[發明專利]一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片

有效

• 申請號: 202111122981.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113885128B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陸梁軍;倪子恒;周林杰;陳建平;劉嬌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：包括N個光纖耦合器、一個N×N光開關陣列、N個1×M光分路器、N×M路超寬帶連續可調光真延遲線陣列和N×M路探測器陣列；

所述光纖耦合器用于輸入微波光子相控陣雷達的單邊帶調制光信號，所述光開關陣列和光分路器用于形成微波光子多波束和微波光子單波束所用陣元數目的重構，所述超寬帶連續可調光真延遲線陣列用于獨立地調節每個微波陣元上的延遲，所述探測器陣列用于輸出微波信號；

所述N個光纖耦合器的輸入信號為N路載波波長為λ、調制信號為待發射微波信號的單邊帶調制光信號，所述N個光纖耦合器的輸出端分別與所述N×N光開關陣列的N個輸入端相連接，所述N×N光開關陣列的N個輸出端分別與所述N個1×M光分路器的輸入端相連接，所述N個1×M光分路器的輸出端分別與所述N×M路超寬帶連續可調光真延遲線陣列的輸入端相連接，所述N×M路超寬帶連續可調光真延遲線陣列的輸出端分別與所述N×M路探測器陣列的輸入端相連接，所述N×M路探測器陣列輸出信號為最大波束數等于N的微波信號。

2.根據權利要求1所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述光纖耦合器采用光柵耦合器結構或者模斑變換器結構，用于實現光纖和芯片的光學耦合。

3.根據權利要求1所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述N×N光開關陣列由若干個2×2光開關單元和波導交叉結以Benes、Crossbar或者雙層網絡結構的拓撲結構組成，所述2×2光開關單元采用馬赫-增德爾干涉器結構，所述波導交叉結采用多模干涉結構；所述2×2光開關單元集成了用于實現光開關狀態切換的熱調移相器或者電調移相器；調節所述N×N光開關陣列光開關狀態進行不同路由路徑，實現可重構光分路器功能，所述N×N光開關陣列輸入光束和輸出光束的分束比可重構為1:2，1:4，…，或1:N。

4.根據權利要求1所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述1×M分光分路器將輸入光平均分束到M路輸出，采用級聯1×2分路器或者1×M多模干涉器結構構成，所述1×2分路器采用多模干涉器結構或Y型分叉結構。

5.根據權利要求1所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述的N×M路超寬帶連續可調光真延遲陣列由N×M個相同的可調真延遲線并行構成。

6.根據權利要求5所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述可調真延遲線由第一高Q值上下載可調光濾波器、第二高Q值上下載可調光濾波器和級聯微環延遲線構成，所述第一高Q值上下載可調光濾波器和第二高Q值上下載可調光濾波器尺寸相同；所述可調延遲線的輸入端與所述第一高Q值上下載可調濾波器的輸入端相連接，所述第一高Q值上下載可調濾波器的直通端和下載端分別與級聯微環延遲線的輸入端和第二高Q值上下載濾波器的下載端相連接，所述級聯微環延遲線的輸出端與所述第二高Q值上下載濾波器的直通端相連接，所述第二高Q值上下載濾波器的輸出端與所述級聯微環延遲線的輸出端相連接。

7.根據權利要求6所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述級聯微環延遲線由多個微環級聯構成，其中第一個和第二個微環的自由光譜范圍相同，均為FSR₁，從第p個微環起(p2)，微環自由光譜范圍為2^p-2×FSR₁；所述多個微環的耦合區域包括一個馬赫-增德爾干涉器結構，所述馬赫-增德爾干涉器上集成用于耦合系數調節的熱調或者電調移相器；所述多個微環上集成用于微環諧振波長調節的熱調或者電調移相器，使得載波波長λ落在第一個微環反諧振點波長附近。

8.根據權利要求6所述的一種硅基可重構微波光子多波束形成網絡芯片，其特征在于：所述第一高Q值上下載可調光濾波器和第二高Q值上下載可調光濾波器由一個具有高Q值的微環上下載濾波器構成，所述微環上下載濾波器濾波的中心波長與輸入信號的載波波長λ一致，用于實現輸入信號的載波與調制信號分離。