧激光器集成在絕緣體上硅芯片上，并且其中光學(xué)輸入信號(hào)以與AWG的平面的某個(gè)角度緊密接觸調(diào)制器；以及第二布置16b，其中每個(gè)DRM的信號(hào)輸入波導(dǎo)位于AWG的平面中；
圖17是示出包括DRM陣列和AWG的光電子交換機(jī)的示意圖；
圖18a至圖18c示出包括配置成并行交換信號(hào)的多個(gè)線路的多個(gè)無(wú)源光學(xué)路由器的、光電子交換機(jī)的不意圖；
圖19是不出包括DRM陣列和AWG的另一個(gè)光電子交換機(jī)的不意圖；
圖20是示出按照本發(fā)明、包括DRM陣列和AWG的絕緣體上硅芯片的另一個(gè)示意圖；
圖21是示出按照本發(fā)明、包括DRM陣列和AWG以及作為解復(fù)用器和復(fù)用器起作用的其他AffG的、絕緣體上娃芯片的不意圖；
圖22是包括按照端對(duì)端配置的第一 AWG和第二 AWG的、絕緣體上硅芯片的示意圖；
圖23是包括按照嵌套配置的第一 AWG和第二 AWG的、絕緣體上硅芯片的示意圖；
圖24是包括第一 AWG和第二 AWG的絕緣體上硅芯片的示意圖；
圖25是用于光電子分組交換機(jī)的檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)的示例的示意圖； 圖26是用于光電子分組交換機(jī)的檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)的備選示例的示意圖；
圖27是用于光電子電路交換機(jī)的檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)的示例的示意圖；
圖28是按照本發(fā)明的光電子交換機(jī)的示意圖；以及圖29是按照本發(fā)明的備選光電子交換機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0141]圖1示出按照本發(fā)明、包括檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)I的轉(zhuǎn)換芯片10。檢測(cè)器重調(diào)器I包括絕緣體上硅(SOI)波導(dǎo)平臺(tái)，其包括:檢測(cè)器2、調(diào)制器3以及將檢測(cè)器電連接到調(diào)制器的電路4。檢測(cè)器2耦合到輸入波導(dǎo)5，以及調(diào)制器3耦合到輸出波導(dǎo)6。
[0142]檢測(cè)器2、調(diào)制器3、輸入波導(dǎo)5和輸出波導(dǎo)6在SOI波導(dǎo)平臺(tái)中布置在彼此相同的水平平面中。在所示實(shí)施例中，電路的一部分直接位于檢測(cè)器與調(diào)制器之間。
[0143]轉(zhuǎn)換芯片包括用于第一波長(zhǎng)人工的(調(diào)制)第一光學(xué)信號(hào)7的波導(dǎo)。在圖1所示的實(shí)施例中，波導(dǎo)經(jīng)由第一和第二光學(xué)放大器71、72親合到檢測(cè)器2的輸入波導(dǎo)5，盡管在備選實(shí)施例(未示出)中，第一光學(xué)信號(hào)可直接耦合到檢測(cè)器的輸入波導(dǎo)5。檢測(cè)器將調(diào)制輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其然后經(jīng)由電路4施加到調(diào)制器。
[0144]轉(zhuǎn)換芯片還包括用于與第二波長(zhǎng)&對(duì)應(yīng)的未調(diào)制光學(xué)輸入8的波導(dǎo)。這個(gè)波導(dǎo)經(jīng)由光學(xué)放大器81耦合到調(diào)制器3的輸入波導(dǎo)9(盡管備選地可直接耦合到輸入波導(dǎo)9)。調(diào)制器的輸入波導(dǎo)9還形成DRM的一部分，并且沿水平平面(其包括檢測(cè)器和調(diào)制器以及檢測(cè)器輸入波導(dǎo)和調(diào)制器輸出波導(dǎo))來(lái)定向。
[0145]來(lái)自電路4的電信號(hào)將調(diào)制(未調(diào)制的)光學(xué)輸入8，由此生成第二波長(zhǎng)λ2的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，其由調(diào)制器經(jīng)由調(diào)制器輸出波導(dǎo)6來(lái)輸出。第二波長(zhǎng)的這個(gè)調(diào)制輸出則可經(jīng)由耦合到調(diào)制器輸出波導(dǎo)6的光學(xué)放大器61來(lái)放大。
[0146]功率監(jiān)測(cè)器可存在(未示出)。
[0147]下面關(guān)于圖2至圖12來(lái)描述能夠形成圖1所示DRMI的實(shí)施例的部分的檢測(cè)器、電路組件和調(diào)制器的示例，其中相似參考標(biāo)號(hào)用來(lái)表示以上關(guān)于圖1所述的特征。
[0148]圖2示出DRM21的第一實(shí)施例的頂視圖，在第一實(shí)施例中調(diào)制器23是電吸收調(diào)制器(ΕΑΜ)。圖2的DRM 21包括檢測(cè)器22、調(diào)制器23和電路，其一部分24位于檢測(cè)器與調(diào)制器之間。
[0149]檢測(cè)器22由體半導(dǎo)體材料(在本例中為鍺)來(lái)組成，并且包括波導(dǎo)部分25，檢測(cè)器的半導(dǎo)體結(jié)跨其水平地設(shè)置。檢測(cè)器22的水平半導(dǎo)體結(jié)由三個(gè)區(qū)域組成:第一摻雜區(qū)26a、第二摻雜區(qū)26b以及第一與第二摻雜區(qū)之間的第三區(qū)域26c。這個(gè)第三區(qū)域可以是本征區(qū)或者也可經(jīng)過(guò)摻雜。
[0150]在圖2所示的這個(gè)實(shí)施例的變形(并且標(biāo)記為選項(xiàng)a))中，第一區(qū)域是η型區(qū)域;第二區(qū)域是P型區(qū)域;以及第三區(qū)域是本征區(qū)，使得檢測(cè)器22的半導(dǎo)體結(jié)是p-1-n結(jié)。
[0151]在其他變形中，第一、第二和第三區(qū)域可替代地形成p-1-p、n-1-n或n-p-n結(jié)(如圖2中示為選項(xiàng)b)-d))。在這三個(gè)變形的每個(gè)中，檢測(cè)器作為光電晶體管起作用。
[0152]在圖2所示的實(shí)施例中，第一摻雜區(qū)(在本例中為ρ型區(qū)域)26a位于檢測(cè)器的波導(dǎo)25的一側(cè)，并且越過(guò)波導(dǎo)壁延伸到波導(dǎo)中。第二摻雜區(qū)(在本例中為η型區(qū)域)26b位于波導(dǎo)的相對(duì)側(cè)(與第一區(qū)域相對(duì))，并且也延伸到檢測(cè)器的波導(dǎo)25中。因此，與p-1-n結(jié)的本征部分對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域26c沿水平平面具有比檢測(cè)器的波導(dǎo)的寬度w更小的寬度。
[0153]用于對(duì)第一摻雜區(qū)施加偏置的第一電極位于第一摻雜區(qū)上方，用于對(duì)第二摻雜區(qū)施加偏置的第二電極位于第二摻雜區(qū)上方，以及用于對(duì)第三區(qū)域施加偏置的第三電極位于第三區(qū)域上方。在全部三種情況中，電極直接位于有關(guān)摻雜區(qū)之上。
[0154]DRM的電吸收調(diào)制器23還具有采取幅度調(diào)制區(qū)的形式的調(diào)制波導(dǎo)區(qū)，在該處跨波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié)。調(diào)制器23由體半導(dǎo)體材料(在本例中為摻雜硅鍺(SiGe))組成，并且包括波導(dǎo)部分28，檢測(cè)器的半導(dǎo)體結(jié)跨其水平地設(shè)置。調(diào)制器23的水平半導(dǎo)體結(jié)由三個(gè)區(qū)域組成:第一摻雜區(qū)27a、第二摻雜區(qū)27b以及第一與第二摻雜區(qū)之間的第三區(qū)域27c。
[0155]在所示實(shí)施例中，第一摻雜區(qū)(在本例中為ρ型區(qū)域)27a位于調(diào)制器的波導(dǎo)28的一偵U，并且越過(guò)波導(dǎo)壁延伸到波導(dǎo)中。第二摻雜區(qū)(在本例中為η型區(qū)域)27b位于波導(dǎo)的相對(duì)偵吖與第一區(qū)域相對(duì))，并且也延伸到檢測(cè)器的波導(dǎo)28中。因此，與p-1-n結(jié)的本征部分對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域27c沿水平平面具有比調(diào)制器的波導(dǎo)的寬度更小的寬度。
[0156]在備選實(shí)施例(未示出)中，摻雜區(qū)可包括多個(gè)摻雜區(qū)(例如，總共5個(gè)區(qū)域，包括ρ+、？、本征、]1和11+，或者甚至總共7個(gè)區(qū)域，包括。++4+4、本征、11、11+和11++)。
[0157]半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)在波導(dǎo)平臺(tái)中位于輸入波導(dǎo)(其將光耦合到檢測(cè)器中)之
、廣.刖。
[0158]調(diào)制器23包括調(diào)制器輸入波導(dǎo)9與調(diào)制波導(dǎo)區(qū)(在該處跨波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié))之間的第一波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)244。調(diào)制器還包括調(diào)制波導(dǎo)區(qū)與調(diào)制器輸出波導(dǎo)6之間的第二過(guò)渡區(qū)245。
[0159]在第一過(guò)渡區(qū)244，波導(dǎo)高度和/或?qū)挾葟妮^大尺寸減少到較小尺寸，以及在第二過(guò)渡區(qū)245，波導(dǎo)高度和/或?qū)挾葟妮^小尺寸增加到較大尺寸。這樣，調(diào)制器中的波導(dǎo)尺寸比輸入和輸出波導(dǎo)的那些更小。這幫助改進(jìn)調(diào)制器的操作速度(盡管它以較高損耗為代價(jià)這樣做)。
[0160]檢測(cè)器22包括檢測(cè)器的輸入波導(dǎo)5與檢測(cè)器的實(shí)際波導(dǎo)之間的過(guò)渡區(qū)243，在該處波導(dǎo)的高度和/或?qū)挾葟妮^大尺寸減少到較小尺寸。這樣，檢測(cè)器中的波導(dǎo)尺寸比輸入波導(dǎo)更小，這幫助改進(jìn)檢測(cè)器的操作速度。
[0161]電路24的一部分位于檢測(cè)器的第二摻雜區(qū)與調(diào)制器的第一摻雜區(qū)之間，從而形成檢測(cè)器與調(diào)制器之間的電連接。圖3中示出經(jīng)過(guò)圖2的線條A-B所截取的這個(gè)連接部分的不同配置的截面圖。在圖3a所示的配置中，電路的連接部分是采取金屬帶形式的帶狀線電路221，金屬帶從檢測(cè)器的第二摻雜區(qū)之上的電極延伸到調(diào)制器的第一摻雜區(qū)之上的電極。檢測(cè)器的第二摻雜區(qū)和調(diào)制器的第一摻雜區(qū)由給定距離d分割開(kāi)，以及檢測(cè)器和調(diào)制器摻雜區(qū)之間的平面內(nèi)空間能夠保持為硅或Ge或SiGe，或者能夠填充以絕緣介電材料225、例如Si02。金屬帶形成這個(gè)絕緣填充劑上方的連接。
[0162]在圖3b和圖3c所示的變形中，電路是單片摻雜導(dǎo)體222、223。這個(gè)導(dǎo)電層可如圖3b所示向下延伸平臺(tái)厚度的整個(gè)深度直至盒水平(box level)(即，t-h)，或者可如圖3c所示僅延伸平臺(tái)厚度的部分，在這種情況下，絕緣層226位于單片層下面。在圖3d所示的另一個(gè)變形中，電路224的連接部分是表面安裝芯片、諸如專用集成電路(ASIC)，在這種情況下，導(dǎo)電墊位于平臺(tái)上，使得它們與芯片的引腳匹配。
[0163]從圖3的截面能夠看到，摻雜區(qū)延伸到檢測(cè)器波導(dǎo)和調(diào)制器波導(dǎo)中，并且貫穿波導(dǎo)的整個(gè)脊高度h這樣做。
