可重新配置光学网络

申请号 CN201380035368.5 申请日 2013-06-25 公开(公告)号 CN104769872A 公开(公告)日 2015-07-08
申请人 阿尔卡特朗讯; 发明人 彼得罗·贝尔纳斯科尼; 董甫; 戴维·T·尼尔森; 扬-凯·陈;
摘要 本 发明 涉及一种包含光学连接到 波长 多路分用器的输入 波导 的系统,例如,可重新配置光学信道路由器。包含多个微腔共振器的第一输入微腔共振器集合邻近所述输入波导而 定位 。所述微腔共振器经配置而以可控制方式耦合到在所述输入波导内传播的光学 信号 的多个频道中的对应一者。
权利要求

1.一种系统,其包括:
光学环形共振器的第一多个单独集合;
光学环形共振器的第二多个单独集合;以及
光学多路复用器/多路分用器,其具有光学输入集合及光学输出集合;且其中:
所述第一多个单独集合中的每一集合光学连接到所述光学多路复用器/多路分用器的所述光学输入中的对应一者;且
所述第二多个单独集合中的每一集合光学连接到所述光学多路复用器/多路分用器的所述光学输出中的对应一者。
2.根据权利要求1所述的系统,其进一步包括多个第一装置,每一第一装置经连接以经由所述第一多个所述集合中的对应一者的所述环形共振器将数字数据流调制到光学载波上。
3.根据权利要求2所述的系统,其进一步包括多个第一设备,每一第一设备经连接以经由所述第二多个所述集合中的对应一者的所述环形共振器将数字数据流从光学载波解调。
4.一种系统,其包括:
输入波导,其光学连接到光学多路分用器的输入;以及
第一微腔共振器集合,其包含多个微腔共振器,所述微腔共振器邻近所述输入波导而定位使得每一微腔共振器能够耦合到在所述输入波导内传播的光学信号的多个波长信道中的对应一者。
5.根据权利要求4所述的系统,其进一步包括多个输出波导,每一输出波导光学连接到所述波长多路分用器的对应光学输出。
6.根据权利要求5所述的系统,其进一步包括各自包含对应多个微腔共振器的多个输出微腔共振器集合,每一微腔共振器集合光学耦合到所述输出波导中的对应一者,每一输出集合中的所述微腔共振器能够单独耦合到在所述输出波导中的所述对应一者内传播的光学信号的波长信道。
7.一种方法,其包括:
提供光学连接到波长多路分用器的输入波导;以及
提供包含多个微腔共振器的第一输入微腔共振器集合,所述微腔共振器邻近所述输入波导而定位使得每一微腔共振器能够耦合到在所述输入波导内传播的多个波长信道中的对应一者。
8.根据权利要求7所述的方法,其进一步包括提供光学连接到所述波长多路分用器的多个输出波导。
9.根据权利要求8所述的方法,其进一步包括提供各自包含对应多个微腔共振器的多个输出微腔共振器集合,每一微腔共振器集合光学耦合到所述输出波导中的对应一者。
10.一种方法,其包括:
提供具有光学连接到波长多路分用器的输入波导的第一衬底,及包含邻近所述输入波导而定位的多个微腔共振器的第一输入微腔共振器集合,所述微腔共振器中的每一者经配置以耦合到在所述输入波导内传播的光学信号的不同频率
提供上方形成有电子控制器的第二衬底,所述控制器经配置以控制所述微腔共振器而以可控制方式耦合到频道中的对应一者;以及
连结所述第一与第二衬底,借此将所述控制器连接到所述微腔共振器。

说明书全文

可重新配置光学网络

[0001] 相关申请案的交叉参考
[0002] 此申请案与2012年6月29日提出申请的第13/538,525号美国专利申请案(‘525申请案)相关且以引用方式并入本文中。此申请案进一步与和其同一日期提出申请的第13/800,403号美国专利申请案(代理人档案号为812258-US-NP)(‘258申请案)相关且以引用方式并入本文中。本申请案主张2012年7月2日提出申请的也为同一标题的先前提出申请的第61/667,374号美国临时专利申请案的权益,且所述美国临时专利申请案以其全文引用方式并入本文中。本申请案进一步主张2012年7月2日提出申请、为同一标题的先前申请的第61/667,380号美国临时专利申请案(‘380申请案)的权益,且所述美国临时专利申请案以其全文引用方式并入本文中。

