光传输器和光通信装置的制造方法_2

文档序号:8227751阅读:来源:国知局
[0058]例如,在如上所述正常驱动的第一发光元件111中出现故障时,可以通过停止第一发光元件111且通过驱动停止的第二发光元件112来保持M个调制光束的发射。
[0059]因为与发光元件111至IlN的数量相对应,如上所述的发光元件111至IlN可以被切换高达(N-1)次,所以可以进一步允许本示例性实施例的光传输器100变得不能使用的可能性是专利文献I的光传输器的可能性的M分之一。因此,本示例性实施例的光传输器100可以实现高冗余度。
[0060]下面参照图2说明本发明的第二示例性实施例。图2是示出根据本示例性实施例的光通信装置的电路结构的示意性方框图,图3是示出光通信装置的光传输器的电路结构的示意性方框图,并且图4是示出作为光传输器的光学元件装置的结构的示意性电路图。
[0061]图5是示出定向耦合器式3dB耦合器的结构的示意性电路图,该定向耦合器式3dB耦合器是用于形成光传输器的NXM分路装置的2X2分路装置,图6是示出定向耦合器式3dB耦合器的电路结构的示意性平面图,图7示出定向耦合器式3dB耦合器的内部结构,其中,图7(a)是沿着图6的a-a’线的剖视图,图7 (b)是沿着b_b’线的剖视图。
[0062]图8是示出光传输器的MZI光调制器的结构的示意性电路图,图9是示出MZI光调制器的电路结构的示意性平面图,图10示出MZI光调制器的内部结构,其中,图10(a)是沿着图9的a-a’线的剖视图,图10(b)是沿着图9的b_b’线的剖视图。
[0063]图11是示出第一半导体激光器与第二半导体激光器的波长与光谱强度之间关系的特性图,第一半导体激光器与第二半导体激光器是光传输器的发光元件,图12是示出第一半导体激光器和第二半导体激光器的输出的经时变化的特性图。
[0064]本发明第二示例性实施例的光通信装置10包括光传输装置500、光波导阵列300和如图2所不的光接收器阵列400,光传输装置500也是光传输器,且光传输装置500包括如图4所示的光传输器200。
[0065]本发明第二示例性实施例的光传输器200包括激光器阵列210、作为NXM分路装置的8X8分路装置220和调制器阵列230,如图2至图4所示。
[0066]在本发明第二示例性实施例的光传输器200中,激光器阵列210包括是N = 8的发光元件的半导体激光器211至218,并且8个半导体激光器211至218各自发射激光束作为光束。
[0067]8X8分路装置220由12个定向耦合器式3dB耦合器260形成,如图4和图7所示,并且12个3dB耦合器260连接成4乘3矩阵,如图3和图4所示。
[0068]3dB耦合器260将两个输入端口 261和262的其中一个上入射的光束平等地分路,并从两个输出端口 263和264发射这些光束,如图5所示。
[0069]这种光耦合器260例如包括:依次层叠在Si (硅)衬底26a上的S12T覆盖层26b和S12I覆盖层26c ;以及在S1 2下覆盖层26b上形成并且被S1 2上覆盖层26c密封的Si光波导26d,如图6和图7所示。
[0070]8X8分路装置220包括N = 8的输入端口 241至248和M = 8的输出端口 251至258,因为如上所述的这种3dB耦合器260连接成4乘3矩阵,如图3和图4所示。
[0071]因此,8X8分路装置220将各自从8个半导体激光器211至218入射到8个输入端口 241至248的光束平等地分路为8个光束,并从8个输出端口 251至258并行地发射光束。
[0072]调制器阵列230包括M = 8的MZI (马赫曾德尔干涉仪)式光调制器231至238。8个光调制器231至238各自调制各自从8X8分路装置220的8个输出端口 251至258入射的光束。
[0073]这些光调制器231至238的每一个例如包括Si衬底23a、S12T覆盖层23b和S12I覆盖层23c ;Si光波导23d、P+-Si 23e、n+_Si 23f和电极23g,如图4、图8至图10所示。
[0074]通常,NXM分路装置可以在这样的结构中实现,其中数量为2η_1Χη的3dB耦合器260连接成矩阵,或者在N SM且M= 2"的情况下(η是自然数),连接成矩阵的一部分。下面更详细地说明光传输装置500,其是部分地包括本示例性实施例的光传输器200的光传输器。
[0075]本发明第二示例性实施例的光传输装置500包括检测器阵列290,其是监测单元,并且检测器阵列290包括锗光接收器291至298,其是8个光电检测器,如图4所示。
[0076]8个锗光接收器291至298各自以光学方式连接到8个光波导,通过光波导,8个半导体激光器211至218与8X8分路装置220的输入端口 241至248以光学方式相互连接。
[0077]8个锗光接收器291至298各自检测从半导体激光器211至218发射到8X8分路装置220的8个输入端口 241至248的光束。
