雙極化多波長相干接收器前端的制作方法
【專利摘要】一種設(shè)備包含具有第一及第二鄰近輸入端口的AWG解復(fù)用器。所述第一輸入端口經(jīng)配置以接收第一WDM數(shù)據(jù)承載信號，所述第二輸入端口經(jīng)配置以接收第一WDM?LO信號。所述第一及第二輸入端口經(jīng)定位而使得所述WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第一輸出端口集合，且所述WDM?LO信號的個別信道路由到與所述第一集合交錯的第二輸出端口集合。
【專利說明】雙極化多波長相干接收器前端
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明大體上涉及光學(xué)通信系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本段落引入可有助于促進(jìn)本發(fā)明的較佳理解的方面。因此，本段落的陳述將從此角度來閱讀且不應(yīng)理解為承認(rèn)哪些在現(xiàn)有技術(shù)范圍中或哪些不在現(xiàn)有技術(shù)范圍中。
[0003]預(yù)期未來光學(xué)網(wǎng)絡(luò)將使用相干極化多路復(fù)用正交相移鍵控(PM-QPSK)傳輸格式來用于有效使用頻譜帶寬。此類格式將最可能用于長途及超長途(LH/ULH)密集波分復(fù)用(DffDM)系統(tǒng)。此外，為了克服轉(zhuǎn)發(fā)器接口速率中的瓶頸，預(yù)期下一代相干接收器使用多波長接收來增加光學(xué)平行程度，因此增加系統(tǒng)容量。然而，此增加的容量通常需要較復(fù)雜的接收器前端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一個方面提供一種設(shè)備，例如光學(xué)接收器。設(shè)備包含具有第一及第二鄰近輸入端口的陣列式波導(dǎo)光柵(AWG)解復(fù)用器。第一輸入端口經(jīng)配置以接收第一WDM數(shù)據(jù)承載信號，且第二輸入端口經(jīng)配置以接收第一 WDM LO信號。第一及第二輸入端口經(jīng)定位而使得WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到AWG的第一輸出端口集合，且WDM LO信號的個別信道路由到與第一集合交錯的第二輸出端口集合。
[0005]另一方面提供一種(例如)形成光學(xué)接收器的方法。形成具有第一輸入端口及鄰近第二輸入端口的AWG解復(fù)用器。配置第一輸入端口以接收第一 WDM數(shù)據(jù)承載信號。配置第二輸入端口以接收第一 WDM LO信號。第一及第二輸入端口經(jīng)定位而使得WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第一輸出端口集合，且WDM LO信號的個別信道路由到與第一集合交錯的第二輸出端口集合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]現(xiàn)結(jié)合附圖來參考以下描述，其中:
[0007]圖1以說明性實(shí)施例表示包含光學(xué)WDM解復(fù)用器的光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)WDM解復(fù)用器經(jīng)配置以解調(diào)所接收的極化分集WDM光學(xué)信號；
[0008]圖2說明可適用于圖1的多路復(fù)用器的NXN陣列式波導(dǎo)光柵(AWG) (N = 8)的方面；
[0009]圖3單獨(dú)說明圖1的WDM解復(fù)用器以展示輸入信號與輸出信號之間的各種關(guān)系；
[0010]圖4A-4D說明圖1的WDM解復(fù)用器內(nèi)的信號的輸入與輸出之間的路由；
[0011]圖5說明圖1的WDM解復(fù)用器與光學(xué)混合器以及所述混合器與平衡式檢測器之間的連接線的方面；
[0012]圖6說明用以使圖1的各種光學(xué)組件互連的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方面；以及
[0013]圖7表示(例如)用于形成光學(xué)系統(tǒng)(例如，圖1的系統(tǒng))的方法?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]本文所描述的實(shí)施例提供將解復(fù)用器(例如，AWG)、極化光束分光器(PBS)及90°混合器集成在單個PLC襯底上的單個裝置。各種實(shí)施例進(jìn)一步提供解復(fù)用器(解復(fù)用器)類型，其在第一輸入端口接收多波長(例如，波分復(fù)用或WDM)數(shù)據(jù)承載信號梳及在另一輸入端口接收LO梳。在解復(fù)用器輸出處，接著將信號及其對應(yīng)LO的每一波長分量路由到兩個獨(dú)立鄰近波導(dǎo)，在所述波導(dǎo)處可將信號及LO進(jìn)一步耦合到90°混合混頻器。實(shí)施雙極化接收的一些實(shí)施例使用同一解復(fù)用器來將每一極化分量獨(dú)立地路由到90°混合混頻器的不同集合。