[0164]下面關(guān)于圖4和圖5來(lái)描述備選調(diào)制器。這個(gè)調(diào)制器能夠代替圖2所示實(shí)施例中的EAM，來(lái)形成按照本發(fā)明的備選DRM，其中關(guān)于圖2所述的DRM(不同于EAM)的其余特征和選項(xiàng)仍然適用。在這個(gè)備選DRM實(shí)施例中，調(diào)制器是馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器33。
[0165]馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器由形成第一干涉測(cè)量臂31和第二干涉測(cè)量臂32的兩個(gè)波導(dǎo)分支組成;各臂包括一個(gè)或多個(gè)相移調(diào)制區(qū)。實(shí)際上，在所示實(shí)施例中，各臂包含多個(gè)相移調(diào)制區(qū)311、312、321、322(在各臂中示出其中兩個(gè))以及附加相移區(qū)313、323。
[0166]各調(diào)制區(qū)是由體半導(dǎo)體材料(其已經(jīng)被摻雜以形成采取p-n結(jié)形式的水平半導(dǎo)體結(jié)(盡管采取水平P-1-n結(jié)形式的備選半導(dǎo)體結(jié)是可行的))組成的相位調(diào)制區(qū)。p-n結(jié)由ρ型區(qū)域331、341和η型區(qū)域332、342組成。ρ型區(qū)域各自逐漸過(guò)渡成變化的不同摻雜強(qiáng)度的三層:ρ、ρ+和P++，以及η摻雜區(qū)也逐漸過(guò)渡成變化的摻雜強(qiáng)度η、η+和η++的三層，其設(shè)置成使得P和η層重疊臂波導(dǎo)，并且使得ρ++和η++層最遠(yuǎn)離波導(dǎo)。電極直接位于最外摻雜區(qū)上方。具體來(lái)說(shuō)，電極直接位于摻雜區(qū)的P++和η++層上方。用于調(diào)制區(qū)的合適體半導(dǎo)體材料包括SiGe或同質(zhì)娃。
[0167]逐漸變化的p-n結(jié)結(jié)構(gòu)延伸水平結(jié)的尺寸，并且使對(duì)摻雜區(qū)施加偏置的電極能夠有利地遠(yuǎn)離脊放置。每額外對(duì)的層產(chǎn)生更遠(yuǎn)間隔的電極，因?yàn)殡姌O優(yōu)選地直接位于最重?fù)诫s區(qū)之上。電極的分隔的這種增加引起裝置設(shè)計(jì)的增加的靈活性，而沒(méi)有損害速度。
[0168]在調(diào)制器以及檢測(cè)器的情況下，形成光電區(qū)的體半導(dǎo)體材料的摻雜是本領(lǐng)域已知的。在本文所述的所有裝置中，所使用的摻雜濃度對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)中存在的典型值。例如，檢測(cè)器的摻雜區(qū)可包括濃度高達(dá)10 X 119 cm—3的區(qū)域。調(diào)制器的摻雜區(qū)可對(duì)ρ摻雜區(qū)取10XlO15 cm—3至10 X 117 cm—3的的典型值以及對(duì)η摻雜區(qū)取10 X 115 cm—3至10 X 118 cm—3的典型值。然而，摻雜區(qū)(P和/或η)可具有多達(dá)1XlO2t3 cm—3或10X1021 cm—3的更高值。
[0169]附加相移區(qū)具有比調(diào)制區(qū)更低的速度，因此可由備選材料、諸如同質(zhì)硅來(lái)制成。在所示實(shí)施例中，附加相移區(qū)包括采取P-1-n結(jié)形式的水平半導(dǎo)體結(jié)，其ρ和η摻雜區(qū)沒(méi)有延伸到第一或第二波導(dǎo)臂的波導(dǎo)中。實(shí)際上，本征區(qū)335、345延伸到邊界之外。對(duì)ρ摻雜區(qū)施加偏置的電極339a、349a直接位于相應(yīng)ρ摻雜區(qū)333、343上方，以及對(duì)η摻雜區(qū)提供偏置的電極339b、349b直接位于η摻雜區(qū)334、344上方。
[0170]調(diào)制區(qū)和相移區(qū)上方的電極是沿?fù)诫s區(qū)的長(zhǎng)度(沿平行于波導(dǎo)的縱軸的方向)擺放的帶。使電極與相應(yīng)摻雜區(qū)具有盡可能多的接觸，同時(shí)還保留對(duì)調(diào)制速度有利的小尺寸是合意的。
[0171]輸入1X2耦合器將來(lái)自輸入波導(dǎo)9的未調(diào)制光耦合到調(diào)制器的兩個(gè)臂中，以及輸出2 X I耦合器將來(lái)自兩個(gè)臂的光耦合到輸出波導(dǎo)6中，以形成具有與未調(diào)制輸入信號(hào)相同波長(zhǎng)的經(jīng)調(diào)制輸出信號(hào)。高速馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，并且可采取Dong 等人(Optics Express ρ.6163-6169 (2012)或者 D.J.Thompson 等人(OpticsExpress pp.11507-11516 (2011))所述的馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器的形式。離開(kāi)第一臂的經(jīng)調(diào)制光與離開(kāi)第二臂的經(jīng)調(diào)制光之間的相位差將影響在來(lái)自兩個(gè)臂的光進(jìn)行組合時(shí)所生成(在時(shí)間上)的干涉圖案，因此改變輸出中的光的幅度。
[0172]各臂包括輸入1X2耦合器與相移區(qū)之間的波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)314、324以及調(diào)制區(qū)與輸出2X1耦合器之間的另一個(gè)波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)315、325。這樣，諧振調(diào)制器中的波導(dǎo)尺寸能夠比輸入和輸出波導(dǎo)的那些更小。這幫助改進(jìn)調(diào)制器的操作速度(盡管它以較高損耗為代價(jià)這樣做)。
[0173]中心電路35(其是DRM電路的擴(kuò)展)位于一個(gè)臂的調(diào)制區(qū)與第二臂的調(diào)制區(qū)之間。在MZM的兩個(gè)臂的相應(yīng)調(diào)制區(qū)在單驅(qū)動(dòng)情形中或者在雙驅(qū)動(dòng)情形中串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合下需要這個(gè)電路。這個(gè)中心電路35的性質(zhì)將控φ_ΖΜ是單驅(qū)動(dòng)還是雙驅(qū)動(dòng)，但是還控制這兩個(gè)臂是串聯(lián)還是并聯(lián)驅(qū)動(dòng)。
[0174]M-Z調(diào)制器與檢測(cè)器(檢測(cè)器未示出)之間的電路連接34以及兩個(gè)臂中的調(diào)制區(qū)之間的中心電路連接35能夠各自采取以上關(guān)于圖3a至圖3d所述的電路連接的任一個(gè)的形式，但是在圖5中示為采取單金屬帶(其中絕緣填充材料位于帶的下面)的形式的帶狀線電路。除了這個(gè)電連接之外，馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器還包括位于第一臂310的相位調(diào)制區(qū)與第二臂320中的對(duì)應(yīng)相位調(diào)制區(qū)之間的另一電連接35，以將第一臂310的相位調(diào)制區(qū)312的η++摻雜區(qū)之上的電極319e與第二臂的對(duì)應(yīng)相位調(diào)制區(qū)322的ρ++摻雜區(qū)之上的電極329d連接。下面參照?qǐng)D6、圖7和圖8來(lái)描述另一備選調(diào)制器。這個(gè)調(diào)制器能夠代替圖2所示實(shí)施例中的EAM來(lái)形成按照本發(fā)明的另一備選DRM，其中關(guān)于圖2所述的DRM(不同于EAM)的其余特征和選項(xiàng)仍然適用。在這個(gè)備選DRM實(shí)施例中，調(diào)制器是法布里-珀羅(F-P)諧振調(diào)制器43。
[0175]F-P諧振調(diào)制器43在單個(gè)波導(dǎo)段中由兩個(gè)反射器與位于兩個(gè)反射器之間的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制區(qū)411、412、413串聯(lián)來(lái)形成。在圖6所示的實(shí)施例中，反射器采取分布式布拉格反射器(DBR) DBR1、DBR2的形式。
[0176]圖6所示的法布里-珀羅諧振腔實(shí)際上包括多個(gè)調(diào)制區(qū)411、412、413(示出其中3個(gè))。這些在體半導(dǎo)體介質(zhì)中形成，并且包括p-n結(jié)，與以上關(guān)于圖4所述的調(diào)制區(qū)的那些相同。
[0177]各調(diào)制區(qū)411、412、413由體半導(dǎo)體材料，其已經(jīng)被摻雜以形成采取p-n結(jié)形式的水平半導(dǎo)體結(jié)(盡管采取水平P-1-n結(jié)形式的備選半導(dǎo)體結(jié)也是可行的)，來(lái)組成。每個(gè)p-n結(jié)由P型區(qū)域431和η型區(qū)域432組成。ρ摻雜區(qū)各自逐漸過(guò)渡成變化的不同摻雜強(qiáng)度的三層:p、P+和P++;以及η摻雜區(qū)也逐漸過(guò)渡成不同摻雜強(qiáng)度的三層η、η+和η++。這些層布置成使得ρ和η層重疊波導(dǎo)，之后接著ρ+和η+層以及ρ++和η++層，使得ρ++和η++層最遠(yuǎn)離波導(dǎo)。電極直接位于最外摻雜區(qū)上方。具體來(lái)說(shuō)，電極直接位于摻雜區(qū)的P++和η++層上方。用于調(diào)制區(qū)的合適材料包括SiGe或同質(zhì)娃。
[0178]法布里-珀羅諧振腔還包括具有比調(diào)制區(qū)更低的操作速度的附加相移區(qū)414。如同以上關(guān)于馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器所述的相移區(qū)一樣，這個(gè)相移區(qū)414的功能是提供低速腔FSR微調(diào)以及因此提供操作波長(zhǎng)微調(diào)和熱漂移補(bǔ)償。相移區(qū)在圖6中示為工作在載流子注入模式的P-1-n半導(dǎo)體結(jié)(但是備選地可能包括工作在載流子耗盡模式的p-n相移區(qū))。如同以上所述的P-1-n相移區(qū)一樣，ρ和η摻雜區(qū)沒(méi)有延伸到第一或第二波導(dǎo)臂的波導(dǎo)中。實(shí)際上，本征區(qū)延伸到邊界之外。對(duì)P摻雜區(qū)施加偏置的電極439a直接位于相應(yīng)ρ摻雜區(qū)433上方，以及對(duì)η摻雜區(qū)提供偏置的電極439b直接位于η摻雜區(qū)434上方。
[0179]調(diào)制區(qū)和相移區(qū)上方的電極是位于摻雜區(qū)之上并且沿?fù)诫s區(qū)的長(zhǎng)度(沿平行于波導(dǎo)的縱軸的方向)擺放的帶。電極沿?fù)诫s區(qū)的整個(gè)長(zhǎng)度(與波導(dǎo)的縱軸平行的長(zhǎng)度)擺放，因?yàn)槭闺姌O與相應(yīng)摻雜區(qū)具有盡可能多的接觸，同時(shí)還保留對(duì)調(diào)制速度有利的小尺寸(小厚度)是合意的。
[0180]F-P調(diào)制器與檢測(cè)器(檢測(cè)器未示出)之間的電路連接44能夠采取以上關(guān)于圖3a至圖3d所述的電路連接的任一個(gè)的形式。
