CN108828713A - 一种无热阵列波导光栅模块及宽温补偿方法 - Google Patents

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    • G02B6/12026—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by means for reducing the temperature dependence

Abstract

本发明实施例提供一种无热阵列波导光栅模块及宽温补偿方法。所述无热阵列波导光栅模块，包括：AWG芯片，所述AWG芯片的背面设置有金属电极；温度调节控制装置，所述温度调节控制装置与所述金属电极电连接，用于通过所述金属电极的阻值计算所述AWG芯片的工作温度，并在工业温度范围的预设温度范围内将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。本发明实施例针对芯片级AWG组件在工业级温度范围的预设温度范围内进行温度调节控制，功耗更低，响应速度更快，使得波长漂移的控制精度能适应更宽的温度范围，能够满足工业应用需求。

Description

一种无热阵列波导光栅模块及宽温补偿方法
技术领域
本发明实施例涉及光器件领域，尤其涉及一种无热阵列波导光栅模块及宽温补偿方法。
背景技术
阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Gratings，简称AWG)是基于平面光波导的光器件，由输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和输出波导组成，其中相邻阵列波导具有固定的长度差。AWG是密集波分复用系统的关键光器件，具有集成度高、通道数目多、插入损耗小，易于批量自动化生产等优点。AWG密集波分复用系统对复用/解复用器件的中心波长稳定性要求较高，中心波长精度需要控制在通道间隔的+/-5％以内，通常在100GHz，50GHz和25GHz间隔的波分复用系统中，中心波长精度分别需要控制+/-0.04nm，+/-0.02nm和+/-0.01nm以内。但是，传统的硅基AWG芯片对温度比较敏感，一般中心波长随温度的漂移为0.0118nm/℃，在波分复用系统工作环境温度内(-40℃至85℃)，AWG芯片的中心波长漂移量明显超出了系统要求，因此，需要采用措施来控制AWG芯片的中心波长，使其能在工作环境温度内正常工作。常用的方法是采用加热片和温控电路将芯片温度固定在某一恒定值，通常需要将温度控制在65°以上。
无热AWG(Athermal AWG,简称AAWG)技术是一种常用的中心波长控制技术，无热AWG采用温度补偿的技术保持波长的稳定，其中芯片级的无热AWG技术方案不同于采用温度驱动杆的热胀冷缩原理驱动相对位移来补偿波长随温度的漂移原理。现有实现方法中较为常见的是采用在芯片光路中加入了一部分负热系数材料，比如硅酮、polymer、紫外胶材料等，其热光系数与二氧化硅材料热光系数符号相反，使温度对两种材料的影响相互抵消，从而补偿与温度相关的AWG中心波长随温度的漂移。负热系数的填充材料通常对于温度的负光路变化值比SIO2基波导大几十倍。因此采用这种方案制作的无热AWG模块的工作温度相关特性只有SIO2基AWG芯片的几十分之一。
现有的芯片级无热AWG技术波长精度主要体现在仅满足商温区域例如-5～65℃内抑制其波长温度相关特性。而面对工业级的无热AWG芯片，需要刻蚀不止一个三角槽，工艺难度高，且芯片工艺本身原因，成品率会较现有技术降低。因此，亟需要一种方案，使得芯片级AWG模块在宽温(-40～85℃)范围工作时，功耗低、且中心波长满足50G、25G甚至更为密集的波分复用系统的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种无热阵列波导光栅模块及宽温补偿方法。
第一方面，本发明实施例提供一种无热阵列波导光栅模块，包括：
AWG芯片，所述AWG芯片的背面设置有金属电极；
温度调节控制装置，所述温度调节控制装置与所述金属电极电连接，用于通过所述金属电极的阻值计算所述AWG芯片的工作温度，并在工业温度范围的预设温度范围内将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
本发明实施例提供的一种无热阵列波导光栅模块，通过AWG芯片的背面设置有金属电极与温度调节控制装置相连，温度调节控制装置可以通过金属电极的阻值计算AWG芯片的工作温度，在获知AWG芯片的工作温度后，能够对AWG芯片整体均匀的加热或做相应的降温调节处理，从而实现芯片级AWG芯片的温度调节与监控。
第二方面，本发明实施例提供一种基于第一方面所述无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，包括：
