RU2805561C1 - Device for controlling phase shifts of radiation in integrated circuits based on asymmetric mach-zehnder interferometer - Google Patents

Device for controlling phase shifts of radiation in integrated circuits based on asymmetric mach-zehnder interferometer Download PDF

Info

Publication number
RU2805561C1
RU2805561C1 RU2023110080A RU2023110080A RU2805561C1 RU 2805561 C1 RU2805561 C1 RU 2805561C1 RU 2023110080 A RU2023110080 A RU 2023110080A RU 2023110080 A RU2023110080 A RU 2023110080A RU 2805561 C1 RU2805561 C1 RU 2805561C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zehnder interferometer
phase
integrated circuits
interferometer
radiation
Prior art date
Application number
RU2023110080A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Владимирович Шипулин
Сергей Михайлович Конторов
Артём Владиславович Прокошин
Максим Леонидович Галкин
Иван Александрович Казаков
Роман Алексеевич Шаховой
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805561C1 publication Critical patent/RU2805561C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention concerns a device for controlling the phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetric Mach-Zehnder interferometer. The device consists of an adjustable optical attenuator, made in the form of a splitter, two phase modulators and an X-coupler with two inputs and two outputs, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer with a delay line in the long arm and a phase modulator in the short arm. The arms of the interferometer are connected in an X-shaped coupler, the beams from which are directed to external photodetectors located outside the chip.
EFFECT: reducing the size of systems, including optical communication devices based on photonic integrated circuits and devices for measuring the phase shift, increasing the contrast at the outputs of the device and eliminating the need to adjust the external circuit.
1 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к устройствам измерения фазового сдвига (шума) в оптических системах на базе фотонных интегральных схем.The invention relates to devices for measuring phase shift (noise) in optical systems based on photonic integrated circuits.

ГлоссарийGlossary

С целью обеспечения достаточности раскрытия изобретения и обеспечения возможности проведения информационного поиска в отношении заявляемого технического решения, а также для понимания сущности заявляемого изобретения, ниже приведен перечень используемых в описании терминов, не ограничивающих объем правовой охраны. Термины:In order to ensure the sufficiency of disclosure of the invention and to ensure the possibility of conducting an information search in relation to the claimed technical solution, as well as to understand the essence of the claimed invention, below is a list of terms used in the description that do not limit the scope of legal protection. Terms:

Волновод - направляющий канал, в котором может распространяться электромагнитная волна.A waveguide is a guiding channel in which an electromagnetic wave can propagate.

Интерференция - перераспределение интенсивности электромагнитных волн в результате наложения (суперпозиции) нескольких электромагнитных волн.Interference is a redistribution of the intensity of electromagnetic waves as a result of the superposition (superposition) of several electromagnetic waves.

Интерферометр - измерительный прибор, действие которого основано на явлении интерференции.An interferometer is a measuring device whose operation is based on the phenomenon of interference.

Квантовая сеть - коммуникационная сеть, в которой передаваемые данные защищены методами квантовой криптографии.A quantum network is a communication network in which transmitted data is protected by quantum cryptography methods.

Квантовая запутанность - квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов не могут быть описаны независимо. Квантовая когерентность - квантовое явление, состоящее в коррелированности, или согласованности, движения микрочастиц, образующих данную физическую систему. Кубит - наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере).Quantum entanglement is a quantum mechanical phenomenon in which the quantum states of two or more objects cannot be described independently. Quantum coherence is a quantum phenomenon consisting in the correlation, or consistency, of the movement of microparticles that form a given physical system. A qubit is the smallest unit of information in a quantum computer (analogous to a bit in a conventional computer).

Лазер - источник электромагнитного излучения, обладающий высокой временной и пространственной когерентностью.A laser is a source of electromagnetic radiation with high temporal and spatial coherence.

Модулятор - устройство для преобразования электрических сигналов в оптическую область (электрооптическое преобразование).Modulator is a device for converting electrical signals into the optical domain (electro-optical conversion).

Х-образный ответвитель - устройство, совмещающее функции разветвителя и объединителя.X-shaped coupler is a device that combines the functions of a splitter and a combiner.

Разветвитель / объединитель - устройство для деления / суммирования входных сигналов. Фото детектор - устройство для преобразования оптических сигналов в электрическую область (оптоэлектронное преобразование).Splitter/combiner - a device for dividing/summing input signals. Photo detector is a device for converting optical signals into the electrical domain (optoelectronic conversion).

