【技術實現步驟摘要】
本技術涉及微波光子的，尤其是涉及一種光子集成芯片。
技術介紹
1、在傳統電信號傳輸中，存在嚴重的信號衰減和效率低等問題。英特爾曾在博文中表示，在一個數據中心內部電路上，如使用pcb進行傳輸，在兩個芯片物理距離超過1米的情況下，接收端收到的信號強度僅為傳輸端的萬分之一。而光纖光生毫米波系統的大帶寬，不僅可降低能耗和發熱，還能實現大容量光互連，提升數據傳輸的質量，有效解決網絡擁堵和延遲等問題。
2、微波光子學是融合微波技術和光子技術的新型學科，即利用光學裝置和技術來產生、處理、控制和傳輸高頻微波信號，具有帶寬大、損耗低、重量輕、抗電磁干擾等優點，已廣泛應用于無線通信、雷達、傳感、成像和儀器等領域。由于現代光子技術的大帶寬可以突破傳統射頻光生毫米波系統的帶寬限制(小于幾十ghz)，微波光子學在產生和處理超寬帶、高頻微波信號方面提供的獨特能力使其成為寬帶微波應用的一個有前景的替代品。
3、目前光生微波的技術均是基于分離元器件實現的，如光電振蕩器光生毫米波系統等，分離元器件存在功耗大、體積大、光變頻效率低和噪聲大等難以解決的問題。在未來的大容量光纖通信光生毫米波系統中，能夠提供高速、高響應性和高飽和輸出的集成芯片是非常必要的。
技術實現思路
1、為了降低光生毫米波系統功耗，降低光生毫米波系統體積，降低鏈路光損耗，提高光電轉化效率，本申請提供一種光子集成芯片。
2、本申請提供一種光子集成芯片，包括芯片主體，所述芯片主體上集成有用于產生不同波長的連續光的產生模
3、本技術的有益效果為：通過將產生模塊、合波拍頻模塊、信號轉換模塊和天線均集成于芯片主體上，降低了光生毫米波系統體積，集成化設計減少了光信號在傳輸過程中的接口和轉換次數，降低了鏈路光損耗。合波拍頻模塊對產生模塊輸出的任意兩束激光進行合波，信號轉換模塊將合波拍頻模塊輸出的合波拍頻信號轉換成毫米波信號，提高了光電轉化效率，并通過天線向外發送毫米波信號。
4、進一步，所述產生模塊包括激光器陣列和多個溫度控制器，所述激光器陣列包括多個陣列分布的激光器，每個所述激光器均與一個所述溫度控制器連接。
5、采用上述進一步方案的有益效果是：通過溫度控制器控制激光器的工作溫度，可以實現激光器波長的調諧，從而使得產生的毫米波信號具有可調諧的效果。
6、進一步，所述合波拍頻模塊包括陣列波導光柵，所述激光器陣列的出光口與所述陣列波導光柵的入光口連接。
7、采用上述進一步方案的有益效果是：陣列波導光柵對激光器陣列輸出的任意兩束不同波長的激光進行合波，將兩束激光合成一束光，合波過程中，由于兩個不同波長的激光信號發生干涉效應，因此，可以得到兩束不同波長的激光對應的合波拍頻信號，該合波拍頻信號為毫米波的差頻信號，提高了能夠被信號轉換模塊檢測到的準確性。
8、進一步，所述信號轉換模塊包括半導體光放大器和單行載流子光電探測器，所述陣列波導光柵的出光口與所述半導體光放大器的入光口連接，所述半導體光放大器的出光口與所述單行載流子光電探測器的入光口連接。
9、采用上述進一步方案的有益效果是：合波拍頻信號進入半導體光放大器(soa)，半導體光放大器(soa)可以對合波拍頻信號進行光放大，以確保合波拍頻信號在傳輸到單行載流子光電探測器(utc-pd)時具有足夠的強度，替代了分立器件edfa，降低了光子集成芯片整體的尺寸和功耗。單行載流子光電探測器能夠有效地將合波拍頻信號轉換為毫米波信號。
10、進一步，所述天線為毫米波發射天線，所述天線通過cpw線與所述單行載流子光電探測器的信號輸出口連接。
11、采用上述進一步方案的有益效果是：降低了毫米波發射的鏈路損耗，提高了信號傳輸的效率和質量。
12、進一步，每個所述激光器、半導體光放大器和單行載流子光電探測器均為波導結構。
13、采用上述進一步方案的有益效果是：激光器和、半導體光放大器和單行載流子光電探測器之間結構上的相似性，可以實現波導兼容，從而可以構建更加緊湊、高效的光子集成芯片，有助于降低光子集成芯片的成本、提高光子集成芯片的帶寬和響應速度。
14、進一步，所述激光器陣列的出光口與所述陣列波導光柵的入光口波導連接。
15、采用上述進一步方案的有益效果是：通過陣列波導光柵與激光器陣列的波導連接，可以確保光信號直接、高效地進入陣列波導光柵，減少了光信號在傳輸過程中的損耗，代替了分立元件的透鏡耦合，減少了物料和光路損耗。
16、進一步，所述半導體光放大器的出光口與所述單行載流子光電探測器的入光口波導連接。
17、采用上述進一步方案的有益效果是：通過半導體光放大器與單行載流子光電探測器的波導連接，可以確保放大后的光信號直接、高效地進入單行載流子光電探測器，從而提高了探測器的靈敏度和響應速度，替代了分立器件edfa，降低了尺寸和功耗，且與兩側光器件連接都是波導結構，降低了光路損耗。
18、進一步，所述單行載流子光電探測器的響應度大于0.3a/w、半功率帶寬大于150ghz以及飽和光功率大于20mw，在100ghz的工作頻率下，所述單行載流子光電探測器的射頻信號的輸出功率大于-8dbm。
