KR20220028083A - 포토닉스 안정화 회로부 - Google Patents

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KR20220028083A
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카를로스 도타-퀴논스
칼 라메이
오메르 오즈구르 일디림
치티라 라비
샤샨크 굽타
니콜라스 씨. 해리스
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라이트매터, 인크.
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Abstract

포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하기 위한 방법 및 장치. 광전기 검출기는 포토닉스 기반 컴포넌트의 광 강도의 측정에 기초하여 전기 신호를 출력하도록 구성되고, 광 강도는 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝의 양에 비례한다. 아날로그 디지털 변환(ADC) 회로부는 광전기 검출기로부터 출력된 전기 신호에 기초하여 디지털 신호를 출력하도록 구성된다. 피드백 제어 회로부는 ADC 회로부로부터 출력된 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성된다.

Description

포토닉스 안정화 회로부
관련 출원들
본 출원은 2019년 7월 2일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Ring/Disk Resonator Stabilization"인, 미국 가출원 제62/869,690호에 대해 35 U.S.C. § 119(e)하에서 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합된다.
실리콘 포토닉스에서, 링/디스크 공진기는 다양한 애플리케이션들에서 사용된 가장 다재다능한 컴포넌트들 중 하나이다. 링/디스크 공진기의 일반적인 용도는 버스 도파관으로부터 링/디스크로의 광의 소멸 커플링을 포함한다. 이러한 구성에서, 버스 도파관의 송신 스펙트럼은 링 공진들에서의 딥(dip)들을 나타내므로 고품질 스펙트럼 필터 또는 센서로서 사용될 수 있다. 예를 들어, p-n 접합 또는 열 저항기로부터의 전기 입력과 커플링되면, 링/디스크 공진기는 또한 고속 전기 광학 변조기로서 동작한다. 링/디스크 공진기는 또한 공진에 가까운 강한 분산으로부터 야기되는 큰 그룹 지연 때문에 광학 지연 라인들에 대해 매력적인 선정이다.
본 출원의 양태들은 포토닉스 컴포넌트의 동작을 안정화하기 위한 회로부 및 기법들에 관한 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 온도에서의 변화들은 링/디스크 공진기에서 바람직하지 않은 위상 시프트들을 야기하여 공진기의 디튜닝을 초래한다. 본 명세서에 설명된 회로부 및 기법들은 바람직하지 않은 효과들을 보정하기 위해 포토닉스 컴포넌트의 하나 이상의 특성의 고 정밀도 변조 및 디튜닝의 고 정확도 검출을 제공한다.
일부 실시예들은, 포토닉스 기반 컴포넌트의 광 강도의 측정에 기초하여 전기 신호를 출력하도록 구성된 광전기 검출기 - 광 강도는 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝의 양에 비례함 -, 광전기 검출기로부터 출력된 전기 신호에 기초하여 디지털 신호를 출력하도록 구성된 아날로그 디지털 변환(analog-to-digital conversion, ADC)회로부, 및 ADC 회로부로부터 출력된 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성된 피드백 제어 회로부를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
일부 양태들에서, 포토닉스 기반 컴포넌트는 링 공진기이다.
일부 양태들에서, 포토닉스 기반 컴포넌트는 뷰포트를 포함하고, 광전기 검출기는 뷰포트를 통해 광 강도를 검출하도록 구성된 광검출기를 포함한다.
일부 양태들에서, 디바이스는 ADC 회로부로부터 출력된 디지털 신호를 수신하도록, 수신된 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 디지털 펄스 시퀀스를 생성하도록, 그리고 피드백 제어 회로부에 디지털 펄스 시퀀스를 제공하도록 구성된 디지털 제어기를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 디지털 신호로의 변환 이전에 광전기 검출기로부터 출력된 전기 신호의 적어도 일부를 적분하도록 구성된 적분 커패시터를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 디지털 제어기는 추가로 적분 커패시터의 적분 시간을 설정하도록 구성된다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 적분 커패시터의 적분 이전에 광전기 검출기로부터 출력된 전기 신호로부터 오프셋 값을 감산하도록 구성된 제1 아날로그 멀티플렉서를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 제1 아날로그 멀티플렉서의 출력과 적분 커패시터 사이에 배열된 제2 아날로그 멀티플렉서를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 적분 커패시터에 의해 저장된 전압을 증폭하도록 구성된 멀티 스테이지 증폭 회로부를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 포함한다.
일부 양태들에서, 디지털 제어기는 카운터를 포함한다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 디지털 아날로그 변환기(digital-to-analog converter, DAC)에 커플링된 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM)회로부를 포함한다.
일부 양태들에서, DAC는 8 비트 이하의 분해능을 갖는다.
일부 양태들에서, PWM 회로부는 코드 디더링을 수행하도록 구성된다.
일부 양태들에서, 디지털 제어기는 PWM 회로부에 의해 수행된 코드 디더링의 적어도 하나의 파라미터를 제어하도록 구성된다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어함으로써 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성된다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 포토닉스 기반 컴포넌트에서 위상 시프트를 도입함으로써 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하도록 구성된다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 포토닉스 기반 컴포넌트에서 전기 광학 효과 및 열 위상 시프트 중 적어도 하나를 제공하는 변조기를 포함한다.
일부 양태들에서, 변조기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 .001 ℃ 이내로 정확히 제어하도록 구성된다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 인가된 전력에서 50000당 1 파트의 정밀도를 갖도록 구성된다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로부는 피드백 제어 회로부에 의해 생성된 시간 평균 전력에 기초하여 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성된다.
일부 양태들에서, ADC 회로부는 나노암페어 범위의 전류 감도를 갖도록 구성된다.
