基于硅光芯片实现短距离光互连的DPSK高速收发装置

基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置
技术领域
1.本发明涉及光波导相干光通信，特别是一种基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发模块。


背景技术：

2.随着电子技术的不断发展，器件越来越小，成本越来越低，人们也开始注意到他们的大部分投资耗费在导线上，同时系统的空间为导线所占据，而时间却在等待信号从导线的一段传输到另一端中浪费，随着电子装备集成度和工作频率的迅速提高，传统电互联方式的寄生电容、延迟时间、信号串扰等寄生效应问题变得十分显著，基于金属铜的传统互联方式将无法高效地传输信号，无法有效地解决电磁干扰，已经成为限制电子产品快速发展的瓶颈。因此光电互联技术应运而生，它具有高速度信息传输、高数据容量、低电磁干扰、小功率损耗、信号串扰小和工作频带宽等特点，可以较好的弥补电互联的不足。
3.目前对于短距离板间光互连主要存在三种调制方式，分别是直接调制激光器、ook调制、dpsk调制。对于直接调制激光器方式是在pcb板内层压聚合物光波导薄膜并封装耦合器，pcb板上搭载激光器驱动电路、探测器及外围电路、tia信号处理电路等，将发送信号直接加载到垂直腔面激光器上，发射光经过板内耦合器进入聚合物波导薄膜，波导出射光经过板内耦合器入射到探测器上，tia接收探测器信号并处理进行数据传输。这种技术需要复杂的封装与层压技术，对聚合物材料与激光器性能要求较高，也需要精确的对准技术，系统比较复杂。随着基于soi的光子器件集成了低成本的互补金属氧化物半导体(cmos)微电子器件，基于硅光芯片实现短距离互联流行起来，主要是ook调制与dpsk调制，对于ook调制，是采用soi上电光调制器以及另外一些无源光子器件进行调制解调，ook是对强度进行调制，十分依赖光信号功率，会出现消光比、非线性失真等问题。而本文应用的dpsk是对相位进行调制同时采用自差dpsk相干解调，与ook相比，dpsk采用差分编码与平衡探测，除此之外二者所用的器件与封装基本一样，但dpsk基本不依赖于光信号功率，对光信号功率变化以及非线性效应容忍度高，有利于提高soi互连网络的功率预算，从而提高系统的可扩展性，采用平衡探测降低对光信噪比要求。
4.研究一种简单可靠、微型化、低功耗、低成本、可扩展性高的短距离光互连系统解决上述传统电互联的问题是具有实际意义的。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决在于解决背景技术中提出的传统电互联问题，提供一种基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，该装置结构简单，可实现高速率、高容量短距离光互连，提高了soi互连网络的功率预算并对光功率变化容忍度高，同时使得系统微型化，降低系统功耗与成本。。
6.本发明技术解决方案如下：
7.一种基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特点在于：包括电
源模块、激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块、光源模块、光电子芯片模块、高速输入模块、差分编码模块、调制器驱动模块、跨阻抗放大器处理模块、高速输出模块、热电冷却器模块、控制电路模块和光纤输入输出阵列模块；
8.所述的光源模块包括激光器芯片、第一透镜、隔离器、偏振片、第二透镜和背光探测器；
9.所述的光电子芯片模块包括第一端面耦合器、mz电光调制器、第二端面耦合器、第一热相移器、第三端面耦合器、1*2mmi耦合器、第一臂长匹配波导、第二臂长匹配波导、2*2mmi耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、第二热相移器和光衰减器；
