一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置及方法，解决了现有波长交错滤波器因工艺误差导致输出端口输出的光谱中通带不平坦，造成通道串扰高，滤波器性能下降的问题，引入带隙聚集光源，通过分析光谱特征，照射硫系材料制备成的部件，可改善通带的平坦度，获得快速滚降的边带，通过照射微环谐振腔波导区域或干涉臂调节干涉臂的光程差，从而调整端口的能量分布，降低通道串扰，可有效提高片上集成波分复用系统的通信容量，与传统需要持续电流输入的电光调制技术相比，这种使用带隙光单次照射补偿工艺误差的方法，没有额外的功耗，可保持器件稳定的性能，同时无需上层金属电路沉积流程，大幅降低器件制备成本。大幅降低器件制备成本。大幅降低器件制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置及方法


[0001]本专利技术涉及光子集成器件的
，更具体地，涉及一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置及方法。

技术介绍

[0002]在光互联网络中，通过在高性能集成光子芯片中利用波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术能够提供更大的带宽和更低的功耗，是突破光互联容量瓶颈的成熟方案。但是，波分复用系统的集成化极容易受到多路复用、解复用器件光带宽的限制。因此，具有高消光比和在频带边缘快速滚降的波长交错滤波器，对于组合或分离WDM信号束是必不可少的，国内外学者也是越来越多的致力于波长交错滤波器实现方式的研究。
[0003]波长交错滤波器的实现方式较多，基于级联马赫曾德尔干涉仪(Mach
‑
Zehnder interferometer，MZI)实现波长交错滤波器的方式经常被应用，级联的马赫曾德尔干涉仪可应用于光通信，提高通路灵活性，考虑级联马赫曾德尔干涉仪的优越性，2014年1月1日，中国专利技术专利CN110286540A中便公开了一种基于马赫增德尔干涉结构的1
×
4铌酸锂波导光开关的方案来提高灵活性，但因为级联的MZI级数多，形成器件的尺寸仍比较大。
[0004]为克服这种缺陷，当前一种基于微环谐振腔谐振腔辅助马赫曾德尔干涉仪实现的片上波长交错滤波器被提出，对比传统的基于级联MZI的实现方式，若干个环形谐振器被耦合到MZI的干涉臂中，可以减少和简化级联的MZI级数，从而在获得平坦的通带、快速滚降的边带和低信道串扰的同时，可实现更小的器件尺寸，但这种器件对MZI两端直接耦合器(DirectCoupler，DC)的耦合系数、微环谐振腔的耦合系数以及两干涉臂之间的光程差控制均有较高的要求，而且制备完成后初始状态下的器件，由于工艺误差等原因，通常与版图设计尺寸有所偏差，而工艺误差造成波导宽度和耦合间隙的变化敏感，导致波导有效折射率偏移，一个输出端口将对另一个输出端口的通道产生干扰，通道串扰高，滤波器性能下降。

