[发明专利]基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信和光子信息处理领域，尤其涉及全光通信中基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器。 

背景技术

在光通信和光子信息处理领域，实现全光控制一直是人们努力追求的方向。而全光振荡器可以用于光学时钟信号产生和信号路由选择等。目前产生光学振荡的一般方法是使用电信号频率发生器与电光调制器，将电学信号转移到光信号上。但是这种方法的最大弊端是必须使用高频电信号发生器和电光调制器，因此功耗大，且不利于全光集成和快速路由选择。 

基于硅基微盘可以实现全光振荡，例如T.J.Johnson等人发表的文章(“Self—induced optical modulation of the transmission through a high—Q silicon microdisk resonator，”Opt.Express14(2)，2006：817—831)，该微盘采用悬空结构，周围为空气层，采用光纤进行耦合，因此其热扩散时间和载流子寿命很难通过工艺手段实现大范围调节，也就意味着基于该结构实现的全光振荡的频率只能在非常狭窄的范围内变化。采用的悬空结构和光纤耦合方式由于缺少外力限制，因此稳定性较差，且在强入射光下出现光机械振荡现象，因而较难实现长时间稳定振荡波形。 

而本发明的基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器的主要结构为硅基微盘谐振腔，其采用平面设计结构，光传输波导周围为低折射率介质材料，因而机械稳定性非常好，抗干扰性能非常好；在低折射率介质材料四周合理加入高导电介质材料，通过设计结构尺寸，可以灵活控制光传输波导周围的热扩散时间，从而实现大范围调节振荡频率的目 的。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器，其基于硅基微环谐振腔将入射连续光波直接调制为周期振荡光波，调节微环谐振腔热扩散时间可实现100kHz一100MHz的振荡频率变化范围，调节入射光波长和功率可快速实现超过一个倍频程的频率调节范围以及振荡波形占空比从0到1连续变化，硅基微环谐振腔结构的制备与CMOS工艺兼容，抗干扰性能好，频率和波形稳定性高。 

本发明提供一种基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器，包括： 

一入射光源； 

一光放大器，其位于入射光源的光路上，用于调节光功率； 

一可调谐微环谐振腔，其位于入射光源的光路上，用于产生可调节的MHz量级光学振荡波形； 

一光信号测试系统，其位于入射光源的光路上，用于测试输出光的信号； 

一反馈控制系统，其输入端与光信号测试系统的输出端连接，其输出端与光放大器的控制端连接，其控制端与可调谐微环谐振腔的电极引脚连接，该反馈控制系统0提取输出光信号的码型和频率信息，并控制微型加热器的电流大小和持续时间，以及控制光放大器的输出光功率。 

本发明的有益效果是，提供一种基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器，其基于硅基微环谐振腔热光非线性效应和自由载流子色散效应共同作用，将一束连续光波直接调制成为周期振荡光波，振荡频率和振荡波形占空比均具有可调节性，且调节简单；调节微环谐振腔热扩散时间可实现振荡频率范围为100kHz～100MHz，调节入射光功率和波长可实现振荡频率变化范围超过一个倍频程，振荡波形占空比从0到1变化；制作硅基微环谐振腔结构的工艺与CMOS工艺兼容，便于集成化和小型化，其抗外界干扰性能好，输出振荡频率和波形稳定性高。 

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作详细描述，其中： 

图1为本发明的基于硅基微环谐振腔实现可调全光振荡器的工作流程示意图。 

图2为本发明的硅基微环谐振腔环形波导横截面示意图。 

图3中(a)为本发明实施例中，入射光波长相对谐振波长红移600pm时实验测试的输出光振荡波形图。 

图3中(b)为本发明实施例中，入射光波长相对谐振波长红移1000pm时实验测试的输出光振荡波形图。 

图4为本发明实施例中模拟得到的不同频率失谐下输出光振荡频率曲线、波形占空比曲线图。 

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种基于硅基微环谐振腔热光调谐机构的可调全光振荡器，包括： 

一入射光源10，所述的入射光源10输出单波长连续波；