DE102019217522A1 - Photonic system and method for operating a photonic system - Google Patents

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DE102019217522A1
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Inventor
Pedro Andrei Krochin Yepez
Simon Schneider
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1927Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
    • G05D23/1928Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperature of one space
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein photonisches System, umfassend ein Substrat,zumindest eine temperatursensitive photonische Komponente, welche auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die temperatursensitive photonische Komponente oder eine weitere Komponente sich im Betrieb erwärmt und einen ersten Temperaturgradienten im photonischen System bereitstellt,eine Heizeinrichtung, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, sodass diese einen zweiten Temperaturgradienten bereitstellt, der zumindest teilweise dem ersten Temperaturgradienten entgegengesetzt ist.The invention relates to a photonic system comprising a substrate, at least one temperature-sensitive photonic component which is arranged on the substrate, the temperature-sensitive photonic component or a further component being heated during operation and providing a first temperature gradient in the photonic system, a heating device which is arranged and designed such that it provides a second temperature gradient which is at least partially opposite to the first temperature gradient.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein photonisches System umfassend ein Substrat und zumindest eine photonische Komponente, welche auf dem Substrat angeordnet ist und welche sich im Betrieb erwärmt und einen Temperaturgradienten im photonischen System bereitstellt.The invention relates to a photonic system comprising a substrate and at least one photonic component which is arranged on the substrate and which heats up during operation and provides a temperature gradient in the photonic system.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines photonischen Systems umfassend ein Substrat und zumindest eine photonische Komponente, welche auf dem Substrat angeordnet ist und welche sich im Betrieb erwärmt und einen Temperaturgradienten im photonischen System bereitstellt.The invention further relates to a method for operating a photonic system comprising a substrate and at least one photonic component which is arranged on the substrate and which heats up during operation and provides a temperature gradient in the photonic system.

Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige photonische Komponenten anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung anhand von silizium-basierten photonischen Komponenten beschrieben.Although the present invention is generally applicable to any photonic components, the present invention will be described in terms of silicon-based photonic components.

Stand der TechnikState of the art

Photonische Komponenten aus Silizium-Basis weisen einen hohen thermo-optischen Koeffizienten TOC auf, das heißt der Brechungsindex n von Silizium für photonische Komponenten ändert sich mit der Temperatur. Eine Änderung des Brechungsindexes Δn kann daher zu Änderungen in der Funktion der photonischen Komponenten führen. So kann beispielsweise eine Änderung des Brechungsindexes zu unerwünschten Phasenverschiebungen Δφ führen und solche Änderungen stellen damit ein Problem in phasensensitiven photonischen Komponenten dar. Typische Beispiele von phasensensitiven photonischen Komponenten sind Ring-Resonatoren, Richtkoppler, engl. directional couplers, optische Phasenarrays, engl. optical phased arrays, OPA und Arrayed-Waveguide Gratings AWG.Silicon-based photonic components have a high thermo-optical coefficient TOC, i.e. the refractive index n of silicon for photonic components changes with temperature. A change in the refractive index Δn can therefore lead to changes in the function of the photonic components. For example, a change in the refractive index can lead to undesired phase shifts Δφ and such changes thus represent a problem in phase-sensitive photonic components. Typical examples of phase-sensitive photonic components are ring resonators, directional couplers. directional couplers, optical phase arrays, engl. optical phased arrays, OPA and arrayed waveguide gratings AWG.

Da die Funktion derartiger photonischer Komponenten temperaturabhängig ist, ist ein Thermomanagement für photonische ICs (PICs), also photonische integrierte Schaltungen und photonische Systeme erforderlich, welches neben der Wärmedissipation auch die Temperaturstabilisation umfasst.Since the function of such photonic components is temperature-dependent, thermal management for photonic ICs (PICs), i.e. photonic integrated circuits and photonic systems, is required which, in addition to heat dissipation, also includes temperature stabilization.

Die Effizienz der Wärmedissipation hängt von der Auswahl geeigneter Materialien ab. In bekannter Weise erfolgt die Wärmedissipation durch Verwendung von Substraten mit hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise Keramiken, und durch Verwendung von thermisch leitfähigen Klebstoffen, beispielsweise silberbefüllten Klebstoffen. Alternativ zu Keramiksubstraten werden oft sogenannte „Thermal Vias“, also thermische Durchkontaktierungen, verwendet, um die thermische Leitfähigkeit in bestimmten Positionen gezielt zu beeinflussen.The efficiency of heat dissipation depends on the selection of suitable materials. The heat dissipation takes place in a known manner by using substrates with high thermal conductivity, for example ceramics, and by using thermally conductive adhesives, for example silver-filled adhesives. As an alternative to ceramic substrates, so-called “thermal vias”, ie thermal through-hole plating, are often used in order to specifically influence the thermal conductivity in certain positions.

Temperaturstabilisation wiederum benötigt die Kontrolle von Temperaturschwankungen, wie beispielsweise jahreszeitliche oder einsatzbedingte Temperaturschwankungen. Diese erfolgt in bekannter Weise durch aufwendige aktive Kühlung oder Heizung des gesamten photonischen Systems. Dazu werden beispielsweise thermoelektrische Generatoren, engl. thermo-electric coolers, TEC, verwendet, mit welchen Schwankungen der Gesamttemperatur des photonischen Systems ausgeglichen werden können.Temperature stabilization, in turn, requires the control of temperature fluctuations, such as seasonal or application-related temperature fluctuations. This takes place in a known manner by means of complex active cooling or heating of the entire photonic system. For example, thermoelectric generators are used for this purpose. thermo-electric coolers, TEC, are used to compensate for fluctuations in the overall temperature of the photonic system.

