[发明专利]基于微环谐振器的N位光学数模转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微环谐振器的N位光学数模转换器，该光学数模转换器利用光学所固有的优点完成N位数字信号的数模转换，从而使得光学数模转换器代替电学数模转换器得以实现。特别地，该器件用一种结构紧凑的硅基集成化微环谐振器实现数模转换功能，有望在将来的光电数模混合系统中发挥作用。

背景技术

随着科学技术的发展，对信息处理的速度和容量提出了越来越高的要求，这样，传统的电学信号处理手段在速度和功耗方面表现出了越来越多的局限性，光学信号处理作为一种信号处理的新的途径，由于光学手段的自然特点，表现出了电学手段所不具备的优势，如速度快，功耗低，并行性好等。

数模转换器是电子和光电信号处理中的关键部件，在很多的光电信号处理系统中，数字信号必须要转换成模拟信号才能进行进一步的处理和传输，这样光学数模转换器就显得很重要。与电学手段相比，光学手段速度快，带宽高，体积小，有很多优势。

本发明属于光电信息处理范畴，本发明提出的基于微环谐振器的N位数模转换器就是利用光学的方式来实现N位数字信号向模拟信号的转换从而大大提高运数模转换的速度。光学方式实现数模转换的最大优点是：待转换的各个元素相互独立、延时小、并行度高、数据吞度量大，这是由光的自然属性决定的。

基于集成光学的数模转换器在工艺方面是与CMOS工艺是兼容的，易于实现大规模集成、功耗较低、体积小、延时小、速度快，在不久的将来可能在高性能光子计算机的处理器单元发挥着重要作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于微环谐振器的N位光学数模转换器，其是利用光学原理实现N位数模转换的器件，用以解决传统电学数模转换器中的速度、延时、功耗、体积等问题，提高光电系统中数模转换的速度，减小体积，降低功耗和成本。

为达到上述目的，本发明提出了一种基于微环谐振器的N位光学数模转换器，包括：

N个光分束器，每个光分束器都包括一输入波导，一第一输出波导，一第二输出波导，每个光分束器的第二输出波导都与下一个光分束器的输入波导相连，逐级级联，第N个光分束器的第二输出波导悬空；

N个微环谐振器，每个微环谐振器都有一硅基纳米线微环，一输入波导，一直通波导，一公用下载波导，每个微环谐振器的输入波导都与相临的光分束器的第一输出波导相连，N个微环谐振器公用一下载波导；

第一光分束器的输入波导，输入的信号为N个波长不同的恒定光信号，每个波长分别对应N个微环谐振器中每一个的谐振波长，待转换的数字信号为分别加载在N个微环谐振器上的N个电压信号，从公用下载波导输出的光信号为从数字信号转换来的模拟信号，该光信号可直接进入下一级进行运算也可在公用下载波导接入光电探测器从而直接读出计算结果。

本发明具有如下有益效果：利用了光的自然特性实现的光学数模转换器代替传统的电学数模转换器，从而可以实现高速大容量的并行计算。利用现成的工艺技术，使得器件体积小，功耗低，扩展性好，便于与电学元件集成。这使得本发明在电子及光电子数模混合信号处理系统中有着很好的应用前景。

附图说明

为了使上述本发明的目的、实现方案、优点等更为清晰易懂，以下结合附图及实施例详细说明如后，其中：

图1为N位光学数模转换器的结构示意图；

图2为图1中一光分束器的结构示意图，该光分束器为Y型分支耦合器；

图3为图1中一个微环谐振器的结构示意图；

图4是以4位光学数模转换器为例，绘制的信号码形图，N越大，输出的模拟光信号的间隔越小，越平滑。

具体实施方式

参照图1所示，本发明提供一种基于微环谐振器的N位光学数模转换器，包括：

N个光分束器1-N(参阅图2，显示一个光分束器的结构)，每个光分束器1-N都包括一输入波导11-N1，一第一输出波导12-N2，一第二输出波导13-N3，每个光分束器1-N的第二输出波导13-N3都与下一个光分束器1-N的输入波导11-N1相连，逐级级联，第N个光分束器的第二输出波导N3悬空，其中所述的光分束器1-N为Y型分支耦合器；