[0181]F-P諧振器是諧振F-P濾波器(也是無(wú)限脈沖響應(yīng)或IIR濾波器)，其以調(diào)諧速度、增加的溫度敏感性為代價(jià)來(lái)增加調(diào)制調(diào)諧效率，并且因?qū)BR光柵的包含的需要而增加制造復(fù)雜度。在IIR濾波器中，由移相器所引起的指數(shù)變化的效果通過(guò)諧振腔中的往返次數(shù)來(lái)增強(qiáng)，因而需要更小的注入電流密度(在載流子注入情況下)或者偏置電壓(在載流子耗盡情況下)來(lái)以相同消光比執(zhí)行調(diào)制。因此，與先前所述的EAM和M-Z實(shí)施例相比，需要較少光學(xué)或電放大來(lái)執(zhí)行調(diào)制。然而，制造復(fù)雜度和容差增加，因?yàn)橐_(dá)到25或40 Gb/s的高調(diào)制速度，腔的光子使用壽命必須保持為較小(除了制作高速相位調(diào)制器的要求之外)，意味著腔長(zhǎng)度必須較短并且精細(xì)度充分低。因此，制作和設(shè)計(jì)復(fù)雜度因結(jié)合具有潛在短長(zhǎng)度和深蝕刻深度的DBR光柵的需要而較高。
[0182]F-P調(diào)制器包括輸入波導(dǎo)9與第一 DBR之間的波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)444以及第二 DBR與輸出波導(dǎo)之間的另一個(gè)波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)445。在第一過(guò)渡區(qū)444，波導(dǎo)高度和寬度減小，而在第二過(guò)渡區(qū)，波導(dǎo)高度和寬度增加。這樣，腔中的波導(dǎo)尺寸比輸入和輸出波導(dǎo)的那些更小。這能夠用來(lái)幫助改進(jìn)調(diào)制器的操作速度(但是它以較高損耗為代價(jià)這樣做)。
[0183]下面關(guān)于圖7和圖8來(lái)描述諧振器的調(diào)制。參照?qǐng)D7的反射譜，顯然，DBR光柵DBRl和DBR2是寬帶反射器，其對(duì)可調(diào)諧激光器的操作帶寬具有相等反射率。反射率值Rl和R2選定成，給予一個(gè)精細(xì)度值，其足夠大以創(chuàng)建足以增強(qiáng)A η的效果(諧振器的充分X因子)的腔往返，以充分減少以期望消光比執(zhí)行調(diào)制所需的驅(qū)動(dòng)電流或電壓的量，但是足夠小以給予仍然〈1/(位周期)的腔使用壽命。諧振器的透射率優(yōu)選地具有0.8與I之間的最大值，并且可以是0.8，如圖7所示。
[0184]參照?qǐng)D8所示的透射譜92、93，F(xiàn)_P腔的諧振峰值必須調(diào)諧到在通態(tài)(圖8a)的(非調(diào)制)激光器的波長(zhǎng)(PiaserW)。但是，在斷態(tài)(圖Sb)，腔的相位改變成將諧振峰值解調(diào)諧離開(kāi)激光器的波長(zhǎng)，由此產(chǎn)生充分調(diào)制消光比。在對(duì)調(diào)制區(qū)的P-n結(jié)的電極施加偏置并且偏置在通態(tài)與斷態(tài)之間調(diào)制時(shí)，透射譜因此在接通與斷開(kāi)位置之間切換，從而使輸出從接通被調(diào)制到關(guān)斷或者反之。通過(guò)主動(dòng)調(diào)整對(duì)相移區(qū)的偏置，F(xiàn)-P腔的諧振峰值與激光器的波長(zhǎng)的對(duì)齊能夠在熱漂移存在的情況下保持。
[0185]下面參照?qǐng)D9至圖13來(lái)描述其他備選調(diào)制器。
[0186]這些調(diào)制器的每個(gè)能夠代替圖2所示實(shí)施例中的EAM來(lái)形成按照本發(fā)明的另一備選DRM，其中關(guān)于圖2所述的DRM (不同于EAM)的其余特征和選項(xiàng)仍然適用。在這些備選實(shí)施例的每個(gè)中，調(diào)制器是環(huán)形諧振調(diào)制器53、153。
[0187]以兩個(gè)環(huán)形諧振器DRM實(shí)施例的第一個(gè)為例并且具體參照?qǐng)D9至圖11，環(huán)形諧振調(diào)制器53由環(huán)形波導(dǎo)段、耦合在環(huán)形波導(dǎo)的一側(cè)的第一直波導(dǎo)59和耦合到環(huán)形波導(dǎo)的另一側(cè)的第二直波導(dǎo)60形成。環(huán)形波導(dǎo)限定在內(nèi)波導(dǎo)脊緣56與外波導(dǎo)脊緣57之間?？鐖D9的虛線M-N的截面在圖10中示出。環(huán)形諧振調(diào)制器還包括在體半導(dǎo)體介質(zhì)中形成的調(diào)制區(qū)512，其中體半導(dǎo)體介質(zhì)摻雜成給予跨波導(dǎo)水平地設(shè)置的圓形p-n結(jié)(采取水平p-1-n結(jié)的形式的備選半導(dǎo)體結(jié)也可起作用)。
[0188]貫穿本文檔中，環(huán)形波導(dǎo)可采取任何環(huán)形形狀的形式，包括:圓(如圖9和圖12所示)、跑道或者橢圓形狀。此外，圓形摻雜區(qū)可采取具有恒定半徑的圓、跑道形狀或橢圓形狀的形式。
[0189]在圖9所示的實(shí)施例中，圓形p-n結(jié)沿其圓周的一部分變成不連續(xù)，其中連續(xù)圓形摻雜區(qū)原本會(huì)與輸入和輸出直波導(dǎo)重疊。用于調(diào)制區(qū)的合適體半導(dǎo)體材料包括SiGe和同質(zhì)娃。
[0190]p-n結(jié)由ρ型區(qū)域551和η型區(qū)域552組成。ρ摻雜區(qū)各自逐漸過(guò)渡成變化的不同摻雜強(qiáng)度的三個(gè)同心層:Ρ、Ρ+和P++，以及η摻雜區(qū)也逐漸過(guò)渡成變化的摻雜強(qiáng)度η、η+和η++的三個(gè)同心層，其設(shè)置成使得P和η層重疊環(huán)形波導(dǎo)，并且在結(jié)的水平平面中分別朝外和朝內(nèi)徑向延伸到外和內(nèi)波導(dǎo)脊緣之外。P++和η++摻雜層位于最遠(yuǎn)離環(huán)形波導(dǎo)。由于外摻雜部分的不連續(xù)性質(zhì)，Ρ+、Ρ++、η+和η++層各自由兩個(gè)相對(duì)月牙形區(qū)域而不是全圓形組成，因?yàn)樗鼈儧](méi)有圍繞環(huán)形波導(dǎo)延伸全程(full way)。這給予直波導(dǎo)59、60空隙，直波導(dǎo)59、60將光親合到環(huán)形波導(dǎo)中以及耦合離開(kāi)環(huán)形波導(dǎo)，由此確保P-n結(jié)沒(méi)有修改光耦合區(qū)中的折射率，并且因此沒(méi)有修改環(huán)形與直波導(dǎo)之間的耦合比。
[0191]環(huán)形間隙分隔55在環(huán)形波導(dǎo)的任一側(cè)存在于環(huán)形波導(dǎo)與直波導(dǎo)59、60的每個(gè)之間。這個(gè)間隙的幅值確定諧振器的耦合系數(shù)k的值。
[0192]電極直接位于最外和最內(nèi)的相應(yīng)摻雜區(qū)上方。具體來(lái)說(shuō)，電極直接位于摻雜區(qū)的P++和η++層上方。中心圓形電極439b位于η++摻雜區(qū)上方，以對(duì)η摻雜區(qū)施加偏置。偏置經(jīng)由環(huán)狀(looped)電極439a施加到ρ摻雜區(qū)，環(huán)狀電極439a在月牙形ρ++區(qū)域上方并且沿其延伸，從而形成兩個(gè)月牙形電極部分，它們?nèi)缓笸ㄟ^(guò)跨越直波導(dǎo)之一的其他電極部分接合在一起，以形成封閉單電極。
[0193]環(huán)形諧振調(diào)制器與檢測(cè)器(檢測(cè)器未示出)之間的電路連接54能夠采取以上關(guān)于圖3a至圖3d所述的電路連接的任一個(gè)的形式。
[0194]環(huán)形諧振調(diào)制器53包括調(diào)制器輸入波導(dǎo)9與第一直波導(dǎo)59(其將光耦合到環(huán)形諧振器中)之間的第一波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)544以及第二直波導(dǎo)(其將光耦合離開(kāi)波導(dǎo))與調(diào)制器輸出波導(dǎo)6之間的第二過(guò)渡區(qū)545。
[0195]在第一過(guò)渡區(qū)544，波導(dǎo)高度和/或?qū)挾葴p小，而在第二過(guò)渡區(qū)，波導(dǎo)高度和/或?qū)挾仍黾印＿@樣，環(huán)形諧振調(diào)制器中的波導(dǎo)尺寸比輸入和輸出波導(dǎo)的那些更小。這幫助改進(jìn)調(diào)制器的操作速度(盡管它以較高損耗為代價(jià)這樣做)。
[0196]環(huán)形諧振器的透射譜在圖11中示為峰值的周期性集合，各峰值經(jīng)由與環(huán)形諧振器的自由譜范圍(FSR)相等的波長(zhǎng)差與相鄰兩個(gè)峰值分離。透射信號(hào)的自由譜范圍由環(huán)形波導(dǎo)的尺寸設(shè)置。諧振器的透射率優(yōu)選地具有0.8與I之間的最大值，并且可以是0.8。
[0197]光的調(diào)制經(jīng)由與F-P調(diào)制器相同的過(guò)程進(jìn)行，環(huán)形諧振必須調(diào)諧到在通態(tài)(圖8a)的(非調(diào)制)激光器(PiaserW)的波長(zhǎng)。然而，在斷態(tài)(圖8b)，腔的相位改變成將諧振峰值解調(diào)諧離開(kāi)激光器的波長(zhǎng)，由此產(chǎn)生充分調(diào)制消光比。在對(duì)環(huán)形的P-n結(jié)的電極施加偏置并且偏置在通態(tài)與斷態(tài)之間調(diào)制時(shí)，透射譜因此在接通與斷開(kāi)位置之間切換，從而使輸出從接通被調(diào)制到關(guān)斷或者反之。
[0198]環(huán)形諧振調(diào)制器53還包括采取用于熱調(diào)諧的加熱器(未示出)的形式的微調(diào)區(qū)。
[0199]通過(guò)主動(dòng)調(diào)整跨相位調(diào)諧加熱墊58a和58b的電壓，F(xiàn)-P腔的諧振峰值與激光器的波長(zhǎng)的對(duì)齊能夠在周圍熱漂移存在的情況下保持。
[0200]參照?qǐng)D10、圖12和圖13，描述按照兩個(gè)環(huán)形諧振器DRM實(shí)施例的第二個(gè)的環(huán)形諧振調(diào)制器153。圖12的環(huán)形諧振調(diào)制器與圖9的那個(gè)之間的差別在于如下事實(shí):圖12的諧振調(diào)制器的環(huán)形波導(dǎo)耦合到不多于一個(gè)直波導(dǎo)。僅單直波導(dǎo)159在一側(cè)耦合到環(huán)形波導(dǎo)。在這個(gè)實(shí)施例中，單直波導(dǎo)因此配置成將光耦合到環(huán)形波導(dǎo)中以及將光耦合離開(kāi)環(huán)形波導(dǎo)。
[0201]如同先前的環(huán)形諧振器實(shí)施例一樣，環(huán)形波導(dǎo)限定在內(nèi)波導(dǎo)脊56與外波導(dǎo)脊57之間?？邕@個(gè)實(shí)施例的虛線M-N的截面也通過(guò)圖10示出，并且與圖10相關(guān)的以上描述的部分因此在這里適用。具體來(lái)說(shuō)，圖12的環(huán)形諧振器實(shí)施例還包括在體半導(dǎo)體介質(zhì)中形成的調(diào)制區(qū)512，其中體半導(dǎo)體介質(zhì)摻雜成給予跨波導(dǎo)水平地設(shè)置的圓形p-n結(jié)。
[0202]p-n結(jié)由ρ型區(qū)域551和η型區(qū)域552組成。ρ摻雜區(qū)各自逐漸過(guò)渡成變化的不同摻雜強(qiáng)度的三個(gè)同心層:Ρ、Ρ+和P++，以及η摻雜區(qū)也逐漸過(guò)渡成變化的摻雜強(qiáng)度η、η+和η++的三個(gè)同心層，其設(shè)置成使得P和η層重疊環(huán)形波導(dǎo)，并且在半導(dǎo)體結(jié)的水平平面中分別朝外和朝內(nèi)徑向延伸到波導(dǎo)脊緣56、5 7之外。
[Ο2。3] ρ、η、η+和η++區(qū)域是環(huán)形的。但是，ρ型區(qū)域外部的ρ+和ρ++區(qū)域?yàn)镃形;定義不連續(xù)點(diǎn)，在該處環(huán)形波導(dǎo)與直波導(dǎo)緊密接觸(即，在這里最外摻雜區(qū)原本會(huì)重疊直波導(dǎo))。摻雜區(qū)與直波導(dǎo)之間的空隙確保P-n結(jié)沒(méi)有修改光耦合區(qū)中的折射率，并且因此沒(méi)有修改環(huán)形波導(dǎo)與直波導(dǎo)之間的耦合比。
[0204]環(huán)形間隙分隔155存在于環(huán)形波導(dǎo)與單直波導(dǎo)159之間，其幅值確定諧振器的耦合系數(shù)k的值。