Soll der Aufbau eines photonischen Systems kompakt ausgeführt werden, dann müssen wärmeerzeugende Komponenten wie beispielsweise Laser-Chips und/oder elektrische ICs direkt auf dem photonischen IC integriert werden. Bei der direkten Integration von Wärmequellen auf beziehungsweise in den PIC entsteht in großem Umfang Wärme im photonischen IC, die zu Temperaturgradienten führt.If the structure of a photonic system is to be made compact, then heat-generating components such as laser chips and / or electrical ICs must be integrated directly on the photonic IC. With the direct integration of heat sources on or in the PIC, a large amount of heat is generated in the photonic IC, which leads to temperature gradients.

Aus der WO 2017/213768 A1 ist ein photonisches System mit Heizelementen bekannt geworden, die beispielsweise in der Oxidschicht unterhalb von Lichtleitern eingebettet sind, und eingerichtet sein können, um einen Temperaturgradienten aufzuprägen und damit einen Phasenversatz zu manipulieren.From the WO 2017/213768 A1 a photonic system with heating elements has become known, which are embedded, for example, in the oxide layer below light guides, and can be set up to impress a temperature gradient and thus manipulate a phase offset.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein photonisches System bereit, umfassend
ein Substrat,
zumindest eine temperatursensitive photonische Komponente, welche auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die temperatursensitive photonische Komponente oder eine weitere Komponente sich im Betrieb erwärmt und einen ersten Temperaturgradienten im photonischen System bereitstellt,
eine Heizeinrichtung, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, sodass diese einen zweiten Temperaturgradienten bereitstellt, der zumindest teilweise dem ersten Temperaturgradienten entgegengesetzt ist.
In one embodiment, the present invention provides a photonic system comprising
a substrate,
at least one temperature-sensitive photonic component which is arranged on the substrate, wherein the temperature-sensitive photonic component or a further component heats up during operation and provides a first temperature gradient in the photonic system,
a heating device which is arranged and designed in such a way that it provides a second temperature gradient which is at least partially opposite to the first temperature gradient.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines photonischen Systems bereit, umfassend
ein Substrat,
zumindest eine temperatursensitive photonische Komponente, welche auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die temperatursensitive photonische Komponente oder eine weitere Komponente sich im Betrieb erwärmt und einen ersten Temperaturgradienten im photonischen System bereitstellt, und
eine Heizeinrichtung, umfassend die Schritte

  • - Detektieren zumindest eines Temperaturgradienten,
  • - Berechnen zumindest eines dem detektierten zumindest einen Temperaturgradienten inversen Temperaturgradienten,
  • - Berechnen zumindest eines Betriebsparameters der Heizeinrichtung, insbesondere der Heizleistung der Heizeinrichtung, zur Bereitstellung des zumindest einen inversen Temperaturgradienten, der zumindest teilweise dem detektierten Temperaturgradienten entgegengesetzt ist,
  • - Steuern der Heizeinrichtung anhand des zumindest einen berechneten Betriebsparameters.
In a further embodiment, the present invention provides a method of operating a photonic system comprising
a substrate,
at least one temperature-sensitive photonic component which is arranged on the substrate, the temperature-sensitive photonic component or a further component being heated during operation and providing a first temperature gradient in the photonic system, and
a heater comprising the steps
  • - Detecting at least one temperature gradient,
  • - Calculating at least one temperature gradient which is the inverse of the detected at least one temperature gradient,
  • - Calculating at least one operating parameter of the heating device, in particular the heating power of the heating device, to provide the at least one inverse temperature gradient which is at least partially opposite to the detected temperature gradient,
  • - Controlling the heating device on the basis of the at least one calculated operating parameter.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass ein miniaturisiertes, kompaktes und kostengünstiges photonisches System bereitgestellt wird, welches eine integrierte Heizeinrichtung umfasst, die durch selektive Erwärmung den (Gesamt- )Temperaturgradienten über phasensensitive Komponenten reduziert.One of the advantages achieved in this way is that a miniaturized, compact and inexpensive photonic system is provided which comprises an integrated heating device which, through selective heating, reduces the (overall) temperature gradient across phase-sensitive components.

Mit anderen Worten ermöglicht die Heizeinrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung durch selektive Erwärmung mittels der Heizeinrichtung den Gesamttemperaturgradienten des photonischen Systems zu minimieren.In other words, the heating device according to embodiments of the invention enables the overall temperature gradient of the photonic system to be minimized by selective heating by means of the heating device.

Der Begriff „photonische Komponente“ ist im weitesten Sinne zu verstehen, also als eine beliebige Komponente des photonischen Systems, insbesondere phasensensitive optische Komponenten. Photonische Komponenten können Ring-resonatoren, Richtkoppler, optische Phasenarrays und/oder Arrayed-Waveguide Gratings umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.The term “photonic component” is to be understood in the broadest sense, that is to say as any component of the photonic system, in particular phase-sensitive optical components. Photonic components can include, but are not limited to, ring resonators, directional couplers, optical phase arrays and / or arrayed waveguide gratings.

