本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)中心多波長(zhǎng)光接收器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多波長(zhǎng)混合集成接收器。

背景技術(shù)：

數(shù)據(jù)中心是支撐目前云計(jì)算服務(wù)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心互連速率是決定云計(jì)算能力的主要因素，采用4x10Gb/s及4x25Gb/s多波長(zhǎng)數(shù)據(jù)中心光互連是國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心建設(shè)的熱點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，4x10Gb/s及4x25Gb/s多波長(zhǎng)光接收器件是其中的核心器件之一。

目前，關(guān)于數(shù)據(jù)中心2-10km距離互連，采用1271nm、1291nm、1311nm和1331nm，每個(gè)波長(zhǎng)的接收速率可達(dá)到10Gb/s，總速率達(dá)到40Gb/s?；蛘卟捎?295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm，每個(gè)波長(zhǎng)的接收速率可達(dá)到25Gb/s，總速率達(dá)到100Gb/s。對(duì)于四個(gè)波長(zhǎng)接收解復(fù)用，目前可商用的有分立濾波器緊湊型封裝形式，該方案有聚焦透鏡、TFF濾波器和探測(cè)器多個(gè)分立元件構(gòu)成，需大量人工組裝時(shí)間，且單獨(dú)封裝分立器件成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的不足，本發(fā)明的目的是提供一種大大降低混合集成工藝難度，降低多波長(zhǎng)接收器件成本，減少接收器件集成元件數(shù)和耦合次數(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)化了制作工藝，節(jié)約成本的多波長(zhǎng)混合集成接收器。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種多波長(zhǎng)混合集成接收器，包括襯底，在襯底上設(shè)置有陣列波導(dǎo)光柵，第一輸入光纖固定在陣列波導(dǎo)光柵上并與陣列波導(dǎo)光柵一端的輸入波導(dǎo)連接；陣列波導(dǎo)光柵的另一端在與輸出波導(dǎo)末端相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有斜面，輸出波導(dǎo)通過(guò)斜面與探測(cè)器陣列的接收窗口配合；探測(cè)器陣列的輸出電極與跨阻放大器陣列的輸入電極連接；跨阻放大器陣列的輸出電極與過(guò)渡塊陣列的輸入電極連接；探測(cè)器陣列、跨阻放大器陣列和過(guò)渡塊陣列間隔設(shè)置在襯底上，且跨阻放大器陣列位于探測(cè)器陣列和過(guò)渡塊陣列之間；探測(cè)器陣列位于輸出波導(dǎo)的下方；所述探測(cè)器陣列包括若干探測(cè)器組，每個(gè)探測(cè)器組包括若干探測(cè)器，探測(cè)器與輸出波導(dǎo)一一對(duì)應(yīng)；所述跨阻放大器陣列包括若干跨阻放大器組，每個(gè)跨阻放大器組包括若干跨阻放大器，跨阻放大器與探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)；所述過(guò)渡塊陣列包括若干過(guò)渡塊組，每個(gè)過(guò)渡塊組包括若干過(guò)渡塊，過(guò)渡塊與跨阻放大器一一對(duì)應(yīng)。

所述斜面的傾斜角度為45°。

所述輸出波導(dǎo)與探測(cè)器陣列的接收窗口之間設(shè)置有間距，所述間距為250μm或750μm或1mm。

所述輸出波導(dǎo)的端面上蒸渡有金屬膜或反射介質(zhì)膜。

所述探測(cè)器陣列的輸出電極與跨阻放大器陣列的輸入電極通過(guò)金絲引線連接；所述跨阻放大器陣列的輸出電極與過(guò)渡塊陣列的輸入電極通過(guò)金絲引線連接。

所述輸入波導(dǎo)為公用波導(dǎo)，傳輸信號(hào)波長(zhǎng)為1271nm、1291nm、1311nm和1331nm，相應(yīng)的探測(cè)器陣列及跨阻放大器陣列每個(gè)通道的接收速率達(dá)到10Gb/s，總速率達(dá)到40Gb/s。

所述輸入波導(dǎo)為公用波導(dǎo)，傳輸信號(hào)波長(zhǎng)為1271nm、1291nm、1311nm和1331nm，相應(yīng)的探測(cè)器陣列及跨阻放大器陣列每個(gè)通道的接收速率達(dá)到25Gb/s，總速率達(dá)到100Gb/s。

所述輸入波導(dǎo)為公用波導(dǎo)，傳輸信號(hào)波長(zhǎng)為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm，相應(yīng)的探測(cè)器陣列及跨阻放大器陣列接收速率達(dá)到25Gb/s，總速率達(dá)到100Gb/s。

所述的輸出波導(dǎo)為四個(gè)，每個(gè)探測(cè)器組有四個(gè)探測(cè)器，每個(gè)跨阻放大器組有四個(gè)跨阻放大器，每個(gè)過(guò)渡塊組有四個(gè)過(guò)渡塊。

所述輸出波導(dǎo)為8-40個(gè)，每個(gè)探測(cè)器組有8-40個(gè)探測(cè)器，每個(gè)跨阻放大器組有8-40個(gè)跨阻放大器，每個(gè)過(guò)渡塊組有8-40個(gè)過(guò)渡塊。