Уровень техникиState of the art

ОБЩИЙ ОБЗОРGENERAL REVIEW

Фотонные интегральные схемы (ФИС) представляют собой многокомпонентное оптоэлектронное устройство (монолитная или гибридная интегральная схема), изготовленное на единой подложке и способное выполнять функции генерации, детектирования и обработки оптических сигналов, и постепенно занимающее место основой номенклатуры компонентов всех оптических систем.Photonic integrated circuits (PICs) are a multi-component optoelectronic device (monolithic or hybrid integrated circuit), manufactured on a single substrate and capable of performing the functions of generating, detecting and processing optical signals, and gradually occupying a place as the basis of the nomenclature of components of all optical systems.

Фотонные интегральные схемы предоставляют платформу, позволяющую монолитную интеграцию нескольких оптических компонентов, выполняющих различные функции, на одном чипе. Фотонные интегральные схемы могут быть изготовлены на нескольких материальных платформах, каждая из которых имеет преимущества и недостатки. В современных и перспективных системах на основе фотоники, где используется множество различных элементов, логичным решением является их интеграция в исполнении на чипе. Этим занимается интегральная фотоника - относительно новая и активно развивающаяся мировая отрасль. Известные преимущества фотонных интегральных схем, такие как компактность, быстродействие и энергоэффективность, позволяют им во многих приложениях дополнять или заменять как дискретную фотонику, так и микроэлектронику.Photonic integrated circuits provide a platform that allows the monolithic integration of multiple optical components performing different functions on a single chip. Photonic integrated circuits can be fabricated on multiple material platforms, each with advantages and disadvantages. In modern and future systems based on photonics, where many different elements are used, the logical solution is their integration on a chip. This is what integrated photonics does - a relatively new and actively developing global industry. The known advantages of photonic integrated circuits, such as compactness, speed, and energy efficiency, allow them to complement or replace both discrete photonics and microelectronics in many applications.

Одной из основных проблем в области применения ФИС является миниатюризация, удешевление устройств с сохранением возможностей контроля параметров работы компонентов ФИС.One of the main problems in the field of application of FIS is miniaturization, reduction in cost of devices while maintaining the ability to control the operating parameters of FIS components.

Кроме того, значительное снижение стоимости технологии и получение малых габаритов устройств на базе ФИС позволит значительно расширить их области применения и перейти от нишевого применения к использованию на масштабных пользовательских рынках. Подобное проникновение систем на базе ФИС при условии наличия технологий, позволяющих создавать компактные системы с малой стоимостью, весом и энергопотреблением, которые можно легко интегрировать в пользовательские устройства. С помощью фотонных интегральных схем, можно заменить объемные дискретные компоненты одним чипом, размеры которого не будут превышать 20×20×1 мм3, а масса 10 грамм.In addition, a significant reduction in the cost of technology and obtaining small dimensions of devices based on FIS will significantly expand their areas of application and move from niche applications to use in large-scale user markets. Such penetration of FIS-based systems is subject to the availability of technologies that allow the creation of compact systems with low cost, weight and power consumption that can be easily integrated into user devices. With the help of photonic integrated circuits, it is possible to replace bulk discrete components with a single chip, the dimensions of which will not exceed 20 × 20 × 1 mm 3 and a weight of 10 grams.

Частотная нестабильность, вызванная спонтанными переходами, оптическими потерями и техническим шумом, связанным с перепадами напряжения, вибрациями и температурными флуктуациями в резонаторе лазера, оказывает существенное влияние на качество устройств на базе фотонных интегральных схем.Frequency instability caused by spontaneous transitions, optical losses and technical noise associated with voltage drops, vibrations and temperature fluctuations in the laser cavity has a significant impact on the quality of photonic integrated circuit devices.

В электрооптических модуляторах, электронных устройствах, используемых в различных приложениях волоконно-оптической связи, широкое распространение получили интерферометры Маха-Цендера. Интерферометры Маха-Цендера встроены в фотонные интегральные схемы и позволяют получить широкополосные электрооптические амплитудные и фазовые характеристики в диапазоне частот, составляющем несколько гигагерц.In electro-optical modulators, electronic devices used in various fiber optic communication applications, Mach-Zehnder interferometers have become widespread. Mach-Zehnder interferometers are built into photonic integrated circuits and provide broadband electro-optical amplitude and phase characteristics over the multi-gigahertz frequency range.

