多通道有源光缆光子集成芯片及有源光缆的制作方法

本技术涉及光通信，特别是涉及一种多通道有源光缆光子集成芯片及有源光缆。

背景技术：

1、目前全球光纤通讯行业正在向着高度集成化和低功耗的方向发展，光通讯器件作为光通讯行业的上游产品，在数据通讯领域起到关键作用。当前数据通讯领域对信息传输速率的要求越来越高，光模块作为光纤通信系统中的核心器件，高速信息传输要求光模块不断提高集成度，小型化封装。采用硅光芯片替代原先光模块内自由空间的光学元件，有效提高了集成度，利于光模块小型化封装。

2、有源光缆(active optical cables，aoc)包括中间的传输光缆及其两端的光模块，目前的有源光缆的光模块一般采用vcsel激光器芯片和探测器芯片与硅光芯片耦合。vcsel为多模激光器芯片，相应地，有源光缆的光纤也采用多模光纤，单根光纤只能传输一路多模光信号，多少通道的光信号就需要多少根上传光纤和下载光纤，同时硅光芯片上需要设计同样数量的输入端口和输出端口。当有源光缆速率提升，通道扩展时，如8通道有源光缆，就需要16根多模光纤，而且，光模块内的硅光芯片结构共需设置18个fiber-pic(fiber-photonic integrated circuit，光纤-光子集成芯片)耦合端口，其中16个耦合端口分别对接相应的多模光纤，2个端口耦合两个vcsel激光器。然而，端口与端口彼此之间需要间隔一定的距离以与光纤耦接，因此设置的端口越多将导致光芯片的面积较大，每个芯片的制作成本也将更高，而且不利于光模块的小型化封装。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对的现有多通道有源光缆光芯片面积较大、制作成本高的问题，提供一种多通道有源光缆光子集成芯片及有源光缆。

2、一种多通道有源光缆光子集成芯片，包括衬底层和波导层，所述波导层设有发射端器件和接收端器件，

3、所述发射端器件包括：

4、两个入光耦合结构，分别用于接收第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和所述第二光信号为不同波长的单模光信号；

5、两个分光结构，分别连接所述两个入光耦合结构，每一所述分光结构用于将对应的入光耦合结构接收的第一光信号或第二光信号分成n路子光信号，n为大于1的整数；

6、2n个调制器，分别连接所述两个分光结构，2n个调制器分别接收所述两个分光结构输出的所述2n路子光信号，2n路子光信号与所述2n个调制器一一对应，n为正整数；

7、n个波分复用器和n个第一光纤耦合结构，每一所述波分复用器包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端分别连接两个所述调制器，所述输出端分别连接一个所述第一光纤耦合结构，与同一所述波分复用器连接的两个所述调制器分别连接不同的分光结构；

8、按照一路经过调制的所述第一光信号的子光信号与一路经过调制的所述第二光信号的子光信号分别传输至同一个波分复用器的两个输入端的方式，将n路所述第一光信号的子光信号和n路所述第二光信号的子光信号分别接入n个所述波分复用器，每一所述波分复用器用于将接收到的两路所述子光信号合为一路复合光信号，而输出至所述第一光纤耦合结构，且经所述第一光纤耦合结构输出；

9、所述接收端器件包括：

10、n个第二光纤耦合结构，每一所述第二光纤耦合结构用于接收外部输入的一路具有两种不同波长的复合光信号；

11、n个偏振无关的波分解复用结构和2n个光探测器，每一所述波分解复用结构的两端分别连接一个所述第二光纤耦合结构和两个所述光探测器，用于将所述复合光信号解复用为两路不同波长的光信号，且将所述两路不同波长的光信号分别传输至两个所述光探测器。

12、在其中一个实施例中，所述有源光缆光子集成芯片还包括：

13、至少n个第一监测结构，所述至少n个第一监测结构设于每个所述分光结构的输入端或者其中一路输出端，用于监测输入所述调制器的光信号；

14、2n个第二监测结构，所述2n个第二监测结构分别设于所述2n个调制器的输出端中，用于监测经所述调制器调制后输出的光信号。

15、在其中一个实施例中，

16、所述n为2时，每一所述分光结构包括一个第一级分束器，将从对应的入光耦合结构输入的第一光信号或第二光信号分为两路子光信号后分别传输至所述2n个调制器中的两个调制器；

