[发明专利]一种硅基光电集成芯片装置及带有该硅基光电集成芯片装置的发射系统

说明书

本发明公开了一种硅基光电集成芯片装置和带有该装置的发射系统，该装置包括：片上集成的电光调制器，用于接收输入的光源，并将输入的电调制信号调制为光信号；片上集成的光学滤波器，用于对来自所述片上集成的电光调制器的调制后的光信号进行滤波，输出经过调制和滤波后的光信号；至少一个片上集成的光学耦合器，用于将所述经过调制和滤波后的光信号输出。本发明采用片上集成的光学滤波器对发射系统的带宽进行粗补偿和采用片上集成的电光调制器进行细补偿从而提高了带宽补偿效率，提高了信噪比，减小了装置体积，降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路芯片领域，具体地，涉及一种硅基光电集成芯片装置及带有该硅基光电集成芯片装置的发射系统。

背景技术

由于耦合器、调制器、光电二极管、雪崩光电二极管、偏振分集部件和多模干涉仪的高密度集成能力,硅光子集成电路(Si PIC)已经获得了极大的关注。随着对带宽需求的日益增加，主流应用的调制速率不断提高，调制格式复杂度逐渐提高。然而，光发射系统的带宽受限于调制器带宽、驱动器带宽、封装带宽，难以满足日益提高的调制速率和调制格式需求。

截至目前，在光发射系统上应用了两种带宽补偿方案。第一个方案是数字预补偿(DPC，Digital Pre-Compensation)，它的优点是利用数字信号处理芯片(DSP)可以对信号进行几乎任意波形的补偿，从而提高系统带宽。但数字预补偿的一个缺点是它会降低信号的功率，对带宽补偿越多，信号功率降低越多，信号平均幅值也越低。降低信号功率会使得数模转换器(DAC)给信号带来相对较大的噪声，降低信号的信噪比(SNR)。数字预补偿的另一个缺点是，驱动器(Driver)对于DAC产生的信号放大倍率是有限的，且存在有最小输入幅值。过低的信号功率会使得驱动器无法工作在最佳状态且输出电压幅值较低，降低调制器(Modulator)的调制效率。因此，虽然理论上DSP可以进行任意波形的补偿，在实际应用中只能进行有限的补偿。

另一种方案是光学预补偿(OPC，Optical Pre-Compensation)，其通常需要一个光学滤波器。光学滤波器对信号的载波进行滤波，从而实现对带宽的补偿。由于OPC并不直接作用于电信号，所以不会造成SNR降低和调制效率降低。但是，在实际应用中，OPC常常需要使用任意信号整形器(Arbitrary Waveshaper)实现。基于空间光学和硅上液晶(LCoS)技术的任意信号整形器体积较大且价格昂贵，难以在通讯中大规模应用，往往只用于实验研究领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供对光发射系统进行有效的带宽补偿并且降低装置的体积和成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种硅基光电集成芯片装置，包括：

片上集成的电光调制器，用于接收输入的光源，并将输入的电调制信号调制为光信号；片上集成的光学滤波器，用于对来自所述片上集成的电光调制器的调制后的光信号进行滤波，输出经过调制和滤波后的光信号；至少一个片上集成的光学耦合器，用于将所述经过调制和滤波后的光信号输出。

可选地，所述输入的光源来自外置激光器。

可选地，还包括一个片上集成的光学耦合器，其设置在所述外置激光器和所述片上集成的电光调制器之间，用于所述外置激光器和所述片上集成的电光调制器的光信号耦合。

可选地，还包括片上集成的激光器，所述输入的光源来自所述片上集成的激光器。

可选地，所述硅基光电集成芯片装置的基底材料为绝缘衬底上的硅。

可选地，所述片上集成电光调制器为马赫-曾德尔干涉调制器(MZM)，或为微环调制器(MRM)，或为电吸收调制器(EAM)，或为多个MZM、MRM、EAM组成的复杂格式调制器。

可选地，所述片上集成的光学滤波器为二阶微环滤波器。

可选地，所述片上集成的光学滤波器为马赫-曾德尔干涉结构或光子晶体结构。