5.CBB
CBB是两个或多个BBB的任意组合。我们是否将这种组合称为CBB取决于其重复使用的潜力：如果它可以在更复杂的光路中重复用作构建块，那么它就是CBB。因此，MMI耦合器和AWG是CBB，但更复杂的光路，如完整的DQPSK接收器，也可以是CBB。CBB可以参数化：在由一组DBR激光器和用于复用WDM信号的AWG组成的WDM发射器中，DBR激光器是CBB。但是，为了避免我们最终对每个波长都有一个单独的CBB，我们可以输入DBR激光器的发射波长（由DBR光栅的周期决定）作为参数，这样我们就可以用单个CBB构建一个完整的DBR激光器阵列。例如，对于AWG，我们可以输入中心波长、通道间距、FSR和带通形状作为参数。
设计者可以在自己的ASPIC中重复使用CBB。但是，如果它存储在元件库中，这样每个拥有该库授权的设计者都可以使用它，那么它就更有用了。存储在CBB库中最重要的模块是掩模布局生成模块和仿真模块，设计者可以在光路仿真器中使用这些模块。CBB库通常是PDK的一部分，由晶圆厂或代理商提供给希望参与MPW的设计师。晶圆工艺的应用潜力在很大程度上取决于库中可用的CBB模块的数量和质量。建立一个广泛的CBB库是晶圆工艺开发人员和用户的一项主要任务和持续努力，这将导致该工艺的应用潜力稳步提升。
下面我们将简要介绍最常用的CBB。
5.1. 不同波导之间的连接
任何ASPIC都将具有不同类型的波导，直波导和弯曲波导、浅刻波导和深刻波导、有源波导和无源波导以及不同宽度的波导。每个波导都有自己的模式轮廓，其中一些波导可以携带几种模式。如果我们只是连接它们，我们将在连接处引入耦合损耗和后向反射。为了获得最大的耦合和最小的后向反射，必须仔细设计连接。
下面描述的波导连接不会增加额外的工艺复杂性，它们可以由设计者使用标准BBB来实现，或者，如在深到浅波导匹配元件的情况下，由平台使用相同的基本工艺序列提供作为CBB。它们可以具有物理尺寸，但其中一些仅由两个波导之间的偏移组成，这是为了减少连接损耗而优化的。如果设计得当，连接损耗将很小（通常低于0.1dB），反射也很低（<-40dB）。为了进行精确的设计，应在光路仿真中考虑其特性，如传输损耗、后向反射和模式转换（包括与辐射模式的耦合）。重要的波导连接如下：
•浅深连接
图14a显示了浅刻波导和深刻波导之间的低损耗连接的俯视图。在接合处，深刻波导比浅刻波导宽一点，以便在两个波导中的模式轮廓之间获得最佳匹配。此外，较宽的波导部分延伸到浅区域几μm，以避免由于小的掩模未对准而在深刻波导和浅刻波导之间出现深狭缝的可能性。连接之后是锥形，因为标准的深刻波导比浅刻波导更窄。为了尽量减少反射，界面应成一定角度。
•直曲和曲曲连接
直波导和弯曲波导之间的连接如图14b所示。这里，使用偏移和宽度调整来获得直波导和弯曲波导中的模式轮廓之间的最佳匹配，其中模式移动到外边缘并被轻微压缩。具有相反曲率的弯曲波导之间的接头（图14c）的偏移量大约是弯曲波导和直波导之间偏移量的两倍。如b和c所示的突然偏移可能引起小的反射。如图14d所示，可以通过应用成角度的断面来减少这些问题。它们对传输的影响可以忽略不计，但会显著减少后向反射。
减少后向反射的另一种方法是应用曲率的缓慢变化（近似绝热转变）。这也可以减少在突变连接处发生的少量模式转换，但代价是总弯曲的长度明显更大。
•有源-无源连接
尽管无源波导之间的连接为设计者提供了一些设计自由，但有源和无源波导部分之间的连接的设计通常完全由工艺开发人员（晶圆厂）决定。为了进行精确的设计，必须在建模中包括它们的物理特性，如耦合损耗、后向反射、模式转换和辐射。后向反射起着重要作用，尤其是在具有高增益的光路中，它们将导致波长响应中的纹波，并且在高增益值下，它们可能导致较差的边模抑制，甚至在不期望的波长下产生激光。对于良好的连接，后向反射低于-40 dB。然而，即使在这个水平上，它们也会产生明显影响。
•不同宽度波导之间的锥形
为了避免模式失配损失和后向反射，使用锥形连接不同宽度的两个波导。如果锥角选择得足够小（绝热锥化），损耗可以非常低。锥度长度随宽度的二次方增加。因此，对于大锥度比，抛物线轮廓是最佳的。对于小锥度比，线性锥度就可以。从2到3μm宽的浅波导的锥形需要大约50μm的长度，从2到1.5μm的锥形大约需要20μm。
5.2. MMI元件
5.2.1. MMI耦合器。
信号功率的组合和分割是几乎任何光路中的基本功能。它可以用星形耦合器、定向耦合器或MMI耦合器来完成。星形耦合器适用于高分光比，但它们具有显著的不均匀性和分光损耗。定向耦合器可以具有非常低的插入损耗和后向反射，但在高对比度波导技术中，波导之间的间隙需要是亚微米，并且很难精确控制耦合比。因此，MMI耦合器[56,57]是最常用的耦合器。
MMI耦合器是多模波导部分，其中输入处的场的单个或多个副本被成像在输出面上。成像是基于将输入场分解为MM段的模式，并重建特定长度的单个或多个图像，其中所有模式都以适当的相位到达。成像特性取决于MMI段长度以及输入和输出波导的位置和形状。图15显示了用作（a）1×2分光器或组合器和（b）2×2耦合器的MMI耦合器的示意布局。它们可以在浅波导和深波导技术中实现。深刻MMI截面的成像质量更好，因此插入损耗和串扰更好，但浅刻耦合器的端面反射更低。具有深刻侧壁和浅刻端面的MMI耦合器（如图15所示）结合了这两个优点。如图15（c）所示，可以通过应用成角度的刻面[58]或更复杂的端面形状[59]来实现反射的进一步减少。它们防止在端面处反射的光能够耦合回到输入端口。
