一种反射型可调光延迟线，包括光延迟结构和光反射结构串联构成，输入的光信号由所述的光延迟结构的输入端输入经光延迟后输入所述的光反射结构经反射后，再返回所述的光延迟结构，再一次经所述的光延迟结构光延迟后从所述的光延迟结构的输入端输出延时后的光信号。本发明专利技术通过调节光学延迟结构的相位或者耦合变化，实现光信号延迟量的连续可调，具有结构简单、体积小、带宽高的优点，在利用热光效应或者等离子色散效应进行延迟调节时，由于每个光学延迟结构有复用的效果，因此也较大幅度的减小了延迟调节功耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光通信，具体是通过在传统传输型光学延迟线一端加入反射结构形成反射型可调光延迟线，该器件可以在不增加延迟单元结构的前提下，提高光信号延迟量和带宽的乘积。
技术介绍
可调光延迟线在数据缓存、信号处理以及相阵雷达等方面有着广泛的应用和相当重要的研究意义。数据缓存是光通信网络中的一个关键模块，它可以避免信道网络冲突问题，提高网络节点的吞吐量，从而降低丢包率。由于目前光学存储结构尚未实现，上述的数据缓存功能均是依靠可调光延迟线完成。在信号处理方面，可调光延迟线能够实现高效可重构光学信号处理，在许多微波光子信号处理系统中(如光学模数转换器)也是相当重要的光学模块。在相阵雷达中，由于光控相位阵列天线的相位与频率有关，不同的光谱分量指向不同的方向，引起信号衰减，利用可调光延迟线能有效地克服该问题。近年来，集成光子学的研究在国内外取得了引人注目的成就。由于它采用传统的半导体加工工艺，具有易于加工且成本较低的优势。集成光子学研究的主要器件包括调制器、探测器、可调延迟线、可调滤波器等，其中可调光延迟 线由于有上述广泛的应用而成为一个研究热点，方案的多样化也使得其具有很大的发展潜力。实现可调光延迟线的方案有很多，主要包括光学谐振腔、啁啾光栅以及光子晶体等。如 Jaime Cardenas 等人在 OPTICS EXPRESS (Vol. 18，No. 25)上发表的论文^Wide-bandwidth continuously tunable optical delayline using silicon microringresonators”中提出一种通过娃基微环级联稱合的结构实现光延迟,通过热光调制实现了IOGHz 带宽光脉冲 135ps 的可调延迟量。Qing Li 等人在 PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS(Vol. 24，No. 15)上发表的 “Low-loss microdisk-based delay lines for narrowbandoptical filters”中提出利用微盘谐振腔来做延迟线,利用三阶模式实现百皮秒量级的延迟。另外，Ivano Giuntoni 等人 2009 年在 OPTICS EXPRESS (Vol. 17，No. 21)上发表的论文“Tunable Bragg reflectors on si I icon-on-1nsulator ribwaveguides，，中提出在娃基上改变光栅的周期实现啁啾光栅，加热后硅的折射率发生改变，使得光信号的反射位置发生改变，实现可调光延迟。Toshihiko Baba等人在NATURE PHOTONICS (Vol.1, No. 2)上发表的论文“Slow light inphotonic crystals”中提到利用光子晶体禁带边缘的高群折射率特性来产生慢光，实现可调延迟。综合已报道的方法，可调延迟线虽然可以通过许多结构来实现，但也存在一些问题。上述的各种结构均为谐振结构，光信号延迟的性能受限于谐振结构本身固有的延迟-带宽积，通常采用级联的方式增加延迟量和带宽，这种方案增加了器件的体积，而且由于加工工艺误差，谐振频率无法精确控制，需要后期进行逐一调节，级联个数越多，所需的调节模块越多，增加了系统的复杂度和功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种反射型可调光延迟线，通过复用光延迟结构，提高了其利用率，使得延迟带宽积增加了一倍。在利用热光效应或者等离子色散效应等进行延迟调节时，由于光学延迟结构有复用的效果，需要调节的光学延迟结构比常规延迟线减少一半，因此也较大幅地减小了延迟调节功耗。