一种宽带连续可调集成光波导延迟线制造技术

一种宽带连续可调集成光波导延迟线，属于集成光学领域。包括微环结构和N bit开关型光延迟线；其中，微环结构包括输入直波导、1个可调耦合器和1个热光移相器，N bit开关型光延迟线包括依次设置的第N光开关、第N

【技术实现步骤摘要】
一种宽带连续可调集成光波导延迟线


[0001]本专利技术属于集成光学领域，具体涉及一种宽带连续可调集成光波导延迟线。

技术介绍

[0002]光延迟线是光计算、光通信以及光互联领域的重要元器件。按照器件尺寸分类，可以分为集成光延迟线和光纤延迟线，相对于光纤延迟线，集成波导光延迟线具有精度高、损耗小、面积小、性能稳定等优点。
[0003]集成光延迟线按照延时步进，可以分为离散型集成光延迟线和连续可调型集成光延迟线。离散型集成光延迟线主要依靠调节光开关直通态和交叉态对光通过波导的长度进行选择，这种方案的优点是带宽大，工作波长附近几乎没有延时波动，但是只能实现离散的延时调节，应用于光控相控阵天线时，光相控阵天线的波束扫描角分辨率容易受到延时步进的限制。基于此，研究人员采用微环等器件设计了连续可调型集成光延迟线，但微环容易受到延迟带宽积的限制，大的延时调节范围与大带宽往往不可兼得。由于上述的延迟线均不能同时实现大带宽、延时量连续调节、大延时调节范围的效果，所以迫切需要设计一种大延时范围的宽带连续可调集成光延迟线。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的问题，提出了一种宽带连续可调集成光波导延迟线。本专利技术的集成光波导延迟线，具有大光学带宽、低延时波动、延时可连续调节、大延时调节范围等优点，不仅解决了传统相控阵雷达电信号带宽的限制和波束偏斜的问题，同时降低了光相控阵雷达对于工作光波长稳定性的要求，提高了波束扫描角分辨率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种宽带连续可调集成光波导延迟线，包括微环结构11和N bit开关型光延迟线12；
[0007]所述微环结构包括输入直波导、1个可调耦合器111和1个热光移相器112；其中，可调耦合器111的输入下端口连接输入直波导，输出上端口通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导连接至热光移相器的一端，热光移相器的另一端通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导连接至可调耦合器的输入上端口，形成微环结构；
[0008]所述N bit开关型光延迟线12包括依次设置的N+1个光开关(第N光开关、第N
‑
1光开关、第N
‑
2光开关、
……
、第1光开光、第0光开关)，位于光开关之间的N个延迟线单元，输出直波导；所述延迟线单元包括参考延迟线和延迟线；所述第N光开关的输入下端口与可调耦合器的输出下端口连接；
[0009]第n光开关的输出上端口通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导和一段直波导形成的参考延迟线连接至第n
‑
1光开关的输入下端口；第n光开关的输出下端口通过“直波导/180度圆弧波导/(直波导/180度圆弧波导)m/直波导”形成的
延迟线连接至第n
‑
1光开关的输入上端口，m为正整数，n＝1,2,
…
N；
[0010]通过调整m，使得第N光开关与第N
‑
1光开关之间、第N
‑
1光开关与第N
‑
2光开关之间、
……
、第2光开关与第1光开关之间、第1光开关与第0光开关之间的延时量为2
(N
‑
1)
Δτ、2
(N
‑
2)
Δτ、
……
、2Δτ、Δτ；其中，Δτ＝n
g
ΔL/c，n
g
为波导的群折射率，c为光速，ΔL为第1光开关和第0光开关之间的延迟线和参考延迟线的长度差；
[0011]通过调整可调耦合器的耦合系数，使得微环结构的延时量在0～Δτ范围内变化。
[0012]进一步的，当N为奇数时，第0光开关的输出上端口通过一段直波导、一段180度圆弧波导和一段直波导连接至输出直波导；当N为偶数时，第0光开关的输出上端口直接连接输出直波导。
[0013]进一步的，所述光开关为MZI(马赫
‑
增德尔)光开关。
[0014]进一步的，所述可调耦合器为MZI(马赫
‑
