[发明专利]一种片上集成平衡探测接收系统和方法

权利要求书

1.一种片上集成平衡探测接收系统，其特征在于，包括：

光学天线透镜，用于获取空间光，通过光纤发送至集成光栅阵列；

集成光栅阵列，通过硅基波导与多模干涉耦合器阵列相连，用于将所述空间光耦合进硅基波导，发送至多模干涉耦合器阵列；其中，所述集成光栅阵列包括多个耦合光栅，其中每个所述耦合光栅通过硅基波导与多模干涉耦合器阵列中的一个多模干涉耦合器相连；

波导端面耦合器，通过硅基波导与多模干涉耦合器阵列相连，用于获取本振光，将所述本振光耦合进硅基波导，发送至多模干涉耦合器阵列；

多模干涉耦合器阵列，通过硅基波导与波导平衡探测器阵列相连，用于对接收到的信号光和本振光进行干涉混频，得到第一输出光和第二输出光，发送至波导平衡探测器阵列；波导平衡探测器阵列，用于分别对第一输出光和第二输出光进行光电转换和中频探测，得到第一中频电信号和第二中频电信号，发送至信号处理模块；

信号处理模块，用于对所述第一中频电信号和第二中频电信号进行处理，获取信号信息；

所述光学天线透镜、集成光栅阵列、波导端面耦合器、多模干涉耦合器阵列、波导平衡探测器阵列和信号处理模块使用CMOS工艺进行互联。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学天线透镜为衍射微透镜阵列，具体用于将空间光聚焦于焦平面处，成阵列像，获取空间光。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤包括：多芯光纤或光纤束。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耦合光栅之间的间距小于等于10μm。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多模干涉耦合器包括两个输入和两个输出，所述多模干涉耦合器的分束比为1:1。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一输出光和所述第二输出光的横向中心间距为100微米至500微米，且所述第一输出光和所述第二输出光的相位存在180°的相移。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波导平衡探测器阵列包括多个波导平衡探测器，其中，每个波导平衡探测器与多模干涉耦合器阵列中的一个多模干涉耦合器相连。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

差分放大器，用于对所述第一中频电信号和所述第二中频电信号进行差分运算，得到差分信号；

带通滤波器，用于对所述差分信号进行滤波，得到滤波信号；

放大器，用于对所述滤波信号进行幅值放大，得到放大信号；

数据采集卡，用于对所述放大信号进行采集，将采集到的信号发送至处理器；

处理器，用于对所述采集到信号进行解算，得到信号信息。

9.一种片上集成平衡探测接收方法，其特征在于，包括：

光学天线透镜获取空间光，通过光纤发送至集成光栅阵列；

集成光栅阵列将空间光耦合进硅基波导，发送至多模干涉耦合器阵列；其中，所述集成光栅阵列包括多个耦合光栅，其中每个所述耦合光栅通过硅基波导与多模干涉耦合器阵列中的一个多模干涉耦合器相连；

波导端面耦合器将本振光耦合进硅基波导，发送至多模干涉耦合器阵列；

多模干涉耦合器阵列对接收到的信号光和本振光进行干涉混频，得到第一输出光和第二输出光，分别发送至波导平衡探测器阵列；

波导平衡探测器阵列分别对第一输出光和第二输出光进行光电转换和中频探测，得到第一中频电信号和第二中频电信号，发送至信号处理模块；

信号处理模块对所述第一中频电信号和第二中频电信号进行处理，获取信号信息。