專利名稱：多通道光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到光學(xué)器件，且更具體地涉及到用于產(chǎn)生多光學(xué)通道的器件。
背景技術(shù)：
光學(xué)通信系統(tǒng)運(yùn)用波導(dǎo)來(lái)攜載光學(xué)通道。波導(dǎo)優(yōu)選地?cái)y載著多個(gè)光學(xué)通道以便增加系統(tǒng)的容量。這些通道是由激光器產(chǎn)生的。法布里-珀羅(FP)激光器發(fā)射了寬廣范圍的波長(zhǎng)，但是不容易控制發(fā)射譜。譜隨著溫度和電流而改變，并且不能夠是高速傳輸、或經(jīng)過(guò)長(zhǎng)跨度的。作為響應(yīng)，產(chǎn)生了分布式反饋(DFB)激光器。盡管DFB激光器能夠在狹窄的譜上進(jìn)行發(fā)射，它們僅僅能夠產(chǎn)生單一波長(zhǎng)通道。結(jié)果，多個(gè)DFB激光器經(jīng)常被用來(lái)產(chǎn)生所需數(shù)目的通道。然而，DFB激光器實(shí)質(zhì)上比FP激光器更昂貴。結(jié)果，使用多DFB激光器可能導(dǎo)致系統(tǒng)成本的不合需要的增加。結(jié)果，需要經(jīng)濟(jì)的光學(xué)器件，其能夠產(chǎn)生多個(gè)通道，從而使得每個(gè)通道具有狹窄范圍的波長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種多通道光學(xué)器件包括在激光器腔中的增益元件。增益元件被配置成用以產(chǎn)生出多通道光束。增益元件包括量子點(diǎn)或由量子點(diǎn)組成，其充當(dāng)用于增益元件的增益介質(zhì)。多路分配器(demultiplexer)被包括于激光器腔中。多路分配器被配置成用以將多通道光束多路分配(demultiplex)成多個(gè)通道。


圖IA是配置成用以產(chǎn)生各自攜載著不同通道的光信號(hào)的一種多通道器件的示意圖。每個(gè)光信號(hào)通過(guò)不同端口而離開激光器腔。圖IB是配置成用以產(chǎn)生各自攜載著不同通道的光信號(hào)的一種多通道器件的示意圖。每個(gè)光信號(hào)通過(guò)相同端口而離開激光器腔。圖IC圖示出來(lái)自不同多通道器件的通道的組合。圖2A是針對(duì)具有半徑Rl、R2. . . Rm的量子點(diǎn)的量子點(diǎn)增益介質(zhì)的輸出而言的、可能的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系。圖2B是當(dāng)增益介質(zhì)是導(dǎo)致根據(jù)圖2A的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系的量子點(diǎn)增益介質(zhì)時(shí)、針對(duì)一種具有位于激光器腔中的多路分配器的激光器而言的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系。
圖2C是當(dāng)增益介質(zhì)是導(dǎo)致根據(jù)圖2A的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系的量子點(diǎn)增益介質(zhì)時(shí)、針對(duì)一種具有位于激光器腔中的多路分配器的激光器而言的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系。具有半徑R2的量子點(diǎn)不是針對(duì)來(lái)自激光器腔的任何通道輸出而言的主要的光源。圖2D是當(dāng)增益介質(zhì)是導(dǎo)致根據(jù)圖2A的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系的量子點(diǎn)增益介質(zhì)時(shí)、針對(duì)一種具有位于激光器腔中的多路分配器的激光器而言的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系。通道λ 2具有一種波長(zhǎng)，其并沒(méi)有位于與具有半徑民的量子點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的增益譜的峰值處。圖3Α圖示出一種根據(jù)圖IA而構(gòu)建的多通道器件。圖;3Β圖示出一種根據(jù)圖IB而構(gòu)建的多通道器件。圖4Α至圖4D圖示出具有介于腔波導(dǎo)與增益元件之間的界面的多通道器件的部分。圖4Α是多通道器件的頂視圖。圖4Β是沿著標(biāo)記為B的線所剖取的圖4Α中所示的腔波導(dǎo)的截面圖。圖4C是沿著在圖4Α中標(biāo)記為C的支架之間延伸的線而剖取的在圖4Α中示出的多通道器件的截面圖。圖4D是沿著在圖4Α中標(biāo)記為D的支架之間延伸的線而剖取的在圖4Α中示出的多通道器件的截面圖。圖5Α至圖5Β圖示出具有介于中階梯光柵(echelle grating)、腔波導(dǎo)、與通道波導(dǎo)之間的界面的多通道器件的部分。圖5A是多通道器件的頂視圖。圖5B是沿著圖5A中標(biāo)記為B的線所剖取的多通道器件的截面圖。圖6A至圖6C圖示出了具有光學(xué)耦合器的多通道器件的部分。圖6A是多通道器件的頂視圖。耦合器包括通道波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)。圖6B是沿著圖6A中標(biāo)記為B的線所剖取的耦合波導(dǎo)與通道波導(dǎo)的截面圖。圖6C是沿著介于圖6A中標(biāo)記為C的支架之間的線所剖取的耦合波導(dǎo)的截面圖。圖7A至圖7E圖示出具有配置成用來(lái)作為強(qiáng)度調(diào)制器而操作的Mach-Zehnder干涉計(jì)的多通道器件的部分。圖7A是Mach-Zehnder干涉計(jì)的頂視圖。Mach-Zehnder干涉計(jì)包括通道波導(dǎo)，其分支為第一分支波導(dǎo)和第二分支波導(dǎo)。第一分支波導(dǎo)在調(diào)制波導(dǎo)處再結(jié)合所述第二分支波導(dǎo)。相位調(diào)制器被沿著第二分支波導(dǎo)而定位。圖7B是適合用于圖7A的Mach-Zehnder干涉計(jì)的相位調(diào)制器的頂視圖。圖7C是沿著圖7B中標(biāo)記為C的線所剖取的在圖7B中所示的相位調(diào)制器的截面圖。圖7D至圖7E圖示出在第二分支波導(dǎo)上對(duì)相位調(diào)制器進(jìn)行調(diào)整的效果。圖7F圖示出替代圖7A中所示的強(qiáng)度調(diào)制器的圖7B至圖7E的相位調(diào)制器。圖8是在絕緣體上硅(silicon-on-insulator)晶片上的波導(dǎo)的截面圖。波導(dǎo)具有標(biāo)記為W的寬度。寬度是位于脊頂部處的脊的寬度。波導(dǎo)也具有標(biāo)記為H的厚度。圖9A是具有介于中階梯光柵、腔波導(dǎo)、與通道波導(dǎo)之間的界面的多通道器件的部分的頂視圖。通道波導(dǎo)各自包括尖椎。圖9B是具有定位于波導(dǎo)尖椎之間的調(diào)制器的多通道器件的部分的頂視圖。
具體實(shí)施例方式
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多通道器件包括在激光器腔中的增益介質(zhì)和多路分配器。增益介質(zhì)被配置成用來(lái)產(chǎn)生由多路分配器所接收的第一多通道光束。多路分配器將多通道光束分離為多個(gè)通道。通道各自被接收于第一反射體處，第一反射體將每個(gè)通道的至少一部分返回到多路分配器。多路分配器將返回通道組合成返回到增益介質(zhì)的第二多通道光束。第二多通道光束可以行進(jìn)通過(guò)增益介質(zhì)、并且形成在第二反射體處接收的第三多通道光束，第二反射體將第三多通道光束的至少一部分返回到增益介質(zhì)。第三多通道光束的返回部分可以行進(jìn)通過(guò)增益介質(zhì)以形成第一多通道光束。第一反射體和/或第二反射體可以是部分反射體。結(jié)果，激光器腔的輸出可以從第一反射體和/或從第二反射體離開。當(dāng)通道在第一發(fā)射體與第二反射體之間行進(jìn)往返時(shí)，通道行進(jìn)通過(guò)了它們被放大并激射(Iase)的位置處的增益介質(zhì)。因?yàn)橥ǖ酪酝獾牟ㄩL(zhǎng)具有由于多路分配器造成的高水平的損耗，則這些波長(zhǎng)不被放大并且不激射。多路分配器的高斯屬性導(dǎo)致了 與沒(méi)有多路分配器的情況下將會(huì)由增益介質(zhì)產(chǎn)生的波長(zhǎng)相比，激射較為狹窄范圍的波長(zhǎng)。增益介質(zhì)是一種配置成用來(lái)產(chǎn)生各種不同波長(zhǎng)的量子點(diǎn)增益介質(zhì)。當(dāng)使用了非量子點(diǎn)增益介質(zhì)時(shí)，不同通道競(jìng)爭(zhēng)在增益介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行激射。不同通道之間的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了不同通道相對(duì)于彼此具有不同強(qiáng)度。盡管衰減器能定位在激光器腔中以便減少此競(jìng)爭(zhēng)，但已證實(shí)了此布置難以穩(wěn)定。申請(qǐng)人已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)了 當(dāng)使用量子點(diǎn)增益介質(zhì)時(shí)，減少、或甚至于消除了不同通道之間的競(jìng)爭(zhēng)。結(jié)果，使用量子點(diǎn)增益介質(zhì)可以穩(wěn)定來(lái)自于器件的輸出。圖IA是多通道器件的示意性圖解。多通道器件包括在光學(xué)上定位于第二反射體 14與第一反射體16之間的多路分配器/多路復(fù)用器(多路分配器12)和增益介質(zhì)10。正如將會(huì)在下面更詳細(xì)描述的，增益介質(zhì)是量子點(diǎn)增益元件。