[0205]電極直接位于相應(yīng)最外和最內(nèi)的摻雜區(qū)(它們對(duì)其施加偏置)上方。具體來(lái)說(shuō)，電極直接位于摻雜區(qū)的P++和η++層上方。中心圓形電極439b位于η++摻雜區(qū)上方，以對(duì)η摻雜區(qū)施加偏置。偏置經(jīng)由沿C形(S卩，ρ++區(qū)域的不連續(xù)圓周的全長(zhǎng)度)延伸的環(huán)狀電極439a施加到P摻雜區(qū)。
[0206]環(huán)形諧振調(diào)制器與檢測(cè)器(檢測(cè)器未示出)之間的電路連接54能夠采取以上關(guān)于圖3a至圖3d所述的電路連接的任一個(gè)的形式。
[0207]環(huán)形諧振調(diào)制器153包括調(diào)制器輸入波導(dǎo)9與單直波導(dǎo)59(其將光耦合到環(huán)形諧振器中)之間的第一波導(dǎo)過(guò)渡區(qū)544以及單直波導(dǎo)59與調(diào)制器輸出波導(dǎo)6之間的第二過(guò)渡區(qū)546。
[0208]在第一過(guò)渡區(qū)544，波導(dǎo)高度和寬度減小，而在第二過(guò)渡區(qū)546，波導(dǎo)高度和寬度增加。這樣，環(huán)形諧振調(diào)制器中的波導(dǎo)尺寸比輸入和輸出波導(dǎo)的那些更小。
[0209]環(huán)形諧振器的透射譜在圖13中示出并且采取陡峭谷的周期性集合的形式，各谷經(jīng)由與環(huán)形諧振器的自由譜范圍(FSR)相等的波長(zhǎng)差與兩個(gè)直接相鄰谷分離。由于這個(gè)透射譜是“雙直波導(dǎo)”實(shí)施例的那個(gè)的倒轉(zhuǎn)，所以圖12和圖13的環(huán)形諧振調(diào)制器與單耦合波導(dǎo)版本相比，將要求相反驅(qū)動(dòng)信號(hào)(跨P-n結(jié)施加的偏置)，以便產(chǎn)生相同調(diào)制效果。
[0210]谷中的諧振器的透射率優(yōu)選地具有0.8與I之間的最大值，并且可以是0.8。如同先前環(huán)形諧振器實(shí)施例一樣，調(diào)制在經(jīng)由電極從電路連接器跨P-n結(jié)施加偏置時(shí)實(shí)現(xiàn)。這采用(未調(diào)制)激光器的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)諧透射譜通和斷諧振，激光器反過(guò)來(lái)導(dǎo)致所傳送輸出信號(hào)被開(kāi)啟94和關(guān)斷95。但是，因?yàn)橥干渎适侵C振上的谷，所以偏置變化的幅值更高，以使得相同消光比適用于“雙直波導(dǎo)”實(shí)施例。
[0211]這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，僅存在一個(gè)直波導(dǎo)和圍繞圓周的p-n結(jié)中的一個(gè)不連續(xù)部分，意味著P摻雜區(qū)的電極無(wú)需跨越直波導(dǎo)。當(dāng)金屬電極越過(guò)波導(dǎo)時(shí)，引入附加光學(xué)損耗。
[0212]環(huán)形諧振調(diào)制器153還包括采取用于熱調(diào)諧的加熱器(未示出)的形式的微調(diào)區(qū)。通過(guò)主動(dòng)調(diào)整跨相位調(diào)諧加熱墊58a和58b的電壓，F(xiàn)-P腔的諧振峰值與激光器的波長(zhǎng)的對(duì)齊能夠在周圍熱漂移存在的情況下保持。
[0213]傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)的示例在圖14中示出。架頂式(ToR)交換機(jī)單元的交換使用下列裝置來(lái)實(shí)現(xiàn):接入交換機(jī)、聚合路由器和核心路由器。在圖14所示的(簡(jiǎn)化)示例中，需要許多電纜以在4個(gè)ToR交換機(jī)單元之間進(jìn)行交換。架頂式(ToR)交換機(jī)是網(wǎng)絡(luò)中通常在服務(wù)器中或者連接到服務(wù)器的裝置的示例，其可向/從本發(fā)明的光電子交換機(jī)提供/接收電信號(hào)(使得ToR形成來(lái)自服務(wù)器的電信號(hào)的端點(diǎn)處的元件)。然而，實(shí)際上，例如通過(guò)在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器(或者任何其他基于電子的裝置)之間直接交換，本文所述的光電子交換機(jī)的任一個(gè)可適用于沒(méi)有ToR交換機(jī)的系統(tǒng)。
[0214]包括光電子交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的示例在圖15中示出。傳統(tǒng)架構(gòu)的接入和聚合分組交換機(jī)由單個(gè)光電子交換機(jī)來(lái)取代。在圖15所示的(簡(jiǎn)化)示例中，需要許多更少電纜以在4個(gè)ToR交換機(jī)單元之間進(jìn)行交換。所需的收發(fā)器的數(shù)量因此也充分減少。對(duì)技術(shù)人員清楚的是，雖然本文所述的光電子交換機(jī)能夠用作如圖15所示的網(wǎng)絡(luò)的組成部分，但是它們也可用來(lái)在其他網(wǎng)絡(luò)配置和其他用途中(特別是其中交換機(jī)與光學(xué)互連相連接，或者高速低功率消耗和高基數(shù)交換對(duì)其是重要的、網(wǎng)絡(luò)中的用途)交換光學(xué)信號(hào)。
[0215]下面參照?qǐng)D16至圖29來(lái)描述按照本發(fā)明的光電子交換機(jī)和DRM的不例。
[0216]形成光電子交換機(jī)的一部分的光學(xué)芯片160a在圖16a中示出。芯片包括多個(gè)DRM(DRM1、DRM2、DRM3、DRM4)，各自配置成從一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入接收光學(xué)輸入信號(hào)161a、162a、163a、164a。在光電子交換機(jī)是光電子分組交換機(jī)的情況下，這些輸入將是光學(xué)分組信號(hào)。在光電子交換機(jī)是光電子電路交換機(jī)的情況下，光學(xué)輸入信號(hào)將不需要包括分組報(bào)頭信息。
[0217]每個(gè)DRM包括成檢測(cè)器/調(diào)制器對(duì)的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器(未示出)和一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器(未示出)(即，調(diào)制器的數(shù)量等于檢測(cè)器的數(shù)量)。檢測(cè)器和/或調(diào)制器的任一個(gè)可采取以上關(guān)于圖1至圖14所述的檢測(cè)器和/或調(diào)制器的任一個(gè)的形式。各檢測(cè)器接收光學(xué)輸入信號(hào)，并且生成包含那個(gè)光學(xué)輸入信號(hào)的信息的電信號(hào)。在光學(xué)輸入信號(hào)是分組信號(hào)的情況下，所生成的電信號(hào)將是電分組信號(hào)。
[0218]01?1的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)配置成從相應(yīng)可調(diào)諧激光器(孔1、112、孔3、孔4)接收波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入165、166、167、168，并且從一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)檢測(cè)器接收相應(yīng)電信號(hào)。來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧光由調(diào)制器按照電信號(hào)中包含的信息來(lái)調(diào)制，以生成包含那個(gè)信息但是在用于交換的期望波長(zhǎng)的調(diào)制輸出信號(hào)1601、1602、1603、1604。
[0219]圖16a中，DRM和可調(diào)諧激光器布置成使得光學(xué)輸入信號(hào)161a、162a、163a、164a以與芯片的平面的某個(gè)角度(并且因此以與無(wú)源光學(xué)路由器，諸如AWG(這個(gè)圖中未示出)，的平面的某個(gè)角度)緊密接觸調(diào)制器。
[0220]芯片160a可以是絕緣體上硅芯片，并且可以是單個(gè)集成芯片或者由相互鄰接的兩個(gè)或更多組件組成。例如，獨(dú)立芯片可在鄰接表面169接合，可調(diào)諧激光器(TL1-TL4)陣列位于與DRM (DRM1-DRM4)分離的芯片上，以防止可調(diào)諧激光器對(duì)DRM的不合需要的加熱。
[0221]圖16b的光學(xué)芯片與圖16a的光學(xué)芯片的不同之處在于，光學(xué)信號(hào)輸入通過(guò)信號(hào)輸入波導(dǎo)，經(jīng)由其位于DRM和無(wú)源光學(xué)路由器(諸如AWG，未示出)的平面中，來(lái)提供。
[0222]在圖16a和圖16b所示的布置中，多個(gè)可調(diào)諧激光器(TL1-TL4)布置在第一線性陣列中，以及多個(gè)DRM布置在與第一陣列平行的第二線性陣列中，雖然設(shè)想其他幾何布置。另外，雖然示出4個(gè)DRM，但是更多或更少DRM可能存在。
[0223]圖17中，諸如圖16a所示那個(gè)的兩個(gè)光電子芯片160b-l、160b_2示為與第三芯片(其包括采取AWG的形式的無(wú)源光學(xué)路由器)對(duì)齊。AWG沿與可調(diào)諧激光器、DRM和互連各種組件的波導(dǎo)相同的平面來(lái)布置。AWG本身包括輸入耦合器172和輸出耦合器173，其經(jīng)由通過(guò)多個(gè)波導(dǎo)所限定的多個(gè)路徑連接。第一批多個(gè)DRM (DRM1-DRM4)位于無(wú)源光學(xué)路由器的輸入，以及第二批多個(gè)DRM (DRM5-DRM8)位于無(wú)源光學(xué)路由器的出口。
[0224]本申請(qǐng)通篇描述的AWG可以由硅制成，以及如果是這樣的話，則可在與DRM和可調(diào)諧激光器相同的芯片上制作。如果AWG由另一種合適材料(如硅或聚合物上的硅石)制成，則可對(duì)接耦合到絕緣體上硅芯片，使得它位于與DRM和可調(diào)諧激光器相同的平面中。
[0225]離開(kāi)第一批多個(gè)DRM的調(diào)制光學(xué)信號(hào)耦合到AWG的輸入耦合器172。由調(diào)制光學(xué)信號(hào)所采取的經(jīng)過(guò)AWG到輸出耦合器173(以及因此調(diào)制光學(xué)信號(hào)從其離開(kāi)AWG的端口)的路徑將取決于其波長(zhǎng)。
[0226]第二批多個(gè)DRM (DRM5-DRM8)形成位于AWG的輸出耦合器之后的陣列，每個(gè)DRM定位成接收來(lái)自AWG的特定輸出端口的調(diào)制光學(xué)信號(hào)。第二DRM陣列中DRM的每個(gè)經(jīng)由關(guān)于第一 DRM陣列所述的機(jī)制進(jìn)行操作，每個(gè)的調(diào)制器配置成接收來(lái)自相應(yīng)可調(diào)諧激光器(TL5-TL8)的波長(zhǎng)調(diào)諧光和來(lái)自各相應(yīng)AWG輸出端口的光學(xué)信號(hào)，以產(chǎn)生期望調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)。
[0227]本文所述實(shí)施例的任一個(gè)的無(wú)源光學(xué)路由器可采取如圖18a、圖18b和圖18c所示的并聯(lián)布置中所連接的多個(gè)無(wú)源光學(xué)路由器的形式。