Unter dem Begriff „temperatursensitiv“ in Bezug auf „photonische Komponente“ ist insbesondere zu verstehen, dass sich Eigenschaften der photonischen Komponente, die für den Betrieb des photonischen Systems wesentlich sind, mit der Temperatur wesentlich ändern, insbesondere den ordnungsgemäßen Betrieb des photonischen Systems nicht oder nicht nur unwesentlich beeinflussen.The term “temperature-sensitive” in relation to “photonic component” means, in particular, that properties of the photonic component that are essential for the operation of the photonic system change significantly with the temperature, in particular the proper operation of the photonic system does not or does not not only marginally influence.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or become apparent as a result.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Heizeinrichtung mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Heizelemente. Damit wird die Kompensation des ersten Temperaturgradienten weiter verbessert: Durch mehrere Heizer oder Heizelemente kann an verschiedenen Positionen selektiv geheizt werden, was eine feiner aufgelöste Kompensation des ersten Temperaturgradienten ermöglicht.According to an advantageous development, the heating device comprises several, in particular independently controllable, heating elements. This further improves the compensation of the first temperature gradient: several heaters or heating elements can be used to selectively heat at different positions, which enables a more finely resolved compensation of the first temperature gradient.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind zumindest ein, insbesondere alle Heizelemente auf dem Substrat angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des photonischen Systems.According to a further advantageous development, at least one, in particular all, heating elements are arranged on the substrate. This enables a particularly simple production of the photonic system.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eines der Heizelemente in vertikaler Richtung oberhalb der zumindest einen photonischen Komponente angeordnet, insbesondere beabstandet von dieser. Vorteil hiervon ist, dass damit eine noch feiner aufgelöste Kompensation des ersten Temperaturgradienten bereitgestellt werden kann.According to a further advantageous development, at least one of the heating elements is arranged in the vertical direction above the at least one photonic component, in particular at a distance from it. The advantage of this is that an even more finely resolved compensation of the first temperature gradient can be provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eines der Heizelemente im Wesentlichen zumindest teilweise linear, rechteck-, kreissegment- , dreiecks- und/oder bogenförmig ausgebildet. Damit wird eine noch feiner aufgelöste Kompensation des ersten Temperaturgradienten ermöglicht bei gleichzeitig platzsparender Anordnung. Durch die unterschiedliche Form lassen sich entsprechende Heizelemente flexibel an unterschiedlich verfügbaren Bauraum anpassen, gegebenenfalls auch zwischen verschiedenen photonischen Komponenten, was eine effektive Ausnutzung des Baumraums ermöglicht.According to a further advantageous development, at least one of the heating elements is essentially at least partially linear, rectangular, segment of a circle, triangular and / or arcuate. This enables an even more finely resolved compensation of the first temperature gradient with a space-saving arrangement at the same time. Due to the different shape, corresponding heating elements can be flexibly adapted to different available installation space, if necessary also between different photonic components, which enables effective use of the tree space.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Heizeinrichtung, insbesondere die Heizelemente, im Wesentlichen symmetrisch um die zumindest eine photonische Komponente herum in zumindest einer Ebene angeordnet. Ebenso ist die Anordnung in zwei unterschiedlichen Ebenen denkbar. Insgesamt wird eine bauraumeffiziente Anordnung der Heizeinrichtung „um“ die photonische Komponente „herum“ und gleichzeitig eine effektive Kompensation des ersten Temperaturgradienten bereitgestellt.According to a further advantageous development, the heating device, in particular the heating elements, is arranged essentially symmetrically around the at least one photonic component in at least one plane. The arrangement in two different levels is also conceivable. Overall, a space-efficient arrangement of the heating device “around” the photonic component “around” and, at the same time, an effective compensation of the first temperature gradient is provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eines der Heizelemente als metallisches Heizelement, als silizium-dotiertes Heizelement und/oder als Heizelement mit mehreren Graphenschichten ausgebildet. Damit werden in flexibler Weise an die jeweiligen Anforderungen ausgerichtete Heizelemente zur Verfügung gestellt.According to a further advantageous development, at least one of the heating elements is designed as a metallic heating element, as a silicon-doped heating element and / or as a heating element with a plurality of graphene layers. In this way, heating elements are made available in a flexible manner tailored to the respective requirements.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind zumindest eine Temperaturmesseinrichtung zur Erfassung zumindest eines Temperaturgradienten und eine Steuereinrichtung für die Heizeinrichtung angeordnet, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, anhand des von der Temperaturmesseinrichtung zumindest einen ermittelten Temperaturgradienten die Heizeinrichtung derart zu steuern, sodass der zumindest eine ermittelte Temperaturgradient minimiert wird. Damit wird eine äußerst effiziente Kompensation des ersten Temperaturgradienten ermöglicht. Die Temperaturmesseinrichtung kann hierzu Temperatursensoren in unterschiedlicher Anzahl und/oder Ausbildung aufweisen, die zudem in unterschiedlichen Ebenen und/oder Positionen im photonischen System angeordnet sein können.According to a further advantageous development, at least one temperature measuring device for detecting at least one temperature gradient and a control device for the heating device are arranged, the control device being designed to use the at least one temperature gradient determined by the temperature measuring device to control the heating device in such a way that the at least one determined temperature gradient is minimized becomes. This enables extremely efficient compensation of the first temperature gradient. The temperature measuring device can for this purpose have temperature sensors in different numbers and / or designs, which can also be arranged in different planes and / or positions in the photonic system.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die Schritte wiederholt durchgeführt. Damit wird eine äußerst effiziente und laufende Kompensation des ersten Temperaturgradienten ermöglicht. Unterschiedliche Auslastung, also Erwärmung von Komponenten des photonischen Systems im laufenden Betrieb, kann damit berücksichtigt werden.According to a further advantageous development of the method, the steps are carried out repeatedly. This enables extremely efficient and ongoing compensation of the first temperature gradient. Different utilization, i.e. heating of components of the photonic system during operation, can thus be taken into account.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die Schritte regelmäßig, insbesondere periodisch, und/oder ereignisinduziert durchgeführt. Damit kann beispielsweise Energie gespart werden oder eine Kompensation des ersten Temperaturgradienten nur bei Bedarf und gegebenenfalls auch nur in gewissem Umfang erfolgen.According to a further advantageous development of the method, the steps are carried out regularly, in particular periodically, and / or in an event-induced manner. In this way, for example, energy can be saved or the first temperature gradient can only be compensated when required and, if necessary, only to a certain extent.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Schritte so lange erneut durchgeführt, bis ein Unterschied zwischen einem aktuellen und einem früheren Temperaturgradienten einen vorgebbaren Wert unterschreitet. Damit wird eine äußerst effiziente und gleichzeitig energiesparende Kompensation des ersten Temperaturgradienten ermöglicht.According to a further advantageous development, the steps are carried out again until a difference between a current and an earlier temperature gradient falls below a predeterminable value. This enables an extremely efficient and, at the same time, energy-saving compensation of the first temperature gradient.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components or elements.

