具有随机稀疏光学相控阵的光子集成电路的制作方法

背景技术：

1、光学相控阵(opa)有时被用在光子集成电路(pic)中以促进光学信号波束的传输或接收。光子集成电路可以具有集成到光子集成电路中的多个光子或基于光的功能。opa可以被用于通过利用天线元件形成光学信号波束来传输光学信号波束。与从天线元件传输的光学信号波束相关联的相位和/或振幅可以由一个或多个光学相位和/或振幅调制器控制或调整，以便以一个或多个维度执行波束整形、波束指向和/或波束转向。

2、但是，当天线元件的数量变得太大时，由于光学和电气布线(例如，波导和电气接线的布线)方面的挑战，在常规opa中无法执行二维远场波束转向。在此类阵列中，由于pic上的光学和电气布线所允许的空间有限，由许多天线元件产生的电路拓扑不允许缩放并且干扰opa上的光学和电气布线。增加阵列元件之间的距离以允许用于光学和电气布线的更多空间会不期望地导致来自光学信号波束或接收波束增益包络的大光栅瓣，并且减小光学信号波束的转向范围。因而，在不造成光学信号的严重降级的情况下，opa的可扩展性常常是不可能的。

3、此外，实现二维波束转向的大规模opa是通过扫掠输入到opa的源激光的波长来实现的，以便在两个方向之一上将波束转向。这使得大规模opa无法用于要求固定激光波长或有限调谐范围的激光波长的应用。为了缓解上述问题，在光子集成电路(pic)领域需要opa的光学和电气布线的替代布置，该布置允许opa中的可扩展性和旁瓣抑制。

技术实现思路

技术特征：

1.一种光子集成电路pic，包括：

2.如权利要求1所述的光子集成电路pic，其中光学相控阵是稀疏阵列，在所述稀疏阵列中所述多个阵列元件被定位成使得阵列元件之间的距离大于来自电磁辐射源的电磁辐射的波长的1/2。

3.如权利要求1所述的光子集成电路pic，其中光学相控阵opa中的阵列元件的非周期性位置被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络具有大于预定阈值的峰旁瓣比，

4.如权利要求3所述的光子集成电路pic，其中光学相控阵opa中的阵列元件的非周期性位置是被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络在所发射光学波束的多个扫描角中的每个扫描角处具有大于预定阈值的峰旁瓣比的伪随机位置。

5.如权利要求4所述的光子集成电路pic，其中所发射光学波束或接收波束增益包络的所述多个扫描角包括-60度与+60度之间的角度，以及

6.如权利要求3所述的光子集成电路pic，其中阵列元件的伪随机位置被设置为使得所发射光学信号波束或接收波束增益包络可通过由光学相位调制器中的一个或多个光学相位调制器进行的相位调整的控制连续地转向通过所述多个扫描角。

7.如权利要求6所述的光子集成电路pic，其中阵列元件的伪随机位置被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络可通过利用从电磁辐射源供应的电磁辐射的单个相干波长、由光学相位调制器中的一个或多个光学相位调制器进行的相位调整的控制连续地转向通过所述多个扫描角。

8.如权利要求6所述的光子集成电路pic，其中阵列元件的伪随机位置被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络可通过由光学相位调制器中的一个或多个光学相位调制器进行的相位调整的控制在两个维度上可转向。

9.如权利要求1所述的光子集成电路pic，其中所述多个阵列元件中的至少一些阵列元件的位置在基板上的一个或多个方向上是非周期性的。

10.如权利要求1所述的光子集成电路pic，还包括以下至少之一：

11.如权利要求10所述的光子集成电路pic，其中源激光器生成处于单个相干波长处的光能。

12.如权利要求1所述的光子集成电路pic，其中波导是光学波导。

13.如权利要求1所述的光子集成电路pic，包括：

14.如权利要求1所述的光子集成电路pic，包括：

15.如权利要求13所述的光子集成电路pic，其中电子层包括一个或多个cmos电路。

16.一种光子集成系统，包括：

17.如权利要求16所述的光子集成系统，其中光学相控阵是稀疏阵列，在所述稀疏阵列中所述多个阵列元件被定位成使得阵列元件之间的距离大于来自电磁辐射源的电磁辐射的波长的1/2。

18.如权利要求16所述的光子集成系统，其中光学相控阵opa中的阵列元件的非周期性位置被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络具有大于预定阈值的峰旁瓣比，

19.如权利要求18所述的光子集成系统，其中光学相控阵opa中的阵列元件的非周期性位置是被设置为使得来自所述多个阵列元件的所发射光学信号波束或接收波束增益包络在所发射光学波束或接收波束增益包络的多个扫描角中的每个扫描角处具有大于预定阈值的峰旁瓣比的伪随机位置。

20.一种配置光子集成电路pic的方法，该方法包括：

技术总结
本文公开了一种光子集成电路(PIC)。PIC能够包括基板、由基板支撑的主光学波导。主光学波导能够与电磁辐射源通信，并且被配置为接收来自电磁辐射源的电磁辐射。第一分支光学波导能够在第一位置处光学耦合到主光学波导。光学相控阵(OPA)能够包括多个阵列元件，每个阵列元件具有光学天线和光学相位调制器。所述多个阵列元件的第一子集中的至少一些阵列元件能够光学耦合到第一分支光学波导，其中所述多个阵列元件中的至少一些阵列元件的位置在基板上的一个或多个方向上是非周期性的。

技术研发人员：M·D·索塔尼,J·G·利瑟姆,D·D·史密斯,A·尼查耶夫
受保护的技术使用者：雷神BBN技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26