CN114364955A - 光电子稳定电路 - Google Patents

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卡尔·雷米
奥马尔·奥兹古·伊尔迪里姆
齐锡拉·拉维
沙闪克·古普塔
尼古拉斯·C·哈里斯
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Abstract

用于调谐基于光电子的组件的方法和设备。光电检测器被配置为基于对基于光电子的组件的光强度的测量来输出电信号，该光强度与基于光电子的组件的失谐量成比例。模数转换(ADC)电路被配置为基于从光电检测器输出的电信号来输出数字信号。反馈控制电路被配置为至少部分地基于从ADC电路输出的数字信号来调谐基于光电子的组件。

Description

光电子稳定电路
技术领域
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2019年7月2日提交的题为“Ring/DiskResonator Stabilization”的美国临时申请第62/869,690号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
在硅光电子中，环形/圆盘谐振器是各种应用中使用的最通用组件之一。环形/圆盘谐振器的常见用途包括将光从总线波导倏逝耦合到环形/圆盘。在这种配置中，总线波导的透射光谱在环形共振处显示出骤降，并且因此可以被用作高质量的光谱滤波器或传感器。与电输入(例如，来自p-n结或热敏电阻)耦合的环形/圆盘谐振器也作为高速电光调制器工作。环形/圆盘谐振器也是光学延迟线的一个有吸引力的选择，因为接近谐振的强色散会导致较大的群延迟。
发明内容
本申请的各方面涉及用于稳定光电子组件操作的电路和技术。例如，在一些实施例中，温度的变化在环形/盘形谐振器中引起不期望的相移，从而导致谐振器失谐。本文描述的电路和技术提供了对光电子组件的失谐的高精度检测以及对其一个或多个特性的的高精度调制，以纠正不良的影响。
一些实施例涉及一种设备，包括被配置为基于对基于光电子的组件的光强度的测量来输出电信号的光电检测器，该光强度与基于光电子的组件的失谐量成比例；模数转换(ADC)电路，被配置为基于从光电检测器输出的电信号而输出数字信号；以及反馈控制电路，其被配置为至少部分地基于从ADC电路输出的数字信号而调谐基于光电子的组件。
在一些方面，基于光电子的组件是环形谐振器。
在一些方面，基于光电子的组件包括视口，并且光电检测器包括被配置为检测通过视口的光强度的光电检测器。
在一些方面，该设备还包括数字控制器，该数字控制器被配置为接收从ADC电路输出的数字信号，至少部分基于接收到的数字信号而生成数字脉冲序列，并将数字脉冲序列提供给反馈控制电路。
在一些方面，ADC电路还包括积分电容器，该积分电容器被配置为在转换为数字信号之前对从光电检测器输出的电信号的至少一部分进行积分。
在一些方面，数字控制器还被配置为设置积分电容器的积分时间。
在一些方面，ADC电路还包括第一模拟多路复用器，该第一模拟多路复用器被配置为在积分电容器积分之前从光电检测器输出的电信号中减去偏移值。
在一些方面，ADC电路还包括布置在第一模拟多路复用器的输出和积分电容器之间的第二模拟多路复用器。
在一些方面，ADC电路还包括多级放大电路，该多级放大电路被配置为放大由积分电容器存储的电压。
在一些方面，ADC电路包括双斜率积分ADC。
在一些方面，数字控制器包括计数器。
在一些方面，反馈控制电路包括与数模转换器(DAC)耦合的脉宽调制(PWM)电路。
在一些方面，DAC的分辨率小于或等于8位。
在一些方面，PWM电路被配置为执行代码抖动。
在一些方面，数字控制器被配置为控制由PWM电路执行的代码抖动的至少一个参数。
在一些方面，反馈控制电路被配置为通过控制基于光电子的组件的温度而调谐基于光电子的组件。
在一些方面，反馈控制电路被配置为通过在基于光电子的组件中引入相移来控制基于光电子的组件的温度。
在一些方面，反馈控制电路包括在基于光电子的组件中提供电光效应和热相移中的至少一个的调制器。
在一些方面，调制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
在一些方面，反馈控制电路被配置为将基于光电子的组件的温度精确地控制到0.001摄氏度以内。
在一些方面，反馈控制电路被配置为具有50000分之一的外加功率的精度。
在一些方面，反馈控制电路被配置为基于由反馈控制电路产生的时间平均功率来调谐基于光电子的组件。
