[发明专利]反射型微环谐振器、多波长光延时器、光子波束成形芯片

说明书

本发明公开了一种反射型微环谐振器。其包括一个上下载型微环谐振器，所述上下载型微环谐振器包括微环以及与微环耦合的信道波导；在所述上下载型微环谐振器的下载端设置有光反射结构；该反射型微环谐振器还包括耦合控制模块，用于对微环与信道波导之间耦合量进行控制以使得反射型微环谐振器中的两个方向谐振光的群延时状态满足快慢光对消条件。本发明还公开了一种多波长光延时器、一种光子波束成形方法以及一种光子波束成形芯片。本发明可实现宽带光真延时，且延时量可灵活调整。

技术领域

本发明涉及一种微环谐振器，属于微波光子学技术领域。

背景技术

近年来，随着半导体技术、信号处理技术和光电子技术的进展，特别是半导体光电子集成技术的迅速发展，作为光电技术重要组成的光波束成形技术在集成微波光子学中也得到了应用。所谓光波束成形，就是应用光子学的手段来实现对波束的控制，即将射频信号调制到光载波上，然后在光波段实现对波束的控制，最后解调出射频信号，馈送到天线。整个系统中，对波束指向进行控制是在光波段进行的，所以叫做光波束成形系统。

相比于传统的波束成形手段，光波束成形技术具有明显的优势。首先，光载波的频率较高，信号带宽相对于光载波而言相当小，从而线路的传输稳定性较高；其次，采用光域真延时技术代替传统的电域移相器，可以使得波束指向与信号的频率无关，从而解决了波束偏移的问题；第三、光路具有较强的抗电磁干扰能力，较低的电磁辐射，提高了卫星的保密性；第四、目前通过光学技术已经能够实现40G以上的微波信号处理，可以满足Ka波段的工作需求，相关光电器件成熟。

光子波束成形技术通过在光域控制微波信号的相位来控制天线的波束形成和波束扫描，其核心技术在光域为微波信号相位的控制。相对于传统的采用移相器控制相位的技术而言，光延时器对于不同频率的信号其波束指向不变因而不会出现“波束倾斜”问题，大大增加了系统的瞬时带宽，增加了波束指向的精确性。目前，光延时器方案按原理划分主要包括两类：基于选择物理长度型和基于慢光型。基于选择物理长度型：即通过改变实际的物理长度实现真延时。利用波导光开关选择不同的路径可以实现不同的延时，由于是选择实际的物理路径，该方案虽然带宽较大但是无法连续调节，级联数量少调节范围、调节精度都受限，级联数量大系统复杂、响应速度下降。基于慢光型即采用光微环谐振器之类的谐振器件，通过其慢光效应实现光的延时。由于其结构简单同时可以实现连续可控的光延时因而受到广泛研究和应用。但是传统的光微环谐振器其群延时响应为洛伦兹型，其带宽较窄。通过采用串联或并联微环的方案可以提高其带宽，实现平坦群延时响应，但同时也大大增加了系统的复杂度，控制难度以及成本功耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种反射型微环谐振器，其可实现宽带光真延时，且延时量可灵活调整。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种反射型微环谐振器，包括一个上下载型微环谐振器，所述上下载型微环谐振器包括微环以及与微环耦合的信道波导；在所述上下载型微环谐振器的下载端设置有光反射结构；该反射型微环谐振器还包括耦合控制模块，用于对微环与信道波导之间耦合量进行控制以使得反射型微环谐振器中的两个方向谐振光的群延时状态满足快慢光对消条件。

为了便于对谐振频率进行调整，进一步地，所述反射型微环谐振器还包括用于对腔内谐振频率进行控制的谐振频率控制模块。

优选地，所述耦合控制模块包括一组热光控制器。

在以上技术方案基础上，基于相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种多波长光延时器，包括级联的至少两个如上任一技术方案所述反射型微环谐振器，各反射型微环谐振器具有不同的谐振频率。

为了提高集成度和光传输效率，优选地，每个反射型微环谐振器的输出信道波导与下一级反射型微环谐振器的输入信道波导复用。