FigurenlisteFigure list

Dabei zeigt

  • 1 unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 2 unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 3 unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 4 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 einen Temperaturgradienten eines photonischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 den Temperaturgradienten der 5 entlang zweiter Achsen des photonischen Systems bei ausgeschalteter Heizeinrichtung; und
  • 7 den resultierenden Temperaturgradienten der 5 entlang der beiden Achsen des photonischen Systems bei eingeschalteter Heizeinrichtung.
It shows
  • 1 different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention;
  • 2 different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention;
  • 3 different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention;
  • 4th Steps of a method according to an embodiment of the present invention;
  • 5 a temperature gradient of a photonic system according to an embodiment of the present invention;
  • 6th the temperature gradient of the 5 along second axes of the photonic system with the heating device switched off; and
  • 7th the resulting temperature gradient of the 5 along the two axes of the photonic system with the heating device switched on.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 shows different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention.

In 1 sind von links nach rechts in der Draufsicht jeweils ein photonisches System 1 mit einer photonische Komponente 3, die von einem oder mehreren Heizelementen 4a, 4b, 4c, 4d umgeben ist, dargestellt. In der 1 links ist ein einzelnes lineares Heizelement 4a parallel zu einer Seite der im Wesentlichen rechteckförmigen beziehungsweise quadratischen photonischen Komponente 3 angeordnet. Die photonische Komponente 3 ist hier quadratisch, kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen, beispielsweise kreisförmig. In der Figur rechts daneben sind zwei lineare Heizelemente 4a, 4b - oben und unten - parallel zu den jeweiligen Seiten der photonischen Komponente 3, also auf gegenüberliegenden Seiten, angeordnet. In der dritten Figur von links sind vier Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4c angeordnet, die sich jeweils entlang einer der Seiten der photonischen Komponente 3 erstrecken. In der Figur ganz rechts sind verschieden lange lineare Heizelemente 4 und L-förmig ausgebildete Heizelemente beziehungsweise Heizelemente, welche rechtwinklig gebogen sind, angeordnet, die die photonische Komponente 3 umgeben und zusammen im Wesentlichen ein Quadrat bilden.In 1 are each a photonic system from left to right in plan view 1 with a photonic component 3 by one or more heating elements 4a , 4b , 4c , 4d is surrounded, shown. In the 1 on the left is a single linear heating element 4a parallel to one side of the essentially rectangular or square photonic component 3 arranged. The photonic component 3 is square here, but can also have a different geometry, for example circular. In the figure to the right there are two linear heating elements 4a , 4b - above and below - parallel to the respective sides of the photonic component 3 , so on opposite sides, arranged. In the third figure from the left there are four heating elements 4a , 4b , 4c , 4c arranged, each along one of the sides of the photonic component 3 extend. In the figure on the far right are linear heating elements of different lengths 4th and L-shaped heating elements or heating elements which are bent at right angles are arranged, which the photonic component 3 and together essentially form a square.

Es ist also möglich, eine große Anzahl N an Heizelementen an beliebigen Seiten um eine photonische Komponente 3 herum anzuordnen und/oder an einer oder mehreren Kanten, Abschnitten und dergleichen der photonischen Komponente 3 auszurichten. Je größer N, desto vielfältiger sind die Einstellmöglichkeiten der Temperatur und desto geringer ist bei entsprechender Beschaltung der verbleibende Temperaturgradient.It is therefore possible to have a large number N of heating elements on any side around a photonic component 3 around and / or on one or more edges, sections and the like of the photonic component 3 align. The larger N, the more varied the temperature setting options and the lower the remaining temperature gradient with appropriate wiring.

2 zeigt unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 2 shows different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention.

In 2 sind jeweils in der oberen und unteren Hälfte von links nach rechts in der Draufsicht vier photonische Systeme 1 mit jeweils einer photonischen Komponente 3 gezeigt, die von einem oder mehreren Heizelementen 4a, 4b, 4c, 4d, umgeben ist. In der 2 links oben sind die vier Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4d jeweils abschnittsweise linear analog einer Form eines Hutes in der Draufsicht angeordnet, wobei der jeweilige mittlere Bereich weiter von der photonischen Komponente 3 als die jeweiligen Randbereiche entfernt ist. Ebenso sind Abweichungen oder Kombinationen von beziehungsweise mit den in 2 gezeigten und auch mit den in den 1 und 3 gezeigten Heizelementen möglich, beispielsweise könnte in der 2 oben links nur ein Heizelement eine Hutform aufweisen und alle anderen linear oder bogenförmig ausgebildet sein. Oder in 2 oben rechts könnten alle Heizelemente die gleiche Geometrie aufweisen.In 2 there are four photonic systems in the upper and lower half from left to right in plan view 1 each with a photonic component 3 shown by one or more heating elements 4a , 4b , 4c , 4d , is surrounded. In the 2 At the top left are the four heating elements 4a , 4b , 4c , 4d each section arranged linearly analogous to a shape of a hat in the plan view, with the respective middle area further from the photonic component 3 than the respective edge areas is removed. Deviations or combinations from or with the in 2 shown and also with those in the 1 and 3 heating elements shown possible, for example, could be in the 2 At the top left only one heating element has a hat shape and all the others are linear or arcuate. Or in 2 In the upper right corner, all heating elements could have the same geometry.

In der 2 oben rechts sind im Wesentlichen oberhalb und unterhalb der photonischen Komponente 3 unterschiedlich breite und flächig ausgebildete rechteckförmige Heizelemente 4a, 4b gezeigt. An den Seiten links und rechts sind Heizelemente 4c, 4d in Form von rechtwinkligen Dreiecken angeordnet, welche von unten nach oben spitz zulaufend ausgebildet sind, wobei jeweils eine Seite parallel zu der benachbarten Seite der photonischen Komponente 3 angeordnet ist.In the 2 top right are essentially above and below the photonic component 3 rectangular heating elements of different widths and flat areas 4a , 4b shown. There are heating elements on the left and right sides 4c , 4d arranged in the form of right triangles, which are tapered from bottom to top, with one side parallel to the adjacent side of the photonic component 3 is arranged.

