[發明專利]基于微環諧振器的N位光學數模轉換器

無效

• 申請號: 201210077658.3
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102621768A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 朱巍巍;楊林
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02F7/00
• 分類號: G02F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及一種基于微環諧振器的N位光學數模轉換器，該光學數模轉換器利用光學所固有的優點完成N位數字信號的數模轉換，從而使得光學數模轉換器代替電學數模轉換器得以實現。特別地，該器件用一種結構緊湊的硅基集成化微環諧振器實現數模轉換功能，有望在將來的光電數?；旌舷到y中發揮作用。

背景技術

隨著科學技術的發展，對信息處理的速度和容量提出了越來越高的要求，這樣，傳統的電學信號處理手段在速度和功耗方面表現出了越來越多的局限性，光學信號處理作為一種信號處理的新的途徑，由于光學手段的自然特點，表現出了電學手段所不具備的優勢，如速度快，功耗低，并行性好等。

數模轉換器是電子和光電信號處理中的關鍵部件，在很多的光電信號處理系統中，數字信號必須要轉換成模擬信號才能進行進一步的處理和傳輸，這樣光學數模轉換器就顯得很重要。與電學手段相比，光學手段速度快，帶寬高，體積小，有很多優勢。

本發明屬于光電信息處理范疇，本發明提出的基于微環諧振器的N位數模轉換器就是利用光學的方式來實現N位數字信號向模擬信號的轉換從而大大提高運數模轉換的速度。光學方式實現數模轉換的最大優點是：待轉換的各個元素相互獨立、延時小、并行度高、數據吞度量大，這是由光的自然屬性決定的。

基于集成光學的數模轉換器在工藝方面是與CMOS工藝是兼容的，易于實現大規模集成、功耗較低、體積小、延時小、速度快，在不久的將來可能在高性能光子計算機的處理器單元發揮著重要作用。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于微環諧振器的N位光學數模轉換器，其是利用光學原理實現N位數模轉換的器件，用以解決傳統電學數模轉換器中的速度、延時、功耗、體積等問題，提高光電系統中數模轉換的速度，減小體積，降低功耗和成本。

為達到上述目的，本發明提出了一種基于微環諧振器的N位光學數模轉換器，包括：

N個光分束器，每個光分束器都包括一輸入波導，一第一輸出波導，一第二輸出波導，每個光分束器的第二輸出波導都與下一個光分束器的輸入波導相連，逐級級聯，第N個光分束器的第二輸出波導懸空；

N個微環諧振器，每個微環諧振器都有一硅基納米線微環，一輸入波導，一直通波導，一公用下載波導，每個微環諧振器的輸入波導都與相臨的光分束器的第一輸出波導相連，N個微環諧振器公用一下載波導；

第一光分束器的輸入波導，輸入的信號為N個波長不同的恒定光信號，每個波長分別對應N個微環諧振器中每一個的諧振波長，待轉換的數字信號為分別加載在N個微環諧振器上的N個電壓信號，從公用下載波導輸出的光信號為從數字信號轉換來的模擬信號，該光信號可直接進入下一級進行運算也可在公用下載波導接入光電探測器從而直接讀出計算結果。

本發明具有如下有益效果：利用了光的自然特性實現的光學數模轉換器代替傳統的電學數模轉換器，從而可以實現高速大容量的并行計算。利用現成的工藝技術，使得器件體積小，功耗低，擴展性好，便于與電學元件集成。這使得本發明在電子及光電子數?；旌闲盘柼幚硐到y中有著很好的應用前景。

附圖說明

為了使上述本發明的目的、實現方案、優點等更為清晰易懂，以下結合附圖及實施例詳細說明如后，其中：

圖1為N位光學數模轉換器的結構示意圖；

圖2為圖1中一光分束器的結構示意圖，該光分束器為Y型分支耦合器；

圖3為圖1中一個微環諧振器的結構示意圖；

圖4是以4位光學數模轉換器為例，繪制的信號碼形圖，N越大，輸出的模擬光信號的間隔越小，越平滑。

具體實施方式

參照圖1所示，本發明提供一種基于微環諧振器的N位光學數模轉換器，包括：

N個光分束器1-N(參閱圖2，顯示一個光分束器的結構)，每個光分束器1-N都包括一輸入波導11-N1，一第一輸出波導12-N2，一第二輸出波導13-N3，每個光分束器1-N的第二輸出波導13-N3都與下一個光分束器1-N的輸入波導11-N1相連，逐級級聯，第N個光分束器的第二輸出波導N3懸空，其中所述的光分束器1-N為Y型分支耦合器；