光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法技术

本公开提供一种光学谐振器设备、光学发射机以及用于光学谐振器的控制方法。光学谐振器设备包括光学谐振器单元，其中多个环形光学谐振器以级联连接的方式耦接，并且环形光学波导的往返长度彼此不同并按照从光输入侧向光输出侧的顺序变化；控制器(3)，用于进行谐振波长调节控制、以按照从设置在最多光输入侧的环形光学谐振器开始的顺序调节每个环形光学谐振器的谐振波长以便与输入光波长匹配，以及在发生信道串扰时进行再谐振波长调节控制、以调节来自光输入侧的第一环形光学谐振器的谐振波长以便与第二匹配输入光波长匹配，并且调节从光输入侧起的第二环形光学谐振器及随后的环形光学谐振器的谐振波长以便与第一匹配输入光波长匹配。

【技术实现步骤摘要】
光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法
本文中所讨论的实施方式涉及光学谐振器设备、光学发射机以及用于光学谐振器的控制方法。
技术介绍
近年来，硅衬底上的光学功能装置受到关注，硅衬底上的光学功能装置利用可以以低成本实现大规模集成的硅电子电路制造技术。此外，在高性能服务器、超级计算机等中，通过采用针对CPU(中央处理单元)的多核配置等来增强性能以便可以增强所需要的算术运算性能。另一方面，在芯片或板之间的通信中，虽然算术运算性能的速度不断增大，但是与电信号的通信由于物理距离的问题而达到极限。基于低损耗且小尺寸的硅窄线波导即硅光子学的、硅衬底上的大规模光学通信装置被期望作为用于下述的技术：解决如上所述的其运算速度不断增大的这样的信息处理设备的通信能力欠缺的问题。硅光子学根据光学功能装置例如基于硅的光学波导、发光器件、光接收装置、光学调制器、光分路单元和光解复用器而被配置。例如，作为硅光子学中的光学调制器，期望的是，从功率消耗和高速响应的观点来说，例如数十平方微米至数百平方微米的非常小的尺寸以及低功率的环形光学调制器具有很好的前景。
技术实现思路
顺便提及，由于作为其中使用环形光学谐振器的光学调制器并且使用硅波导芯层的环形光学调制器的工作波段非常窄，所以非常难以在制造时调节环形光学调制器的谐振波长以便与输入光的波长相匹配。例如，通过配置环形光学调制器的环形光学波导的光学周长(往返长度)来确定环形光学调制器的谐振波长。然而，等效折射率由于晶片之间的偏差、批次之间的偏差等而在光学波导的硅波导芯层的厚度中色散，并且因此，环形光学调制器的谐振波长在晶片之间或批次之间会漂移至少大约±10nm。鉴于环形光学调制器的谐振波长的如上所述的这样的漂移，可以使用下述方法：通过加热器加热或者通过载流子注入来调节环形光学调制器的谐振波长。然而，当通过加热器加热来调节环形光学调制器的谐振波长时，环形光学调制器的谐振波长可以仅向长波长侧漂移。另一方面，当通过载流子注入来调节环形光学调制器的谐振波长时，环形光学调制器的谐振波长可以仅向短波长侧漂移。因此，将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的波长调节量在最大处与和环形光学调制器的自由频谱范围(FSR)对应的量相等。此处，为了减小FSR，可以减小配置环形光学调制器的环形光学波导的半径。另一方面，为了获得环形光学调制器的小型化、高速运算及低功率消耗的优点，期望减小配置环形光学调制器的环形光学波导的半径。如果减小配置环形光学调制器的环形光学波导的半径以便实现环形光学调制器的小型化、高速运算及低功率消耗的优点，则然后FSR增大并且将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的波长调节量增加。如果以这种方式将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的波长调节量大，那么在加热器加热和载流子注入这两种情况下，提供给电极以用于调节谐振波长的电流量，即，将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的电流量变大。因此，如果将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的波长调节量大，则将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的功率消耗变大。在这种情况下，下述内容看起来是可取的：将具有彼此不同的多个波长的输入光输入到以级联连接的方式耦接的多个环形光学调制器并且将多个环形光学调制器中的每个环形光学调制器的谐振波长调节到具有最接近波长的输入光的波长，从而减小将环形光学调制器的谐振波长调节到输入光的波长所需要的电流量(功率消耗)。然而，波长彼此不同的多个输入光的频谱即输入光的波长与多个环形光学调制器的谐振波长的频谱、即多个环形光学调制器的谐振波长可以不必要具有理想关系。特别地，虽然多个环形光学调制器的谐振波长理论上被逐个布置在波长彼此不同的多个输入光之间，但是输入光与谐振波长可以不必要具有如刚才描述的那样的理想关系。因此，存在其中两个环形光学调制器的谐振波长被布置在具有一个波长的输入光与具有不同的波长的另一输入光之间的情况，即发生了所谓的信道串扰(inter-channel)现象。