일부 실시예들은 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝의 양에 비례하는 검출된 광 강도에 기초하여 제1 전기 신호를 생성하는 단계, 제1 전기 신호로부터, 오프셋 값을 감산하여 제2 전기 신호를 생성하는 단계, 제2 전기 신호를 증폭하는 단계, 증폭된 제2 전기 신호에 기초하여 디지털 신호를 생성하는 단계, 및 생성된 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 포토닉스 기반 컴포넌트는 링 공진기이다.
일부 양태들에서, 본 방법은 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 디지털 펄스 시퀀스를 생성하는 단계, 및 생성된 디지털 펄스 시퀀스에 적어도 부분적으로 기초하여 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 본 방법은 디지털 신호를 생성하기 이전에 제1 전기 신호의 적어도 일부를 적분하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 본 방법은 제1 전기 신호의 적분이 수행되는 적분 시간을 동적으로 설정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 제2 전기 신호를 증폭하는 단계는 멀티 스테이지 증폭을 수행하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 본 방법은 생성된 디지털 신호에 기초하여 코드 디더링을 수행하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계는 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하는 단계는 포토닉스 기반 컴포넌트에서 위상 시프트를 도입하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은, 포토닉스 기반 링 공진기, 소정의 주기들에서 링 공진기의 광 강도를 측정하는 광전기 검출기, 링 공진기에서의 온도 변동들을 나타내는 측정된 광 강도로부터 정밀 신호를 생성하는 정밀 회로, 및 링 공진기의 온도를 제어하는 피드백 제어 회로를 포함하는, 디바이스에 관한 것이다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로는 링 공진기의 온도를 .001 ℃ 이내로 정확히 제어한다.
일부 양태들에서, 정밀 회로는 듀얼 슬로프 적분 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 포함한다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로는 저 정밀도 디지털 아날로그 변환기 (DAC)및 코드 디더링 회로부를 포함한다.
일부 양태들에서, 피드백 제어 회로는 링 공진기에 커플링된 온도 제어기를 포함한다. 일부 양태들에서, 온도 제어기는 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어기는 링 공진기에서 전기 광학 효과 및 열 위상 시프트 중 적어도 하나를 제공하는 요소를 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예들은, 주기적 교정 벡터들 동안 포토닉스 기반 링 공진기에 의해 출력된 광의 강도를 측정하는 단계, 링 공진기에서의 온도 변동들을 나타내는 측정된 강도에 기초하여 전기 신호를 생성하는 단계, 및 피드백을 통해, 링 공진기의 온도를 제어하는 단계를 포함하는, 방법에 관련된다.
일부 양태들에서, 제어하는 단계는 링 공진기의 온도를 .001 ℃ 이내로 제어하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 생성하는 단계는 듀얼 슬로프 적분 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 사용하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 생성하는 단계는 나노암페어 범위의 전류 감도로 매우 정확한 디지털화된 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 생성하는 단계는 디지털화된 신호의 동적 범위를 확장하기 위해 아날로그 베이스라인 감산을 수행하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 제어하는 단계는 링 공진기에 커플링된 온도 제어기 내로 제어 신호를 구동하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어기는 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어를 제공하는 데 사용된 요소는 저항기, p-n 접합, 또는 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 양태들에서, 제어하는 단계는 저 정밀도 DAC로 디지털 아날로그 변환(DAC)을 수행함으로써 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 양태들에서, 제어하는 단계는 코드 디더링 방식을 수행하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 제어하는 단계는 인가된 전력에서 50000당 1 파트 정도의 정밀도를 갖는다.
일부 실시예들은, 포토닉스 기반 링 공진기, 링 공진기의 광 강도를 검출하는 광전기 검출기, 링 공진기의 온도 변동들을 나타내는 검출된 광에 기초하여 신호들을 디지털화하는 저 노이즈, 고 정밀도 아날로그 디지털 변환기(ADC), 검출된 광에 기초하여 온도 제어 신호를 제공하는 디지털 피드백 회로, 및 제어 신호에 기초하여 링 공진기의 온도를 제어하는, 링 공진기에 커플링된, 온도 제어기를 포함하는, 디바이스에 관련된다.
일부 양태들에서, ADC는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 포함한다.
일부 양태들에서, ADC는 나노암페어 범위의 전류 감도로 매우 정확한 디지털화된 신호를 생성한다.
일부 양태들에서, 피드백 회로는 저 정밀도 디지털 아날로그 변환기(DAC)를 포함한다.
일부 양태들에서, 피드백 회로는 코드 디더링 회로부를 추가로 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어기는 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함한다.
일부 양태들에서, 온도 제어기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 양태들에서, 검출기는 주기적 교정 기간들 동안 링 공진기의 광 강도를 검출한다.
전술한 장치 및 방법 실시예들은 상기 또는 하기에서 더 상세히 설명되는 양태들, 특징들, 및 동작들의 임의의 적절한 조합으로 구현될 수도 있다. 본 교시들의 이러한 양태들 및 다른 양태들, 실시예들, 및 특징들은 첨부 도면들과 함께 다음의 설명으로부터 더 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 포토닉스 컴포넌트를 안정화하기 위한 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 링/디스크 공진기를 안정화하기 위한 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 사용된 아날로그 디지털 변환 회로부를 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 디지털 제어기에 의해 생성된 제어 신호들에 대한 타이밍도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 포토닉스 컴포넌트를 안정화하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다.
링/디스크 공진기들과 같은 많은 포토닉스 컴포넌트들은 이들이 최적이 아니게 수행하게 하는 변동들(예컨대, 온도 변동들)에 민감하다. 예를 들어, 입력 광 신호의 일정한 변조를 유지하기 위해서는, 링/디스크 공진기의 온도가 좁은 온도 범위 내에서 유지되어야 한다. 고 정밀도 애플리케이션들에서, 이는 0.001 ℃ 미만 내의 제어를 필요로 할 수 있다. 반도체 디바이스들에 대한 전형적인 열 모니터링은 열 다이오드들을 사용한다. 그러나, 이러한 디바이스들은 종종 바람직한 레벨의 정밀도까지 정확히 측정할 수 없다.
