类游标卡尺的波分复用通道切换方法技术

本发明专利技术公开了一种类游标卡尺的波分复用通道切换方法，级联两个自由光谱范围略有差异的多波长带通滤波器；仿照游标卡尺工作原理，通过微小调谐使两个滤波器带通谱在特定波长通道处重合；利用小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换。本发明专利技术能够基于现有工艺水平通过系统优化设计提升芯片集成滤波器性能，有效解决了芯片集成滤波器调谐范围小、无法适应波分复用通道快速切换需求的瓶颈问题，为光通信用光电芯片性能升级和大规模应用提供全新技术参考。提供全新技术参考。提供全新技术参考。

【技术实现步骤摘要】
类游标卡尺的波分复用通道切换方法


[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，具体是指一种通过级联自由光谱范围具有微小差异的带通滤波器、仿照游标卡尺工作原理利用小范围波长调谐实现大范围波分复用通道切换的方法，尤其涉及一种类游标卡尺的波分复用通道切换方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]光电信息系统主要通过光学效应实现各种复杂信息功能，目前应用最广泛的是光通信系统，主要基于自由空间光路或全光纤光路，因此面临体积大、功耗高、稳定性差、故障率高、协调困难、升级缓慢等问题。更重要的是，随着光通信速率的指数提升，波分复用、偏分复用、时分复用、模分复用等手段日趋普及，现有自由空间光路和全光纤光路的松耦合集成方式严重滞后了光通信系统的规模化实用化升级进程。另一方面，基于芯片集成全光通信系统近年来发展迅速。芯片集成光路具有体积小、功耗低、功能丰富、性能稳定、可板卡集成、可批量制备等优点，且与传统芯片集成电路工艺高度兼容，能够在单一芯片上混合集成功能光路和逻辑电路，有望成为未来全光通信系统的首选技术方案。
[0003]波分复用技术在光纤通信、量子通信、微波光子信号处理等领域应用广泛；波分复用系统性能高度取决于多波长带通滤波器性能。具体地，多波长带通滤波器需具有与国际电信联盟(ITU)频率间隔标准相一致的自由光谱范围，此外还需具备高消光比和大调谐带宽等。然而，现有芯片集成滤波器主要通过热光效应实现调谐，调谐范围有限，很难适应多个波分复用通道灵活切换的实用需求。

