一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块及波长补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种基于芯片温控装置和无热AWG技术的模块及波长补偿方法。包括：温度补偿装置，包括若干个独立子区域构成的光路底座；热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆；AWG芯片组件，被切割成若干个子区域，每个子区域设置于一光路底座子区域上；芯片温度控制装置，位于所述AWG芯片组件上并用于控制其温度。本发明专利技术在无热AWG方案的基础上，对芯片进行温控，使芯片的中心波长在部分温度范围内朝特定方向产生适当的偏移，使得补偿曲线变得平坦。

【技术实现步骤摘要】
一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块及波长补偿方法
本专利技术涉及一种AWG模块及波长补偿方法，属于光通信
，具体涉及一种基于芯片温控装置和无热AWG技术的模块及波长补偿方法。
技术介绍
阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGratings，简称AWG)是基于平面光波导的光器件，由输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和输出波导组成，其中相邻阵列波导具有固定的长度差。AWG是密集波分复用系统的关键光器件，具有集成度高、通道数目多、插入损耗小，易于批量自动化生产等优点。AWG密集波分复用系统对复用/解复用器件的中心波长稳定性要求较高，中心波长精度需要控制在通道间隔的+/-5％以内，通常在100GHz，50GHz和25GHz间隔的波分复用系统中，中心波长精度分别需要控制+/-0.04nm，+/-0.02nm和+/-0.01nm以内。但是，传统的硅基AWG芯片对温度比较敏感，一般中心波长随温度的漂移为0.0118nm/℃，在波分复用系统工作环境温度内(-40℃至85℃)，AWG芯片的中心波长漂移量明显超出了系统要求，因此，需要采用措施来控制AWG芯片的中心波长，使其能在工作环境温度内正常工作。按照中心波长的控制方法，AWG分为两类，一类是热敏感AWG(ThermalAWG)，另一类是无热AWG(AthermalAWG,简称AAWG)。热敏感AWG(ThermalAWG)需要使用温度控制器和温度控制电路使其长期工作在一个固定的温度下，通常是65℃～85℃，从而达到稳定中心波长的目的。热敏感AWG的优点是芯片工作温度稳定，中心波长基本不漂移，缺点是加热装置需要较大功耗，特别是当环境温度很低时，例如-40℃，会增加通信系统可观的功耗。无热AWG采用温度补偿的技术保持波长的稳定，通过温度驱动杆的热胀冷缩驱动波导相对移动来补偿波长随温度的漂移。无热AWG的优点是不需要功耗，缺点是中心波长的控制精度有限。AWG的中心波长随温度的变化特性是非线性的，具有二次项，而无热AWG的补偿方式是线性的，只能补偿其一次项，图5是经过补偿后的中心波长随温度变化的曲线，从图中可以看到，对称补偿的无热AWG的中心波长变化量约为50pm，因此该方法只能在有限的温度范围内保持波长的稳定性，例如工作环境温度在-5℃至65℃范围内，中心波长精度满足100G系统的要求，而工作环境温度扩展到-40℃至85℃时，波长精度明显不足。综上，当工作环境温度为-40～85℃时，有热AWG依靠加热将芯片维持在高温，消耗可观的功耗，无热AWG在高温和低温时波长漂移较大，无法适应宽温工作。需要一种方案，使得AWG在宽温(-40至85℃)工作时，功耗低、中心波长满足50G、25G甚至更密集波分复用系统的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有技术存在的上述技术缺陷，提供了一种基于芯片温控和现有无热AWG技术的模块及其波长补偿方法。该模块及方法，采用芯片温度控制装置在部分温度范围内控制现有无热AWG芯片的温度,实现了波长的精确控制。由于现有的无热AWG技术方案在高温区域或者低温区域时，中心波长依然有较大的偏移，补偿曲线是两端翘起的抛物线，本专利技术在无热AWG方案的基础上，对芯片进行温控，使的芯片的中心波长在部分温度范围内朝特定方向产生适当的偏移，使得补偿曲线变得平坦。显然，本专利技术与现有的有热AWG技术不同的是，有热AWG在整个工作温度范围内把芯片加热到高温并且保持恒温，目的是避免波长漂移，而本专利技术的芯片温度控制装置只在部分工作温度范围内对芯片进行温控，目的是使芯片的中心波长朝指定方向产生适量的漂移，以使无热AWG的补偿曲线变得平坦。本专利技术的上述问题是通过以下方案解决的：一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，包括：温度补偿装置，包括若干个独立子区域构成的光路底座；热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆；AWG芯片组件，被切割成若干个子区域，每个子区域设置于一光路底座子区域上；芯片温度控制装置，位于所述AWG芯片组件上并用于控制其温度。优选的，上述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，所述芯片温度控制装置包括多个部分，每个部分位于一个AWG芯片组件的子区域上。优选的，上述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，所述AWG芯片组件被切割成两个子区域，所述芯片温度控制装置包括两部分。