DE102019217522A1 - Photonic system and method for operating a photonic system - Google Patents
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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
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.
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 der5 entlang zweiter Achsen des photonischen Systems bei ausgeschalteter Heizeinrichtung; und -
7 den resultierenden Temperaturgradienten der5 entlang der beiden Achsen des photonischen Systems bei eingeschalteter Heizeinrichtung.
-
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 the5 along second axes of the photonic system with the heating device switched off; and -
7th the resulting temperature gradient of the5 along the two axes of the photonic system with the heating device switched on.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Es ist also möglich, eine große Anzahl N an Heizelementen an beliebigen Seiten um eine photonische Komponente
In
In der
In der
Mit anderen Worten sind in
Zusätzlich zu den „linearen“ Heizelementen der
Als Geometrie der Heizelemente kommen - wie bereits ausgeführt - beispielsweise bogenförmige (s.
In
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. Heizelemente in der gleichen Schicht wie die photonische Komponente
3 („Seitenheizer“) - 2. Heizelemente auf einer Schicht oberhalb der photonischen Komponente
3 („Obenliegende Heizer“)
- 1. Heating elements in the same layer as the photonic component
3 ("Side heater") - 2. Heating elements on a layer above the photonic component
3 ("Overhead heater")
Da manche Anwendungen keine Überdeckung
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.
Das Verfahren zum Betrieb eines photonischen Systems zur Reduzierung von Temperaturgradienten umfasst hier vier Schritte
- 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 inden photonischen Komponenten 3 hervorgerufen werden.
- 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 thephotonic components 3 be evoked.
Nachdem Temperaturgradienten bekannt sind, wird in einem weiteren Schritt
Anschließend wird in einem weiteren Schritt
Diese Heizleistung wird an den einzelnen Heizelementen
In
Die Temperaturgradienten in der photonischen Komponente
Ein ursprünglicher Temperaturunterschied von 15 K über das photonische System
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • Kompaktes, kostengünstiges photonisches System
- • Robust gegenüber Temperaturveränderungen
- • Einfache Implementierung
- • Serientauglichkeit
- • 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
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Legal Events
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