CN109814204A - 一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，包括马赫增德尔干涉仪结构和光路调节单元；所述马赫增德尔干涉仪结构包括输入波导、输出波导、分束器、合束器、第一传输波导和第二传输波导；所述马赫增德尔干涉仪结构具有初始的固定臂长差,所述固定臂长差为第一传输波导和第二传输波导的几何长度差；所述光路调节单元设置于第二传输波导上，用于动态调节光经过第二传输波导和第一传输波导后到达合束器时的相位差，从而实现输出光谱的漂移和特定波长的光功率的衰减。本发明的可调光衰减器，具有片上集成、小型化、动态连续可调等特点，能够同时满足集成芯片片上光功率衰减和精确调控的需要。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，尤其是涉及一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器。
背景技术
现有技术一般为基于光纤技术的分立器件，适用于多个分立光通信器件或设备搭建的光纤通信系统，难以满足集成光通信芯片片上光功率调节需要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上集成、小型化、动态连续可调光衰减器件，满足集成芯片片上光功率衰减和精确调控的需要。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，包括马赫增德尔干涉仪结构和光路调节单元；
所述马赫增德尔干涉仪结构包括输入波导、输出波导、分束器、合束器、第一传输波导和第二传输波导；
所述马赫增德尔干涉仪结构具有初始的固定臂长差的特点；
所述固定臂长差为第一传输波导和第二传输波导的几何长度差；
所述光路调节单元设置于第二传输波导上，用于动态调节光经过第二传输波导和第一传输波导后到达合束器时的相位差，从而实现输出光谱的漂移和特定波长的光功率的衰减。
进一步的，所述光路调节单元基于电光效应实现，或基于热光效应实现。
进一步的，所述光路调节单元基于注入式PN结的电光效应实现，或基于电阻发热产生热光效应实现。
进一步的，所述光路调节单元具有相位差动态连续可调的特点。
进一步的，所述固定臂长差等于0或不等于0。
进一步的，所述马赫增德尔干涉仪结构具有初始的FSR输出光谱的特征。
进一步的，初始衰减幅度为所述马赫增德尔干涉仪结构的插入损耗（IL），动态可调衰减范围为所述马赫增德尔干涉仪结构的静态消光比（ER0）。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1、固定臂长差实现输出光的初始自由光谱区（FSR）特性。
2、光路调节单元实现对马赫增德尔干涉仪结构两臂光传播路径长度差（或相位差）的精确控制，从而实现输出光FSR谱线的漂移；基于输出光谱线漂移实现特定波长光功率衰减的精确控制。
3、光路调节单元的工作机制基于对马赫增德尔干涉仪结构传输波导的折射率的调节，实现方式灵活。可采用不同原理和结构实现，如注入式PN结的电光效应、电阻发热产生热光效应等。
4、片上可调光衰减器的制造工艺与半导体加工技术兼容，可以与光通信芯片一体化设计、同步制造，进而实现通信系统的单片集成。
5、相较于现有技术制造的光衰减器，片上可调光衰减器尺寸大幅缩小，一般为微米量级。
6、片上可调光衰减器的输出光功率动态、连续可调，能够满足集成芯片片上光功率衰减和精确调控的需要。初始衰减幅度为马赫增德尔干涉仪结构的插入损耗（IL），动态可调衰减范围为器件的静态消光比（ER0）。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器的示意图；
图2为不同电压下的输出光谱动态漂移曲线；
图3为特定波长下输出光功率动态衰减曲线；
附图标记说明：1、马赫增德尔干涉仪结构；11、输入波导；12、输出波导；13、分束器；14、合束器；15、第一传输波导；16、第二传输波导；17、固定臂长差；2、光路调节单元。
具体实施方式
如图1所示，一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，包括马赫增德尔干涉仪结构1和光路调节单元2；所述马赫增德尔干涉仪结构1包括输入波导11、输出波导12、分束器13、合束器14、第一传输波导15和第二传输波导16；所述固定臂长差17为第一传输波导15和第二传输波导16的几何长度差，所述固定臂长差17等于0或不等于0；所述光路调节单元2设置于第二传输波导16上，用于动态调节光经过第二传输波导16和第一传输波导15后到达合束器14时的相位差，从而实现输出光谱的漂移和特定波长的光功率的衰减；所述光路调节单元2基于电光效应实现，如注入式PN结的电光效应，或基于热光效应实现，如电阻发热产生热光效应实现。
如图2所示，为可调光衰减器输出光的初始谱线和动态漂移后的谱线示意图。初始谱线为马赫曾德尔干涉仪干涉仪结构固有特性，具有FSR（自由光谱区）特点，FSR大小由固定臂长差决定。谱线随光路调节单元工作电压的不同而动态漂移。可调光衰减器的初始衰减幅度为器件的插入损耗（IL），动态可调范围为谱线静态消光比（ER0）。
器件工作效果如图3所示，在特定波长λ0（即输入光波长）下，改变光路调节单元的工作电压，从而实现输出光功率的动态衰减。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：包括马赫增德尔干涉仪结构和光路调节单元；
所述马赫增德尔干涉仪结构包括输入波导、输出波导、分束器、合束器、第一传输波导和第二传输波导；
所述马赫增德尔干涉仪结构具有初始的固定臂长差；
所述固定臂长差为第一传输波导和第二传输波导的几何长度差；
所述光路调节单元设置于第二传输波导上，用于动态调节光经过第二传输波导和第一传输波导后到达合束器时的相位差，从而实现输出光谱的漂移和特定波长的光功率的衰减。
2.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述光路调节单元基于电光效应实现。
3.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述光路调节单元基于热光效应实现。
4.根据权利要求2所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述光路调节单元基于注入式PN结的电光效应实现。
5.根据权利要求3所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述光路调节单元基于基于电阻发热产生热光效应实现。
6.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述光路调节单元具有相位差动态连续可调的特点。
7.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述固定臂长差等于0。
8.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述固定臂长差不等于0。
9.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：所述马赫增德尔干涉仪结构具有初始的FSR输出光谱的特征。
10.根据权利要求1所述的基于马赫曾德尔干涉仪的片上可调光衰减器，其特征在于：初始衰减幅度为所述马赫增德尔干涉仪结构的插入损耗，动态可调衰减范围为所述马赫增德尔干涉仪结构的静态消光比。
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