5.2.2. MMI滤波器。
如图15d所示，具有一个输入和一个输出端口的MMI耦合器可用作模式滤波器[60]。当设计得当时，它们传输基本模并抑制一阶模，一阶模可以在波导中的非对称连接处被激发，或者通过在成角度的面处的反射被激发。
5.2.3. MMI反射器
片上反射器是FP腔（例如激光器）灵活设计的重要部件，因为它们可以放置在芯片上的任何地方。这避免了将空腔必须放置在解理端面处的限制，并可更好地控制空腔的尺寸。此外，片上反射器允许器件的片上实现，而不必切割晶片。制造片上反射器最常用的方法是使用DBR或DFB光栅，这需要高分辨率光刻，DUV、全息或电子束。在浅深刻工艺中实现反射器的一种简单方法是在端面提供1×2 MMI耦合器和角镜，以获得全反射，如图16左所示。角镜由两个深刻（全反射）45°镜面组成。这两个图像将被用作角反射器的两个反射镜反射，并聚焦回输入波导。该部件可被视为折叠的1×1耦合器，其长度是1×2耦合器的两倍，其中折叠线由角镜代替。以这种方式，可以实现具有小于1dB反射损耗的反射镜。我们称之为多模干涉反射器（MIR）。如果在输入端连接两个波导，则耦合到一个输入端的信号会反射回两个波导中，如图16中所示，因此该元件起到部分透射镜的作用。通过折叠2×2耦合器或不对称MMI耦合器，可以获得50/50和85/15的传输和反射比，原则上使用锥形MMI耦合器可以实现任何所需的比率[61]。与DBR反射镜相比，MIR的一个明显优势是其宽的光谱宽度。
5.3. AWG多路复用器和路由器
阵列波导光栅或PHASARs，广泛应用于波长复用器、路由器和滤波器[62]。已经报道了浅刻波导和深刻波导的AWG。浅刻AWG可以具有低于2dB的损耗，但由于波导阵列中的大弯曲半径，它们相当大（几毫米）。深刻AWG可以小得多，但具有较大的损耗（通常>5 dB）。损耗发生在波导阵列和自由传播区（FPR）之间的连接处，如图17左所示。为了低损耗，靠近FPR的阵列波导之间的间隙应该非常尖锐，使得阵列中的导模将绝热地耦合到FPR中的平板波，反之亦然。然而，由于蚀刻工艺的特性和有限的光刻分辨率，间隙将突然闭合，这将导致不连续性，从而引入散射和反射损失。由于高对比度，这些损耗很容易超过每个连接几dB。该问题的解决方案是应用深刻波导和浅刻波导[63]，如图17中所示。阵列波导以及输入和输出波导都是深刻的，这导致阵列尺寸非常小：如图所示的4通道器件为330×230μm。深刻区域在图中可以看到AWG周围的复杂形状的盒子。图17右显示了FPR和波导阵列之间以及浅刻波导和深刻波导之间连接的SEM照片。差距的缩小是显而易见的。因为不连续性发生在浅刻区域，所以它带来了低得多的损耗。如图14a所示，从浅波导到深波导的锥形连接也可以在SEM照片中看到。使用DUV光刻，间隙的闭合发生在小得多的间隙宽度处。如使用DUV蚀刻，使用深刻波导也可以实现低损耗AWG。
在AWG设计中，可以使用多种参数：输入和输出端口的数量、通道间距、FSR、带通形状（抛物线形或扁平形）。涵盖AWG设计中这种变化的最实用的方法是使用许多不同的库模块（有关如何在平台中使用设计库的详细描述，请参阅下文第7节）。通过对模块进行参数化，使其能够处理具有不同通道间距、FSR以及可能还有不同数量的输入和输出端口的设计，可以将最常见操作所需的模块数量减少到几个。当前的AWG库包括参数化设计。
5.4. FP激光器和环形激光器
第一个半导体激光器是FP激光器。它们是通过在晶圆上制造有源SOA波导阵列，将晶圆切割成巴条，再将条切割成单个激光芯片来实现的。解理面被用作反射器，在没有涂层的情况下，它们具有大约30%的反射率。腔的长度由巴条的解理决定。FP激光器通常是多模激光器，它们将同时以多个纵向腔模式发射激光。模式由所谓的FSR隔开，FSR由FP腔的长度决定。最近FP激光器被用作单模激光器的构建块。在这些激光器中，FP激光器使用滤波反馈以单FP模式运行[64]。FSR与ITU波长匹配，因此需要非常精确地控制腔长。这在解理的情况下是不可能的。图18左显示了FP激光器的示意图和SEM照片，该激光器是通过使用MIR作为宽带反射器而不是解理的小平面形成的。通过这种方式，可以更精确地控制空腔长度。形成无反射器激光器的一种方法是使用环形腔，如图18右所示。
5.5. DBR和DFB激光器
另一种更常见的单模激光器的方法是使用光栅作为波长选择性反射器。如果我们用光栅代替图18中的两个MIR，我们就得到了DBR激光器。如果我们使用Oclaro平台上提供的可调谐光栅，我们就得到了可调谐DBR激光器。Oclaro平台中提供的标准光栅可以通过电流注入进行调谐，以使有效折射率在-0. 022范围内发生变化，足以在1550 nm波段的约10 nm范围内调谐激光。通过优化前光栅和后光栅的反射率（选择适当的光栅长度），并在腔中包括移相器，通常可以实现5--8 nm的调谐范围，同时保持高边模抑制比（SMSR）的单频操作[74]。对于较大的调谐范围，需要更复杂的设计，例如[76]。
