一种低功耗差分调制器及光芯片的制作方法

本发明涉及光芯片，具体涉及一种低功耗差分调制器及光芯片。

背景技术：

1、在高速光通信技术领域，常常采用行波电极mach-zehnder调制器实现快速的光电转换，且在目前硅基调制器、三五族调制器中应用的十分广泛。同时，mach-zehnder调制器具有大光学带宽、温度不敏感等优点。而行波电极mach-zehnder调制器一般可以分为两类，单端驱动调制器和差分驱动调制器。而差分驱动调制器相较于单端驱动调制器，具有抗干扰能力强、输出信号幅度大等优点，是未来驱动调制器的主要发展方向。而现有的差分驱动调制器一般将偏置电压施加在调制器芯片上，途径终端电阻、行波电极等，最终作用在驱动器芯片，而偏置电压施加在终端电阻时，将产生较大的功耗。另外，若偏置电压未施加在终端电阻、行波电极电阻值存在偏差时，将导致施加在驱动芯片上电压值不相等，而影响差分驱动芯片驱动调制器的性能。

技术实现思路

1、本发明针对现有的差分调制器存在功耗高、性能易受电压影响的技术问题，提供了一种低功耗差分调制器及光芯片，具有功耗更低、性能效果更好的优点。

2、第一方面

3、本发明提供了一种低功耗差分调制器，包括：并排设置的第一偏置电压链路和第二偏置电压链路、驱动器和终端电阻；

4、所述第一偏置电压链路包括依次连接设置的第一信号输出端口、第一行波电极、第一电感和第一偏置电极；所述第二偏置电压链路包括依次连接设置的第二信号输出端口、第二行波电极、第二电感和第二偏置电极；

5、所述第一信号输出端口、第二信号输出端口分别和所述驱动器连接；

6、所述终端电阻的一端与第一行波电极电联接，其另一端与第二行波电极电联接。

7、具体的，本发明的首要构思在于根据终端电阻的用途，对差分调制器电路的连接结构进行调整，从而在保证器件功用的情况下降低调制器整体的运行功耗。构思的一方面在于所述终端电阻的两端分别与所述第一行波电阻和第二行波电阻相连，形成射频回路；构思的另一方面在于，通过差分调制器的结构设计使施加在所述终端电阻两端的电压基本相同，从而使偏置电压不会途径所述终端电阻而产生额外的功率损耗，进而使得本发明提供的一种低功耗差分调制器的终端电阻在实现其射频回路功用的同时，还能大幅减少功率损耗。另外，所述第一电感和第二电感具有阻挡射频信号泄露的功用，在降低整个差分调制器功耗的同时，还能保证射频信号的强度。

8、进一步的，分别通过所述第一偏置电极和第二偏置电极施加第一偏置电压v1和第二偏置电压v2。

9、具体的，本发明通过第一偏置电极施加的第一偏置电压v1和第二偏置电极施加的第二偏置电压v2分别作用于所述驱动器的第一信号输出端口和第二信号输出端口，从而实现对驱动器的电压偏置。同时，所述第一偏置电压v1和第二偏置电压v2也用于给所述驱动器供电。

10、进一步的，所述第一偏置电压链路的整体阻值r1与所述第二偏置电压链路的整体阻值r2存在关系：v1/r1=v2/r2。

11、具体的，根据本发明前述展现的发明构思，第一偏置电压v1和第二偏置电压v2在所述终端电阻两端的电压应基本一致，继而保证第一偏置电压v1和第二偏置电压v2在工作过程中不途径终端电阻，从而提高器件效率。理想状态下，本发明提供的所述第一偏置电压链路中的第一信号输出端口、第一行波电极、第一电感和对应的第二信号输出端口、第二行波电极和第二电感为同一组件。因此，在理想状态下第一偏置电压v1=第二偏置电压v2，由于同一器件的理论阻值相同，从而第一偏置电压链路在终端电阻端的压降和第二偏置电压链路在终端电阻端的压降相同，进而保证偏置电压不会在终端电阻处产生功耗。易于理解的是，v1/r1=v2/r2用于平衡驱动器被施加的偏置电压和终端电阻被施加的偏置电压。在本发明提供的低功耗差分调制器工作过程中，受工艺、运行工况等因素的影响，所述第一偏置电压链路的整体阻值r1和第二偏置电压链路的整体阻值r2并非完全与理论值一致。故此，本发明建立了v1/r1=v2/r2的变化公式，在所述第一偏置电压链路的整体阻值r1和第二偏置电压链路的整体阻值r2存在差异的情形下，所述第一偏置电压v1和第二偏置电压v2将根据r1和r2调整，从而使第一偏置电极最终施加在第一信号输出端口的电压值和第二偏置电极最终施加在第二信号输出端口的电压值的差异在可控范围内，保证本发明提供的低功耗差分调制器的功能，而这种调整虽然会使得终端电阻两端的电压存在一些差异，但整体来说通过终端电阻的偏置电压仅是一小部分，仍然可以实现降低差分调制器功耗的目的。