增德尔)结构。
[0015]本专利技术提供的一种宽带连续可调集成光波导延迟线，通过微环结构11实现宽带连续调节延时功能，与微环连接的N bit开关型光延迟线12增大延时调节范围。在微环结构的耦合点采用MZI结构作为可调耦合器，通过调节可调耦合器的耦合系数实现微环延时量的调节；微环的等效耦合系数取决于MZI两臂之间的相位差，通过调谐移相臂，即可改变两臂之间的相位差，实现可调耦合器两个输出端口光功率的重新分配，改变光耦合进入微环的情况，进而连续调节光通过微环的延时量。在微环结构中设置热光移相器，使工作波长稳定在微环的反谐振处，实现延时抖动小、光学带宽大的性能。对于N bit开关型光延迟线部分，不同于现有的从近输入端依次设置具有Δτ、2Δτ、4Δτ、
······
、2
N
‑1Δτ延时的光延迟单元的方式，本专利技术从近输入端依次设置顺序为2
N
‑1Δτ、
······
、4Δτ、2Δτ、Δτ延时的光延迟单元，这样延时量从小到大改变时，只需先改变最靠近输出端口的光开关，不会对前几级开关造成影响。本专利技术光波导延迟线中，微环结构的相对延时量Δt1＝0～Δτ，N bit开关型光延迟线的相对延时量Δt2＝0～(2
N
‑
1)Δτ，则光波导延迟线的相对延时量Δt＝Δt1+Δt2，因此本专利技术光波导延迟线可以实现延时范围为0～2
N
Δτ的连续调节。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术提供的一种宽带连续可调集成光波导延迟线，采用微环结构和N bit开关型光延迟线，实现了大光学带宽、低延时波动、延时可连续调节、大延时调节范围的性能，不仅解决了传统相控阵雷达电信号带宽的限制和波束偏斜的问题，同时降低了光相控阵雷达对于工作光波长稳定性的要求，提高了波束扫描角分辨率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的一种宽带连续可调集成光波导延迟线的结构示意图；
[0019]图2为实施例提供的一种宽带连续可调集成光波导延迟线的结构示意图；
[0020]图3为MZI结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。
[0022]实施例
[0023]实施例提供的一种宽带连续可调集成光波导延迟线，如图2所示，N＝2。包括微环
结构和2bit开关型光延迟线；微环结构包括输入直波导、1个可调耦合器和1个热光移相器；其中，可调耦合器的输入下端口连接输入直波导，输出上端口通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导连接至热光移相器的一端，热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带连续可调集成光波导延迟线，其特征在于，包括微环结构(11)和N bit开关型光延迟线(12)；所述微环结构包括输入直波导、可调耦合器(111)和热光移相器(112)；其中，可调耦合器的输入下端口连接输入直波导，输出上端口通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导连接至热光移相器的一端，热光移相器的另一端通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导连接至可调耦合器的输入上端口；所述N bit开关型光延迟线包括第N光开关、第N
‑
1光开关、第N
‑
2光开关、
……
、第1光开光、第0光开关，位于光开关之间的延迟线单元，输出直波导；所述延迟线单元包括参考延迟线和延迟线；所述第N光开关的输入下端口与可调耦合器的输出下端口连接；第n光开关的输出上端口通过一段直波导、一段90度圆弧波导、一段直波导、一段90度圆弧波导和一段直波导形成的参考延迟线连接至第n
‑
1光开关的输入下端口；第n光开关的输出下端口通过“直波导/180度圆弧波导/(直波导/180度圆弧波导)m/直波导”形成的延迟线连接至第n
‑
1光开关的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张訾浩，范志强，苏君，王云祥，史双瑾，邱琪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：