[發(fā)明專利]一種微環(huán)光開關的控制裝置

有效

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• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103955147A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 武保劍;王利輝;邱昆;文峰;胡鋼;廖明樂;張中一
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發(fā)明屬于光纖通信技術領域，更為具體地講，涉及一種微環(huán)光開關的控制裝置。

背景技術

在社會信息化進程中，光纖通信網絡技術發(fā)揮了重要作用；全光交換技術能夠保證網絡的可靠性和提供靈活的信號路由平臺，盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電子交換技術，但發(fā)展中的全光網絡卻需要由光交換技術來實現(xiàn)網絡的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術為進入節(jié)點的高速信息流提供動態(tài)光域處理，僅將屬于該節(jié)點及其子網的信息上下路并交由電交換設備繼續(xù)處理，這樣可以克服純電子交換的容量瓶頸問題、大量節(jié)省建網和網絡升級成本以及大大提高網絡的重構靈活性和生存性，加快網絡恢復的時間。

光網絡的發(fā)展依賴于新型光器件的開發(fā)，并正在向全光高速、低功耗、智能等方向演進。另一方面，速度、帶寬與集成度的增長，卻導致器件功耗的顯著增加，由于諧振特性可以被用來降低所需的調制相位量，諧振型光器件對于實現(xiàn)低功耗有很大的潛力，在眾多的諧振結構中，環(huán)形諧振腔非常適合于利用平面波導技術制作，簡單緊湊，結構靈活，且功能多，被認為是未來大規(guī)模集成光路中的基本元件。因而基于環(huán)形諧振腔結構，有望制作出滿足商業(yè)要求的超小型、高性能的光開關。

光開關器件是構成光網絡核心交換節(jié)點設備的最重要元件之一，廣泛地應用于光通信、光計算、光互連和光信息處理系統(tǒng)，是眾多光器件研究中的熱點。近年來基于微環(huán)諧振器的集成光開關結構備受關注，它具有結構緊湊、集成度高等優(yōu)點，可用于實現(xiàn)濾波、復用、解復用、路由、波長變換、光調制、光交換等功能，具有廣泛的應用前景。

就微環(huán)光開關集成芯片的開發(fā)而言，芯片的設計和控制技術最為關鍵。為了實現(xiàn)微環(huán)芯片的高速開關功能，往往需要在芯片上制作PIN電極來改變注入半導體中載流子的濃度；同時，還需要制作半導體微加熱電阻，利用熱光效應彌補微環(huán)制作工藝誤差。另一方面，為了保證微環(huán)光譜的穩(wěn)定性，往往需要為整個芯片提供恒溫環(huán)境。目前，解決微環(huán)光開關的溫度敏感性的方法主要有兩種：一種是通過在微環(huán)諧振器上集成微加熱器來保持微環(huán)諧振器恒溫，這種方案存在熱耦合問題，而且隨著集成微環(huán)數(shù)目的增加引腳也會變得越來越多，電路封裝愈加困難；另一種減小微環(huán)光開關溫度依賴性的方法是采用嵌入微環(huán)的熱平衡干涉儀結構或者在包層中使用負熱光系數(shù)材料，這種方案缺點在于芯片上的功能元件及其外圍控制電路較多，其制作工藝復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種微環(huán)光開關的控制裝置，使微環(huán)光開關得到溫度補償，克服了微環(huán)光開關受溫度漂移而劣化的缺點，同時具有驅動速度快、制作工藝要求低的性能。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種微環(huán)光開關的控制裝置，包括：

一微環(huán)光開關單元，包括微環(huán)、輸入信道波導、輸出信道波導和PIN結構；輸入信道波導和輸出信道波導位于微環(huán)兩側與微環(huán)耦合在一起，光信號由輸入信道波導端口輸入，當光信號滿足微環(huán)的諧振波長時，光信號則通過輸入信道波導與微環(huán)之間的耦合進入微環(huán)，進入微環(huán)內的光信號再通過微環(huán)與輸出信道波導的耦合從下載端輸出給光譜檢測單元；當光信號不滿足微環(huán)的諧振波長時，光信號從輸入信道波導直通端輸出給下一個微環(huán)光開關單元；

其特征在于，還包括：

一光譜檢測單元，包括偏移濾波器和光電檢測器；光譜檢測單元接收到微環(huán)光開關單元輸出的光信號后，先由偏移濾波器檢測出微環(huán)光開關單元溫度變化引起的光譜移動，再將偏移濾波器輸出的光信號經過光電檢測器轉化為電信號，并將輸出的電信號反饋給數(shù)字信號處理單元；

一數(shù)字信號處理單元，包括模數(shù)轉換器、電濾波器和LABVIEW控制器；光譜檢測單元輸出的電信號送入到模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號，再通過電濾波器的數(shù)字濾波后，采集到更加平滑的數(shù)字信號，電濾波器輸出的數(shù)字信號經過LABVIEW控制器的計算處理后，得到適當大小的反饋控制信號并輸入給驅動信號產生單元；

一驅動信號產生單元，包括開關信號輸入部分、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和數(shù)模轉換器；FPGA接收數(shù)字信號處理單元產生的反饋控制信號和開關信號輸入部分產生的開關信號，通過對開關信號和反饋控制信號分析計算后，生成合適的數(shù)字電驅動信號，數(shù)模轉換器再將生成的數(shù)字電驅動信號轉化為模擬電驅動信號輸入給驅動單元；

一驅動單元，用于接收驅動信號產生單元產生的模擬電驅動信號，并經過放大、濾波和箝位后輸出合適的驅動電壓，將驅動電壓反饋給微環(huán)光開關單元，通過改變加載到微環(huán)光開關單元PIN結構上的驅動電壓來調節(jié)微環(huán)的諧振波長，從而控制微環(huán)光開關的開或關，并進行溫度補償。