一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片的制作方法

技术特征：
1.一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：包括所述光接收芯片上设置的端面耦合器、逆向设计偏振分束器、逆向设计波分解复用器以及高速锗硅探测器，所述逆向设计波分解复用器包括te模式逆向设计波分解复用器和tm模式逆向设计波分解复用器，各器件之间通过光波导进行连接，高速锗硅探测器通过高频引线和高频电极与外部功能芯片连接。2.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：光信号由所述端面耦合器耦合进入光接收芯片中，通过逆向设计偏振分束器将光源转换为tm模式和te模式。3.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述逆向设计偏振分束器，包括与所述端面耦合器连接的偏振分束器输入波导，以及偏振分束器拓扑结构、偏振分束器te模式输出波导和偏振分束器tm模式输出波导，所述逆向设计偏振分束器通过拓扑优化逆向设计将光源按照te和tm模式分解，并通过偏振分束器te模式输出波导和偏振分束器tm模式输出波导输出。4.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述te模式逆向设计波分解复用器和tm模式逆向设计波分解复用器均包括与逆向设计偏振分束器连接的波分解复用器输入波导，以及波分解复用器拓扑结构和波分解复用器输出波导阵列，所述逆向设计波分解复用器按照输入光源模式，将te模式和tm模式的光信号通过拓扑优化逆向设计分解为不同波长的分立信号，并通过波分解复用器输出波导阵列输入至高速锗硅探测器阵列。5.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述高速锗硅探测器为水平型锗硅探测器或垂直型锗硅探测器。6.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述端面耦合器、逆向设计偏振分束器、逆向设计波分解复用器所用材料是硅或氮化硅，器件包层是空气或二氧化硅，器件衬底是二氧化硅衬底。7.如权利要求3所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述逆向设计偏振分束器具体是采用以下优化方法确定：通过调控目标函数对于不同模式光源输出波导以及逆向设计拓扑优化部分进行求解，优化方法包括伴随源法、水平集算法、遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法或随机搜索算法。8.如权利要求4所述的一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，其特征在于：所述逆向设计波长解复用器具体是采用以下优化方法确定：通过调控目标函数对于不同波长输出波导以及逆向设计拓扑优化部分进行求解，优化方法包括伴随源法、水平集算法、遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法或随机搜索算法。

技术总结
本发明公开了一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，包括所述光接收芯片上设置的端面耦合器、逆向设计偏振分束器、逆向设计波分解复用器以及高速锗硅探测器，所述逆向设计波分解复用器包括TE模式逆向设计波分解复用器和TM模式逆向设计波分解复用器，各器件之间通过光波导进行连接，高速锗硅探测器通过高频引线和高频电极与外部功能芯片连接。本发明一种基于逆向设计的超高集成度硅基光接收芯片，通过逆向设计方法设计偏振分束器以及基于TE、TM模式的波分解复用器件来解决传统光接收芯片上由于集成系统中分立器件中存在占位面积大、性能不稳定、带宽不够，串扰高的问题。串扰高的问题。串扰高的问题。


技术研发人员：骆瑞琦 马蔚 侯茂菁 刘冠东
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2022/12/30