在一些方面，ADC电路被配置为具有纳安范围内的电流灵敏度。
一些实施例涉及一种稳定基于光电子的组件的方法。该方法包括基于检测到的与基于光电子的组件的失谐量成比例的光强度来生成第一电信号，从第一电信号中减去偏移值以产生第二电信号，放大第二电信号，基于放大的第二电信号生成数字信号，以及至少部分地基于所生成的数字信号来调谐基于光电子的组件。
在一些方面，基于光电子的组件是环形谐振器。
在一些方面，该方法还包括至少部分地基于数字信号来生成数字脉冲序列，以及至少部分地基于所生成的数字脉冲序列来调谐基于光电子的组件。
在一些方面，该方法还包括在生成数字信号之前对第一电信号的至少一部分进行积分。
在一些方面，该方法还包括动态设置积分时间，在该积分时间期间对第一电信号执行积分。
在一些方面，放大第二电信号包括执行多级放大。
在一些方面，该方法还包括基于所生成的数字信号执行代码抖动。
在一些方面，调谐基于光电子的组件包括控制基于光电子的组件的温度。
在一些方面，控制基于光电子的组件的温度包括在基于光电子的组件中引入相移。
一些实施例涉及一种设备，该设备包括基于光电子的环形谐振器、在特定周期测量环形谐振器光强度的光电检测器、根据所测量的代表环形谐振器中的温度波动的光强度来生成精密信号的精密电路，以及控制环形谐振器的温度的反馈控制电路。
在一些方面，反馈控制电路将环形谐振器的温度精确地控制到0.001摄氏度以内。
在一些方面，精密电路包括双斜率积分模数转换器(ADC)。
在一些方面，反馈控制电路包括低精度数模转换器(DAC)和代码抖动电路。
在一些方面，反馈控制电路包括与环形谐振器耦合的温度控制器。在一些方面，温度控制器包括在环形谐振器中引入相移的元件。
在一些方面，温度控制器包括在环形谐振器中提供电光效应和热相移中的至少一个的元件。
在一些方面，温度控制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
一些实施例涉及一种方法，该方法包括：在周期性校准向量期间测量由基于光电子的环形谐振器输出的光强度，基于测量的代表环形谐振器中温度波动的强度来生成电信号，并通过反馈，控制环形谐振器的温度。
在一些方面，控制包括将环形谐振器的温度控制到0.001摄氏度以内。
在一些方面，生成包括使用双斜率积分模数转换器(ADC)。
在一些方面，生成包括生成具有纳安范围内的电流灵敏度的高精度的数字化信号。
在一些方面，生成包括执行模拟基线减法以扩展数字化信号的动态范围。
在一些方面，控制包括将控制信号驱动到与环形谐振器耦合的温度控制器中。
在一些方面，温度控制器包括在环形谐振器中引入相移的元件。
在一些方面，用于提供温度控制的元件包括电阻器、p-n结或p-i-n结中的至少一个。
在一些方面，控制包括通过使用低精度DAC执行数模转换(DAC)来生成控制信号。
在一些方面，控制还包括执行代码抖动方案。
在一些方面，控制具有约50000分之一的外加功率的精度。
一些实施例涉及包括基于光电子的环形谐振器、检测环形谐振器的光强度的光电检测器、基于检测到的代表环形谐振器的温度波动的光将信号进行数字化的低噪声、高精度的模数转换器(ADC)、基于检测到的光而提供温度控制信号的数字反馈电路，以及与环形谐振器耦合的温度控制器，基于控制信号控制环形谐振器的温度。
在一些方面，ADC包括双斜率积分ADC。
在一些方面，ADC生成具有电流灵敏度在纳安范围内的高精度的数字化信号。
在一些方面，反馈电路包括低精度数模转换器(DAC)。
在一些方面，反馈电路还包括代码抖动电路。
在一些方面，温度控制器包括在环形谐振器中引入相移的元件。
在一些方面，温度控制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
在一些方面，检测器在周期性校准期间检测环形谐振器的光强度。
前述设备和方法实施例可以通过上面或下面进一步详细描述的方面、特征和动作的任何适当组合来实施。通过以下结合附图的描述，可以更充分地理解本教导的这些方面和其他方面、实施例和特征。
附图说明
图1示出了根据一些实施例的用于稳定光电子组件的系统的框图；
图2示出了根据一些实施例的用于稳定环形/圆盘谐振器的系统的示意图；
图3示出了根据一些实施例使用的模数转换电路；
图4示出了根据一些实施例由数字控制器生成的控制信号的时序图；以及
图5示出了根据一些实施例的用于稳定光电子组件的过程的流程图。
具体实施方式