在DFB激光器中，与DBR激光器相反，反射光栅通过将其放置在有源区上方或下方或侧壁处而被结合到增益部分本身中。在当前版本的平台中，此选项不可用。HHI正在努力将其纳入其晶圆平台的未来版本中。
5.6. MZI和MI调制器
通过在由两个MMI耦合器形成的MZI调制器的分支中放置一个或两个相位调制器，可以获得幅度调制器或空间开关。通过在其中一个臂中施加180°相移，可以将输入信号从交叉cross端口切换到平行bar端口。图19显示了MZI调制器的示意图和典型切换曲线，该调制器也可以用作空间开关。对于Oclaro平台中的1mm长的电极，1550nm处的开关电压在3和4V之间，对于COBRA平台中的2mm长的电极约为7V。开关电压取决于偏振和波长。如[78]所述，在迈克尔逊干涉仪配置中，通过使用相位调制器，结合反射元件（解理面或MMI反射器），可以将电极长度和电容减少两倍。
上面讨论的CBB只是最重要的几个组成部分。许多其他CBB，如DQPSK接收器、开关矩阵和复杂激光器，可以在通用平台上制造，并将进行研究并包含在元件库中。
6.ASPIC示例
在本节中，我们给出了一些在COBRA、Oclaro和Fraunhofer HHI的通用晶圆工艺中实现的专用光子集成（ASPIC）的例子。大多数例子都是在EuroPIC[39]和PARADIGM[40]项目的框架内开发的，其中一些是在两个荷兰国家项目中开发的：MEMPHIS[41]和IOP光子器件[42]。JePPIX平台（www.JePPIX.eu）提供对InP晶圆工艺中MPW运行的访问。
6.1. COBRA平台
自本世纪初以来，COBRA一直在开拓通用集成过程的发展[37]。自2007年以来，它在JePPIX平台的框架内为外部合作伙伴提供了用于研究目的的通用集成过程的访问权限[44]。2013年，COBRA的子公司SMART Photonics开始提供对该平台的（半）商业访问，而COBRA正在对基于InP的通用集成技术的功能进行许多扩展，如前几节所述。下面给出了在COBRA工艺中实现的芯片的一些例子。
快速离散可调谐激光器。图20a显示了基于新的[65]纳秒开关速度的基于AWG的离散可调谐激光器。它在AWG的公共波导中使用功率放大器，在连接到AWG的多路解复用的波导中使用短SOA门开关。这些短SOA可以在几ns内切换，电流低至1 mA。激光峰值的侧模抑制率为30--40 dB。AWG通道之间的切换是离散的，并且在调谐过程（暗调谐）期间在与其他通道相对应的波长处不发生激光操作。这使得该单元有望用于分组路由和交换。
320Gb/s交换矩阵。图20b给出了一个具有纳秒可重构的多级互连芯片，展示了路由320Gb/s线路速率信号的能力[66，67]。该芯片包括十二对SOA开关元件，这些元件被引线键合到陶瓷载体上。两对SOA门形成一个交叉开关CBB，通过六个这样的CBB，将四个输入端口与四级网络中的四个输出端口连接起来。所有输入和输出波导都通过芯片的前端面接入，并以250μm的间距放置，以实现封装兼容性。这是报道的第一个有源-无源多级光路。
多功能延迟干涉仪。图20c给出了一个可以执行以下功能的芯片：光缓存、差分相移键控（DPSK）解调、强度调制和差分异或逻辑运算[68]。通过适当地控制提供给光路回路中的有源元件（如SOA和VOA）的电流，可以调整传播信号的相对相位，从而改变输入信号与其延迟副本之间的干扰条件。在缓冲区配置中，最多可演示13个循环（对应于12.5 Gb/s数据的1.62 ns延迟）。与热调谐商用解调器相比，用作DPSK解调器的8 Gb/s信号没有观察到显著的BER功率代价。1、2和4位差分XOR逻辑门的无错误操作已分别在8、16和32Gb/s上进行了演示。
4×4空间和波长选择开关。图20d显示了四输入四输出空间和波长选择性交叉连接[69]。该光路由32个SOA门开关和4个循环4×4 AWG路由器实现，标称400GHz波长通道间隔。这允许波长通道从每个输入到每个输出的任意且快速切换。该光路是同类中第一个同时进行波长和空间选择性路由的光路。多路径路由是用同时传播和反向传播的数据实现的。类似地，双向和快速可重新配置的路由已被量化，在多个光路路径上同时路由数据具有小于1dB的功率代价。
16×16光子开关。图20e显示了一个单片十六输入十六输出光子开关，该开关设计用于宽带光子包路由[32，70]。该光路被构造为三段的混合Beneš架构，在输入和输出处具有2×2开关构建块的阵列，中段由8个4×4开关构建块阵列实现。每个构建块内的切换通过广播和选择来实现：广播由288个多模干扰（MMI）分离器来实现，选择功能由192个SOA门来实现。单个芯片上总共集成了480个元件，这是迄今为止报道的最大的PICs之一。低损耗无源波导与高对比度有源门的结合使用，在光信噪比和能耗方面带来了有希望的系统级指标[32]。通过将光路连接到可编程逻辑，可以实现多路动态重新配置[70]。