[0015]本文所述的各種實(shí)施例使用具有相對較低折射率(RI或Iii)的波導(dǎo)材料用于光學(xué)組件及波導(dǎo)互連件以降低所述組件及波導(dǎo)的插入損耗及溫度敏感性，借此顯著改進(jìn)相干接收器響應(yīng)性及其溫度穩(wěn)定性。此外，使用單個AWG而針對雙極化接收來解復(fù)用信號梳及LO梳提供適用于未來400G及LH/ULH網(wǎng)絡(luò)的低成本解決方案。
[0016]圖1說明根據(jù)一個說明性及非限制性實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包含解復(fù)用器(“解復(fù)用器”)110、第一極化光束分光器(“PBS”)120及第二 PBS130。第一 PBS120接收經(jīng)調(diào)制以載送數(shù)據(jù)(例如，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))的光學(xué)輸入信號140輸入信號140可為極化分集，例如包含第一極化的光(例如，橫向電場(TE或X))及第二極化的光(例如，橫向磁場(TM或Y))。每一極化的光還可被波分復(fù)用以在許多WDM信道中包含數(shù)據(jù)。出于說明且非限制，輸入信號140包含在波長λ” λ2、入3及λ 4下的四個信道。為了描述清晰性，X極
化信道表示為A1卷2、屯3及￥4，且Y極化信道表示為<2、#3及#4。所述信道
分隔信道間隔Λ λ?？稍诒疚募皺?quán)利要求書中將輸入信號140稱作輸入梳140。實(shí)施例并不限于任何特定信道間隔。在說明性實(shí)施例中，Δ λ ^ 1.6 μ m，或等效地Λ V ^ 200GHz。因此，所說明實(shí)施例包含八個數(shù)據(jù)信道，每一數(shù)據(jù)信道可被獨(dú)立調(diào)制。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可將本文所揭示的原理擴(kuò)展為更多或更少的WDM信道或更大或更小的信道間隔。
[0017]解復(fù)用器110具有表示為il-18的八個信號輸入端口，及表示為的八個交錯LO輸入端口。解復(fù)用器110進(jìn)一步具有表示為ol-o8的八個信號輸出端口，及表示為ol’-o8’的八個交錯LO輸出端口?？稍诒疚姆謩e將相同編號的輸入和輸出稱作輸入對及輸出對。因此,例如，i8及i8’為輸入對,及08及08’為輸出對。在各種實(shí)施例中，解復(fù)用器110包括經(jīng)配置以作為NXN路由器操作的AWG。此類配置允許解復(fù)用器110接收及解復(fù)用極化分集(例如，雙極化)光學(xué)信號。如圖1中所說明且下文進(jìn)一步論述，如果X極化光進(jìn)入輸入端口 i8中，那么其波長梳分量被解復(fù)用到下部4個輸出端口，例如ol-o4。另一方面，當(dāng)輸入梳140的Y極化分量接著進(jìn)入輸入端口 i4中時，所述分量聚集在解復(fù)用器110輸出的上半部上(例如，o5-o8)。
[0018]PBS130接收本地振蕩器(LO)信號135。L0135還可為極化分集，例如X及Y極化。每一極化的光可包含在許多波長下的光。在各種實(shí)施例中，每一極化包含在對應(yīng)于輸入梳140所載送的WDM信道的每一波長的波長(例如，λ P λ2、入3及λ 4)下的未調(diào)制光。X信
道表不為又Lol、人。2、及^Ιο4，且Y ?目道表不為liel、^Lo7、^￡?3及義?ο4。雖然LO135僅包
含具有WMD信道波長的光可為優(yōu)選的，但實(shí)施例并不限于其。PBS130的L0135信號輸入可在本文及在權(quán)利要求書中被稱作LO梳130。
[0019]PBS120分離輸入梳140的第一及第二極化。第一部分(例如，X極化部分)路由到解復(fù)用器110的i8輸入。第二部分(例如，Y部分)路由到解復(fù)用器110的i4輸入。PBS130類似地分離LO梳的X及Y極化分量。X極化部分路由到解復(fù)用器110的i8’輸入。Y極化部分路由到解復(fù)用器110的i4’輸入。
[0020]每一端口對中的端口為鄰近端口。不管端口是連接到輸入還是輸出波導(dǎo)，都將端口視為存在的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，AWG設(shè)計(jì)提供輸入面的用以將所接收光聚集在輸出端口位置的特定位置。因此，端口 i4被視為不鄰近輸入端口 i8’，即使未對端口 i4-17與i4’-17’進(jìn)行連接。更一般來說，當(dāng)如由AWG設(shè)計(jì)所確定的至少一個介入端口位置未使用時，本文將任何端口視為非鄰近的。
[0021]可在各種實(shí)施例中通過LO源150 (例如，光源)及多路復(fù)用器(復(fù)用器)160來產(chǎn)生LO梳135。每一 LO源150在LO梳的頻率(例如，λ2、入3及λ4)中的約一個頻率下產(chǎn)生光，例如未調(diào)制激光。每一 LO源150可產(chǎn)生約等于在第一及第二極化(例如，X及Y)中的每一者下的強(qiáng)度的光。復(fù)用器160將LO源150的輸出組合為LO梳135。在一些替代實(shí)施例中，LO梳或所述梳的個別波長可在襯底外部產(chǎn)生，解復(fù)用器110通過任何合適的耦合裝置而形成且耦合到所述襯底上。
