CN115390183A - 基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法 - Google Patents

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CN115390183A CN202110563231.3A CN202110563231A CN115390183A CN 115390183 A CN115390183 A CN 115390183A CN 202110563231 A CN202110563231 A CN 202110563231A CN 115390183 A CN115390183 A CN 115390183A
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Abstract

本发明提供一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，在单一芯片制备多个并联的滤波器，通过芯片集成逻辑电路控制路径选择光路调整信号光场的传输路径并使其通过不同的滤波器，实现ITU标准频率间隔自由光谱范围可灵活切换的可编程滤波。本发明解决了传统滤波器只能调谐中心波长、无法改变透过谱的问题，提升了光电信息系统在频域处理方面的灵活性，为可逻辑编程、可软件定义的光电信息系统研发提供重要解决方案。

Description

基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法
技术领域
本发明属于集成光学、光通信与微波光子学的交叉学科领域，具体是指一种利用路径选择光路切换信号光场传输路径、实现自由光谱范围可切换的芯片集成滤波方法，尤其涉及一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法、系统及存储介质。
背景技术
光电信息系统是指通过光电器件执行信息处理功能的复杂系统，包括光通信系统、光交换系统、全光信号处理系统、光学计算机和微波光子系统。传统光电信息系统主要通过自由空间光路或全光纤光路实现，携带信息的光场在自由空间或光纤内传输，通过外接电路控制光电器件实现光场调控。然而，自由空间光路和全光纤光路面临系统体积大、稳定性差、协调控制困难、升级换代速率慢等诸多问题，难以在实验室外环境展开大规模应。更重要的是，各光电器件松耦合的集成方式严重增加了传统光电信息系统控制电路的设计难度。另一方面，得益于芯片集成光电器件制备工艺的迅猛发展，包括光学调制器、光学滤波器、定向耦合器、波分复用器在内的芯片集成光电器件已具备不逊于传统分立光电器件的性能指标。单一芯片光电信息系统具有体积小、功耗低、稳定性强、可批量制备等优点。
光学滤波器在光电信息系统中应用广泛，典型应用包括波分复用光通信、光学傅立叶变换、微波光子信号整形等。衡量光学滤波器的主要性能指标包括中心波长、半高全宽、消光比、透过谱形状等，各参数的可调能力将直接影响到典型应用的灵活控制能力。
发明内容
基于现有技术的问题，本发明要解决的技术问题是如何在单一芯片制备集成多个分立微环滤波器，各滤波器的自由光谱范围不同且均为ITU标准频率间隔，各滤波器可通过控制电压独立调谐中心波长，利用路径选择光路使信号光场沿不同路径传输并从通过不同滤波器，通过改变控制电压分布实现自由光谱范围可切换的滤波功能。
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于镀层结构的多功能微腔波导结构，充分利用过渡金属硫化物等二维层状材料镀层在提高调制速率、增强非线性响应方面的性能优势，对单一微腔的功能进行了充分拓展，极大提升了单一光电器件的功能复用水平，为芯片集成软件定义光学系统和微波光子系统提供器件支撑。
为了达到上述效果，本发明提供的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，在单一芯片上制备集成多个分立滤波器，每个滤波器的自由光谱范围不同且均为ITU标准频率间隔，通过外接偏置电压实现各滤波器中心波长的独立调谐；
通过外接偏置电压将信号光场按需切换到不同滤波器所在的光学路径上，并将通过不同滤波器的信号光场从统一的端口导出，实现自由光谱范围可切换的滤波功能。
优选的，上述在单一芯片制备多个并联的滤波器，通过芯片集成逻辑电路控制路径选择光路调整信号光场的传输路径并使其通过不同的滤波器，实现ITU标准频率间隔自由光谱范围可灵活切换的可编程滤波。
优选的，上述方法具体包括：
步骤一、制备分立滤波器波导结构，各滤波器之间由路径选择光路和传输波导连接，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片，各滤波器的自由光谱范围不同且均需为ITU标准频率间隔的整数倍；
步骤二、制备各滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与外接电路相连；
步骤三、将数字逻辑化的控制电压通过外接电路加载到路径选择光路和微环腔的移相器上，通过控制路径选择光路实现信号光场传输路径的灵活切换，并最终反馈为谐振波长、自由光谱范围灵活可调的滤波输出光谱。
优选的，上述芯片集成滤波器通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够高效无损地传输光场、频域具备一定的带通或带阻能力、通过改变波导折射率实现透过谱调谐。
