[发明专利]在硅光子中的整体式光谱组合器和锁定器

说明书

技术领域

本发明涉及光学电信技术。更具体而言，本发明提供一种在硅光子内 的整体式双通道光谱组合器以及基于波导的波长锁定器。

背景技术

在过去的几十年，随着云计算和数据中心的出现，网络服务器的需要 演进。例如，长时间使用的三级配置不再充分或合适，这是因为分布式应 用需要更平的网络架构，其中，服务器虚拟化允许服务器并行操作。例如， 多个服务器可以共同用于执行请求的任务。并行运行的多个服务器的当务 之急通常是在其自身之间快速地分享大量信息，与使数据通过多层网络架 构(例如，网络交换机等)来回移动相反。

提供叶刺型网络架构，以更好地允许服务器并行运行，并且在服务器 之间快速移动数据，提供高带宽和低延迟。通常，叶刺型网络架构使用架 顶交换机，该交换机可以直接进入服务器节点和链路内，返回一组非阻塞 刺交换机，这些交换机具有充足的带宽，以允许服务器群集彼此链接并且 共享大量数据。

在如今的典型的叶刺型网络中，在服务器之间分享千兆比特的数据。 在某些网络架构中，在相同等级上的网络服务器具有某些对等链路，用于 进行数据共享。可惜的是，这种类型设置的带宽通常不充分。要理解的是， 本发明的实施方式使用在叶刺型架构中的PAM(例如，PAM4、PAM8、 PAM12、PAM16等)，该架构允许通过光学网络传输大量数据(在刺等级 上具有高达万亿字节的数据)。

发明内容

本发明涉及光学电信技术。更具体地，本发明提供了一种在硅光子中 的整体式双通道光谱组合器和基于波导的波长锁定器。虽然能够具有其他 应用，但是仅仅通过实例，本发明公开了一种硅光子器件，其在单个芯片 内整合一对具有双通道波长组合器和非基于Etalon的锁定器的MZM(马 赫曾德调制器)，用于将一对激光信号组合到一个光纤内，并且本发明公 开了一种方法，用于锁定高数据速率WDM光学通信的两个波长。

在现代电气互连系统中，高速串行链路代替了并行数据总线，并且由 于CMOS技术的演变，所以串行链路速度快速增大。遵循摩尔定律，互 联网宽带几乎每隔两年就翻倍。但是摩尔定律在今后十年将到尽头。标准 的CMOS硅晶体管在大约5nm停止扩展(scaling)。并且，由工艺放大造 成的互联网带宽增大将达到平衡。但是，互联网和移动应用程序持续需要 大量带宽，来传输照片、视频、音乐以及其他多媒体文件。本公开描述了 用于超出摩尔定律之外提高通信带宽的技术和方法。

在一个实施方式中，本发明提供了一种硅光子器件，用于组合两个光 信号，同时锁定相应的波长。硅光子器件，包括：第一波导，具有嵌入衬 底的第一区域中的、从第一端到第二端的第一路径长度；以及第二波导， 具有从第三端到第四端的第二路径长度。第二路径长度比第一路径长度长 了嵌入衬底的第二区域中的延迟线长度。硅光子器件进一步包括加热器元 件，其基本上覆盖衬底的整个第二区域。此外，硅光子器件包括输入耦合 器，其被配置为使具有第一波长的第一信号和具有第二波长的第二信号连 接至第一波导的第一端和第二波导的第三端。而且，硅光子器件包括输出 耦合器，其被配置为使第一波导的第二端和第二波导的第四端连接至输出 端口，所述输出端口的组合信号包括使第一信号的第一干涉光谱与第二信 号的第二干涉光谱交错，第一干涉光谱的第一自由光谱范围与第一波长相 关联，第二干涉光谱的第二自由光谱范围与第二波长相关联。在第一波长 和第二波长分别锁定到ITU栅的相应通道中时，所述延迟线长度和加热器 元件被配置为确定所述第一自由光谱范围等于第二自由光谱范围并且等 于第一波长与第二波长之间的差值的两倍。