合適的多路分配器包括，但是不限于，中階梯光柵、AffG多路分配器、透射光柵、反射光柵及其它色散元件。第二反射體14 優(yōu)選地是很高反射性的、或甚至是100%反射性的。合適的第二反射體14包括，但不限于， 鏡子、反射性金屬、部分地或全部地被金屬涂覆的波導(dǎo)端面(facet)。第一反射體16是部分反射性的。例如，第一反射體16被配置成用來(lái)將光信號(hào)的一部分沿著其原始路徑返回、并允許光信號(hào)的另一部分沿著不同路徑行進(jìn)。合適的第一反射體16包括，但不限于，部分反射性表面；光學(xué)耦合器，其中耦合波導(dǎo)44具有反射性端面；部分刻蝕端面；以及狹窄刻蝕縫隙。正如將會(huì)在下面更詳細(xì)描述的，第二反射體14和第一反射體16限定著激光器腔。在多通道器件的操作期間，增益介質(zhì)10從電源18接收能量。從電源接收的能量可以是光學(xué)的或者電的。響應(yīng)于接收能量，增益介質(zhì)發(fā)射出一種多通道光束，其具有在如由增益介質(zhì)的材料特性所限定的寬廣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。該光束在多路分配器處被接收。 多路分配器將光束分離成一組通道，其中每個(gè)通道包括一定范圍的波長(zhǎng)。通道如在圖IA中圖示為XpXyX3、和A40通道以外的波長(zhǎng)被多路分配器阻斷，這是由于經(jīng)受了由多路分配器引起的高水平的損耗。結(jié)果，多路分配器提供了具有波長(zhǎng)選擇性的激光器腔。通道Xi、X2、X3、和λ 4各自在不同的一個(gè)第一反射體16處被接收。每個(gè)第一反射體16被配置成用來(lái)將所接收到的通道的第一部分返回到多路分配器12。多路分配器12 將從第一反射體16返回的通道的部分進(jìn)行多路復(fù)用。相應(yīng)地，多路分配器12也作為多路復(fù)用器而操作。增益介質(zhì)10接收來(lái)自多路分配器12的多路復(fù)用通道。第二反射體14可以接收來(lái)自增益介質(zhì)10的返回通道。返回通道被反射離開第二反射體14并且往回通過(guò)增益介質(zhì)10。相應(yīng)地，通道在第二反射體14與第一反射體16之間行進(jìn)往返。當(dāng)通道在第二反射體14與第一發(fā)射體16之間行進(jìn)往返時(shí)，通道行進(jìn)通過(guò)了它們被放大并激射的位置處的增益介質(zhì)。因?yàn)橥ǖ酪酝獾牟ㄩL(zhǎng)具有由于多路分配器造成的高水平的損耗，則這些波長(zhǎng)不被放大并且不激射。如上所述，第一反射體16各自將通道的第一部分返回到多路分配器12。每個(gè)通道的第二部分通過(guò)第一反射體16而離開激光器腔。相應(yīng)地，第一反射體16各自包括端口，通道通過(guò)端口離開激光器腔。離開激光器腔的通道充當(dāng)激光器的輸出。第一反射體能夠任選地是可調(diào)整的。例如，第一反射體可被調(diào)整，從而使得通道的第一部分與通道的第二部分的比率可被調(diào)整。相應(yīng)地，第一反射體的調(diào)整可以增加或降低由激光器輸出的特定通道的功率。結(jié)果，第一反射體可被調(diào)整以便均衡不同通道的功率。多通道器件可任選地包括定位在激光器腔中的光學(xué)衰減器。光學(xué)衰減器23可被定位成使得每個(gè)光學(xué)衰減器被配置成用來(lái)衰減所述通道之一的強(qiáng)度。例如，每個(gè)光學(xué)衰減器能夠在光學(xué)上被定位在多路分配器12與第一反射體16之間，用于待由光學(xué)衰減器進(jìn)行衰減的通道。一個(gè)或多個(gè)光學(xué)衰減器可以是可調(diào)整的。在一個(gè)實(shí)例中，所有光學(xué)衰減器是可調(diào)整的。例如，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)衰減器可以是可變的光學(xué)衰減器。光學(xué)衰減器23的可調(diào)整性允許均衡不同通道的功率以補(bǔ)償激光器腔里面的損耗或增益偏置。量子點(diǎn)增益介質(zhì)的使用可以減小或甚至消除將光學(xué)衰減器23定位在激光器腔中的需要。結(jié)果，光學(xué)衰減器可以是可選的。包括于通道λ^ λ2、λ3、和λ 4中的波長(zhǎng)可以被調(diào)整。例如，多路分配器12可以是一種可調(diào)整的多路分配器。調(diào)整多路分配器則調(diào)整了每個(gè)通道的波長(zhǎng)。合適的可調(diào)整 AWG多路分配器的實(shí)例被呈示于在2001年4月30日提交的題名為“Tunable Filter”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)09/945，685中(且當(dāng)前美國(guó)專利號(hào)為6，853，773)，以及在2001年11月 13 日提交的題名為"Optical Component Having a Light Distribution Component With an Index of Refraction Tuner”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)09/993，337中，它們各自被整體合并到本文中。在這些申請(qǐng)中所披露的調(diào)整原則也可以適用于諸如中階梯光柵這樣的其它多路分配器。多通道器件可任選地包括定位在激光器腔以外的調(diào)制器20。在其中多通道器件包括調(diào)制器20的情況下，每個(gè)調(diào)制器20接收由第一反射體16透射的通道的部分。調(diào)制器20 可以是強(qiáng)度調(diào)制器，諸如單片集成的硅調(diào)制器或者混合到硅平臺(tái)內(nèi)的其它類型的調(diào)制器。 調(diào)制器也可以是包括相位調(diào)制器的強(qiáng)度調(diào)制器。例如，調(diào)制器也可以是用在Mach-Zehnder 結(jié)構(gòu)內(nèi)的相位調(diào)制器。調(diào)制器20允許每個(gè)通道的獨(dú)立調(diào)制。另外地，調(diào)制器20的存在意味著，激光器可以是不需要其自有調(diào)制的連續(xù)波激光器。因?yàn)榧す馄鞑恍枰渥杂姓{(diào)制，激光器腔的長(zhǎng)度不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響多通道器件的輸出。調(diào)制器20各自輸出調(diào)制通道λ lm、λ 2m、λ 3m、λ 4m。多路復(fù)用器22接收調(diào)制通道并且對(duì)它們進(jìn)行多路復(fù)用以提供包含每個(gè)調(diào)制通道λ1ω、λ2ω、λ3ω、λ 的輸出光束。合適的多路復(fù)用器22包括，但是不限于，中階梯光柵、AWG多路復(fù)用器、透射光柵、反射光柵或其它色散元件。多通道器件可以任選地包括第二光學(xué)調(diào)制器沈，其定位成用來(lái)接收多路復(fù)用器 22的輸出。作為對(duì)調(diào)制器20的補(bǔ)充或替代，可以使用第二光學(xué)調(diào)制器沈?？商娲?，多通道器件可不包括第二光學(xué)調(diào)制器26以及調(diào)制器20 二者。每一個(gè)第二光學(xué)調(diào)制器沈可以被調(diào)整用以調(diào)制通道中的一個(gè)不同通道。結(jié)果，第二光學(xué)調(diào)制器26允許在已對(duì)通道進(jìn)行多路復(fù)用之后對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行調(diào)制。能夠被調(diào)整以用來(lái)調(diào)制特定通道的調(diào)制器的合適實(shí)例是環(huán)形諧振器。多通道器件可任選地包括光學(xué)放大器25，其配置成用來(lái)在經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)在多路復(fù)用器22處被多路復(fù)用之后對(duì)經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大。結(jié)果，光學(xué)放大器可以同時(shí)地放大所有通道。當(dāng)多通道包括光學(xué)放大器25以及第二光學(xué)調(diào)制器沈時(shí)，光學(xué)放大器25 可以定位在第二光學(xué)調(diào)制器沈之前，或者第二光學(xué)調(diào)制器沈可以定位在光學(xué)放大器25之
