一种微环谐振器波长锁定系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种微环谐振器波长锁定系统及方法，包括：微环谐振器以及与微环谐振器连接的动态反馈装置；其中，微环谐振器集成有压电控制层；动态反馈装置用于获取微环谐振器的波长参数，并基于波长参数，通过预设的锁定算法计算所要施加在压电控制层上的目标电压；压电控制层用于将目标电压转换为应力，以改变微环谐振器波导层的有效折射率，以对微环谐振器的输出波长进行锁定。本发明专利技术通过在微环上集成一层压电材料，可以利用应力

【技术实现步骤摘要】
一种微环谐振器波长锁定系统及方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种微环谐振器波长锁定系统及方法。

技术介绍

[0002]微环谐振腔由于其高度灵敏的波长选择性，面积小，功耗低，便于大规模集成等优点，在激光器、滤波器、光缓存、调制器、光开关、光路由、传感器、波分复用/解复用领域，都有广泛的应用。然而，由于微环的工作波长限制在谐振腔的谐振波长处，带宽很窄。在实际应用中，基于微环的器件通常容易受到温度变化、输入激光变化、工艺偏差和噪声的影响，使得微环谐振波长左右漂移而与信号波长对不准，影响器件灵敏度和稳定性。
[0003]因此，微环谐振器在实际使用过程中，通常需要对微环的谐振波长进行动态监测调整并实时锁定，用来消除或者减弱工艺偏差、噪声、温度等随机因的影响。但是现有得多种微环波长锁定方法仍然存在着功耗大、速度慢、不能实时动态双向调整波长的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种微环谐振器波长锁定系统及方法，以缓解了现有微环波长锁定方法中存在的功耗大、速度慢、不能实时动态双向调整波长的问题技术。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种微环谐振器波长锁定系统，其中，系统包括：微环谐振器以及与微环谐振器连接的动态反馈装置；其中，微环谐振器集成有压电控制层；动态反馈装置用于获取微环谐振器的波长参数，并基于波长参数，通过预设的锁定算法计算所要施加在压电控制层上的目标电压；压电控制层用于将目标电压转换为应力，以改变微环谐振器波导层的有效折射率，以对微环谐振器的输出波长进行锁定。
[0006]进一步地，其中，动态反馈装置包括依次连接的光电转换模块、处理模块、控制模块以及输出模块；其中，光电转换模块与微环谐振器连接，输出模块与压电控制层连接；其中，光电转换模块用于将微环谐振器输出的光信号转换为电信号，并将电信号输出至处理模块；处理模块用于将接收到的电信号转换为数字信号，并获取波长参数，并将数字信号以及波长参数输出至控制模块；控制模块用于根据波长参数通过预设的锁定算法计算所要施加在压电控制层上的目标电压；输出模块用于输出目标电压至压电控制层。
[0007]进一步地，其中，微环谐振器包括依次连接的输入端、微环本体以及下载端；其中，压电控制层集成在微环本体上，光电转换模块集成在下载端。
[0008]进一步地，其中，压电控制层包括电极层和压电层；电极层用于接收控制模块输出的电压；压电层用于将接收到的电压转换为应力。
[0009]进一步地，其中，微环本体包括衬底、波导底包层、波导层、波导顶包层；其中，波导底包层设置在衬底的顶面，波导顶包层设置在波导底包层顶面，波导层设置于波导底包层与波导顶包层中间；压电控制层设置于波导顶包层顶面，用于将接收到的电压转换为应力，并向波导顶包层释放应力，以改变微环谐振器波导层的有效折射率。
[0010]进一步地，其中，微环本体的波导层为硅波导或氮化硅波导。
[0011]进一步地，其中，微环本体的波导层为硅波导，波导层通过下述方式得到：在绝缘体上硅衬底定义波导图案；采用蚀刻工艺对顶层硅层进行刻蚀，得到波导层。
[0012]进一步地，其中，微环本体的波导层为氮化硅波导；波导层通过下述方式得到：对硅片进行热氧化以形成带有二氧化硅包覆层的衬底；采用低压化学气相沉积的方式沉积得到氮化硅波导层；采用蚀刻工艺对氮化硅波导层进行蚀刻，得到波导层。
[0013]第二方面本申请实施例还提供了一种微环谐振器波长锁定方法，其中，该方法应用于上述任意一项的微环谐振器波长锁定系统，该方法包括：获取微环谐振器的波长参数；基于波长参数通过预设的锁定算法计算所要施加在压电控制层上的目标电压；将接收到的所述目标电压转换为应力，以改变所述微环谐振器的有效折射率，以对所述微环谐振器的输出波长进行锁定。
