[发明专利]一种单片集成相干光接收器芯片

权利要求书

1.一种单片集成相干光接收器芯片包含：

在芯片输入端面上的三个光输入端口，其中第一光输入端口提供本地振荡源的，第二输入端口提供X-偏振光信号的接入，第三输入端口提供Y-偏振光信号的接入；

该芯片还包括两个90°光学相位混合器，其在芯片上分别放置在适合接收X-偏振光信号或Y-偏振光信号的地方，此两个90°光学相位混合器各有两个输入光波导和四个输出光波导；

所述的二组四个输出光波导分别连接到相应的二组四个波导型光探测器；

所述波导型光探测器的光轴平行于芯片输入端面或和芯片输入端面有小于15度的角度；

从所述波导型光探测器产生的电信号经两组四路传输线传输到相应的沿着芯片输出端面排列的8个电输出口，此输出端面与输入端面分别位于芯片的相对的两侧；

所述的光学相位混合器的两组四个输出光波导和相应的两组四路传输线形成了从相应的两个光学相位混合器的输出到所述相干光接收器芯片两组四个电输出口的两对四路延迟线；

这8条延迟线之间的净延迟差达到最小化；

所述的光输入端口都包含集成在芯片上的光斑转换器，使得输入端面的光模斑尺寸和单模光纤的模斑相匹配；

所述的光输入端口之间的距离设计成一对信号光波导之间的距离和外部偏振分束器相匹配，同时本地振荡光输入端口的位置远离信号光输入端口，以便于模块组装。

2.根据权利要求1所述的单片集成相干光接收器芯片，其中所述的光学相位混合器的光轴旋转至平行于输入端面，并使二个相应的光学相位混合器具有反向对称性且其输入光波导相对靠近而其输出光波导向外分开。

3.根据权利要求1所述的单片集成相干光接收器芯片，其中所述的光学相位混合器的光轴垂直于输入端面，输出光波导经过弯折和相应的波导型光探测器的方向相匹配，所述波导型光探测器的光轴平行于芯片输入端面或和芯片输入端面有小于15度的角度。

4.根据权利要求3所述的单片集成相干光接收器芯片，其中所述的两个光学相位混合器及其两个输入光波导具有旋转对称性，而其两组四路输出延迟线则具有反向对称性，反向对称轴垂直于芯片输入端面，而旋转对称的中心就位于此反向对称轴上。

5.根据权利要求4所述的单片集成相干光接收器芯片，其中的本地振荡源输入光波导与两个信号光波导中的一个相交叉之后排列两个光学相位混合器之间；然后所述的本地振荡源输入光波导被等分成两路本地振荡源波导分别被导入相应的光学相位混合器。

6.根据权利要求4所述的单片集成相干光接收器芯片，对应于本地振荡源光输入的第一光波导绕过前述光学相位混合器中的一个的输出光波导及相应的光探测器，从相应的传输线下方穿过到所述的光学相位混合器之间，然后所述的本地振荡源输入被分成相同的两部分，分别连接到相应的两个相应的光学相位混合器的输入。

7.根据权利要求5或6所述的单片集成相干光接收器芯片，其中所述的两个光学相位混合器的光轴转至相对输入端面成一角度，此角度是0°到90°之间的任何角度，以实现接收器芯片不同的纵横比。

8.根据权利要求7所述的单片集成相干光接收器芯片，其中更进一步包含一个分路检测器，每一个分路检测器后连接一个可变光衰减器，所述分路检测器和可变光衰减器就位于芯片输入端面和相应的光混合器的输入光波导之间，分别处于X-偏振和Y-偏振光信号线路上；这两个可变光衰减器分别工作，或者统一控制，两个分路检测器的输出合在一起监测，或者独立工作。

9.一个单片集成相干光接收器芯片，包含一相干接收器阵列，此阵列至少包含两个如权利要求5、6、7或8所述的单片集成相干光接收器芯片，其中至少有一个本地振荡源被相干接收器阵列共享。

10.根据权利要求9所述的单片集成相干光接收器芯片，该芯片的波导材料包括但不局限于GaAs，InP，GaAs基的三元和四元材料，InP基的三元和四元材料，硅和氧化硅材料，氮化硅和薄膜材料，或所述材料的组合。

11.根据权利要求9所述的单片集成相干光接收器芯片，其波导材料由复合材料组成，包括但不局限于不同属性的多层材料，包括但不局限于圆晶片键合或纳米膜堆积工艺。