[0228]圖18a中示出一種布置，其中四個(gè)AWG (AffG 1-4)按照具有十六個(gè)輸入DRM(DRM 1-16)和16個(gè)輸出DRM(DRM 17-32)的平面布置來(lái)連接。在這里，輸入和輸出DRM布置在4個(gè)DRM的編組中，各編組采用與波導(dǎo)中的一系列1X2耦合器耦合的單個(gè)激光器來(lái)照亮。耦合器可以是星形耦合器。因此，四個(gè)DRM的各編組工作在相同可調(diào)諧波長(zhǎng)。4個(gè)DRM的系列中的每個(gè)的、輸出的每個(gè)耦合到4個(gè)AWG的不同一個(gè)。這個(gè)布置在，例如，交換信道化分組信號(hào)中是有用的。例如，四個(gè)25G通路的數(shù)據(jù)從PSM4 MSA標(biāo)準(zhǔn)中的100G數(shù)據(jù)的源來(lái)處理。在這個(gè)示例中，四個(gè)通路的數(shù)據(jù)沿著經(jīng)過(guò)交換機(jī)的平行路線前進(jìn)。AWG和DRM和激光器可在同一芯片、例如SOI芯片上制作，或者共面布置可通過(guò)獨(dú)立芯片或裝置的對(duì)接耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)所示共面布置。圖18a所示的線條AB示出用于兩個(gè)芯片的對(duì)接耦合的可能位置。圖18a中，為了呈現(xiàn)的清楚起見(jiàn)，省略了DRM 5-8、9-12、21-24和25-29。01?1到4￥6輸入輸出波導(dǎo)的連通性表示為D1-D32，其中一個(gè)AWG的連通性僅在圖18a上指示。將會(huì)注意，圖18a是示意的，以及為了清楚起見(jiàn)，示出不切實(shí)際形狀和相對(duì)尺寸的波導(dǎo)彎曲和交叉。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠從圖18a和這里提供的描述來(lái)設(shè)計(jì)工作裝置。
[0229]具有相同總體拓?fù)涞膫溥x實(shí)施例在圖18b和圖18c中示出。圖18b中，AWG相互堆疊在適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)封裝中。DRM在獨(dú)立芯片上制作，并且可調(diào)諧激光器在獨(dú)立芯片上按照陣列來(lái)制作。在這個(gè)示例中，單個(gè)芯片1801上存在4個(gè)可調(diào)諧激光器(TL 1-4)，每個(gè)可調(diào)諧激光器布置成產(chǎn)生4個(gè)輸出光。這通過(guò)波導(dǎo)中的一系列1X2耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。四個(gè)輸入光纖(I)示為連接到DRM(DRM 1-1N)的輸入波導(dǎo)。存在從可調(diào)諧激光器芯片到DRM芯片的光纖連接(例如光纖帶)，使得具有四個(gè)DRM的芯片接收相同波長(zhǎng)的4個(gè)激光輸入，并且4個(gè)DRM的輸出的每個(gè)通過(guò)光纖連接到不同的AWG(AWG 1-4) ^WG的輸出設(shè)置成使得給定波長(zhǎng)的4個(gè)輸出通過(guò)光纖對(duì)準(zhǔn)4個(gè)DRM的集合，并且按4個(gè)光纖(O)的編組從該裝置輸出。圖18b所示的是DRM 17-20OUT。用于DRM 17-32的激光源(TL源)未示出。激光源可按照與可調(diào)諧激光器1-4相似的方式在芯片上成陣列布置。圖18c中，可調(diào)諧激光器和DRM布置在同一芯片上。為了清楚起見(jiàn)，DRM5-16和21-32以及可調(diào)諧激光器2-4和6-8未示出。為了避免波導(dǎo)交叉，這個(gè)實(shí)施例的DRM芯片布局成使得輸入在與輸出波導(dǎo)相同的芯片一側(cè)上進(jìn)入。芯片上的4個(gè)DRM的每個(gè)再次采用來(lái)自單個(gè)激光器(其經(jīng)由波導(dǎo)和一系列1X2耦合器耦合到DRM)的相同波長(zhǎng)的激光來(lái)照亮。
[0230]圖18a、圖18b和圖18c的實(shí)施例是示范的，并且包括其他芯片布局的其他布置將是顯而易見(jiàn)的。
[0231]為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，以下所示無(wú)源光學(xué)路由器的每個(gè)是單個(gè)無(wú)源光學(xué)路由器或與第二無(wú)源光學(xué)路由器串聯(lián)布置的第一無(wú)源光學(xué)路由器。設(shè)想以下無(wú)源光學(xué)路由器的任一個(gè)可采取如上所述多個(gè)并聯(lián)無(wú)源光學(xué)路由器的形式。
[0232]如已關(guān)于圖18a描述，DRM和無(wú)源光學(xué)路由器可集成在單個(gè)芯片上。這種布置在圖19中示出，其中單個(gè)集成芯片190(例如絕緣體上硅)在平面布置中包括:采取AWG形式的無(wú)源光學(xué)路由器191、多個(gè)DRM (DRMl、DRM2、DRM3、DRM4)和多個(gè)可調(diào)諧激光器(TL 1、TL2、TL3、TL4)。如同以上所述的先前實(shí)施例一樣，DRM的每個(gè)配置成使得調(diào)制器(未示出)接收來(lái)自相應(yīng)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧光，并且使得檢測(cè)器(未示出)接收來(lái)自多個(gè)輸入(IN1、IN2、IN3、IN4)的相應(yīng)一個(gè)的光學(xué)輸入信號(hào)，其中的每個(gè)經(jīng)由波導(dǎo)在光學(xué)上連接到相應(yīng)輸入。在圖19所示的實(shí)施例中，每個(gè)DRM輸出連接到AWG的輸入耦合器193的輸入端口，以及AWG的輸出耦合器194的各輸出端口連接到芯片的相應(yīng)輸出(OUT 1、0UT2、0UT3、0UT4)。
[0233]在所示實(shí)施例中，輸入和輸出位于芯片的相對(duì)側(cè)。
[0234]圖20示出另一個(gè)光電子交換機(jī)。這個(gè)交換機(jī)包含以上關(guān)于圖17所述的光學(xué)組件，但是與圖17的實(shí)施例的不同之處在于，光電子交換機(jī)是單個(gè)集成芯片200(例如絕緣體上硅芯片)。
[0235]在所示實(shí)施例中，輸入和輸出位于芯片上彼此相同的一側(cè)。
[0236]具有單個(gè)輸入2103和單個(gè)輸出2104的光電子交換機(jī)2120在圖21中示出。光電子交換機(jī)由與圖17所示的光電子交換機(jī)170對(duì)應(yīng)的交換機(jī)組成，其中具有附加解復(fù)用器芯片2101和復(fù)用器芯片2102。復(fù)用器和解復(fù)用器的每個(gè)可采取附加AWG(或者諸如中階梯光柵的備選無(wú)源光學(xué)路由器)的形式，并且每個(gè)與AWG定位在平面布置中。
[0237]復(fù)用器和解復(fù)用器其中之一或兩者同樣可相等地適用于本文所述的其他光電子交換機(jī)(其具有多個(gè)輸入和/或多個(gè)輸出)的任一個(gè)。復(fù)用器和解復(fù)用器可能是中階梯光柵。
[0238]圖21中，光電子交換機(jī)采取相互鄰接的多個(gè)芯片的形式。在備選實(shí)施例中，設(shè)想所示組件可集成到單個(gè)光學(xué)芯片上。不管怎樣，一個(gè)或多個(gè)芯片可以是(一個(gè)或多個(gè))絕緣體上硅芯片。AWG(或者諸如中階梯光柵的其他無(wú)源光學(xué)路由器)可由不同于硅的合適材料制成。
[0239]交換機(jī)功能性和/或容量可通過(guò)添加與第一光學(xué)路由器串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)額外無(wú)源光學(xué)路由器來(lái)增加。
[0240]圖22至圖24示出包含兩個(gè)無(wú)源光學(xué)路由器的光電子交換機(jī)的實(shí)施例。DRM位于第一 AWG的輸入，以生成具有期望波長(zhǎng)(與所需輸出端口對(duì)應(yīng))的調(diào)制光學(xué)信號(hào)。在離開(kāi)第一AWG時(shí)，可再次有必要改變輸出信號(hào)的波長(zhǎng)，以便經(jīng)過(guò)第二AWG將信號(hào)進(jìn)一步傳播到期望離開(kāi)端口。
[0241]在圖22的光電子交換機(jī)2200的實(shí)施例中，第一AWG(AWGl)和第二AWG(AWG2)是按照端對(duì)端配置沿著延長(zhǎng)光學(xué)芯片2201定位在集成芯片上的連續(xù)延長(zhǎng)弧形。
[0242]在圖23所示的光電子交換機(jī)2300的實(shí)施例中，第一AWG(AWG I)和第二AWG(AWG 2)按照嵌套配置定位成使得第一 AWG的拱形波導(dǎo)按照與第二 AWG(AWG2)的那些相同的方向來(lái)彎曲。在圖22所示的實(shí)施例中，第一AWG和第二AWG相互是相同尺寸。然而，設(shè)想在不同實(shí)施例中，第一AWG可小于第二AWG或者反之。
[0243]在圖24所示的光電子交換機(jī)2400的實(shí)施例中，第一AWG(AWG I)和第二AWG(AWG 2)按照S形配置定位成使得第一 AWG的拱形波導(dǎo)按照與第二 AWG(AWG2)的那些相反的方向來(lái)彎曲。
[0244]在圖22至圖24所示的所有實(shí)施例中，光電子交換機(jī)在單個(gè)集成芯片(例如絕緣體上硅芯片)上形成。然而，設(shè)想獨(dú)立芯片可用于特定組件(諸如可調(diào)諧激光器陣列)。
[0245]用于光電子分組交換機(jī)的DRM的示意圖在圖25中示出。
[0246]DRM 2500包括:檢測(cè)器2501;調(diào)制器2502;以及電子電路2503，其經(jīng)由許多附加組件來(lái)形成檢測(cè)器與調(diào)制器之間的電連接?？烧{(diào)諧激光器2504作為與調(diào)制器2502分離的組件位于電路外部，并且為調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧但是未調(diào)制的激光信號(hào)。
[0247]電子電路包括激光波長(zhǎng)調(diào)諧器模塊2511，其配置成向可調(diào)諧激光器發(fā)送調(diào)諧信號(hào)。可調(diào)諧激光器配置成生成波長(zhǎng)調(diào)諧(但是未調(diào)制)的激光信號(hào)，其充當(dāng)調(diào)制器2502的光學(xué)輸入，其波長(zhǎng)由電子電路的激光波長(zhǎng)調(diào)諧器模塊2511來(lái)選擇。包括波長(zhǎng)調(diào)諧器的模塊2511可包括如圖25所示的激光驅(qū)動(dòng)器，盡管還設(shè)想激光驅(qū)動(dòng)器可能位于電子電路(未示出)外部。
[0248]電子電路2503接收來(lái)自檢測(cè)器2501的電輸入，其首先由放大單元2505(其可采取跨阻抗放大器(TIA)的形式)放大，并且起作用以向檢測(cè)器所生成的電分組信號(hào)提供增益，以及從電流到電壓的轉(zhuǎn)換。
[0249]一旦提供了增益，電信號(hào)由物理編碼子層(PCS)和物理介質(zhì)附連(PMA)2506(其負(fù)責(zé)輸入數(shù)據(jù)的串行化)來(lái)解碼。PMA有效地再生該信號(hào)。
[0250]PCS/PMA 2506的輸出連接到成幀器2507的輸入，成幀器2507識(shí)別信號(hào)中的幀。將幀的第一副本發(fā)送給分組處理器2508，其為分組確定期望輸出端口，并且將這個(gè)信息發(fā)送給外部交換機(jī)控制單元2510。
[0251]交換機(jī)控制單元包括調(diào)度器(未示出)，其構(gòu)成分組將如何越過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器的計(jì)劃表。調(diào)度器將這個(gè)計(jì)劃表發(fā)送給有限狀態(tài)機(jī)(FSM)2509?；谠撚?jì)劃表，F(xiàn)SM生成控制信號(hào)，其指示激光波長(zhǎng)調(diào)諧器2511設(shè)置可調(diào)諧激光器2504的適當(dāng)波長(zhǎng)。該適當(dāng)波長(zhǎng)是調(diào)制光學(xué)信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器在期望輸出端口離開(kāi)無(wú)源光學(xué)路由器的路徑所需的波長(zhǎng)。從調(diào)度器發(fā)送給FSM的計(jì)劃表將同時(shí)考慮其他分組經(jīng)過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器的路徑。
