在硅光子中的整體式光譜組合器和鎖定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)電信技術(shù)。更具體而言，本發(fā)明提供一種在娃光子內(nèi)的整體式雙通道光譜組合器以及基于波導(dǎo)的波長(zhǎng)鎖定器。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去的幾十年，隨著云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的需要演進(jìn)。例如，長(zhǎng)時(shí)間使用的三級(jí)配置不再充分或合適，這是因?yàn)榉植际綉?yīng)用需要更平的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中，服務(wù)器虛擬化允許服務(wù)器并行操作。例如，多個(gè)服務(wù)器可以共同用于執(zhí)行請(qǐng)求的任務(wù)。并行運(yùn)行的多個(gè)服務(wù)器的當(dāng)務(wù)之急通常是在其自身之間快速地分享大量信息，與使數(shù)據(jù)通過多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(例如，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等)來(lái)回移動(dòng)相反。
[0003]提供葉刺型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以更好地允許服務(wù)器并行運(yùn)行，并且在服務(wù)器之間快速移動(dòng)數(shù)據(jù)，提供高帶寬和低延遲。通常，葉刺型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用架頂交換機(jī)，該交換機(jī)可以直接進(jìn)入服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和鏈路內(nèi)，返回一組非阻塞刺交換機(jī)，這些交換機(jī)具有充足的帶寬，以允許服務(wù)器群集彼此鏈接并且共享大量數(shù)據(jù)。
[0004]在如今的典型的葉刺型網(wǎng)絡(luò)中，在服務(wù)器之間分享千兆比特的數(shù)據(jù)。在某些網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，在相同等級(jí)上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有某些對(duì)等鏈路，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。可惜的是，這種類型設(shè)置的帶寬通常不充分。要理解的是，本發(fā)明的實(shí)施方式使用在葉刺型架構(gòu)中的PAM(例如，PAM4、PAM8、PAM12、PAM16等)，該架構(gòu)允許通過光學(xué)網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)(在刺等級(jí)上具有高達(dá)萬(wàn)億字節(jié)的數(shù)據(jù))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及光學(xué)電信技術(shù)。更具體地，本發(fā)明提供了一種在硅光子中的整體式雙通道光譜組合器和基于波導(dǎo)的波長(zhǎng)鎖定器。雖然能夠具有其他應(yīng)用，但是僅僅通過實(shí)例，本發(fā)明公開了一種硅光子器件，其在單個(gè)芯片內(nèi)整合一對(duì)具有雙通道波長(zhǎng)組合器和非基于Etalon的鎖定器的MZM(馬赫曾德調(diào)制器)，用于將一對(duì)激光信號(hào)組合到一個(gè)光纖內(nèi)，并且本發(fā)明公開了一種方法，用于鎖定高數(shù)據(jù)速率WDM光學(xué)通信的兩個(gè)波長(zhǎng)。
[0006]在現(xiàn)代電氣互連系統(tǒng)中，高速串行鏈路代替了并行數(shù)據(jù)總線，并且由于CMOS技術(shù)的演變，所以串行鏈路速度快速增大。遵循摩爾定律，互聯(lián)網(wǎng)寬帶幾乎每隔兩年就翻倍。但是摩爾定律在今后十年將到盡頭。標(biāo)準(zhǔn)的CMOS娃晶體管在大約5nm停止擴(kuò)展(scaling)。并且，由工藝放大造成的互聯(lián)網(wǎng)帶寬增大將達(dá)到平衡。但是，互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)應(yīng)用程序持續(xù)需要大量帶寬，來(lái)傳輸照片、視頻、音樂以及其他多媒體文件。本公開描述了用于超出摩爾定律之外提高通信帶寬的技術(shù)和方法。
[0007]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種硅光子器件，用于組合兩個(gè)光信號(hào)，同時(shí)鎖定相應(yīng)的波長(zhǎng)。硅光子器件，包括:第一波導(dǎo)，具有嵌入襯底的第一區(qū)域中的、從第一端到第二端的第一路徑長(zhǎng)度；以及第二波導(dǎo)，具有從第三端到第四端的第二路徑長(zhǎng)度。第二路徑長(zhǎng)度比第一路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)了嵌入襯底的第二區(qū)域中的延遲線長(zhǎng)度。硅光子器件進(jìn)一步包括加熱器元件，其基本上覆蓋襯底的整個(gè)第二區(qū)域。此外，硅光子器件包括輸入耦合器，其被配置為使具有第一波長(zhǎng)的第一信號(hào)和具有第二波長(zhǎng)的第二信號(hào)連接至第一波導(dǎo)的第一端和第二波導(dǎo)的第三端。而且，娃光子器件包括輸出親合器，其被配置為使第一波導(dǎo)的第二端和第二波導(dǎo)的第四端連接至輸出端口，所述輸出端口的組合信號(hào)包括使第一信號(hào)的第一干涉光譜與第二信號(hào)的第二干涉光譜交錯(cuò)，第一干涉光譜的第一自由光譜范圍與第一波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)，第二干涉光譜的第二自由光譜范圍與第二波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)。在第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)分別鎖定到ITU柵的相應(yīng)通道中時(shí)，所述延遲線長(zhǎng)度和加熱器元件被配置為確定所述第一自由光譜范圍等于第二自由光譜范圍并且等于第一波長(zhǎng)與第二波長(zhǎng)之間的差值的兩倍。