Интерферометр Маха-Цендера - это устройство, осуществляющее интерференцию излучения, разделенного на две части, проходящие разные оптические пути. В оптических телекоммуникациях он используется как электрооптический модулятор для фазовой и амплитудной модуляции света.A Mach-Zehnder interferometer is a device that interferes with radiation divided into two parts passing through different optical paths. In optical telecommunications, it is used as an electro-optical modulator for phase and amplitude modulation of light.

В качестве технического решения, которое позволяет осуществить контроль значения фазового сдвига сигнала в оптической системе на базе фотонной интегральной схемы предлагается «Устройство контроля фазовых сдвигов излучения в интегральных схемах на базе несимметричного интерферометра Маха-Цендера».As a technical solution that allows monitoring the value of the phase shift of a signal in an optical system based on a photonic integrated circuit, a “Device for monitoring phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetrical Mach-Zehnder interferometer” is proposed.

Предложенное устройство позволяет осуществлять контроль параметров работы оптических компонентов фотонных интегральных схем, используемых, например, в квантовой телекоммуникацииThe proposed device makes it possible to control the operating parameters of optical components of photonic integrated circuits used, for example, in quantum telecommunications

В ходе патентного поиска были обнаружены документы, определяющие уровень техники и не считающиеся особо релевантным по отношению к заявленному изобретению, а именно: «Измеритель фазовых шумов узкополосных лазеров, основанный на состоящем из рм-волокна интерферометре маха-цендера» (патент № RU 2664692 С1) «Оптический анализатор и метод снижения шума относительной интенсивности при интерферометрических оптических измерениях с использованием непрерывно перестраиваемого лазера» (Optical analyzer and method for reducing relative intensity noise in interferometric optical measurements using a continuously tunable laser, патент № US 20030112442 A1)During the patent search, documents were found that define the state of the art and are not considered particularly relevant in relation to the claimed invention, namely: “Phase noise meter for narrow-band lasers based on a Mach-Zehnder interferometer consisting of an rm fiber” (patent No. RU 2664692 C1 ) “Optical analyzer and method for reducing relative intensity noise in interferometric optical measurements using a continuously tunable laser,” patent No. US 20030112442 A1)

«Комплект для измерения ВЧ фазового шума с использованием волоконно-оптической линии задержки» (R.F. phase noise test set using fiber optic delay line, патент № US 4918373 A) Вышеуказанные технические решения представляют собой различные варианты устройств для оценки значения фазового сдвига (уровня шума) в оптических системах.“Set for measuring RF phase noise using a fiber optic delay line” (R.F. phase noise test set using fiber optic delay line, patent No. US 4918373 A) The above technical solutions represent various options for devices for estimating the value of the phase shift (noise level) in optical systems.

В качестве аналога можно выделить техническое решение «Оптический анализатор и метод снижения шума относительной интенсивности при интерферометрических оптических измерениях с использованием непрерывно перестраиваемого лазера» (Optical analyzer and method for reducing relative intensity noise in interferometric optical measurements using a continuously tunable laser, патент № US 20030112442 A1, дата приоритета 2001-08-28). Согласно описанию, указанное решение представляет собой гетеродинный анализатор оптических цепей и способ определения характеристик устройства, позволяющие уменьшать влияние шума относительной интенсивности в интерферометрических оптических измерениях путем вычитания измеренных интенсивностей первого и второго сигналов помех, полученных от оптического интерферометра.As an analogue, we can highlight the technical solution “Optical analyzer and method for reducing relative intensity noise in interferometric optical measurements using a continuously tunable laser”, patent No. US 20030112442 A1, priority date 2001-08-28). According to the description, the solution is a heterodyne optical network analyzer and a method for characterizing a device to reduce the influence of relative intensity noise in interferometric optical measurements by subtracting the measured intensities of the first and second interference signals obtained from the optical interferometer.

Отличием данного технического решения является отсутствие регулируемого оптического аттенюатора в виде еще одного интерферометра Маха-Цендера, в данной схеме используемого для компенсации разности потерь в плечах интерферометра для достижения наибольшего контраста на его выходах. Кроме того, предложенное в указанном патенте решение предполагает использование опорного лазера, то есть гетеродинирование. Предлагаемое в настоящем патенте устройство осуществляет гомодинирование, то есть интерференцию самого сигнала с собой.The difference between this technical solution is the absence of an adjustable optical attenuator in the form of another Mach-Zehnder interferometer, in this scheme used to compensate for the difference in losses in the arms of the interferometer to achieve the greatest contrast at its outputs. In addition, the solution proposed in this patent involves the use of a reference laser, that is, heterodyning. The device proposed in this patent performs homodyning, that is, the signal itself interferes with itself.

