[发明专利]一种基于谐波检测的光延时线自校准方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于谐波检测的光延时线自校准方法，在MZI热光开关处于cross或者bar状态下的大致偏置电压值的范围内设定初始直流偏置的电压值为Vsubgt;0/subgt;；任意指定N级硅基可调真延时线芯片中的一个MZI热光开关，随后引入微扰信号到当前一级延时线上，实时采集直流信号Vsubgt;OUT1/subgt;；连续的向当前一级的MZI热光开关的初始偏置上加入一个小的步进电压ΔV,并且实时采集每次直流信号Vsubgt;OUT2/subgt;，计算d＝(Vsubgt;OUT2/subgt;‑Vsubgt;OUT1/subgt;)/ΔV，根据d是否大于零来判断下一次所加步进电压ΔV的正负值，直到Vsubgt;OUT2/subgt;‑Vsubgt;OUT1/subgt;小于预先设定的阈值，以保持此时的偏置电压值。本发明方法避免引入大量的内部监测单元，减少了器件损耗。

技术领域

本发明涉及一种光延时线校准方法，特别是一种基于谐波检测的光延时线自校准方法，同时本发明中还涉及一种一种基于谐波检测的光延时线自校准系统。

背景技术

在光通信网络以及微波光子信号处理技术中，延迟线在点信号处理和降低系统复杂性等方面有着广泛而重要的意义，它在光网络和信号处理等方面也有很多的应用。在光交换电信网络节点中，它们执行分组同步、缓冲、冲突管理等任务。硅基延时线经常与基于MZI(Mach-Zehnder interferometer，马赫增德尔干涉仪)热光开关结合形成可重构延时线。2014年9月，Jingya Xie等人提出了一种基于光开关切换光波导的7bit可重构SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘体上硅)光延时线，该延时线由8个级联的2×2MZI型光开关和7对延时波导组成，通过嵌入可变光衰减器，可抑制因光开关消光比有限而引起的串扰。实验证明，该延时线最大可实现1.27ns的延时。2018年，巴仑西亚理工大学的Jose Capmany课题组提出了一种基于集成波导网络的可编程延时线，整个器件的结构由若干个六角形单元组成，每个单元由9个基础可调单元、12个内部节点和12个外部节点组成。整个结构可通过程序对不同的可调单元进行调节来选择不同的路径，从而实现延时可调。大多数可调延时线为了避免由于开关制造误差引起的光路泄露问题会适当的在MZI光开关后添加衰减器或者分光器，时刻监测光功率，例如2021年，Bingchen Pan等人提出的为减小因开关消光比不理想导致不能在一个输出端口输出所有信号，故在每两个开关之间连接一个PD(Photo-Diode，光电二极管)，并在N+1个开关后连接一个衰减器来抑制干扰的方式，虽然这种方式有效减少了干扰，但依旧引入了很多分光器和耦合器，增加光功率损耗，尤其是当可编程延时线因为应用场景而需要扩展时，分光器的大量引入会使得系统损耗会大大增加，也会造成测量结果的不准确。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种基于谐波检测的光延时线自校准方法，考虑到光学器件的工艺误差、热串扰等问题，MZI热光开关型光延时线均需要引入内部监测点保证开关的通断，通过引入抖动信号，设计了一种锁定反馈控制算法来确认链路中各级MZI热光开关的工作状态并进行相应调控，以减小系统误差，增加测量的准确性。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种基于谐波检测的光延时线自校准方法，采用N级硅基可调真延时线芯片结构，其将N+1个MZI热光开关和N个延迟分别为2⁰τ，2¹τ，2²τ,...,2^N-1τ的延迟线级联，组成了一个Nbit可重构延迟线；

其包括以下的步骤：

步骤一，扫描N级硅基可调真延时线芯片结构中MZI热光开关的一个周期的偏置电压，得到MZI热光开关处于cross或者bar状态下的大致偏置电压值的范围，并且在该范围内设定MZI热光开关的初始直流偏置的电压值为V₀；

步骤二，任意指定N级硅基可调真延时线芯片结构中的一个MZI热光开关，随后引入微扰信号到当前一级延时线上，实时采集低通滤波后的直流信号V_OUT1；