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是如何在单一芯片上制备集成两个结构相近、自由光谱范围略有差异的多波长滤波器并通过传输波导级联，利用控制电极加载的偏置电压独立控制滤波器中心波长，使两个滤波器带通谱在特定波分复用通道处重合，并利用小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换。
[0005]为了达到上述效果，本专利技术提供的类游标卡尺的波分复用通道切换方法，在单一芯片上制备集成两个结构相近、自由光谱范围具有差异的多波长滤波器，通过外接偏置电压实现滤波器中心波长的独立调谐，利用芯片集成波导实现滤波器级联；通过控制偏置电压精准调控滤波器中心波长，使带通谱在特定波分复用通道上重合，通过小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换；
[0006]级联两个自由光谱范围略有差异的芯片集成多波长带通滤波器，通过芯片集成电路控制使得两滤波器带通谱中心波长重合于特定波长，利用小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换。
[0007]优选的，上述方法具体包括：
[0008]S101、通过芯片集成光路标准工艺制备结构相似、自由光谱范围略有差异的两套
滤波器，通过传输波导实现滤波器级联，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片；
[0009]S102、通过芯片集成电路标准工艺制备滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与引脚电极相连；
[0010]S103、将偏置电压通过引脚电极加载到滤波器，通过调谐滤波器带通谱中心波长实现特定波分复用通道输出和切换。
[0011]优选的，上述方法具体包括：
[0012]步骤1、信号光场通过光栅耦合器进入载波直波导，通过倏逝波耦合进入微环1、从下载侧输出至载波直波导、通过倏逝波耦合进入微环2、从下载侧输出至载波直波导并从右上角光栅耦合器输出；
[0013]步骤2、通过控制微环1上加载的偏置电压可使微环1带通峰重合于波分复用通道Ch1～Ch4；
[0014]步骤3、根据游标卡尺工作原理，通过控制微环2上加载的偏执电压使微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch1，用波分复用通道为Ch1和Ch4，增加微环2加载的偏置电压使微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch2，用波分复用通道为Ch2。
[0015]优选的，当微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch3时，此时可用波分复用通道为Ch3。
[0016]优选的，上述微环1半径略小于微环2，故微环1带通滤波的自由光谱范围略大于微环2。
[0017]优选的，上述方法通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够高效无损地传输光场、频域具备一定的带通或带阻能力、能够通过改变波导折射率实现透过谱调谐、调谐基本原理包括但不限于热光效应、电光效应、光电效应。
[0018]优选的，上述方法通过芯片集成电路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、改变滤波器结构中传输波导的折射率以实现滤波器中心波长调谐、通过控制电极
‑
集成导线
‑
引脚电极连接到外接逻辑电路、接收不同强度偏置电压，不限制控制电极、集成导线、引脚电极的结构尺寸和布线参数。
[0019]优选的，上述两多波长滤波器自由光谱范围分别为M和N，M>N且M符合ITU频率间隔标准，通过调谐使第一滤波器(M)带通谱重合于ITU波长通道；则当第二滤波器(N)调谐值为M
‑
N时，即可实现跨度为M的相邻波长通道切换，当第二滤波器调谐值为M
‑
N的n倍时，可实现跨度为Mn的相隔波长通道切换；两个滤波器的带通谱半高全宽小于M/(M
‑
N)时，M和N的最小公倍数对应的带宽范围内有且仅有一个波长通道输出。
[0020]一种实现如上述类游标卡尺的波分复用通道切换方法的系统，包括：
[0021]滤波器制备、级联和独立控制装置，用于在单一芯片上制备集成两个结构相似、自由光谱范围略有差异的多波长滤波器，通过外接偏置电压实现滤波器中心波长的独立调谐，利用芯片集成波导实现滤波器级联；
[0022]波分复用通道切换装置，用于通过控制偏置电压精准调控滤波器中心波长，使带通谱在特定波分复用通道上重合，通过小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换。
[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]与现有技术相比，本专利技术能够基于现有工艺水平、通过系统设计、实现芯片集成滤波器性能提升，为宽带可调谐密集波分复用系统提供技术参考，为光通信用光电芯片标准化规模化应用提供重要支撑。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1示出了本专利技术类游标卡尺的基于级联微环的波分复用通道切换原理示意图。
具体实施方式
[0027]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类游标卡尺的波分复用通道切换方法，在单一芯片上制备集成两个结构相近、自由光谱范围具有差异的多波长滤波器，通过外接偏置电压实现滤波器中心波长的独立调谐，利用芯片集成波导实现滤波器级联；通过控制偏置电压精准调控滤波器中心波长，使带通谱在特定波分复用通道上重合，通过小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换；级联两个自由光谱范围略有差异的芯片集成多波长带通滤波器，通过芯片集成电路控制使得两滤波器带通谱中心波长重合于特定波长，利用小范围波长调谐实现大范围波分复用通道的快速切换。2.根据权利要求1所述的类游标卡尺的波分复用通道切换方法，其特征在于，所述方法具体包括：S101、通过芯片集成光路标准工艺制备结构相似、自由光谱范围略有差异的两套滤波器，通过传输波导实现滤波器级联，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片；S102、通过芯片集成电路标准工艺制备滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与引脚电极相连；S103、将偏置电压通过引脚电极加载到滤波器，通过调谐滤波器带通谱中心波长实现特定波分复用通道输出和切换。3.根据权利要求1或2所述的类游标卡尺的波分复用通道切换方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、信号光场通过光栅耦合器进入载波直波导，通过倏逝波耦合进入微环1、从下载侧输出至载波直波导、通过倏逝波耦合进入微环2、从下载侧输出至载波直波导并从右上角光栅耦合器输出；步骤2、通过控制微环1上加载的偏置电压可使微环1带通峰重合于波分复用通道Ch1～Ch4；步骤3、根据游标卡尺工作原理，通过控制微环2上加载的偏执电压使微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch1，用波分复用通道为Ch1和Ch4，增加微环2加载的偏置电压使微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch2，用波分复用通道为Ch2。4.根据权利要求3所述的类游标卡尺的波分复用通道切换方法，其特征在于，当微环2的一个带通峰重合于波分复用通道Ch3时，此时可用波分复用通道为Ch3。5.根据权利要求3所述的类游标卡尺的波分复用通道切换方法，其特征在于，所述微环1半径略小于微环2，故微环1带通滤波的自由光谱范围略大于微环2。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，王增，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：