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案如下一种反射型可调光延迟线，其特点在于，由光延迟结构和光反射结构构成，输入的光信号由所述的光延迟结构的输入端输入，经光延迟后输入所述的光反射结构经反射后，返回所述的光延迟结构，再一次经所述的光延迟结构光延迟后从所述的光延迟结构的输入端输出延时后的光信号。所述的光延迟结构为单个微环谐振腔、微盘谐振腔、光栅、光子晶体、或者由多个所述的微环谐振腔、微盘谐振腔、光栅、光子晶体级联构成。所述的光学反射结构由微谐振腔、光子晶体、光栅或萨格纳克环构成。所述的光学延迟结构所产生的延时可以通过热光效应、电光效应、等离子色散效应等进行调节。热光效应是通过调节温度改变材料的折射率；电光效应是物质的折射率因外加电场而发生变化；等离子色散效应一般是对物质进行掺杂后，通过外加电场使得载流子移动，从而改变折射率。只要通过上述三种方式改变了器件的折射率，即可使某个波长的光通过光学延迟线后的时延发生改变。具体地，对于硅、石英或氮化硅等材料加工的集成光子器件，可以通过在器 件上层引入金属热电极实现调节功能；对于硅基集成光子器件还可以在光学延迟结构波导内或两侧通过离子注入进行P型或者η型的掺杂，形成P-η结、p-1-n结、p-1-p结、n-1-n结等。当采用p_i_p或者n-1_n结构时,本征i区相当于一个电阻，当在p-1-p或者n-1-n结上加电后，电阻产生热量，本征区温度升高，热光效应导致硅波导的折射率改变，从而达到调节效果。当采用P-1-n结构时，当加正向电压时，载流子注入到本征i区，载流子浓度增加，等离子色散效应导致硅波导的折射率减小。当采用p-n结或者交趾p-n结时，需要在波导内分别进行轻掺杂和重掺杂，形成耗尽层，加载正向电压可注入载流子，减小波导折射率，而加载反向电压可增加耗尽层宽度，增大波导折射率。本专利技术的原理是光信号首先经过光学延迟结构，时域上产生延迟；通过反射结构光信号原路返回；再次通过光学延迟结构，增加光信号的延迟量；最终在输入端输出延迟后的光信号。通过调节光学延迟结构的相位或者耦合变化，可以实现光信号延迟量的连续可调。与现有技术相比，本专利技术缓减了可调光延迟线受限于延迟-带宽积而需要多级级联的问题，通过反射使光学延迟结构复用，实现高带宽光信号延迟量的大范围连续可调。附图说明图1为本专利技术反射型可调光延迟线集成器件的结构示意图。图2为本专利技术用于光延迟结构中的微环光学谐振腔器件示意图。图3为本专利技术用于光延迟结构中的微盘光学谐振腔器件示意图。图4为本专利技术用于光延迟结构和反射结构中的光子晶体器件示意图。图5为本专利技术用于光延迟结构和反射结构中的光栅器件示意图。图6为本专利技术用于光反射结构的微谐振腔反射结构示意图。图7为本专利技术用于光反射结构中的萨格纳克反射结构示意图。图8为本专利技术实施例1反射型微盘光延迟线示意图，其反射结构使用的是光子晶体器件。图9为本专利技术实施例2反射型微盘光延迟线示意图，其反射结构使用的是微环谐振腔器件。图10为本专利技术实施例3反射型光栅延迟线示意图，其反射结构使用的是光子晶体器件。图11为本专利技术实施例4反射型光子晶体延迟线示意图，其反射结构使用的是光子晶体器件。图12为本专利技术实施例5反射型边耦合级联微环(SCISSOR)可调光延迟线结构示意图，其反射结构使用的是萨格纳克反射镜器件。图13为本专利技术实施例6反射型边耦合级联微环(SCISSOR)可调光延迟线集成器件没有加电压时的延迟谱线。图14为反射型边耦合级联微环(SCISSOR)可调光延迟线结构示意图。图15所示为本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种反射型可调光延迟线，其特征在于，包括光延迟结构和光反射结构串联构成，输入的光信号由所述的光延迟结构的输入端输入经光延迟后输入所述的光反射结构经反射后，再返回所述的光延迟结构，再一次经所述的光延迟结构光延迟后从所述的光延迟结构的输入端输出延时后的光信号。
【技术特征摘要】
1.一种反射型可调光延迟线，其特征在于，包括光延迟结构和光反射结构串联构成，输入的光信号由所述的光延迟结构的输入端输入经光延迟后输入所述的光反射结构经反射后，再返回所述的光延迟结构，再一次经所述的光延迟结构光延迟后从所述的光延迟结构的输入端输出延时后的光信号。2.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢静雅，周林杰，孙晓萌，邹志，陈建平，陆梁军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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