、r -調(diào)制器20、多路復(fù)用器22、放大器25以及第二光學(xué)調(diào)制器沈是可選的。例如，離開第一反射體16的通道能夠通過(guò)光纖和/或波導(dǎo)而被路由到其他器件，和/或可以路由到多通道器件的其它部件。由于這些其它部件可個(gè)別地利用通道，則在它們離開第一反射體 16之后可以不需要對(duì)那些通道進(jìn)行多路復(fù)用。盡管圖IA披露了第一反射體16作為部分返回器件并且第二反射體作為高度反射性的器件，但第一反射體16可以是高度反射性的、并且第二發(fā)射體可以是部分返回器件。 例如，第一反射體16可以是高度反射性的或甚至是100%反射性的。在此情況下，合適的第一反射體16包括，但不限于，鏡子、反射性金屬、部分地或全部地被金屬涂覆的波導(dǎo)端面。 第二反射體14可以是部分地反射性的。例如，第二反射體14可被配置成用來(lái)將光信號(hào)的一部分沿著其原始路徑返回、并允許光信號(hào)的另一部分沿著不同路徑行進(jìn)。在此例子中，合適的第二反射體14包括，但不限于，部分反射性表面；光學(xué)耦合器，其中耦合波導(dǎo)具有反射性端面；部分刻蝕端面；以及狹窄刻蝕縫隙。圖IB是多通道器件的示意性圖解，其中第一反射體16可以是高度反射性的、并且第二反射體可以是部分返回器件。如上所述，第二反射體14和第一反射體16限定著激光器腔。因?yàn)榈诙瓷潴w14將通道的第一部分返回到增益介質(zhì)10，則每個(gè)通道的第二部分通過(guò)第一反射體16離開激光器腔。相應(yīng)地，第二反射體14包括端口，通道通過(guò)端口離開激光器腔。離開通道充當(dāng)著激光器的輸出。圖IB的多通道器件可任選地包括定位在激光器腔中的光學(xué)衰減器。光學(xué)衰減器 23可被定位成使得每個(gè)光學(xué)衰減器被配置成用來(lái)衰減所述通道之一的強(qiáng)度。例如，每個(gè)光學(xué)衰減器能夠在光學(xué)上被定位在多路分配器12與第一反射體16之間，用于待由光學(xué)衰減器進(jìn)行衰減的通道。一個(gè)或多個(gè)光學(xué)衰減器可以是可調(diào)整的。在一個(gè)實(shí)例中，所有光學(xué)衰減器是可調(diào)整的。例如，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)衰減器可以是可變的光學(xué)衰減器。光學(xué)衰減器23 的可調(diào)整性允許均衡不同通道的功率以補(bǔ)償激光器腔里面的損耗或增益偏置。量子點(diǎn)增益介質(zhì)的使用可以減小或甚至消除將光學(xué)衰減器23定位在激光器腔中的需要。結(jié)果，光學(xué)衰減器23可以是可選的。多通道器件可以任選地包括第二光學(xué)調(diào)制器沈，其定位成用來(lái)接收多路復(fù)用器 22的輸出。每一個(gè)第二光學(xué)調(diào)制器沈可以被調(diào)整用以調(diào)制通道中的一個(gè)特定通道。結(jié)果， 第二光學(xué)調(diào)制器26允許在已對(duì)通道進(jìn)行多路復(fù)用之后對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行調(diào)制。能夠被調(diào)整以用來(lái)調(diào)制特定通道的調(diào)制器的合適實(shí)例是環(huán)形諧振器。在2008年8月13日提交的題名為 “Electrooptic Silicon Modulator with Enhanced Bandwidth” 的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/2 ，671中披露了合適的環(huán)形諧振器，并且該專利申請(qǐng)被整體合并到本文中。多通道器件可任選地包括光學(xué)放大器25，其配置成用來(lái)在經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)在多路復(fù)用器22處被多路復(fù)用之后對(duì)經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大。結(jié)果，光學(xué)放大器可以同時(shí)地放大所有通道。當(dāng)多通道包括光學(xué)放大器25以及第二光學(xué)調(diào)制器沈時(shí)，光學(xué)放大器25 可以定位在第二光學(xué)調(diào)制器沈之前，或者第二光學(xué)調(diào)制器沈可以定位在光學(xué)放大器25之前。盡管圖IA和圖IB各自圖示了第二反射體16或第二反射體14作為部分返回器件， 但多通道器件可具有第一反射體16和第二反射體14 二者作為部分返回器件。結(jié)果，多通道器件可以產(chǎn)生通過(guò)第一反射體16和第二反射體14 二者的輸出。盡管在圖IA和圖IB中將第二反射體示出為接觸著增益介質(zhì)，第二反射體可以與增益介質(zhì)間隔開。盡管圖IA和圖IB的多通道器件被圖示為產(chǎn)生了僅四個(gè)通道，多通道器件可以被配置成用來(lái)產(chǎn)生多于四個(gè)通道或少于四個(gè)通道。來(lái)自若干不同多通道器件的調(diào)制通道或非調(diào)制通道可以被多路復(fù)用以進(jìn)一步增加通道的數(shù)目。例如，圖IA中標(biāo)記為λ1ω至λ-的調(diào)制通道可源自于第一增益介質(zhì)10和/或第一激光器腔、而在圖IB中標(biāo)記為λ Λ至λ Λ的通道可源自于第二增益介質(zhì)10和/或源自于第二激光器腔。多路復(fù)用器22對(duì)來(lái)自于兩種增益介質(zhì)的通道進(jìn)行多路復(fù)用以形成具有通道λ1ω至Xaii的光束?？商娲?，多路復(fù)用器 22對(duì)來(lái)自于不同激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用以形成具有通道λ1ω至Xan的光束。另外， 可運(yùn)用超過(guò)一個(gè)多路復(fù)用器來(lái)對(duì)來(lái)自于不同激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用。例如，可運(yùn)用級(jí)聯(lián)的多路復(fù)用器來(lái)對(duì)來(lái)自于不同激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器即多路復(fù)用器22對(duì)來(lái)自于不同激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用時(shí)，不同的激光器腔以及一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器可被包括在相同的多通道器件上。用在多通道器件中的增益介質(zhì)是量子點(diǎn)增益元件或量子點(diǎn)增益介質(zhì)。量子點(diǎn)是半導(dǎo)體，其為II-VI族、III-V族或IV-VI族材料的晶體。然而，量子點(diǎn)具有比體半導(dǎo)體更小的大小。例如，量子點(diǎn)可以是大約2至10納米的直徑或大約10至50原子的直徑。結(jié)果， 量子點(diǎn)已被稱為納米晶體。不像體半導(dǎo)體，對(duì)于量子點(diǎn)的大小的微小改變可以改變從量子點(diǎn)釋放的光子的波長(zhǎng)。例如，將一個(gè)或兩個(gè)原子增加到量子點(diǎn)或從量子點(diǎn)減少一個(gè)或兩個(gè)原子可以改變從量子點(diǎn)釋放的光子的波長(zhǎng)。作為對(duì)比，將一個(gè)或兩個(gè)原子增加到體半導(dǎo)體材料或從體半導(dǎo)體材料減少一個(gè)或兩個(gè)原子不會(huì)變更從體半導(dǎo)體材料釋放的光子的波長(zhǎng)。量子點(diǎn)也趨向于示出體半導(dǎo)體材料沒(méi)有的量子局限(quantum confinement)。當(dāng)半導(dǎo)體材料的大小接近于該材料的激子波爾半徑(Exiton Bohr radius)時(shí)，發(fā)生了量子局限。在這個(gè)大小，半導(dǎo)體中的電子能級(jí)可以不再被作為連續(xù)的處理，并且替代地是離散能級(jí)。量子點(diǎn)的大小與由量子點(diǎn)所釋放的光子的波長(zhǎng)之間的關(guān)系沒(méi)有顧及到將要通過(guò)在增益介質(zhì)中使用特定大小的量子點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的特定波長(zhǎng)。另外，從不同半導(dǎo)體材料構(gòu)造出的量子點(diǎn)可以產(chǎn)生不同波長(zhǎng)，即便當(dāng)它們大約為相同大小時(shí)也如此。這些特征允許量子點(diǎn)產(chǎn)生具有在通?？梢岳皿w半導(dǎo)體材料而實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)范圍以外的波長(zhǎng)。用于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體激光器的增益元件通常包括體半導(dǎo)體增益介質(zhì)。用于量子點(diǎn)激光器的增益元件一般包括增益介質(zhì)，該增益介質(zhì)包括不同大小和/或不同材料的量子點(diǎn)。例如，一種類型的量子點(diǎn)增益介質(zhì)是由具有不同材料層的多層來(lái)構(gòu)造出的，其中每層具有與 (多個(gè))鄰近層相比不同的大小和/或材料的量子點(diǎn)。在增益元件中具有不同大小和/或材料的量子點(diǎn)的存在導(dǎo)致了增益元件同時(shí)產(chǎn)生了不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。例如，圖2A示出了針對(duì)具有半徑Rl、R2. . . Rm的量子點(diǎn)的量子點(diǎn)增益介質(zhì)的輸出而言的、可能的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間關(guān)系。正如從圖2A顯而易見的，量子點(diǎn)的每個(gè)大小是與特定波長(zhǎng)處的增益峰值相關(guān)聯(lián)的。圖2A圖示了具有大約相同強(qiáng)度的每個(gè)增益峰值。通過(guò)對(duì)增益介質(zhì)中的每個(gè)增益峰值負(fù)責(zé)的量子點(diǎn)的相對(duì)數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)相對(duì)于彼此的不同峰值的強(qiáng)度。在激光器腔中的多路分配器的存在抑制了特定波長(zhǎng)的激射，并且相應(yīng)地控制了從激光器腔輸出的波長(zhǎng)。例如，當(dāng)由多路分配器所選擇的波長(zhǎng)與增益介質(zhì)的增益峰值相匹配時(shí)，激光器腔的輸出可具有根據(jù)圖2B的強(qiáng)度與波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系。在圖2B中，虛線代表著將會(huì)在激光器腔中的多路分配器不存在的情況下發(fā)生的增益峰值。因?yàn)榧す馄髑恢械亩嗦贩峙淦鬟x擇了由激光器腔輸出的通道的波長(zhǎng)，每個(gè)增益峰值不一定是與增益峰值相關(guān)聯(lián)的。