获取所述无热阵列波导光栅模块处于工业温度范围内的补偿状态；
基于所述补偿状态，当环境温度在预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内；
其中，所述预设温度范围为所述工业温度范围内的一段温度范围。
本发明实施例提供的一种无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，根据无热阵列波导光栅模块处于工业温度范围内的不同的补偿状态，在工业温度范围内的预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置将AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。针对芯片级AWG组件在工业级温度范围内进行温度调节控制，相比有热AWG需要在整个工作温度范围内对整个模块进行恒温处理的方式，本发明实施例方法在预设温度范围内进行处理，功耗更低，响应速度更快，使得波长漂移的控制精度能适应更宽的温度范围，能够满足工业应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种无热阵列波导光栅模块结构示意图；
图2为本发明实施例无热阵列波导光栅背面示意图；
图3为本发明实施例无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法流程示意图；
图4为现有技术工业温度范围内的阵列波导光栅模块的波长漂移曲线示意图；
图5为本发明实施例工业温度范围内过补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图；
图6为本发明实施例工业温度范围内欠补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图；
图7为本发明实施例工业温度范围内对称补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图；
其中，
10、AWG芯片，11、三角槽，
12、金属电极，13、输入光纤阵列，
14、输出光纤阵列，20、光路基座，
21、电路控制部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，在AWG芯片罗兰圆或阵列波导处刻蚀三角形沟槽结构，沟槽的设计满足如下公式：
其中，表示硅基二氧化硅波导，nsilicone表示填充材料的有效折射率，是阵列波导的路程长度差，ΔLsilicone是阵列波导相邻波导间的沟槽宽度差；T表示温度。
芯片波导和负光材料温度引起的波长漂移，有如下关系：
其中，k为比例系数，与所选填充材料有关。实际应用中硅基二氧化硅波导的折射率随温度变化具有高阶系数，且波长漂移量dλ/dT的表现为非线性变化，即低温到常温(-40℃～25℃)变化量以及常温到高温(25℃～85℃)的变化量相差约0.04nm。通过公式(1)和(2)以及硅基二氧化硅波导中心波长随温度的漂移值，可以近似的推导出中心波长dλ随温度T的变化量，得到补偿系数(λ′为补偿后的输出波长)，可以保证芯片级AWG在一定范围温度内，通过自身结构调节来控制波长精度。
本身AWG芯片的中心波长λ随温度T的变化是非线性的，如公式(3)所示。
dλ＝a*dT2+b*dT+c (3)
其中，a、b、c分别表示上述公式中中心温度随波长变化函数的二次项系数，一次项系数和常数。
AWG芯片光路上采用特殊处理后的AWG芯片，通常仅在光路上开一次三角槽并填充高分子(polymer)材料，所以只能补偿中心波长随温度变化的一次项，并不能补偿其二次项。
经过补偿后的中心波长-温度曲线是开口向上的抛物线，且所选材料有一定的补偿抑制范围，如图4所示，芯片级AWG以25℃常温为中心点时，补偿系数在-40～85℃范围内，-40～25℃以及25～85℃中心波长漂移值相同时，即补偿系数与b相等，为对称补偿；当-40～25℃范围内中心波长漂移值大于25～85℃中心波长漂移值，即补偿系数大于b，那么是过补偿；如果-40～25℃中心波长漂移值小于25～85℃中心波长漂移值，即补偿系数小于b，那么是欠补偿。
显然，对于芯片光路上采用特殊处理后的AWG芯片，通常仅满足商温工作环境，即：保证温度在-5℃至65℃范围内，中心波长变化量约为40pm。因此该方法只能在有限的工作温度范围内保持波长的稳定性，而当工作环境温度扩展到-40℃至85℃时，对于100G以上通道间隔的更密集波分复用系统的要求，精度明显不足。该问题也存在于其它采用有机材料填充或在波导设计中采用结构处理产生与波导温度系数相反的芯片级AWG芯片中。
图1为本发明实施例一种无热阵列波导光栅模块结构示意图，如图1所示的无热阵列波导光栅模块，包括：
AWG芯片10，所述AWG芯片10的背面设置有金属电极12，请参考图2；