10.所述的电源模块为整个装置供电，所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块的激光器驱动端口、热电冷却器驱动端口以及光电子芯片各器件直流端驱动端口分别与所述的激光器芯片电输入端口、所述的热电冷却器模块的输入端口、所述的光电子芯片模块的mz电光调制器、第一热相移器、第二热相移器、光衰减器的直流电输入端口相连，所述的高速输入模块的输出端与所述的差分编码模块的输入端相连，所述的差分编码模块的输出端与所述的调制器驱动模块的输入端相连，所述的调制器驱动模块的输出端与所述的光电子芯片的mz电光调制器的第1输入端口相连，所述的第二端面耦合器、第三端面耦合器与所述的光纤输入输出阵列模块相连，所述的第一光电探测器、第二光电探测器与所述的跨阻抗放大器处理模块相连，所述的跨阻抗放大器处理模块的输出端与所述的高速输出模块的输入端相连，所述的光源模块、光电子芯片模块贴装在高频硅基板上并搭载在所述的热电冷却器模块的铜板上一起封装于高频管壳内，所述的热电冷却器模块使得所述的光源模块、光电子芯片模块温度恒定，高频管壳的各个引脚与内部各个器件的电极相连来上电，所述的光源模块的背光探测器的输出端与所述的控制电路模块的输入端相连,所述的控制电路模块的输出端将激光器光强信号反馈于所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块来控制激光器光强稳定；
11.所述的激光器芯片被所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块驱动工作发射光束，该光束经过所述的第一透镜准直后入射到所述的隔离器，通过所述的隔离器后到达所述的偏振片，经过所述的偏振片后的光束经过第二透镜聚焦后输入到所述的第一端面耦合器，所述的激光器芯片发射的背光被所述的背光探测器接收探测并将信号反馈给所述的控制电路模块的输入端；
12.所述的第一端面耦合器接收经所述的第二透镜的光后入射到所述的mz电光调制器的第2输入端，所述的mz电光调制器的第1输入端接收来自所述的调制器驱动模块的高速电信号实现对光相位的调制，所述的第一热相移器接收来自所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块的直流信号来改变所述的mz电光调制器两臂波导温度从而改变两臂波导折射率完成波导光学性质调节，与调制器的直流偏置一起使得mz电光调制器工作在最优点，所述的mz电光调制器输出的调制光信号输入到所述的第二端面耦合器，经过所述的第二端面耦合器的光入射到所述的光纤输入输出阵列模块，第三端面耦合器接收来自所述的光纤输入输出阵列模块的调制光信号入射到所述的1*2mmi耦合器，所述的1*2mmi耦合器的第一输出端与第一臂长匹配波导输入端相连，所述的1*2mmi耦合器的第二输出端与第二臂长匹配波导的输入端相连，所述的第一臂长匹配波导的输出端与所述的2*2mmi耦合器第一输入端相连，所述的第二臂长匹配波导的输出端与所述的2*2mmi耦
合器第二输入端相连，所述的2*2mmi耦合器第一个输出端与所述的第一光电探测器的输入端相连，所述的2*2mmi耦合器第二输出端与所述的第二光电探测器的输入端相连，所述的第一光电探测器的输出端和所述的第二光电探测器的输出端与所述的跨阻抗放大器处理模块的输入端相连，第二热相移器接收来自所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块的直流偏置信号作用于所述的第一波长匹配波导，所述的光衰减器作用于所述的第二臂长匹配波导。
13.所述的差分编码模块对发送的信号进行延时异或编码要求为：其中，an为此时需要发送的第n个通信码，b
n-1
、bn分别为前一时刻与此时加载在所述的mz电光调制器上的调制码，n为正整数，当n-1小于1时,b
n-1
为0。
14.所述的隔离器可隔离返回光影响所述的激光器芯片工作。
15.由于soi波导是偏正敏感的，通过所述的偏振片实现偏正控制。
16.所述的第一臂长匹配波导与第二臂长匹配波导的臂长差为其中，c为真空光速，δt为比特周期，ng为波导群的折射率。
17.所述的第二热相移器作用于所述的第一臂长匹配波导改变波导温度从而改变波导折射率，实现相位调整。
18.所述的衰减器作用于所述的第二臂长匹配波导，使其与所述的第一臂长匹配波导光损耗平衡，提高消光比。
19.所述的1*2mmi耦合器与2*2mmi耦合器的耦合长度的耦合比为5：5，对时延前后的光信号进行分割与组合。
20.本发明通过改变mz电光调制器的调制电压和直流偏置电压实现相位调制，输入、输出光场关系式如下：
[0021][0022][0023]
两调制臂的输入电压分别是v1(t)，v2(t)，其中v1(t)＝v
1rf
+v
1dc
,v
12
(t)＝v
2rf
+v
2dc
，其中v
1rf
，v
2rf
分别为两臂的调制电压，v