宽频梳状激光器。图20f显示了具有非常宽梳状光谱的锁模环形激光器[71]。该激光器由直波导、曲波导、SOA、饱和吸收器、电隔离单元和2×2MMI耦合器组成。提供光学增益的SOA元件被分为两部分，长度相等（345μm），中间有一个30μm长的饱和吸收器SA。对于SA，使用了一个简短的反向偏置SOA。激光器通过反向偏置SA和正向偏置SOA来操作。它具有20 GHz的梳状频谱，在-10 dB下测量时，FWHM带宽分别为11.5 nm（1.41 THz）和17 nm（2.16 THz）。这些与基于QW材料的具有相似几何形状的器件的结果相比较时的记录值。
6.2. Oclaro平台
Oclaro从一开始就参与ePIXnet计划，将晶圆模型引入光子集成。它也正在参与JePPIX平台。对于其商业产品，Oclaro开发了一种将可调谐DBR激光器与MZI调制器集成的技术[72]。该技术提供高性能SOA、可调谐DBR光栅和相位调制器。在EuroPIC项目中，Oclaro致力于准备这项技术，以支持电信和非电信应用中的广泛功能。在PARADIGM项目中，它正在努力将其功能进一步扩展到40Gb/s的完整发射和接收功能。以下是在Oclaro的第一代通用平台技术中实现的实验ASPIC的一些示例。这些芯片是在EuroPIC项目和荷兰MEMPHIS项目的框架内开发的。
低能耗可扩展高速光开关。图21a给出了一个包含2×2端口构建块的芯片，用于超低能量可扩展高速光交换机[73]。该芯片包括Mach-Zehnder调制器和SOA，以优化用于数据中心和互联网交换和路由应用的纳秒交换时间无损交换机的交换能量和性能。该元件的功率代价很低。在仿真8×8端口交换机的三个级联之后，眼图显示几乎没有损伤。输入功率动态范围为14 dB，功率代价为0.5 dB。该开关不需要50Ω的匹配电阻，这大大降低了其电力消耗。与传统的SOA交换机相比，功率降低95%。
WDM -PON光源。图21b显示了用于FTTH网络局端的WDM光源[74]。光源芯片包含一组基于DBR的激光器和马赫-曾德尔调制器。它被设计用于传输四个调制的下行（DS）数据信道，以及四个CW信号，在用户处对CW信号上使用反射调制器调制上行数据。AWG用于将所有光信号多路复用到一个公共输出波导中。该发射机被设计为在1550nm的100GHz波长间隔下工作。它向光纤提供高达4 dBm的光功率/信道，每信道的调制数据速率为12.5 Gbps。
WDM-TDM 转换 复用器。图21c显示了第一个集成的全光WDM-TDM复用器，用于以聚合线路速率将多个WDM信道波长整理为单个TDM信道[75]。对于多路复用器光路的设计和掩模布局，开发了简单的等效光路，代表了所包含的波长转换器。利用所实现的芯片，成功地实现了从2×10 Gb//s WDM到1×20 Gb//s TDM的WDM到TDM的转换复用，以及将时钟和NRZ数据复用到窄脉冲RZ数据。
宽调谐的激光器。图21给出了一种新的宽且连续可调谐的环形激光器[76]。该芯片将两个增益部分与集成的可调谐四阶串联滤波器相结合，该滤波器具有一对游标环形谐振器（RR）和一对相同的延迟干涉仪（DI）。在所有RR和DI中使用相同且优化的移相器（正向偏置：~90°/mA），仅几mA的调谐电流即可产生2000 GHz的调谐范围。DI的游标配对使这一连续调谐范围翻倍，达到4000GHz。
反馈滤波多波长光源。图21e显示了滤波反馈多波长发射器[77]。该激光器由FP激光器阵列组成，每个FP激光器由SOA和两个片上宽带MMI反射器（MIR）形成。每个FP激光器的一侧通过移相器耦合到AWG滤波器。AWG充当激光腔外的波长滤波器，其输出端口连接到另一个MIR以提供反馈。相移部分可以调整反馈信号的相位以优化激光器的稳定性。这种激光器可以同时使用四个通道。每个通道都具有稳定的单模激光，SMSR优于40dB。经滤波的反馈将激光线宽减小到150kHz。激光通道的输出被路由到同一芯片上的1mm长的MZ调制器。
8通道WDM反射调制器。图21f显示了使用迈克尔逊干涉仪调制器的8通道WDM反射调制器[78]。迈克尔逊调制器的测量带宽大于18GHz。背靠背配置中12.5 Gb /s信号的眼图非常开阔，动态消光比为10 dB。通过85公里长的SMF光纤进行的传输实验表明，在10 Gb//s的速度下运行无误。
**重频可调的脉冲激光器。**图21g显示了在14.4 GHz下工作的锁模脉冲激光器，该激光器与用于降低脉冲速率的脉冲拾取马赫-曾德尔调制器和用于增加输出功率的SOA单片集成[79]。激光器产生12.5 ps的脉冲。马赫-曾德尔调制器允许从14 GHz到109 MHz的可调谐重复频率，SOA将峰值功率提高3.2 dB。该器件紧凑且低成本，并接近适合生物光子应用的性能指标。
用于太赫兹产生的双波长激光器。图21h显示了一种基于AWG的多波长激光器，该激光器用于通过AWG激光器相邻通道的两个波长的光外差产生95GHz载波频率。该器件的扩展腔结构提供了低相位噪声和窄的光学线宽，阵列波导光栅的腔内滤波效应进一步增强了这一点。生成的射频拍频在95 GHz时具有250 kHz的-3dB线宽。这是自由运行的双波长半导体激光器产生的最窄RF线宽[80]。
