偏振可编程多功能微波光子信号处理方法技术

本发明专利技术公开一种偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，在单一芯片并联制备码型转换器、非线性波长转换器、高速调制器、波分复用器、光学反码器、光学采样器等各种功能器件，通过偏振旋转器、偏振分束器等光电器件控制信号光场传输路径使其按需通过不同器件，通过多芯片级联或单芯片时分复用，实现偏振可编程多功能微波光子信号处理。本发明专利技术为标准化微波光子信号处理系统提供了可行设计方案，能够通过统一结构的微波光子信号处理芯片按需执行各种功能，为逻辑可编程、可软件定义的微波光子信号处理系统研发提供重要解决方案。号处理系统研发提供重要解决方案。号处理系统研发提供重要解决方案。

【技术实现步骤摘要】
偏振可编程多功能微波光子信号处理方法


[0001]本专利技术属于集成光学、光通信与微波光子学的交叉学科领域，具体是指一种利用偏振分束器和偏振旋转器切换信号光场传输光路、利用单一集成芯片实现多种微波光子信号处理功能自由切换的方法，尤其涉及一种偏振可编程多功能微波光子信号处理方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]微波光子信号处理系统是通过光学手段实现电学信号处理的系统，主要通过自由空间光路或全光纤光路实现，携带信息的光场在自由空间或光纤内传输，通过外接电路控制光电器件实现光场调控。然而，自由空间光路和全光纤光路面临系统体积大、稳定性差、协调控制困难、升级换代速率慢等诸多问题，难以在实验室外环境展开大规模应。更重要的是，各光电器件松耦合的集成方式严重增加了控制电路的设计难度。另一方面，得益于光电器件制备工艺的日趋成熟，以芯片集成光路为实现方式的全光信号处理系统具有体积小、功耗低、性能稳定、批量制备等优势，能够实现高速宽带、多自由度复用、多路并行信号处理功能，为芯片集成微波光子系统研发奠定了坚实的技术基础。
[0003]现阶段，微波光子信号处理只能基于单个或分立器件实现特定的功能，缺乏标准化系统结构用以实现各种功能的整合集成和可编程式调整。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的问题，本专利技术要解决的技术问题：如何在单一芯片制备集成多个分立器件，各器件通过控制电压调节并执行不同功能，利用可编程逻辑信号驱动偏振旋转器控制信号光场偏振态使其沿不同路径传输并通过不同器件，通过多芯片级联或单芯片复用实现微波光子信号处理功能的灵活切换。
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，水平线偏振的信号光通过信号光栅输入波导，通过偏振旋转器旋转偏振态使其按需沿水平方向或垂直方向偏振并从偏振分束器的不同端输出，通过级联偏振旋转器、偏振分束器选择将信号光场经过四个不同的光学路径中，在单一芯片上制备集成多个器件，通过外接偏置电压实现各器件的独立控制和功能实现；利用偏振旋转器控制信号光场偏振态、利用级联偏振分束器将不同偏振态信号光场按序切换到不同器件所在的光学路径，将信号光场从特定端口导出，实现可自由切换的特定一种微波光子信号处理功能；通过级联多套芯片或者使信号反复多次通过同一芯片，以实现多种微波光子信号处理功能的混合复用。
[0006]优选的，在上述四条光学路径上分别制备基于四波混频效应的非线性波长转换或非线性多点广播器、基于马赫增特干涉仪的强度调制器、微环滤波器和RZ
‑
NRZ转码器以及基于级联微环腔的宽带波分复用器。
[0007]优选的，通过所述各光学路径的信号光场受到各功能器件的作用，产生时域或频
域变化并从右侧输出。
[0008]优选的，通过芯片集成光路标准制备工艺制备各器件波导结构，各器件通过由偏振分束器和偏振旋转器控制的偏振选择光路连接，制备光栅耦合器将信号光场和用于非线性波长转换等功能的泵浦光场导入或导出芯片。
[0009]优选的，在单一芯片并联制备码型转换器、非线性波长转换器、高速调制器、波分复用器、光学反码器、光学采样器等各种功能器件，通过偏振旋转器、偏振分束器等光电器件控制信号光场传输路径使其按需通过不同器件，通过多芯片级联或单芯片时分复用，实现偏振可编程多功能微波光子信号处理。
[0010]优选的，上述方法包括：
[0011]S101、各功能器件的设计、制备和独立控制，在单一芯片上制备集成多个器件，通过外接偏置电压实现各器件的独立控制和功能实现；
[0012]S102、偏振选择光路的设计、制备和独立控制，利用偏振旋转器控制信号光场偏振态，利用级联偏振分束器将不同偏振态信号光场按序切换到不同器件所在的光学路径，将信号光场从特定端口导出，实现可自由切换的特定一种微波光子信号处理；
[0013]S103、芯片复用，即通过级联多套芯片，或者使信号反复多次通过同一芯片，实现多种微波光子信号处理功能的混合复用。
[0014]优选的，上述方法包括：
[0015]S201、通过芯片集成光路标准制备工艺制备各器件波导结构，各器件通过由偏振分束器和偏振旋转器控制的偏振选择光路连接，制备光栅耦合器将信号光场和用于非线性波长转换等功能的泵浦光场导入或导出芯片；
[0016]S202、通过芯片集成电路标准工艺制备偏振选择光路和各器件的控制电极，利用集成导线将控制电极与外接电路相连；