1dc
，v
2dc
分别为两臂的直流电压，vb＝v
1dc-v
2dc
，vb为偏置电压。则由此导致的相位变化v
π
为调制器单臂工作时最大光强由最大值变为最小值所需的开关电压，当调制电压的峰峰值为2v
π
，vb＝v
π
发“1”时输出光场相移π，发“0”时没有相移，从而实现相位调制，硅基mz电光调制器带宽一般为几十ghz。
[0024]
本发明通过不等臂mz实现自差dpsk相干解调，原理如下：
[0025]
该dpsk解调器接收光信号为：
[0026][0027]
其中，a0为振幅，ω为光频率，n(t)为调制信号，为初始相位。
[0028]
经过上臂延时一个比特周期t后光信号为：
[0029][0030]
经过下臂后光信号为：
[0031][0032]
经过2*2mmi耦合器第一输出端口光强为：
[0033][0034]
由于1*2mmi与2*2mmi耦合器均为5：5耦合器，通过衰减器可控制两臂光损耗相同，故令令或
±
π，则第一输出端口光强为:
[0035][0036]
ωt为由于延时引入的相位差，从上式可看出对输出光强有影响，通过热相移器可控制ωt为2π的整数倍，热相移器最大移相为此时对应的延为t’，延时误差δt＝t-t
‘
远远小于t三个量级以上，对延时精度几乎没有影响。
[0037]
则两个输出端口的光强为：
[0038][0039][0040]
通过探测器将光信号转换为电流信号经过跨阻抗放大器处理模块处理后可得到：
[0041][0042]
当时，时，i＝a
02
，可解调出发送的调制码。
[0043]
本发明优点在于：
[0044]
本发明与直接调制激光器互联方式相比较，不需要复杂的层压工艺、封装与对准技术，对激光器性能以及聚合物材料要求低，抗辐射性以及抗环境干扰性强。
[0045]
本发明与ook调制方式相比较，除差分编码与平衡探测以外，所用器件与封装基本一致，但dpsk对光信号功率变化以及非线性效应容忍度高，有利于提高soi互连网络的功率预算，系统的可扩展性强。
[0046]
本发明与传统的光纤dpsk光互连相比较，由于光纤会发生弯曲，臂长匹配难以实现精确的臂长匹配差，需要光学桥接器、电子混频器、光纤移相器等器件对相位进行精确控制，而soi波导波导臂长差可控制到纳米量级，可省去光纤dpsk中上述提到的器件，只需用热相移器对相位进行微调，使得整体系统简化，功耗降低。
[0047]
本发明基于soi光子器件并集成了coms有源微电子器件，降低了系统占地面积、功耗、成本，提高了系统稳定性、抗干扰性以及互联性能。
附图说明
[0048]
图1为本发明基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置的结构框图。
[0049]
图2为本发明光源模块的结构框图。
[0050]
图3为本发明光电子芯片模块的结构框图。
具体实施方式
[0051]
下面结合实例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0052]
参阅图1，图1为本发明基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置的结构框图，由图可见，本发明基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，包括电源模块1、激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块2、光源模块3、光电子芯片模块4、高速输入模块5、差分编码模块6、调制器驱动模块7、跨阻抗放大器处理模块8、高速输出模块9、热电冷却器模块10、控制电路模块11、光纤输入输出阵列模块12；
[0053]
所述的电源模块1为整个装置供电，所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块2的激光器驱动端口、热电冷却器驱动端口以及光电子芯片各器件直流端驱动端口分别与所述的光源模块3的激光器芯片3-1电输入端口、热电冷却器模块10的输入端口、光电子芯片模块4的mz电光调制器4-2、第一热相移器4-4、第二热相移器4-12、光衰减器4-13的直流电输入端口相连，所述的高速输入模块5与所述的差分编码模块6的输入端口相连，所述的差分编码模块6的输出端口与所述的调制器驱动模块7的输入端口相连，所述的调制器驱动模块7的输出端口与所述的光电子芯片4的