具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。

术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

术语“模块”是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。

在本实施例中，光信号的传输发生在本端硅光芯片与对端硅光芯片之间，其中，本端硅光芯片与对端硅光芯片均采用相同的结构，以本端硅光芯片(后续在不引起歧义的情况下，均简称为硅光芯片)为例进行说明。图2为本申请实施例提供的一种硅光芯片的结构示意图，如图2所示，本实施例所提供的硅光芯片01包括硅基衬底10、激光输入端20、分路器30、硅光调制器40、调制光信号输出端50、调制光信号接收端60和光电二极管接收器70。

通常，如图3所示，硅光芯片01集成在半导体基板02上，与半导体基板02电连接，半导体基板02上布设走线03，同时，半导体基板02上设置其他芯片04，硅光芯片01通过相应的走线03与其他芯片04之间电连接，实现硅光芯片01与其他芯片04之间的信息传输，这样，由集成在半导体基板02上的硅光芯片01和其它芯片04组成集成芯片100，集成芯片100可以作为控制器装配至相应设备中，例如装配在手机、平板电脑、智能穿戴设备等中，以控制设备中的相应硬件。下面对硅光芯片上各部件的工作流程做出描述，对端硅光芯片上各部件的工作流程相同。

激光器80作为硅光芯片01的光源设备，其所发射的激光是传输信息的载体，基于硅基衬底10的材料属性(间接带隙材料，难以发光)，因此，很难将激光器80直接集成在硅基衬底10上，即很难通过硅基衬底10直接传导光子，也就是说很难直接在硅基衬底10上直接形成光路。由此，为了得到高质量的光路，保证后续信息传输的质量，将激光器80外置于硅基衬底10，即将激光器80设置在半导体基板02上，并在硅基衬底10上设置激光输入端20，以通过激光输入端20将激光器80所发射的激光在硅基衬底10形成光路。如图4所示，激光输入端20中设有光路通道201，激光器80发射的直流激光801以图4中箭头所示的方向进入光路通道201中，该光路通道201可以将内部的直流激光800引入下一光电子器件，例如，图4所示的硅光调制器40。

根据业务需求，在设计硅光芯片01时会预先设定所需要的激光光路的数量，即预设光路数量，通常，每个激光器80所发射的直流激光，只能对应形成一条光路，因此，为了满足预设光路数量，就需要设置与预设光路数量相等的激光器80。通常，预设光路数量越多，用于传输信息的载体越多，就可以承载更多的业务信号，以传输更多的信息，并且对于传输等量的业务信号，预设光路数量越多，信息传输的速度越快。预设光路数量越多，相应的，激光器80也越多，而由于激光器80之间难以集成，因此，数量多且难以集成的激光器80会形成较大的体积，令硅光芯片01的集成度较低。

为了提高硅光芯片01的集成度，可以减少激光器80，如图2所示，在硅基衬底10上集成分路器30，以通过分路器30将激光器80发射的激光拆分为多路激光，即形成多条光路，以在减少激光器80的数量的基础上，保证光路的数量。如图2所示，在硅基衬底10上集成一个四级一分二分路器，激光器80发射的直流激光通过激光输入端20进入该四级一分二分路器，由该四级一分二分路器将直流激光拆分为16条光路，从而将原本直接将所发射的直流激光作为光路的16个激光器减少为1个激光器。可见，通过分路器30可以有效减少激光器80的数量。

在一些实施例中，分路器30可以采用N级二分路器，分路器30的级数可以根据预设光路数量设定，分路器30每一级的分路数量也可以根据需要设定(为方便描述，本实施例以每一级的分路数量均为2，即一分二分路器作为示例，进行说明)。激光器80也可以根据需要设定一个激光器80或者多个激光器80。例如，预设光路数量为16条，则可以如图2所示，采用一个激光器80搭配一个四级一分二分路器(N＝4)；也可以如图5所示，采用两个激光器80搭配两个三级一分二分路器(N＝3)，每个激光器80发射的激光由相应的三级一分二分路器拆分为8条光路，这样，由两个激光器80发射的两条激光可以通过两个三级一分二分路器拆分为16条光路。

在一些实施例中，如果预设光路数量设定为奇数，仍然可以采用每个激光器80发射的激光均经过N级一分二分路器拆分得到光路的方式获得光路。例如，预设光路数量为15条，可以如图6所示，采用一个激光器80搭配一个四级一分二分路器，此时，该激光器80可以通过四级一分二分路器获得16条光路，拆分所获得的光路数量大于预设光路数量，因此，可以满足硅光芯片01对光路数量的设计需求。此时，硅光调制器40可以从该16条光路中任意选取15条光路加载业务信号，如图6所示，调制光信号输出端50也具有15条光路通道，以传输硅光调制器40调制后的15条光路。