温度调节控制装置，所述温度调节控制装置与所述金属电极12电连接，用于通过所述金属电极12的阻值计算所述AWG芯片的工作温度，并在工业温度范围的预设温度范围内将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
请参考图1，所述AWG芯片10的光路部分设置有一个或多个三角槽11。所述AWG芯片的输入端耦合有单芯光纤阵列，作为输入光纤阵列13，所述AWG芯片的输出端耦合有多芯光纤阵列，作为输出光纤阵列14；所述温度调节控制装置仅与所述AWG芯片10接触，与所述单芯光纤阵列及多芯光纤阵列无接触，因而温度调节控制装置仅对AWG芯片10进行芯片级温度调节，而不影响AWG芯片的相关的组件、例如输入光纤阵列、输出光纤阵列等。
当AWG芯片在不同的工作温度时，其背面的金属电极会呈现不同的阻值；温度调节控制装置通过金属电极的阻值即可计算出AWG芯片的工作温度，并在预设温度范围内调节AWG芯片的工作温度，若计算出的AWG芯片的工作温度较高，则对AWG芯片进行降温；若计算出的AWG芯片的工作温度较低，则对AWG芯片进行加热，最终将AWG芯片的工作温度调节至目标温度或者目标温度的预定范围内，例如目标温度-5℃时，则可以将AWG芯片的工作温度调节-5℃，或者-4.5℃或者-5.5℃；或者目标温度为-5～-65℃之间的任意值，使AWG芯片的工作温度维持在-5～-65℃范围内等。
具体的目标温度和目标温度范围可以根据波长漂移控制的需求而定。当AWG芯片的工作温度趋近于目标温度或维持在目标温度范围内时，AWG芯片的波长漂移较小，可以输出较稳定的波长，满足工业应用的需要。
本发明实施例所述工业温度范围可以是-40～85℃的温度范围，预设温度范围是工业温度范围内的一段温度区间。具体的预设温度范围可以有多个，即将工业温度范围划分多个温度段，这样温度调节控制装置可以在不同的温度段对AWG芯片进行加热或降温处理。
本发明实施例提供的一种无热阵列波导光栅模块，通过AWG芯片的背面设置有金属电极与温度调节控制装置相连，温度调节控制装置可以通过金属电极的阻值计算AWG芯片的工作温度，在获知AWG芯片的工作温度后，能够对AWG芯片整体均匀的加热或做相应的降温调节处理，从而实现芯片级AWG芯片的温度调节与监控。
优选的，所述AWG芯片10背面的金属电极与所述温度控制装置通过导电胶固定粘接，从而将所述AWG芯片固定于所述温度调节控制装置上。优选的，所述金属电极的材质为钛钨合金。
本发明实施例所述AWG芯片固定在温度控制装置上，且温度控制装置仅与AWG芯片接触，对AWG芯片进行芯片级的整体均匀的加热或降温处理，并避开输入波导和输出波导即单芯或多芯光纤阵列，实现芯片级的温度补偿。
基于上述实施例，所述温度调节控制装置包括光路基座20和设置于所述光路基座20上的电路控制部分21；
所述光路基座20的热膨胀系数与所述AWG芯片10的材料的热膨胀系数相等或者近似相等；
所述电路控制部分21，用于检测所述金属电极12的阻值，根据所述阻值计算所述AWG芯片10的工作温度，并在工业温度范围的预设温度范围内对所述AWG芯片10进行加热或降温，从而调节所述AWG芯片10的工作温度，使得所述AWG芯片10的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
本发明实施例温度调节控制装置的光路基座与AWG芯片的材料的热膨胀系数相等或者近似相等，这样，当温度变化时，不会因为热变形不一致在芯片上产生应力和变形，因此光路基座不会影响AWG芯片的波长稳定性。温度调节控制装置的电路控制部分主要用于检测、计算和温度调节，包括检测金属电极的阻值，通过阻值计算AWG芯片的工作温度；根据AWG芯片的工作温度具体处于哪个温度范围，决定对AWG芯片进行加热、降温或不处理等，使AWG芯片的工作温度趋近于目标温度或维持在目标温度范围内，满足工业应用时波长漂移控制的要求。
图3为本发明实施例无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法流程示意图，一种基于上述无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，包括：
300，获取所述无热阵列波导光栅模块处于工业温度范围内的补偿状态；
301，基于所述补偿状态，当环境温度在预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内；
其中，所述预设温度范围为所述工业温度范围内的一段温度范围。
具体的，本发明实施例所述工业温度范围可以是-40～85℃的温度范围，预设温度范围是工业温度范围内的一段温度区间。具体的预设温度范围可以有多个，即将工业温度范围划分多个温度段，这样温度调节控制装置可以在不同的温度段对AWG芯片进行加热或降温处理。
假设目标温度-5℃时，可以将AWG芯片的工作温度调节-5℃，或者-4.5℃或者-5.5℃；或者目标温度为-5～-65℃之间的任意值，使AWG芯片的工作温度维持在-5～-65℃范围内等。