优选的，上述芯片集成逻辑电路通过芯片集成电路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、改变滤波器结构中传输波导的折射率以实现滤波器中心波长调谐、通过控制电极-集成导线-引脚电极连接到外接逻辑电路、接收不同强度偏置电压。
优选的，上述自由光谱范围可切换滤波通过多个控制电极上的偏置电压分布，使谐振波长和自由光谱范围参数灵活改变，按照逻辑定义、偏置电压分布、光学路径、不同自由光谱范围滤波光谱的顺序实现从数学逻辑(输入量)到滤波参数(输出量)的转换。
优选的，上述可编程输入量为二进制逻辑、离散逻辑或连续变量，不限定编程语言、接口定义和编译法则。
本发明提供一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的系统，包括微环腔结构，内部设置有光栅耦合器、多个级联马赫增特干涉仪、多个移相器以及多个微环；
信号光场通过光栅耦合器输入级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路，通过外接电路向三个移相器施加偏置电压即可认为选择将信号光场通过四个不同的光学路径中；四个半径不同的微环位于不同光学路径上，通过控制微环半径和横截面结构，可使微环透过谱具有整数倍于ITU标准频率间隔的自由光谱范围，各微环腔谐振波长可通过移相器调谐；通过各微环的信号光场受到滤波作用，产生光谱重组或生成非线性光学频率梳，经过级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路从特定端口的光栅耦合器输出。
优选的，上述系统通过控制不同外接电极使信号光场通过不同光学路径，实现自由光谱范围可切换滤波，以及实现各滤波器的波长调谐。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明解决了传统滤波器只能调谐中心波长、无法改变透过谱的问题，提升了光电信息系统在频域处理方面的灵活性，为可逻辑编程、可软件定义的光电信息系统研发提供重要解决方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出了本发明基于镀层结构的多功能微腔波导结构示意图；
图2示出了本发明基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法一实施例流程示意图；
图3示出了本发明基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法另一实施例流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的实施例，在单一芯片上制备集成多个分立滤波器，每个滤波器的自由光谱范围不同且均为ITU标准频率间隔，通过外接偏置电压实现各滤波器中心波长的独立调谐；
通过外接偏置电压将信号光场按需切换到不同滤波器所在的光学路径上，并将通过不同滤波器的信号光场从统一的端口导出，实现自由光谱范围可切换的滤波功能。
在一些实施例中，在单一芯片制备多个并联的滤波器，通过芯片集成逻辑电路控制路径选择光路调整信号光场的传输路径并使其通过不同的滤波器，实现ITU标准频率间隔自由光谱范围可灵活切换的可编程滤波。
本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的实施例，包括：
步骤一、制备分立滤波器波导结构，各滤波器之间由路径选择光路和传输波导连接，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片，各滤波器的自由光谱范围不同且均需为ITU标准频率间隔的整数倍；
步骤二、制备各滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与外接电路相连；
步骤三、将数字逻辑化的控制电压通过外接电路加载到路径选择光路和微环腔的移相器上，通过控制路径选择光路实现信号光场传输路径的灵活切换，并最终反馈为谐振波长、自由光谱范围灵活可调的滤波输出光谱。
在一些实施例中，芯片集成滤波器通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够高效无损地传输光场、频域具备一定的带通或带阻能力、通过改变波导折射率实现透过谱调谐。
在一些实施例中，芯片集成逻辑电路通过芯片集成电路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、改变滤波器结构中传输波导的折射率以实现滤波器中心波长调谐、通过控制电极-集成导线-引脚电极连接到外接逻辑电路、接收不同强度偏置电压。
在一些实施例中，自由光谱范围可切换滤波通过多个控制电极上的偏置电压分布，使谐振波长和自由光谱范围参数灵活改变，按照逻辑定义、偏置电压分布、光学路径、不同自由光谱范围滤波光谱的顺序实现从数学逻辑(输入量)到滤波参数(输出量)的转换。
在一些实施例中，可编程输入量为二进制逻辑、离散逻辑或连续变量，不限定编程语言、接口定义和编译法则。
本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的系统，包括微环腔结构，内部设置有光栅耦合器、多个级联马赫增特干涉仪、多个移相器以及多个微环；