例如，圖2C示出了強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系，其中增益峰值之一不會(huì)導(dǎo)致從激光器腔輸出的通道。例如，具有半徑&的量子點(diǎn)不是針對(duì)來(lái)自激光器腔的任何通道輸出而言的主要光源。在圖2C中，虛線代表著將會(huì)在激光器腔中的多路分配器不存在的情況下發(fā)生的增益峰值。這種布置允許通道之間的間距增加到由增益介質(zhì)本身所提供的間距以上。例如，當(dāng)前間距大約為0. 2nm。在激光器腔中的多路分配器的使用允許此間距增加、而不減少輸出的功率。另外，增加的間距可增加器件的熱穩(wěn)定性和波長(zhǎng)穩(wěn)定性。因?yàn)槎嗦贩峙淦鬟x擇了通道的波長(zhǎng)，則在一些例子中，所有或一部分通道處于不與增益峰值的波長(zhǎng)相符的波長(zhǎng)。例如，圖2D示出了強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)譜之間的關(guān)系，其中通道入2 具有沒(méi)有位于與具有半徑民的量子點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的增益譜的峰值處的波長(zhǎng)。作為對(duì)比，通道入！ 具有位于與具有半徑R1的量子點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的增益譜的峰值處的波長(zhǎng)。如果每個(gè)增益峰值處于大約相同的強(qiáng)度，則此布置可以使得通道X1具有比通道λ 2更大的強(qiáng)度。如果這是不合需要的，則增益介質(zhì)可構(gòu)造成使得與具有半徑民的量子點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的增益峰值處于有所增加的強(qiáng)度，以便增加通道入2的強(qiáng)度。補(bǔ)充地或替代地，可運(yùn)用衰減器23來(lái)將不同通道的強(qiáng)度均衡為所需水平。盡管圖2D圖示了周期性的增益峰值的波長(zhǎng)，此布置不是必需的，并且增益峰值的波長(zhǎng)可以是非周期性的。圖2Β至圖2D示出了每個(gè)增益峰值(其引起了由激光器腔所產(chǎn)生的通道)引起由激光器腔產(chǎn)生的僅一個(gè)通道。然而，在激光器腔中的多路分配器可任選地配置成使得一個(gè)或多個(gè)增益峰值各自引起了多于一個(gè)通道由激光器腔產(chǎn)生。然而，優(yōu)選的是每個(gè)增益峰值 (其引起了由激光器腔產(chǎn)生的通道)引起由激光器腔產(chǎn)生的僅一個(gè)通道，以便減少通道之間
的競(jìng)爭(zhēng)。圖3Α圖示了根據(jù)圖IA的多通道器件的布局。所圖示的多通道適合于用來(lái)與光學(xué)部件相結(jié)合。多通道器件運(yùn)用了增益元件對(duì)，其包括圖IA的增益介質(zhì)10。增益元件對(duì)具有反射表面觀，其充當(dāng)圖IA的第二反射體14。相對(duì)著的表面包括防反射涂層四。多通道器件運(yùn)用了電源18來(lái)傳送電流通過(guò)增益介質(zhì)10并且產(chǎn)生光束。光束離開增益介質(zhì)10通過(guò)具有防反射涂層四的表面，并且進(jìn)入腔波導(dǎo)32。圖3A的多通道器件運(yùn)用了中階梯光柵34作為圖IA的多路分配器12。中階梯光柵34包括自由空間區(qū)域36以及反射表面38。來(lái)自腔波導(dǎo)32的光束進(jìn)入中階梯光柵34的自由空間區(qū)域36。通過(guò)中階梯光柵34的光的路徑被圖示為圖3A中的虛線，以便將光與多通道器件的其它特征區(qū)別開。光束行進(jìn)通過(guò)自由空間區(qū)域36并且被反射離開反射表面38。 反射表面38的細(xì)節(jié)沒(méi)有被示出，以便簡(jiǎn)化圖示。然而，中階梯光柵34的反射表面38包括了多個(gè)階梯式反射表面。反射表面38導(dǎo)致了不同波長(zhǎng)的光在它們行進(jìn)遠(yuǎn)離反射表面38時(shí)發(fā)生分離。相應(yīng)地，中階梯光柵34將光束多路分配為分立的通道，分立的通道行進(jìn)遠(yuǎn)離反射表面38。通道各自在通道波導(dǎo)40上被接收。圖3A的多通道器件運(yùn)用了光學(xué)耦合器42作為圖IA的第一反射體16。每個(gè)耦合器42將通道波導(dǎo)40與耦合波導(dǎo)44相耦合。耦合器42被構(gòu)造出來(lái)從而使得沿著通道波導(dǎo)40行進(jìn)的一部分通道被耦合到相關(guān)聯(lián)的耦合波導(dǎo)44內(nèi)。耦合波導(dǎo)44包括反射器件46， 其導(dǎo)致至少一部分通道沿著耦合波導(dǎo)44往回行進(jìn)到通道波導(dǎo)40內(nèi)，并且往回行進(jìn)到圖IA 和圖IB的多路分配器12，且相應(yīng)地到圖IA和圖IB的增益介質(zhì)10。合適的反射器件46包括，但不限于，在耦合波導(dǎo)44的端部處的部分或完全反射表面。耦合器42控制著返回到增益介質(zhì)10的通道的部分。例如，增加耦合到耦合波導(dǎo) 44內(nèi)的通道的部分可以增加返回到增益介質(zhì)10的通道的部分。結(jié)果，耦合器42應(yīng)當(dāng)配置成用來(lái)將每個(gè)通道的充分量返回到增益介質(zhì)10以實(shí)現(xiàn)激射的所需水平。通過(guò)改變介于耦合波導(dǎo)44與相關(guān)聯(lián)的通道波導(dǎo)40之間的間距，則耦合進(jìn)入到耦合波導(dǎo)44內(nèi)的通道部分可以受控。例如，減少介于耦合波導(dǎo)44與相關(guān)聯(lián)的通道波導(dǎo)40之間的距離，則增加了進(jìn)入耦合波導(dǎo)44的通道部分。在某些情況下，通過(guò)改變通道波導(dǎo)40以及耦合波導(dǎo)44足夠靠近的長(zhǎng)度以各自共享所述通道，則耦合到耦合波導(dǎo)44內(nèi)的通道部分也可以受控。在某些情況下，增加此長(zhǎng)度可以使得耦合到耦合波導(dǎo)44內(nèi)的通道的部分增加。行進(jìn)通過(guò)耦合器42的通道部分可返回到增益介質(zhì)10，只要通道被光學(xué)地耦合到耦合波導(dǎo)44內(nèi)。通道波導(dǎo)40的區(qū)域(其中沿著通道波導(dǎo)40行進(jìn)的通道不再被耦合到耦合波導(dǎo)44內(nèi))充當(dāng)著所述通道離開激光器腔時(shí)通過(guò)的端口。例如，在圖3A中標(biāo)記為P的線可以標(biāo)示出所述通道在何處通過(guò)端口而離開激光器腔。圖3A的多通道器件運(yùn)用了 Mach-Zehnder干涉計(jì)50作為圖IA的調(diào)制器20。 Mach-Zehnder干涉計(jì)50包括第一分支波導(dǎo)52和第二分支波導(dǎo)53。沿著通道波導(dǎo)40行進(jìn)的一部分通道進(jìn)入第一分支波導(dǎo)52，并且通道的另一部分進(jìn)入第二分支波導(dǎo)53。第一分支波導(dǎo)52和第二分支波導(dǎo)53在調(diào)制波導(dǎo)M處結(jié)合到一起。第二分支波導(dǎo)53包括相位調(diào)制器56。當(dāng)?shù)谝环种Р▽?dǎo)與第二分支波導(dǎo)結(jié)合于調(diào)制波導(dǎo)M處時(shí)，可運(yùn)用相位調(diào)制器56 來(lái)調(diào)整第一分支波導(dǎo)中的通道部分與第二分支波導(dǎo)中的通道部分之間的相位差。相應(yīng)地， Mach-Zehnder干涉計(jì)50可以作為強(qiáng)度調(diào)制器而工作。圖3A的多通道器件可任選地運(yùn)用環(huán)形諧振器作為圖IA的每個(gè)第二光學(xué)調(diào)制器 26。在 2008 年 8 月 13 日提交的題名為“Electrooptic Silicon Modulator with Enhanced Bandwidth”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/2 ，671中披露了合適的環(huán)形諧振器，并且該專利申請(qǐng)被整體合并到本文中。圖3A的多通道器件運(yùn)用了中階梯光柵58作為圖IA的多路復(fù)用器22。中階梯光
11柵58包括自由空間區(qū)域60以及反射表面62。來(lái)自調(diào)制波導(dǎo)M的調(diào)制通道進(jìn)入中階梯光柵58的自由空間區(qū)域60。通過(guò)中階梯光柵58的光的路徑被圖示為圖3A中的虛線，以便將光與多通道器件的其它特征區(qū)別開。通道行進(jìn)了不同路徑通過(guò)自由空間區(qū)域60到反射表面62，它們?cè)诜瓷浔砻?2處被反射。反射表面62的細(xì)節(jié)沒(méi)有被示出，以便簡(jiǎn)化圖示。然而，中階梯光柵58的反射表面包括了多個(gè)階梯式反射表面。反射表面導(dǎo)致當(dāng)通道行進(jìn)遠(yuǎn)離反射表面時(shí)發(fā)生通道組合。相應(yīng)地，中階梯光柵58對(duì)光束進(jìn)行多路復(fù)用為多通道光束， 多通道光束行進(jìn)遠(yuǎn)離反射表面。通道各自在輸出波導(dǎo)63上被接收。如上所述，多通道器件可任選地包括定位在激光器腔中的光學(xué)衰減器。圖3A圖示了沿著每個(gè)通道波導(dǎo)定位的光學(xué)衰減器23。相應(yīng)地，可運(yùn)用光學(xué)衰減器來(lái)衰減沿著通道波導(dǎo)行進(jìn)的通道。光學(xué)衰減器定位在激光器腔中。例如，光學(xué)衰減器各自在光學(xué)上定位于多路分配器與第一反射體之間。如上所述，多通道器件可任選地包括光學(xué)放大器25，其配置成用來(lái)在經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)在多路復(fù)用器22處被多路復(fù)用之后對(duì)經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大。