许多光电子组件(诸如环形/圆盘谐振器)对波动(例如，温度波动)很敏感，这会导致它们的性能低于最佳水平。例如，为了保持对输入光信号的一致调制，环形/圆盘谐振器的温度应保持在较窄的温度范围内。在高精度应用中，这可能需要控制在0.001摄氏度以内。对半导体器件的传统热监测使用热二极管。然而，这些设备通常不能精确测量到期望的精度水平。
光学系统性能的测量可能涉及纳安范围内的电流波动的检测。然而，在电反馈电路中直接使用这些信号是不切实际的，因为这种系统的本底噪声通常高于导致感兴趣的信号被掩埋在噪声中的波动水平。此外，传统的稳定环形谐振器中的放大器设计无法以高精度控制环形/圆盘谐振器。本发明人已经认识到并理解到，可以改进用于稳定光电子组件(诸如具有高精度的环形/盘谐振器)的传统技术。为此，一些实施例涉及用于提供光电子组件的高灵敏度检测和高精度调制控制的电路和技术。
图1示出了用于稳定光电子组件102的一个或多个方面(例如，温度、相位)的系统100的框图。下文更详细地描述的光电子组件102的示例是环形/圆盘谐振器。然而，应当理解，本文所述的检测和反馈控制电路可以替选地用于期望精确温度控制或相位稳定的其他光电子组件，包括但不限于光子晶体腔和马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪。此外，尽管环形设备被描述为光电子组件102的一个示例，但是应当理解，具有形状不同于环形的腔体的光电子设备可以替选地与本文描述的稳定电路一起使用。
系统100包括检测器110，该检测器被配置为测量光电子组件102的感兴趣的特性，该特性可以随时间而变化。例如，在一些实施例中，检测器110被配置为检测代表在环形/圆盘谐振器中传送的功率的光电流。可以使用能够提供与光电子组件102的失谐量(例如，某些特性随时间的波动)成比例的信号的任何合适的检测器110。
系统100还包括模数(ADC)电路112，其将检测器110生成的模拟信号转换为可被用于设置反馈控制信号的数字信号(例如，数字位串)。在一些实施例中，ADC电路112的一个或多个组件可基于从数字控制器114接收的信号进行配置，如下文更详细地描述的。除了提供模数转换之外，ADC电路112还可以包括一个或多个组件，以移除输入模拟信号的偏移分量和/或提供放大以通过在期望的动态范围内扩展信号来提高输入模拟信号的信噪比。从ADC112输出的数字信号被提供给数字控制器114，数字控制器114使用来自检测过程的数字信号来设置用于调谐光电子组件102的一个或多个反馈控制参数。
系统100还包括反馈控制电路116，该反馈控制电路被配置为从数字控制器114接收控制信号并生成高精度的控制输出。高精度控制输出被用于控制调制器118以稳定光电子组件102的感兴趣特性(例如，温度、相位)。
图2示意性地示出了系统100的实施方式，其中要稳定的光电子组件102是基于光电子的环形/圆盘谐振器。如图所示，环形/圆盘谐振器与输入波导耦合，该输入波导接收来自激光器的光并产生稳定的调制输出。检测器110使用光电元件210来实施，光电元件210的示例是光电检测器(例如，光电二极管)。当谐振器被完全调谐时，没有光会被光电二极管检测到。然而，当谐振器失谐时(例如，由于温度波动或制造变化)，一些功率将由谐振器传送，这将被光电二极管检测到。光电元件210可以包括积分元件(例如，电容器)或与之相关联，该积分元件响应于检测到的光而随时间对电流或电压进行积分。积分的电流或电压随后可以由ADC电路112的组件进一步处理，如下文更详细地描述的。
光电元件210可以被配置为测量作为输入提供给系统的周期性校准向量期间接收到的光的强度。校准向量可以足够频繁地被发送，以便可以使温度调整跟上任何全球温度变化。例如，校准向量可以每10μs、每100μs、每1ms或在10μs-1ms之间的任何其他合适的时间间隔被发送。光强度由光电元件210经由环形/圆盘谐振器的观察端口捕获。以这种方式，从光学系统中取出少量光用于该测量。由于光量很小，因此相关联的电信号也很小——通常大约在微安的数量级。
光电元件210可以被布置成以任何合适的方式检测来自环形/圆盘谐振器的光。例如，光电元件210可以被定位成在环形/圆盘谐振器的某些其他点处检测光，而不是如图2所示的被定位于与输入波导的耦合点附近。
图2中所示的系统包括模数转换(ADC)电路112，其接收来自光电元件210的电信号作为输入，并将输入电信号转换为数字信号。
