光收发器的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请基于并且要求2014年3月25日提交的日本专利申请No. 2014-061156在 优先权，其全部内容以参考的方式并入于此。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种光收发器，其在光通信、光互连等中执行电信号和光信号之间的 信号转换。
【背景技术】
[0003] 人们的注意力已经集中到光调制器，其中，PIN(P-本征-n)结等形成在硅光 波导中、且载流子密度改变以调节区域的折射率。这是由于与已用作光调制器的锂铌 酸盐光调制器相比，具有很多优势，例如小尺寸、低电压驱动、低成本、和容易与其他光 学元件和电子电路集成。已知，这种类型的光调制器在PIN结上正向偏置期间的效率 高，但是在高于由CR时间常数确定的截止频率的频率范围内，效率以20dB/deCade降 低。非专利文献（S.Akiyama等人，〃12.5_Gb/soperationwith0.29-VcmVjtLusing siliconMach-Zehndermodulatorbased-onforward-biasedpindiode,"OPTICS EXPRESS,Vol. 20,No. 3,pp. 291 1-2923, 2012)公开了一种用于预先由FIR(有限脉冲响应） 滤波器预强调输入电信号的方法，以弥补这样的频率特性。
[0004] 另一方面，日本专利申请特许公开No. 2012-063768公开了 一种能够产生光去强 调信号的光调制器。
[0005] 相关的技术在日本专利申请特许公开No. 2002-258228、日本专利申请特许公开 No. 2004-085602、和国际公开号W02011/114753 中描述。
【发明内容】
[0006] 本发明的示例性目的是提供一种光收发器，其可解决由于使用硅光调制器所导致 的问题。
[0007] 根据本发明的示例性方面的光收发器包括：干涉计，其包括输入侧光耦合器，输出 侧光耦合器，和两个臂，通过该两个臂传播光，该两个臂设置在所述输入侧光耦合器和所述 输出侧光耦合器之间，并且干涉计在通过所述两个臂传播的光束之间，附加大致JT/2+2n31 的偏置相位差，n表示整数；光相位调制器，其产生通过取决于输入的电信号来调制输入的 连续波光的相位而获得的光信号；以及光延迟装置，其产生由所述光相位调制器调制的光 信号到达所述输出侧光耦合器的时间差，其中，所述光相位调制器通过改变硅光波导中的 载流子密度而操作。
【附图说明】
[0008] 当参考附图时，从接下来的详细描述，本发明的示例性特征和优点将变得明显，其 中：
[0009] 图1是示意性地示例根据本发明第一示例性实施例的光收发器的电路构造的方 块图；
[0010] 图2A是示例在本发明示例性实施例中的、没有光延迟装置的延迟时间的来自马 赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0011] 图2B是示例在本发明示例性实施例中的、具有光延迟装置的延迟时间的来自马 赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0012] 图2C是示例在本发明示例性实施例中的、具有不同的光延迟装置延迟时间的来 自马赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0013] 图2D是示例在本发明示例性实施例中的、具有不同的光延迟装置延迟时间的来 自马赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0014] 图2E是示例在本发明示例性实施例中的、具有不同的光延迟装置延迟时间的来 自马赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0015] 图2F是示例在本发明示例性实施例中的、具有不同的光延迟装置延迟时间的来 自马赫-曾德尔干涉计的光学输出的眼图的特征图；
[0016] 图3是示意性地示例根据本发明第二示例性实施例的光收发器的电路构造的方 块图；
[0017] 图4是示意性地示例根据本发明第三示例性实施例的光收发器的电路构造的方 块图；
[0018] 图5是示意性地示例根据本发明第四示例性实施例的光收发器的电路构造的方 块图；
[0019] 图6是示意性地示例根据本发明第五示例性实施例的光收发器的电路构造的方 块图。
【具体实施方式】
[0020] 下面，将参考图1描述本发明的示例性实施例。图1是示意性地示例根据本发明 第一示例性实施例的光收发器的电路构造的方块图。