技术实现思路

[0005]为解决现有波长交错滤波器因工艺误差导致输出端口输出的光谱中通带不平坦，造成通道串扰高，滤波器性能下降的问题，本专利技术提出一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置及方法，补偿片上波长交错滤波器由工艺误差造成的波导有效折射率偏移，降低通道干扰，提高片上集成波分复用系统的通信容量。
[0006]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，包括带隙聚焦光源、输入端口、第一耦合器、微环波导、第二耦合器、干涉臂、第三耦合器及输出端口，第一耦合器、第二耦合器及第三耦合器中的任意一个均包括上通路下通路上通路和下通路，所述第二耦合器的上通路的两端和微环波导相连，构成微环谐振腔，输入光从输入端口进入，通过第一耦合器分为两束，一束输入第二耦合器，经第二耦合器的上通路与微环谐振腔耦合，
形成第一光束，另一束经过下干涉臂，形成第二光束；第一光束与第二光束均传输至第三耦合器，通过第三耦合器干涉后经输出端口输出；第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、微环波导及干涉臂均采用硫系材料制备而成，所述带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路，调节第二耦合器的耦合系数，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环波导区域，调节干涉臂的光程差。
[0008]在本技术方案中，考虑一般制备完成后的片上波长交错滤波器，由于工艺误差的限制，通常输出端口输出的光谱中通带不平坦，通道间的串扰较高，因此性能表现不佳，引入带隙聚集光源，照射硫系材料制备成的部件，可获得快速滚降的边带，改善通带的平坦度，通过照射微环波导区域或干涉臂调节干涉臂的光程差，从而调整端口的能量分布，降低通道串扰，可有效提高片上集成波分复用系统的通信容量。
[0009]优选地，带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路时，第二耦合器的上通路或下通路的折射率下降，带隙聚焦光源关闭，第二耦合器的上通路或下通路的折射率不变。
[0010]优选地，带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路时，使第二耦合器的耦合系数变化为三分之一。。
[0011]优选地，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环波导区域时，干涉臂或微环波导区域的折射率下降，带隙聚焦光源关闭，干涉臂或微环波导区域的折射率不变。
[0012]优选地，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环谐振腔波导区域，使干涉臂的光程差变化为微环谐振腔周长的二分之一。
[0013]在此，理论上设计的第一耦合器、第二耦合器及第三耦合器的耦合系数不一定相等，第一耦合器、第三耦合器的理论最佳耦合系数(也叫分光比，即一端的输入光经过耦合器，耦合到cross通路的光功率比例)为50％，第二耦合器为三分之一，干涉臂的光程差化为微环谐振腔周长的二分之一。通常制备出来的器件，由于工艺误差，各耦合器耦合系数与设计的理论值有偏差，因此，带隙聚焦光源照射后，可以调整补偿工艺误差。
[0014]优选地，所述装置还包括观测单元，所述观测单元连接输出端口，用于观测输出端口输出的光谱变化。
[0015]优选地，所述观测单元包括扫频激光器、光电转换器及示波器，所述扫频激光器、光电转换器及示波器依次连接，所述扫频激光器扫描输出光信号，光电转换器将输出光信号转换为电信号，示波器将电信号转换成实时的光谱图像，用于观测补偿过程中输出端口输出的光谱变化。
[0016]优选地，所述第一耦合器、第二耦合器及第三耦合器均为可调谐马赫曾德耦合器。
[0017]本专利技术还提出一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿方法，所述方法基于所述的片上波长交错滤波器的工艺后补偿装置实现，至少包括以下步骤：
[0018]S1.关闭带隙聚焦光源，持续观测输出端口输出的光谱中通带和阻带的平坦度；
[0019]S2.设定带隙聚焦光源的光功率密度，使用带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路中的其中一臂，观测输出端口输出的光谱中通带和阻带的平坦度变化；
[0020]S3.判断光谱中通带和阻带的平坦度是否变差，若是，则带隙聚焦光源改为定向照射第二耦合器的另一臂，直至光谱中通带和阻带平坦，执行步骤S4；否则，带隙聚焦光源定向照射不变，直至光谱中通带和阻带平坦；
[0021]S4.使用带隙聚焦光源定向照射微环波导区域，判断光谱中阻带最低点是否向阻带中心波长处移动，若是，保持带隙聚焦光源定向照射不变，否则，带隙聚焦光源改为照射干涉臂，从而调节干涉臂与微环谐振腔的光程差，直至阻带最低点处于阻带中心波长处，获得最低串扰。
[0022]优选地，步骤S1中所述的输出端口包括第一输出端口及第二输出端口，对输出端口输出的光谱中通带和阻带的平坦度进行观测时，同时选取第一输出端口及第二输出端口输出的光谱进行观测，综合判断补偿性能
[0023]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，包括带隙聚焦光源、输入端口、第一耦合器、微环波导、第二耦合器、干涉臂、第三耦合器及输出端口，第一耦合器、第二耦合器及第三耦合器中的任意一个均包括上通路和下通路，所述第二耦合器的上通路的两端和微环波导相连，构成微环谐振腔，输入光从输入端口进入，通过第一耦合器分为两束，一束输入第二耦合器，经第二耦合器的上通路与微环谐振腔耦合，形成第一光束，另一束经过下干涉臂，形成第二光束；第一光束与第二光束均传输至第三耦合器，通过第三耦合器干涉后经输出端口输出；第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、微环波导及干涉臂均采用硫系材料制备而成，所述带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路，调节第二耦合器的耦合系数，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环波导区域，调节干涉臂的光程差。2.根据权利要求1所述的片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路时，第二耦合器的上通路或下通路的折射率下降，带隙聚焦光源关闭，第二耦合器的上通路或下通路的折射率不变。3.根据权利要求2所述的片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，带隙聚焦光源定向照射第二耦合器的上通路或下通路时，使第二耦合器的耦合系数变化为三分之一。4.根据权利要求1所述的片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环波导区域时，干涉臂或微环波导区域的折射率下降，带隙聚焦光源关闭，干涉臂或微环波导区域的折射率不变。5.根据权利要求4所述的片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，带隙聚焦光源定向照射干涉臂或微环波导区域，调整干涉臂的光程，使其为微环谐振腔周长光程的二分之一。6.根据权利要求1所述的片上波长交错滤波器的工艺误差后补偿装置，其特征在于，还包括观测单元，所述观测单元连...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯耀明，潘竞顺，李朝晖，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：