17、或者，所述n为4时，每一所述分光结构包括一个第一级分束器和两个第二级分束器，所述第一级分束器将从对应的入光耦合结构输入的第一光信号或第二光信号分为两路并分别输入至两个第二级分束器，两个第二级分束器将各自接收到的光信号再各分为2路子光信号，并分别输出至所述2n个调制器中与其对应的4个调制器。

18、在其中一个实施例中，所述分光结构中的分束器均为3db分束器，连接所述2n个调制器的每一所述3db分束器的输入端或其两个输出端的其中一个设有所述第一监测结构，以监测该3db分束器连接的两个调制器的输入光功率。

19、在其中一个实施例中，所述第一监测结构的数量为2n个，分别设于每一所述调制器与所述分光结构之间。

20、在其中一个实施例中，所述第一监测结构和所述第二监测结构均包括小分光比耦合器和监测探测器，所述小分光比耦合器用于从所在光路中分出一较小光功率的监测光至所述监测探测器，以监测所在光路传输的光信号的功率。

21、在其中一个实施例中，每一所述波分解复用结构包括一偏振旋转分离器和两个波分解复用器，所述偏振旋转分离器将对应的所述第二光纤耦合结构接收的复合光信号分成两路线偏振光，并分别传输至两个所述波分解复用器；两个所述波分解复用器分别将各自接收的线偏振光解复用为两路不同波长的光信号，并分别传输至与其连接的两个所述光探测器，两个所述波分解复用器输出的相同波长的光信号传输至同一个所述光探测器。

22、在其中一个实施例中，所述n个第一光纤耦合结构并排设置为一输出光纤阵列耦合结构，所述n个第二光纤耦合结构并排设置为一输入光纤阵列耦合结构；

23、或者，所述n个第一光纤耦合结构与所述n个第二光纤耦合结构并排设置为一光纤阵列耦合结构。

24、在其中一个实施例中，所述发射端器件和所述接收端器件设置在同一个光子集成芯片上，或者，所述发射端器件和所述接收端器件分别设置在不同的光子集成芯片上。

25、在其中一个实施例中，所述光子集成芯片为硅基光子芯片，所述调制器为马赫-曾德尔调制器。

26、一种有源光缆，在其中一个实施例中，包括光纤阵列及其两端的光模块，每一所述光模块包括：

27、上述任意一项所述的多通道有源光缆光子集成芯片；

28、第一单模激光器，用于产生第一光信号，并将所述第一光信号耦合至所述有源光缆光子集成芯片的一入光耦合结构；

29、第二单模激光器，用于产生第二光信号，并将所述第二光信号耦合至所述有源光缆光子集成芯片的另一入光耦合结构，所述第一光信号和所述第二光信号为波长不同的单模光信号。

30、在其中一个实施例中，所述光纤阵列包括2n根光纤，其中n根光纤分别对接其一端的光模块中n个第一光纤耦合结构与另一端的光模块中的n个第二光纤耦合结构；另外n根光纤分别对接其一端的光模块中的n个第二光纤耦合结构与另一端的光模块中的n个第一光纤耦合结构。

31、在其中一个实施例中，所述光纤为单模光纤，所述第一光纤耦合结构和第二光纤耦合结构均与所述单模光纤模式匹配。

32、上述多通道有源光缆光子集成芯片，在发射端中利用分光结构将两种不同波长的单模光信号分别分为n路，再利用n个波分复用器对2n路子光信号进行波分复用合成包含两种不同波长的复合光信号，并通过n个光纤耦合结构输出，即利用n个输出端口可以实现对2n路光信号的发射，有效减少了发射端中输出端口的个数。同时，接收端利用n个光纤耦合结构接收n个输入复合光信号，利用n个偏振无关的波分解复用结构可以将n个输入复合光信号分解为2n路光信号，即利用n个输入端口可以实现对2n路光信号的接收，有效减少了接收端中输入端口的个数。本公开提供的多通道有源光缆芯片结构基于上述波分复用/波分解复用结构，可以有效地减小输入输出端口的数目，从而减小光芯片的面积、减小光芯片的成本，同时可减少与其对接的光纤数量，节约光纤成本。