由于检测到的电信号的较小振幅，ADC电路112可以包括放大输入信号和/或执行其他处理的电路，诸如减去偏移(例如，基线)分量，如下文更详细地讨论的。在一些实施例中，ADC电路112包括具有模拟基线减法的电流模式双斜率积分ADC(IADC)，其示例在下文描述的图3中更详细地示出。IADC被配置为输出电流灵敏度在纳安范围内的高精度的数字化信号。IADC架构的电流模式特征有助于ADC电路122与光电子系统的其他组件的直接积分。积分拓扑平均了积分窗口上不期望的高频噪声，这增加了系统的检测灵敏度。由此产生的IADC电路的双斜率架构使设计对积分器的过程变化不敏感，从而提高了精度。
ADC电路112的输出是作为输入被提供给数字控制器114的数字位串。数字控制器114对数字位串进行操作，以确定要发送到反馈控制电路116的控制信号。在一些实施例中，数字控制器114被实施为计数器，其示例结合图3和图4进行描述。
从数字控制器输出的控制信号可以是数字脉冲序列，其被提供给反馈控制电路116以控制传递到调制器118的时间平均功率。在一些实施例中，数字脉冲序列的脉冲宽度和/或占空比至少部分地基于输入到数字控制器的数字位串的幅度来确定。反馈控制电路116被配置为将电压驱动到调制器118中，以便控制环形谐振器102的特性。在图2的实施方式中，调制器118被实施为生成热量以控制环形谐振器的温度的电阻器。如上所述，该电阻器生成的热量基于由ADC电路112进行的测量。在一些实施例中，调制器118可以使用除了电阻器之外的一个或多个组件来实施，包括但不限于p-n结和p-i-n结。
为了保持对环的温度的严格控制，在一些实施例中，反馈控制电路116具有约50000分之一的外加功率的精度。本发明人已经认识到，传统的高精度DAC由于其对噪声的灵敏度而无法满足这一性能要求。它们的实施方式所需的较大面积、它们的缓慢运行速度以及操作它们所需的大量功率也是传统高精度DAC的不良的特性，这使得它们不适合用于诸如本文所述的高精度反馈控制系统中。
一些实施例不使用高精度DAC来驱动调制器116，而是使用低精度电路和数字编码技术的组合来实现高精度的控制。如图2所示，反馈控制电路116包括脉宽调制(PWM)电路220和低精度(例如，8位)数模转换器(DAC)222。控制方案的精度基于PWM电路220的精度和DAC 222的精度的组合来确定，从而允许使用精度较低的DAC来实现高精度输出。PWM电路220从数字控制器114接收数字脉冲序列作为输入。例如，对于8位PWM周期，有256(28)个仓，每个仓在输入数字脉冲序列中可以包括0或1的值。因此，调制器可以在2.560μs周期内以1/256的增量进行控制，从而向反馈控制电路输出增加8位精度。应当理解，8位PWM周期仅仅是可被使用的PWM周期的一个示例，并且可以替选地使用更大(或更小)的PWM周期，前提是系统的热时间常数超过总PWM周期。当与低精度(例如，8位)DAC 222组合使用时，反馈控制输出的总精度是由PWM电路220和DAC 222提供的精度之和(例如，16位)，导致对环形/圆盘谐振器的温度调节进行细粒度控制。
在一些实施例中，数字编码方案被用于进一步增加反馈控制电路116的高精度。这种数字编码方案的一个示例是代码抖动。在包括代码抖动的实施例中，PWM电路220在以高频输出相邻DAC代码之间进行交替。例如，在每个PWM周期，PWM电路220被配置为确定是驱动代码＝N还是代码＝N+1。数字控制器114被配置为控制花费在代码＝N与代码＝N+1上的时间的百分比，并且抖动输出用精度低得多的DAC实现极高的精度。被控制的电气和热力系统提供了一种低通滤波器，该低通滤波器可以自动平均抖动代码，从而使应用于系统的最终调谐能够满足期望的精度要求(例如，外加功率的50000分之一)。
调制器116在图2的实施方式中被显示为电阻器，该电阻器被高精度驱动以生成热量来控制环形/圆盘谐振器的温度。然而，应当理解，调制器116可以使用被设计用于提供不同调制技术的其他组件来实施，包括但不限于电子色散和克尔非线性(Kerrnonlinearity)。
图3示出了可以包括在ADC电路112中的示例性IADC电路。如图所示，ADC电路112包括一对模拟多路复用器(MUX1 310、MUX2、312)，其以固定的时间量将来自光电元件210的输入电流引导到积分电容器314上。例如，积分电容器314可以具有大约10-20pF的值，并且积分时间可以被设置在1-10μs(例如，2μs)的范围内。
ADC电路112还包括一对运算跨导放大器(OTA1 316、OTA2 318)。例如，OTA1和OTA2可以是高增益低压折叠共源共栅OTA，其中OTA1和电容器314被配置为反馈积分器，并且OTA2被配置为开环比较器(或过零检测器)。Vref是由低压带隙参考电路生成的DC参考电压(例如，500mV)，该电路在单电源OTA中用作虚拟地面。