在这种情况下，如果按照以设置在多数光输入侧的环形光学调制器开始的顺序进行用于将环形光学调制器的谐振波长向长波长侧或短波长侧调节以便使谐振波长与输入光波长相匹配的谐振波长调节控制，则对针对其最后进行谐振波长调节控制的环形光学调制器的谐振波长调节控制所需要的电流量，即，所需要的功率消耗，增大到超过任何其他环形光学调制器的电流量。此处要注意，虽然如上所述的这样的问题被描述为使用硅波导芯层的环形光学调制器的主题，但是其中使用一些其他半导体材料例如硅锗、InP、GaAs及硅锗、InP或GaAs的混合晶体的环形光学调制器也具有类似的主题。此外，虽然如上所述的这样的问题被描述为环形光学调制器的主题，但是在包括例如光解复用设备的光学谐振器设备中设置的环形光学谐振器也具有类似的主题。因此，可以期望缓解下面这样的情形：当具有彼此不同的波长的多个输入光被输入到以级联连接的方式耦接的多个环形光学调制器来减小所需要的电流量时，用于对针对其最后进行谐振波长调节控制的环形光学谐振器的谐振波长调节控制所需要的电流量超过任何其他环形光学谐振器的电流量。根据实施方式的一个方面，一种光学谐振器设备，包括：光学谐振器单元，所述光学谐振器单元包括多个环形光学谐振器，所述多个环形光学谐振器各自包括：第一光学波导、第二光学波导、光耦接在所述第一光学波导与所述第二光学波导之间的环形光学波导、以及设置在所述环形光学波导上以用于调节谐振波长的谐振波长调节电极，所述多个环形光学谐振器以级联连接的方式彼此耦接，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导具有彼此不同并且按照从光输入侧向光输出侧的顺序变化的往返长度；以及控制器，所述控制器用于：进行谐振波长调节控制，以按照从所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序调节所述多个环形光学谐振器中的每个所述环形谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配；以及在确定发生信道串扰时进行再谐振波长调节控制，以对所述多个环形光学谐振器中从所述光输入侧起的第一环形光学谐振器的所述谐振波长进行调节，以便与第二匹配输入光波长相匹配，并且将从所述光输入侧起的第二环形光学谐振器及随后的环形光学谐振器的所述谐振波长调节到第一匹配输入光波长，从而按照以所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序调节所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的所述多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配。根据实施方式的另一方面，一种光学发射机，包括：光源，所述光源输出具有彼此不同的波长的光；光学复用单元，所述光学复用单元与所述光源耦接；光学谐振器单元，所述光学谐振器单元与所述光学复用单元耦接并且包括多个环形光学谐振器，所述多个环形光学谐振器各自包括：第一光学波导、第二光学波导、光耦接在所述第一光学波导与所述第二光学波导之间的环形光学波导，以及设置在所述环形光学波导上以用于调节谐振波长的谐振波长调节电极，所述多个环形光学谐振器以级联连接的方式彼此耦接，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学谐振器设备，包括：光学谐振器单元，所述光学谐振器单元包括多个环形光学谐振器，所述多个环形光学谐振器各自包括：第一光学波导、第二光学波导、光耦接在所述第一光学波导与所述第二光学波导之间的环形光学波导、以及设置在所述环形光学波导上以用于调节谐振波长的谐振波长调节电极，所述多个环形光学谐振器以级联连接的方式彼此耦接，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导具有彼此不同并且按照从光输入侧向光输出侧的顺序变化的往返长度；以及控制器，所述控制器用于：进行谐振波长调节控制，以按照从所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序调节所述多个环形光学谐振器中的每个所述环形谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配；以及在确定发生信道串扰时进行再谐振波长调节控制，以对所述多个环形光学谐振器中从所述光输入侧起的第一环形光学谐振器的所述谐振波长进行调节，以便与第二匹配输入光波长相匹配，并且将从所述光输入侧起的第二环形光学谐振器及随后的环形光学谐振器的所述谐振波长调节到第一匹配输入光波长，从而按照以所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序调节所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的所述多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配。...