In der 2 unten links sind vier bogenförmige Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4d angeordnet, die sich im Wesentlichen entlang der vier Seiten der photonischen Komponenten 3 bogenförmig erstrecken. In der 2 unten rechts sind ebenfalls bogenförmige Heizelemente 4 angeordnet. Deren Radius ist jedoch so ausgebildet, dass diese im Wesentlichen kreisförmig um die photonische Komponente 3 herum angeordnet sind, somit einen Kreis insgesamt bilden.In the 2 at the bottom left are four arched heating elements 4a , 4b , 4c , 4d arranged substantially along the four sides of the photonic components 3 extend arcuately. In the 2 at the bottom right are also arched heating elements 4th arranged. However, its radius is designed so that it is essentially circular around the photonic component 3 are arranged around, thus forming a circle as a whole.

Mit anderen Worten sind in 2 verschiedene mögliche Geometrien und Anordnungen von Heizelementen von photonischen Systemen 1 gezeigt, um die Kompensation des durch die photonische Komponente 3 erzeugten Temperaturgradienten zu verbessern.In other words, in 2 different possible geometries and arrangements of heating elements of photonic systems 1 shown to compensate for the photonic component 3 to improve generated temperature gradients.

Zusätzlich zu den „linearen“ Heizelementen der 1 sind also in 2 weitere Heizelementgeometrien gezeigt. Beispielsweise kann die Geometrie von den einzelnen Heizelementen optimiert werden, so dass die von Heizelementen generierten Temperaturprofile der gewünschten Anwendung entsprechen. Je nach technologischer Ausführung wird diese Optimierung entweder durch Anpassung der Heizelementbreite (s. 2 oben rechts), Anpassung des Verlaufs der Heizelementlinie (s. 2 oben links) und/oder durch Anpassung der Heizelementleitfähigkeit als Funktion des Ortes (in 2 nicht gezeigt) erreicht. Wenn die Heizelemente als dotierte Halbleiter ausgeführt werden, kann die Dotierstärke im Verlauf des Heizelements variiert werden, um die thermische Leitfähigkeit zu ändern.In addition to the "linear" heating elements of the 1 so are in 2 further heating element geometries shown. For example, the geometry of the individual heating elements can be optimized so that the temperature profiles generated by the heating elements correspond to the desired application. Depending on the technological design, this optimization is either carried out by adapting the width of the heating element (s. 2 top right), adaptation of the course of the heating element line (s. 2 top left) and / or by adapting the heating element conductivity as a function of the location (in 2 not shown). If the heating elements are designed as doped semiconductors, the doping strength can be varied in the course of the heating element in order to change the thermal conductivity.

Als Geometrie der Heizelemente kommen - wie bereits ausgeführt - beispielsweise bogenförmige (s. 2 unten links) oder kreisförmige (s. 2 unten rechts) Heizelemente in Betracht. Dadurch kann ein homogenes Temperaturprofil und damit kleinere Temperaturgradienten erreicht werden.As already mentioned, the geometry of the heating elements is, for example, curved (see Sect. 2 bottom left) or circular (s. 2 below right) heating elements into consideration. As a result, a homogeneous temperature profile and thus smaller temperature gradients can be achieved.

3 zeigt unterschiedliche Heizeinrichtungen eines photonischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 3 shows different heating devices of a photonic system according to embodiments of the present invention.

In 3 ist jeweils oben eine Seitenansicht und unten jeweils eine Draufsicht auf ein photonisches System 1 gezeigt. Hierbei ist jeweils auf einem Substrat 2 in Form einer vergrabenen Oxidschicht eine photonische Komponente 3 angeordnet. Beidseits der photonischen Komponente 3 des photonischen Systems 1 (s. 3 links) ist jeweils ein rechteckförmiges Heizelement 4a, 4b angeordnet, welches ebenfalls auf der Oberfläche des Substrats 2 angeordnet ist. Die Heizelemente 4a, 4b und die photonische Komponente 3 sind mit einer Überdeckung 5 überdeckt, welche aus Material mit niedrigem Brechungsindex hergestellt ist. Im Unterschied hierzu weist das photonische System 1 auf der rechten Seite der 3 anstelle der seitlichen Heizelemente 4a, 4b ein Heizelement 4a auf der Oberseite der Überdeckung 5 auf. Zusätzlich sind noch vier Temperaturmesssensoren 6 gezeigt, die hier teilweise auf dem Substrat, teilweise auf der Überdeckung angeordnet sind und mit einer Steuereinrichtung 7 für das Heizelement 4a zu dessen Steuerung verbunden sind. Es ist ebenso denkbar, die Temperaturmesssensoren 6 nur auf der Überdeckung 5 oder nur auf dem Substrat 2 anzuordnen.In 3 is a side view at the top and a plan view of a photonic system at the bottom 1 shown. Here is in each case on a substrate 2 a photonic component in the form of a buried oxide layer 3 arranged. On both sides of the photonic component 3 of the photonic system 1 (see 3 left) is a rectangular heating element 4a , 4b arranged, which is also on the surface of the substrate 2 is arranged. The heating elements 4a , 4b and the photonic component 3 are with an overlap 5 covered, which is made of low refractive index material. In contrast to this, the photonic system has 1 on the right side of the 3 instead of the side heating elements 4a , 4b a heating element 4a on top of the overlap 5 on. There are also four temperature measuring sensors 6th shown, which are arranged here partly on the substrate, partly on the cover and with a control device 7th for the heating element 4a are connected to its control. It is also conceivable to use the temperature measuring sensors 6th only on the overlap 5 or just on the substrate 2 to arrange.

Je nach technologischer Ausführung werden die Heizelemente also an unterschiedlichen Positionen des photonischen IC integriert. Beispiele möglicher technologischer Ausführungen sind metallische Heizelemente, Heizelemente aus dotiertem Silizium sowie Graphenschichten als Heizelemente.Depending on the technological design, the heating elements are integrated in different positions of the photonic IC. Examples of possible technological designs are metallic heating elements, heating elements made of doped silicon and graphene layers as heating elements.

