[发明专利]具有功能复用的载流子耗尽型微环谐振器波长锁定方法

说明书

本发明公开了具有功能复用的载流子耗尽型微环谐振器波长锁定方法。包括单模输入波导、调制部分、功能复用部分和反馈控制单元。输入光信号由单模输入波导进入，与具有调制部分和功能复用部分的微环谐振器耦合连接，在调制部分进行调制，经功能复用部分执行光电探测功能时转化为光电流，进入反馈控制单元；反馈信号回到功能复用部分，执行加热功能时对该部分进行加热，完成波长锁定。本发明将微环调制器、光电探测器、加热器集成在同一微环上，完成光电探测器、加热器功能的复用，实现在一定温度范围内对波长的锁定，其器件制作流程与微环调制器制作流程相同，不需要额外工艺制作过程，降低了成本，且具有良好的CMOS工艺兼容性，可大规模集成。

技术领域

本发明涉及波长锁定方法，特别是涉及一种具有功能复用的载流子耗尽型微环谐振器波长锁定方法。

背景技术

21世纪以来，集成光学器件特别是硅基集成光电子器件的发展十分迅速，各种新型的光学器件与结构不断被报道出来。采用硅作为材料的硅基光学器件能够与现有非常成熟的CMOS工艺相结合，生产成本低，性能可靠性高，并且能够与电路系统相结合，形成多功能的光电混合模块和系统，能够在通信、传感、军事、生物等众多领域得到广泛地应用，具有非常光明的前景。

在光互连领域，基于微环谐振器的器件由于其尺寸较小，对于光集成的两个重要限制因素物理封装和能耗，都能提供帮助，所以被认为可以用来解决光互连的带宽瓶颈问题。微环调制器是微环器件中一个重要的应用，而载流子耗尽型的微环调制器在微环调制器中能够获得最高的调制速度，故而得到广泛的应用。然而，由于高热光系数和微环本身的谐振特性，基于微环的器件非常容易受到热干扰的影响，输出波长很容易漂移，且每次工艺制作出来的谐振腔的谐振波长不一定能完美谐振在设定的波长处，所以波长锁定是必须之举，以便能够及时调整微环调制器的工作状态。在波长锁定的方案中，需要有光电探测器，对光功率进行监测，以及加热器，用来对微环谐振波长进行调节。近年来，有不少研究将光电探测器和微环调制器集成在一块芯片上。而这些方案中，微环调制器、光电探测器与加热器仍然是独立的器件，会增加器件尺寸与能耗。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有功能复用的载流子耗尽型微环谐振器波长锁定方法，可以实现单一微环上集成的波长锁定。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括单模输入波导、调制部分、功能复用部分和反馈控制单元；输入光信号由单模输入波导进入，与具有调制部分和功能复用部分的微环谐振器耦合连接，在调制部分进行调制，经功能复用部分执行光电探测功能时转化为光电流，进入反馈控制单元，反馈信号回到功能复用部分，在功能复用部分执行加热功能时对功能复用部分进行加热，完成输入光信号的波长锁定。

所述反馈控制单元，包括电源，跨阻放大器，数据采集卡，模数转换器AD，数模转换器DA；电源输出1MHz的方波信号，其中负电压恒定，正电压由反馈控制，在电源输出负电压时，微环功能复用部分进行光电探测功能，探测到的光电流经过跨阻放大器和模数转换器AD，由数据采集卡采集，数据采集卡与电脑相连接，通过电脑逻辑处理输出正电压，加给功能复用部分，其执行加热功能对波长进行锁定。

所述调制部分和功能复用部分集成在同一微环谐振器上，微环的圆周分为两部分，一部分用作调制部分，对光信号进行调制，另一部分是功能复用部分，这一部分进行功能的复用，在加负电压时用作光电探测器，加正电压时用作加热器。

所述在同一微环谐振器上，调制部分所在圆周的长度大于功能复用部分所在圆周的长度。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明将微环调制器、光电探测器、加热器集成在同一微环上，完成光电探测器、加热器功能的复用，实现在一定温度范围内对波长的锁定。

2) 本发明结合硅基上成熟的载流子耗尽型微环调制器，形成了一种结构紧凑、速度快、功耗低、效果好的波长锁定方法。