幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片及其控制方法。该芯片可基于绝缘体上硅(Silicon on Insulator,SOI)和磷化铟(InP)半导体加工工艺制造而成。InP基半导体用来制备高功率激光器芯片，SOI基半导体用来制备硅基马赫增德尔调制器、锗硅探测器、光滤波器等光器件。InP基与SOI基芯片通过异构集成实现该混频器芯片的整体集成。通过调控调制器和光滤波器工作状态，实现混频信号的幅度和相位可调。由于该芯片基于CMOS硅光工艺，具有低功耗和低成本优势。除此之外，该混频器在光域实现了射频信号的混频，具有超宽带、抗电磁干扰等优势。因此可以用于超宽带无线通信和雷达系统。达系统。达系统。

【技术实现步骤摘要】
幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片及其控制方法，特别涉及两种不同材料平台的光子集成芯片。

技术介绍

[0002]微波混频器是被广泛应用到雷达、遥感、射频通讯收发等现代电子系统中重要的器件之一。在通信系统发射端，经过调制的微波信号需要经过混频器实现上变频再由天线发射；在通信系统的接收端，经过天线接收到的高频信号经混频器下变频，再经过信号处理器进行信号分析。传统的微波混频器是基于二极管或晶体管等电子器件实现。受限于带宽小、增益低、动态范围小、抗电磁干扰能力弱等缺点，无法实现高频宽带混频。而基于微波与光子技术结合的微波光子学可以有效解决以上问题。
[0003]相比于传统电混频器，微波光子混频器具有大带宽、低功耗、低损耗和抗电磁干扰等优点。目前，微波光子混频器大多基于分立的光器件搭建而成，例如使用将本振信号与射频信号合束后共同调制直调激光器，经外部光电探测器解调后产生中频信号。该方案结构简单，但受限于直调激光器带宽，其混频带宽较低。为了提高混频系统的工作带宽，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片，其特征在于，所述混频器芯片包括InP光芯片和SOI光芯片；所述InP光芯片上集成了激光器和与激光器相连的InP端面耦合器InP
‑
EC；所述SOI光芯片上集成了硅基端面耦合器Si
‑
EC、第一硅基载流子耗尽型马赫增德尔调制器Si
‑
MZM1、第二硅基载流子耗尽型马赫增德尔调制器Si
‑
MZM2、可调光衰减器VOA、第三热光移相器TOPS3、用于光信号分束的1
×
2多模耦合干涉仪MMI_S、用于光信号合束的1
×
2多模耦合干涉仪MMI_C、第一光带通滤波器OBF1、第二光带通滤波器OBF2以及锗硅光电探测器GePD；其中，InP
‑
EC为InP光芯片的光信号输出端，Si
‑
EC为SOI光芯片的输入端，InP
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EC与Si
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EC耦合，Si
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EC与MMI_S相连，MMI_S将光信号分束并分别输入到Si
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MZM1和Si
‑
MZM2中，Si
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MZM1的输出端信号顺次经过OBF1、VOA 和TOPS3后连接MMI_C 的一个输入端，Si
‑
MZM1的输出端信号经过OBF2后连接MMI_C 的另一个输入端； MMI_C将输入的两路信号合束，MMI_C的输出端与GePD连接。2.根据权利要求1所述的幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片，其特征在于，所述的Si
‑
MZM1和Si
‑
MZM2的结构相同。3.根据权利要求1或2所述的幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片，其特征在于，所述的Si
‑
MZM1和Si
‑
MZM2均包括两个1
×
2的多模耦合干涉仪、两个调制臂；其中，两个调制臂上各有一个PN结移相器，其中一个调制臂上还设有一个热光移相器；一个1
×
2的多模耦合干涉仪为输入端将信号分束后分别输入两个调制臂，两个调制臂的输出经另一个1
×
2的多模耦合干涉仪合束后输出。4.根据权利要求3所述的幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片，其特征在于，所述Si
‑
MZM1和Si
‑
MZM2内的PN结移相器工作在PN结反向偏置区；通过调控Si
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MZM1和Si
‑
MZM2上的热光移相器，使Si
‑
MZM1和Si
‑
MZM2均工作在最小工作点。5.根据权利要求3所述的幅度相位可调的集成微波光子混频器芯片，其特征在于，频率为f
LO
的本振信号调制Si
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MZM1；频率为f
RF
的射频信号调制Si
‑
MZM2；Si
‑
MZM1输出的边带信号频率为f0±
f
LO
，Si
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MZM2输出的边带信号频率为f0±
f
RF
；所述OBF1和OBF2能够对Si
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MZM1和Si
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MZM2输出的双边带信号中的一个边带进行滤波。6.根据权利要求1所述的幅度相位可调的集成微...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，余辉，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：