Die Auswahl der technologischen Ausführung kann einerseits von der Verfügbarkeit der unterschiedlichen Technologien im Fabrikationsprozess des photonischen ICs abhängen, andererseits wird diese von der gewünschten Position der Heizelemente relativ zur photonischen Komponente vorgegeben. Es sind dabei unter anderem folgende Positionen denkbar:

  1. 1. Heizelemente in der gleichen Schicht wie die photonische Komponente 3 („Seitenheizer“)
  2. 2. Heizelemente auf einer Schicht oberhalb der photonischen Komponente 3 („Obenliegende Heizer“)
The selection of the technological version can on the one hand depend on the availability of the different technologies in the manufacturing process of the photonic IC depend, on the other hand, this is determined by the desired position of the heating elements relative to the photonic component. The following positions, among others, are conceivable:
  1. 1. Heating elements in the same layer as the photonic component 3 ("Side heater")
  2. 2. Heating elements on a layer above the photonic component 3 ("Overhead heater")

Da manche Anwendungen keine Überdeckung 5 der photonischen Strukturen zulassen, zum Beispiel um Licht aus- und einzukoppeln, ist die Verwendung von obenliegenden Heizelementen in diesem Fall nicht möglich und seitliche Heizelemente kommen zum Einsatz. Je nach Anwendung des photonischen ICs ist die Verwendung von Seitenheizelementen, von obenliegenden Heizelementen und/oder eine Kombination beider vorteilhaft.Since some applications do not have an overlap 5 which allow photonic structures, for example to couple light out and in, the use of overhead heating elements is not possible in this case and lateral heating elements are used. Depending on the application of the photonic IC, the use of side heating elements, overhead heating elements and / or a combination of both is advantageous.

Zusätzlich zur Integration von Heizelementen können Temperatursensoren auch in die photonische IC integriert werden. Ähnlich wie bei den Heizelementen sind verschiedene geometrische Ausführungen der Temperatursensoren denkbar. Weiter kann eine unterschiedliche Anzahl von Temperatursensoren an verschiedenen Stellen relativ zu den photonischen Komponenten integriert werden. Diese Temperatursensoren können dann zur Erfassung der Temperaturgradienten verwendet werden.In addition to integrating heating elements, temperature sensors can also be integrated into the photonic IC. Similar to the heating elements, different geometric designs of the temperature sensors are conceivable. Furthermore, a different number of temperature sensors can be integrated at different points relative to the photonic components. These temperature sensors can then be used to record the temperature gradients.

4 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4th shows steps of a method according to an embodiment of the present invention.

Das Verfahren zum Betrieb eines photonischen Systems zur Reduzierung von Temperaturgradienten umfasst hier vier Schritte S1-S4:

  • In einem ersten Schritt S1 werden der oder die Temperaturgradienten detektiert.
  • Dies kann beispielsweise anhand mehrerer Temperatursensoren 6 erfolgen oder durch, beispielsweise interferometrische, Bestimmung der Phasenfehler, die in den photonischen Komponenten 3 hervorgerufen werden.
The method for operating a photonic system to reduce temperature gradients here comprises four steps S1-S4 :
  • In a first step S1 the temperature gradient (s) are detected.
  • This can be done, for example, using several temperature sensors 6th take place or by, for example interferometric, determination of the phase errors that occur in the photonic components 3 be evoked.

Nachdem Temperaturgradienten bekannt sind, wird in einem weiteren Schritt S2 ein inverser Temperaturgradient berechnet. Dieser ist der nötige Temperaturgradient um den ursprünglichen Temperaturgradienten zumindest teilweise auszugleichen.After temperature gradients are known, a further step is carried out S2 an inverse temperature gradient is calculated. This is the temperature gradient required to at least partially compensate for the original temperature gradient.

Anschließend wird in einem weiteren Schritt S3 die benötigte Heizelement-Leistung berechnet, die zur Generierung des inversen Temperaturgradienten nötig ist. Dies erfolgt zum Beispiel anhand eines thermischen Modells des ICs.Then in a further step S3 the heating element power required to generate the inverse temperature gradient is calculated. This is done, for example, using a thermal model of the IC.

Diese Heizleistung wird an den einzelnen Heizelementen 4 entsprechend realisiert beziehungsweise diese also entsprechend betrieben (Schritt S3') und der verbleibende Temperaturgradient wird erneut bestimmt. Sollte der eingestellte Temperaturgradient nicht mit den geforderten Spezifikationen des photonischen Systems 1 übereinstimmen, so wird die Heizelement-Leistung weiter iterativ (Schritt S6) angepasst. Dieser Prozess kann so oft wiederholt werden, bis die gewünschte Temperaturstabilität erreicht wird (Schritt S5).This heating power is applied to the individual heating elements 4th implemented accordingly or operated accordingly (step S3 ' ) and the remaining temperature gradient is determined again. Should the set temperature gradient not meet the required specifications of the photonic system 1 match, the heating element output continues iteratively (step S6 ) customized. This process can be repeated until the desired temperature stability is achieved (step S5 ).

5 zeigt einen Temperaturgradienten eines photonischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 6 zeigt den Temperaturgradienten der 5 entlang zweier Achsen des photonischen Systems bei ausgeschalteter Heizeinrichtung und 7 den resultierenden Temperaturgradienten für das photonische System der 5 entlang der beiden Achsen des photonischen Systems bei eingeschalteter Heizeinrichtung. 5 shows a temperature gradient of a photonic system according to an embodiment of the present invention, 6th shows the temperature gradient of the 5 along two axes of the photonic system with the heating device switched off and 7th the resulting temperature gradient for the photonic system of 5 along the two axes of the photonic system with the heating device switched on.