[0021] 本示例性实施例的光收发器101是，附加大致31 /2的偏置相位差，使相位由输入 电信号调制的光信号与相位由在该输入电信号之前或之后的一定时间的输入电信号调制 的光信号干涉的装置。光收发器101包括：用于将输入电信号输入到相位调制器的至少一 根电线7,产生相位调制的光信号的光学相位调制器1、2,提供要使其互相干涉的两个光信 号之间的时间差的光学延迟装置3,调整要使其互相干涉的两个光信号的振幅的光衰减器 9,和两个光耦合器5、6。这些元件由如图1所示的光波导8互连，并且作为一个整体构成使 两个光信号互相干涉的马赫-曾德尔干涉仪。
[0022] 输入到光親合器5的连续波光分为两个光束。一个光束输入到光相位调制器1。 另一个光束输入到光衰减器9,在光衰减器中振幅被调整，然后输入到光相位调制器2。光 相位调制器1、2取决于通过电线7输入的电信号，调制分别输入到光相位调制器的光束的 相位。相位由光相位调制器2调制的光信号输入到光耦合器6。相位由光相位调制器1调 制的光信号由光学延迟装置3延迟预定量的延迟时间，然后输入到光耦合器6。光耦合器6 是在通过交叉端口（crossport)输入的光束和通过横杆端口（barport)输入的光束之间 附加Jr/2+2nJr的相位差，而使光束相互干涉，然后输出得到的光束的光耦合器，n表示整 数。
[0023] 从减小尺寸、高集成和降低成本的观点来说，期望通过半导体材料的微加工来形 成如上所述的光收发器101，具体地，光收发器优选地由在硅衬底上形成的平面光波导构 成。然而，如在上述非专利文献所示地，已知使用硅的PN结或PIN结的光相位调制器的效 率在由CR时间常数确定的截止频率高的频率范围内以-20dB/deCade降低。在本示例性实 施例中，光延迟装置3的延迟时间设定为与在输入到光相位调制器1和光相位调制器2中 的电信号的比特率（bitrate)下的大致0. 5至1. 5比特（bit)相对应的时间长度，这使得 能够构成光学有限脉冲响应（FIR)滤波器。并且，能够使用光学滤波器的频率特性，补偿上 述调制器的频率特性，即-20dB/deCade，并且产生高速光学调制信号。
[0024] 因此，期望在半导体衬底上形成的光收发器101，光收发器特别优选地由形成在硅 衬底上的平面光波导构成。优选地，使用形成在硅衬底上的硅光波导作为光波导8。
[0025] 优选地，通过使用形成在硅光波导上的PN结或PIN结，来构成光相位调制器1和 光相位调制器2。取决于施加到PN结或PIN结的电压变化，结中的载流子聚集改变，并且由 于载流子等离子体效应导致折射率改变，从而调制通过结的光束的相位。
[0026] 如上所述地，优选地，光延迟装置3附加与在施加到光相位调制器1和光相位调制 器2上的电信号的比特率下的大致0. 5至1. 5比特对应的延迟时间。例如，如果电信号的 比特率等于28Gbps，则真空中的波长接近lcm。因此，如果硅光波导的有效折射率等于大致 2,则长度接近5_的硅光波导构成光延迟装置3的1比特元件。可以使用具有慢光效应的 光子晶体波导、环谐振器、标准具谐振器等作为以较短光波导获得类似延迟时间的装置。
[0027] 光親合器5是这样的光親合器：其中通过一个输入端口输入的光以相同的相位输 出到两个输出端口，在下文中它被称为同相光親合器。另一光親合器6是这样的光親合器： 其在通过交叉端口输入的光束和通过横杆端口输入的光束之间附加Ji/2的相位差，使它 们相互干涉，然后将它们输出，在下文中它被称为Ji/2光耦合器。这使得在马赫-曾德尔 干涉计中相互干涉的两个光信号之间附加n/2的偏置相位差。
[0028] 上面描述的是，设置在马赫_曾德尔干涉计11输入侧上的、用作分光器的光耦合 器5构成为同相光耦合器，并且设置在输出侧上的光耦合器6构成为31/2光耦合器。然而， 也可以接受的是，设置在输入侧上的、用作分光器的光耦合器5构成为31 /2光耦合器，设置 在输出侧上的光親合器6构成为同相光親合器。在这种情况下，光親合器5是在输出到交 叉端口的光和输出到横杆端口的光之间附加 31/2的相位差并将它们输出的親合器；光親 合器6是使通过两个输入端口输入的光束同相地相互干涉并将它们输出的耦合器。
[0029] 在图1中，设置在输入侧上的、用作分光器的光親合器5由1X2光親合器构成，设 置在输出侧上的光耦合器6由2X 2光耦合器构成。然而，也可以接受的是，设置在输入侧上 的、用作分光器的光親合器5由1X2光親合器构成，设置在输出侧上的光親合器6由2X 1 光耦合器构成。替代地，也可以接受的是，设置在输入侧上的、用作分光器的光耦合器5由 2X2光親合器构成，设置在输出侧上的光親合器6由2X 1光親合器构成。替代地，也