Método y sistema para transmisores DWDM integrados.

Un método para obtener un aparato transmisor DWDM integrado, cuyo método comprende:

proporcionar una capa de silicio;

formar un multiplexor óptico dentro de una capa de sílice, estando la capa de sílice situada sobre la capa de silicio,incluyendo el multiplexor óptico una pluralidad de guías de onda de entrada y al menos una guía de onda de salida;la eliminación de al menos una primera parte de la capa de sílice para dejar expuesta una superficie;

montar uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en la superficie, incluyendo cada unode los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores dos o más láseres, cada uno de los doso más láseres estando ópticamente acoplados a una correspondiente de la pluralidad de guías de onda de entrada;

unir la capa de silicio a un componente de soporte, incluyendo el componente de soporte un componente de ajuste de latemperatura;

en donde la formación del multiplexor óptico incluye:

la formación de una primera sub-capa de sílice no dopado sobre la capa de silicio;

la formación de una sub-capa de sílice dopado sobre la primera sub-capa de sílice no dopado;

el ataque químico de al menos una segunda parte de la sub-capa de sílice dopado;

la deposición de una segunda sub-capa de sílice no dopado sobre la sub-capa de sílice dopado con ataque químico y laprimera sub-capa de sílice no dopado ycaracterizado porque el montaje de uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en lasuperficie comprende:

el acoplamiento de cada uno de los dos o más láseres y la correspondiente de entre la pluralidad de guías de onda deentrada en un ángulo de inclinación de aproximadamente 20º o mayor;

proporcionar una pluralidad de microcalentadores (335) para ajuste de la temperatura, con cada microcalentador estandodispuesto adyacente a cada uno de los dos o más láseres;

proporcionar un analizador óptico (362) y un controlador (364), con el analizador óptico estando ópticamente acoplado auna guía de onda de salida en el transmisor DWDM integrado y el controlador (364) estando eléctricamente acoplado alanalizador óptico y a los microcalentadores (335).

Método y sistema para transmisores DWDM integrados Campo de la tecnología La presente invención se refiere a las tecnologías de transporte de fibras ópticas y más en particular, a un método para obtener un aparato transmisor DWDM integrado y dicho aparato transmisor DWDM integrado.

Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un método para obtener un aparato transmisor DWDM integrado según se indica en el preámbulo de la reivindicación 1.

Desde su primer desarrollo a mediados de los años 1990, la multiplexación por división en longitud de onda densa (DWDM) se ha convertido en una tecnología dominante para las redes de transporte centrales, regionales y de larga distancia y gradualmente tienden a convertirse en las redes del área metropolitana. En un sistema DWDM convencional, cada componente óptico, sea un filtro MUX o de láser, está individualmente empaquetado. Una tarjeta de línea está construida con uno o varios componentes ópticos. Por ejemplo, una tarjeta de transmisor, para una longitud de onda dada, incluye un láser y un modulador (o un láser/modulador integrado) . Los circuitos integrados de láser, que están situados en el interior de los paquetes de láser, suelen obtenerse a partir de compuestos de semiconductores de fosfuro de indio (InP) . Las salidas ópticas de múltiples tarjetas de línea de transmisor, a diferentes longitudes de onda, están combinadas mediante una tarjeta de línea de multiplexor, que incluye algunos filtros MUX. Un filtro MUX frecuentemente utilizado está basado en cualquier red de difracción de guías de onda (AWG) obtenida de sílice sobre silicio. Las conexiones ópticas entre las tarjetas de línea son a través de fibras ópticas. La salida óptica desde la tarjeta de línea de multiplexor se amplifica luego por un amplificador óptico y se impulsa hacia la fibra de transmisión.

Aún cuando estos sistemas DWDM convencionales son útiles en algunas áreas, presentan numerosas limitaciones que restringen su eficacia en aplicaciones más amplias. Algunas de estas limitaciones se examinan a continuación y luego, se presentan técnicas mejoradas basadas en formas de realización de la presente invención.

El documento EP 1 028503 A2 da a conocer una fuente óptica estable de longitud de onda y dicha fuente comprende una fuente óptica de longitud de onda ajustable, un MMZI para recibir una señal desde la fuente óptica ajustable y para proporcionar una salida primaria y una o más salidas secundarias y una disposición de realización que responde a las salidas para ajustar la fuente de longitudes de onda. Fotodetectores acoplados a la salida primaria y a una o más de las salidas secundarias proporcionan información de realimentación para mantener la estabilidad de la longitud de onda.