В качестве прототипа заявляемого изобретения можно рассматривать техническое решение, раскрытое в патенте «Измеритель фазовых шумов узкополосных лазеров, основанный на состоящем из рм-волокна интерферометре маха-цендера» (патент № RU 2664692 С1, дата приоритета 2017.10.12). Решение относится к устройствам измерения фазового шума методом частотного дискриминатора, в качестве которого выступает интерферометр Маха-Цендера, и может быть использовано для аттестации узкополосных высокостабильных лазеров, применяемых в линиях связи, гидрофонах, лидарных системах, а также в фазочувствительной рефлектометрии. Измеритель фазовых шумов узкополосных лазеров включает в себя: оптический ответвитель, формирующий два канала: первый, регистрирующий мгновенные значения мощности источника, и второй, записывающий два интерференционных сигнала; поляризатор во втором канале, формирующий линейно-поляризованное излучение на входе в разбалансированный волоконный интерферометр Маха-Цендера, выполненный из волоконно-оптического разделяющего ответвителя (1×2) на основе волокна с сохранением состояния поляризации на входе интерферометра, дополнительного волокна с сохранением состояния поляризации, вносящего разность фаз, и объединяющего волоконно-оптического ответвителя (2×1) на основе волокна с сохранением состояния поляризации на выходе интерферометра; расположенный после интерферометра Маха-Цендера поляризационный светоделитель, разделяющий два интерференционных сигнала от ортогонально поляризованных волн; три приемника оптического излучения, два из которых находятся после поляризационного светоделителя во втором канале, а один - в первом канале; аналого-цифровой преобразователь, на который приходят сигналы со всех трех приемников, и после него блок обработки цифровых сигналов для вычисления спектральной плотности мощности фазового шума за счет выполнения функций в следующем порядке: нормировка интерференционного сигнала на мгновенные значения сигнала, пропорционального мощности лазера, с целью компенсации относительного шума интенсивности лазера; высокочастотная фильтрация с целью компенсации температурной нестабильности; вычисление флуктуаций фазы и расчет спектральной плотности мощности фазового шума. Техническим результатом является минимизация погрешности измерения фазовых шумов узкополосного лазера. Отличием данного технического решения также является отсутствие регулируемого оптического аттенюатора в виде еще одного интерферометра Маха-Цендера, в данной схеме используемого для компенсации разности потерь в плечах интерферометра для достижения наибольшего контраста на его выходах.As a prototype of the claimed invention, one can consider the technical solution disclosed in the patent “Phase noise meter for narrow-band lasers based on a Mach-Zehnder interferometer consisting of an RM fiber” (patent No. RU 2664692 C1, priority date 2017.10.12). The solution relates to devices for measuring phase noise using the frequency discriminator method, which is a Mach-Zehnder interferometer, and can be used to certify narrow-band, highly stable lasers used in communication lines, hydrophones, lidar systems, as well as in phase-sensitive reflectometry. The phase noise meter for narrowband lasers includes: an optical coupler that forms two channels: the first, which records instantaneous source power values, and the second, which records two interference signals; a polarizer in the second channel, generating linearly polarized radiation at the input to an unbalanced fiber Mach-Zehnder interferometer, made of a fiber-optic separating coupler (1×2) based on a fiber with preservation of the polarization state at the input of the interferometer, an additional fiber with preservation of the polarization state, introducing a phase difference, and a combining fiber-optic coupler (2×1) based on a fiber with preservation of the polarization state at the output of the interferometer; a polarization beam splitter located after the Mach-Zehnder interferometer, separating two interference signals from orthogonally polarized waves; three optical radiation receivers, two of which are located after the polarization beam splitter in the second channel, and one in the first channel; an analog-to-digital converter, which receives signals from all three receivers, and after it a digital signal processing unit for calculating the power spectral density of the phase noise by performing functions in the following order: normalizing the interference signal to instantaneous values of the signal proportional to the laser power, in order to compensation for relative laser intensity noise; high-frequency filtering to compensate for temperature instability; calculation of phase fluctuations and calculation of the power spectral density of phase noise. The technical result is to minimize the measurement error of phase noise of a narrow-band laser. This technical solution also differs in the absence of an adjustable optical attenuator in the form of another Mach-Zehnder interferometer, which in this design is used to compensate for the difference in losses in the arms of the interferometer to achieve the greatest contrast at its outputs.