[0022]系統(tǒng)100還包含光學(xué) 混頻器170a_h(例如，90°混合器)及對應(yīng)的平衡式檢測器180a-h。解復(fù)用器110中的每一輸出對耦合到對應(yīng)光學(xué)混頻器170。每一混合混頻器170的輸出耦合到對應(yīng)平衡式檢測器180。下文進(jìn)一步論述解復(fù)用器110與混頻器170之間以及混頻器170與平衡式檢測器180之間的連接的方面。
[0023]經(jīng)由復(fù)用器160與PBS130之間、PBS120U30與解復(fù)用器110之間、解復(fù)用器110與混頻器170之間以及混頻器170與平衡式檢測器180之間的未提及的波導(dǎo)來傳送光學(xué)信號。波導(dǎo)可為形成在平面光學(xué)襯底上的平面波導(dǎo)，且可任選地由硅石形成，如下文進(jìn)一步論述。PBS120、130、復(fù)用器160及解復(fù)用器110可由用以形成波導(dǎo)的相同光學(xué)介質(zhì)層形成。
[0024]在一些實(shí)施例中，混頻器170針對混頻器170所接收的每一波長而獨(dú)立優(yōu)化。舉例來說，混頻器170a可針對λ 4而優(yōu)化，且混頻器170b可針對λ 3而優(yōu)化。預(yù)期此類優(yōu)化降低混頻器濾波器插入損耗且在其輸出處產(chǎn)生更準(zhǔn)確的光學(xué)功率分配，從而潛在地在平衡式檢測器180的輸入處產(chǎn)生較高接收輸出功率。
[0025]圖6說明在平面襯底620上的波導(dǎo)核心610的剖面圖。未提及的包層可任選地為空氣或電介質(zhì)材料。波導(dǎo)核心610表不系統(tǒng)100的可由平面光學(xué)核心層形成的各種光學(xué)組件。此類組件包含(例如)解復(fù)用器110、PBS120、130、復(fù)用器160、混頻器170及用以使光學(xué)組件互連的波導(dǎo)。波導(dǎo)核心具有折射率》1)11。_，而襯底具有11—_>。_的RI，且包層
具有 ncladding〈n core RI °
[0026]并不限于光學(xué)核心層，且因此波導(dǎo)核心610可包括(例如)硅石1.5)、苯并環(huán)丁烯(BCB) (Iii ^ 1.55)、氮化硅 Oii ^ 1.8)、InP(ni ^ 3.1)或硅(Iii ^ 3.34)。在一個非限制性實(shí)施例中，使用2%的折射率對比平面光波電路(PLC)波導(dǎo)工藝形成波導(dǎo)核心610。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉處理各種材料所必需的各種材料選項(xiàng)及步驟。
[0027]有利地，將例如硅石或BCB等低折射率光學(xué)材料用于核心層可增加系統(tǒng)100濾波器的制造容限。就此而言，預(yù)期益處與較低RI正相關(guān)。因此，在一些實(shí)施例中，約3.1或更小的RI為優(yōu)選的，約1.8或更小的RI為更優(yōu)選的，且約1.5或更小的RI為最優(yōu)選的。預(yù)期使用具有相對較低損耗的光學(xué)材料導(dǎo)致高響應(yīng)性，進(jìn)一步預(yù)期所述高響應(yīng)性實(shí)現(xiàn)比較高損耗替代方案好的系統(tǒng)噪聲指數(shù)。非限制性地，預(yù)期具有0.03dB/cm指標(biāo)的損耗指數(shù)的硅石為此方面的合適材料選擇。此外，例如硅石等一些光學(xué)材料具有比例如InP等其它光學(xué)
材料大的溫度穩(wěn)定性(例如，較低的δn/δT)。因此預(yù)期使用溫度更穩(wěn)定的光學(xué)材料會導(dǎo)致
比例如InP等替代材料大的系統(tǒng)100的溫度穩(wěn)定性。
[0028]襯底620可為與光學(xué)工藝及裝置兼容的任何材料及形式。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述襯底適于使用自動半導(dǎo)體制造工具來進(jìn)行處理。一些非光學(xué)或光電組件(例如，LO源150及平衡式檢測器180)可為使用熟知技術(shù)來與系統(tǒng) 100集成的混合裝置。
[0029]圖2說明可在說明性及非限制性實(shí)施例中用作解復(fù)用器110的AWG200。AffG包含第一板條210及第二板條220。板條210及220通過陣列波導(dǎo)230連接。在所說明實(shí)施例中，AWG200為8X8AWG。因而，其經(jīng)設(shè)計(jì)以具有信道間隔及自由頻譜范圍的組合，所述組合適于將光輸入聚集在板條210的輸入面上的八個位置(例如，輸入端口)中的一者處以及將光聚集在板條220的輸出面上的八個位置(例如，輸出端口)中的一者處。通過信道波長間隔以及板條210及220的自由傳播區(qū)域的焦距來確定輸入端口之間的間隔。通過板條210及220的物理參數(shù)來確定輸入端口及輸出端口位置，如下文描述。輸入或輸出波導(dǎo)的不存在并未影響如由物理參數(shù)所確定的端口的存在。