圖3A圖示了沿著輸出波導(dǎo)63定位的光學(xué)放大器25。相應(yīng)地，放大器可被配置成用來(lái)在經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)在多路復(fù)用器22處被多路復(fù)用之后對(duì)經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大。光學(xué)衰減器23可被定位成使得每個(gè)光學(xué)衰減器被配置成用來(lái)衰減所述通道之一的強(qiáng)度。例如，每個(gè)光學(xué)衰減器能夠在光學(xué)上被定位在多路分配器12與第一反射體16之間，用于待由光學(xué)衰減器進(jìn)行衰減的通道。一個(gè)或多個(gè)光學(xué)衰減器可以是可調(diào)整的。在一個(gè)實(shí)例中，所有光學(xué)衰減器是可調(diào)整的。光學(xué)衰減器的可調(diào)整性允許均衡不同通道的功率以補(bǔ)償激光器腔里面的損耗或增益偏置。一般而言，具有最高和最低波長(zhǎng)(圖IA和圖IB中的入工和λ 4)的通道看到較低增益和較高損耗?？蛇\(yùn)用衰減器來(lái)增加具有中心波長(zhǎng)(圖IA 和圖IB中的入2和λ3)的通道的損耗。激射腔中的光學(xué)衰減器的布置允許功率的重新分配發(fā)生于激光器腔中，從而使得引入到具有中心波長(zhǎng)的通道的損耗導(dǎo)致了增益介質(zhì)功率重新分配到具有最高和最低波長(zhǎng)的通道。結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)較高的平均功率。當(dāng)光學(xué)衰減器定位在激光器腔的外面時(shí)，可能不實(shí)現(xiàn)功率的重新分配。多通道器件可任選地包括光學(xué)放大器25，其配置成用來(lái)在經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)在多路復(fù)用器22處被多路復(fù)用之后對(duì)經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行放大。結(jié)果，光學(xué)放大器可以同時(shí)地放大所有通道。盡管圖3Α的多通道器件圖示了包括在多通道器件中的電源18，但是電源18可以與多通道器件分離，并且多通道器件可被配置成用來(lái)與電源18相耦合。圖;3Β圖示了轉(zhuǎn)化為圖IB的多通道器件的圖3Α的多通道器件。例如，圖3Α的反射表面觀是部分反射表面，其充當(dāng)圖IB的第二反射體14。另外，耦合波導(dǎo)44被移除，并且通道波導(dǎo)40可終止于反射器件46處，反射器件46充當(dāng)圖IB的第一反射體16。輸出波導(dǎo) 63被移動(dòng)以便從激光器腔接收輸出，并且攜載該輸出到第二光學(xué)衰減器M和放大器25。圖3Α和圖;3Β的多通道器件可以被構(gòu)建為各種光學(xué)部件平臺(tái)。合適的光學(xué)部件平臺(tái)包括，但不限于，絕緣體上硅平臺(tái)。圖4Α至圖7F圖示出在絕緣體上硅平臺(tái)上在圖3Α和圖:3Β中所圖示的多通道器件的各種部件。相應(yīng)地，根據(jù)圖3Α和/或圖3Β，圖4Α至圖7F中所圖示的部件可被布置在絕緣體上硅上。結(jié)果，圖4Α至圖7F中所圖示的部件可被組合以便形成多通道器件。
圖4A至圖4D圖示出具有介于腔波導(dǎo)32與增益元件M之間的界面的多通道器件的一部分。多通道器件被構(gòu)造在絕緣體上硅晶片上。圖4A是多通道器件的頂視圖。圖4B 是沿著標(biāo)記為B的線所剖取的圖4A中所示的多通道器件的截面圖。標(biāo)記為B的線延伸通過(guò)在圖3A和圖;3B中所披露的腔波導(dǎo)32。相應(yīng)地，圖4B是腔波導(dǎo)32的截面圖。絕緣體上硅晶片包括介于硅基片66與硅板68之間的二氧化硅層64。硅板68中的溝槽70限定著脊72。溝槽72和二氧化硅層64限定著光信號(hào)攜載區(qū)域，光束被約束于光信號(hào)攜載區(qū)域中。 例如，二氧化硅相對(duì)于硅而言的減少的折射率防止了光束從硅進(jìn)入基片。多通道器件上的其它波導(dǎo)具有與圖4B中所示結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)，盡管它們可具有不同尺寸。例如，腔波導(dǎo)32、 通道波導(dǎo)40、耦合波導(dǎo)44、分支波導(dǎo)、調(diào)制波導(dǎo)54、以及輸出波導(dǎo)63可各自具有如圖4B中所示的結(jié)構(gòu)。圖4C是沿著在圖4A中標(biāo)記為C的支架之間延伸的線而剖取的在圖4A中示出的多通道器件的截面圖。圖4D是沿著在圖4A中標(biāo)記為D的支架之間延伸的線而剖取的在圖 4A中示出的多通道器件的截面圖。第一凹口 71延伸進(jìn)入通過(guò)所述硅板68以及二氧化硅層 64。第二凹口 72延伸進(jìn)入第一凹口 71的底部，從而使得硅基片66在第二凹口 72的底部中形成擱架(shelve)73。第一導(dǎo)電層75定位在第二凹口 72的底部中。硅板68上的第一導(dǎo)體76與第一導(dǎo)電層75成電連通。硅板68上的第二導(dǎo)體77定位成與第一凹口 71相鄰。增益元件M定位在第一凹口 71中并且止靠在擱架73上。增益元件M包括增益介質(zhì)10。第二導(dǎo)電層78定位在增益介質(zhì)10上。第三導(dǎo)體79提供了第二導(dǎo)電層78與第二導(dǎo)體77之間的電連通。三個(gè)脊延伸到第二凹口 72內(nèi)。最外面的脊具有鈍化層。中央脊與第一導(dǎo)電層75 成電連通?？赏ㄟ^(guò)諸如焊接劑這樣的導(dǎo)電介質(zhì)80而實(shí)現(xiàn)中央脊與第一導(dǎo)體76之間的電連通。因?yàn)榈谝粚?dǎo)體76與第一導(dǎo)電層75成電連通，第一導(dǎo)體76與中央脊成電連通。通過(guò)使得電流流經(jīng)增益介質(zhì)10，可從增益介質(zhì)10產(chǎn)生光束。通過(guò)在第一導(dǎo)體76 與第二導(dǎo)體77之間施加電勢(shì)差，可產(chǎn)生電流。由圖3A和圖;3B中所圖示的電源18，可提供電勢(shì)差。電源18可包括于多通道器件上，或可以與多通道器件相分離，并且多通道器件可配置成用來(lái)與電源18發(fā)生電耦合。增益元件M包括了位于增益介質(zhì)10上的反射表面。反射表面可充當(dāng)圖IA的第二反射體14或者充當(dāng)圖3A的反射表面。合適的反射表面包括了位于增益介質(zhì)10的層上的金屬層。增益介質(zhì)10的與反射表面相對(duì)著的側(cè)面包括了防反射涂層四。光束通過(guò)防反射涂層四離開增益介質(zhì)10。正如從圖4A顯而易見的，用于腔波導(dǎo)32的端面81可相對(duì)于腔波導(dǎo)32中的傳播方向而成少于九十度的角度。使得端面81成少于九十度的角度可以導(dǎo)致在端面81處反射的光信號(hào)被反射出波導(dǎo)，并且可相應(yīng)地減少與背反射相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。使用傳統(tǒng)的集成電路制造掩膜和刻蝕步驟，可形成用于波導(dǎo)的溝槽70。第一凹口 71可形成于不同掩膜和刻蝕中。此外，第二凹口 72可形成于另外的掩膜和刻蝕步驟中。使用用于在基片上形成金屬跡線的傳統(tǒng)的集成電路制造技術(shù)，可形成第一導(dǎo)電層75、第一導(dǎo)體76、以及第二導(dǎo)體77。合適的增益元件M包括，但不限于，hP芯片。使用諸如引線接合這樣的傳統(tǒng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)第二導(dǎo)電層78與第二導(dǎo)體77之間的電連通?？赏ㄟ^(guò)諸如焊劑接合這樣的傳統(tǒng)
13技術(shù)而實(shí)現(xiàn)中央脊與第一導(dǎo)體76之間的電連通。圖4A至圖4D中所圖示的多通道器件的部分適合與電源一起使用，然而，圖4A至圖4D中的圖示可適用于與充當(dāng)電源的光源一起使用。光源可包括于多通道器件上，或者可與多通道器件相分離。圖5A至圖5B圖示出具有中階梯光柵34、腔波導(dǎo)32、與通道波導(dǎo)40之間的界面的多通道器件的一部分。多通道器件被形成在絕緣體上硅晶片上。圖5A是絕緣體上硅晶片的頂視圖。圖5B是沿著圖5A中標(biāo)記為B的線所剖取的截面圖。如圖3A和圖;3B中所述， 中階梯光柵34包括自由空間區(qū)域36以及反射表面38。來(lái)自腔波導(dǎo)32的光束進(jìn)入中階梯光柵34的自由空間區(qū)域36。通過(guò)中階梯光柵34的光的路徑被圖示為圖5A中的虛線，以便將光與其它特征區(qū)別開。光束行進(jìn)通過(guò)自由空間區(qū)域36并且被反射離開反射表面38。中階梯光柵34對(duì)光束進(jìn)行多路分配為分立的通道，分立的通道行進(jìn)遠(yuǎn)離反射表面38。反射凹口 82延伸通過(guò)硅板68到二氧化硅層64，并且可延伸進(jìn)入或通過(guò)二氧化硅層64。反射凹口 82的側(cè)面充當(dāng)反射表面38。反射凹口 82的側(cè)面可任選地包括反射材料 83以增強(qiáng)光從自由空間區(qū)域36的反射。合適的反射材料83包括金屬層。反射凹口 82可被填充空氣，或者可任選地被填充諸如二氧化硅這樣的覆層(cladding)材料。圖5A中所示的通道波導(dǎo)40和腔波導(dǎo)32具有與圖4A中所示的腔波導(dǎo)32相同的大致結(jié)構(gòu)。例如，通道波導(dǎo)40和腔波導(dǎo)32可具有圖4B中所示的截面。正如在圖5A中顯而易見的，通道波導(dǎo)40和腔波導(dǎo)32沒(méi)有終止于端面處，而是向中階梯光柵34的自由空間區(qū)域36內(nèi)敞開。用于通道波導(dǎo)40的溝槽70可與用于腔波導(dǎo)32的溝槽70同時(shí)地形成。