Вышеуказанные технические решения, как и заявляемое изобретение, предназначены для измерения фазового сдвига (шума) в оптических системах на базе фотонных интегральных схем, однако последовательность модуляций начального сигнала вышеуказанных технических решений существенно отличается от предлагаемого в настоящем изобретении. В частности, ключевым отличием заявляемого способа от прототипа является включение в схему такого компонента, как оптический аттенюатор, а также отсутствие фазового модулятора в составе интерферометра.The above technical solutions, like the claimed invention, are intended for measuring phase shift (noise) in optical systems based on photonic integrated circuits, however, the sequence of modulation of the initial signal of the above technical solutions differs significantly from that proposed in the present invention. In particular, the key difference between the proposed method and the prototype is the inclusion in the circuit of a component such as an optical attenuator, as well as the absence of a phase modulator in the interferometer.

Техническая задача, для решения которой предназначено настоящее изобретение, заключается в измерении фазового сдвига между передаваемыми измеряемым устройством импульсами, что необходимо оценки качества настройки компонентов измеряемого устройства. При этом длина линии задержки в используемом несимметричном интерферометре Маха-Цендера может выбираться в зависимости от периода следования импульсов. Предлагаемое устройство может использоваться в виде отдельного чипа, излучение на который подается извне, или располагаться на одной ФИС с измеряемым устройством.The technical problem for which the present invention is intended is to measure the phase shift between the pulses transmitted by the device being measured, which requires assessing the quality of adjustment of the components of the device being measured. In this case, the length of the delay line in the used asymmetric Mach-Zehnder interferometer can be selected depending on the pulse repetition period. The proposed device can be used in the form of a separate chip, radiation to which is supplied externally, or located on the same FIS with the device being measured.

Техническим результатом заявляемого решения является миниатюризация оптических систем, включающих оптические устройства связи на базе фотонных интегральных схем и устройства измерения фазового сдвига, уменьшение влияния тепловых флуктуаций и акустических воздействий на результаты измерения фазового сдвига (по сравнению с дискретными схемами) в том числе за счет возможности расположения устройства контроля фазовых сдвигов и измеряемого устройства на одном чине и исключения необходимости юстировки внешней схемы.The technical result of the proposed solution is the miniaturization of optical systems, including optical communication devices based on photonic integrated circuits and phase shift measuring devices, reducing the influence of thermal fluctuations and acoustic influences on the results of measuring the phase shift (compared to discrete circuits), including due to the possibility of positioning device for monitoring phase shifts and the measured device on one level and eliminating the need to adjust the external circuit.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Для решения доставленной задачи и достижения вышеуказанного технического результата предлагается «Устройство контроля фазовых сдвигов излучения в интегральных схемах на базе несимметричного интерферометра Маха-Цендера».To solve the problem and achieve the above technical result, a “Device for monitoring phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetrical Mach-Zehnder interferometer” is proposed.

Устройство для реализации настоящего способа состоит из следующих элементов:The device for implementing this method consists of the following elements:

1. Оптический аттенюатор 2, выполненный в виде разъединителя 1, двух фазовых модуляторов 3 и 4, и Х-образного ответвителя 5;1. Optical attenuator 2, made in the form of a disconnector 1, two phase modulators 3 and 4, and an X-shaped coupler 5;

2. Несимметричный интерферометр Маха-Цендера 6 с линией задержки 7 в длинном плече, фазовым модулятором 8 в коротком плече, при этом плечи интерферометра соединяются в Х-образном ответвителе 9, пучки из которого направляются во внешние (расположенные вне чипа) фотоприемники 10 (один или оба внешних фотоприемников могут быть заменены одним или двумя фотоприемниками, встроенным в чип, соответственно).2. Asymmetrical Mach-Zehnder interferometer 6 with a delay line 7 in the long arm, a phase modulator 8 in the short arm, while the interferometer arms are connected in an X-shaped coupler 9, the beams from which are directed to external (located outside the chip) photodetectors 10 (one or both external photodetectors can be replaced by one or two photodetectors built into the chip, respectively).