[0252]由成幀器2506已經(jīng)生成的幀的第二副本發(fā)送給SRAM分組隊(duì)列2512，在這里幀被緩沖，直到來(lái)自FSM 2509的控制信號(hào)指示幀將被傳送。通過(guò)解決允許送往相同輸出端口的分組被延遲直到輸出端口不再被使用的問(wèn)題，緩沖器的添加允許經(jīng)過(guò)交換機(jī)的更高吞吐量(每秒位數(shù)或字節(jié)數(shù))。
[0253]一旦從SRAM分組隊(duì)列2512傳送，幀被發(fā)送至第二成幀器2513，重新編碼為期望格式，并且在第二PCS/PMA 2514串行化，然后經(jīng)由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器2516發(fā)送至調(diào)制器2502。
[0254]備選DRM 2600在圖26中示出，其中相似參考標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于以上關(guān)于圖25所述的那些特征。圖26的實(shí)施例與圖25的那個(gè)不同之處在于，分組處理器位于交換機(jī)控制單元中，并且因此位于電子電路2603外部。在這個(gè)實(shí)施例中，幀的副本從第一成幀器2607直接發(fā)送給交換機(jī)控制單元2610，使得分組的報(bào)頭處理和調(diào)度均在交換機(jī)控制單元內(nèi)，即在DRM外部，進(jìn)行。
[0255]在這種情況下適合用于光電子電路交換機(jī)中的、DRM的另一示例在圖27中示出。相似參考標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于以上關(guān)于圖25和圖26所述的那些特征。
[0256]DRM 2700包括:檢測(cè)器2701，調(diào)制器2702，以及電子電路2703，其主要僅經(jīng)由模擬/混合信號(hào)電路而沒(méi)有進(jìn)入數(shù)字域來(lái)形成檢測(cè)器與調(diào)制器之間的電連接。可調(diào)諧激光器2704作為與調(diào)制器2702分離的組件位于電子電路外部，并且為調(diào)制器提供波長(zhǎng)調(diào)諧但是未調(diào)制的激光信號(hào)。
[0257]電子電路包括激光波長(zhǎng)調(diào)諧器模塊2711，其配置成向可調(diào)諧激光器發(fā)送調(diào)諧信號(hào)?？烧{(diào)諧激光器配置成生成波長(zhǎng)調(diào)諧(但是未調(diào)制)的激光信號(hào)，其充當(dāng)調(diào)制器2702的光學(xué)輸入，其波長(zhǎng)由電子電路的激光波長(zhǎng)調(diào)諧器模塊2711來(lái)選擇。包括波長(zhǎng)調(diào)諧器的模塊2711可包括如圖25所示的激光驅(qū)動(dòng)器，盡管還設(shè)想激光驅(qū)動(dòng)器可能位于電路(未示出)夕卜部。
[0258]電子電路2703接收來(lái)自檢測(cè)器2701的電輸入，以及該電輸入首先由放大單元2705(其可采取跨阻抗放大器(TIA)的形式)放大，并且起作用以向檢測(cè)器所生成的電分組信號(hào)提供增益，以及從電流到電壓的轉(zhuǎn)換。
[0259]—旦提供了增益和電壓轉(zhuǎn)換，電信號(hào)則可選地發(fā)送給再生器2706，其向信號(hào)提供附加整形和重新定時(shí)，并且準(zhǔn)備信號(hào)以具有充分幅值和質(zhì)量，以輸入到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器并且生成期望質(zhì)量的光學(xué)信號(hào)。
[0260]交換機(jī)控制單元2710使用外部輸入直接控制調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器和波長(zhǎng)調(diào)諧器模塊。
[0261]信號(hào)然后經(jīng)由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器2716發(fā)送給調(diào)制器2702。
[0262]以上關(guān)于圖25至圖27所述的電子電路可形成關(guān)于圖1至圖13所述的實(shí)施例的任一個(gè)的電路。
[0263]因此，圖25至圖27的調(diào)制器和/或檢測(cè)器可采取本申請(qǐng)的圖1至圖13中更詳細(xì)描述的檢測(cè)器和/或調(diào)制器的任一個(gè)的形式。此外，盡管圖25至圖27中的電子電路將單個(gè)檢測(cè)器連接到單個(gè)調(diào)制器，設(shè)想電路可按比例增加到將一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器與一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器連接。
[0264]光電子交換機(jī)2800的一實(shí)施例在圖28中示出。光電子交換機(jī)可能是光電子分組交換機(jī)或光電子電路交換機(jī)。
[0265]光電子交換機(jī)2800的接口包括用于接收將要使用無(wú)源光學(xué)路由器2801來(lái)交換的光學(xué)信號(hào)的、多個(gè)交換機(jī)輸入端口以及用于傳送從無(wú)源光學(xué)路由器所接收的光學(xué)信號(hào)的、多個(gè)交換機(jī)輸出端口。
[0266]在所示實(shí)施例中，無(wú)源光學(xué)路由器采取AWG的形式，盡管設(shè)想可使用其他無(wú)源光學(xué)路由器。
[0267]各交換機(jī)輸入端口 2804經(jīng)由光纖2803連接到特定DRM 2802。
[0268]實(shí)際上，多個(gè)輸入端口通過(guò)多個(gè)相應(yīng)光纖連接到每個(gè)DRM。各光纖將特定交換機(jī)輸入連接到DRM中的多個(gè)檢測(cè)器的特定一個(gè)。光電子交換機(jī)配置成將所輸入分組劃分為多個(gè)路徑/線路，并且并行處理多個(gè)線路的數(shù)據(jù)，各通道具有其自己的檢測(cè)器、其自己的調(diào)制器和其自己的輸出光纖。
[0269]對(duì)于各輸入端口2804，檢測(cè)器將從其相應(yīng)輸入接收光學(xué)信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(如果光電子交換機(jī)是光電子分組交換機(jī)，則檢測(cè)器所生成的電信號(hào)將是電分組信號(hào))。
[0270]電信號(hào)將如關(guān)于圖25、圖26或圖27所述那樣由DRM基于調(diào)度信息(在光電子分組交換機(jī)的情況下)或其他控制信息(在光電子電路交換機(jī)的情況下)來(lái)處理?；谶@個(gè)信息，電信號(hào)將發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器。
[0271]各調(diào)制器配置成從電路中的一個(gè)或多個(gè)通道接收調(diào)制電信號(hào)，并且還接收波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入。在圖28所示的實(shí)施例中，可調(diào)諧激光器位于交換機(jī)控制單元2806上。
[0272]DRM總線2807形成交換機(jī)控制單元與DRM的每個(gè)之間的雙向連接，供向以及來(lái)自交換機(jī)控制單元的信息的傳遞。
[0273]采取4線帶光纖形式的另一光纖2808將每個(gè)DRM的輸出端口連接到無(wú)源光學(xué)路由器的輸入端口。
[0274]為了進(jìn)一步減少單個(gè)分組被交換所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)入光電子交換機(jī)的各輸入端口2804的數(shù)據(jù)分組(并且因此經(jīng)過(guò)DRM的各分組)分離成被并行處理的多個(gè)通路。
[0275]在所示實(shí)施例中，存在按照線性陣列布置的總共6個(gè)DRM，其中的每個(gè)配置成接收來(lái)自4個(gè)輸入端口的輸入。輸入端口與DRM之間的各通道本身則劃分為被并行處理的4個(gè)通路。
[0276]光電子交換機(jī)2900的備選布置在圖29中示為連接到兩個(gè)架頂式交換機(jī)2904a、2904b，數(shù)據(jù)在它們之間進(jìn)行交換。
[0277]多個(gè)DRM 2902作為陣列來(lái)定位，每個(gè)DRM處于無(wú)源光學(xué)路由器(采取AWG 2901的形式)的輸入，以向AWG的輸入端口提供光學(xué)調(diào)制信號(hào)。如同先前實(shí)施例一樣，D RM位于與AWG相同的芯片上或者位于在光學(xué)上連接到AWG的芯片的相鄰鄰接芯片上。
[0278]可調(diào)諧激光器2903的陣列與AWG和DRM分離定位，并且每個(gè)可調(diào)諧激光器經(jīng)由波長(zhǎng)不可知(agnostic)光纖在光學(xué)上連接到DRM之一的輸入。
[0279]數(shù)據(jù)將要從其中進(jìn)行交換的第一ToR連接到多個(gè)DRM2902其中之一的調(diào)制器。DRM接收未定義波長(zhǎng)的光學(xué)輸入信號(hào)，并且通過(guò)調(diào)制來(lái)自可調(diào)諧激光器之一的調(diào)諧激光信號(hào)，將它們路由通過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器(在本例中為AWG)，可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)選定成，選擇經(jīng)過(guò)無(wú)源光學(xué)路由器到無(wú)源光學(xué)路由器的特定輸出端口的特定路徑。
[0280]這個(gè)布置具有以下優(yōu)點(diǎn)，更昂貴光學(xué)設(shè)備保持為與從以及向ToR傳送信號(hào)所需的交換機(jī)的部分相分離?？烧{(diào)諧激光器的一個(gè)或多個(gè)可采取垂直腔表面-發(fā)射激光器(VCSEL)或通過(guò)直接調(diào)制來(lái)驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)合適激光器的形式。
[0281]雖然結(jié)合上述示范實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是許多等效修改和變形將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀本公開(kāi)時(shí)是顯而易見(jiàn)的。相應(yīng)地，以上提出的本發(fā)明的示范實(shí)施例被理解為說(shuō)明性而不是限制性的?？蛇M(jìn)行對(duì)所述實(shí)施例的各種改變，而沒(méi)有背離本發(fā)明的精神和范圍。
[0282]例如，檢測(cè)器，諸如上述實(shí)施例的任一個(gè)的光電檢測(cè)器，可采用適用于接收光學(xué)或電信號(hào)的其他類型的接收器來(lái)替代。
