[发明专利]平衡半导体光波导中的损耗

说明书

一种在所需工作波长下均衡光电子器件中的波导段中的光损耗的方法，所述光电子器件包括第一半导体波导段和第二半导体波导段，所述方法包括：确定具有所需工作波长的信号通过所述第一波导段的第一光损耗(1301)；确定所述信号通过所述第二波导段的第二光损耗(1302)；确定所述第一光损耗和所述第二光损耗之间的损耗差(1303)；基于所述损耗差和所述工作波长来确定第一偏压，使得所述损耗差减小(1304)；以及将所述偏压施加到所述第一波导段(1305)。

技术领域

本技术领域是平衡半导体光波导中的损耗。

背景技术

随着对带宽的需求增加，光学系统中的相干检测越来越受到关注。与测量光信号功率的强度调制和直接检测(IMDD)系统相比，相干检测使得能够使用信号的幅度、频率和相位。图1是典型相干探测器100的示意图。图1示出了用于接收的信号的输入101，其使用光耦合器103与本地振荡器102组合，其中组合信号由光电二极管104检测。典型地，诸如图1的探测器使用平衡的探测器，其包括一对光电二极管，每个光电二极管都连接到耦合器的输出。平衡的探测器能够从信号中去除任何DC分量。

更复杂的设备能够使用偏振和相位调制。图2是用于光学系统的使用相位和偏振调制的探测器200的示意图。在图2的设备中，提供了接收的信号201和本地振荡器202。信号被馈送到偏振分离器203，然后其将第一偏振(X)传递到第一90°混合耦合器204，并且将第二偏振(Y)经由相位旋转器205传递到第二90°混合耦合器206。来自本地振荡器202的信号被分束器207分离，该分束器在两个混合耦合器之间对信号进行分离。提供一组四个平衡的耦合器208、209、210、211，每个平衡的耦合器包括一对光电探测器。四个平衡的探测器的输出信号分别对应于X偏振同相分量XI 212、X偏振正交分量XQ 213、Y偏振同相分量YI 214和Y偏振正交分量YQ 215。与图2类似的装置可用于QPSK、QAM的检测以及其他组合振幅、相位和偏振的调制方案。

在所有这些设备中，平衡的探测器的使用使得能够消除信号的DC分量。为了实现这一点，耦合器的每个分支中的损耗必须尽可能地相同。分支之间损耗的差异将导致两个光电探测器中有效光敏感度的不同。图3是相干光电探测器300的示意图，其具有两个分支，左分支301和右分支302。提供四个光电探测器P1 303、P2 304、P3 305和P4 306。P1和P2被配对作为第一平衡的光电探测器307，P3和P4被配对作为第二平衡的光电探测器308。

图4是曲线图400，其上绘出了对于根据图3的典型设备的光电二极管的响应度401相对于波长402的实验结果，这些结果是对于探测器中的四个光电二极管获得的。对于理想的设备，四个探测器的结果将是相同的。然而，可以清楚地看出，由于不同分支的不同路径损耗，光电探测器的响应度不同。关键的差别是构成平衡的探测器中的光电二极管对的光电二极管之间的差别，即，PD1和PD2 403之间的差别以及PD3和PD4 404之间的差别。

图5是示出了相同探测器的第二分支的结果的曲线图500。如图4所示，该图是相对于波长502绘制的光电二极管响应度501的曲线图。这两个图一起给出了通过耦合器的光损耗的变化类型的例子。

这类设备的一个重要设计参数是共模抑制比(CMRR)，其可以使用等式1来计算：

通常用于这类探测器的重要器件是多模干涉(MMI)耦合器。图6是典型的多模干涉耦合器600的示意图。它包括两个或多个单模输入601、两个或多个单模输出602和宽多模部分603。操作的基本原理依赖于在多模部分中产生的干涉图案。这种器件通常是低损耗并且很大程度上与波长无关。然而，制造缺陷可能导致不完美的功率分配比率。在诸如图2或图3的相干探测器中，这将导致每个光电探测器具有略微不同的响应度。