用于生物成像的脉冲整形器。图21i显示了具有反射几何形状的集成脉冲整形器[81]。PIC集成了一个具有50GHz信道间距的20信道AWG滤波器、20个电折射相位调制器（ERM）和20个SOA。来自光脉冲源（即锁模激光器）的光被AWG分成二十个光谱分量。ERM和SOA用于操纵分量的频谱相位和振幅，以实现所需的脉冲形状。然后，频谱分量在AWG中重新组合。集成脉冲整形器用于演示锁模量子脉冲激光二极管的啁啾补偿。证明了脉冲宽度从7ps减小到小于3ps。
十位切换延迟线。图21j给出了用于BOTDR应变传感器系统的光子10位开关延迟线光路[82]。该光路由一系列延迟元件组成。在每个延迟元件中，光通过MMI分路器在两条光路上被分路。每条路径都包含一个SOA，可以作为门开关操作：阻挡或放大光。通过控制SOA，可以从延迟元件的较长路径或较短路径中选择光。整个链路的光路由10个长度比为1、2、4、...、512的可切换延迟元件组成，并且可以在1024个不同的延迟值上进行调谐。
8 **通道脉冲串行器。**图21显示了一个尺寸为3×2mm2的8通道集成光子脉冲串行器[83]。该芯片被设计为KM3NeT中微子望远镜的数据读取单元，该望远镜计划拥有186000个光电倍增管，必须每纳秒读取一次。ASPIC架构由一个分布网络组成，该分布网络具有1×2 MMI功率分配器和用于时域中光脉冲多路复用的光延迟线、用于损耗补偿的SOA和用于数据编码的MI配置中的反射式幅度调制器。测量到超过12dB的静态消光比。分布式网络在32 Gb//s输出帧上提供精确的时间延迟和1 Gb//s读出信号的多路复用。
6.3. Fraunhofer HHI平台
Fraunhofer HHI开发了一种制造高速接收器的技术，其关键元件是高速波导集成pin光电二极管[84]。它由HHI的子公司u2t光子（www.u2t.com）进行商业开发。这项技术提供了高性能的平衡探测器及其与无源元件和SSC的集成。在EuroPIC项目中，HHI一直致力于准备这项技术，以支持晶圆中获得更广的应用。在PARADIGM中，它正在进一步扩展其功能，以实现完整的25 Gb/s传输Tx和40 Gb/s接收Rx功能。下面给出了一些在HHI的通用平台技术中实现的实验ASPIC的例子。图22e所示的芯片已在新的Tx/Rx平台上实现。
集成鉴频器。图22a显示了用于相位调制微波光子链路的集成鉴频器[85]。它包含由环形加载MZI实现的晶格滤波器的级联结构，以产生IIR等效光学滤波器。输入滤波器将FM光信号的频谱分割成两个单独的频带，每个频带被馈送到提供强度线性倾斜的滤波器中。最后，在平衡检测器中检测两个频带。实验和仿真滤波器特性的比较已经表明，对于第一次制造来说，有很好的一致性。鉴频器显示出用于5--9 GHz范围内的信号频率在67~79dB Hz2/3之间的SFDR值，基本上受实验测试的限制。我们预计该值在104--116 dB Hz2/3的范围内。
集成 QPSK接收机。图22b显示了用于检测28G QPSK传输信号的接收器芯片[86]。其核心元件是以2×4 MMI耦合器的形式实现的90°混合混频器。该耦合器连接到用于I和Q通道的两对波导集成双PD。在输出网络中使用波导交叉，以实现相邻PD之间的相位关系。输入波导提供模斑转换（SSC），使SSM光纤的耦合损耗低至1dB。所示芯片在C波段的响应度接近0.1 A/W，在最坏的情况下CMRR值为-10 dB。
产生亚太赫兹的光射频转换器。图22c显示了一个集成芯片，该芯片包括与对数周期天线耦合的高频光电二极管[87]。光电二极管本身可以通过与之串联的其他三个光电二极管进行远程偏置，并通过输入光纤和片上1:4 MMI功率分配器进行光学供电，从而避免任何外部电偏置。天线将高频光学信号转换为微波/亚太赫兹辐射。将光从可调谐外差激光源发射到设备中，在高达400GHz的频率范围内，在约5mA的光电流下获得了1位数μW范围内的辐射功率。
4通道FBG应变传感器的 解调 芯片。图22d显示了具有光纤匹配SSC的芯片上的两个波长计。这个芯片用于测量光纤FBG在1465--1620 nm窗口的任何位置的波长偏移 [88]。每个芯片都有一个1×2MZI，来自每个MZI中2×2MMI输出的信号被馈送到平衡检测器中。波长计的FSR为10 pm和100 pm，使用长度为64mm的集成螺旋延迟线进行10pm FSR。封装器件的响应度为0.29 a/W。在10 kHz的采样率和-10 dBm的光纤功率下，亚能量计分辨率是可行的。这比商用小型波长计好几个数量级。
太赫兹应用变送器。图22e显示了为连续波太赫兹产生[89]设计的PIC，该PIC是在新的HHI Tx/Rx平台的试验过程中制造的。两个波长可调谐DFB激光器与基于电流注入的光学相位调制器和MMI耦合器一起被结合到MZI结构中。该芯片通过使用独特的双向操作技术提供对太赫兹信号的完全控制。激光器元件上的集成加热器允许对570GHz以上的太赫兹频率进行连续调谐。应用于工作在1.5μm光波长下的相干连续太赫兹光混合系统，在1.25太赫兹下达到了44dB的信噪比，这与基于离散元件的标准系统的性能相同。