[0283 ]通過(guò)引用將以上所參閱的所有參考文獻(xiàn)結(jié)合于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電子分組交換機(jī)，包括: 一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)分組信號(hào)； 無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的所述光路是波長(zhǎng)相關(guān)的； 交換機(jī)控制單元；以及 多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，配置成接收來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入的光學(xué)信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到所述無(wú)源光學(xué)路由器的所述輸入端口，各檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)包括: 一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將在所述一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入所接收的光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào)； 一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自所述檢測(cè)器之一的所述電分組信號(hào);并且生成在所述調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含所述電分組信號(hào)的所述信息，并且所述調(diào)諧波長(zhǎng)選定成，為所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)選擇所述無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口；以及電子電路，將所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的每個(gè)連接到對(duì)應(yīng)調(diào)制器； 其中所述一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與所述可調(diào)諧激光器分離的組件，其中所述可調(diào)諧激光器提供其波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;以及 所述交換機(jī)控制單元包括調(diào)度器，其在通信上連接到每個(gè)DRM的所述電子電路;所述電子電路配置成基于從所述交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制由所述調(diào)制器進(jìn)行的所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。2.如權(quán)利要求1所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述DRM的所述電子電路包括專用集成電路(ASIC)。3.如權(quán)利要求1或2所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述DRM的一個(gè)或多個(gè)的所述電子電路包括分組處理器。4.如權(quán)利要求1或2所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述交換機(jī)控制單元包括分組處理器。5.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述電子電路包括波長(zhǎng)調(diào)諧器，其基于從所述交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制所述波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入的所述波長(zhǎng)。6.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述調(diào)制器包括調(diào)制區(qū)，在其中跨所述波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié)，所述調(diào)制器區(qū)域包括: 電吸收材料； 馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器； 法布里-珀羅諧振腔;或者 環(huán)形諧振器。7.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電子分組交換機(jī)，其中，所述DRM的所述電子電路的至少一部分是與光子芯片直接接觸的電芯片，其中所述光子芯片包括所述檢測(cè)器和所述調(diào)制器。8.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電子分組交換機(jī)，其中，各檢測(cè)器重調(diào)器配置成將輸入光學(xué)分組信號(hào)劃分為多個(gè)獨(dú)立通路，其由所述DRM的所述電子電路并行處理。9.一種檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，包括: 一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào)； 一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自所述檢測(cè)器之一的電分組信號(hào)；并且生成在所述調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含所述電信號(hào)的所述信息；以及 電子電路，連接所述檢測(cè)器和調(diào)制器，所述電子電路包含用于基于來(lái)自外部控制單元的調(diào)度信息來(lái)控制所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成的部件； 其中所述調(diào)制器是與所述可調(diào)諧激光器分離的組件。10.—種使用具有多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的無(wú)源光學(xué)路由器的光學(xué)分組交換的方法，所述方法包括下列步驟: 提供光電子分組交換機(jī)，其包括: 一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)分組信號(hào)； 無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口，它們之間的所述光路是波長(zhǎng)相關(guān)的； 交換機(jī)控制單元；以及 多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器，配置成接收所述光學(xué)輸入信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到所述無(wú)源光學(xué)路由器的所述輸入端口； 在所述檢測(cè)器重調(diào)器的一個(gè)或多個(gè)從所述一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入接收光學(xué)分組信號(hào)；使用所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器將所接收的各光學(xué)分組信號(hào)轉(zhuǎn)換為電分組信號(hào)； 在所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器從獨(dú)立波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器接收波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入；以及 在所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器的調(diào)制器生成在所述調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含所述電分組信號(hào)的所述信息，并且具有選定成導(dǎo)致所述無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口的波長(zhǎng)； 其中所述調(diào)制器經(jīng)由電子電路來(lái)控制，所述電子電路將它連接到所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器其中之一，并且基于從所述交換機(jī)控制單元所接收的調(diào)度信息來(lái)控制所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。11.一種光電子電路交換機(jī)，包括: 一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)輸入，用于接收光學(xué)輸入信號(hào)； 無(wú)源光學(xué)路由器，具有輸入端口和輸出端口； 交換機(jī)控制單元；以及 多個(gè)檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)，配置成接收來(lái)自所述交換機(jī)輸入的光學(xué)信號(hào)，并且生成調(diào)制光學(xué)信號(hào)，供傳送到所述無(wú)源光學(xué)路由器的所述輸入端口，各檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)包括:一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于將在所述交換機(jī)輸入所接收的各光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，用于生成所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)，各調(diào)制器配置成:接收來(lái)自可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;接收來(lái)自所述檢測(cè)器之一的所述電信號(hào);并且生成在所述調(diào)諧波長(zhǎng)的調(diào)制光學(xué)信號(hào)，所述調(diào)諧波長(zhǎng)選定成，選擇所述無(wú)源光學(xué)路由器的期望輸出端口，并且所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)包含所述電信號(hào)的所述信息；以及電子電路，連接所述檢測(cè)器和所述調(diào)制器； 其中所述一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的每個(gè)是與所述可調(diào)諧激光器分離的組件，其中所述可調(diào)諧激光器提供其波長(zhǎng)調(diào)諧激光輸入;以及 其中所述交換機(jī)控制單元在通信上連接到每個(gè)DRM的所述電子電路，所述電子電路配置成基于從所述交換機(jī)控制單元所接收的控制信息來(lái)控制由所述調(diào)制器進(jìn)行的所述調(diào)制光學(xué)信號(hào)的生成。12.—種包括如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的交換機(jī)或者如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器重調(diào)器的絕緣體上硅芯片。13.如權(quán)利要求12所述的絕緣體上硅芯片，其中，所述交換機(jī)的所述無(wú)源光學(xué)路由器是陣列波導(dǎo)光柵(AWG)，并且所述AWG位于與所述DRM相同的光學(xué)平面中。14.如權(quán)利要求12或13所述的絕緣體上硅芯片，其中，所述無(wú)源光學(xué)路由器和所述DRM位于單個(gè)集成光子芯片上。15.如權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的絕緣體上硅芯片，其中，所述DRM的所述電子電路按倒裝芯片方式安裝到所述絕緣體上硅芯片上。16.