[发明专利]一种阵列波导光栅的非均匀温度补偿结构及方法

说明书

本发明公开了一种非均匀温度补偿的阵列波导结构，包括阵列波导；加热区，所述加热区与所述阵列波导的部分区域相邻并对所述部分区域进行加热，其中所述阵列波导中各波导的等效加热长度随波导长度的增加而增加。通过该结构能够补偿环境温度变化引起的光程差变化，同时与均匀温度补偿方法相比，本发明温度补偿方法所需的功耗较小。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种阵列波导光栅的非均匀温度补偿结构及方法。

背景技术

阵列波导光栅是一种波分复用/解复用技术，阵列波导光栅的阵列波导区由一系列长度差相同的波导组成，若相邻波导的长度差为△L，则相邻波导之间的光程差为n△L，其中n为波导的有效折射率。相邻波导的长度大小关系描述为：若第一根波导长度为L₀，则与第一根波导相邻的第二根波导长度为L₀+△L，与第二根波导相邻的第三根波导长度为L₀+2△L，……，依次类推，第k根波导的长度为L₀+(k-1)△L，其中k为正整数。

理想情况下，相邻波导间的光程差是一个理想的设计值。但当环境温度变化时，波导材料的折射率会相应发生变化，引起相邻波导间光程差偏离设计值，这会导致阵列波导光栅的通带偏移，这是不想看到的。为了避免环境温度变化引起光程差偏离设计值，就必须在环境温度变化时，通过某种方法将光程差补偿至原先的设计值。

常见的补偿方法是温控，即无论环境温度如何变化，通过加热或制冷方式使器件实际工作温度始终保持在理想温度值，排除了环境温度变化对光程差的影响。具体的温控措施有多种，理论上有加热法、制冷法，或者加热和制冷的组合使用。具体使用加热法还是制冷法取决于环境温度与理想温度之间的相对关系。

加热法由于方法简单易实现而被广泛采用。采用这种温控方法的具体设计思路是：在阵列波导光栅设计时，以不低于工作温度范围上限的某个温度作为器件的理想工作温度进行设计，当环境温度低于器件设计工作温度时，通过加热使器件的实际温度仍然保持在设计工作温度。

现有技术的温控方法是通过使阵列波导光栅的工作温度保持在设计温度，来达到使其相邻波导光程差保持在设计值的目的。现有技术中，加热法进行温控都是均匀加热，即对阵列波导光栅整个器件进行全面加热，虽然能够达到光程差补偿的目的，但温控单元的功耗较大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种非均匀温度补偿的阵列波导结构，包括：阵列波导；加热区，所述加热区与所述阵列波导的部分区域相邻并对所述部分区域进行加热，其中所述阵列波导中各波导的等效加热长度随波导的长度增加而增加。

在本发明的一个实施例中，阵列波导中相邻波导的等效加热长度之差为所述相邻波导长度之差的M倍，M是大于1的常数。

在本发明的一个实施例中，加热区在所述阵列波导所在平面的上方和/或下方。

在本发明的一个实施例中，加热区是连续区域或多块分立的区域。

在本发明的一个实施例中，加热区的形状是类扇形或类梯形。

在本发明的一个实施例中，加热区包括多个加热元件，通过调整所述加热元件的形状、功率和/或位置对所述阵列波导中的各根波导的等效加热长度进行调整。

在本发明的一个实施例中，加热区包括衬底和设置在所述衬底中的热源，所述衬底由轻掺杂的多晶硅材料构成，所述热源由设置在所述多晶硅材料中的重掺杂区构成，在所述热源上部具有电极。

在本发明的一个实施例中，热源包括正极热源和/或负极热源。

在本发明的一个实施例中，阵列波导结构还包括阻热结构，所述阻热结构设置在所述加热区外侧。

在本发明的一个实施例中，阵列波导结构还包括阻热平台，所述阵列波导安装在所述阻热平台上。