信号光场通过光栅耦合器输入级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路，通过外接电路向三个移相器施加偏置电压即可认为选择将信号光场通过四个不同的光学路径中；四个半径不同的微环位于不同光学路径上，通过控制微环半径和横截面结构，可使微环透过谱具有整数倍于ITU标准频率间隔的自由光谱范围，各微环腔谐振波长可通过移相器调谐；通过各微环的信号光场受到滤波作用，产生光谱重组或生成非线性光学频率梳，经过级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路从特定端口的光栅耦合器输出。
在一些实施例中，系统通过控制不同外接电极使信号光场通过不同光学路径，实现自由光谱范围可切换滤波，以及实现各滤波器的波长调谐。
如图1所示，本实施例展示了一种基于路径选择光路的自由光谱范围可切换滤波器结构：信号光场通过光栅耦合器输入级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路，通过外接电路向三个移相器施加偏置电压即可认为选择将信号光场通过四个不同的光学路径中；四个半径不同的微环位于不同光学路径上，通过控制微环半径和横截面结构，可使微环透过谱具有整数倍于ITU标准频率间隔的自由光谱范围，各微环腔谐振波长可通过移相器调谐；通过各微环的信号光场受到滤波作用，产生光谱重组或生成非线性光学频率梳，经过级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路从特定端口的光栅耦合器输出；上述过程中，第1-3和第8-10号外接电极的精确控制能使信号光场通过不同光学路径，亦即实现自由光谱范围可切换滤波，第4-7号外接电极则实现各滤波器的波长调谐。
如图2所示，本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的实施例，包括：
S101、滤波器的设计、制备和独立控制，在单一芯片上制备集成多个分立滤波器，每个滤波器的自由光谱范围不同且均为ITU标准频率间隔，通过外接偏置电压实现各滤波器中心波长的独立调谐；
S102、路径选择光路的设计、制备和独立控制，即级联马赫增特干涉仪、通过外接偏置电压将信号光场按需切换到不同滤波器所在的光学路径上，并将通过不同滤波器的信号光场从统一的端口导出，实现自由光谱范围可切换的滤波功能。
如图3所示，本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的实施例，包括：
S201、通过芯片集成光路标准制备工艺制备分立滤波器波导结构，各滤波器之间由路径选择光路和传输波导连接，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片，各滤波器的自由光谱范围不同且均需为ITU标准频率间隔的整数倍；
S202、通过芯片集成电路标准工艺制备各滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与外接电路相连；
S203、将数字逻辑化的控制电压通过外接电路加载到路径选择光路和微环腔的移相器上，通过控制路径选择光路实现信号光场传输路径的灵活切换，并最终反馈为谐振波长、自由光谱范围灵活可调的滤波输出光谱。
本发明提供了一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的实施例，在单一芯片制备多个并联的滤波器，通过芯片集成逻辑电路控制路径选择光路调整信号光场的传输路径并使其通过不同的滤波器，实现ITU标准频率间隔自由光谱范围可灵活切换的可编程滤波。
在一些实施例中，芯片集成滤波器能够通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够高效无损地传输光场、频域具备一定的带通或带阻能力、能够通过改变波导折射率实现透过谱调谐、调谐基本原理包括但不限于热光效应、电光效应、光电效应等。
在一些具体实施例中，包括但不限于阵列波导光栅、马赫增特干涉仪、微环腔、回音壁微碟腔、光子晶体慢光微腔、法布里-珀罗腔、布拉格光栅等，级联的滤波器可以具有相同结构也可具有不同结构。
在一些具体实施例中，所用材料平台包括但不限于绝缘体上硅、载氢非晶硅、氮化硅、碳化硅、硫系玻璃、三五族铝镓砷、三五族磷化铟等，既可采用单一材料集成方法，也可采用多材料混合集成方法。
在一些具体实施例中，芯片集成逻辑电路能够通过芯片集成电路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够改变滤波器结构中传输波导的折射率以实现滤波器中心波长调谐、能够通过控制电极-集成导线-引脚电极连接到外接逻辑电路、能够接收不同强度偏置电压，不限制控制带你级、集成导线、引脚电极的结构尺寸和布线参数，不限制接口定义原则和逻辑编译方式。
在一些具体实施例中，自由光谱范围可切换滤波通过多个控制电极上的偏置电压分布，可使谐振波长和自由光谱范围等参数灵活改变，能够按照逻辑定义→偏置电压分布→光学路径→不同自由光谱范围滤波光谱的顺序实现从数学逻辑(输入量)到滤波参数(输出量)的转换。
