基于串联光栅的可调光时延器制造技术

本发明专利技术公开了基于串联光栅的可调光时延器，其包括波导器件、波导光栅串联结构，波导光栅串联结构包括多个依次串联的波导光栅，每个波导光栅分别配置有调制模块。本发明专利技术可通过简单的选取“开启”的光栅序号，选择光信号发生反射的光栅，从而对光信号延时进行粗调，并进一步通过精密调谐“开启电压大小”，对延时进行细调。本发明专利技术只需动态地调控单个参数，便可实现大范围、连续的光子延时调谐，且具有紧凑的线路结构，因此在光通信、光电信号处理领域中具有广泛应用前景。有广泛应用前景。有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于串联光栅的可调光时延器


[0001]本专利技术涉及光电信号延时器领域，具体是基于串联光栅的可调光时延器。

技术介绍

[0002]光电可调延时器是一种对光信号传播所用时间进行控制的一种技术，该技术在超快光信号处理、微波光子学、光通信、光信号缓存等重要应用中扮演着不可或缺的作用。尤其是具有超大可调范围（纳秒级别）、延时连续可调的时延器，更是成为了当前学术界和工业界的研究热点。同时，集成光电子学的飞速发展也为在光学芯片上实现集成光子可调时延器提供了技术可能。片上可调时延器具有更小的尺寸、功耗，具有更加稳定、可靠的光学系统，并更容易被大规模、低成本的制作，因此具有很好的应用前景。
[0003]在目前已有的片上光学可调延时器方案中，最直观简单的是通过级联光开关与不同长度的光传播路径，通过改变开关状态改变链路长度，从而实现时延调节。尽管这类方案直观，且可调谐的时延范围通常较大，但常需要同时动态调谐很多的参数，使得系统很复杂，同时调谐精度受到临近光开关/光交换的距离的限制，因此通常无法用于实现紧凑的、可连续调节的、简单、低成本的可调时延器。另一种常见的片上光子可调时延器是基于微环谐振器。然而，由于微环的延迟带宽积有限，其很难实现大带宽和大延时量，因此无法满足很多对延迟量或带宽有要求的系统应用，且微环的性能极易受制作误差的影响。此外，光子晶体波导中的慢光效应也被用来实现片上微波光子可调时延线。然而该类器件通常受限于较大的传输损耗（通常大于1 dB/mm），且其结构对制作工艺有着较高的要求，在实际中通常具有相对较低的可靠性和重复性，因此很难被应用于大规模的工业生产应用之中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供基于串联光栅的可调光时延器，以解决现有技术存在的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：基于串联光栅的可调光时延器，包括波导器件、波导光栅串联结构，所述波导光栅串联结构包括多个依次串联的波导光栅，每个波导光栅在反射带内均具有非平坦的反射群延时响应，每个波导光栅分别配置有调制模块；所述波导器件将信号光导入至波导光栅串联结构，信号光在波导光栅串联结构中传输，每个调制模块分别用于调制各自对应波导光栅反射带的波长中心，每个波导光栅的反射带可被调制为覆盖所述信号光波长，由此使被调制的波导光栅内发生反射，并由波导器件将各个波导光栅产生的反射光引出。
[0006]进一步的，每个波导光栅的初始反射带均不包含波导器件引入的信号光波长。
[0007]进一步的，每个波导光栅在反射带内均具有非平坦的反射群延时响应。
[0008]进一步的，所述波导光栅为啁啾波导光栅。
[0009]进一步的，所述波导光栅具有紧凑的螺旋形状。
[0010]进一步的，所述波导器件为多端口波导器件，其中至少一个端口用于接收信号光，
至少一个端口用于向波导光栅串联结构发送信号光，至少一个端口用于引出反射光。
[0011]进一步的，所述调制模块为基于热光效应的集成加热器。
[0012]进一步的，所述调制模块为基于电光效应的波导有效折射率调制器。
[0013]本专利技术中，入射的信号光波长位于初始的波导光栅反射带之外，因此当波导光栅加热电极未被调制模块加载功率时（“关闭”状态，记为0），光信号将直接通过该光栅；而当调制模块加载功率时（“开启”状态，记为1），波导光栅反射带将开始覆盖信号光波长，此时信号光将在该波导光栅内发生反射。由于系统工作在反射模式，因此信号光可直接通过的波导光栅个数越多，则信号光最终走过的路径越长，时延越大。因此，可通过简单的选取“开启”的波导光栅，选择信号光发生反射的波导光栅，从而对信号光延时进行粗调。由于波导光栅在反射带内具有非平坦的反射群延时响应，因此可通过调谐“开启电压的大小”，控制在该波导光栅反射带内的相对位置，进而对延时进行更加精密的细调。