反射凹口 82可任選地與用于增益元件M的第一凹口 71同時(shí)地被掩膜和刻蝕，或者它們可在不同步驟中被掩膜和刻蝕。使用傳統(tǒng)集成電路制造技術(shù)，可將反射材料83形成在反射體凹口 84 中。圖5A和圖5B的中階梯光柵34可充當(dāng)圖IA和/或圖IB的多路復(fù)用器22，和/或充當(dāng)圖3A和圖;3B的中階梯光柵34。例如，圖5A的通道波導(dǎo)40可充當(dāng)調(diào)制波導(dǎo)54，并且腔波導(dǎo)32可充當(dāng)輸出波導(dǎo)63。調(diào)制通道從調(diào)制波導(dǎo)M行進(jìn)，通過(guò)中階梯光柵34到達(dá)輸出波導(dǎo)63。輸出波導(dǎo)63可具有與通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53、調(diào)制波導(dǎo)W、和/或腔波導(dǎo)32相同的大致結(jié)構(gòu)。例如，輸出波導(dǎo)63可具有圖4B中圖示出的截面。 用于輸出波導(dǎo)63的溝槽70可與用于通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53、調(diào)制波導(dǎo)M、和/或腔波導(dǎo)32的溝槽70同時(shí)地被掩膜和刻蝕。圖6A至圖6C圖示出了具有可充當(dāng)?shù)谝环瓷潴w的光學(xué)耦合器42的多通道器件的部分。多通道器件被構(gòu)造在絕緣體上硅晶片上。圖3A中所圖示的每個(gè)光學(xué)耦合器42可根據(jù)圖6A至圖6C而被構(gòu)造。圖6A是多通道器件的頂視圖。耦合器42包括通道波導(dǎo)40和耦合波導(dǎo)44。圖6B是沿著圖6A中標(biāo)記為B的線所剖取的耦合波導(dǎo)與通道波導(dǎo)40的截面圖。用于耦合波導(dǎo)44的脊72足夠靠近用于通道波導(dǎo)40和耦合波導(dǎo)44的脊72，用以當(dāng)通道沿著通道波導(dǎo)40行進(jìn)時(shí)物理地共享該通道。相應(yīng)地，在通道波導(dǎo)40的脊72和耦合波導(dǎo) 44的脊72如圖5A中所示般物理地分離開之前，一部分通道轉(zhuǎn)移到耦合波導(dǎo)44內(nèi)。圖6C是沿著圖6A中標(biāo)記為C的支架之間的線所剖取的耦合波導(dǎo)44的截面圖。耦合波導(dǎo)44終止于(延伸通過(guò)硅板68到或者進(jìn)入二氧化硅層64的)反射體凹口處。反射體凹口 84的側(cè)面充當(dāng)反射表面。反射表面充當(dāng)在圖3A和圖;3B的情境中所披露的反射器件 46。反射體凹口 84的側(cè)面可任選地包括反射材料85以增強(qiáng)光往回通過(guò)耦合波導(dǎo)44的反射。合適的反射材料85包括金屬層。反射體凹口 84可被填充空氣，或者可任選地被填充諸如二氧化硅這樣的覆層材料。用于通道波導(dǎo)40以及耦合波導(dǎo)44的溝槽70可與用于腔波導(dǎo)32的溝槽70同時(shí)地形成。反射體凹口 84可任選地與用于增益元件M的第一凹口 71同時(shí)地被掩膜和刻蝕， 和/或與用于中階梯光柵34的反射凹口 82同時(shí)地被掩膜和刻蝕。替代地，反射體凹口 84 可在不同步驟中被掩膜和刻蝕。使用傳統(tǒng)集成電路制造技術(shù)，可將反射材料85形成在反射體凹口 84中。圖7A至圖7E圖示出具有配置成用來(lái)作為強(qiáng)度調(diào)制器而操作的Mach-Zehnder干涉計(jì)的多通道器件的部分。多通道器件被構(gòu)造在絕緣體上硅晶片上。圖7A是Mach-Zehnder 干涉計(jì)的頂視圖。Mach-Zehnder干涉計(jì)包括通道波導(dǎo)40，其分支為第一分支波導(dǎo)52和第二分支波導(dǎo)53。第一分支波導(dǎo)52在調(diào)制波導(dǎo)M處再結(jié)合所述第二分支波導(dǎo)53。通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53和調(diào)制波導(dǎo)M具有與圖4A中所示的腔波導(dǎo)32相同的大致結(jié)構(gòu)。例如，通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53、以及調(diào)制波導(dǎo)M可具有圖4B中所圖示的截面。用于通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53和/或調(diào)制波導(dǎo)M的溝槽70可與用于腔波導(dǎo)32的溝槽70同時(shí)地被掩膜和刻蝕。相位調(diào)制器56被沿著第二分支波導(dǎo)53而定位。圖7B是適合用于與圖7A的 Mach-Zehnder干涉計(jì)一起使用的相位調(diào)制器56的頂視圖。圖7C是沿著圖7B中標(biāo)記為C 的線所剖取的在圖7B中所示的相位調(diào)制器56的截面圖。諸如固體或氣體的填充物122定位在限定著第二分支波導(dǎo)53的溝槽70中。填充物122具有比硅的折射率更低的折射率以便將光信號(hào)約束于脊72內(nèi)。填充物也可提供介于相位調(diào)制器的不同區(qū)域之間的電隔離。例如，填充物可提供介于第一摻雜區(qū)域與第二摻雜區(qū)域之間的電隔離，其在下面更詳細(xì)地討論。合適的填充物122包括，但不限于，二氧化硅。真空也可充當(dāng)合適的填充物122。絕緣層IM定位在光透射介質(zhì)10與填充物122之間。絕緣層圖示于圖7C中并且沒(méi)有在圖7B中圖示出以簡(jiǎn)化圖示。絕緣層IM可提供電絕緣和/或光學(xué)限制(optical confinement).合適的絕緣層1 包括，但不限于，低K電介質(zhì)，諸如二氧化硅和/或氮化硅。在一個(gè)實(shí)例中，絕緣層1 包括位于硅上方的氮化硅和氧化硅雙層。上層125定位于絕緣層IM上。上層圖示于圖7C中，并且沒(méi)有在圖7B中圖示出以簡(jiǎn)化圖示。上層125可用來(lái)減少或防止器件中不同部件之間的電容耦合。例如，上層125 可防止或減少在下面更詳細(xì)披露的第一導(dǎo)電構(gòu)件126與第二導(dǎo)電構(gòu)件1 之間的電容耦合。合適的上層包括，但不限于，低K電介質(zhì)，諸如二氧化硅。正如在圖7B和圖7C 二者中明顯的，相位調(diào)制器包括第一導(dǎo)電構(gòu)件1 和第二導(dǎo)電構(gòu)件128。在圖7B，第一導(dǎo)電構(gòu)件1 和第二導(dǎo)電構(gòu)件128由虛線示出，并且被圖示為透明的以允許觀察下方的特征。第一導(dǎo)電構(gòu)件126和第二導(dǎo)電構(gòu)件1 可充當(dāng)電極，但是更優(yōu)選地充當(dāng)傳輸線。用于第一導(dǎo)電構(gòu)件126的合適材料包括，但不限于，鋁、銅和/或它們的合金。用于第二導(dǎo)電構(gòu)件128的合適材料包括，但不限于，鋁、銅和/或它們的合金。第一電連接件130提供了第一構(gòu)件1 與鄰近波導(dǎo)且與波導(dǎo)間隔開而定位的硅板68的接觸部分之間的電連通。第二電連接件132提供了第二構(gòu)件1 與脊72頂部處的接觸件134之間的電連通。第一電連接件130與第二電連接件132在圖7C中圖示出，并且沒(méi)有在圖7B中被圖示出以簡(jiǎn)化圖示。第一電連接件、第二電連接件以及接觸件提供了電子器件與光學(xué)器件之間的電連接。用于第一電連接件130的合適材料包括，但不限于，鎢、鋁、銅和/或它們的合金。用于第二電連接件132的合適材料包括，但不限于，鎢、鋁、銅和/或它們的合金。用于接觸件134的合適材料包括，但不限于，鋁-硅合金、鈦的硅化物、以及鈷的硅化物。在一些情況下，接觸件134是諸如摻雜硅或摻雜多晶硅這樣的摻雜非金屬。摻雜多晶硅可以提供所需的電導(dǎo)，但是可具有大約比金屬少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的載流子。因?yàn)樵黾拥妮d流子內(nèi)容是與增加的光吸收關(guān)聯(lián)的，則從摻雜硅構(gòu)造的接觸件134可以是與相對(duì)于金屬而言的縮減水平的光學(xué)損耗相關(guān)聯(lián)的。結(jié)果，當(dāng)希望有低水平的光學(xué)損耗時(shí)，則由摻雜硅或多晶硅構(gòu)造的接觸件134可以是所希望的。當(dāng)接觸件134是由多晶硅制成時(shí)，合適的摻雜劑濃度包括，但不限于，大約1018/cm3至hl021/cm3、或者1019/cm3至hl02°/cm3的濃度。硅被摻雜，以便具有第一摻雜區(qū)域136和第二摻雜區(qū)域138。當(dāng)?shù)谝粨诫s區(qū)域136 為η型區(qū)域時(shí)，第二摻雜區(qū)域?yàn)棣研蛥^(qū)域。當(dāng)?shù)谝粨诫s區(qū)域136為ρ型區(qū)域時(shí)，第二摻雜區(qū)域?yàn)棣切蛥^(qū)域。在一些情況下，第一摻雜區(qū)域優(yōu)選為η型區(qū)域、且第二摻雜區(qū)域優(yōu)選為ρ型區(qū)域。例如，某些制造技術(shù)可允許ρ型區(qū)域比η型區(qū)域在光透射介質(zhì)中更容易地形成地更深。當(dāng)接觸件134是由摻雜非金屬形成時(shí)，非金屬被摻雜有與第一摻雜區(qū)域136相同類型的摻雜劑，但可以處于比第一摻雜區(qū)域136更高的摻雜劑濃度。第一摻雜區(qū)域136和第二摻雜區(qū)域138被定位得充分接近彼此，使得當(dāng)偏置沒(méi)有施加到相位調(diào)制器時(shí)，耗盡區(qū)域140形成于η型區(qū)域與ρ型區(qū)域之間。例如，圖IB圖示出與P型區(qū)域相接觸的η型區(qū)域。介于η型區(qū)域與ρ型區(qū)域之間的接觸件可以不是必需的， 盡管其可增加調(diào)制器的效率。所得的界面基本上平行于硅基片66和/或脊72的頂部，并且定位于脊72中。耗盡區(qū)域140由η型區(qū)域與P型區(qū)域之間的載流子的遷移造成，直至形成了防止另外遷移的電勢(shì)。此遷移導(dǎo)致了在耗盡區(qū)域中缺乏載流子。