在一些具体实施例中，可编程输入量可以为二进制逻辑、离散逻辑或连续变量，不限定编程语言、接口定义和编译法则，不限定输出量集合中归一化滤波光谱的种类、特性、数量，不限定可编程滤波系统的具体结构和实现方式。
本发明还提供一种计算机可读存储介质的实施例，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
本发明还提供一种计算机程序的实施例，该程序被处理器执行时实现上述方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
首先，传统分立滤波器只有中心波长一个调谐自由度，很难满足光电信息系统复杂频域信号处理使用需求，本发明提出的技术方案将调谐自由度拓展到了自由光谱范围，提升了光电信息系统频域信号处理能力；
其次，本发明提出逻辑可编程滤波概念，即为数字逻辑和滤波光谱自由光谱范围之间建立了编译对应关系，为精确化、标准化、多元化光纤通信信号处理奠定基础。
此外，本发明可为标准化光电器件设计和软件定义微波光子系统开发提供了解决方案。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，在单一芯片上制备集成多个分立滤波器，每个滤波器的自由光谱范围不同且均为ITU标准频率间隔，通过外接偏置电压实现各滤波器中心波长的独立调谐；
通过外接偏置电压将信号光场按需切换到不同滤波器所在的光学路径上，并将通过不同滤波器的信号光场从统一的端口导出，实现自由光谱范围可切换的滤波功能。
2.根据权利要求1所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述在单一芯片制备多个并联的滤波器，通过芯片集成逻辑电路控制路径选择光路调整信号光场的传输路径并使其通过不同的滤波器，实现ITU标准频率间隔自由光谱范围可灵活切换的可编程滤波。
3.根据权利要求1或2所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
步骤一、制备分立滤波器波导结构，各滤波器之间由路径选择光路和传输波导连接，制备光栅耦合器将信号光场导入或导出芯片，各滤波器的自由光谱范围不同且均需为ITU标准频率间隔的整数倍；
步骤二、制备各滤波器控制电极，利用集成导线将控制电极与外接电路相连；
步骤三、将数字逻辑化的控制电压通过外接电路加载到路径选择光路和微环腔的移相器上，通过控制路径选择光路实现信号光场传输路径的灵活切换，并最终反馈为谐振波长、自由光谱范围灵活可调的滤波输出光谱。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述芯片集成滤波器通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、能够高效无损地传输光场、频域具备一定的带通或带阻能力、通过改变波导折射率实现透过谱调谐。
5.根据权利要求1-3之一所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述芯片集成逻辑电路通过芯片集成电路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、改变滤波器结构中传输波导的折射率以实现滤波器中心波长调谐、通过控制电极-集成导线-引脚电极连接到外接逻辑电路、接收不同强度偏置电压。
6.根据权利要求1-3之一所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述自由光谱范围可切换滤波通过多个控制电极上的偏置电压分布，使谐振波长和自由光谱范围参数灵活改变，按照逻辑定义、偏置电压分布、光学路径、不同自由光谱范围滤波光谱的顺序实现从数学逻辑(输入量)到滤波参数(输出量)的转换。
7.根据权利要求6所述的基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法，其特征在于，所述可编程输入量为二进制逻辑、离散逻辑或连续变量，不限定编程语言、接口定义和编译法则。
8.一种基于如权利要求1-7之一所述基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的系统，包括微环腔结构，内部设置有光栅耦合器、多个级联马赫增特干涉仪、多个移相器以及多个微环；
信号光场通过光栅耦合器输入级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路，通过外接电路向三个移相器施加偏置电压即可认为选择将信号光场通过四个不同的光学路径中；四个半径不同的微环位于不同光学路径上，通过控制微环半径和横截面结构，可使微环透过谱具有整数倍于ITU标准频率间隔的自由光谱范围，各微环腔谐振波长可通过移相器调谐；通过各微环的信号光场受到滤波作用，产生光谱重组或生成非线性光学频率梳，经过级联马赫增特干涉仪组成的路径选择光路从特定端口的光栅耦合器输出。
9.如权利要求8所述基于路径选择光路实现自由光谱范围可切换滤波的方法的系统，其特征在于，所述系统通过控制不同外接电极使信号光场通过不同光学路径，实现自由光谱范围可切换滤波，以及实现各滤波器的波长调谐。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法。
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