[发明专利]一种基于SOI材料制备的双注入微环型可重构多频谱响应单元

说明书

本发明涉及一种基于SOI材料制备的双注入微环型可重构多频谱响应单元，包括基于SOI材料制备的三个对称马赫泽德干涉仪、两组各自等长的连接波导，其中，每个马赫泽德干涉仪包括两个2×2多模干涉仪及其连接波导，另外还包括多个波导正上方的热电极。首先，输入光信号经可调谐MZI分束器按所需功率比分为两束光；再通过一组等长波导后进入由两个可调谐MZI组成的可调谐微环谐振器，在该过程中，两束光的相位关系由热调谐器控制；两束光分别进入可调谐微环谐振器的异侧端口，并分别利用可调谐MZI控制两束光进入微环的耦合系数。通过对光功率比、相位关系以及耦合系数的控制，可以实现该单元器件多种频谱响应且频谱可重构。

技术领域

本发明涉及一种响应单元，具体涉及一种基于SOI材料制备的双注入微环型可重构多频谱响应单元，属于光通信技术领域。

背景技术

随着通信技术的急剧发展，对于信息传输、处理的要求也越来越高。光通讯以其低损耗、大带宽、抗干扰等诸多优势备受关注，大大促进了集成光学的发展。对于集成光学，选用什么样的材料设计高集成度、低损耗的波导器件不仅关系到器件的性能参数，还关乎制作成本、加工可行性、与现有系统兼容等问题。

SOI材料体系由于硅与二氧化硅间大的折射率差，使得光信号可以很好地限制于硅中。另外，硅具有和聚合物同量级的热光系数，很适宜做波导材料。SOI还具有弯曲损耗小、制作工艺成熟、制造成本低廉、可与CMOS工艺兼容等优势，有利于将波导器件微型化、用于大规模集成。

相较于集成电路在数字计算上的优势，集成光路在传输及模拟信号处理上有更加突出的优势。目前主流的集成光路设计方式是ASPIC(Application Specific PhotonicIntegrated Circuit)，但其存在研究和迭代周期较长等问题，因此需要一款通用的光学处理器架构以减少开发时间。这种架构被称为“光学FPGA”，即FPPGA(Field ProgrammablePhotonic Gate Array)。

目前所提出的FPPGA架构所用的单元器件包括MZI单元与MDR(Micro DiskResonator) 单元，二者各有优劣，功能存在互补，但均有特定的光谱形态，要实现复杂光谱需要调用多个调谐单元，会导致器件稳定性的降低。

双注入微环结构将两束相干光注入到一个谐振器的预定位置，在最终端口上的输出可以被认为是由两个几乎相同的add-drop型环谐振器的直通端和漏端的输出的叠加。为保证相干性，将一束光用分束器按一定功率比分为E_i1、E_i2的两束，并通过不同的光程进入微环中，保持在环中的绕行方向相同。通过调整注入微环的两束光的功率比和相位差，以及微环的耦合系数，可以实现不同的频率响应结果。但该结构目前都预先设计固定的分束比、相位差及耦合系数，以实现某一种特定的光谱形态，未能发挥其理论上丰富的光谱响应形式，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于SOI材料制备的双注入微环型可重构多频谱响应单元，该技术方案具有简单调谐手段多频谱响应的可重构光学单元的目标，基于双注入微环型结构，利用SOI材料体系集成度高、工艺成熟的优势，本发明公开了一种基于SOI材料制备的双注入微环型可重构多频谱响应单元，提供了简单有效的FPPGA要求的单元器件。相较于已有的FPPGA单元器件，其可在较少的调制下实现更丰富的频谱形态，从而满足更多样化的光学处理环境需求。