【技术特征摘要】
2013.11.08 JP 2013-2323731.一种光学谐振器设备，包括：光学谐振器单元，所述光学谐振器单元包括多个环形光学谐振器，所述多个环形光学谐振器各自包括：第一光学波导、第二光学波导、光耦接在所述第一光学波导与所述第二光学波导之间的环形光学波导、以及设置在所述环形光学波导上以用于调节谐振波长的谐振波长调节电极，所述多个环形光学谐振器以级联连接的方式彼此耦接，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导具有彼此不同并且按照从光输入侧向光输出侧的顺序变化的往返长度；以及控制器，所述控制器用于：进行谐振波长调节控制，以按照从所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序，来调节所述多个环形光学谐振器中的每个所述环形光学谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配；以及在确定发生信道串扰时进行再谐振波长调节控制，以对所述多个环形光学谐振器中从所述光输入侧起的第一环形光学谐振器的所述谐振波长进行调节，以便与第二匹配输入光波长相匹配，并且将从所述光输入侧起的第二环形光学谐振器及随后的环形光学谐振器的所述谐振波长调节到第一匹配输入光波长，从而按照以所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序，来调节所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的谐振波长，以便与具有彼此不同的波长的所述多个输入光中的每个输入光的输入光波长相匹配。2.根据权利要求1所述的光学谐振器设备，其中，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导的所述往返长度按照从所述光输入侧朝向所述光输出侧的顺序增大；以及所述控制器在所述谐振波长调节控制和所述再谐振波长调节控制中将所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的所述谐振波长向长波长侧调节，以便与具有彼此不同的波长的所述多个输入光中的每个输入光的所述输入光波长相匹配。3.根据权利要求1或2所述的光学谐振器设备，其中，所述谐振波长调节电极是加热器电极，所述加热器电极被提供有用于调节所述环形光学谐振器的所述谐振波长的电流，以加热所述环形光学波导。4.根据权利要求1所述的光学谐振器设备，其中，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导的所述往返长度按照从所述光输入侧朝向所述光输出侧的顺序减小；以及所述控制器在所述谐振波长调节控制和所述再谐振波长调节控制中将所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的所述谐振波长向短波长侧调节，以便与具有彼此不同的波长的所述多个输入光中的每个输入光的所述输入光波长相匹配。5.根据权利要求1或4所述的光学谐振器设备，其中，所述谐振波长调节电极是载流子注入电极，所述载流子注入电极被提供有用于调节所述环形光学谐振器的所述谐振波长的电流，以将载流子注入到所述环形光学波导中。6.根据权利要求1、2、4中任一项所述的光学谐振器设备，其中，所述控制器当在所述谐振波长调节控制中针对其最后进行所述谐振波长调节控制的所述环形光学谐振器的谐振波长调节控制所需要的电流量等于或大于特定电流量时，确定发生所述信道串扰。7.根据权利要求1、2、4中任一项所述的光学谐振器设备，其中，所述控制器在下述情况下确定发生信道串扰：当在所述谐振波长调节控制中调节所述环形光学谐振器的所述谐振波长以便与所述输入光波长相匹配时、所述环形光学谐振器的顺序与所述输入光波长的顺序彼此不匹配；或者在所述谐振波长调节控制中针对其最后进行了所述谐振波长调节控制的所述环形光学谐振器的所述谐振波长调节控制所需要的电流量等于或大于特定电流量。8.根据权利要求1、2、4中任一项所述的光学谐振器设备，还包括光电探测器，所述光电探测器耦接至所述多个环形光学谐振器中的每个环形光学谐振器的所述第一光学波导或所述第二光学波导；其中所述控制器基于由所述光电探测器检测的信息来进行所述谐振波长调节控制和所述再谐振波长调节控制。9.一种光学发射机，包括：光源，所述光源输出具有彼此不同的波长的光；光学复用单元，所述光学复用单元与所述光源耦接；光学谐振器单元，所述光学谐振器单元与所述光学复用单元耦接并且包括多个环形光学谐振器，所述多个环形光学谐振器各自包括：第一光学波导、第二光学波导、光耦接在所述第一光学波导与所述第二光学波导之间的环形光学波导，以及设置在所述环形光学波导上以用于调节谐振波长的谐振波长调节电极，所述多个环形光学谐振器以级联连接的方式彼此耦接，所述多个环形光学谐振器的所述环形光学波导具有彼此不同并且按照从光输入侧向光输出侧的顺序变化的往返长度；以及控制器，所述控制器用于：进行谐振波长调节控制，以按照从所述多个环形光学谐振器中设置在最多光输入侧的所述环形光学谐振器开始的顺序，将所述多个环形光学谐振器中的每个所述环形光学谐振器的谐振波长调节到具有彼此不同的多个波长的输入光成分中对应的一个输入光成分的输入光波长；以及在确定发生信道串扰时进行再谐振波长调节控制，以调节所述多个环形光学谐振器中从所述光输入侧起的第一环形光学谐振器的所述谐振波长、以便与第二匹配输入光波长相匹配，并且将从所述光输入侧起的第二环形光学谐振器及随后的环形光学谐振器的所述谐振波长调节到第一匹配输入光波长，从而按照以所述多个环形光学谐振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：早川明宪，
申请(专利权)人：富士通株式会社，技术研究组合光电子融合基盘技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP