[发明专利]具有硅衬底的高速光发射机

说明书

400Gb/s发射机集成在硅衬底上。发射机使用四个增益芯片、十六个激光器、四个调制器以及四个多路复用器，其中四个调制器用以按25Gb/s对十六个激光器进行调制，四个多路复用器用以产生四个光输出。每个光输出可以100Gb/s的速率传输，以产生400Gb/s发射机。还描述了其他变型。

技术领域

本申请要求2016年2月8日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的美国临时申请No.62/292,633、2016年2月8日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的美国临时申请No.62/292,675和2016年2月8日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的美国临时申请No.62/292,636的优先权，其公开内容通过引用并入本文中用于所有目的。

以下三个美国专利申请同时提交，并且这些申请的全部公开内容通过引用并入本申请中用于所有目的：

2017年2月7日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的申请15/426,823；

2017年2月7日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的申请15/426,366；和

2017年2月7日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的申请15/426,375。

背景技术

硅集成电路(“IC”)已经主导了电子技术的发展，并且多年来已经开发出许多基于硅处理的技术。他们的不断改进导致了纳米级特征尺寸，纳米级特征尺寸对于制造金属氧化物半导体CMOS电路非常重要。另一方面，硅不是直接带隙材料。尽管已经开发了包括III-V半导体材料的直接带隙材料，但是本领域仍需要与利用硅衬底的光子IC相关的改进方法和系统。本申请涉及光发射机和光波导。更具体地，但不限于，硅中的光学激光器和/或光学波导。

发明内容

本发明公开了针对400Gb/s发射机的实施方式。示例实施方式包括：

·示例1：单个光输出，具有16个不同波长，每个波长以25Gb/s(1x 16λx 25G)传输。

·示例2：四个光输出，每个光输出具有4个不同的波长，每个波长以25Gb/s(4x 4λx 25G)传输。

·示例3：单个光输出，具有8个不同波长，每个波长以50Gb/s(1x 8λx 50G)传输。

·示例4：单个光输出，具有4个不同波长，每个波长以100Gb/s(1x 4λx 100G)传输。

在一些实施方式中，示例1、示例2、示例3和示例4中的每一个都具有用于激光器的四个芯片和/或用于调制器的四个芯片。在一些实施方式中，每个芯片的多个波导用于减少发射机中使用的芯片的数量。

在一些实施方式中，半导体芯片包括第一脊和第二脊；第一脊被配置为在半导体芯片中引导第一光模(optical mode)；第二脊被配置为在半导体芯片中引导第二光模。在一些实施方式中，第一光模由第一激光器产生；第二光模由第二激光器产生；和/或半导体芯片是增益芯片或调制器芯片。