El artículo titulado “Diseño y aplicaciones de circuitos de ondas de luz planares basados en sílice” por Kaneko et al publicado en IEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics vol 5, nº 5 septiembre/octubre 1999, da a conocer el reciente progreso y las futuras perspectivas de las tecnologías de PLC incluyendo multiplexores de redes de difracción de guías de onda matriciales, multiplexores ópticos de extracción-inserción y tecnologías de integración de optoelectrónica híbrida.

El documento WO 01/33268 A1 da a conocer un par de guías de onda asimétricas con una respuesta térmica diferencial que tiene una frecuencia de acoplamiento óptico que puede ser sintonizada por medios termo-ópticos. La sintonía puede revisarse también aplicando un campo eléctrico a través de una parte de cristal líquido o la estructura de guías de onda.

El artículo titulado “Control de la alineación de longitudes de onda en una red óptica pasiva de acceso múltiple por división en longitud de onda” por Tervonen et al publicado en Electronics Letters vol. 39, nº 2 en enero de 2003, da a conocer que en una red óptica pasiva de acceso múltiple por división en longitud de onda basada en una segmentación espectral, la desviación de la longitud de onda de un multiplexor/demultiplexor, debido a la temperatura ambiente variable en la instalación exterior pasiva se compensa controlando la temperatura del otro dispositivo situado en la oficina central para alineación de la longitud de onda.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a sistemas de transporte de fibras ópticas. Más en particular, la invención da a conocer un método para reducir el tamaño y coste de los sistemas de transporte óptico. Solamente a modo de ejemplo, la invención ha sido aplicada a sistemas transmisores ópticos DWDM. En particular, la invención se refiere a un método para obtener un aparato transmisor DWDM integrado según se indica en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a formas de realización operativamente ventajosas.

Numerosas ventajas operativas se consiguen mediante la presente invención con respecto a las técnicas convencionales. Por ejemplo, en algunas formas de realización, la invención da a conocer métodos y aparatos que utilizan una AWG de sílice/silicio como un substrato para montar circuitos integrados de láser de semiconductores (InP) /moduladores. Puesto que el coste de procesamiento por área unitaria para sílice sobre silicio puede ser dos

órdenes de magnitud menor que para InP, la AWG, según las formas de realización de la presente invención, se puede obtener a mucho menor coste. Las AWGs de sílice sobre silicio son una tecnología mucho más desarrollada. Por ejemplo, la pérdida de transmisión es mucho menor en las AWGs obtenidas de sílice sobre silicio que los obtenidos de InP. Además, según una forma de realización de la invención, sin la AWG, el circuito integrado de InP se puede obtener mucho más pequeño. El alto rendimiento y el pequeño tamaño reducen, en gran medida, el coste de los circuitos integrados de InP utilizados para la integración híbrida según formas de realización de la presente invención. En términos del dispositivo acabado, el tamaño de un transmisor DWDM integrado híbrido, según formas de realización específicas de la invención, es comparable con el de un transmisor DWDM integrado de forma monolítica. De este modo, la ventaja del pequeño tamaño de un transmisor DWDM integrado se conserva según las formas de realización de la presente invención.

Varios objetos, características y ventajas adicionales de la presente invención pueden ser más evidentes haciendo referencia a la descripción detallada y dibujos adjuntos siguientes.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1A es un diagrama de una vista superior simplificada de un ejemplo ilustrativo de un transmisor DWDM integrado híbrido que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones;

La Figura 1B es un diagrama de una vista en sección transversal simplificada del transmisor DWDM integrado híbrido representado en la Figura 1A;

La Figura 2A es un diagrama de una vista superior ampliada simplificada de un transmisor DWDM integrado híbrido según otro ejemplo ilustrativo que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones;

LA Figura 2B es un diagrama de una vista en sección transversal ampliada simplificada de un transmisor DWDM integrado híbrido representado en la Figura 2A;

La Figura 3 es un diagrama de una vista simplificada de un sistema transmisor DWDM integrado según una forma de realización de la presente invención;

La Figura 4A es un diagrama de flujo simplificado de un método ilustrativo para mantener una longitud de onda objetivo en un transmisor DWDM integrado según la forma de realización de la presente invención;

Las Figuras 4B-4D son diagramas de longitudes de onda simplificados que ilustran el método para mantener una longitud de onda objetivo en un transmisor DWDM integrado según la anterior forma de realización de la invención y

La Figura 5 es un diagrama de flujo simplificado de etapas particulares de un método para obtener un transmisor DWDM integrado según la forma de realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a sistemas de transporte de fibras ópticas. Más en particular, la invención da a conocer un método y dispositivo para reducir el tamaño y coste de los sistemas de transmisores ópticos. Solamente a modo de ejemplo, la invención ha sido aplicada a sistemas de transporte ópticos DWDM. No obstante, ha de entenderse que la invención tiene un alcance mucho más amplio de aplicabilidad.

