单体集成相干收发器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113810118A(43)申请公布日2021.12.17(21)申请号202111095983.8(51)Int.Cl.(22)申请日2020.04.08H04B10/40(2013.01)H04B10/61(2013.01)(30)优先权数据62/919,9992019.04.08US(62)分案原申请数据202010268249.62020.04.08(71)申请人NANO科技（北京）有限公司地址100094北京市海淀区永丰路9号院2号楼4层101(72)发明人蔡鹏飞方舟李臆张宁于让尘洪菁吟潘栋(74)专利代理机构北京京万通知识产权代理有限公司11440代理人许天易权利要求书4页说明书10页附图3页(54)发明名称单体集成相干收发器(57)摘要本发明公开了单体收发器的各种实施例，其可以被制造在半导体衬底上。单体收发器包括相干接收器模块(CRM)，相干发射器模块(CTM)和本振光分离器，以可调功率比将本振光馈送到CRM和CTM。单体收发器通过采用雪崩光电二极管(APD)进行光电转换来提供可调的响应度。单体收发器还采用偏振光束旋转分离器(PBRS)和偏振光束旋转组合器(PBRC)来支持包括偏振复用正交幅度调制(PM‑QAM)和偏振复用正交相移键控(PM‑QPSK)的调制方案。CN113810118ACN113810118A权利要求书1/4页1.单体相干收发器，包括：第一输入端口，其用于接收光输入，所述光输入包括通过调制方案由信号调制的载波；第二输入端口，其用于接收本振光(LO)，所述本振光的频率基本等于所述载波的频率；LO分离器，其用于以第一LO和第二LO之间的分离比将所述本振光(LO)分为第一LO和第二LO；相干接收器模块(CRM)，其用于基于所述光输入和所述第一LO来检测所述信号；第三输入端口，其用于接收电调制信号；相干发射机模块(CTM)，其用于基于所述第二LO和所述电调制信号产生光输出信号；和输出端口，其用于传输所述光输出信号，其中，所述调制方案包括偏振复用正交幅度调制(PM‑QAM)或偏振复用正交相移键控(PM‑QPSK)；所述LO分离器包括：1x2光耦合器，其具有输入、第一输出和第二输出；可调谐移相器，其具有输入和输出，所述可调谐移相器被配置为基于电压提供相移；和2x2光耦合器，其具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出，以及其中：所述1x2光耦合器配置为在所述1x2光耦合器的输入处接收所述本振光(LO)，所述1x2光耦合器的所述第一输出耦合到所述可调谐移相器的输入，所述可调谐移相器的输出耦合到所述2x2光耦合器的所述第一输入，所述1x2光耦合器的所述第二输出耦合到所述2x2光耦合器的所述第二输入，所述2x2光耦合器被配置为在所述2x2光耦合器的所述第一输出处产生所述第一LO，所述2x2光耦合器还被配置为在所述2x2光耦合器的所述第二输出处产生所述第二LO，以及所述第一LO和所述第二LO之间的所述分离比由基于所述电压的所述相移确定。2.根据权利要求1所述的单体相干收发器，其中，所述光输入包括横向电(TE)分量和横向磁(TM)分量，并且其中，所述CRM包括偏振束旋转分束器(PBRS)，用于将所述TE分量从所述TM分量分离。3.根据权利要求2所述的单体相干收发器，其中，所述CRM还包括：光学检测阵列(ODA)，其包括多个光电二极管；第一混合器，其具有两个输入和四个输出，所述第一混合器的两个输入分别耦合到所述TE分量和所述第一LO，所述第一混合器的四个输出中的每个输出分别耦合到所述ODA的对应的光电二极管；和第二混合器，其具有两个输入和四个输出，所述第二混合器的两个输入分别耦合到所述TM分量和所述第一LO，所述第二混合器的四个输出中的每个输出分别耦合到所述ODA的相应光电二极管。4.根据权利要求3所述的单体相干收发器，其中，所述多个光电二极管中的每个光电二极管的内部电流增益能够通过调节施加到所述光电二极管的相应偏置电压来编程。5.根据权利要求3所述的单体相干收发器，其中，所述多个光电二极管中的每一个光电二极管包括：包含硅的衬底；2CN113810118A权利要求书2/4页绝缘体层，其设置在所述衬底的顶部上，所述绝缘体层包括二氧化硅；底部接触层，其设置在所述绝缘体层的顶部上，所述底部接触层包括重掺杂的n型硅；雪崩层，其设置在所述底部接触层的顶部上，所述雪崩层包括本征硅；p电荷层，其设置在所述雪崩层的顶部上，所述p电荷层包括中等掺杂的p型硅；吸收层，其设置在所述p电荷层的顶部上，所述吸收层包含本征锗；和顶部接触层，其设置在所述吸收层的顶部上，所述顶部接触层包括重掺杂的p型非晶硅。6.根据权利要求5所述的单体相干收发器，其中：所述底部接触层包括由