技术领域

[0003] 此申请案一般来说针对于光学通信系统及方法。

背景技术

[0004] 本章节介绍可有助于促进对本发明的更好理解的方面。因此,本章节的陈述应从这个度来阅读而不应理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。
[0005] 光学切换网络采用可称为“光学开关结构”的切换拓扑。随着此些网络的大小及速度增长,提供较大能的新光学开关结构需要与此增长保持同步。将论述的能力的一个方面为此些光学网络的配置。

发明内容

[0006] 一个方面提供一种例如可重新配置光学信道路由器的系统。所述系统包含光学连接到波长多路分用器且经配置以传播光学载波信号的多个波长信道的输入波导。第一输入微腔共振器集合邻近所述输入波导而定位。所述集合包含各自经配置而以可控制方式耦合到在所述输入波导内传播的光学信号的多个频道中的对应一者的多个微腔共振器。
[0007] 另一方面提供一种例如用于形成例如可重新配置光学信道路由器的光学系统的方法。所述方法包含形成光学连接到波长多路分用器的输入波导。形成邻近所述输入波导而定位的微腔共振器的第一输入集合中的微腔共振器。每一微腔共振器经配置而以可控制方式耦合到在所述输入波导内传播的多个频道中的对应一者。
[0008] 又一方面提供一种例如用于形成例如可重新配置光学路由器的光学系统的方法。在所述方法的第一步骤中,提供第一衬底。所述第一衬底具有光学连接到波长多路分用器的输入波导。包含多个微腔共振器的第一输入微腔共振器集合邻近所述输入波导而定位。
所述微腔共振器集合包含多个微腔共振器,每一微腔共振器经配置以耦合到在所述输入波导内传播的光学信号的不同频道。在所述方法的第二步骤中,提供第二衬底。所述第二衬底上方形成有电子控制器。所述控制器经配置以控制所述微腔共振器中的每一者以可控制方式耦合到所述频道中的对应一者。在所述方法的第三步骤中,连结所述第一衬底及所述第二衬底,借此将所述控制器可操作地连接到所述微腔共振器。
[0009] 在任何实施例中,可形成多个输出波导,每一波导光学连接到所述波长多路分用器。在此些实施例中,所述波长多路分用器可经配置以将每一载波信号路由到所述输出波导中的对应一者。任何实施例可包含形成多个输出微腔共振器集合。每一共振器集合包含对应多个微腔共振器。每一输出集合中的每一微腔共振器邻近所述输出波导中的相同对应一者而定位使得每一输出集合中的所述微腔共振器可以可控制方式耦合到在所述对应输出波导内传播的对应不同波长信道。
[0010] 在一些此类实施例中,可形成多个光电换能器,其中所述换能器中的每一者光学耦合到所述输出微腔共振器中的对应一者。每一换能器经配置以将在其对应共振器内的光学信号转换为电信号
[0011] 在任何实施例中,所述波长多路分用器可包含阵列波导光栅(AWG)。在任何实施例中,所述AWG可经配置以提供在所述AWG的输入与输出之间的所述波长信道的光学路径的循环排列。在任何实施例中,可由形成所述波导及波长多路分用器。任何实施例可包含经配置以调制所述微腔共振器的共振频率的控制电子装置。在任何实施例中,所述微腔共振器可为环形共振器。
[0012] 一个实施例是一种包括光学环形共振器的第一多个单独集合、光学环形共振器的第二多个单独集合及光学多路复用器/多路分用器的系统。所述光学多路复用器/多路分用器具有光学输入集合及光学输出集合。所述第一多个单独集合中的每一集合光学连接到所述光学多路复用器/多路分用器的所述光学输入中的对应一者。所述第二多个单独集合中的每一集合光学连接到所述光学多路复用器/多路分用器的所述光学输出中的对应一者。