一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，包括：将AWG芯片组件切割成若干子区域并分别置于温度补偿装置相互独立的光路底座子区域上；利用热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆驱动光路底座子区域相对移动从而在AWG芯片组件子区域间产生驱动位移；并且，利用芯片温度控制装置控制AWG芯片组件的温度。优选的，上述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，包括：对称补偿调整步骤，在与b一致时适用，其中，dλ'为驱动杆驱动芯片两部分产生的位移引起的中心波长变化，dT为温度变化,b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数；具体为：在中间温度区域-5℃至-60℃区间，通过芯片温度控制装置对芯片加热，使得波长在该温度区域内向长波方向漂移；或在高温区域60℃至85℃区间和低温区域-40℃至-5℃区间通过芯片温度控制装置对芯片制冷，使波长在该温度区域内向短波方向漂移；优选的，上述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，包括：过补偿调整步骤，在大于b时适用，其中，dλ'为驱动杆驱动芯片两部分产生的位移引起的中心波长变化，dT为温度变化,b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数；具体为：在低温区域-40℃至25℃区间通过芯片温度控制装置对芯片进行制冷，使得波长在该温度区域内向短波方向漂移。优选的，上述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，包括：欠补偿调整步骤，在小于b时适用，其中，dλ'为驱动杆驱动芯片两部分产生的位移引起的中心波长变化，dT为温度变化,b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数；具体为：在高温区域25℃至85℃区间通过温度控制装置对芯片进行制冷，使得波长在该温度区域内向短波方向漂移。本专利技术具有如下优点：1.在无热AWG技术的基础上，采用芯片温度控制装置来调节芯片的温度，使其波长朝需要的方向发生一定的漂移，以降低AWG在整个工作温度范围内的波长漂移。2.本专利技术的芯片温度控制装置只在局部工作温度范围内调整芯片温度，相比有热AWG技术的将芯片在整个工作温度范围内加热的高温的方式，功耗更低。3.本专利技术在无热AWG技术基础上进一步调整波长，相比无热AWG技术，本专利技术的装置适应于更宽的工作温度范围。附图说明图1、本专利技术AWG的示意图；图2、现有无热AWG的温度补偿装置示意图；图3、本专利技术AWG芯片组件示意图；图4、本专利技术芯片温度控制装置示意图；图5、现有无热AWG在不同补偿效果下的温度曲线图；图6A、本专利技术第一、二实施例与无热AWG欠补偿情况温度曲线对比图；图6B、本专利技术第一、二实施例与无热AWG过补偿情况温度曲线对比图；图6C、本专利技术第一、二实施例与无热AWG对称补偿情况温度曲线对比图；图7、本专利技术第二实施例与无热AWG对称补偿情况温度曲线对比图；图8、本专利技术第三实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，包括：温度补偿装置(1)，包括若干个独立子区域构成的光路底座；热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆(103)；AWG芯片组件(2)，被切割成若干个子区域，每个子区域设置于一光路底座子区域上；芯片温度控制装置(3)，位于所述AWG芯片组件(2)上并用于控制其温度。

【技术特征摘要】
1.一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，包括：温度补偿装置(1)，包括若干个独立子区域构成的光路底座；热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆(103)；AWG芯片组件(2)，被切割成若干个子区域，每个子区域设置于一光路底座子区域上；芯片温度控制装置(3)，位于所述AWG芯片组件(2)上并用于控制其温度。2.根据权利要求1所述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，其特征在于，所述芯片温度控制装置(3)包括多个部分，每个部分位于一个AWG芯片组件的子区域上。3.根据权利要求2所述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块，其特征在于，所述AWG芯片组件(2)被切割成两个子区域，所述芯片温度控制装置(3)包括两部分。4.一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，其特征在于，包括：将AWG芯片组件(2)切割成若干子区域并分别置于温度补偿装置相互独立的光路底座子区域上；利用热膨胀系数不同于所述光路底座的用于连接各光路底座子区域的驱动杆(103)驱动光路底座子区域相对移动从而在AWG芯片组件子区域间产生驱动位移；并且，利用芯片温度控制装置(3)控制AWG芯片组件(2)的温度。5.根据权利要求4所述的一种基于芯片温控和无热AWG技术的模块波长补偿方法，其特征在于，包括：对称补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长安，凌九红，杨宇翔，杨明冬，唐勇，关卫林，全本庆，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42