图4为现有技术工业温度范围内的阵列波导光栅模块的波长漂移曲线示意图，从图4和上述公式(3)可看出，阵列波导光栅模块存在三种补偿状态，包括对称补偿、欠补偿和过补偿。
对称补偿满足：补偿系数与b相等，其中，dλ′为温度变化引起的中心波长变化，dT为温度变化，b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数。无热阵列波导光栅模块在工业温度范围内处于对称补偿时，仅在-5～65℃具有较好的补偿效果，在-40～-5℃以及65～85℃温度段内补偿效果较差。
欠补偿满足：大于b，其中，dλ′为温度变化引起的中心波长变化，dT为温度变化，b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数。无热阵列波导光栅模块在工业温度范围内处于欠补偿时，在-40～25℃具有较好的补偿效果，在25～85℃补偿效果较差。
过补偿满足：小于b，其中，dλ′为温度变化引起的中心波长变化，dT为温度变化，b为芯片中心波长λ随温度T变化函数的一次项系数。无热阵列波导光栅模块在工业温度范围内处于过补偿时，在25～85℃具有较好的补偿效果，在-40～25℃补偿效果较差。
针对不同的补偿状态，在不同的温度范围，其补偿效果不同，本发明实施例获取补偿状态后，可以根据不同的补偿状态，在不同的温度范围采取不同的温度调节策略，对无热阵列波导光栅模块的AWG芯片或加热或降温，使无热阵列波导光栅模块始终处于能达到较好补偿效果的目标温度附件或目标温度范围内。
本发明实施例提供的一种无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，根据无热阵列波导光栅模块处于工业温度范围内的不同的补偿状态，在工业温度范围内的预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置对所述无热阵列波导光栅模块的AWG芯片进行加热或降温。针对芯片级AWG组件在工业级温度范围内进行温度调节控制，相比有热AWG需要在整个工作温度范围内对整个模块进行恒温处理的方式，本发明实施例方法在预设温度范围内进行处理，功耗更低，响应速度更快，使得波长漂移的控制精度能适应更宽的温度范围，能够满足工业应用需求。
基于上述实施例，对于步骤301，所述基于所述补偿状态，当环境温度在预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内，具体包括：
通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置检测所述金属电极的阻值；
根据所述阻值计算所述AWG芯片的工作温度；
基于所述补偿状态，当环境温度处于一个或多个预设温度范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热或降温，以将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
本发明实施例的无热阵列波导光栅模块，其AWG芯片背面的金属电极与温度调节控制装置连接，检测金属电极的阻值，即可计算出AWG芯片的工作温度。
基于上述对补偿状态的分析，即对称补偿时，仅在-5～65℃具有较好的补偿效果，在-40～-5℃以及65～85℃温度段内补偿效果较差；欠补偿时，在-40～25℃具有较好的补偿效果，在25～85℃补偿效果较差；过补偿时，在25～85℃具有较好的补偿效果，在-40～25℃补偿效果较差。因此，可以在对称补偿状态时，在两个温度范围-40～-5℃以及65～85℃对AWG芯片进行温度补偿；在欠补偿状态时，在温度范围25～85℃对AWG芯片进行温度补偿；在过补偿状态时，在温度范围-40～25℃对AWG芯片进行温度补偿，使得所述AWG芯片的工作温度趋近于目标温度或维持在目标温度范围，从而可以控制波长漂移。
下面分别对不同的补偿状态下的宽温补偿进行说明。
基于上述实施例，所述补偿状态包括过补偿状态；相应的，
步骤301中，所述基于所述补偿状态，当环境温度处于一个或多个预设温度范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热或降温，以将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内，具体包括：
基于所述过补偿状态，当环境温度在-40～-5℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得所述AWG芯片的工作温度趋近于-5℃。
基于前述分析，在过偿状态时，可以在温度范围-40～25℃对AWG芯片进行温度补偿。