Según se describió anteriormente, los componentes ópticos en un sistema DWDM convencional suelen estar individualmente empaquetados. En gran medida, el coste del empaquetado... [Seguir leyendo]

1. Un método para obtener un aparato transmisor DWDM integrado, cuyo método comprende: proporcionar una capa de silicio; formar un multiplexor óptico dentro de una capa de sílice, estando la capa de sílice situada sobre la capa de silicio,

incluyendo el multiplexor óptico una pluralidad de guías de onda de entrada y al menos una guía de onda de salida; la eliminación de al menos una primera parte de la capa de sílice para dejar expuesta una superficie; montar uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en la superficie, incluyendo cada uno

de los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores dos o más láseres, cada uno de los dos o más láseres estando ópticamente acoplados a una correspondiente de la pluralidad de guías de onda de entrada;

unir la capa de silicio a un componente de soporte, incluyendo el componente de soporte un componente de ajuste de la temperatura; en donde la formación del multiplexor óptico incluye: la formación de una primera sub-capa de sílice no dopado sobre la capa de silicio; la formación de una sub-capa de sílice dopado sobre la primera sub-capa de sílice no dopado; el ataque químico de al menos una segunda parte de la sub-capa de sílice dopado; la deposición de una segunda sub-capa de sílice no dopado sobre la sub-capa de sílice dopado con ataque químico y la

primera sub-capa de sílice no dopado y

caracterizado porque el montaje de uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en la superficie comprende: el acoplamiento de cada uno de los dos o más láseres y la correspondiente de entre la pluralidad de guías de onda de

entrada en un ángulo de inclinación de aproximadamente 20º o mayor;

proporcionar una pluralidad de microcalentadores (335) para ajuste de la temperatura, con cada microcalentador estando dispuesto adyacente a cada uno de los dos o más láseres; proporcionar un analizador óptico (362) y un controlador (364) , con el analizador óptico estando ópticamente acoplado a

una guía de onda de salida en el transmisor DWDM integrado y el controlador (364) estando eléctricamente acoplado al analizador óptico y a los microcalentadores (335) .

2. El método según la reivindicación 1 en donde cada uno de los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores incluye dos o más diodos láser obtenidos en la tecnología InP.

3. El método según la reivindicación 1, en donde la superficie expuesta es una superficie de silicio o una superficie de sílice.

4. El método según la reivindicación 1, en donde el montaje de uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores se realiza utilizando un método de montaje denominado flip-chip.

5. El método según la reivindicación 1, en donde el componente de ajuste de la temperatura es un enfriador termoeléctrico (TEC) .

6. El método según la reivindicación 1, en donde el montaje de uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en la superficie comprende:

separar los dos o más láseres asociados con cada uno de los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales en una distancia aproximada de 0, 3-0, 5 mm.

7. El método según la reivindicación 1, en donde el montaje de uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores en la superficie comprende:

el acoplamiento de cada uno de los dos o más láseres y la correspondiente de entre la pluralidad de guías de onda de entrada con una separación aproximada de 30 μm o más pequeña.

8. El método según la reivindicación 1, en donde cada uno de los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores está caracterizado por una anchura de 2 mm o más pequeña en la dirección perpendicular a un eje del láser.

9. El método según la reivindicación 1, en donde cada uno de los uno o más circuitos integrados de láseres matriciales de semiconductores comprende uno del grupo constituido por: láseres de modulación directa; 10 láseres de realimentación distribuida (DFB) ; láser DFB integrado con un modulador de electro-absorción (EA) y

láseres de red de difracción Bragg distribuida (DBR) . 15

10. Un aparato transmisor DWDM integrado obtenido según un método estipulado en las reivindicaciones 1 a 9.

láseres

Inicio Determinar distribución longitudes de onda láser

Ajustar la temperatura del TEC

Determinar la longitud de onda central

Determinar la desviación de longitud de onda

Ajustar temperatura del microcalentador

Fin

Longitud de onda láser rejillas ITU-T

Inicio Proporcionar una capa de silicio Formar un multiplexor óptico Eliminar una primera parte de capa de sílice Montar circuitos integrados de láseres matriciales

Unir la capa de silicio a un componente de soporte Fin