[0017]S203、将数字逻辑化的控制电压通过外接电路加载到偏振选择光路和各器件的移相器上，通过控制偏振选择光路实现信号光场传输路径的灵活切换和多次传输，实现不同器件组合而成的偏振可编程多功能微波光子信号处理。
[0018]优选的，通过电极控制偏振旋转器，使信号光场从不同光学路径上的不同功能器件一次或多次通过，按照逻辑定义
→
偏置电压分布
→
光学路径
→
不同器件
→
多次通过后的多种功能组合的顺序实现从数学逻辑(输入量)到微波光子信号处理具体功能(输出量)的转换。
[0019]一种实现上述偏振可编程多功能微波光子信号处理方法的系统，包括码型转换器、非线性波长转换器、高速调制器、波分复用器、光学反码器、光学采样器、偏振旋转器以及偏振分束器，还包括功能器件设计制备和独立控制模块、偏振选择光路设计制备和独立控制模块和芯片复用模块，其中，
[0020]功能器件设计制备和独立控制模块，用于在单一芯片上制备集成多个器件，通过外接偏置电压实现各器件的独立控制和功能实现；
[0021]偏振选择光路设计制备和独立控制模块，用于利用偏振旋转器控制信号光场偏振态，利用级联偏振分束器将不同偏振态信号光场按序切换到不同器件所在的光学路径，将信号光场从特定端口导出，实现可自由切换的特定一种微波光子信号处理；
[0022]芯片复用模块，用于通过级联多套芯片，或者使信号反复多次通过同一芯片，实现
多种微波光子信号处理功能的混合复用。
[0023]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
[0024]一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
[0026]1、本专利技术提出的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法能够通过统一设计制备的芯片实现多种不同功能的任意切换，极大提升了微波光子信通信号处理能力；
[0027]2、本专利技术提出逻辑可编程微波光子信号处理概念，即为数字逻辑和具体的微波光子信号处理功能之间建立了编译对应关系，为精确化、标准化、多元化微波光子信息系统发展奠定基础；
[0028]3、本专利技术可为标准化光电器件设计和软件定义微波光子芯片开发提供了成熟的解决方案。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，水平线偏振的信号光通过信号光栅输入波导，通过偏振旋转器旋转偏振态使其按需沿水平方向或垂直方向偏振并从偏振分束器的不同端输出，通过级联偏振旋转器、偏振分束器选择将信号光场经过四个不同的光学路径中，在单一芯片上制备集成多个器件，通过外接偏置电压实现各器件的独立控制和功能实现；利用偏振旋转器控制信号光场偏振态、利用级联偏振分束器将不同偏振态信号光场按序切换到不同器件所在的光学路径，将信号光场从特定端口导出，实现可自由切换的特定一种微波光子信号处理功能；通过级联多套芯片或者使信号反复多次通过同一芯片，以实现多种微波光子信号处理功能的混合复用。2.根据权利要求1所述的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，在所述四条光学路径上分别制备基于四波混频效应的非线性波长转换或非线性多点广播器、基于马赫增特干涉仪的强度调制器、微环滤波器和RZ
‑
NRZ转码器以及基于级联微环腔的宽带波分复用器。3.根据权利要求2所述的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，通过所述各光学路径的信号光场受到各功能器件的作用，产生时域或频域变化并从右侧输出。4.根据权利要求3所述的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，通过芯片集成光路标准制备工艺制备各器件波导结构，各器件通过由偏振分束器和偏振旋转器控制的偏振选择光路连接，制备光栅耦合器将信号光场和用于非线性波长转换等功能的泵浦光场导入或导出芯片。5.根据权利要求1所述的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，在单一芯片并联制备码型转换器、非线性波长转换器、高速调制器、波分复用器、光学反码器、光学采样器等各种功能器件，通过偏振旋转器、偏振分束器等光电器件控制信号光场传输路径使其按需通过不同器件，通过多芯片级联或单芯片时分复用，实现偏振可编程多功能微波光子信号处理。6.根据权利要求1所述的偏振可编程多功能微波光子信号处理方法，包括：S101、各功能器件的设计、制备和独立控制，在单一芯片上制备集成多个器件，通过外接偏置电压实现各器件的独立控制和功能实现；S102、偏振选择光路的设计、制备和独立控制，利用偏振旋转器控制信号光场偏振态，利用级联偏振分束器将不同偏振态信号光场按序切换到不同器件所在的光学路径，将信号光场从特定端口导出，实现可自由切换的特定一种微波光子信号处理；S103、芯片复用，即通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，许波，陈浩，闫培光，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所，
类型：发明
国别省市：