本发明实施例在过补偿状态时，仅对环境温度在-40～-5℃范围内时进行温度补偿，具体的温度补偿是，仅通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得AWG芯片的实际工作温度控制在-5℃左右。当AWG芯片的实际工作温度在-5℃时，其波长漂移较小，可以满足工业应用。
进一步，当AWG芯片的工作温度在-5～25℃范围时，仍然可以通过温度调节控制装置进一步调节温度，继续对AWG芯片加热，使得AWG芯片的实际工作温度接近于25℃，此时的AWG芯片波长漂移更小，波长漂移控制接近最佳效果。
图5为本发明实施例工业温度范围内过补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图，通过本发明实施例宽度补偿后的中心波长漂移与温度的关系曲线，与未使用本方法时的中心波长漂移与温度的关系曲线进行对比，可知，本方法可以在工业温度范围内有效的控制AWG芯片的波长漂移，满足工业应用的需要。
基于上述实施例，所述补偿状态包括欠补偿状态；相应的，
步骤301中，所述基于所述补偿状态，当环境温度处于一个或多个预设温度范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热或降温，以将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内，具体包括：
基于所述欠补偿状态，当环境温度在65～85℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得所述AWG芯片的工作温度维持在65℃以下。
基于前述分析，在欠偿状态时，可以在温度范围25～85℃对AWG芯片进行温度补偿。
本发明实施例在欠补偿状态时，仅对环境温度在65～85℃范围内时进行温度补偿，具体的温度补偿是，仅通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得AWG芯片的实际工作温度控制在65℃以下。当AWG芯片的实际工作温度在65℃以下时，其波长漂移较小，可以满足工业应用。
进一步，当AWG芯片的工作温度在25～65℃范围时，仍然可以通过温度调节控制装置进一步调节温度，继续对AWG芯片降温，使得AWG芯片的实际工作温度接近于25℃，此时的AWG芯片波长漂移更小，波长漂移控制接近最佳效果。
图6为本发明实施例工业温度范围内欠补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图，通过本发明实施例宽度补偿后的中心波长漂移与温度的关系曲线，与未使用本方法时的中心波长漂移与温度的关系曲线进行对比，可知，本方法可以在工业温度范围内有效的控制AWG芯片的波长漂移，满足工业应用的需要。
基于上述实施例，所述补偿状态包括对称补偿状态；相应的，
步骤301中，所述基于所述补偿状态，当环境温度处于一个或多个预设温度范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热或降温，以将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内，具体包括：
基于所述对称偿状态，当环境温度在-40～-5℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得所述AWG芯片的工作温度维持在-5℃以上；当环境温度在65～85℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得所述AWG芯片的工作温度维持在65℃以下；
当所述AWG芯片的工作温度在-5～65℃范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的AWG芯片的结构进行波长调节，以实现波长补偿控制。
基于前述分析，对称补偿状态时，可以在两个温度范围-40～-5℃以及65～85℃对AWG芯片进行温度补偿。
本发明实施例在对称补偿状态时，若工作环境温度一直处于高低温交替变化，即在低温区域-40～-5℃和高温区域65～85℃之间交替变化，则分别在这两个温度区间进行温度补偿，具体的温度补偿是，在低温区域-40～-5℃，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得AWG芯片的实际工作温度控制在-5℃左右；在高温区域65～85℃，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得所述AWG芯片的工作温度维持在65℃以下。
通过上述在低温区域和高温区域对AWG芯片的温度调节，使得AWG芯片的实际工作温度可以维持在-5～65℃的范围内。
进一步，当AWG芯片的工作温度在-5～65℃范围时，可以通过所述无热阵列波导光栅模块的AWG芯片的结构进行波长调节，以实现精确的波长控制。具体的，可以通过AWG芯片光路部分的三角槽进行波长调节。