[0013] 一些此类实施例进一步包括多个第一装置,每一第一装置经连接以经由所述第一多个所述集合中的对应一者的所述环形共振器将数字数据流调制到光学载波上。一些此类实施例进一步包括多个第一设备,每一第一设备经连接以经由所述第二多个所述集合中的对应一者的所述环形共振器将数字数据流从光学载波解调。一些此类实施例进一步包括多个第一设备,每一第一设备经连接以经由所述第二多个所述集合中的对应一者的所述环形共振器将数字数据流从光学载波解调。一些此类实施例进一步包括能够单独调整所述第一多个所述集合中的所述环形共振器中的一些环形共振器的共振频率的电子控制器。一些此类实施例进一步包括多个第一光纤,每一第一光纤将所述第一多个所述集合中的对应一者连接到多波长信道光学源。在一些此类实施例中,每一第一光纤连接到所述光学多路复用器/多路分用器的所述光学输入中的对应一者。附图说明
[0014] 现在参考结合附图进行的以下描述,在附图中:
[0015] 图1图解说明提供波分多路复用(WDM)信号的所接收波长信道的光学域切换的系统,例如根据一个实施例的M×N可重新配置光学网络;
[0016] 图1A示意性地图解说明在非限制性实施例中用以光学地提供输入电装置与输出电装置之间的数据连接的图1的光学网络的操作;
[0017] 图2图解说明包含若干个波长信道的频率梳的方面;
[0018] 图3图解说明在各种实施例中用于将经调制光学信号转换到电域的光电域转换器;
[0019] 图4A到4C图解说明在一个说明性实施例中由可用于图1的系统的切换级中的阵列波导光栅进行的信号路由;
[0020] 图5A到5C图解说明其中系统的各部分(其经连结以形成例如图1的系统的系统)形成于单独衬底上的各种实施例;及
[0021] 图6呈现根据各种实施例的例如用于形成例如图1的系统的系统的方法的流程图;及
[0022] 图7呈现根据各种实施例的例如用于形成例如图1的系统的系统的方法的流程图。

具体实施方式

[0023] 发明者相信,可使用耦合到波导以例如在光电切换矩阵内选择性地添加及减少经调制光学信号的微腔共振器实施用于在光学网络中切换数据的紧凑且灵活架构。实施例可用于小规模地(例如,在光子集成电路内)、中等规模地(例如,在数据中心内)或大规模地(例如,长途光学通信系统)提供紧凑且低成本信号路由。
[0024] ‘380申请案及/或‘258申请案中所描述的一些结构及/或方法可适合用于制作或使用本申请案的类似结构及/或方法。
[0025] 图1呈现系统100,例如MN×NM可重新配置电交叉连接100的实施例。交叉连接100使用光学波长信道以关于输入装置及输出装置的个别端口以一对一方式在N个输出装置的M个电端口与M个输入装置的N个端口之间选择性地路由数字数据信号流。个别输入端口由一对整数(m,n)(也就是,m=1、2、…M且n=1、2、…N)索引,且个别输出端口由一对整数(n,m)(也就是,n=1、2、…N且m=1、2、…M)索引。参数N描述可用于发射数据的波分多路复用(WDM)载波的数目。系统100包含依次描述的三个主要区段,位置分散式发射器级105、无源切换级110及位置分散式接收器级115。系统100可配置以支持M及N的不同值。因此,通用架构用于描述系统100,其中更具体实例用于描述系统100的一些详细方面。