[0078]第二示例性实施例的光传输装置500包括驱动器阵列510,其是驱动装置,且驱动器阵列510选择性地驱动8个半导体激光器211至218。
[0079]驱动器阵列510包括8个驱动器电路511至518,且8个驱动器电路511至518分别地各自连接到8个半导体激光器211至218。驱动器电路511至518连接到一个控制电路520,且8个锗光接收器291至298连接到一个控制电路520。
[0080]所述的一个控制电路520响应于8个锗光接收器291至298的检测结果,选择性地驱动驱动器电路511至518的其中一个,由此8个半导体激光器211至218的其中一个选择性地发射光束。
[0081]在第二示例性实施例的光传输装置的半导体激光器211至218中,例如假定,正常驱动的第a个半导体激光器21a的中心波长是λ 1,第a个半导体激光器21a的波长谱的半峰全宽是wl,正常停止的第(a+Ι)个半导体激光器21 (a+1)的中心波长是λ2,第(a+Ι)个半导体激光器21(a+l)的波长谱的半峰全宽是《2,如图11所示。
[0082]此外,第a个半导体激光器21a和第(a+Ι)个半导体激光器21 (a+Ι)满足λ 1-λ 2 I ^ (wl+w2)/2ο
[0083]在第二示例性实施例的光传输装置500中,规定自正常驱动的第a个半导体激光器21a的光束的输出的下限是P1,并且其正常输出是P2,如图12所示。
[0084]此外,当检测到自正常驱动的第a个半导体激光器21a的光束的输出从P2减少为Pl时,控制电路520随着时间将正常驱动的第a个半导体激光器21a的输出减少为零(O),并随着时间将停止的作为后备的第(a+Ι)个半导体激光器21 (a+Ι)的输出从零(O)增加为P2。
[0085]如图2所示,光波导阵列300中的8个光波导301至308以光学方式连接到如上所述的光传输装置500,并且8个光波导301至308以光学方式连接到光接收器阵列400中的8个光接收器401至408。
[0086]在第二示例性实施例的光传输器200中,将如上所述的8个半导体激光器211至218、12个3dB耦合器260、8个光调制器231至238以及8个锗光接收器291至298集成在作为一个半导体衬底的硅衬底201上。8个半导体激光器211至218各自分离和放置,如图4所示。
[0087]在第二示例性实施例的光传输装置500中,也可将8个驱动器电路511至518和一个控制电路520也集成在硅衬底201上(是光传输器200中的一个半导体衬底),或者也可以形成在是另一个半导体衬底的硅衬底上(未示出)。
[0088]在如上所述的这种配置中,本发明第二示例性实施例的光传输器200以类似于如同第一实施例的上述光学传输器100的方式工作。在作为部分地包括光传输器200的光传输器的光传输装置500中,控制电路520正常驱动作为8个驱动器电路511至518的其中一个的第一驱动器电路511,并正常停止剩余的7个后备驱动器电路512至518。
[0089]因此,通过8X8分路装置220将通过在第一驱动器电路511中正常驱动的其中一个第一半导体激光器211发射的一个光束分路为8个并行光束,并且光束通过8个光调制器231至238各自调制。自光传输装置500并行发射的8个光调制信号通过8个光波导301并行传输,并通过8个光接收器401至408各自接收。
[0090]在这种情况下,通过第一锗光接收器291检测从第一半导体激光器211发射到8X8分路装置220的第一输入端口 241的光束,并且总是通过控制电路520监测第一锗光接收器291的检测结果。
[0091]如上所述,规定在第二示例性实施例的光传输装置500中,自正常驱动的第a个半导体激光器21a的光束的输出的下限是P1,并且其正常输出是P2,如图12所示。
[0092]如上所述,当通过第一锗光接收器291检测到第一半导体激光器211的输出从P2减少为Pl时,控制电路520随着时间将正常驱动的第一半导体激光器211的输出减少为零
(O),并随着时间将停止的作为后备的第二半导体激光器212的输出从零(O)增加为P2。
[0093]在这种情况下,正常驱动的第一半导体激光器211的中心波长是λ 1,其波长谱的半峰全宽是wl,正常停止的第二半导体激光器212的中心波长是λ 2,其波长谱的半峰全宽是w2,如图11所示,满足
[0094]λ 1-λ2| ^ (wl+w2)/2
[0095]并且因此,当随着时间切换半导体激光器211和212时,不会出现诸如干涉这样的问题,如上所述。
[0096]如上所述,当第二半导体激光器212处于正常驱动的状态时,总是通过第二锗光接收器292检测并且通过控制电路520监测其输出,并将第三半导体激光器213用作后备。
[0097]因为与半导体激光器211至218的数量相对应,如上所述的8个半导体激光器211至218可以被切换高达7次,所以可以进一步允许第二示例性实施例的光传输装
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