[0014]本专利技术的有益效果为：1、只需动态地调控单个参数便可实现大范围、精密的延时调谐，因此具有更加简单的光子线路结构和控制系统。
[0015]2、可简单地通过增加串联光栅的个数，在不需要显著增加系统的复杂性和尺寸下，可实现超大范围（纳秒级别）的延时可调节量。
[0016]3、工作在反射模式，因此实现相同延时量仅需要光开关方案一半的光链路长度，使得光子线路更加紧凑。
附图说明
[0017]图1是本专利技术连续可调光栅延时系统一实施例的结构示意图。
[0018]图2是下述一实施例的结构和原理示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0020]本专利技术所公开的大延时量延时连续可调的可调光时延器的基本结构如图1所示，包括：多端口波导器件9，位于系统的最前方；多端口波导器件的第一端口9
‑
1作为时延器的输入端口，第二端口9
‑
2作为时延器的最终输出端口；它们的主要功能分别为将入射信号引入系统中和将系统的反射信号单独分离出来作为输出。
[0021]串联的N个（N≥1）波导光栅1
‑
4，每个波导光栅分别为啁啾波导光栅（即光栅周期大小沿着光栅长度方向不断变化），每个波导光栅在反射端具有线性变化的群延时响应，并且每个波导光栅均具有紧凑的螺旋形状。波导光栅串联结构的输入端（即第一个波导光栅1的输入端）与多端口波导器件9的第三个端口相连，波导光栅串联结构中每个光栅的输出端与相邻下一波导光栅的输入端相连，最后一个波导光栅4的输出端不连，每个波导光栅在反射带内具有非平坦的反射群延时响应。
[0022]波导有效折射率调制模块5
‑
8，一一对应配置于波导光栅1
‑
4。波导有效折射率调制模块为基于热光效应的集成加热器，或基于电光效应的波导有效折射率调制器（如载流
子耗尽型移相器）。每个波导有效折射率调制模块分别用于单独调节对应的波导光栅的反射带的波长中心。
[0023]延时器工作在反射模式，即入射信号最终将在某个波导光栅内发生反射，并经由多端口波导器件9的第二端口9
‑
2形成最终信号的输出。
[0024]图2则展示了本专利技术的一实施例。在本实施例中，大延时量、延时连续可调的片上光电信号延时器中的多端口波导器件为“Y”型的1
×
2端口集成分光器，分光器的第一输入端作为系统的输入端，第二输入端作为系统的输出端，分光器的输出端与串联集成波导光栅的输入端相连接。
[0025]本实施例中的串联集成波导光栅由四个相同的、具有紧凑的螺旋形状的啁啾波导光栅前后串联所组成，啁啾波导光栅的光栅周期从光栅近端到远端线性增大，因此波导光栅在反射带内具有线性变化的反射群延时响应和平坦的反射幅度响应。螺旋波导光栅上的波导有效折射率调制模块为覆盖于波导光栅上的基于热光效应的集成加热电极，所述加热电极当通电压时会导致波导光栅温度上升，进而使得该波导光栅的反射带向长波长方向飘移（即红移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于串联光栅的可调光时延器，其特征在于，包括波导器件、波导光栅串联结构，所述波导光栅串联结构包括多个依次串联的波导光栅，每个波导光栅分别配置有调制模块；所述波导器件将信号光导入至波导光栅串联结构，信号光在波导光栅串联结构中传输，每个调制模块分别用于调制各自对应波导光栅反射带的波长中心，每个波导光栅的反射带可被调制为覆盖所述信号光波长，由此使被调制的波导光栅内发生反射，并由波导器件将各个波导光栅产生的反射光引出。2.根据权利要求1所述的基于串联光栅的可调光时延器，其特征在于，每个波导光栅的初始反射带均不包含波导器件引入的信号光波长。3.根据权利要求1所述的基于串联光栅的可调光时延器，其特征在于，每个波导光栅在反射带内均具有非平坦...

【专利技术属性】
技术研发人员：程锐，王文康，孙荣磊，汪琪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：