In 5 ist ein zweidimensionaler Temperaturgradient über einen photonischen IC gezeigt. Dieser Temperaturgradient verursacht verschiedene Temperaturunterschiede in der gezeigten photonischen Komponente 3. Die Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4d sind dabei entsprechend der 2 oben links ausgebildet und angeordnet.In 5 a two-dimensional temperature gradient across a photonic IC is shown. This temperature gradient causes various temperature differences in the photonic component shown 3 . The heating elements 4a , 4b , 4c , 4d are in accordance with the 2 formed and arranged at the top left.

Die Temperaturgradienten in der photonischen Komponente 3 werden nun durch Verwendung von allen vier verfügbaren Heizelementen 4a, 4b, 4c, 4d ausgeglichen. Die Vorgehensweise folgt dem oben beschriebenen Verfahren zum Betrieb der Heizelemente. Dieser Prozess wird insbesondere iterativ durchgeführt, bis hier ein Temperaturunterschied kleiner 0,1 K erreicht ist.The temperature gradients in the photonic component 3 are now using all four available heating elements 4a , 4b , 4c , 4d balanced. The procedure follows the procedure described above for operating the heating elements. In particular, this process is carried out iteratively until a temperature difference of less than 0.1 K is reached.

Ein ursprünglicher Temperaturunterschied von 15 K über das photonische System 1 ist damit auf circa 0,1 K reduziert. Die Diagramme zeigen den Verlauf der Temperatur entlang der eingezeichneten horizontalen (Bezugszeichen 16) und vertikalen (Bezugszeichen 15) Linien für aus- und eingeschaltete Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4d.An original temperature difference of 15 K across the photonic system 1 is thus reduced to around 0.1 K. The diagrams show the course of the temperature along the horizontal (reference numbers 16 ) and vertical (reference numerals 15th ) Lines for switched off and switched on heating elements 4a , 4b , 4c , 4d .

Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:

  • • Kompaktes, kostengünstiges photonisches System
  • • Robust gegenüber Temperaturveränderungen
  • • Einfache Implementierung
  • • Serientauglichkeit
In summary, at least one of the embodiments of the invention has at least one of the following advantages:
  • • Compact, inexpensive photonic system
  • • Robust against temperature changes
  • • Easy to implement
  • • Suitability for series production

Zumindest eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst oder ermöglicht eine Realisierung und Nutzung von einem oder von mehreren integrierten Heizelementen auf photonischen Chips, um durch selektive Erwärmung Temperaturgradienten in diesen Chips zu minimieren. Die Geometrie und Anzahl an Heizelementen als auch die angelegte Heizleistung ist insbesondere so definiert, dass die Temperaturgradienten, die von den integrierten Heizelementen erzeugt werden, den ursprünglich vorhandenen Temperaturgradienten im photonischen System entgegenwirken. Somit werden die effektiven Temperaturgradienten im PIC minimiert oder komplett verhindert. Dabei wird vorzugsweise nur der temperatursensitive Bereich des PICs beachtet. Die Erfassung des Temperaturgradienten kann entweder statisch oder a priori erfolgen, zum Beispiel durch ein Temperaturmodell des photonischen Systems oder dynamisch während des Betriebs. In letzterem Fall kann entweder mittels integrierten Temperatursensoren punktweise die Temperatur gemessen werden und über ein Modell auf den Temperaturgradienten, beziehungsweise auf die Temperaturen im restlichen Chip geschlossen werden oder über das Verhalten des photonischen Systems auf den Einfluss der Temperatur geschlossen werden, beziehungsweise durch Evaluation eines Phasenfehlers einer phasensensitiven photonischen Komponente.At least one embodiment of the present invention encompasses or enables one Realization and use of one or more integrated heating elements on photonic chips in order to minimize temperature gradients in these chips through selective heating. The geometry and number of heating elements as well as the applied heating power are in particular defined in such a way that the temperature gradients generated by the integrated heating elements counteract the temperature gradients originally present in the photonic system. In this way, the effective temperature gradients in the PIC are minimized or completely prevented. Preferably only the temperature-sensitive area of the PIC is taken into account. The temperature gradient can be recorded either statically or a priori, for example by means of a temperature model of the photonic system, or dynamically during operation. In the latter case, the temperature can either be measured point by point using integrated temperature sensors and conclusions can be drawn about the temperature gradient or the temperatures in the rest of the chip using a model, or the influence of the temperature can be deduced from the behavior of the photonic system, or by evaluating a phase error a phase sensitive photonic component.

Die Verwendung von Heizelementen ist sowohl für einzelne phasensensitive Komponenten als auch für ein großes Array von phasensensitiven Komponenten geeignet.The use of heating elements is suitable both for individual phase-sensitive components and for a large array of phase-sensitive components.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2017/213768 A1 [0009]WO 2017/213768 A1 [0009]

Claims (12)