12、进一步的，所述驱动器、第一行波电极、第二行波电极和终端电阻的特征阻抗匹配。

13、具体的，特征阻抗又称特性阻抗，通过所述驱动器、第一行波电极、第二行波电极和终端电阻的特征阻抗的匹配，使得高频信号在第一信号输出端口、第一行波电极、终端电阻和第二行波电极第二信号输出端口形成的射频回路中不产生阻抗不连续或结点反射问题，进而提高差分调制器的性能。

14、进一步的，所述第一偏置电压链路的整体阻值r1等于所述第二偏置电压链路的整体阻值r2。

15、具体的，作为优选实施例所述第一偏置电压链路的整体阻值r1=所述第二偏置电压链路的整体阻值r2，即第一偏置电压v1=第二偏置电压v2，从而所述终端电阻两端无偏置电压施加，进而本发明提供的差分调制器的功耗最低。

16、进一步的，所述驱动器具备电压监测功能。

17、具体的，根据关系v1/r1=v2/r2，在驱动器第一信号输出端口和第二信号输出端口处最终被施加的偏置电压应满足预期。因此，所述驱动器还具备电压的监测功能。

18、更进一步的，当最终施加在驱动器的偏置电压不满足实用需求时，进行反馈，从而对所述第一偏置电极，和/或第二偏置电极，施加的第一偏置电压v1，和/或第二偏置电压v2进行调整。

19、进一步的，所述差分调制器还包括电压输入端，所述电压输入端分别与所述第一偏置电极和第二偏置电极连接。

20、具体的，本发明可通过电压输入端的作用使得第一偏置电压v1和第二偏置电压v2具有一致性，提升差分调制器的性能。

21、在一些实施例，所述差分调制器为硅基调制器或三五族调制器。

22、进一步的，所述第一信号输出端口和第一行波电极之间，以及所述第二信号输出端口和第二行波电极之间通过金属打线或芯片倒贴连接。

23、第二方面，本发明提供了一种光芯片，所述光芯片包括第一方面提供任一种低功耗差分调制器。

24、综上所述，本发明提供的差分调制器及光芯片至少具备以下优点，1、通过差分调制器结构的优化，可简化终端电阻的结构，在实现双通道射频回路的同时，还能大幅降低差分调制器的功耗；2、通过偏置电压和偏置电压链路整体阻值的适配，能够有效平衡差分调制器的性能和功耗；3、通过检测器和封装技术的使用，可进一步提升差分调制器的抗风险能力，使用寿命更长。

技术特征：

1.一种低功耗差分调制器，其特征在于，包括：并排设置的第一偏置电压链路和第二偏置电压链路、驱动器（20）和终端电阻（50）；

2.如权利要求1所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，分别通过所述第一偏置电极（71）和第二偏置电极（72）施加第一偏置电压v1和第二偏置电压v2。

3.如权利要求2所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述第一偏置电压链路的整体阻值r1与所述第二偏置电压链路的整体阻值r2存在关系：v1/r1=v2/r2。

4.如权利要求3所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述驱动器（20）、第一行波电极（41）、第二行波电极（42）和终端电阻（50）的特征阻抗匹配。

5.如权利要求3所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述第一偏置电压链路的整体阻值r1等于所述第二偏置电压链路的整体阻值r2。

6.如权利要求1所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述驱动器（20）具备电压监测功能。

7.如权利要求1所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述差分调制器还包括电压输入端，所述电压输入端分别与所述第一偏置电极（71）和第二偏置电极（72）连接。

8.如权利要求1所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述差分调制器为硅基调制器或三五族调制器。

9.如权利要求1所述一种低功耗差分调制器，其特征在于，所述第一信号输出端口（31）和第一行波电极（41）之间，以及所述第二信号输出端口（32）和第二行波电极（42）之间通过金属打线或芯片倒贴连接。

10.一种光芯片，其特征在于包括如权利要求1-9任一项所述一种低功耗差分调制器。

技术总结
本发明涉及光芯片技术领域，具体涉及一种低功耗差分调制器及光芯片，包括：并排设置的第一偏置电压链路和第二偏置电压链路、驱动器（20）和终端电阻（50）；所述第一偏置电压链路包括依次连接设置的第一信号输出端口（31）、第一行波电极（41）、第一电感（61）和第一偏置电极（71）；所述第二偏置电压链路包括依次连接设置的第二信号输出端口（32）、第二行波电极（42）、第二电感（62）和第二偏置电极（72）；所述第一信号输出端口（31）、第二信号输出端口（32）分别和所述驱动器（20）连接；所述终端电阻（50）的一端与第一行波电极（41）电联接，其另一端与第二行波电极（42）电联接。本发明提供的差分调制器功耗更低、性能效果更好。

技术研发人员：何伟炜,杨明
受保护的技术使用者：众瑞速联（武汉）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12