[0026] 发射级105包含N个光学功率波导120-1、120-2…120-N,共同称为波导120。发射级105进一步包含N个输入微腔共振器集合125-1、125-2…125-N,其中每一集合光学耦合到光学功率波导120-1、120-2到120-N中的对应一者。微腔共振器集合125-1到125-N中的每一者包含M个微腔共振器130,如下文进一步描述。每一微腔共振器集合125可包含以可重新配置方式经配置而以例如处于S频带(1460nm到1530nm)、C频带(1530nm到1565nm)或L频带(1565nm到1625nm)中的光学波长共振的例如光学环形共振器(微环)或光碟共振器(微碟)。剩余讨论将微腔共振器称为环形共振器而不限于此。微腔共振器集合125因此也可称为环形共振器集合125。
[0027] N个波导120-1到120-N中的每一者接收是未调制波长分量的叠加的未调制多信道光学信号200(参见图2)。图2示意性地图解说明包含六个等间隔波长分量λ1、...、λ6的代表性未调制多信道光学信号200的光谱。个别波长可通过WDM网间隔开频率间隔Δf(或等效波长间隔Δλ),例如,波长分量的达同一频率差(例如,大约100GHz)的规则、大约均匀间隔。展示六个波长分量,但实施例不限于任何特定数目个波长分量。
[0028] 返回到图1,且将环形共振器集合125-1视为一实例,此集合包含M个环形共振器130-11、130-21…130-M1。环形共振器130-11、130-21…130-M1中的每一者可经控制而以大致等于未调制多信道光学信号200的M个波长分量的中心波长(也就是,λ1、λ2、…λM)中的一者的共振波长操作。
[0029] 在发射器级105中,环形共振器130-11、130-21…130-M1中的每一者光学耦合到光学功率波导120-1,使得具有接近特定第k个环形共振器130-1k的共振波长的波长的光学信号的波长分量耦合到所述环形共振器。控制器135可提供将环形共振器130-11、130-21…130-M1中的唯一者的标称共振频率设置为波长分量中的一者的准静态控制信号
可通过对共振器130的光学路径长度的电光、热或自由载波调制来改变标称共振频率。数据调制器(未展示)可调制环形共振器130的共振频率以例如通过二进制相移键控或开关键控在所耦合信号上赋予数据。举例来说,每一共振器130的共振频率可在与标称共振频率偏移一小量的两个共振频率之间迅速地切换。可在‘525申请案中描述此调制的额外适合实例。因此,控制器135可操作以将递送到每一环形共振器130的数据流映射到特定波长信道。
[0030] 可独立地调制在每一波导120内传播的波长分量λ1…λM。因此,发射器级可产生M×N个独立地经数据调制的光学载波。在波导120-1…120-N的输出处,每一光学信号可具有波长λ1…λM中的任何一者。
[0031] 在切换级110中,波长多路分用器145包含输入端口150-1…150-N及输出端口155-1…155-M。在输入端口150处,波长多路分用器145经由对应光学路径140-1…140-N从波导120接收经调制光学信号。虽然在所图解说明的实施例中将光学路径140展示为物理地定位于发射级105与切换级110之间,但在其它实施例中光学路径140的节段可物理地定位于切换级110与接收器级115之间。光学路径140可包含(例如)各种长度的单一模式光纤的节段。可在针对其将系统100实施为(例如)集成光子光学处理器的实施例中使用短路径长度。可在针对其将系统100实施为(例如)长途通信系统的实施例中使用长路径长度。可在针对其将系统100实施为(例如)在数据处理中心内侧的通信网络的实施例中使用中等路径长度。
[0032] 在各种实施例中,波长多路分用器145多路分用在每一输入端口150处接收的光学载波信号的波长分量且以波长选择性方式将这些分量路由到输出端口155。举例来说,波长多路分用器145可将从波导120-1接收的M个波长分量中的每一者路由到M个输出端口155中的对应一者。