mz电光调制器4-2的第一输入端口将发送码加载在光信号上，所述的光电子芯片模块4的光输入输出端口与所述的光纤输入输出阵列模块12相连，所述的光电子芯片模块4的电输出端口与所述的跨阻抗放大器处理模块8的输入端相连，所述的跨阻抗放大器处理模块8的输出端口与所述的高速输出模块9的输入端口相连，所述的光源模块3、光电子芯片模块4贴装在高频硅基板上并搭载在所述的热电冷却器模块10的铜板上一起封装于高频管壳内，所述的热电冷却器模块10使得所述的光源模块3、光电子芯片模块4温度恒定，高频管壳的各个引脚与内部各个器件的电极相连来上电，所述的光源模块3的背光探测器3-6的输出端与所述的控制电路模块11的输入端相连,所述的控制电路模块11的输出端将激光器光强信号反馈于所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块2来控制激光器光强稳定。
[0054]
参阅图2，图2为本发明的光源模块3的结构框图，由图可见，所述的光源模块3包括激光器芯片3-1、第一透镜3-2、隔离器3-3、偏振片3-4、第二透镜3-5和背光探测器3-6；
[0055]
所述的激光器芯片3-1被所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块2驱动工作发射光束，该光束经过所述的第一透镜3-2准直后入射到所述的隔离器3-3，通过所述的隔离器3-3后到达所述的偏振片3-4，经过所述的偏振片3-4后的光束经过第二透镜3-5聚焦，所述的激光器芯片3-1发射的背光被所述的背光探测器3-6接收探测并将信号反馈给所述的控制电路模块11。
[0056]
参阅图3，图3为本发明的光电子芯片模块4的结构框图，由图可见，所述的光电子芯片模块4包括第一端面耦合器4-1、mz电光调制器4-2、、第二端面耦合器4-3、第一热相移器4-4、第三端面耦合器4-5、1*2mmi耦合器4-6、第一臂长匹配波导4-7、第二臂长匹配波导4-8、2*2mmi耦合器4-9、第一光电探测器4-10、第二光电探测器4-11、第二热相移器4-12、光衰减器4-13；
[0057]
所述的第一端面耦合器4-1接收所述的第二透镜3-5的光后入射到所述的mz电光调制器4-2，所述的mz电光调制器4-2接收来自所述的调制器驱动模块7的高速电信号实现对光相位的调制，所述的第一热相移器4-4接收来自所述的激光器、热电冷却器以及光电子
芯片各器件直流端驱动电路模块2直流信号来改变所述的mz电光调制器4-2两臂波导温度从而改变两臂波导折射率完成波导光学性质调节，与调制器的直流偏置一起使得mz电光调制器4-2工作在最优点，所述的mz电光调制器4-2输出的调制光信号到所述的第二端面耦合器4-3，经过所述的第二端面耦合器4-3的光入射到所述的光纤输入输出阵列模块12，第三端面耦合器4-5接收来自所述的光纤输入输出阵列模块12的调制光信号入射到所述的1*2mmi耦合器4-6，所述的1*2mmi耦合器4-6的第一输出端口与第一臂长匹配波导4-7的输入端口相连，所述的1*2mmi耦合器4-6第二输出端口与第二臂长匹配波导4-8相连，所述的第一臂长匹配波导4-7与所述的2*2mmi耦合器4-9的第一输入端口相连，所述的第二臂长匹配波导4-8与所述的2*2mmi耦合器4-9的第二输入端口相连，所述的2*2mmi耦合器4-9的第一个输出端口与所述的第一光电探测器4-10的第二输入端相连，所述的2*2mmi耦合器4-9第二个输出端口与所述的第二光电探测器4-11相连，所述的第一光电探测器4-10与第二光电探测器4-11与所述的跨阻抗放大器处理模块8相连，第二热相移器4-12接收来自权利要求1所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块2直流偏置信号作用于所述的第一波长匹配波导4-7实现相位微调，所述的光衰减器4-13作用于所述的第二臂长匹配波导4-8使得两臂光损耗相同，提高消光比。
[0058]
实验表明：
[0059]
本发明与直接调制激光器互联方式相比较，不需要复杂的层压工艺、封装与对准技术，对激光器性能以及聚合物材料要求低，抗辐射性以及抗环境干扰性强。
[0060]
本发明与ook调制方式相比较，除差分编码与平衡探测以外，所用器件与封装基本一致，但dpsk对光信号功率变化以及非线性效应容忍度高，有利于提高soi互连网络的功率预算，系统的可扩展性强。
[0061]
