一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件制造技术

本发明专利技术公开了一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件，该器件的核心是高阶理想可重构全通滤波器，

【技术实现步骤摘要】
一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件


[0001]本专利技术属于硅基光电子学与光通信
，具体涉及一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件
。

技术介绍

[0002]随着人工智能
、
物联网
、
云计算等技术的快速发展，全球数据量呈现爆发式增长，人们对网络传输数据容量的要求与日俱增
。
传统的
10Gb/s
光传输系统已疲于应对日益增长的宽带需求，
40Gb/s
光传输系统已大规模投入商用，
100Gb/s
系统也已逐渐从幕后技术研究走向商用平台，光纤通信必将沿着更高速率
、
更高容量方向不断发展
。
然而，随着传输比特率的不断提升，色散成为了传输系统中主要的损伤来源之一，光纤色散使信号脉冲展宽重叠，无法识别，制约着高速信号的远距离传输
。
因此，如何实现色散补偿，进行高精度色散管理成为未来高速光传输系统中亟需解决的痛点
。
[0003]目前，色散补偿的实现方法有：电域色散补偿和光域色散补偿
。
电域色散补偿采用数字信号处理技术，能够对链路的色散以及非线性效应进行补偿和抑制，但需要采用相干接收技术，无法对光电探测器直接探测后的强度信号相位信息实现完全补偿，且所需功耗大
。
光域色散补偿可以直接补偿信号相位信息，功耗低，多应用色散补偿光纤
、
光纤布拉格光栅等色散器件进行补偿
。
色散补偿光纤能够实现宽带色散补偿，但色散光纤体积大，插入损耗大，色散量不可调，并且由于存在工艺误差无法对光纤色散实现高精度补偿
。
光纤布拉格光栅体积较小，插入损耗低，成本相对低廉，但需要额外器件接收反射光，且色散量不可调，只能补偿特定色散量，光源的谱宽改变或传输光纤长度改变，则无法完全补偿，不能满足光传输系统中对高精度色散管理的需求
。
因此，亟需一种结构紧凑
、
成本低
、
色散量可调的光域色散补偿器件实现色散补偿
。
[0004]得益于硅基光电子技术工艺与现有互补
‑
金属
‑
氧化物半导体工艺技术兼容
、
硅与二氧化硅间的大折射率差等特点，硅基集成光电器件具有成本低
、
易于实现大规模光子线路制造
、
与电子线路混合集成
、
器件紧凑集成度高的优势，高性能的硅基集成光电器件已在光通信领域得以商用
。
这些高性能
、
低成本的硅基集成光电器件为高速光传输系统中的高精度色散补偿应用提供了可能
。
目前，硅基平台片上色散控制器件主要为波导布拉格光栅和微环谐振器
(Micro
‑
ring resonator,MRR)。
波导布拉格光栅带宽大，但不可调，全通型微环结构紧凑，色散量可调但幅度响应不平坦，会引起信号幅度劣化，影响信号恢复质量
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件，能实现理想的平坦振幅响应，不会改变色散补偿后信号的振幅曲线，劣化信号恢复质量；且能够实现器件中心频率
、
色散量
、
以及带宽的复合精确调控
。
[0006]一种可调硅基色散补偿器件，包括输入耦合光栅
(1)、
马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)、
分光比可调耦合器
(3)、
萨格纳克环反射器
(4)
以及输出耦合
光栅
(5)
；色散待补偿光信号通过输入耦合光栅
(1)
耦合入射进硅基色散补偿器件，信号先后经过马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
和分光比可调耦合器
(3)
，实现一阶理想全通滤波，再经过萨格纳克环反射器
(4)
被全反射后，再次通过分光光比可调耦合器
(3)
以及马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
，实现二阶理想全通滤波，最后通过2×1多模干涉耦合器从输出耦合光栅
(5)
耦合输出
。
[0007]较佳的，所述马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
，由马赫增德尔干涉仪
MZI
与耦合系数可调的微环谐振器耦合实现；在耦合区域，所述微环谐振器与所述马赫增德尔干涉仪上臂波导构成一个可调马赫增德尔干涉仪
MZI。
[0008]较佳的，可调马赫增德尔干涉仪
MZI
的下臂波导顶部集成微纳金属加热电极，用于改变可调马赫增德尔干涉仪
MZI
两臂相位差，从而改变耦合系数可调的微环谐振器的耦合系数
。
[0009]较佳的，耦合系数可调的微环谐振器的波导顶部集成微纳金属加热电极，实现对色散补偿器件中心波长的调控
。
[0010]较佳的，所述分光比可调耦合器
(3)
，由一个2×1的马赫增德尔干涉仪
MZI
实现
。
[0011]较佳的，所述分光比可调耦合器
(3)
的上臂波导顶部集成微纳金属加热电极，实现对分光比可调耦合器
(3)
分光比的调控
。
[0012]较佳的，所述萨格纳克环反射器
(4)
包括1×2定向耦合器和连接定向耦合器两个输出端口的弯曲波导
。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：
[0014]本专利技术提供一种振幅响应平坦的可调硅基色散补偿器件，该器件的核心是高阶理想可重构全通滤波器，由马赫增德尔干涉仪
(Mach
‑
Zehnder interferometer,MZI)
加载耦合系数可调
MRR、
分光比可调耦合器
、
萨格纳克环反射器级联构成
。
其中，
MZI
加载耦合系数可调
MRR
级联分光比可调耦合器构成一阶理想全通滤波器，与有损全通微环滤波器相比，该器件能实现理想的平坦振幅响应，不会改变色散补偿后信号的振幅曲线，从而影响信号恢复质量；通过在器件末端引入萨格纳克环反射器，实现光信号在全通滤波器中的往返传输，可在不增加器件尺寸
、
功耗以及操作复杂程度的基础上，达到二阶滤波效果，增大色散量与带宽调节范围；通过在耦合系数可调
MRR、
分光比可调耦合器上集成微纳金属加热电极和相应的正负电极，能够实现器件中心频率<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可调硅基色散补偿器件，其特征在于，包括输入耦合光栅
(1)、
马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)、
分光比可调耦合器
(3)、
萨格纳克环反射器
(4)
以及输出耦合光栅
(5)
；色散待补偿光信号通过输入耦合光栅
(1)
耦合入射进硅基色散补偿器件，信号先后经过马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
和分光比可调耦合器
(3)
，实现一阶理想全通滤波，再经过萨格纳克环反射器
(4)
被全反射后，再次通过分光光比可调耦合器
(3)
以及马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
，实现二阶理想全通滤波，最后通过2×1多模干涉耦合器从输出耦合光栅
(5)
耦合输出
。2.
如权利要求1所述的一种可调硅基色散补偿器件，其特征在于，所述马赫增德尔干涉仪
MZI
加载耦合系数可调微环谐振器
(2)
，由马赫增德尔干涉仪
MZI
与耦合系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，周朗，张伟锋，胡善清，刘泉华，曾涛，龙腾，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：