[0033] 在各种实施例中,波长多路分用器145通常以顺序及循环方式将WDM光学信号的个别波长分量路由到输出端口155。举例来说,如果输入150-1以波长顺序序列λ1、λ2、λ3…λM接收具有M个波长分量的WDM光学信号,那么可将这些分量路由到输出端口155使得第k个波长λk在第一输出155-1处输出,下一循环地顺序波长λk+1在第二输出155-2处输出,依此类推使得波长λ{k+M-1}在第M个输出155-M处输出。此处,{k+M-1}指定等于以M为模的k+M-1且定位于区间[1,M]中的整数。
[0034] 因此,多路分用器145可为任何常规波长循环光学多路分用器,例如,基于AWG的光学多路分用器。在本文中,此多路分用器可称为循环光学多路分用器。
[0035] 图4A到4D不具限制地图解说明在更特定实施例中的波长多路分用器145的输出处的信道频率的排序。在以下讨论中,举例来说且不具限制地,N及M各自取值为4,且波长多路分用器145实施波长分量的循环排列。每一波长信道的中心波长描述为λM。在图4A中,在输入端口150-1处接收的波长分量λ1、λ2、λ3及λ4由波长多路分用器145分别波长选择性地路由到输出端口155-1、155-2、155-3及155-4。在图4B中,在输入端口150-2处接收的波长分量λ1、λ2、λ3及λ4由波长多路分用器145分别波长选择性地路由到输出端口155-4、155-1、155-2及155-3。在图4C中,在输入端口150-3处接收的波长分量λ1、λ2、λ3及λ4由波长多路分用器145分别波长选择性地路由到输出端口155-3、155-4、155-1及155-2。在图4D中,在输入端口150-4处接收的波长分量λ1、λ2、λ3及λ4由波长多路分用器145分别波长选择性地路由到输出端口155-2、155-3、155-4及155-1。
[0036] 波长多路分用器145不限于任何特定实施方案。一些方便实施方案包含基于阵列波导光栅(AWG)的光学交叉连接。如光学领域的技术人员所习知,基于AWG的光学交叉连接可用于以波长选择性方式将WDM光学信号的波长分量序列路由到光学输出的平行空间序列。如已提及,基于AWG的波长选择性交叉连接也可以其分量序列为循环的方式将波长信道路由到输出。此外,可在平面波导工艺(例如,SOI衬底上的化硅)中实施基于AWG的装置,借此很好地适于光子集成电路(PIC)中的整合。
[0037] 波长多路分用器145的实施例不限于关于AWG的实施方案。举例来说,循环波长多路分用器也可基于中阶梯光栅。此光栅将实质量的所接收光引导到多个衍射级中使得装置145的M个光学输出中的每一者可经连接以接收来自多个级的光。在一些替代实施例中,可使用电子控制的切换矩阵实施切换级110。举例来说,2×2电光开关可经配置以实施M×N矩阵,其中所述开关是电子控制的。光学领域的技术者熟悉此些切换矩阵。然而,此些矩阵的大小可随N迅速增长,从而使此些实施例由于N变大而为繁琐且昂贵的。
[0038] 返回到图1,接收器级115包含多个波导160,例如一个波导160-1、160-2…160-M光学连接到波长多路分用器145的输出端口155中的对应一者。每一波导160与输出环形共振器集合165相关联。因此,举例来说,波导160-1与输出环形共振器集合165-1相关联,波导160-2与输出环形共振器集合165-2相关联,依此类推。环形共振器集合165-1包含N个环形共振器170-11…170-N1,例如一个环形共振器对应于环形共振器集合125中的每一者。
[0039] 每一环形共振器170-11…170-N1可经配置以选择性地耦合到在波导160-1内以信道波长λ1到λM中的一者传播的光。因此,例如环形共振器170-11可耦合到以λ1传播的光,环形共振器170-21可耦合到以λ2传播的光,依此类推。类似地,环形共振器170-12可耦合到在波导160-2内以λ1传播的光,环形共振器170-22可耦合到在波导160-2内以λ2传播的光,依此类推。