[56] Soldano L B and Pennings E C M 1995 Optical multi-mode interference devices based on self-imaging: principles and applications J. Lightwave Technol. 13 615--27
[57] Hill M T et al 2003 Optimizing imbalance and loss in 2 × 2 3 dB multimode interference couplers via access waveguide width J. Lightwave Technol. 21 2305--13
[58] Hanfoug R et al 2006 Reduced reflections from multimode interference couplers Electron. Lett. 42 465
[59] Kleijn E et al 2014 Multimode interference coupler with reduced parasitic reflections IEEE Photonics Technol. Lett. 26 408--10
[60] Leuthhold J et al 1996 Spatial mode filters realized with multimode interference couplers Opt. Lett. 21 836
[61] Kleijn E et al 2013 Multimode Interference reflectors: a new class of components for photonic integrated circuits J. Lightwave Technol. 31 3055--63
[62] Smit M K and Van Dam C 1996 PHASAR-based WDM devices: principles, design and applications J. Sel. Top. Quantum Electron. 2 236--50
[63] Barbarin Y et al 2004 Extremely small AWG demultiplexer fabricated on InP by using a double-etch process IEEE Photonics Technol. Lett. 16 2478--80
[64] Docter B, Pozo J, Beri S, Ermakov I V, Danckaert J, Smit M K and Karouta F 2010 Discretely tunable laser based on filtered feedback for telecommunication applications IEEE Sel. Top. Quantum Electron. 16 1405--12
[65] Heck M J R et al 2009 Monolithic AWG-based discretely tunable laser diode with nanosecond switching speed IEEE Photonics Technol. Lett. 21 905--7
[66] Albores-Mejia A et al 2010 Monolithic multistage optoelectronic switch circuit routing 160 Gb /s line-rate data J. Lightwave Technol. 28 2984
[67] Albores-Mejia A, Gomez-Agis F, Dorren H J S, Leijtens X J M, Smit M K, Robbins D J and Williams K A 2010 320 Gb /s data routing in a monolithic multistage semiconductor optical amplifier switching circuits European Conf. on Optical Communications Invited paper We.7.E.1
[68] Bontempi F, Pinna S, Andriolli N, Bogoni A, Leijtens X J M, Bolk J and Contestabile G 2012 Multifunctional currentcontrolled InP photonic integrated delay interferometer IEEE J. Quantum Electron. 48 1453--61
