一种基于雪崩光电二极管apd的相干接收的制造方法
【专利摘要】本发明属于光电通信器件【技术领域】，公开了一种基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，包括：多模干涉耦合器MMI、可变光衰减器VOA以及雪崩光电二极管APD；光信号通过入射波导进入所述多模干涉耦合器MMI；所述多模干涉耦合器MMI的输出端与所述可变光衰减器VOA的输入端相连；所述可变光衰减器VOA的输出端与所述雪崩光电二极管APD的输入端相连。本发明提供的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，通过APD的内部增益，与本振光共同作用，实现信号放大，降低了系统对本地激光器的发射光功率的要求，使相干接收机具有高灵敏度，低功耗的特点。
【专利说明】—种基于雪崩光电二极管APD的相干接收机
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电通信器件【技术领域】，特别涉及一种基于雪崩光电二极管APD的相干接收机。
【背景技术】
[0002]在光通信领域，更大的带宽、更长的传输距离、更高的接收灵敏度，永远是光电通信技术的发展目标。采用相干光检测技术可以提高接收机的灵敏度，大大延长中继距离，选择性好，可采用多种调制方式，能充分发挥光波的带宽优势，极大地提高了通信容量，缓解了传统光通信带宽和功率受限的问题。
[0003]因此，作为相干光通信系统的核心器件，光学相干接收机在最近几年再一次成为通信【技术领域】的研究热点。光学相干接收机与传统直接接收机的最大区别在于，光学相干接收机需要一个本地激光光源和一个90°混频器，利用本振光混频实现信号放大，提高探测灵敏度，因此，现有的相干接收机为了达到高的灵敏度必须采用高功率的本地激光光源，这就要求探测器也必须采用高动态范围的高功率探测器，相干接收机的系统功耗很大，对系统相关器件要求较高，接收机实现起来相对困难，同时，由于相干检测中，只有混频交叉项是有用信号，而此部分能量相对于接收机接收整体能量很小的一部分，相干接收系统的能量利用率很低。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种灵敏度高，功耗低的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，包括:多模干涉耦合器MM1、可变光衰减器VOA以及雪崩观点二极管APD ;光信号通过入射波导进入所述多模干涉耦合器MMI ;所述多模干涉耦合器MMI的输出端与所述可变光衰减器VOA的输入端相连；所述可变光衰减器VOA的输出端与所述雪崩光电二极管APD的输入端相连；所述多模干涉耦合器MM1、所述可变光衰减器VOA以及所述雪崩观点二极管APD器件间的光信号传递通过光波导实现。
[0006]进一步地，所述多模干涉耦合器MMI的入射波导芯层、多模区与输出波导芯层、可变光衰减器的衰减芯层以及雪崩光电二极管APD的光匹配层均采用InGaAsP系列材料。
[0007]进一步地，所述基于雪崩光电二极管APD的相干接收机的基底和上包层采用InP系列材料。
[0008]进一步地，所述可变光衰减器VOA与所述雪崩光电二极管APD间的连接波导的芯层采用P型重掺杂形成电隔离槽结构。
[0009]进一步地，所述结构还包括:光斑转换器SSC，且所述光斑转换器SSC设置于所述多模干涉耦合器MMI的入射波导前端。
[0010]进一步地，所述可变光衰减器VOA与所述雪崩光电二极管通过光波导相连。[0011]进一步地，所述多模干涉耦合器丽I的输出端口为四个。
[0012]进一步地，所述雪崩光电二极管APD的倍增层采用InP材料构成的多层倍增单元级联结构；其中，倍增单元依次由第一 η型InP材料层、第一本征InP材料层、第二 η型InP材料层、第二本征InP材料层、P型InP材料层和第三本征InP材料层叠置而成。
[0013]进一步地，所述雪崩光电二极管采用低噪声高增益的e-APD。
[0014]本发明提供的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，通过雪崩光电二极管APD的内部增益与本振光共同作用实现信号放大，减小对本地激光源提供的本振光功率的需求，提高探测灵敏度，降低非线性效应引起的信号误差，提高探测器的能量利用率，减小系统的功耗，简化了相干接收机系统，降低了系统整体成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例一提供的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机示意图；