图7为本发明实施例工业温度范围内对称补偿状态下宽温补偿前后的波长漂移曲线对比示意图，通过本发明实施例宽度补偿后的中心波长漂移与温度的关系曲线，与未使用本方法时的中心波长漂移与温度的关系曲线进行对比，可知，本方法可以在工业温度范围内有效的控制AWG芯片的波长漂移，满足工业应用的需要。
综上所述，本发明实施例提供一种无热阵列波导光栅模块，并提供一种基于所述无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，具有如下有益效果：
本发明实施例在无热AWG芯片的商温应用基础上，对波长漂移进一步控制，使得波长漂移的控制精度能适应更宽的温度范围；只针对芯片级AWG组件在工业级温度范围内进行温度调节控制，相比有热AWG需要在整个工作温度范围内对整个模块进行恒温处理的方式，功耗更低，响应速度更快；采用芯片级的无热AWG器件比较成熟，本发明实施例仅在现有技术上进行分段温度控制即可，比较容易实现，能够满足工业生产和应用需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无热阵列波导光栅模块，其特征在于，包括：
AWG芯片，所述AWG芯片的背面设置有金属电极；
温度调节控制装置，所述温度调节控制装置与所述金属电极电连接，用于通过所述金属电极的阻值计算所述AWG芯片的工作温度，并在工业温度范围的预设温度范围内将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
2.根据权利要求1所述的无热阵列波导光栅模块，其特征在于，通过导电胶将所述金属电极与所述温度控制装置固定粘接，以将所述AWG芯片固定在所述温度调节控制装置上。
3.根据权利要求1或2所述的无热阵列波导光栅模块，其特征在于，所述温度调节控制装置包括光路基座和设置于所述光路基座上的电路控制部分；
所述光路基座的热膨胀系数与所述AWG芯片的材料的热膨胀系数相等或者近似相等；
所述电路控制部分，用于检测所述金属电极的阻值，根据所述阻值计算所述AWG芯片的工作温度，并在在工业温度范围的预设温度范围内对所述AWG芯片进行加热或降温以调节所述AWG芯片的工作温度。
4.根据权利要求1所述的无热阵列波导光栅模块，其特征在于，所述金属电极的材质为钛钨合金。
5.一种基于权利要1-4任一项所述无热阵列波导光栅模块的宽温补偿方法，其特征在于，包括：
300，获取所述无热阵列波导光栅模块处于工业温度范围内的补偿状态；
301，基于所述补偿状态，当环境温度在预设温度范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内；
其中，所述预设温度范围为所述工业温度范围内的一段温度范围。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤301具体包括：
通过所述无热阵列波导光栅模块的温度调节控制装置检测所述金属电极的阻值；
根据所述阻值计算所述AWG芯片的工作温度；
基于所述补偿状态，当环境温度处于一个或多个预设温度范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热或降温，以将所述AWG芯片的工作温度调节至目标温度或维持在目标温度的预定范围内。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述补偿状态包括过补偿状态，相应的，步骤301具体包括：
基于所述过补偿状态，当环境温度在-40～-5℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得所述AWG芯片的工作温度趋近于-5℃。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述补偿状态包括欠补偿状态，相应的，步骤301具体包括：
基于所述欠补偿状态，当环境温度在65～85℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得所述AWG芯片的工作温度维持在65℃以下。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述补偿状态包括对称补偿状态，相应的，步骤301具体包括：
基于所述对称补偿状态，当环境温度在-40～-5℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行加热，使得所述AWG芯片的工作温度维持在-5℃以上；当环境温度在65～85℃范围内时，通过所述温度调节控制装置对所述AWG芯片进行降温，使得所述AWG芯片的工作温度维持在65℃以下；
当所述AWG芯片的工作温度在-5～65℃范围内时，通过所述无热阵列波导光栅模块的AWG芯片进行波长调节，以实现波长补偿控制。
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