[0040] 接收器控制器175控制环形共振器170中的每一者的共振频率。控制器175可将环形共振器170中的每一者配置为具有对应于信道波长λ1、λ2、λ3及λ4中的任何一者的标称共振频率。也就是说,环形共振器集合165-Q的N个环形共振器170-1Q、…、170-NQ中的每一者的共振频率可经设置以耦合到N个信道波长中的选定者,借此将光学波导160中的N个波长分量中的一者选择性地耦合到所述环形共振器170。通常,在波长集合165内,信道波长λ1、λ2、λ3及λ4中的每一者指派给环形共振器集合165-Q的仅一个环形共振器。
[0041] 环形共振器170中的每一者与光转电换能器300(在本文中称为域转换器300)配对。图3图解说明代表性域转换器300的详细视图。每一域转换器300包含波导区段310及光电二极管320。波导区段310接近相关联环形共振器170而定位使得光从环形共振器170耦合到波导区段310。光电二极管320将经耦合光学信号转换为对应电信号以用于进一步处理,例如所接收数据流的解调。域转换器300中的每一者可由与其相关联环形共振器170相同的后缀识别。因此,例如域转换器300-11与环形共振器170-11相关联,域转换器300-21与环形共振器170-21相关联等。
[0042] 返回到图1,控制器135及175以一协调方式行动以将数据从NM个环形共振器130中的选定者发射到MN个环形共振器170中的选定者。举例来说,如果期望将由环形共振器130-21接收的数据流发射到环形共振器170-22,那么控制器135可将环形共振器130-21配置为耦合到信道波长λ2,借此以数据流调制λ2载波。波长多路分用器145将λ2载波路由到输出155-2(参见图4A)。接收器控制器175将环形共振器170-22配置为也耦合到信道波长λ2。接着,换能器300-22将光学信号转换到电域以用于处理。所属领域的技术人员将明了,所描述原则可用于将由环形共振器130中的任何者接收的数据发射到换能器
300的任何所要例子,借此实施一般M×N光电切换网络。
[0043] 图1A示意性地图解说明光学网络100可光学地提供N个电装置800-1、…、800-N与M个电装置900-1、…、900-M之间的数据连接的方式。每一电装置800-R经连接以将M个数据流电发射到对应M个环形共振器集合125-R。每一电装置900-S经连接以电监视来自对应N个环形共振器集合165-S的N个数据流。出于所述原因,任何个别电装置800-R能够经由光学网络100将数字数据流传达到任何个别电装置900-S。也就是说,N个电装置800-1到800-N可经由光学网络100与M个电装置900-1到900-M并行地独立通信。作为一实例,电装置800-1到800-N可为数据中心的N个数字数据处理器,且电装置900-1到900-M可为数据中心的M个数字数据存储装置。接着,光学网络100使得N个数字数据处理器中的每一者能够将单独数字数据流选择性地路由到M个数字数据存储装置中的每一者。
[0044] 在其它实施例中,光学网络100可提供N个数据装置的第一集合与M个数据装置的第二集合之间的此些平行数字数据连接。在第一集合中,N个个别装置可包含输出数字数据流的各种类型的常规装置。在第二集合中,M个个别装置可包含输入数字数据流的各种类型的常规装置。
[0045] 已关于环形共振器130中的每一者经配置以耦合到同一集合的信道波长(例如,λ1、λ2、λ3及λ4)中的一者描述以上实施例。在此些实施例中,波长多路分用器145将输入信道波长的循环排列提供到输出可为优选的,如先前在各种实施例中所描述。在一些其它实施例中,每一环形共振器集合125借以耦合到光学载波的波长集合不受限于与环形共振器集合125中的其它者借以耦合到光学载波的波长集合相同。在此些情形中,波长多路分用器145不需要在其输出处提供输入波长信道的循环排列。特定来说,一些此类实施例可选择波长,使得具有同一波长的任何两个信道都不会在同一波导上同时传播。