例如，耗盡區(qū)域140具有小于大約lX1015/cm3的載流子濃度。η型區(qū)域和ρ型區(qū)域被定位，使得耗盡區(qū)域40定位于波導(dǎo)的光信號(hào)攜載區(qū)域中。例如，圖IC圖示出了從圖IB中所圖示的摻雜區(qū)域構(gòu)造而形成的耗盡區(qū)域140。在ρ型區(qū)域中的載流子的合適濃度包括了大于lX1015/Cm3、lX1016/Cm3、3jX1016/ cm3、或5. OxlO1Vcm3的值。在η型區(qū)域中的載流子濃度的合適值包括了大于lX1015/cm3、 2x1016,5x1016^P IxlO1Vcm3 的值。第二摻雜區(qū)域144形成于硅板68的接觸部分處。第二摻雜區(qū)域144可接觸相鄰摻雜區(qū)域，并且可包括與相鄰摻雜區(qū)域相同類型的摻雜劑。例如，在圖7C中，下部摻雜區(qū)域是第二摻雜區(qū)域138。相應(yīng)地，當(dāng)相位調(diào)制器如圖7C中所圖示般被構(gòu)造時(shí)，第二摻雜區(qū)域144 可接觸第二摻雜區(qū)域、并且具有與第二摻雜區(qū)域138相同的摻雜劑類型。第二摻雜區(qū)域144 可具有比鄰近摻雜區(qū)域更高的摻雜劑濃度。例如，第二摻雜區(qū)域144中的摻雜劑濃度可以是鄰近摻雜區(qū)域中的摻雜劑濃度的10倍還多、或是鄰近摻雜區(qū)域中的摻雜劑濃度的1000 倍還多。有所提高的摻雜劑濃度減少了相位調(diào)制器的接觸電阻，且相應(yīng)地提供了有所增加的調(diào)制速度。在第二摻雜區(qū)域144中的摻雜劑的合適濃度包括，但不限于，大于lX1018/cm3、IxiolVcm3^xio1Vcm3Uxio2Vcm3的濃度。增加摻雜劑濃度可增加光學(xué)損耗的量。結(jié)果，第二摻雜區(qū)域144定位成遠(yuǎn)離光信號(hào)攜載區(qū)域，以便減少由有所增加的摻雜劑濃度產(chǎn)生的光學(xué)損耗。例如，第二摻雜區(qū)域144定位于與溝槽70相鄰近的硅板68的一部分上。此定位可減少在波導(dǎo)中的光信號(hào)與第二摻雜區(qū)域144之間的相互作用。在一些情況下，第二摻雜區(qū)域144可定位在溝槽70中、或者在溝槽70的底部中。第一構(gòu)件126與第二構(gòu)件1 被連接至可在第一導(dǎo)電構(gòu)件126與第二導(dǎo)電構(gòu)件 1 之間施加偏置的電子器件(未示出)。相應(yīng)地，在脊72的頂部與硅板68的接觸部分之間形成偏置。偏置可以是反向偏置。改變偏置的水平則改變了耗盡區(qū)域的大小和/或形狀。 例如，增加反向偏置可增加耗盡區(qū)域的大小。作為實(shí)例，圖7E圖示了在已向相位調(diào)制器施加了增加的反向偏置之后的圖7D的耗盡區(qū)域。圖7C、圖7D和圖7E圖示了占據(jù)整個(gè)光信號(hào)攜載區(qū)域的第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域。此布置可提供有所增加的電勢(shì)調(diào)整效率。耗盡區(qū)域140具有與鄰近所述耗盡區(qū)域而定位的光透射區(qū)域相比不同的折射率。 例如，當(dāng)光透射介質(zhì)Iio為硅時(shí)，耗盡區(qū)域140具有比周圍的硅更高的折射率。結(jié)果，當(dāng)光信號(hào)行進(jìn)通過(guò)耗盡區(qū)域時(shí)，耗盡區(qū)域140減緩了光信號(hào)。結(jié)果，增加耗盡區(qū)域140的大小進(jìn)一步減緩了光信號(hào)行進(jìn)通過(guò)波導(dǎo)的速度。相應(yīng)地，通過(guò)調(diào)整偏置水平，則可以調(diào)整光信號(hào)通過(guò)波導(dǎo)的速度。另外，因?yàn)榇讼辔徽{(diào)整基于對(duì)耗盡區(qū)域的調(diào)整，則相位調(diào)制器的調(diào)整沒(méi)有包括載流子復(fù)合(recombination)。載流子復(fù)合比耗盡區(qū)域中的改變慢，是后者的大約1/1000。 相應(yīng)地，相位調(diào)制器可以比需要載流子復(fù)合的相位調(diào)制器快，是后者的大約1000至10000 倍。正向偏置可以施加到相位調(diào)制器。正向偏置將會(huì)收縮所述耗盡區(qū)域的大小。相應(yīng)地，增加正向偏置可加速光信號(hào)。然而，一旦正向偏置升高到高于閾值，則正向偏置可引起當(dāng)正向偏置朝閾值下降時(shí)需要復(fù)合的電流流動(dòng)。因?yàn)樾枰獜?fù)合的調(diào)整比耗盡區(qū)域的調(diào)整更慢，則可能不需要的是使用高于發(fā)生顯著電流流動(dòng)情況下的水平的正向偏置。在摻雜區(qū)域中的摻雜劑的濃度影響了相位調(diào)制器的性能。例如，摻雜劑可導(dǎo)致光吸收。結(jié)果，增加摻雜劑水平可不合意地導(dǎo)致高水平的光學(xué)損耗。通過(guò)要求較高的偏置水平來(lái)實(shí)現(xiàn)相同水平的相位調(diào)制，則降低摻雜劑水平可降低調(diào)整效率。結(jié)果，當(dāng)減少了摻雜劑水平時(shí)，相位調(diào)制器的長(zhǎng)度必須有所增加以提供針對(duì)給定偏置水平的所需水平相位調(diào)制。針對(duì)η型區(qū)域的合適摻雜劑包括，但不限于，磷和/或砷。針對(duì)P型區(qū)域的合適摻雜劑包括， 但不限于，硼。盡管圖7C將介于第一摻雜區(qū)域136與第二摻雜區(qū)域138之間的界面圖示為位于脊72中，第一摻雜區(qū)域136和第二摻雜區(qū)域138可被構(gòu)造成使得界面低于脊72。在這些實(shí)例中，脊72中的摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域144可以是相同類型的摻雜區(qū)域。例如，脊72中的摻雜區(qū)域，以及第二摻雜區(qū)域144都可以是η型區(qū)域，或者它們都可以是ρ型區(qū)域。在一些情況下，對(duì)于諸如Mach-Zehnder干涉計(jì)這樣的強(qiáng)度調(diào)制器而言合意的是， 提供大約10至40(}bit/s的、且具有低水平光學(xué)損耗的強(qiáng)度調(diào)制。相應(yīng)地，當(dāng)相位調(diào)制器用于強(qiáng)度調(diào)制時(shí)，相位調(diào)制器的高速特性可以是重要的。相應(yīng)地，當(dāng)相位調(diào)制器用于強(qiáng)度調(diào)制時(shí)，相位調(diào)制器的低光學(xué)損耗特性也可以變得合意。在一些情況下，可能優(yōu)選的是，調(diào)制器為相位調(diào)制器、而非強(qiáng)度調(diào)制器。例如，圖7F 圖示出替代圖7A中所示的強(qiáng)度調(diào)制器的圖7B至圖7E的相位調(diào)制器。在圖7F中，第一分支波導(dǎo)52和第二分支波導(dǎo)53被排除，并且通道波導(dǎo)40直接地連接至調(diào)制波導(dǎo)54。相位調(diào)制器被定位于調(diào)制波導(dǎo)M與通道波導(dǎo)40的交叉處。在2005 年 6 月 7 日提交的題名為 “High Speed Optical Phase Modulator” 的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/146,898中，以及在2005年6月7日提交的題名為“High Speed Optical Intensity Modulator”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/147,403中提供了關(guān)于高速?gòu)?qiáng)度調(diào)制器的結(jié)構(gòu)、制造和操作的額外信息，上述每個(gè)文獻(xiàn)被整體合并到本文中。額外，美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/146，898和11/147，403提供了針對(duì)相位和強(qiáng)度調(diào)制器的額外實(shí)施例， 它們可在以上所披露的多通道器件中用作調(diào)制器。存在于圖7C中的填充物122、上層125、以及絕緣層124沒(méi)有圖示于圖4A至圖6C 中。填充物122、上層125、以及絕緣層IM可以是局限于調(diào)制器處的。替代地，上層125和絕緣層1 可以定位在暴露的硅板68上，并且填充物122可定位在圖4A至圖6C的溝槽70中。圖8是在絕緣體上硅晶片上的波導(dǎo)的截面圖。如上所述，腔波導(dǎo)32、通道波導(dǎo)40、 耦合波導(dǎo)44、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53、調(diào)制波導(dǎo)可以各自具有根據(jù)圖8的結(jié)構(gòu)。 波導(dǎo)具有標(biāo)記為W的寬度。寬度是位于脊頂部處的脊的寬度。波導(dǎo)也具有標(biāo)記為H的厚度。 厚度是攜載著光信號(hào)處的硅的厚度。例如，厚度從二氧化硅層64的頂部延伸到脊的頂部。 波導(dǎo)的截面面積等于寬度W乘以厚度H。當(dāng)光信號(hào)行進(jìn)通過(guò)波導(dǎo)時(shí)，光信號(hào)可延伸到此截面面積以外。圖7A至圖7E中所圖示的強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器在波導(dǎo)截面減少時(shí)更加有效且更快。在一個(gè)實(shí)例中，第一分支波導(dǎo)52和第二分支波導(dǎo)53具有大約1 μ m2的截面面積。諸如圖3A和圖;3B中所圖示的中階梯光柵34這樣的中階梯光柵在中階梯光柵的厚度增加時(shí)具有更多損耗。厚度是攜載著光信號(hào)處的硅的厚度。相應(yīng)地，厚度可以是從二氧化硅的頂部到自由空間區(qū)域中的硅板68的頂部。在一些情況下，腔波導(dǎo)32、通道波導(dǎo)40、第一分支波導(dǎo)52、第二分支波導(dǎo)53、調(diào)制波導(dǎo)M都具有大約相同的截面尺寸，但是輸出波導(dǎo)63具有更大的截面尺寸。