광학 시스템의 성능 측정들은 나노암페어 범위의 전류 변동들의 검출을 수반할 수도 있다. 그러나, 이러한 시스템들의 노이즈 플로어(noise floor)는 전형적으로 관심 신호들이 노이즈에 묻히게 되는 변동 레벨 초과이기 때문에, 전기 피드백 회로들에서 이러한 신호들을 직접 사용하는 것은 비실용적이다. 부가적으로, 종래의 안정화 링 공진기들에서의 증폭기 설계들은 고 정밀도로 링/디스크 공진기를 제어하는 것이 가능하지 않다. 발명자들은 링/디스크 공진기들과 같은 포토닉스 컴포넌트들을 고 정밀도로 안정화하기 위한 종래 기법들이 개선될 수 있음을 인식하였고 이를 알았다. 이를 위해, 일부 실시예들은 포토닉스 컴포넌트의 고 감도 검출 및 고 정밀도 변조 제어를 제공하기 위한 회로부 및 기법들에 관련된다.
도 1은 포토닉스 컴포넌트(102)의 하나 이상의 양태(예컨대, 온도, 위상)를 안정화하기 위한 시스템(100)의 블록도를 도시한다. 하기에서 더 상세히 설명되는 포토닉스 컴포넌트(102)의 예는 링/디스크 공진기이다. 그러나, 본 명세서에 설명된 검출 및 피드백 제어 회로부는 대안으로 포토닉 결정 공동들 및 마하-젠더 (Mach-Zehnder) 간섭계들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 정밀한 온도 제어 또는 위상 안정화가 바람직한, 다른 포토닉스 컴포넌트들로 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 부가적으로, 링 형상의 디바이스가 포토닉스 컴포넌트(102)의 일례로서 설명되지만, 링 이외의 형상인 공동들을 갖는 포토닉스 디바이스들이 대안으로 본 명세서에 설명된 안정화 회로부로 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
시스템(100)은 시간의 함수로서 변할 수도 있는 포토닉스 컴포넌트(102)의 관심 특성을 측정하도록 구성된 검출기(110)를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 검출기(110)는 링/디스크 공진기에서 송신되고 있는 전력을 나타내는 광전류를 검출하도록 구성된다. 포토닉스 컴포넌트(102)의 디튜닝의 양(예컨대, 시간에 걸친 일부 특성에서의 변동들)에 비례하는 신호를 제공할 수 있는 임의의 적절한 검출기(110)가 사용될 수도 있다.
시스템(100)은 또한 피드백 제어 신호를 설정하기 위해 사용될 수 있는 디지털 신호(예컨대, 디지털 비트 스트링)로 검출기(110)에 의해 생성된 아날로그 신호를 변환하는, 아날로그 디지털(ADC) 회로부(112)를 포함한다. 일부 실시예들에서, ADC 회로부(112)의 하나 이상의 컴포넌트는 하기에서 더 상세히 설명된 바와 같이, 디지털 제어기(114)로부터 수신된 신호들에 기초하여 구성가능하다. 아날로그 디지털 변환을 제공하는 것에 더하여, ADC 회로부(112)는 입력 아날로그 신호의 오프셋 성분을 제거하고/하거나 증폭을 제공하여 바람직한 동적 범위 내에서 신호를 확장함으로써 입력 아날로그 신호의 신호 대 노이즈 비를 개선하기 위한 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수도 있다. ADC(112)로부터 출력된 디지털 신호는 디지털 제어기(114)에 제공되며, 이는 검출 프로세스로부터의 디지털 신호를 사용하여 포토닉스 컴포넌트(102)를 튜닝하기 위한 하나 이상의 피드백 제어 파라미터를 설정한다.
시스템(100)은 또한 디지털 제어기(114)로부터 제어 신호들을 수신하고 고 정밀도로 제어 출력을 생성하도록 구성된 피드백 제어 회로부(116)를 포함한다. 고 정밀도 제어 출력은 포토닉스 컴포넌트(102)의 관심 특성(예컨대, 온도, 위상)을 안정화하기 위해 변조기(118)를 제어하는 데 사용된다.
도 2는 안정화될 포토닉스 컴포넌트(102)가 포토닉스 기반 링/디스크 공진기인 시스템(100)의 구현을 개략적으로 도시한다. 나타낸 바와 같이, 링/디스크 공진기는 레이저로부터 광을 수신하고 안정화된 변조 출력을 생성하는 입력 도파관에 커플링된다. 검출기(110)는 광전기 요소(210)를 사용하여 구현되며, 그 예는 광검출기(예컨대, 포토다이오드)이다. 공진기가 완벽하게 튜닝될 때, 포토다이오드에 의해 어떠한 광도 검출되지 않을 것이다. 그러나, (예컨대, 온도 변동들 또는 제조 변동들로 인해) 공진기가 디튜닝될 때, 일부 전력이 공진기에 의해 송신될 것이며, 이는 포토다이오드에 의해 검출될 것이다. 광전기 요소(210)는 검출된 광에 응답하여, 시간에 걸쳐 전류 또는 전압을 적분하는 적분 요소(예컨대, 커패시터)를 포함하거나 이와 연관될 수도 있다. 적분된 전류 또는 전압은, 그 후 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 ADC 회로부(112)의 컴포넌트들에 의해 추가로 프로세싱될 수도 있다.
