[发明专利]光学检测器结构以及在单片集成光电装置中作为反馈控制的应用

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年10月19日提交的美国临时申请No.60/620156的权益。

技术领域

本发明涉及集成光电子器件的单片装置的制造，更具体地，涉及应用光学检测器反馈结构以提供这样的单片装置的闭环控制。

背景技术

在基于绝缘体上硅(SOI)的光电子平台中，相当薄的(例如，小于1微米)硅波导用于将光分布在整个芯片中以及提供多种光学功能(例如，分束/合束、调制、转换、波长复用/波长解复用(wavelengthmultiplexing/demultiplexing)、加/降、均衡和色散补偿)。可以在SOI平台上的薄波导中耦合和操控光的能力使光学器件和微电子器件能够真正地集成在单个硅芯片上。光学通信工业中光学器件/子系统的高成本、高能耗以及大结构因素的原因在于缺少可行的器件集成。当今的光电子工业依赖于离散的结构单元和各种材料系统制成的各种元件的混合集成。与20世纪60年代的IC工业类似，这些离散的器件是开环式的，其中这些环被外部地闭合(利用诸如外部光学器件和电子器件)，导致低产出和高成本。

为了实现光学器件和电子器件在硅上的单片集成的整个潜力，必须要提高光和光电功能的性能和产量以匹配电子器件的性能和产量。因此，该领域中需要应付光学性能的变化以及提高这样的设备的整个操作性能的单片的解决方案。

发明内容

现有技术领域中的该需要被本发明所解决，本发明涉及集成光电子器件的单片装置的构造，更具体地，涉及应用光学检测器反馈结构以提供该单片装置的闭环控制。

根据本发明，将电子反馈控制电路与期望的光电子器件一起构成为SOI结构的表面硅层中的单片装置，使得存在于制造变化、温度涨落、电源变化、寿命等的情况中的光学性能得到优化。反馈环通过与反馈电子器件关联的光学检测器的使用而闭合。

单片反馈电子器件至少包括用于将来自相关的光学检测器的模拟输出转换至数字表示的模拟/数字(A/D)转换器。响应于A/D转换器输出，控制电子器件用于将反馈信号提供至光电系统中的一个或更多个器件，以控制系统的响应。在本发明的一些实施例中，在该单片反馈电子器件中可以包括其他的校准和/或查找表，其可由控制电子器件查询以确定合适的反馈信号。在本发明的又一实施例中，在控制电子器件和“片外”(off-chip)系统之间存在通信接口，其用于初始化控制电子器件，从控制电子器件中检索性能数据，或既初始化控制电子器件又从控制电子器件中检索性能数据。

本发明的各个实施例利用单片反馈环路和光学检测器的创造性组合来优化诸如一个或更多个下列因素：(1)光电调制器的输出功率；(2)光学输入耦合能量；(3)可变光学衰减器中的衰减；(4)滤波；(5)光学器件的配置以及更多。

本发明的其他的和进一步实施例将在下列讨论的过程中以及通过参考附图变得显而易见。

附图说明

现在参考附图，

图1以简要形式示出了示意性闭环反馈控制的基于SOI的输入耦合装置；

图2包括本发明的可选实施例的图，该可选实施例利用与调制器(在该情况下为马赫-陈尔德(Mach-Zehnder)调制器)关联的单片反馈装置；

图3示出了与可变光学衰减器(VOA)结合的闭环发明的反馈装置的应用；

图4包括使用本发明的单片反馈电子器件的光学滤波装置的示意性实施例；

图5是具体地设置成与多个单独的光学设备一起使用的本发明的实施例；

图6包括使用本发明的单片反馈装置的示意性光学开关的图；

图7示出使用本发明的反馈装置来控制/修改环所支持的波长的示意性的环形滤波装置；

图8示出了图7的实施例的变化，其中内嵌(in-line)光学检测器用于与反馈装置关联；

图9示出了图7的实施例的另一变化，其中在该情况下，环形波导用于阻止信号进一步传播；以及

图10包括如由本发明的创造性反馈装置控制的示意性光学输出耦合结构的图。

具体实施方式

图1结合简要的俯视图及侧面图示出了根据本发明构成的示意性闭环反馈控制光学输入耦合装置10。如在关于SOI光学系统的各种其他的现有参考中所述，诸如棱镜12的硅棱镜用于将光信号耦合进SOI结构的亚微米厚度的硅表面层14，该SOI结构还包括硅基片16和埋氧层18。