本发明与传统的光纤dpsk光互连相比较，由于光纤会发生弯曲，臂长匹配难以实现精确的臂长匹配差，需要光学桥接器、电子混频器、光纤移相器等器件对相位进行精确控制，而soi波导波导臂长差可控制到纳米量级，可省去光纤dpsk中上述提到的器件，只需用热相移器对相位进行微调，使得整体系统简化，功耗降低。
[0062]
本发明基于soi光子器件并集成了coms有源微电子器件，降低了系统占地面积、功耗、成本，提高了系统稳定性、抗干扰性以及互联性能。

技术特征：
1.一种基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于：包括电源模块(1)、激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)、光源模块(3)、光电子芯片模块(4)、高速输入模块(5)、差分编码模块(6)、调制器驱动模块(7)、跨阻抗放大器处理模块(8)、高速输出模块(9)、热电冷却器模块(10)、控制电路模块(11)和光纤输入输出阵列模块(12)；所述的光源模块(3)包括激光器芯片(3-1)、第一透镜(3-2)、隔离器(3-3)、偏振片(3-4)、第二透镜(3-5)和背光探测器(3-6)；所述的光电子芯片模块(4)包括第一端面耦合器(4-1)、mz电光调制器(4-2)、第二端面耦合器(4-3)、第一热相移器(4-4)、第三端面耦合器(4-5)、1*2mmi耦合器(4-6)、第一臂长匹配波导(4-7)、第二臂长匹配波导(4-8)、2*2mmi耦合器(4-9)、第一光电探测器(4-10)、第二光电探测器(4-11)、第二热相移器(4-12)和光衰减器(4-13)；所述的电源模块(1)为整个装置供电，所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)的激光器驱动端口、热电冷却器驱动端口以及光电子芯片各器件直流端驱动端口分别与所述的光源模块(3)的激光器芯片(3-1)电输入端口、所述的热电冷却器模块(10)的输入端口、所述的光电子芯片模块(4)的mz电光调制器(4-2)、第一热相移器(4-4)、第二热相移器(4-12)、光衰减器(4-13)的直流电输入端口相连，所述的高速输入模块(5)的输出端与所述的差分编码模块(6)的输入端相连，所述的差分编码模块(6)的输出端与所述的调制器驱动模块(7)的输入端相连，所述的调制器驱动模块(7)的输出端与所述的光电子芯片(4)的mz电光调制器(4-2)的第1输入端口相连，所述的第二端面耦合器(4-3)、第三端面耦合器(4-5)与所述的光纤输入输出阵列模块(12)相连，所述的第一光电探测器(4-10)、第二光电探测器(4-11)与所述的跨阻抗放大器处理模块(8)相连，所述的跨阻抗放大器处理模块(8)的输出端与所述的高速输出模块(9)的输入端相连，所述的光源模块(3)、光电子芯片模块(4)贴装在高频硅基板上并搭载在所述的热电冷却器模块(10)的铜板上一起封装于高频管壳内，所述的热电冷却器模块(10)使得所述的光源模块(3)、光电子芯片模块(4)温度恒定，高频管壳的各个引脚与内部各个器件的电极相连来上电，所述的光源模块(3)的背光探测器(3-6)的输出端与所述的控制电路模块(11)的输入端相连,所述的控制电路模块(11)的输出端将激光器光强信号反馈于所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)来控制激光器光强稳定；所述的激光器芯片(3-1)被所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)驱动工作发射光束，该光束经过所述的第一透镜(3-2)准直后入射到所述的隔离器(3-3)，通过所述的隔离器(3-3)后到达所述的偏振片(3-4)，经过所述的偏振片(3-4)后的光束经过第二透镜(3-5)聚焦后输入到所述的第一端面耦合器(4-1)，所述的激光器芯片(3-1)发射的背光被所述的背光探测器(3-6)接收探测并将信号反馈给所述的控制电路模块(11)的输入端；所述的第一端面耦合器(4-1)接收经所述的第二透镜(3-5)的光后入射到所述的mz电光调制器(4-2)的第2输入端，所述的mz电光调制器(4-2)的第1输入端接收来自所述的调制器驱动模块(7)的高速电信号实现对光相位的调制，所述的第一热相移器(4-4)接收来自所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)的直流信号来改变所述的mz电光调制器(4-2)两臂波导温度从而改变两臂波导折射率完成波导光学性质调