광전기 요소(210)는 시스템에 대한 입력으로서 제공된 주기적 교정 벡터들 동안 수신된 광의 강도를 측정하도록 구성될 수도 있다. 교정 벡터들은 온도 조정들이 임의의 글로벌 온도 시프트들을 따르게 할 수 있도록 충분히 자주 전송된다. 예를 들어, 교정 벡터들은 10㎲ 마다, 100㎲ 마다, 1ms 마다 또는 10㎲ 내지 1ms 사이의 임의의 다른 적절한 시간 간격으로 전송될 수도 있다. 광 강도는 링/디스크 공진기의 관찰 포트를 통해 광전기 요소(210)에 의해 캡처된다. 이러한 방식으로, 이 측정을 위해 광학 시스템에서 소량의 광이 제거된다. 광의 양이 적기 때문에, 연관된 전기 신호가 또한 매우 작은데, 전형적으로 마이크로 암페어 정도이다.
광전기 요소(210)는 임의의 적절한 방식으로 링/디스크 공진기로부터의 광을 검출하도록 배열될 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이 입력 도파관과 커플링하는 지점 근방에 위치되는 대신, 광전기 요소(210)는 링/디스크 공진기의 일부 다른 지점에서 광을 검출하도록 위치될 수도 있다.
도 2에 나타낸 시스템은 광전기 요소(210)로부터의 전기 신호를 입력으로서 수신하고 입력 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환(ADC) 회로부(112)를 포함한다.
검출된 전기 신호의 작은 진폭으로 인해, ADC 회로부(112)는 하기에서 더 상세히 논의된 바와 같이, 입력 신호를 증폭하고/하거나 다른 프로세싱, 예컨대 오프셋(예컨대, 베이스라인) 컴포넌트의 감산을 수행하는 회로부를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, ADC 회로부(112)는 아날로그 베이스라인 감산에 의한 전류 모드 듀얼 슬로프 적분 ADC(IADC)를 포함하며, 그 예는 하기에 설명된, 도 3 에서 더 상세히 나타낸다. IADC는 나노암페어 범위의 전류 감도로 매우 정확한 디지털화된 신호를 출력하도록 구성된다. IADC 아키텍처의 전류 모드 특징은 포토닉스 시스템의 다른 컴포넌트들과 ADC 회로부(122)의 직접 적분을 용이하게 한다. 적분 토폴로지는 적분 윈도우에 걸쳐 바람직하지 않은 고 주파수 노이즈를 평균화하며, 이는 시스템의 검출 감도를 증가시킨다. 결과의 IADC 회로부의 듀얼 슬로프 아키텍처는 적분기의 프로세스 변화들에 대해 설계가 민감하지 않게 하며, 이는 정확도를 증가시킨다.
ADC 회로부(112)의 출력은 디지털 제어기(114)에 대한 입력으로서 제공되는 디지털 비트 스트링이다. 디지털 제어기(114)는 피드백 제어 회로부(116)에 전송하기 위한 제어 신호를 결정하도록 디지털 비트 스트링에 대해 동작한다. 일부 실시예들에서, 디지털 제어기(114)는 카운터로서 구현되며, 그 예는 도 3 및 도 4와 관련하여 설명된다.
디지털 제어기로부터 출력된 제어 신호는 변조기(118)에 전달된 시간 평균 전력을 제어하기 위해 피드백 제어 회로부(116)에 제공되는, 디지털 펄스 시퀀스일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 디지털 펄스 시퀀스의 펄스 폭 및/또는 듀티 사이클은 디지털 제어기에 입력된 디지털 비트 스트링의 크기에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 피드백 제어 회로부(116)는 링 공진기(102)의 특성을 제어하기 위해 변조기(118) 내로 전압을 구동하도록 구성된다. 도 2의 구현에서, 변조기(118)는 링 공진기의 온도를 제어하기 위해 열을 생성하는 저항기로서 구현된다. 저항기에 의해 생성된 열의 양은 위에 논의된 바와 같이, ADC 회로부(112)에 의해 취해진 측정들에 기초한다. 일부 실시예들에서, 변조기(118)는 p-n 접합 및 p-i-n 접합을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 저항기 이외의 하나 이상의 컴포넌트를 사용하여 구현될 수도 있다.
링의 온도에 걸쳐 엄격한 제어를 유지하기 위해, 일부 실시예들에서는, 피드백 제어 회로부(116)가 인가된 전력에서 50000당 1 파트 정도의 정밀도를 갖는다. 발명자들은 종래의 고 정밀도 DAC들은 노이즈에 대한 그들의 감도로 인해 이러한 성능 요건을 충족할 수 없음을 인식하였다. 이들의 구현을 위해 필요한 큰 영역, 이들의 느린 동작 속도, 및 이들을 동작하는데 필요한 많은 양의 전력은, 또한 종래의 고 정밀도 DAC들의 바람직하지 않은 특성들이며, 이는 이들이 본 명세서에 설명된 것들과 같은 고 정밀도 피드백 제어 시스템들에서의 사용에 적합하지 않게 한다.