[0046] 在其中控制器135及175并置的实施例中,可使用数据路径180容易地完成对控制器的操作的协调以传达例如定时信息及/或数据(其传递经选择以用于通信的数据信道)。在其中控制器135及175物理上相距遥远的实施例(例如用于长途通信)中,数据路径180可传达选定数据信道及/或信道调度数据以协调控制器135及175的操作。
[0047] 系统100的光学组件可照惯例形成(例如)为形成于硅衬底(例如,硅晶片)上方的平面结构。方便在其上形成系统100的平台是绝缘体上硅(SOI)晶片,但本发明的实施例不限于此。举例来说,电介质层(例如,等离子体氧化物)可形成于任何适合衬底上,且硅层可通过任何适合方法形成于其上方。其它实施例可使用由(例如)玻璃、蓝宝石或化合物半导体形成的衬底。相关领域的技术人员熟悉此些制作技术。
[0048] 在一些实施例中,系统100的光学及电组件形成于同一衬底上。在此系统中,例如基于硅的电子组件可形成于光子集成电路(PIC)的一个区域上,且光学组件可形成于PIC的另一区域上。互连件可提供从域转换器300到控制级110的导电路径。
[0049] 在其它实施例中,例如由图5A到5C表示,光电子系统的部分可形成于单独衬底上。图5A图解说明根据一个实施例形成的一个此类系统500。电组件形成于电有源衬底510上,光学组件形成于光学衬底520上,且互连件形成于互连衬底530上。衬底510、520及530接着经面连结以形成可操作系统500。
[0050] 电子衬底510可包含例如晶体管、二极管、电阻器及电容器的电子组件以实施系统100的电功能。此些功能可包含但不限于控制器135及175的功能,包含切换、信号调节及放大。电子衬底510可包含基底层540(例如,硅晶片)以及包含电子装置及互连件的作用层550。衬底510可由任何常规及/或未来发现的工艺形成,且不限于任何特定材料类型。通过实例而非限制的方式,此些材料可包含硅、二氧化硅、SiN、InP、GaAs、互连件、互连件及/或各种障壁材料。
[0051] 光学衬底520可包含发射级105、切换级110及接收器级115的光学组件。此些组件包含(例如)光栅耦合器、AWG、光学波导、微腔共振器、光学功率分配器、光学功率组合器及光电二极管。光学波导可通过常规及/或新颖工艺由平面或脊状结构形成。此些组件通常包含光学核心区域及光学包覆区域。核心区域可由任何常规或非常规光学材料系统(例如,二氧化硅、硅、LiNbO3、化合物半导体合金(例如,GaAlAs、GaAlN或InP)或电光聚合物)形成。以Si实施本文中所描述的一些实施例作为非限制性实例。虽然在本发明的范围内的实施例不限于Si,但此材料提供与其他材料系统相关的一些益处,例如相对较低的成本及发展良好的制造基础结构。包覆区域可包含同质或异质电介质材料,例如二氧化硅或苯并环丁烯(BCB)。包覆区域的一些部分可包含空气,出于此讨论的目的所述空气包含真空
[0052] 互连衬底530包含可配置系统500的操作的额外互连结构。互连衬底530可包含实施所要连接性所需要的任何电介质及导电(例如,金属)材料。在一些情形中,衬底530的形成可包含处置晶片的使用以提供机械支撑件,随后从处置件移除衬底530。
[0053] 可通过(例如)工艺或(如图解说明)晶片接合工艺将电子衬底510连结到互连衬底530。此些工艺为半导体制造的技术人员众所周知的,且可包含(例如)化学机械抛光(CMP)以使衬底表面准备用于接合。可通过(例如)如图5A中所图解说明的凸块工艺或如图5B中所图解说明的晶片接合工艺将互连衬底530连结到光学衬底520。在凸块工艺中,焊球560将衬底530中的互连结构连结到光学衬底520中的金属化导通体结构570。导通体结构570可提供衬底520与530之间的电及/或机械连接性。