19、采用上述進一步方案的有益效果是：使得單行載流子光電探測器具有大帶寬和高飽和輸出功率特性，產生的毫米波輸出功率較大，無需電器件放大器，減少了光生毫米波系統元器件，同時降低了功耗。
20、進一步，所述芯片主體包括化合物半導體襯底，所述激光器陣列、各個所述溫度控制器、所述陣列波導光柵、所述半導體光放大器和所述單行載流子光電探測器均集成于所述化合物半導體襯底的同一平面。
21、采用上述進一步方案的有益效果是：通過將不同光電子器件集成到一個芯片上，大大減小了光生毫米波系統的整體尺寸，更適合小型化封裝。
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1.一種光子集成芯片，其特征在于，包括芯片主體，所述芯片主體上集成有用于產生不同波長的連續光的產生模塊、合波拍頻模塊、信號轉換模塊和天線，所述產生模塊的輸出端與所述合波拍頻模塊連接，所述合波拍頻模塊的輸出端與所述信號轉換模塊連接，所述信號轉換模塊的輸出端與所述天線連接，所述信號轉換模塊為將接收到的所述合波拍頻模塊輸出的合波拍頻信號轉換為毫米波信號的模塊。
2.根據權利要求1所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述產生模塊包括激光器陣列和多個溫度控制器，所述激光器陣列包括多個陣列分布的激光器，每個所述激光器均與一個所述溫度控制器連接。
3.根據權利要求2所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述合波拍頻模塊包括陣列波導光柵，所述激光器陣列的出光口與所述陣列波導光柵的入光口連接。
4.根據權利要求3所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述信號轉換模塊包括半導體光放大器和單行載流子光電探測器，所述陣列波導光柵的出光口與所述半導體光放大器的入光口連接，所述半導體光放大器的出光口與所述單行載流子光電探測器的入光口連接。
5.根據權利要求4所述的
6.根據權利要求4所述的一種光子集成芯片，其特征在于，每個所述激光器、半導體光放大器和單行載流子光電探測器均為波導結構。
7.根據權利要求6所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述激光器陣列的出光口與所述陣列波導光柵的入光口波導連接。
8.根據權利要求6所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述半導體光放大器的出光口與所述單行載流子光電探測器的入光口波導連接。
9.根據權利要求4所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述單行載流子光電探測器的響應度大于0.3A/W、半功率帶寬大于150GHz以及飽和光功率大于20mW，在100GHz的工作頻率下，所述單行載流子光電探測器的射頻信號的輸出功率大于-8dBm。
10.根據權利要求4所述一種光子集成芯片，其特征在于，所述芯片主體包括化合物半導體襯底，所述激光器陣列、各個所述溫度控制器、所述陣列波導光柵、所述半導體光放大器和所述單行載流子光電探測器均集成于所述化合物半導體襯底的同一平面。
...【技術特征摘要】
1.一種光子集成芯片，其特征在于，包括芯片主體，所述芯片主體上集成有用于產生不同波長的連續光的產生模塊、合波拍頻模塊、信號轉換模塊和天線，所述產生模塊的輸出端與所述合波拍頻模塊連接，所述合波拍頻模塊的輸出端與所述信號轉換模塊連接，所述信號轉換模塊的輸出端與所述天線連接，所述信號轉換模塊為將接收到的所述合波拍頻模塊輸出的合波拍頻信號轉換為毫米波信號的模塊。
2.根據權利要求1所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述產生模塊包括激光器陣列和多個溫度控制器，所述激光器陣列包括多個陣列分布的激光器，每個所述激光器均與一個所述溫度控制器連接。
3.根據權利要求2所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述合波拍頻模塊包括陣列波導光柵，所述激光器陣列的出光口與所述陣列波導光柵的入光口連接。
4.根據權利要求3所述的一種光子集成芯片，其特征在于，所述信號轉換模塊包括半導體光放大器和單行載流子光電探測器，所述陣列波導光柵的出光口與所述半導體光放大器的入光口連接，所述半導體光放大器的出光口與所述單行載流子光電探測器的入光口連接。
5.根據權利要求4所述的一種光子集成...
【專利技術屬性】
技術研發人員：付孟博，王夢賓，管爽，劉志忠，劉杰濤，王文亭，張薇，祝寧華，
申請(專利權)人：雄安創新研究院，
類型：新型
國別省市：
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