[0014]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0015]本专利技术实施例提供了一种微环谐振器波长锁定系统，其中，系统包括：微环谐振器以及与微环谐振器连接的动态反馈装置；其中，微环谐振器集成有压电控制层；动态反馈装置用于获取微环谐振器的波长参数，并基于波长参数，通过预设的锁定算法计算所要施加在压电控制层上的目标电压；压电控制层用于将目标电压转换为应力，以改变微环谐振器波导层的有效折射率，以对微环谐振器的输出波长进行锁定。可以利用应力
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光学效应，通过施加正负偏压实时调节微环谐振波长向左或者向右移动；而且压电材料具有双稳态特性，静态功耗几乎为零，能耗低，如采用传统的集成加热器的方法功耗都在毫瓦量级，而采用压电材料进行波长锁定的功耗在纳瓦或者微瓦量级；并且，不存在热串扰问题，保证器件可靠性。压电材料实时控制微环波长漂移。欲保护点为将压电材料集成到微环谐振器中，用作微环波长锁定。
[0016]本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
[0017]为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种微环谐振器波长锁定系统的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种采用上传下载型微环的另一种微环谐振器波长锁定系统的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的一种采用全通型微环的另一种微环谐振器波长锁定系统的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的一种微环本体的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的一种压电控制层的布局示意图；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的一种微环谐振器波长锁定方法的流程图；
[0025]图7为本专利技术实施例还提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]目前，微环谐振腔由于其高度灵敏的波长选择性，面积小，功耗低，便于大规模集成等优点，在激光器、滤波器、光缓存、调制器、光开关、光路由、传感器、波分复用/解复用领域，都有广泛的应用。微环谐振腔通常包含直波导与闭合环形波导两部分，光由输入波导的输入端输入时，传播至直波导与环形波导相邻处，部分以倏逝波的形式耦合进入环形波导。然而，由于微环的工作波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微环谐振器波长锁定系统，其特征在于，所述系统包括：微环谐振器以及与所述微环谐振器连接的动态反馈装置；其中，所述微环谐振器集成有压电控制层；所述动态反馈装置用于获取所述微环谐振器的波长参数，并基于所述波长参数，通过预设的锁定算法计算所要施加在所述压电控制层上的目标电压；所述压电控制层用于将所述目标电压转换为应力，以改变所述微环谐振器的有效折射率，以对所述微环谐振器的输出波长进行锁定。2.根据权利要求1所述的微环谐振器波长锁定系统，其特征在于，所述动态反馈装置包括依次连接的光电转换模块、处理模块、控制模块以及输出模块；其中，所述光电转换模块与所述微环谐振器连接，所述输出模块与所述压电控制层连接；其中，所述光电转换模块用于将所述微环谐振器输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号输出至所述处理模块；所述处理模块用于将接收到的所述电信号转换为数字信号，并获取所述波长参数，并将所述数字信号以及所述波长参数输出至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述波长参数通过预设的锁定算法计算所要施加在所述压电控制层上的目标电压；所述输出模块用于输出所述目标电压至所述压电控制层。3.根据权利要求2所述的微环谐振器波长锁定系统，其特征在于，所述微环谐振器包括依次连接的输入端、微环本体以及下载端；其中，所述压电控制层集成在所述微环本体上，所述光电转换模块集成在所述下载端。4.根据权利要求2所述的微环谐振器波长锁定系统，其特征在于，所述压电控制层包括电极层和压电层；所述电极层用于接收所述控制模块输出的电压；所述压电层用于将接收到的电压转换为应力。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红莉，沈晓安，应豪，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：