[69] Rohit A, Bolk J, Leijtens X J M and Williams K A 2012 Monolithic nanosecond-reconfigurable 4 × 4 space and wavelength selective cross-connect J. Lightwave Technol. 30 2913 [70] Stabile R, Albores-Meija A and Williams K A 2013 Dynamic multi-path routing in a monolithic active-passive 16 × 16 optoelectronic switch Proc. OFC paper OM3K.5
[71] Moskalenko V, Latkowski S, de Vries T, Augustin L M, Leijtens X J M, Smit M K and Bente E A J M 2014 A wide bandwidth coherent optical comb source based on a monolithically integrated mode-locked ring laser Proc. OFC (San Francisco, CA, USA, 9--13 March) Tu2H.3
[72] Wale M J 2009 Photonic integration challenges for next generation networks 35th Eur. Conf. on Opt. Comm. (ECOC 2009) (Vienna, Austria, 20--24 September) Symposium on 'InP and Si Integrated Photonics: Competition or Symbiosis', paper 1.7.4
[73] Cheng Q, Wonfor A, Penty R V and White I H 2013 Scalable, low-energy hybrid photonic space switch J. Lightwave Technol. 31 3077--84
[74] Ławniczuk K, Kazmierski C, Provost J G, Wale M J, Piramidowicz R, Szczepanski P, Smit M K and Leijtens X J M 2013 InP-based photonic multiwavelength transmitter with DBR laser array IEEE Photonics Technol. Lett. 25 352--4
[75] Kuindersma P I, Leijtens X J M, van Zantvoort J H C and de Waardt H 2012 A dual purpose, all optical multiplexer circuit in InP, for multiplexing clock and NRZ data, and for transmultiplexing WDM to TDM Opt. Express 20 29577--89
[76] Kuindersma P I, Leijtens X J M, van Zantvoort J H C and de Waardt H 2013 Widely tunable laser with dual ring resonator and delayed interferometer pairs, realized in generic InP technology CLEO: 2013 (Washington, DC: Optical Society of America) CTh1G.1
[77] Zhao J, Dijkstra K, Wale M J, Maat P, Smit M K and Leijtens X J M 2012 Monolithically integrated filteredfeedback multi-wavelength laser with Mach--Zehnder modulators Proc. 16th European Conf. of Integrated Optic and Technical Exhibition 2012 (ECIO 2012) (Barcelona, Spain, 18--20 April)
[78] Stopiński S, Malinowski M, Piramidowicz R, Smit M K and Leijtens X J M 2013 Monolithically integrated 8-channel WDM reflective modulator Optical Fiber Conf. 2013 (Anaheim, USA, 17--21 March) OW4J.7 Semicond. Sci. Technol. 29 (2014) 083001 M Smit et al 40