Photonisches System (1), umfassend ein Substrat (2), zumindest eine temperatursensitive photonische Komponente (3), welche auf dem Substrat (2) angeordnet ist, wobei die temperatursensitive photonische Komponente oder eine weitere Komponente sich im Betrieb erwärmt und einen ersten Temperaturgradienten im photonischen System (1) bereitstellt, eine Heizeinrichtung (4a, 4b, 4c, 4d,...), welche derart angeordnet und ausgebildet ist, sodass diese einen zweiten Temperaturgradienten bereitstellt, der zumindest teilweise dem ersten Temperaturgradienten entgegengesetzt ist.Photonic system (1), comprising a substrate (2), at least one temperature-sensitive photonic component (3) which is arranged on the substrate (2), wherein the temperature-sensitive photonic component or a further component heats up during operation and provides a first temperature gradient in the photonic system (1), a heating device (4a, 4b, 4c, 4d, ...) which is arranged and designed in such a way that it provides a second temperature gradient which is at least partially opposite to the first temperature gradient. Photonisches System (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (4a, 4b, 4c, 4d,...) mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...) umfasst.Photonic system (1) according to Claim 1 , wherein the heating device (4a, 4b, 4c, 4d, ...) comprises several, in particular independently controllable, heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...). Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei zumindest ein, insbesondere alle Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...) auf dem Substrat (2) angeordnet sind.Photonic system according to one of the Claims 1 - 2 , wherein at least one, in particular all heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...) are arranged on the substrate (2). Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei zumindest eines der Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...) in vertikaler Richtung oberhalb der zumindest einen photonischen Komponente (3) angeordnet ist, insbesondere beabstandet von dieser.Photonic system according to one of the Claims 1 - 3 , wherein at least one of the heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...) is arranged in the vertical direction above the at least one photonic component (3), in particular at a distance from it. Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei zumindest eines der Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...) im Wesentlichen linear, rechteck-, kreissegment-, dreiecks- und/oder bogenförmig ausgebildet ist.Photonic system according to one of the Claims 1 - 4th , wherein at least one of the heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...) is essentially linear, rectangular, segment of a circle, triangular and / or arcuate. Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei die Heizeinrichtung (4), insbesondere die Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...), im Wesentlichen symmetrisch um die zumindest eine photonische Komponente (3) herum in zumindest einer Ebene angeordnet ist.Photonic system according to one of the Claims 1 - 5 , the heating device (4), in particular the heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...) being arranged essentially symmetrically around the at least one photonic component (3) in at least one plane. Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei zumindest eines der Heizelemente (4a, 4b, 4c, 4d,...) als metallisches Heizelement, als silizium-dotiertes Heizelement und/oder als Heizelement mit mehreren Graphenschichten ausgebildet ist.Photonic system according to one of the Claims 1 - 6th , wherein at least one of the heating elements (4a, 4b, 4c, 4d, ...) is designed as a metallic heating element, as a silicon-doped heating element and / or as a heating element with several graphene layers. Photonisches System gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei zumindest eine Temperaturmesseinrichtung (6) zur Erfassung zumindest eines Temperaturgradienten und eine Steuereinrichtung (7) für die Heizeinrichtung (4) angeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung (7) ausgebildet ist, anhand des von der Temperaturmesseinrichtung (6) zumindest einen ermittelten Temperaturgradienten die Heizeinrichtung (4) derart zu steuern, sodass der zumindest eine ermittelte Temperaturgradient minimiert wird.Photonic system according to one of the Claims 1 - 7th , at least one temperature measuring device (6) for detecting at least one temperature gradient and a control device (7) for the heating device (4) being arranged, the control device (7) being designed to use the at least one temperature gradient determined by the temperature measuring device (6) To control the heating device (4) in such a way that the at least one determined temperature gradient is minimized. Verfahren zum Betreiben eines photonisches Systems (1), umfassend ein Substrat (2), zumindest eine temperatursensitive photonische Komponente (3), welche auf dem Substrat (2) angeordnet ist, wobei die temperatursensitive Komponente oder eine weitere Komponente sich im Betrieb erwärmt und einen ersten Temperaturgradienten im photonischen System (1) bereitstellt, und eine Heizeinrichtung (4), umfassend die Schritte - Detektieren (S1) zumindest eines Temperaturgradienten, - Berechnen (S2) zumindest eines dem detektierten zumindest einen Temperaturgradienten inversen Temperaturgradienten, - Berechnen (S3) zumindest eines Betriebsparameters der Heizeinrichtung (4), insbesondere der Heizleistung der Heizeinrichtung (4), zur Bereitstellung des zumindest einen inversen Temperaturgradienten, der zumindest teilweise dem detektierten Temperaturgradienten entgegengesetzt ist, - Steuern (S3') der Heizeinrichtung (4) anhand des zumindest einen berechneten Betriebsparameters.A method for operating a photonic system (1), comprising a substrate (2), at least one temperature-sensitive photonic component (3) which is arranged on the substrate (2), the temperature-sensitive component or a further component being heated during operation and a first temperature gradient in the photonic system (1) provides, and a heating device (4), comprising the steps - Detecting (S1) at least one temperature gradient, - Calculating (S2) at least one temperature gradient that is inverse to the detected at least one temperature gradient, - Calculating (S3) at least one operating parameter of the heating device (4), in particular the heating power of the heating device (4), to provide the at least one inverse temperature gradient which is at least partially opposite to the detected temperature gradient, - Controlling (S3 ') the heating device (4) on the basis of the at least one calculated operating parameter. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Schritte (S1, S2, S3, S3') wiederholt durchgeführt werden.Procedure according to Claim 9 wherein steps (S1, S2, S3, S3 ') are repeatedly performed. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Schritte (S1, S2, S3, S3') regelmäßig, insbesondere periodisch, und/oder ereignisinduziert durchgeführt werden.Procedure according to Claim 10 , wherein the steps (S1, S2, S3, S3 ') are carried out regularly, in particular periodically, and / or event-induced. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10-11, wobei die Schritte (S1, S2, S3, S3') so lange erneut durchgeführt werden, bis ein Unterschied zwischen einem aktuellen und einem früheren Temperaturgradienten einen vorgebbaren Wert unterschreitet.Method according to one of the Claims 10 - 11 , the steps (S1, S2, S3, S3 ') being carried out again until a difference between a current and an earlier temperature gradient falls below a predeterminable value.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050135743A1 (en) * 2003-12-23 2005-06-23 Ascanio Peter D. Isothermal thin film heater
US20130243432A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Neophotonics Corporation Wavelength router with feedback control comprising optical monitor ports
US20160377822A1 (en) * 2014-06-04 2016-12-29 Applied Optoelectronics, Inc. Monitoring and controlling temperature across a laser array in a transmitter optical subassembly (tosa) package
US20190243081A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-08 Analog Photonics LLC Photonics Fabrication Process Performance Improvement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050135743A1 (en) * 2003-12-23 2005-06-23 Ascanio Peter D. Isothermal thin film heater
US20130243432A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Neophotonics Corporation Wavelength router with feedback control comprising optical monitor ports
US20160377822A1 (en) * 2014-06-04 2016-12-29 Applied Optoelectronics, Inc. Monitoring and controlling temperature across a laser array in a transmitter optical subassembly (tosa) package
US20190243081A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-08 Analog Photonics LLC Photonics Fabrication Process Performance Improvement

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