[發明專利]基于硅基環形諧振腔的光微分器

無效

• 申請號: 200810039557.0
• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101303506A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 劉芳菲;蘇翼凱;王濤;李強;仇旻
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;H04B10/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種光纖通信技術領域的光微分器，特別是一種基于硅基環形諧振腔的光微分器。

背景技術

全光信號處理是一項新興的光通信技術，用于解決高速電子器件遇到的帶寬瓶頸問題。光時域微分器是用于全光信號處理的一個重要器件，能夠在光域直接對光信號進行對時間的一階導，可以用于模-數轉換，脈沖整形，微波信號的光處理等領域。同時，大規模集成正成為光器件的一個發展趨勢。新興的絕緣體上硅結構為光子器件的集成提供了一個良好的平臺。因此在集成的絕緣體上硅結構上設計用于全光信號處理功能的器件是近來熱門的一個研究領域。

經對現有技術的文獻檢索發現，Naum?K.Berger等人發表在光學特快2006年第15卷的文章“Temporal?differentiation?of?optical?signals?using?aphase-shifted?fiber?Bragg?grating”(基于相移光纖布拉格光柵的光時域微分器)，該文利用具有π的相移的光纖布拉格光柵的反射譜具有與微分器頻譜相似的性質，能夠對吉比特光信號進行精確而高效的一階時域微分，但不足之處在于該微分器尺寸較大，長度有毫米量級，且材料為光纖，不適于大規模集成。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于硅基環形諧振腔的光微分器，該技術利用了與單根直波導耦合的硅基微環的頻譜具有的凹陷濾波的特性，當工作在臨界耦合狀態或十分接近臨界耦合狀態(如深度大于27dB)，其在諧振波長處的透射率幾乎為0，因此在諧振波長周邊的一定頻譜范圍內(小于3dB帶寬)具有微分器類似的頻譜特性，該微分器具有體積小，結構簡單，易于大規模集成的優點。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：待微分信號發生器，硅基環形諧振腔，以及微分后信號檢測和監控系統。其中待微分信號發生器與硅基環形諧振腔的輸入相連，硅基環形諧振腔的輸出與微分后信號檢測和監控系統相連。

所述的待微分信號發生器，包括可調激光器，電信號發生器，電光調制器。其中：可調激光器產生連續的激光，波長對應環形諧振腔的一個諧振峰，其輸出端口與電光調制器的輸入端口相連，電信號發生器輸出端口與電光調制器的射頻輸入端口相連，電光調制器負責將電信號調制到光上，產生待微分的光信號。

所述硅基環形諧振腔由一個硅基微環和一根直波導構成，硅基微環和一根直波導之間的空氣隙間隔為幾十至幾百納米，硅基環形諧振腔頻譜特征是周期性的帶阻濾波特性，在諧振波長處的透射率等于0或非常接近0。

所述硅基環形諧振腔，改變其頻譜是通過改變硅基微環和直波導之間的空氣隙間隔，改變硅基微環和直波導之間的耦合程度，臨界耦合的條件是當硅基微環的本征損耗和由于跟直波導耦合導致的損耗相等時。

所述的微分后信號檢測和監控系統包括功分器，功率監控器和檢測系統。其中硅基環形諧振腔的輸出與功分器的輸入相連，功分器輸出功率較大的端口與檢測系統相連，輸出功率較小的端口與功率監控器相連。功率監控器用來監控激光器波長是否為諧振波長，檢測系統用來觀察微分后的波形，可以采用示波器進行檢測。

本發明的原理是當硅基環形諧振腔滿足或接近臨界耦合狀態時，其在諧振波長為中心的一定范圍內的頻譜特性是微分器的很好的近似。由該器件制作的光微分器結構簡單，體積小，易于集成，能夠用于集成的全光信號處理系統中。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明使用的環形諧振腔結構簡單，體積小，環的半徑只有幾微米至幾十微分，而現有技術中使用的光纖光柵長度在毫米數量級。另外，使用絕緣體上硅結構作為微分器的材料，相比現有技術中用光纖作材料，更易于大規模的光電集成。這是因為絕緣體上硅結構刻蝕等用到的工藝與成熟的超大規模集成電路的工藝完全兼容，而大規模集成的光電器件較分立器件能更節約成本。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明實施例裝置及器件結構圖；

圖3為本發明實施例測試結果圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本實施例包括：待微分信號發生器，硅基環形諧振腔，以及微分后信號檢測和監控系統。其中待微分信號發生器與硅基環形諧振腔的輸入相連，硅基環形諧振腔的輸出與微分后信號檢測和監控系統相連。