변조기(116)를 구동하기 위해 고 정밀도 DAC를 사용하는 대신, 일부 실시예들은 고 정밀도의 제어를 달성하기 위해 저 정밀도 회로부 및 디지털 코딩 기법들의 조합을 사용한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 피드백 제어 회로부(116)는 펄스 폭 변조(PWM) 회로부(220) 및 저 정밀도(예컨대, 8 비트) 디지털 아날로그 변환기(DAC)(222)를 포함한다. 제어 방식의 정밀도는 PWM 회로부(220)의 정밀도와 DAC(222)의 정밀도의 조합에 기초하여 결정됨으로써, 덜 정밀한 DAC가 고 정밀도 출력을 달성하는 데 사용될 수 있게 한다. PWM 회로부(220)는 디지털 제어기(114)로부터의 디지털 펄스 시퀀스를 입력으로서 수신한다. 예를 들어, 8 비트 PWM 주기로, 256(28)개의 빈이 있으며, 그 각각은 입력 디지털 펄스 시퀀스에서 0 또는 1의 값을 포함할 수도 있다. 따라서, 변조기는 2.560㎲ 주기에 걸쳐 1/256 증분으로 제어될 수 있으며, 이로써 피드백 제어 회로부 출력에 8 비트 정밀도를 부가한다. 8 비트 PWM 주기는, 사용될 수도 있는 PWM 주기의 일례일 뿐이며, 시스템의 열 시간 상수가 총 PWM 주기를 초과하면, 더 큰(또는 더 작은) PWM 주기가 대안으로 사용될 수도 있음이 이해되어야 한다. 저 정밀도(예컨대, 8 비트) DAC(222)와 조합으로 사용될 때, 피드백 제어 출력의 총 정밀도는 PWM 회로부(220) 및 DAC(222)(예컨대, 16 비트)에 의해 제공된 정밀도의 합이어서, 그 결과 링/디스크 공진기에 대한 온도 조절이 세밀하게 제어된다.
일부 실시예들에서, 디지털 코딩 방식들은 피드백 제어 회로부(116)의 고 정밀도를 더 증가시키는데 사용된다. 이러한 디지털 코딩 방식의 예는 코드 디더링이다. 코드 디더링을 포함하는 실시예들에서, PWM 회로부(220)는 고 주파수에서 인접한 DAC 코드들을 출력하는 것 사이에서 교번한다. 예를 들어, 각각의 PWM 사이클에서, PWM 회로부(220)는 코드=N을 구동할지 또는 코드=N+1을 구동할지 여부를 결정하도록 구성된다. 디지털 제어기(114)는 코드=N 대 코드=N+1에 소비된 시간의 퍼센티지를 제어하도록 구성되고, 디더링된 출력은 훨씬 덜 정밀한 DAC로 극도의 고 정밀도를 달성한다. 제어되고 있는 전기 및 열 시스템들은 시스템에 적용된 결과적인 튜닝이 바람직한 정밀도 요건들(예컨대, 인가된 전력에서 50000당 1 파트)을 충족할 수 있도록 디더링된 코드를 자동으로 평균화하는 로우 패스 필터를 제공한다.
변조기(116)는 도 2의 구현에서 링/디스크 공진기의 온도를 제어하기 위해 열을 생성하도록 고 정밀도로 구동되는 저항기로서 나타나 있다. 그러나, 변조기(116)는 전자 분산 및 Kerr 비선형성을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 상이한 변조 기법들을 제공하도록 설계된 다른 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수도 있음을 이해해야 한다.
도 3은 ADC 회로부(112)에 포함될 수도 있는 예시적인 IADC 회로부를 도시한다. 나타낸 바와 같이, ADC 회로부(112)는 한 쌍의 아날로그 멀티플렉서(MUX1(310), MUX2(312))를 포함하며, 이는 고정된 양의 시간 동안 광전기 요소(210)로부터의 입력 전류를 적분 커패시터(314) 상으로 조종한다. 예를 들어, 적분 커패시터(314)는 10 내지 20pF 정도의 값을 가질 수도 있고, 적분 시간은 1 내지 10㎲(예컨대, 2㎲)의 범위 내에서 설정될 수도 있다.
ADC 회로부(112)는 또한, 한 쌍의 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1(316), OTA2(318))를 포함한다. 예를 들어, OTA1 및 OTA2는 고 이득 저 전압 폴디드 캐스코드 OTA들일 수도 있으며, 여기서 OTA1 및 커패시터(314)는 피드백 적분기로서 구성되고 OTA2는 개방 루프 비교기(또는 제로 크로싱 검출기)로서 구성된다. Vref는 단일 공급 OTA에서 가상 접지로서 작용하는 저 전압 밴드갭 기준 회로에 의해 생성된 DC 기준 전압(예컨대, 500mV)이다.
도 3의 회로부에서, 디지털 제어기(114)는 카운터(320)를 사용하여 구현된다. 도 4는 도 3에 나타낸 IADC 회로부의 하나의 ADC 변환 주기에 대한 타이밍도를 설명한다. 타이밍도는 일부 실시예들에 따른 IADC 회로부의 컴포넌트들을 제어하기 위해 카운터(320)에 의해 생성된 제어 신호들을 포함한다. 예를 들어, 입력 신호들의 타이밍은 입력 전류의 정밀한 측정을 허용하기 위해 적분 커패시터(314)의 상이한 충전/방전 시간들을 제공한다.
일부 실시예들에서, 도 3에 나타낸 IADC 회로부는 다음과 같이 도 4에 나타낸 타이밍도에 따라 동작하도록 구성된다. 초기에, 리셋 신호(reset)는 적분기(314) 출력 전압 및 카운터(320) 값 둘 모두를 각각 0으로 리셋하기 위해 어서트된다. ADC 변환 사이클의 시작에서, 리셋 신호는 먼저 적분기(314)를 인에이블하기 위해 디어서트된다. 유사하게, 선택 신호(sel)는 포지티브 DC 입력 광전류(idet)가 2㎲의 등가 적분 주기(T), 또는 N=400 5-ns 클록 사이클의 지속기간 동안 적분기(314)에 제공되는 적분 페이즈의 개시를 표시하기 위해 어서트된다. 이 시간 동안, 적분기(314)는 입력 전류의 비율에 비례하는 포지티브 기울기로, 노드(vint) 상에 선형 전압 업-램프를 생성한다. 적분 페이즈의 종료 시, 노드(vint)에서의 전압은 vint=(idet/Cint)*T로 주어지며, 여기서 Cint는 적분 커패시턴스(예컨대, 16pF)이다. 후속하여, 신호(sel)는 적분기(314)에 일정한 네거티브 기준 전류(iref)가 제공되는, 적분해제 페이즈의 시작을 표시하기 위해 디어서트된다. 이 시간 동안, 적분기(314)가 일정한 네거티브 기울기로, 노드(vint) 상에서 선형 전압 다운-램프를 생성하는 동안 디지털 업-카운터가 카운트하기 시작한다. 노드(vint) 상의 전압이 0에 도달할 때, 비교기(318)는 노드(dout) 상에 제로-크로싱 검출 신호를 생성하며, 이는 카운터(320)를 정지시킨다. 이때, 기존 카운터 값이 출력 코드가 되며, 이는 메모리에 저장된다. 출력 코드는 D = ceil[N*(idet/iref)] 로 주어지며, 여기서 0 < idet/iref < 1이다. 적분해제 페이즈의 종료 시, 리셋 신호(reset)는 적분기(314) 및 카운터(320)를 리셋하기 위해 어서트되어, 변환 사이클의 종료를 표시한다.