[0030]如由光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解，AWG可經(jīng)設(shè)計(jì)用于特定信道間隔。舉例來說，并非通過理論來限制，方程式I使信道間隔Λ f與AWG的各種物理方面相關(guān)，
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，其包括: AffG解復(fù)用器的第一輸入端口，其經(jīng)配置以接收第一 WDM數(shù)據(jù)承載信號；以及 第二輸入端口，其鄰近所述第一輸入端口且經(jīng)配置以接收第一 WDM LO信號， 其中所述第一及第二輸入端口經(jīng)定位而使得所述WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第一輸出端口集合，且所述WDM LO信號的個別信道路由到第二輸出端口集合，其中所述第一及第二集合交錯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一輸入端口經(jīng)配置以接收具有第一極化的所述第一 WDM數(shù)據(jù)承載信號，且所述第二輸入端口經(jīng)配置以接收具有所述第一極化的所述第一 WDM LO信號，且進(jìn)一步包括: 所述AWG解復(fù)用器的第三輸入端口，其經(jīng)配置以接收具有第二極化的第二 WDM數(shù)據(jù)承載信號；以及 第四輸入端口，其鄰近所述第三輸入端口且經(jīng)配置以接收具有所述第二極化的第二WDM LO信號， 其中所述第三及第四輸入端口經(jīng)定位而使得所述第二 WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第三輸出端口集合，且所述第二 WDM LO信號的個別信道路由到第四輸出端口集合，其中所述第三及第四集合交錯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述AWG解復(fù)用器經(jīng)配置以具有為數(shù)據(jù)信號梳的信道間隔的約一半的信道間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括多個光學(xué)混頻器，每一混頻器經(jīng)配置以接收來自所述AWG解復(fù)用器的單個WDM信道及對應(yīng)的單個LO信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括多個平衡式檢測器，每一平衡式檢測器經(jīng)配置以經(jīng)由非交叉波導(dǎo)接收所述光學(xué)混頻器中的對應(yīng)一者的輸出。
6.一種方法，其包括: 形成具有第一輸入端口及鄰近第二輸入端口的AWG解復(fù)用器； 配置所述第一輸入端口以接收第一 WDM數(shù)據(jù)承載信號；以及 配置所述第二輸入端口以接收第一 WDM LO信號， 其中所述第一及第二輸入端口經(jīng)定位而使得所述WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第一輸出端口集合，且所述WDM LO信號的個別信道路由到第二輸出端口集合，其中所述第一及第二集合交錯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一輸入端口經(jīng)配置以接收具有第一極化的所述WDM數(shù)據(jù)承載信號，且所述第二輸入端口經(jīng)配置以接收具有所述第一極化的所述第一WDM LO信號，且所述形成包含形成所述AWG解復(fù)用器的第三輸入端口及鄰近第四輸入端口，且進(jìn)一步包括: 配置所述第三輸入端口以接收具有第二極化的第二 WDM數(shù)據(jù)承載信號；以及 配置鄰近所述第三輸入端口的所述第四輸入端口以接收具有所述第二極化的第二 WDMLO信號， 其中所述第三及第四輸入端口經(jīng)定位而使得所述第二 WDM數(shù)據(jù)承載信號的個別信道路由到第三輸出端口集合，且所述第二 WDM LO信號的個別信道路由到第四輸出端口集合，其中所述第三及第四集合交錯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述AWG解復(fù)用器經(jīng)配置以具有為數(shù)據(jù)信號梳的信道間隔的約一半的信道間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包括形成多個光學(xué)混頻器，每一混頻器經(jīng)配置以接收來自所述AWG解復(fù)用器的單個WDM信道及對應(yīng)的單個LO信道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括形成多個平衡式檢測器，每一平衡式檢測器經(jīng)配置以經(jīng) 由非交叉波導(dǎo)接收所述光學(xué)混頻器中的對應(yīng)一者的輸出。
【文檔編號】H04J14/00GK104025487SQ201380004716
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月9日
【發(fā)明者】馬哈茂德·拉斯拉斯 申請人:阿爾卡特朗訊