在图3的电路中，数字控制器114使用计数器320来实施。图4描述了图3所示的IADC电路的一个ADC转换周期的时序图。根据一些实施例，时序图包括由计数器320生成的控制信号，以控制IADC电路的组件。例如，输入信号的时序向积分电容器314提供不同充电/放电时间，以允许精确测量输入电流。
在一些实施例中，图3所示的IADC电路被配置为根据图4所示的时序图如下操作。最初，将复位信号(reset)设置为有效以分别将积分器314的输出电压和计数器320的值复位为零。在ADC转换周期的开始处，首先将复位信号设置为无效以启用积分器314。类似地，将选择信号(sel)设置为有效以指示积分阶段的开始，其中正DC输入光电流(idet)在持续时间内被提供给积分器314，该持续时间为N＝400个5-ns时钟周期，或相当于2μs的积分周期(T)。在此期间，积分器314在节点vint上产生线性电压上升斜率，其正斜率与输入电流的比率成比例。在积分阶段结束时，节点vint处的电压由下式给出：vint＝(idet/Cint)*T，其中Cint是积分电容(例如，16pF)。随后，将信号sel设置为无效以指示去积分阶段的开始，其中恒定负参考电流(iref)被提供给积分器314。在此期间，数字上升计数器开始计数，同时积分器314在节点vint上产生具有恒定负斜率的线性电压下降斜率。当节点vint上的电压达到零时，比较器318在节点dout上产生使计数器320停止的过零检测信号。此时，现有的计数器值成为输出代码，其被存储在内存中。输出代码由D＝ceil[N*(idet/iref)]给出，其中0<idet/iref<1。在去积分阶段结束时，将复位信号(reset)设置为有效以复位积分器314和计数器320，指示转换周期的结束。
本发明人已经认识到，代表环形/圆盘谐振器中温度波动的较小检测电流被较大DC基线电流所掩埋。一些实施例包括在放大之前至少部分地移除该DC基线电流的电路，从而提高精度并扩展系统的动态范围。通过在转换之前移除冗余基线以通过设计来解决较少数量的位，而不是使用高分辨率系统在每次转换时解决不期望的基线电流，可以使用精度低得多的ADC获得类似的高精度结果。在一些实施例中，这是通过如下生成可编程的温度不敏感带隙电流参考来消除不需要的DC基线来实现的。电流消除方案可以通过分别从输入(idet)和参考(iref)电流中减去DC偏移电流(iosdet和iosref)来进一步改善动态范围。在这种情况下，输出代码由下式给出：D＝ceil[N*(idet-iosdet)/(iref-iosref)]，其中0<(idet-iosdet)/(iref-iosref)<1。适当选择偏移电流可使(idet-iosdet)/(iref-iosref)项最大化，以接近1，从而使ADC输出代码最大化，从而增强系统的动态范围。减去DC基线然后放大剩余的输入电流信号的组合填充了ADC的动态范围，该组合提供了使用低精度组件的高精度检测电路。
一些实施例不是无源ADC系统，而是使用从数字控制器114输出的控制信号来控制ADC电路112如何操作的各个方面。例如，数字控制器114可以使用控制信号cap_sel设置积分的斜率或速率。数字控制器114还可以向ADC电路112提供其他控制信号，包括iosdet_sel信号，以选择在积分期间要减去的DC偏移电流(iosdet)；iosref_sel信号，以在去积分过程中选择要减去的DC偏移电流(iosref)；提供给MUX 310的sel信号，以在积分和去积分阶段之间进行选择；以及提供给MUX 312的复位信号，以在积分周期之后复位积分电容器314上的电压。
图5示出了根据一些实施例用于提供调制器的高精度反馈控制的过程500，从而为基于光电子的组件提供稳定性。在动作510中，测量基于光电子的组件的失谐。例如，在上述示例性系统中，光电二极管被用于测量从环形/圆盘谐振器中提取的少量光，以确定谐振器的性能是否由于温度波动而从最佳(谐振)状态改变。过程500然后进行到动作512，其中由检测器产生的模拟电信号(例如，电流)被转换为数字信号以供数字控制器处理。如上所述，在一些实施例中，输入电信号在转换为数字信号之前被处理(例如，通过减去偏移值、通过执行放大等)。
过程500然后进行到动作514，其中数字控制器至少部分基于由ADC电路产生的数字信号中编码的失谐量而生成控制信号。例如，在上述示例中，数字控制器产生作为输入提供给反馈控制电路的数字脉冲序列。过程500然后进行到动作516，其中反馈控制电路被用于控制调制器以改善光电子组件的调谐。在上述示例中，调制器是被配置为响应于施加到电阻器上的电流而生成热量的电阻器。反馈控制电路控制提供给电阻器的时间平均功率，以高精度补偿检测器检测到的温度波动。