在一些实施例中，如果预设光路数量设定为奇数，也可以采用部分激光器80发射的激光经过N级一分二分路器拆分得到光路，搭配部分激光器80将发射的激光作为光路的方式获得光路，在本实施例中，可以将部分需要经过分路器拆分获得光路的激光器80称为第一激光器801，将部分直接将所发射的激光作为光路的激光器80称为第二激光器802。例如，预设光路数量为9条，可以如图7所示，采用一个第一激光器801搭配一个三级一分二分路器和一个第二激光器802，这样，由第一激光器801发射的激光经过该三级一分二分路器，可以拆分为8条第一光路，第二激光器802发射的激光即为1条第二光路，第一光路与第二光路的总数量满足预设光路数量。

经过分路器30拆分后得到的光路进入硅光调制器40，由硅光调制器40在光信号上加载业务信号得到调制后的光信号，该调制后的光信号由调制光信号输出端50输出。

相应的，对端硅光芯片也采用与上述过程相同的过程得到调制后的光信号，并由对端硅光芯片上的调制光信号输出端输出。通过上述过程，激光经过分路器30的拆分，会产生一定的功耗，也可以说，分路器30存在对应的功耗，分路器30的功耗导致拆分后得到的每一条光路的功率值将低于原始的直流激光的功率值，由于光路的功率值较低，因此，这些功率值较低的光路通过硅光调制器40得到的调制后的光信号的功率值也相应较低，对端硅光芯片调制后的光信号较难被本端硅光芯片的光电二极管接收器70识别和捕获，因此，为了保证光电二极管接收器70对光信号的接收质量，保证光电二极管接收器70可以接收到全部光路，以保证信息传输的有效性和完整性，要求光路经过分路器30的功耗符合光电二极管接收器70的增益范围，即光电二极管接收器70的增益可以令其接收到经过分路器30拆分后得到的功率值较低的光路。在本实施例中，可以将上述的增益范围满足较低功率值的光路的光电二极管接收器70称为第一光电二极管接收器。例如，图2、图5、图6中的光电二极管接收器70均为第一光电二极管接收器，可以通过该第一光电二极管接收器的增益提高捕获第一光路的灵敏度。在一些实施例中，第一光电二极管接收器可以采用雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode，APD)接收器，也可以采用其它可以识别并接收低功率值的光信号的接收器，此处不一一列举。

如图7所示的硅光芯片，由于第一光电二极管接收器的灵敏度较高，因此，其相当于对光信号做了放大处理，如果所接收的调制后的光信号的功率值较高，相应的也会放大其中的噪声，反而降低了所接收的调制后的光信号的质量。因此，针对对端硅光芯片由第二激光器80发射的直流激光直接形成的第二光路，由于第二光路经过硅光调制器40得到的调制后的光信号的功率值较高，如果本端的硅光芯片仍然使用第一光电二极管接收器进行接收，则会降低所接收的调制后的光信号的质量，此时，可以在本端或者对端的硅光芯片中增设衰减器，如图7所示，对端硅光芯片的第二激光器802发射的直流激光首先经过衰减器90，得到衰减后的光路，由于衰减后的光路的功率值较低，因此，衰减后的光路经过硅光调制器40得到的调制后的光信号的功率值可以满足本端硅光芯片的第一光电二极管接收器的功率值接收范围。在一些实现方式中，对端硅光芯片可以根据需要将衰减器90设置于硅光调制器40与调制光信号输出端50之间，即第二激光器802发射的激光首先经过硅光调制器40的调制得到调制后的光信号之后，再由衰减器90对该调制后的光信号进行衰减处理，以降低该调制后的光信号的功率值，再通过调制光信号输出端50将该衰减后的光信号传输出去，如图8所示，对端硅光芯片设定调制光信号输出端50对应的第9条(按照从左至右排序)通道对应输出第二激光器802发射的第二光路对应的调制后的光信号，则在该第9条通道上设置衰减器90，以对硅光调制器40传输至该条通道上的调制后的光信号进行衰减处理。在另一些实现方式中，本端硅光芯片可以根据需要将衰减器90设置于调制光信号输出端50与调制光信号接收端60之间，此时，对端硅光芯片调制后的光信号先通过调制光信号输出端50输出，并在本端硅光芯片的调制光信号接收端60接收到该调制后的光信号之前，先通过衰减器90对该调制后的光信号进行衰减处理，以降低该调制后的光信号的功率值。