节，与调制器的直流偏置一起使得mz电光调制器(4-2)工作在最优点，所述的mz电光调制器(4-2)输出的调制光信号输入到所述的第二端面耦合器(4-3)，经过所述的第二端面耦合器(4-3)的光入射到所述的光纤输入输出阵列模块(12)，第三端面耦合器(4-5)接收来自所述的光纤输入输出阵列模块(12)的调制光信号入射到所述的1*2mmi耦合器(4-6)，所述的1*2mmi耦合器(4-6)的第一输出端口与第一臂长匹配波导(4-7)输入端相连，所述的1*2mmi耦合器(4-6)的第二输出端口与第二臂长匹配波导(4-8)的输入端相连，所述的第一臂长匹配波导(4-7)的输出端与所述的2*2mmi耦合器(4-9)第一输入端相连，所述的第二臂长匹配波导(4-8)的输出端与所述的2*2mmi耦合器(4-9)第二输入端相连，所述的2*2mmi耦合器(4-9)第一个输出端与所述的第一光电探测器(4-10)的输入端相连，所述的2*2mmi耦合器(4-9)第二输出端与所述的第二光电探测器(4-11)的输入端相连，所述的第一光电探测器(4-10)的输出端和所述的第二光电探测器(4-11)的输出端与所述的跨阻抗放大器处理模块(8)的输入端相连，第二热相移器(4-12)接收来自所述的激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块(2)的直流偏置信号作用于所述的第一波长匹配波导(4-7)，所述的光衰减器(4-13)作用于所述的第二臂长匹配波导(4-8)。2.根据权利要求1所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的差分编码模块(6)对发送的信号进行延时异或编码要求为：其中，a
n
为此时需要发送的第n个通信码，b
n-1
、b
n
分别为前一时刻与此时加载在所述的mz电光调制器(4-2)上的调制码，n为正整数，当n-1小于1时,b
n-1
为0。3.根据权利要求1所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的隔离器(3-3)可隔离返回光影响所述的激光器芯片(3-1)工作。4.根据权利要求1所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，由于soi波导是偏正敏感的，通过所述的偏振片(3-5)实现偏正控制。5.根据权利要求1所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的第一臂长匹配波导(4-7)与第二臂长匹配波导(4-8)的臂长差为其中，c为真空光速，δt为比特周期，n
g
为波导群的折射率。6.根据权利要求1所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的第二热相移器(4-12)作用于所述的第一臂长匹配波导(4-7)改变波导温度从而改变波导折射率，实现相位调整。7.根据权利要求所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的衰减器(4-13)作用于所述的第二臂长匹配波导(4-8)，使其与所述的第一臂长匹配波导(4-7)光损耗平衡，提高消光比。8.根据权利要求1-7任一项所述的基于硅光芯片实现短距离光互连的dpsk高速收发装置，其特征在于，所述的1*2mmi耦合器(4-6)与2*2mmi耦合器(4-9)的耦合长度的耦合比为5：5，对时延前后的光信号进行分割与组合。

技术总结
一种基于硅光芯片实现短距离光互连的DPSK高速收发装置，包括电源模块、激光器、热电冷却器以及光电子芯片各器件直流端驱动电路模块、光源模块、光电子芯片模块、高速输入模块、差分编码模块、调制器驱动模块、跨阻抗放大器处理模块、高速输出模块、热电冷却器模块、控制电路模块、光纤输入输出阵列模块。本发明结构简单，可实现高速率、高容量短距离光互连，提高了SOI互连网络的功率预算并对光功率变化容忍度高，同时使得系统微型化，降低系统功耗与成本。成本。成本。


技术研发人员：侯霞 杜耀辉 陈晓 杨少华
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/13