발명자들은 링/디스크 공진기의 온도 변동들을 나타내는 작은 검출된 전류가 큰 DC 베이스라인 전류에 의해 묻히게 됨을 인식하였다. 일부 실시예들은 증폭 이전에 이러한 DC 베이스라인 전류를 적어도 부분적으로 제거하는 회로부를 포함함으로써, 정확도를 개선하고 시스템의 동적 범위를 확장한다. 고 분해능 시스템으로 모든 변환에서 바람직하지 않은 베이스라인 전류를 분해하는 대신, 설계에 의해 더 적은 수의 비트를 분해하기 위해 변환 전에 중복 베이스라인을 제거함으로써 훨씬 덜 정밀한 ADC로 유사한 고 정밀도 결과가 달성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이는 다음과 같이 원치 않는 DC 베이스라인을 소거하기 위해 프로그램가능한 온도-무감각 밴드갭 전류 기준을 생성함으로써 달성된다. 전류 소거 방식은 입력(idet)및 기준(iref) 전류들 둘 모두로부터 각각 DC 오프셋 전류들(iosdet 및 iosref)을 감산함으로써 동적 범위를 더욱 개선할 수 있다. 이 경우, 출력 코드는 다음과 같이 주어진다: D = ceil[N*(idet-iosdet)/(iref-iosref)], 여기서 0 < (idet-iosdet)/(iref-iosref)< 1이다. 오프셋 전류들의 적절한 선택은 (idet-iosdet)/(iref-iosref) 항이 1에 가깝도록 최대화되며, 이는 결국 ADC 출력 코드를 최대화하여, 시스템의 동적 범위를 강화한다. DC 베이스라인을 감산한 다음 나머지 입력 전류 신호를 증폭하여 ADC의 동적 범위를 채우는 조합은 저 정밀도 컴포넌트들을 사용하는 고 정밀도 검출 회로부를 제공한다.
패시브 ADC 시스템이기보다, 일부 실시예들은 ADC 회로부(112)가 어떻게 동작하는지의 다양한 양태들을 제어하기 위해 디지털 제어기(114)로부터 출력된 제어 신호들을 사용한다. 예를 들어, 디지털 제어기(114)는 제어 신호(cap_sel)를 사용하여 적분의 기울기 또는 레이트를 설정할 수도 있다. 디지털 제어기(114)는 또한 적분 동안 감산하도록 DC 오프셋 전류(iosdet)를 선택하기 위한 iosdet_sel 신호, 적분해제 동안 감산하도록 DC 오프셋 전류(iosref)를 선택하기 위한 iosref_sel 신호; 적분과 적분해제 페이즈들 사이에서 선택하기 위해 MUX(310)에 제공된 sel 신호; 및 적분 기간 후에 적분 커패시터(314) 상의 전압을 리셋하기 위해 MUX(312)에 제공된 리셋 신호를 포함하여 ADC 회로부(112)에 다른 제어 신호를 제공할 수도 있다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 포토닉스 기반 컴포넌트에 대한 안정화를 제공하기 위해 변조기의 고 정밀도 피드백 제어를 제공하기 위한 프로세스(500)를 도시한다. 동작(510)에서, 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝이 측정된다. 예를 들어, 전술된 예시의 시스템에서, 포토다이오드는 링/디스크 공진기로부터 추출된 소량의 광을 측정하여 온도 변동들로 인해 공진기의 성능이 최적(공진) 상태로부터 변경되었는지 여부를 결정하는 데 사용된다. 그 후, 프로세스(500)는 동작(512)으로 진행하며, 여기서 검출기에 의해 생성된 아날로그 전기 신호(예컨대, 전류)가 디지털 제어기에 의한 프로세싱을 위해 디지털 신호로 변환된다. 전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 입력 전기 신호는 디지털 신호로의 변환 이전에 (예컨대, 오프셋 값을 감산함으로써, 증폭을 수행함으로써 등) 프로세싱된다.
그 후, 프로세스(500)는 동작(514)으로 진행하며, 여기서 디지털 제어기는 ADC 회로부에 의해 생성된 디지털 신호에서 코딩된 디튜닝의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 전술된 예에서, 디지털 제어기는 피드백 제어 회로부에 대한 입력으로서 제공되는 디지털 펄스 시퀀스를 생성한다. 그 후, 프로세스(500)는 동작(516)으로 진행하며, 여기서 피드백 제어 회로부는 포토닉스 컴포넌트의 튜닝을 개선하기 위해 변조기를 제어하는 데 사용된다. 전술된 예에서, 변조기는 저항기에 인가된 전류에 응답하여 열을 생성하도록 구성된 저항기이다. 피드백 제어 회로부는 검출기에 의해 검출된 온도 변동들을 고 정밀도로 보상하기 위해 저항기에 제공된 시간 평균 전력을 제어한다.