如權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的絕緣體上硅芯片，在平面布置中包括: 第一AWG，具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出； DRM的第一陣列，位于所述第一 AWG的所述輸入，所述第一陣列中的每個(gè)DRM具有可調(diào)諧激光波長(zhǎng)輸入;DRM的所述第一陣列布置成使得所述第一陣列中的每個(gè)DRM的所述輸出形成所述第一 AWG的輸入信號(hào)； 第二AWG，具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出； DRM的第二陣列，位于所述第二 AWG的所述輸入;所述第二陣列中的每個(gè)DRM具有可調(diào)諧激光波長(zhǎng)輸入;DRM的所述第二陣列布置成使得所述第二陣列中的每個(gè)DRM的所述輸出形成所述第二 AWG的輸入信號(hào)； 其中所述第一 AWG的各輸出形成DRM的所述第二陣列的相應(yīng)DRM的輸入信號(hào)。17.如權(quán)利要求16所述的絕緣體上硅芯片，其中，所述第一和第二AWG可按照端對(duì)端布置位于所述平面芯片上。18.如權(quán)利要求16所述的絕緣體上硅芯片，其中，所述第一和第二AWG可按照嵌套布置定位在所述波導(dǎo)的所述平面中。19.如權(quán)利要求18所述的絕緣體上硅芯片，其中，每個(gè)AWG具有弧形形狀，所述第一AWG具有比所述第二 AWG更小的弧形;其中所述第一 AWG嵌套在所述第二 AWG的所述弧形下面。20.如權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的絕緣體上硅芯片，在平面布置中包括: DRM的第一陣列；各DRM位于所述AWG的輸入波導(dǎo)，并且每個(gè)DRM耦合到可調(diào)諧激光器，所述可調(diào)諧激光器為其調(diào)制器提供所述輸入波長(zhǎng)； DRM的第二陣列；各DRM位于所述AWG的輸出波導(dǎo)，并且每個(gè)DRM耦合到可調(diào)諧激光器，所述可調(diào)諧激光器為其調(diào)制器提供所述波長(zhǎng)調(diào)諧光輸入； 光學(xué)解復(fù)用器，其輸出形成DRM的所述第一陣列的所述輸入信號(hào)；以及 光學(xué)復(fù)用器，其輸入是DRM的所述第二陣列的所述輸出； 所述絕緣體上硅可包括處于具有可調(diào)諧激光器陣列的平面布置中的檢測(cè)器重調(diào)器(DRM)陣列，每個(gè)可調(diào)諧激光器形成相應(yīng)DRM的波長(zhǎng)輸入。21.—種基本上如本文參照?qǐng)D28或29所述的光電子交換機(jī)。22.—種基本上如本文參照?qǐng)D17至27所述的絕緣體上硅芯片。23.一種包括絕緣體上硅(SOI)波導(dǎo)平臺(tái)的檢測(cè)器重調(diào)器，其包括: 檢測(cè)器，耦合到第一輸入波導(dǎo)； 調(diào)制器，親合到第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)；以及 電路，將所述檢測(cè)器連接到所述調(diào)制器； 其中所述檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)布置在彼此相同的水平平面中；以及 其中所述調(diào)制器包括調(diào)制波導(dǎo)區(qū)，在其中跨所述波導(dǎo)水平地設(shè)置半導(dǎo)體結(jié)。24.如權(quán)利要求23所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述第一輸入波導(dǎo)還布置成位于與所述檢測(cè)器、調(diào)制器、第二輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)相同的水平平面中。25.如權(quán)利要求23或24所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制區(qū)的所述半導(dǎo)體結(jié)是p-n結(jié)。26.如權(quán)利要求25所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述p-n結(jié)還包括第一和第二電極，所述第一電極直接位于所述p-n結(jié)的P摻雜區(qū)上方，而所述第二電極直接位于所述p-n結(jié)的η摻雜區(qū)上方。27.如權(quán)利要求23或24所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制區(qū)的所述半導(dǎo)體結(jié)是p-1-n結(jié)。28.如權(quán)利要求27所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述p-1-n結(jié)還包括第一、第二和第三電極，所述第一電極直接位于所述P-n結(jié)的P摻雜區(qū)上方，所述第二電極直接位于η摻雜區(qū)上方，而所述第三電極直接位于所述P-1-n結(jié)的本征區(qū)上方。29.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器的所述調(diào)制區(qū)從體半導(dǎo)體材料來(lái)形成。30.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述檢測(cè)器包括波導(dǎo)部分，其中半導(dǎo)體結(jié)跨所述波導(dǎo)水平地設(shè)置。31.如權(quán)利要求30所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述檢測(cè)器的所述半導(dǎo)體結(jié)是p-1-n結(jié)。32.如權(quán)利要求30所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述檢測(cè)器的所述半導(dǎo)體結(jié)包括n-1-n、n-p-n或p-1-p結(jié)，使得它作為光電晶體管來(lái)起作用。33.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述光電檢測(cè)器從體半導(dǎo)體材料來(lái)形成。34.如權(quán)利要求23至33中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述電路是單片式的。35.如權(quán)利要求23至33中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述電路是帶狀線電路。36.如權(quán)利要求23至33中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述電路是表面安裝的。37.如權(quán)利要求23至36中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器是電吸收調(diào)制器(EAM)。38.如權(quán)利要求23至37中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器是馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器(MZM)。39.如權(quán)利要求38所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述MZM的各臂包括調(diào)制區(qū)。40.如權(quán)利要求38或39所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述MZM的各臂除了所述調(diào)制區(qū)之外還包括相移區(qū)。41.如權(quán)利要求40所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述相移區(qū)具有比所述調(diào)制區(qū)更慢的速度。42.如權(quán)利要求23至36中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器是法布里_珀羅諧振調(diào)制器。43.如權(quán)利要求42所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器在單個(gè)波導(dǎo)段中由兩個(gè)反射器形成，其中所述兩個(gè)反射器與所述兩個(gè)反射器之間的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制區(qū)串聯(lián)。44.如權(quán)利要求43所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述反射器是DBR光柵。45.如權(quán)利要求44所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述法布里-珀羅諧振腔除了所述調(diào)制區(qū)之外還包括相移區(qū)。46.如權(quán)利要求45所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述相移區(qū)具有比所述調(diào)制區(qū)更慢的速度。47.如權(quán)利要求23至36中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述調(diào)制器是環(huán)形諧振器。48.如權(quán)利要求47所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述環(huán)形諧振器包括環(huán)狀波導(dǎo)和單個(gè)直波導(dǎo)，以將光耦合到所述環(huán)狀波導(dǎo)中以及耦合離開(kāi)所述環(huán)狀波導(dǎo)。49.如權(quán)利要求47所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述環(huán)形諧振器包括環(huán)狀波導(dǎo):第一直波導(dǎo)，將光耦合到所述環(huán)狀波導(dǎo)中；以及第二直波導(dǎo)，將光耦合離開(kāi)所述環(huán)狀波導(dǎo)，如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器重調(diào)器，其中，所述電路包括可變電阻器。50.—種供在絕緣體上硅波導(dǎo)平臺(tái)中使用的檢測(cè)器重調(diào)器，所述檢測(cè)器重調(diào)器包括: 檢測(cè)器； 調(diào)制器，以及 電路，將所述檢測(cè)器連接到所述調(diào)制器； 其中所述調(diào)制器是環(huán)形諧振調(diào)制器。51.—種在絕緣體上硅平臺(tái)上制造檢測(cè)器重調(diào)器的方法，所述方法包括下列步驟: 提供檢測(cè)器和耦合到所述檢測(cè)器的第一輸入波導(dǎo)； 提供調(diào)制器，其包括調(diào)制器波導(dǎo)、耦合到所述調(diào)制器的第二輸入波導(dǎo)、以及也耦合到所述調(diào)制器的輸出波導(dǎo)；以及 提供電路，其將所述檢測(cè)器電連接到所述調(diào)制器； 其中所述檢測(cè)器、調(diào)制器、輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)全部位于彼此相同的水平平面中；所述方法還包括在所述調(diào)制器波導(dǎo)的一側(cè)生成第一摻雜區(qū)以及在所述調(diào)制器波導(dǎo)的相對(duì)側(cè)生成第二摻雜區(qū)的步驟，所述第一和第二摻雜區(qū)形成跨所述調(diào)制器波導(dǎo)水平地設(shè)置的半導(dǎo)體結(jié)。
【文檔編號(hào)】H04B10/27GK105917257SQ201580002793
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年2月24日
【發(fā)明人】H.F.瓊斯, A.G.里克曼, A.齊爾基, N.法林頓
【申請(qǐng)人】洛克利光子有限公司