[79] Guo X, Quarterman A H, Olle V F, Wonfor A, Penty R V and White I H 2012 Variable repetition rate monolithically integrated mode-locked-laser-modulator-MOPA device 23rd IEEE Int. Semiconductor Laser Conf. (ISLC) pp 14--5
[80] Carpintero G, Rouvalis E, Ławniczuk K, Fice M, Renaud C C, Leijtens X J M, Bente E A J M, Chitoui M, Van Dijk F and Seeds A J 2012 95 GHz millimeter wave signal generation using an arrayed waveguide grating dual wavelength semiconductor laser Opt. Lett. 37 3657--77
[81] Tahvili S et al 2013 InP-based integrated optical pulse shaper: demonstration of chirp compensation IEEE Photonics Technol. Lett. 25 450--3
[82] Klein Breteler R F, van der Tol J J G M, Felicetti M, Sasbrink G D J and Smit M K 2011 Photonic integrated brillouin optical time domain reflection readout unit Opt. Eng. 50 07111
[83] Stopinski S, Malinowski M, Piramidowicz R, Kleijn E, Smit M K and Leijtens X J M 2013 Integrated optical delay lines for time division multiplexers IEEE Photonics J. 5 7902109
[84] Bach H G, Beling A, Mekonnen G G, Kunkel R, Schmidt D, Ebert W, Seeger A, Stolberg A and Schlaak W 2004 InP based waveguide-integrated photodetector with 100 GHz bandwidth IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 10 668--72
[85] Fandino J S, Demenech J D, Munoz P and Campany J 2013 Integrated InP frequency discriminator for phase-modulated microwave photonic links Opt. Express 21 3727
[86] Zhang R Y, Janiak K, Bach H G, Kunkel R, Seeger A, Schubert S and Schell M 2011 Performance of InP-based 90° hybrids QPSK receivers within C-band Proc. 23rd Intern. Conf. on InP and Related Materials (IPRM 2011) (Berlin, Germany) pp 371--3
[87] Bach H G 2013 Special 100 GHz photodetectors for communications ECS Trans 45 45--54
[88] Broeke R G, Melati D and Morichetti F 2013 Design and performance of a packaged InP wavelength meter Proc. IEEE Photonics Society Sym. (Benelux Chapter) (Eindhoven, The Netherlands) pp 287--90
注：本文由天津见合八方光电科技有限公司挑选并翻译，旨在推广和分享相关SOA基础知识，助力SOA技术的发展和应用。特此告知，本文系经过人工翻译而成，虽本公司尽最大努力保证翻译准确性，但不排除存在误差、遗漏或语义解读导致的不完全准确性，建议读者阅读原文或对照阅读，也欢迎指出错误，共同进步。