[0016]图2为本发明实施二例提供的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机示意图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
[0018]参见图1，本 发明实施例提供的一种基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于，包括:多模干涉耦合器丽1102、可变光衰减器V0A2以及雪崩观点二极管APD302 ；光信号通过入射波导101进入多模干涉耦合器丽1102 ;多模干涉耦合器丽1102的输出端与可变光衰减器V0A2的输入端相连；可变光衰减器V0A2的输出端与雪崩光电二极管APD302的输入端相连；多模干涉耦合器MMI102、可变光衰减器V0A2以及雪崩观点二极管APD302器件间的光信号传递通过光波导实现。采用APD代替现有接收机中的PIN探测器，以APD的固有内部增益来部分代替本振光功率的信号放大作用，降低本振光功率。采用可调光衰减器V0A2控制雪崩光电二极管的接收光功率，令AH)工作于接近其饱和光功率条件下，通过雪崩光电二极管APD的内部增益与本振光共同作用，实现信号放大，减小对本地激光源提供的本振光功率的需求，提高探测灵敏度，降低非线性效应引起的信号误差，提高探测器的能量利用率，减小系统的功耗，简化了相干接收机系统，降低了系统整体成本。
[0019]现通过理论计算针对本实施例提出的雪崩光电二极管Aro相干接收机芯片与传统的相干接收机区别。
[0020]引入可变光衰减器后，通过偏置电压控制VOA的光输出，在此情况下APD的响应度需乘以VOA的衰减因子
[0021]gamma = (1-Ra).na.exp(-ra.a a.La)(I)
[0022]其中Ra为光衰减器界面反射率，Π a为光耦合进入衰减器的耦合效率，gammaa为光场限制因子，aa为吸收系数，La吸收长度。
[0023]根据相干探测原理，相干混频所得两路混频光功率为:
[0024]
【权利要求】
1.一种基于雪崩光电二极管Aro的相干接收机，其特征在于，包括:多模干涉耦合器MM1、可变光衰减器VOA以及雪崩光电二极管APD ;信号光和本振光通过入射波导进入所述多模干涉耦合器MMI ;所述多模干涉耦合器MMI的输出端与所述可变光衰减器VOA的输入端相连；所述可变光衰减器VOA的输出端与所述雪崩光电二极管APD的输入端相连；所述多模干涉耦合器MM1、所述可变光衰减器VOA以及所述雪崩光电二极管APD器件间的光信号传递通过光波导实现。
2.如权利要求1所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述多模干涉耦合器MMI的入射波导芯层、多模区与输出波导芯层、可变光衰减器的衰减芯层以及雪崩光电二极管APD的光匹配层均采用InGaAsP系列材料。
3.如权利要求2所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述基于雪崩光电二极管APD相干接收机的基底和上包层采用InP系列材料。
4.如权利要求1所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述可变光衰减器VOA与所述雪崩光电二极管APD间的连接光波导的芯层采用P型重掺杂形成电隔离槽结构。
5.如权利要求1?4任一项所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机,其特征在于:所述结构还包括:光斑转换器SSC，且所述光斑转换器SSC设置于所述多模干涉耦合器MMI的入射波导前端。
6.如权利要求5所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述可变光衰减器VOA与所述雪崩光电二极管通过光波导相连。
7.如权利要求5所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述多模干涉耦合器丽I的输出端口为四个。
8.如权利要求5所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述雪崩光电二极管APD的倍增层采用InP材料构成的多层倍增单元级联结构；其中，倍增单元依次由第一 η型InP材料层、第一本征InP材料层、第二 η型InP材料层、第二本征InP材料层、P型InP材料层和第三本征InP材料层叠置而成。
9.如权利要求8所述的基于雪崩光电二极管APD的相干接收机，其特征在于:所述雪崩光电二极管采用低噪声高增益的e-APD。
【文档编号】H04B10/61GK103929252SQ201410172677
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】赵彦立, 文柯, 张诗伯, 高晶 申请人:华中科技大学