[發明專利]基于自零差檢測的自動波長鎖定裝置

有效

• 申請號: 201810298322.7
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN110346874B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 朱慶明;商啟航;姜新紅;張永;邱辭源;蘇翼凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于自零差檢測的自動波長鎖定裝置，其特征在于，包括：設置于光子集成芯片上的微環諧振器、用于補償溫度漂移的微加熱器、用于數據信號調制的p-i-n二極管、用于實現兩路光波耦合的帶有移相器的定向耦合器和與之相連的光電探測器以及功率監測模塊和控制單元，其中：光信號從微環諧振器的直通輸入端入射，從微環直通端出射，功率監測模塊采集光電探測器的輸出并將當前監控光功率輸出至控制單元，內置波長鎖定算法的控制單元根據當前監控光功率實時計算微加熱器及移相器的期望電壓，并分別輸出控制指令至微加熱器和移相器，形成反饋控制微環諧振波長；

所述的波長鎖定算法為如下兩種方案中的任一：

A)設置熱光調節范圍為大于2個FSR，從而在檢測范圍內一定存在干涉相長或干涉相消的諧振峰，則相應使用最大值搜索算法或最小值搜索算法鎖定兩個諧振波長中的一個；

B)設置熱光調節范圍為大于1個FSR，在檢測范圍內，根據初步的粗掃描結果，判斷器件光譜為凸型或凹型，從而得到當前FSR范圍內的諧振波長處于何種干涉狀態，使用相應的極值搜索算法以鎖定諧振波長。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的微環諧振器采用全通型微環諧振器，包括：底部直波導和環形反饋波導回路，其中：微加熱器和p-i-n二極管分別設置于微環諧振器的環形反饋波導回路上并各自依據熱光效應和電光效應調節微環諧振器的諧振波長。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的微加熱器的功率調節范圍能夠實現微環諧振器的諧振峰熱調超過一個自由頻譜寬度。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的p-i-n二極管能夠實現微環諧振器的電光調制消光比達到30dB以上。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的定向耦合器為2×1的Y型耦合器或多模干涉儀型耦合器，當輸入兩路光信號的相位差為π時，Y型耦合器輸出為零。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征是，每個耦合器耦合出2％功率的光進行控制，以降低功率損失及保持微環的高Q值光譜特性。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的控制單元的輸出端設有微加熱器控制模塊和移相器控制模塊。

8.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的功率監測模塊包括：用于將片上光電探測器輸出的電流信號轉化為電壓信號以及放大的跨阻放大器和用于濾除噪聲提高控制系統靈敏度的低通濾波器。

9.根據權利要求7所述的裝置，其特征是，所述的微加熱器控制模塊和移相器控制模塊通過功率放大器和數模轉換器實現。