所述襯底由導(dǎo)熱良好的銅板制作而成。

所述陣列波導(dǎo)光柵的材料為硅基二氧化硅或絕緣層上硅；二氧化硅波導(dǎo)的折射率差為0.75-2.5%。

本發(fā)明采用陣列波導(dǎo)光柵代替TFF，通過(guò)輸出波導(dǎo)末端45度拋光，在輸出波導(dǎo)下方安裝探測(cè)器陣列，大大降低了混合集成工藝難度，降低了多波長(zhǎng)接收器件成本。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、低成本和混合集成的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種多波長(zhǎng)混合集成接收器，包括襯底100，所述襯底100由導(dǎo)熱良好的銅板制作而成。

在襯底100上設(shè)置有陣列波導(dǎo)光柵11。所述陣列波導(dǎo)光柵11的材料為硅基二氧化硅或絕緣層上硅；二氧化硅波導(dǎo)的折射率差為0.75-2.5%。具體可為0.75%，還可為0.9%或1.0%或1.3%或1.6%或2.0%或2.2%或2.5%。

第一輸入光纖10固定在陣列波導(dǎo)光柵11上并與陣列波導(dǎo)光柵11一端的輸入波導(dǎo)16連接。陣列波導(dǎo)光柵11的另一端在與輸出波導(dǎo)17末端相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有斜面，所述斜面的傾斜角度為45°。輸出波導(dǎo)17通過(guò)斜面與探測(cè)器陣列13的接收窗口配合。所述輸出波導(dǎo)17與探測(cè)器陣列13的接收窗口之間設(shè)置有間距，所述間距為250μm，還可為750μm或1mm。

為了便于傳輸，提高傳輸效率和傳輸質(zhì)量，所述輸出波導(dǎo)17的端面上蒸渡有金屬膜或反射介質(zhì)膜。

探測(cè)器陣列13的輸出電極與跨阻放大器陣列14的輸入電極連接。具體地，所述探測(cè)器陣列13的輸出電極與跨阻放大器陣列14的輸入電極通過(guò)金絲引線連接。

跨阻放大器陣列14的輸出電極與過(guò)渡塊陣列15的輸入電極連接。具體地，所述跨阻放大器陣列14的輸出電極與過(guò)渡塊陣列15的輸入電極通過(guò)金絲引線連接。

探測(cè)器陣列13、跨阻放大器陣列14和過(guò)渡塊陣列15間隔設(shè)置在襯底100上，且跨阻放大器陣列14位于探測(cè)器陣列13和過(guò)渡塊陣列15之間。探測(cè)器陣列13位于輸出波導(dǎo)17的下方。

所述探測(cè)器陣列13包括若干探測(cè)器組，每個(gè)探測(cè)器組包括若干探測(cè)器，探測(cè)器與輸出波導(dǎo)17一一對(duì)應(yīng)。所述跨阻放大器陣列14包括若干跨阻放大器組，每個(gè)跨阻放大器組包括若干跨阻放大器，跨阻放大器與探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)。所述過(guò)渡塊陣列15包括若干過(guò)渡塊組，每個(gè)過(guò)渡塊組包括若干過(guò)渡塊，過(guò)渡塊與跨阻放大器一一對(duì)應(yīng)。

具體地，所述的輸出波導(dǎo)17為四個(gè)，每個(gè)探測(cè)器組有四個(gè)探測(cè)器，每個(gè)跨阻放大器組有四個(gè)跨阻放大器，每個(gè)過(guò)渡塊組有四個(gè)過(guò)渡塊。

所述輸入波導(dǎo)16為公用波導(dǎo)，傳輸信號(hào)波長(zhǎng)為1271nm、1291nm、1311nm和1331nm，相應(yīng)的探測(cè)器陣列13及跨阻放大器陣列14每個(gè)通道的接收速率達(dá)到25Gb/s，總速率達(dá)到100Gb/s。

所述輸入波導(dǎo)16為公用波導(dǎo)，傳輸信號(hào)波長(zhǎng)分別為1271nm、1291nm、1311nm和1331nm，還可分別傳輸波長(zhǎng)為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm的信號(hào)。這可以通過(guò)設(shè)計(jì)陣列波導(dǎo)光柵11兩側(cè)輸出波導(dǎo)的輸出波長(zhǎng)來(lái)確定。

本發(fā)明中，所述輸出波導(dǎo)17可擴(kuò)展為8-40個(gè)，相應(yīng)地，每個(gè)探測(cè)器組有8-40個(gè)探測(cè)器，每個(gè)跨阻放大器組有8-40個(gè)跨阻放大器，每個(gè)過(guò)渡塊組有8-40個(gè)過(guò)渡塊。

本發(fā)明采用陣列波導(dǎo)光柵11將波長(zhǎng)為1271nm、1291nm、1311nm和1331nm的信號(hào)或者波長(zhǎng)為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm的信號(hào)解復(fù)用，取代了常用的濾波片，減少了接收器件集成元件數(shù)和耦合次數(shù)，結(jié)構(gòu)更緊湊，簡(jiǎn)化了制作工藝，節(jié)約成本。

本發(fā)明可用于數(shù)據(jù)中心高速接收光模塊中，傳輸速率最高可達(dá)4*25Gb/s。