[发明专利]一种硅光芯片温度传感器

说明书

本发明涉及一种硅光芯片温度传感器，包括设有二氧化硅包层的输入波导、导入Y型波导、第一传感波导、第二传感波导、导出Y型波导和输出波导，输入波导连接导入Y型波导的输入端，导入Y型波导的两个输出端分别串联第一传感波导、第二传感波导后再分别连接导出Y型波导的两个输入端，导出Y型波导的输出端连接输出波导；第二传感波导包括三条紧密并排设置的硅波导，位于中间的硅波导的两端分别连接导入Y型波导以及导出Y型波导；在第一传感波导中，光信号被束缚在硅波导中传播；在第二传感波导中，光信号被束缚在相邻硅波导之间的二氧化硅包层中传播。该温度传感器实现了内置集成型硅光芯片温度探测，可靠性高。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及硅光芯片技术领域，具体涉及一种硅光芯片温度传感器。

背景技术

硅光芯片拥有小尺寸、高带宽、低功耗等优点，在光通信领域具有巨大的应用前景，其中包括数据中心、物联网等各种不同的环境。但是硅具有较高的热-光系数，因此导致硅光芯片在不同的温度环境下，其光学特性有较大不同，所以为了保证硅光芯片的工作稳定性，需要对硅光芯片的温度进行监控。目前，硅光芯片温度传感器可分为两大类，包括外置温度传感器和内置温度传感器。外置温度传感器的优点在于可以结合已有的温度传感技术，在外部探测硅光芯片的温度，但是其缺点在于不能迅速、精确地探测硅光芯片核心波导的温度变化，因为硅光芯片的核心波导被包裹在二氧化硅包层中。内置温度传感器可以克服这一缺点，通过在硅光芯片内部集成温度传感器实现实时、精确的温度探测。常见的内置温度传感器有两种结构，但是这些温度传感器在尺寸、功耗、成本、运行条件等方面，有进一步提升的空间。其中一种内置的硅光芯片温度传感器基于光频域反射技术，通过测量硅光芯片瑞利散射光谱的漂移来实现温度传感。其装置包括扫频激光器、光纤分束器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器以及数据采集卡等，整个系统尺寸较大、数据处理较为复杂、成本较高。另一种内置的硅光芯片温度传感器由导入\导出硅波导及微环波导构成，光信号由硅波导导入，某些特定波长的光信号耦合进入微环波导，其余光信号由同一硅波导导出，其缺点在于对光源要求高，必须是工作在特定波长范围的光源。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种硅光芯片温度传感器，解决背景技术中提出的至少一个技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种硅光芯片温度传感器，包括设有二氧化硅包层的输入波导、导入Y型波导、第一传感波导、第二传感波导、导出Y型波导和输出波导，所述输入波导的输入端接收光信号输入，所述输入波导的输出端连接所述导入Y型波导的输入端，所述导入Y型波导的一个输出端通过所述第一传感波导连接所述导出Y型波导的一个输入端，所述导入Y型波导的另一个输出端通过所述第二传感波导连接所述导出Y型波导的另一个输入端，所述导出Y型波导的输出端连接所述输出波导；

所述第一传感波导包括一条硅波导；所述第二传感波导包括三条紧密并排设置的硅波导，所述第二传感波导中相邻硅波导的间距为纳米级，所述第二传感波导的三条硅波导之间填充有二氧化硅包层，三条并排的硅波导中位于中间的硅波导的两端分别连接所述导入Y型波导的输出端以及所述导出Y型波导的输入端；

在所述第一传感波导中，光信号被束缚在硅波导中传播；在所述第二传感波导中，光信号被束缚在相邻硅波导之间的二氧化硅包层中传播。

进一步，所述输入波导、导入Y型波导、第一传感波导、第二传感波导、导出Y型波导和输出波导均是高度为220nm的硅波导。

进一步，所述第二传感波导中，三条并排设置的硅波导的宽度均为300nm。

进一步，所述第二传感波导中，相邻硅波导的间距为150nm。