[0008]在一個(gè)替換的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種方法，該方法使用硅光子器件來(lái)組合兩個(gè)光信號(hào)，同時(shí)鎖定相應(yīng)的波長(zhǎng)。該方法包括耦合以第一波長(zhǎng)表征的第一光信號(hào)，以分成具有第一長(zhǎng)度的第一波導(dǎo)路徑和具有第二長(zhǎng)度的第二波導(dǎo)路徑。第二長(zhǎng)度比第一長(zhǎng)度長(zhǎng)了特定的延遲線長(zhǎng)度，以在與第一波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)連續(xù)的通帶峰值之間提供具有第一自由光譜范圍的第一干涉光譜。該方法進(jìn)一步包括耦合以第二波長(zhǎng)為特征的第二光信號(hào)，以分成第一波導(dǎo)路徑和第二波導(dǎo)路徑，從而在與第二波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)連續(xù)的通帶峰值之間提供具有第二自由光譜范圍的第二干涉光譜。第二自由光譜范圍等于第一自由光譜范圍，并且被配置為等于第一波長(zhǎng)與第二波長(zhǎng)之間的差值的兩倍。此外，該方法包括在第一光信號(hào)內(nèi)包含第一抖動(dòng)信號(hào)并且在第二光信號(hào)內(nèi)包含第二抖動(dòng)信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括在第一波導(dǎo)路徑以及第二波導(dǎo)路徑兩者的一個(gè)輸出端口內(nèi)形成組合信號(hào)。組合信號(hào)包括第一干涉光譜和第二干涉光譜。而且，該方法包括從組合信號(hào)中提取第一抖動(dòng)信號(hào)和第二抖動(dòng)信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括測(cè)量組合信號(hào)的抽頭部分的功率強(qiáng)度，并且計(jì)算功率強(qiáng)度分別在第一抖動(dòng)信號(hào)和第二抖動(dòng)信號(hào)處的第一導(dǎo)數(shù)。而且，該方法包括通過最大化功率強(qiáng)度并且使分別在第一抖動(dòng)信號(hào)和第二抖動(dòng)信號(hào)處的第一導(dǎo)數(shù)為零，識(shí)別并且鎖定第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)。
[0009]原則上，可以通過上述相似的方式，鎖定任何數(shù)量的波長(zhǎng)。基于延遲線干涉儀的雙通道光譜組合器和波長(zhǎng)鎖定器實(shí)際上是光交叉波分復(fù)用器(interleaver)。在干涉儀的任何一個(gè)臂中的波長(zhǎng)的任何流(例如，相距100GHz)可以使用延遲線相變機(jī)構(gòu)來(lái)組合。由于延遲線干涉儀光譜響應(yīng)具有周期性，所以所有波長(zhǎng)可以鎖定到其各自的ITU柵(ITU grid) ο可以通過抖動(dòng)頻率，或者使用TDM方法，并且在多波長(zhǎng)信號(hào)上循環(huán)通過單個(gè)抖動(dòng)頻率，單獨(dú)地標(biāo)記每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)，并且可以單獨(dú)地鎖定波長(zhǎng)。
【附圖說明】
[0010]以下示圖僅僅是實(shí)例，這些實(shí)例不應(yīng)過度限制在本文中的權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到很多其他變化、修改以及替換。還要理解的是，在本文中描述的實(shí)例和實(shí)施方式僅僅用于說明的目的，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員建議根據(jù)其進(jìn)行的各種修改或變化，并且這些修改或變化要包含在該處理的精神和范圍以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有解耦偏置/電流調(diào)制的MZM的簡(jiǎn)化圖。
[0012]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有作為控制的優(yōu)點(diǎn)的輸出及其互補(bǔ)輸出的抽頭信號(hào)的MZM的簡(jiǎn)化圖。
[0013]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的連接至在硅光子中實(shí)現(xiàn)的整體式雙通道光譜組合器和波長(zhǎng)鎖定器的兩個(gè)MZM的簡(jiǎn)化圖。
[0014]圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的示出整體式雙通道光譜組合器和波長(zhǎng)鎖定器的波導(dǎo)配置的簡(jiǎn)化圖。
[0015]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于使用整體式雙通道光譜組合器和波長(zhǎng)鎖定器的進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定控制的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]提出以下描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并且使用本發(fā)明并且在特定的應(yīng)用背景下包含本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不同應(yīng)用中的各種修改以及各種使用顯而易見，并且在本文中定義的一般原則可以應(yīng)用于廣泛的實(shí)施方式中。因此，本發(fā)明并非旨在限于所提出的實(shí)施方式，而是旨在符合與在本文中公開的原理和新型特征一致的最廣泛的范圍。
[0017]在以下詳細(xì)描述中，提出了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，以便提供本發(fā)明的更徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然可以實(shí)踐本發(fā)明，而不必限于這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，用方框圖的形式(而非詳細(xì)地)顯示了眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，以免本發(fā)明晦澀難懂。
[0018]將讀者的注意力引向與本說明書同時(shí)提交的并且與本說明書一起供公眾監(jiān)督的所有論文和文檔，并且所有這種論文和文檔的內(nèi)容包含在本文中，以作參考。在本說明書(包括任何所附權(quán)利要求、摘要以及示圖)中公開的所有特征可以由用作相同、等效或相似目的的替換的特征代替，除非另有明文規(guī)定。因此，除非另有明文規(guī)定，否則所公開的每個(gè)特征僅僅是一系列通用的等效或相似特征的一個(gè)實(shí)例。<