过程500然后进行到动作518，其中确定是否期望对光电子组件进行附加调谐。如果确定不需要进一步调谐，则过程500结束。否则，过程500返回到动作510，在此执行光电子组件失谐的新的测量，并且重复该过程，直到在动作518中确定不再期望对光电子组件进行调谐。
因此在描述了本申请技术的几个方面和实施例之后，应当理解，本领域普通技术人员将很容易想到各种改变、修改和改进。此类改变、修改和改进旨在落入本申请中所描述的技术的精神和范围内。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，创造性实施例可以以不同于具体描述的方式实施。此外，本文描述的两个或多个特征、系统、物品、材料和/或方法的任何组合，如果这些特征、系统、物品、材料和/或方法不是相互不一致的，则被包括在本公开的范围内。
同样，如上所述，一些方面可以体现为一种或多种方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式进行排序。因此，可以构造实施例，其中以不同于图示的顺序执行动作，这可以包括同时执行一些动作，即使在图示实施例中示出为顺序动作。
本文所定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义术语的普通含义。
如本文在说明书和权利要求书中使用的不定项“一个”，除非明确指出相反，否则应理解为“至少一个”。
如本文在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为表示如此结合的元素中的“任意一个或两个”，即，在某些情况下结合存在，而在其他情况下分离存在的元素。
如本文在说明书和权利要求书中使用的，关于一个或多个元素的列表，短语“至少一个”应被理解为表示从元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许可以选择性地存在除了在短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元素之外的元素，无论与那些具体标识的元素是相关还是不相关。
术语“近似”和“大约”在一些实施例中可被用于表示在目标值的±20％内，在一些实施例中在目标值的±10％内，在一些实施例中在目标值的±5％内，以及在一些实施例中在目标值的±2％内。术语“近似”和“大约”可能包括目标值。

Claims (59)

1.一种设备，包括：
光电检测器，所述光电检测器被配置为基于对基于光电子的组件的光强度的测量而输出电信号，所述光强度与所述基于光电子的组件的失谐量成比例；
模数转换ADC电路，所述模数转换ADC电路被配置为基于从所述光电检测器输出的所述电信号输出数字信号；以及
反馈控制电路，所述反馈控制电路被配置为至少部分地基于从所述ADC电路输出的所述数字信号而调谐所述基于光电子的组件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基于光电子的组件是环形谐振器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中
所述基于光电子的组件包括视口，以及
所述光电检测器包括被配置为检测通过所述视口的光强度的光电检测器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括数字控制器，所述数字控制器被配置为：
接收从所述ADC电路输出的所述数字信号；
至少部分地基于所接收到的数字信号而生成数字脉冲序列；以及
向所述反馈控制电路提供所述数字脉冲序列。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路还包括积分电容器，所述积分电容器被配置为在转换为数字信号之前对从所述光电检测器输出的所述电信号的至少一部分进行积分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述数字控制器还被配置为设置所述积分电容器的积分时间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路还包括第一模拟多路复用器，所述第一模拟多路复用器被配置为在由所述积分电容器进行积分之前从所述光电检测器输出的所述电信号中减去偏移值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路还包括布置在所述第一模拟多路复用器的输出和所述积分电容器之间的第二模拟多路复用器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路还包括被配置为放大由所述积分电容器存储的电压的多级放大电路。