[0054] 图5C图解说明其中互连及光学功能组合到集成衬底580中的系统100的另一实施例。在所图解说明的实施例中,衬底580包含光学衬底520及形成于光学衬底520的任一侧上的互连层530a及530b。接着可通过例如晶片接合将集成衬底580连结到衬底510。
[0055] 电子衬底510、互连衬底530及光学衬底520的单独形成可服务于数个目的中的至少一者。第一,形成一些特征(例如,光学衬底520中的高质量波导)所需要的热预算可与其它特征(例如,电有源衬底510中的晶体管的掺杂轮廓)不相容。第二,衬底510、520及530可由具有专业技能的实体及/或生产设备单独形成且由另一实体连结。第三,在期望关于经组装系统500的功能的安全性的情况下,制作操作可指派给各种实体使得无一实体获得足够知识来确定装置的特定功能性。接着可在安全条件下完成最终组装以确保经组装系统500的操作的机密性。
[0056] 转向图6,提供用于例如形成根据各种实施例的系统100的方法600。参考本文中(例如,在图1到5中)先前所描述的元件不具限制地描述方法600的步骤。可以所图解说明的次序之外的另一次序执行方法600的步骤,且在一些实施例中可完全省略及/或同时或以平行群组执行所述步骤。在不限于其步骤以串行方式执行的情况下(例如,通过对不同衬底的单独处理)图解说明此方法600。其它实施例(例如,利用常见多重衬底的那些实施例)可并行地及以任何次序部分地或完整地执行所述步骤。
[0057] 在步骤610中,形成输入波导(例如,波导120-1)且将其光学连接到波长多路分用器,例如波长多路分用器145。在步骤620中,形成微腔共振器的第一输入集合中的微腔共振器。这些共振器邻近输入波导而定位使得每一微腔共振器经配置而以可控制方式耦合到在输入波导内传播的多个频道中的对应一者。
[0058] 方法600的一些实施例包含步骤630,其中形成多个输出波导。每一波导光学连接到波长多路分用器。波长多路分用器经配置以将每一载波信号路由到输出波导中的对应一者。
[0059] 一些此类实施例包含步骤640,其中形成多个输出微腔共振器集合。每一共振器集合包含对应多个微腔共振器。每一输出集合中的每一微腔共振器邻近输出波导中的相同对应一者而定位使得每一集合中的微腔共振器可以可控制方式耦合到在对应输出波导内传播的对应不同波长信道。
[0060] 图7呈现例如形成系统100的方法700。参考本文中(例如,在图1到5中)先前所描述的元件不具限制地描述方法700的步骤。可以所图解说明的次序之外的另一次序执行方法700的步骤,且在一些实施例中可完全省略及/或并行或以平行群组执行所述步骤。在本文中且在权利要求书中,“经提供”或“提供”意味可由执行所揭示方法的个体或企业实体制造或借此从除所述个体或实体以外的源(包含另一个体或企业实体)获得装置、衬底、结构元件等。
[0061] 所述方法包含步骤710,其中提供第一衬底。所述衬底具有光学连接到波长多路分用器的输入波导。包含多个微腔共振器的第一输入微腔共振器集合邻近输入所述波导而定位。
[0062] 在步骤720中,提供第二衬底。所述第二衬底上方形成有电子控制器。控制器经配置以控制微腔共振器以将每一微腔共振器以可控制方式耦合到在输入波导内传播的光学信号的多个频道中的对应一者。
[0063] 在步骤730中,连结第一衬底与第二衬底,借此将控制器连接到微腔共振器。
[0064] 本申请案所相关的所属领域的技术人员将了解,可对所描述的实施例做出其它及进一步添加、删除、替代及修改
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