在一些实施例中，针对由第二激光器802发射的激光直接形成的第二光路，可以使用增益值较小，即对功率值灵敏度较低的第二光电二极管接收器进行接收，如图9所示，对于对端硅光芯片采用第一激光器801发射的第一光路，本端硅光芯片可以采用第一光电二极管接收器701进行接收，而对于对端硅光芯片采用第二激光器802发射的第二光路，本端硅光芯片可以采用第二光电二极管接收器702进行接收。这样，针对于不同功率值的光路，硅光芯片可以采用不同的光电二极管接收器进行接收，不仅可以准确捕获功率值较低的第一光路，又可以接收功率值较高的第二光路，而不会放大第二光路中的噪声。在一些实施例中，第二光电二极管702可以采用PIN光电二极管接收器，也可以采用其它增益值较小，对高功率值的光信号不敏感的接收器，此处不一一列举。

通常，光路经过一级一分二分路器所对应的功耗约为3dB，而光路经过三级一分二分路器或者四级一分二分路器所对应的功耗约为9～12dB，以APD接收器为例，APD的增益范围约为7～9dB，可见，光路经过N级一分二分路器所对应的功耗符合APD接收器的增益范围，即APD接收器的增益可以补偿光路的功耗，从而可以准确捕获到功率值较低的光信号。在本实施例中，可以将分路器30拆分后得到的光路数量用M表示，通常，分路器30的分路数量越多，可以采用更少的激光器80，从而提高硅光芯片的集成度，由此，为了保证硅光芯片的集成度，通常设定M≥4，当然，也可以根据分路数量的需要自行设定M的取值，例如M≥8等。分路器的级数越高，即拆分得到的光路数量越多，光路对应的功耗越高，而功耗过高，会导致光路中光信号的功率值过低，此时，即使光电二极管接收器70的增益值较高，也难以准确捕获到这些功率值过低的光信号。因此，为了保证光电二极管接收器70对调制后的光信号的接收质量，需要适当限定分路器30的级数，即限定分路器30拆分后得到的光路数量，以确保不会因为拆分过度导致光信号的功率值过低。在本实施例中，可以限定8≤M≤32。

在一些实施例中，为了保证硅光调制器40与光电二极管接收器70的工作质量，即减少两者之间的信号干扰，如图2所示，硅光调制器40与光电二极管接收器70设置于同一块硅基衬底10上，两者之间具有距离h，其中，h≥预设距离阈值，这样，通过设置间距，以实现隔离硅光调制器40与光电二极管接收器70的效果，从而减少两者之间的信号干扰。在一些实施例中，也可以采用如图10的硅光芯片01，在图10所示的硅光芯片01中，硅基衬底10采用分体结构，即硅基衬底10包括第一硅基衬底101和第二硅基衬底102，将激光输入端20、分路器30、硅光调制器40和电信号输出端50集成在第一硅基衬底101上，将电信号接收端60和光电二极管接收器70集成在第二硅基衬底102上，通过第一硅基衬底101和第二硅基衬底102的物理分离，实现硅光调制器40与光电二极管接收器70的隔离，以降低两者之间的信号干扰。在一些实现方式中，第二硅基衬底102可以其它硅光芯片的衬底，这样，当需要添加激光源时，可以只添加第一硅基衬底101及其上集成的各个光电子器件，并直接使用现有的第二硅基衬底102上的光电二极管接收器70即可，而无需重复添加光电二极管接收器70，从而可以减少光电二极管接收器70的数量。

在一些实施例中，如图2所示，各个激光器80可以与激光输入端20直接耦合，而无需通过光纤阵列连接，进而可以降低成本，且可以通过减少连接部件，以进一步提高硅光芯片01的集成度。

由以上技术方案可知，上述实施例所提供的硅光芯片，通过分路器30与光电二极管接收器70的配合，可以有效减少激光器80的数量，具体的，通过分路器30可以将较少数量的激光器80发射的直流激光拆分为更多的光路，以使拆分后得到的光路的数量符合硅光芯片01要求的光路数量，同时，即使经过分路器30拆分后得到的光路的功率值较低，这些光路通过硅光调制器40得到的调制后的光信号的功率值较低，也可以采用具有较高增益的光电二极管接收器70准确识别和捕获这些功率值较低的调制后的光信号，而且，分路器30和光电二极管接收器70都可以集成在硅基衬底10上，由此，可以有效提高硅光芯片01的集成度。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。