그 후, 프로세스(500)는 동작(518)으로 진행하며, 여기서 포토닉스 컴포넌트의 부가 튜닝이 바람직한지 여부가 결정된다. 어떠한 추가 튜닝도 바람직하지 않다고 결정되면, 프로세스(500)는 종료한다. 그렇지 않으면, 프로세스(500)는 동작(510)으로 돌아가며, 여기서 포토닉스 컴포넌트의 디튜닝의 새로운 측정이 수행되고, 프로세스는 동작(518)에서 포토닉스 컴포넌트의 튜닝이 더 이상 바람직하지 않다고 결정될 때까지 반복된다.
이와 같이 본 출원의 기술의 여러 양태들 및 실시예들을 설명하였지만, 다양한 변경들, 수정들 및 개선들이 관련 기술 분야에서 통상의 기술자에게 쉽게 일어날 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 변경들, 수정들 및 개선들은 본 출원에서 설명된 기술의 사상 및 범주 내에 있도록 의도된다. 따라서, 전술한 실시예들은 단지 예로서 제시되고, 첨부된 청구항들 및 그에 대한 등가물들의 범주 내에서, 발명의 실시예들은 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 설명된 2 이상의 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 및/또는 방법들의 임의의 조합은, 그러한 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 및/또는 방법들이 상호 일치하지 않는 경우, 본 개시의 범주 내에 포함된다.
또한, 전술된 바와 같이, 일부 양태들은 하나 이상의 방법으로서 구현될 수도 있다. 방법의 일부로서 수행된 동작들은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수도 있다. 따라서, 예시적인 실시예들에서 순차적인 동작들로서 나타내었지만, 일부 동작들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수도 있는, 예시된 것과 상이한 순서로 동작들이 수행되는 실시예들이 구축될 수도 있다.
본 명세서에 정의되고 사용된 바와 같은, 모든 정의들은, 사전적 정의들, 참조로 통합된 문서들에서의 정의들, 및/또는 정의된 용어들의 일반적인 의미들을 제어하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 및 청구항들에서 여기서 사용된 바와 같이, 부정관사 "a" 및 "an"은 명백하게 그 반대로 표시되지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 및 청구항들에서 여기서 사용된 바와 같이, 구절 "및/또는"은 그렇게 결합된 요소들, 즉 일부 경우들에서는 결합적으로 존재하고 다른 경우들에서는 분리적으로 존재하는 요소들의 "어느 하나 또는 양자"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 및 청구항들에서 여기서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 리스트에 대한 언급에서 구절 "적어도 하나"는, 요소들의 리스트에서의 요소들 중 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소들의 리스트 내에 구체적으로 나열된 각각의 그리고 모든 요소들 중 적어도 하나를 반드시 포함하지 않으며 요소들의 리스트에서의 요소들의 임의의 조합을 배제하지 않음이 이해되어야 한다. 이러한 정의는 또한, 구절 "적어도 하나"가 언급하는 요소들의 리스트 내에서 구체적으로 식별된 요소들 이외에, 구체적으로 식별된 그러한 요소들에 관련되든 관련되지 않든, 요소들이 선택적으로 존재할 수도 있음을 허용한다.
용어들 "대략" 및 "약"은 일부 실시예들에서 타깃값의 ±20% 이내, 일부 실시예들에서는 타깃값의 ±10% 이내, 일부 실시예들에서는 타깃값의 ±5% 이내, 그리고 또한 일부 실시예들에서는 타깃값의 ±2% 이내를 의미하는 데 사용될 수도 있다. 용어들 "대략" 및 "약"은 타깃값을 포함할 수도 있다.

Claims (59)

  1. 디바이스로서,
    포토닉스 기반 컴포넌트의 광 강도의 측정에 기초하여 전기 신호를 출력하도록 구성된 광전기 검출기 - 상기 광 강도는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝의 양에 비례함 -;
    상기 광전기 검출기로부터 출력된 상기 전기 신호에 기초하여 디지털 신호를 출력하도록 구성된 아날로그 디지털 변환(analog-to-digital conversion, ADC) 회로부; 및
    상기 ADC 회로부로부터 출력된 상기 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성된 피드백 제어 회로부를 포함하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트는 링 공진기인, 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트는 뷰포트를 포함하고,
    상기 광전기 검출기는 상기 뷰포트를 통해 광 강도를 검출하도록 구성된 광검출기를 포함하는, 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부로부터 출력된 상기 디지털 신호를 수신하도록;
    수신된 상기 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 디지털 펄스 시퀀스를 생성하도록; 그리고
    상기 피드백 제어 회로부에 상기 디지털 펄스 시퀀스를 제공하도록 구성된 디지털 제어기를 추가로 포함하는, 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 디지털 신호로의 변환 이전에 상기 광전기 검출기로부터 출력된 상기 전기 신호의 적어도 일부를 적분하도록 구성된 적분 커패시터를 추가로 포함하는, 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 추가로 상기 적분 커패시터의 적분 시간을 설정하도록 구성되는, 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 상기 적분 커패시터의 적분 이전에 상기 광전기 검출기로부터 출력된 상기 전기 신호로부터 오프셋 값을 감산하도록 구성된 제1 아날로그 멀티플렉서를 추가로 포함하는, 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 상기 제1 아날로그 멀티플렉서의 출력과 상기 적분 커패시터 사이에 배열된 제2 아날로그 멀티플렉서를 추가로 포함하는, 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 상기 적분 커패시터에 의해 저장된 전압을 증폭하도록 구성된 멀티 스테이지 증폭 회로부를 추가로 포함하는, 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 포함하는, 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 카운터를 포함하는, 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 디지털 아날로그 변환기(digital-to-analog converter, DAC)에 커플링된 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 회로부를 포함하는, 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 DAC는 8 비트 이하의 분해능을 갖는, 디바이스.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 PWM 회로부는 코드 디더링을 수행하도록 구성되는, 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 PWM 회로부에 의해 수행된 상기 코드 디더링의 적어도 하나의 파라미터를 제어하도록 구성되는, 디바이스.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어함으로써 상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성되는, 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트에서 위상 시프트를 도입함으로써 상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하도록 구성되는, 디바이스.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트에서 전기 광학 효과 및 열 위상 시프트 중 적어도 하나를 제공하는 변조기를 포함하는, 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 변조기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 .001 ℃ 이내로 정확히 제어하도록 구성되는, 디바이스.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 인가된 전력에서 50000당 1 파트의 정밀도를 갖도록 구성되는, 디바이스.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로부는 상기 피드백 제어 회로부에 의해 생성된 시간 평균 전력에 기초하여 상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하도록 구성되는, 디바이스.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ADC 회로부는 나노암페어 범위의 전류 감도를 갖도록 구성되는, 디바이스.