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路包括双斜率积分ADC。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述数字控制器包括计数器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路包括与数模转换器DAC耦合的脉宽调制PWM电路。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述DAC具有小于或等于8位的分辨率。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，所述PWM电路被配置为执行代码抖动。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述数字控制器被配置为控制由所述PWM电路执行的所述代码抖动的至少一个参数。
16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路被配置为通过控制所述基于光电子的组件的温度而调谐所述基于光电子的组件。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述反馈控制电路被配置为通过在所述基于光电子的组件中引入相移来控制所述基于光电子的组件的温度。
18.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述反馈控制电路包括在所述基于光电子的组件中提供电光效应和热相移中的至少一个的调制器。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述调制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路被配置为将所述基于光电子的组件的温度精确地控制到0.001摄氏度以内。
21.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路被配置为具有50000分之一的外加功率的精度。
22.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路被配置为基于由所述反馈控制电路产生的时间平均功率来调谐所述基于光电子的组件。
23.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述ADC电路被配置为具有纳安范围内的电流灵敏度。
24.一种稳定基于光电子的组件的方法，所述方法包括：
基于检测到的与所述基于光电子的组件的失谐量成比例的光强度而生成第一电信号；
从所述第一电信号中减去偏移值以产生第二电信号；
放大所述第二电信号；
基于所放大的第二电信号生成数字信号；以及
至少部分地基于所生成的数字信号来调谐所述基于光电子的组件。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述基于光电子的组件是环形谐振器。
26.根据权利要求24或25所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述数字信号生成数字脉冲序列；以及
至少部分地基于所生成的数字脉冲序列来调谐所述基于光电子的组件。
27.根据权利要求24-26中任一项所述的方法，还包括：
在生成所述数字信号之前，对所述第一电信号的至少一部分进行积分。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：
动态地设置积分时间，在所述积分时间期间对所述第一电信号执行积分。
29.根据权利要求24-28中任一项所述的方法，其中，放大所述第二电信号包括执行多级放大。
30.根据权利要求24-29中任一项所述的方法，还包括：
基于所生成的数字信号执行代码抖动。
31.根据权利要求24-30中任一项所述的方法，其中，调谐所述基于光电子的组件包括控制所述基于光电子的组件的温度。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，控制所述基于光电子的组件的温度包括在所述基于光电子的组件中引入相移。