此布置允許調(diào)制器和中階梯光柵具有中階梯光柵和調(diào)制器的有效操作所需的尺寸，而同時(shí)允許輸出波導(dǎo)63具有其它應(yīng)用所需的尺寸。在一些情況下，波導(dǎo)錐(waveguide taper)可以用來(lái)改變波導(dǎo)的截面尺寸。例如， 圖9A是介于絕緣體上硅晶片上的通道波導(dǎo)40、腔波導(dǎo)32、和中階梯光柵之間的界面的頂視圖。通道波導(dǎo)40包括水平錐150。錐150可以將通道波導(dǎo)40的截面尺寸減少到適合于調(diào)制器的有效操作的尺寸。每個(gè)錐150可具有水平錐150、而沒(méi)有豎直錐，或者可具有豎直錐和水平錐。盡管圖9A將錐150圖示為具有水平錐，錐可以具有豎直錐而沒(méi)有水平錐。作為對(duì)圖9A中所示錐的補(bǔ)充或替代，可結(jié)合調(diào)制器來(lái)運(yùn)用錐150。例如，圖9B圖示了定位于錐150之間的調(diào)制器。通道通過(guò)調(diào)制器和錐的方向被標(biāo)記為A的箭頭示出。每個(gè)錐可具有水平錐、而沒(méi)有豎直錐，或者可具有豎直錐和水平錐。盡管圖9A將錐圖示為具有水平錐，錐可以具有豎直錐而沒(méi)有水平錐。錐可以將通道波導(dǎo)40的截面尺寸減少到適合于調(diào)制器的有效操作的尺寸。在一些情況下，沒(méi)有采用錐之一。例如，不需要運(yùn)用標(biāo)記為P 的錐。在沒(méi)有運(yùn)用標(biāo)記為P的錐的情況下，輸出波導(dǎo)63的截面尺寸可以比調(diào)制波導(dǎo)M的截面尺寸更大。結(jié)果，多路復(fù)用器提供了曾經(jīng)由標(biāo)記為P的錐所提供的截面尺寸的擴(kuò)展。圖9B中所示的調(diào)制器可以是圖IA和圖IB的調(diào)制器。例如，調(diào)制器可以是圖7A的強(qiáng)度調(diào)制器，圖7B的相位調(diào)制器，或者圖7F的相位調(diào)制器。此外，調(diào)制器可以是包括于圖7A的強(qiáng)度調(diào)制器中的圖7B的相位調(diào)制器。在2003年1 月 15 日提交的題名為“Controlled Selectivity Etch for Use with Optical Component Fabrication”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/345，709中提供了用于錐的合適結(jié)構(gòu)和用于制造錐的方法，其被整體地合并到本文中。所披露的結(jié)構(gòu)和方法可運(yùn)用于在圖9A和圖9B中所圖示的錐。如上面在圖IC的情境中所述的，多通道器件可構(gòu)造成使得一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器對(duì)來(lái)自兩個(gè)或更多激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器對(duì)來(lái)自于不同激光器腔的通道進(jìn)行多路復(fù)用時(shí)，不同的激光器腔以及所述多路復(fù)用器可被包括在相同的多通道器件上。例如，不同的激光器腔和多路復(fù)用器可被包括于相同晶片上。例如，不同的激光器腔和多路復(fù)用器可被包括于絕緣體上硅晶片上。盡管在絕緣體上硅晶片的情境下披露了多通道器件，但多通道器件可被構(gòu)建到其它平臺(tái)內(nèi)。另外，在脊波導(dǎo)的情境下披露了多通道器件。然而，使用其它波導(dǎo)，包括但不限于掩埋型通道波導(dǎo)40，可以構(gòu)造出多通道器件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員考慮這些教導(dǎo)將會(huì)易于想到本發(fā)明的其它實(shí)施例、組合和修改。因此，本發(fā)明將會(huì)是僅受到下列權(quán)利要求的限制，當(dāng)結(jié)合以上說(shuō)明和附圖觀察時(shí)，下列權(quán)利要求包括所有這樣的實(shí)施例和修改。
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權(quán)利要求
1.一種多通道光學(xué)器件，包括位于激光器腔中的量子點(diǎn)增益介質(zhì)，所述量子點(diǎn)增益介質(zhì)配置成用來(lái)產(chǎn)生多通道光束；以及激光器腔中的多路分配器，所述多路分配器被配置成用以將多通道光束多路分配成多個(gè)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括多個(gè)端口，每個(gè)通道通過(guò)所述端口中的不同端口而離開激光器腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括多個(gè)通道波導(dǎo)，各自配置成用來(lái)接收通道之一，每個(gè)通道波導(dǎo)包括端口之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中每個(gè)通道波導(dǎo)包括于光學(xué)耦合器中，每個(gè)光學(xué)耦合器包括耦合波導(dǎo)，耦合波導(dǎo)在光學(xué)上與通道波導(dǎo)之一相耦合，從而使得沿著耦合的通道波導(dǎo)行進(jìn)的通道的一部分進(jìn)入耦合波導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中耦合波導(dǎo)包括反射體，反射體配置成用來(lái)將進(jìn)入耦合波導(dǎo)的至少一部分通道反射回到耦合的通道波導(dǎo)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中反射體定位于耦合波導(dǎo)的終止端處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中反射體包括定位于耦合波導(dǎo)的終止端處的反射材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，還包括多個(gè)調(diào)制器，其各自配置成用以在通道已傳遞過(guò)了光學(xué)耦合器之后對(duì)沿著通道波導(dǎo)之一而行進(jìn)的通道進(jìn)行調(diào)制，每個(gè)通道的調(diào)制引起了調(diào)制通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中每個(gè)調(diào)制器包括相位調(diào)制器，其配置成用來(lái)對(duì)沿著通道波導(dǎo)之一而行進(jìn)的通道的相位進(jìn)行調(diào)制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中相位調(diào)制器各自包括η型區(qū)域，其具有與ρ型區(qū)域的鄰近區(qū)，導(dǎo)致當(dāng)沒(méi)有向相位調(diào)制器施加偏置時(shí)形成耗盡區(qū)域，耗盡區(qū)域至少部分地定位于波導(dǎo)的光信號(hào)攜載區(qū)域中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中每個(gè)調(diào)制器包括Mach-Zehnder干涉計(jì)， Mach-Zehnder干涉計(jì)具有多個(gè)分支波導(dǎo)；以及相位調(diào)制器，相位調(diào)制器配置成用來(lái)對(duì)行進(jìn)通過(guò)分支波導(dǎo)之一的通道的相位進(jìn)行調(diào)制。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中每個(gè)調(diào)制器包括沿著Mach-Zehnder干涉計(jì)的分支波導(dǎo)定位的相位調(diào)制器，所述相位調(diào)制器包括η型區(qū)域，η型區(qū)域具有與P型區(qū)域的鄰近區(qū)，導(dǎo)致當(dāng)沒(méi)有向調(diào)制器施加偏置時(shí)形成耗盡區(qū)域，耗盡區(qū)域至少部分地定位于波導(dǎo)的光信號(hào)攜載區(qū)域中。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，還包括多路復(fù)用器，其配置成用來(lái)從每個(gè)調(diào)制器接收調(diào)制通道，并且用來(lái)將調(diào)制通道多路復(fù)用為具有多個(gè)調(diào)制通道的光束。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括第一反射體，其各自接收通道之一，每個(gè)第一反射體配置成用來(lái)傳送所接收的通道的一部分，從而使得所傳送的部分離開激光器腔，以及每個(gè)第一反射體配置成用來(lái)返回所接收的通道的一部分；和其中增益介質(zhì)接收所返回的通道的部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括 返回器件，其各自接收通道之一，每個(gè)返回器件配置成用來(lái)將所接收的通道的至少一部分返回到增益介質(zhì)；和第一反射體，其配置成用來(lái)接收來(lái)自增益介質(zhì)的第二多通道光束，第一反射體配置成用來(lái)傳送所接收的第二多通道光束的一部分。
全文摘要
多通道光學(xué)器件包括在激光器腔中的多路分配器。多路分配器被配置成用以將多通道光束多路分配成多個(gè)通道。多路分配器限制著從激光器腔輸出的通道的波長(zhǎng)。增益元件包括作為增益介質(zhì)的量子點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/26GK102483493SQ201080032988
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者阿斯哈里 M. 申請(qǐng)人:科途嘉光電公司