[发明专利]光子电路中的光学温度测量

说明书

涉及光子电路中的光学温度测量。利用其自身要被监测的光子器件的温度相关频谱特性、或者被放置在其附近的单独的光学温度传感器的温度相关频谱特性，光子电路组件的温度测量可以被光学地测量。通过支持对个体光子器件的温度的测量而不是仅仅对整体光子电路的温度的测量，这样的光学温度测量可以提供更精确的温度信息并且帮助改进热设计。

技术领域

本公开涉及用于光子集成电路(PIC)中的温度测量的方法和传感器。

背景技术

许多光子电路组件(例如，包括激光器和光学调制器)在它们的性能方面是高度对温度敏感的。因此，光子电路的设计的一个重要方面是PIC的热设计，其指定热源(包括热生成光子器件)的布局以及散热器和热沉(sink)，目标是优化PIC将可靠地操作所在的外界温度的范围。热设计和验证依赖于精确的温度测量。然而，因为温度可以跨PIC变化很大，所以将PIC作为整体的温度测量经常是不适当的。另一方面，虽然个体PIC元件的温度测量出于热设计的目的是期望的，但是个体PIC元件的温度测量是困难的，因为热传感器在相关光子组件附近的放置通常受到空间限制的阻碍和/或热传感器(例如，电阻温度传感器(RTD))对光子组件的电干涉的可能性的阻碍。

发明内容

一种光子集成电路(PIC)，包括：基底的器件层中的第一光学波导；被耦合到第一光学波导的有源光子器件，有源光子器件包括二极管结；以及基底的器件层中的第二光学波导，第二光学波导包括光学温度传感器，光学温度传感器在二极管结的感测邻近度内。

一种用于测量光子集成电路(PIC)中的光子器件的温度的方法，方法包括：经由第一光学波导将光耦合到光子器件中；经由第二光学波导来光学询问光学温度传感器，以确定光学温度传感器的频谱特性，光学温度传感器被放置在光子器件的感测邻近度内；以及基于频谱特性的经校准温度相关性，将所确定的频谱特性计算性地转换为所测量的温度。

一种用于测量光子集成电路(PIC)中的光子器件的温度的方法，方法包括：以第一传播方向将第一光学信号耦合到光子器件中；使用第二光学信号光学询问光子器件，以确定光子器件的频谱特性，第二光学信号以第二传播方向被耦合到光子器件中，第二传播方向与第一传播方向相反；以及基于频谱特性的经校准的温度相关性，将所确定的频谱特性计算性地转换为所测量的温度。

附图说明

图1是根据各种实施例的被配置为使用集成光学滤波器启用光学温度测量的示例光子收发器的示意性框图。

图2是根据各种实施例的被配置为使用集成复用器启用光学温度测量的示例光子收发器的示意性框图。

图3A-图3C示出了根据各种实施例的图2的收发器的复用器在低功率模式下被操作的示例频谱响应的曲线图，频谱响应分别在35摄氏度、70摄氏度以及80摄氏度的接收器外壳温度处在两个频谱范围之上被测量。

图3D示出了根据各种实施例的图2的收发器的复用器在高功率模式下被操作的示例频谱响应的曲线图，频谱响应在70摄氏度的接收器外壳温度处被测量。

图4是根据各种实施例的对具有用于光学温度测量的单独的任务模式功能的光子器件进行校准和操作的方法的流程图。

图5是根据各种实施例的在激光器和调制器附近被装备有附加光学温度传感器的示例光子收发器的示意性框图。

图6A和图6B分别是根据各种实施例的与PIC的复合半导体激光器相邻放置的基于布拉格光栅的光学温度传感器的俯视图和截面侧视图。

图7是根据各种实施例的用于校准和使用不具有任务模式功能的专用光学温度测量传感器以用于光子器件的温度测量的方法的流程图。

具体实施方式