33.一种设备，包括：
基于光电子的环形谐振器；
在特定周期测量所述环形谐振器的光强度的光电检测器；
根据测量的代表所述环形谐振器中温度波动的光强度生成精密信号的精密电路；以及
控制所述环形谐振器的温度的反馈控制电路。
34.根据权利要求33所述的设备，其中，所述反馈控制电路将所述环形谐振器的温度精确地控制到0.001摄氏度以内。
35.根据权利要求33所述的设备，其中，所述精密电路包括双斜率积分ADC。
36.根据权利要求33-35中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路包括低精度DAC和代码抖动电路。
37.根据权利要求33-36中任一项所述的设备，其中，所述反馈控制电路包括与所述环形谐振器耦合的温度控制器。
38.根据权利要求37所述的设备，其中，所述温度控制器包括在所述环形谐振器中引入相移的元件。
39.根据权利要求37或38所述的设备，其中，所述温度控制器包括在所述环形谐振器中提供电光效应和热相移中的至少一个的元件。
40.根据权利要求37-39中任一项所述的设备，其中，所述温度控制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
41.一种方法，包括：
在周期性校准向量期间，测量由基于光电子的环形谐振器输出的光强度；
基于测量的代表所述环形谐振器中温度波动的强度来生成电信号；以及
通过反馈来控制所述环形谐振器的温度。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述控制包括将所述环形谐振器的温度控制到0.001摄氏度以内。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中，所述生成包括使用双斜率积分ADC。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述生成包括生成具有电流灵敏度在纳安范围内的高精度的数字化信号。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述生成包括执行模拟基线减法以扩展所述数字化信号的动态范围。
46.根据权利要求41-45中任一项所述的方法，其中，所述控制包括将控制信号驱动到与所述环形谐振器耦合的温度控制器中。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述温度控制器包括在所述环形谐振器中引入相移的元件。
48.根据权利要求46或47所述的方法，其中，所述加热器包括电阻器、p-n结或p-i-n结中的至少一个。
49.根据权利要求41-48中任一项所述的方法，其中，所述控制包括通过使用低精度DAC执行数模转换来生成控制信号。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述控制还包括执行代码抖动方案。
51.根据权利要求41-50中任一项所述的方法，其中，所述控制具有50000分之一的外加功率的精度。
52.一种设备，包括：
基于光电子的环形谐振器；
检测所述环形谐振器的光强度的光电检测器；
基于检测到的代表所述环形谐振器温度波动的光对信号进行数字化的低噪声、高精度的ADC；
基于所检测到的光提供温度控制信号的数字反馈电路；以及
与所述环形谐振器耦合的温度控制器，所述温度控制器基于所述控制信号控制所述环形谐振器的温度。
53.根据权利要求52所述的设备，其中，所述ADC包括双斜率积分ADC。
54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述ADC生成具有电流灵敏度在纳安范围内的高精度的数字化信号。
55.根据权利要求52-54中任一项所述的设备，其中，所述反馈电路包括低精度DAC。
56.根据权利要求55所述的设备，其中，所述反馈电路还包括代码抖动电路。
57.根据权利要求52-56中任一项所述的设备，其中，所述温度控制器包括在所述环形谐振器中引入相移的元件。
58.根据权利要求52-57中任一项所述的设备，其中，所述温度控制器包括电阻器、p-n结和p-i-n结中的至少一个。
59.根据权利要求52-58中任一项所述的设备，其中，所述光电检测器在周期性校准期间检测所述环形谐振器的光强度。
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