[发明专利]反馈控制的闭环片上隔离器

说明书

本文的实施例涉及一种光子集成电路(PIC)，其具有片上光学隔离器。PIC可以包括：激光器、波导以及通过波导耦合到激光器的闭环共振器。磁光层在波导和闭环共振器上方并且与波导和闭环共振器直接接触。闭环共振器可以包括第一偏振旋转器(PR)和第二PR。通过波导的处于横向电(TE)模式的来自激光器的光在第一PR中旋转为处于横向磁(TM)模式的光，并且处于TM模式的光在第二PR中旋转为处于TE模式的光。隔离器可以包括：微加热器，其在波导上方或沿波导的一侧，并且与闭环共振器分离；以及反馈控制回路，其连接到闭环共振器和微加热器。

相关申请

本申请要求享有2016年7月27日提交的题为“EEDBACK CONTROLLED CLOSED LOOPON-CHIP ISOLATOR”的美国专利申请15/221,436的优先权。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及光电子学领域，并且更具体地涉及具有片上光学隔离器的光子集成电路。

背景技术

本文提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的上下文的目的。除非本文另有指示，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不因包含在本部分中而被认为是现有技术。

光子集成电路可以被视为用于数据中心和高性能计算的下一代互连的有希望的候选。诸如激光器、调制器和检测器之类的基于光波导的光子集成电路典型地可以在绝缘体上硅(SOI)晶片上制造。在高数据速率(例如，大于10Gb/s)下，较小的激光不稳定性可能导致突发位错误并且可能显著地破坏互连链路上的操作。激光不稳定性可能是由对激光的反馈或反射导致的。

光学隔离器可以用于保护光子集成电路免受反射，因为光学隔离器可以允许光波在指定方向上传播，同时防止光波在不期望的方向上传播。然而，传统的光学隔离器可能是独立的设备，其可能体积庞大、昂贵且集成复杂。此外，许多现有的片上光学隔离器可能具有高插入损耗和复杂的制造过程。高插入损耗对于片上光学隔离器的商业化可能是具有挑战性的障碍，同时片上光学隔离器的复杂制造过程可能成本高且难以管理。

附图说明

具有本公开的片上光学隔离器技术的光子集成电路的实施例可以克服这些限制，具有减少的插入损耗和更容易的制造过程。通过以下具体实施方式，结合附图，将容易理解这些技术。为了便于该描述，相同的附图标记表示相同的结构元素。在附图的图中，通过示例的方式而非通过限制的方式示出了实施例。

图1A示意性地示出了包含具有片上光学隔离器的光子集成电路的光电子系统的框图，而图1B-1C示出了根据各种实施例的针对光学隔离器的操作的更多细节。

图2A-2C示意性地示出了根据各种实施例的具有片上光学隔离器的光子集成电路的横截面侧视图和片上光学隔离器的顶视图。

图3示意性地示出了根据各种实施例的用于制造包括片上光学隔离器的光子集成电路的过程的流程图。

图4A至4D示意性地示出了根据一些实施例的在形成的各个阶段处具有片上光学隔离器的光子集成电路的横截面侧视图。

图5示意性地示出了根据各种实施例的示例计算设备和具有片上光学隔离器的光学设备。

具体实施方式

在硅光子学中，激光器可以集成到光子集成电路(PIC)中，该集成电路包含各种其他片上部件(调制器、分离器、耦合器、滤波器、检测器)。可能期望激光对反馈或反射鲁棒。典型地，可以使用光学隔离器来抑制反射，这可以允许光在正向方向上传播，同时使在相反方向上的光传播基本上衰减。然而，片外光学隔离器可能体积庞大、昂贵且集成复杂。此外，如果使用片外光学隔离器，则激光器仍可能受到来自片上部件的反射，包括任何输出耦合器。在一些情形中，可能优选的是直接从激光器下游使用片上光学隔离器，以减少或消除来自片上和片外的反射。然而，许多现有的片上光学隔离器可能具有高插入损耗和复杂的制造过程。在实施例中，光学隔离器可以简称为隔离器。