  24. 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법으로서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 디튜닝의 양에 비례하는 검출된 광 강도에 기초하여 제1 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 전기 신호로부터, 오프셋 값을 감산하여 제2 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 전기 신호를 증폭하는 단계;
    증폭된 상기 제2 전기 신호에 기초하여 디지털 신호를 생성하는 단계; 및
    생성된 상기 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계를 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트는 링 공진기인, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 디지털 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 디지털 펄스 시퀀스를 생성하는 단계; 및
    생성된 상기 디지털 펄스 시퀀스에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 신호를 생성하기 이전에 상기 제1 전기 신호의 적어도 일부를 적분하는 단계를 추가로 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 전기 신호의 적분이 수행되는 적분 시간을 동적으로 설정하는 단계를 추가로 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호를 증폭하는 단계는 멀티 스테이지 증폭을 수행하는 단계를 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생성된 디지털 신호에 기초하여 코드 디더링을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트를 튜닝하는 단계는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하는 단계를 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 포토닉스 기반 컴포넌트의 온도를 제어하는 단계는 상기 포토닉스 기반 컴포넌트에서 위상 시프트를 도입하는 단계를 포함하는, 포토닉스 기반 컴포넌트를 안정화하는 방법.
  33. 디바이스로서,
    포토닉스 기반 링 공진기;
    소정의 주기들에서 상기 링 공진기의 광 강도를 측정하는 광전기 검출기;
    상기 링 공진기에서의 온도 변동들을 나타내는 측정된 상기 광 강도로부터 정밀 신호를 생성하는 정밀 회로; 및
    상기 링 공진기의 온도를 제어하는 피드백 제어 회로를 포함하는, 디바이스.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는 .001 ℃ 이내로 정확히 상기 링 공진기의 온도를 제어하는, 디바이스.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 정밀 회로는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 포함하는, 디바이스.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는 저 정밀도 DAC 및 코드 디더링 회로부를 포함하는, 디바이스.
  37. 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는 상기 링 공진기에 커플링된, 온도 제어기를 포함하는, 디바이스.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 상기 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함하는, 디바이스.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 상기 링 공진기에서 전기 광학 효과 및 열 위상 시프트 중 적어도 하나를 제공하는 요소를 포함하는, 디바이스.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
  41. 방법으로서,
    주기적 교정 벡터들 동안 포토닉스 기반 링 공진기에 의해 출력된 광의 강도를 측정하는 단계;
    상기 링 공진기에서의 온도 변동들을 나타내는 측정된 상기 강도에 기초하여 전기 신호를 생성하는 단계; 및
    피드백을 통해, 상기 링 공진기의 온도를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 상기 링 공진기의 온도를 .001 ℃ 이내로 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 나노암페어 범위의 전류 감도로 매우 정확한 디지털화된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 상기 디지털화된 신호의 동적 범위를 확장하기 위해 아날로그 베이스라인 감산을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  46. 제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링 공진기에 커플링된, 온도 제어기 내로 제어 신호를 구동하는 단계를 포함하는, 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 상기 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함하는, 방법.
  48. 제46항 또는 47항에 있어서,
    히터는 저항기, p-n 접합, 또는 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  49. 제41항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 저 정밀도 DAC로 디지털에서 아날로그로의 변환을 수행함으로써 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 코드 디더링 방식을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  51. 제41항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 인가된 전력에서 50000당 1 파트 정도의 정밀도를 갖는, 방법.
  52. 디바이스로서,
    포토닉스 기반 링 공진기;
    상기 링 공진기의 광 강도를 검출하는 광전기 검출기;
    상기 링 공진기의 온도 변동들을 나타내는 검출된 광에 기초하여 신호들을 디지털화하는 저 노이즈, 고 정밀도 ADC;
    상기 검출된 광에 기초하여 온도 제어 신호를 제공하는 디지털 피드백 회로; 및
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 링 공진기의 온도를 제어하는, 상기 링 공진기에 커플링된 온도 제어기를 포함하는, 디바이스.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 ADC는 듀얼 슬로프 적분 ADC를 포함하는, 디바이스.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 ADC는 나노암페어 범위의 전류 감도로 매우 정확한 디지털화된 신호들을 생성하는, 디바이스.
  55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백 회로는 저 정밀도 DAC 를 포함하는, 디바이스.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 피드백 회로는 코드 디더링 회로부를 추가로 포함하는, 디바이스.
  57. 제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 상기 링 공진기에서 위상 시프트를 도입하는 요소를 포함하는, 디바이스.
  58. 제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어기는 저항기, p-n 접합, 및 p-i-n 접합 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
  59. 제52항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전기 검출기는 주기적 교정 기간들 동안 상기 링 공진기의 광 강도를 검출하는, 디바이스.
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