Работа устройства раскрывается следующим описанием:The operation of the device is described as follows:

1. Пучок света направляется из выхода измеряемой схемы, располагаемой на той же ФИС, по волноводу в регулируемый интерферометр Маха-Цендера 2 на разделитель 1, поступает на фазовые модуляторы 3 и 4, соединяется в Х-образном ответвителе 5.1. A beam of light is directed from the output of the measured circuit, located on the same FIS, through a waveguide to an adjustable Mach-Zehnder interferometer 2 to separator 1, enters phase modulators 3 and 4, and is connected in an X-shaped coupler 5.

2. Далее пучки из Х-образного ответвителя 5 в зависимости от разности фаз направляются пучки в разной пропорции в два канала в интерферометр 6, где интерферируется два последовательных импульса. Один пучок идет по линии задержки 7, второй идет фазовый модулятор 8, далее два пучка (из линии задержки 7 или фазового модулятора 8) поступают на Х-образный ответвитель 9, откуда в зависимости от разности фаз поступают в разной пропорции на фотоприемники 10.2. Next, beams from the X-shaped coupler 5, depending on the phase difference, are sent in different proportions into two channels into the interferometer 6, where two successive pulses are interfered with. One beam goes along the delay line 7, the second goes through the phase modulator 8, then two beams (from the delay line 7 or the phase modulator 8) enter the X-shaped coupler 9, from where, depending on the phase difference, they arrive in different proportions at the photodetectors 10.

Несимметричный интерферометр Маха-Цендера с плечами существенно разной длины позволяет измерять фазовый сдвиг двух последовательно идущих световых импульсов за счет разности оптических путей в плечах интерферометра. Длина линии задержки в виде более длинного волновода в одном из них выбирается так, чтобы при заданной частоте следования импульсов максимумы огибающих двух последовательных импульсов приходили одновременно на оптический соединитель на выходе устройства. Дополнение несимметричного интерферометра Маха-Цендера регулируемым оптическим аттенюатором 2 используется для компенсации разности потерь в плечах несимметричного интерферометра Маха-Цендера, что обеспечивает наибольший контраст (отношение разности наибольшего и наименьшего сигналов на выходе к наименьшему сигналу) и, следовательно, повышение точности измерений фазового сдвига на выходах схемы «Устройства контроля фазовых сдвигов излучения в интегральных схемах на базе несимметричного интерферометра Маха-Цендера».An asymmetrical Mach-Zehnder interferometer with arms of significantly different lengths makes it possible to measure the phase shift of two successive light pulses due to the difference in optical paths in the interferometer arms. The length of the delay line in the form of a longer waveguide in one of them is selected so that, at a given pulse repetition rate, the maximums of the envelopes of two successive pulses arrive simultaneously at the optical connector at the output of the device. The addition of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer with an adjustable optical attenuator 2 is used to compensate for the difference in losses in the arms of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer, which provides the greatest contrast (the ratio of the difference between the largest and smallest signals at the output to the smallest signal) and, therefore, increasing the accuracy of phase shift measurements by outputs of the scheme “Device for monitoring phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetrical Mach-Zehnder interferometer.”

Резюмируя, описание устройства можно представить следующим образом:To summarize, the description of the device can be presented as follows:

Устройство контроля фазовых сдвигов излучения в интегральных схемах на базе несимметричного интерферометра Маха-Цендера, состоящее из регулируемого оптического аттенюатора, выполненного в виде разветвителя, двух фазовых модуляторов и Х-образного ответвителя с двумя входами и двумя выходами, несимметричного интерферометра Маха-Цендера с линией задержки в длинном плече, фазовым модулятором в коротком плече, при этом плечи интерферометра соединяются в Х-образном ответвителе, пучки из которого направляются во внешние, расположенные вне чипа, фотоприемникиA device for monitoring phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetric Mach-Zehnder interferometer, consisting of an adjustable optical attenuator made in the form of a splitter, two phase modulators and an X-shaped coupler with two inputs and two outputs, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer with a delay line in the long arm, by a phase modulator in the short arm, while the interferometer arms are connected in an X-shaped coupler, beams from which are directed to external photodetectors located outside the chip

Изобретение раскрывается и поясняется на следующих чертежах:The invention is disclosed and illustrated in the following drawings:

Фиг. 1 - Принципиальная схема устройства. На вышеуказанной фигуре схематически отражены все компоненты устройства с изображением последовательности их расположения. При этом, кроме последовательности расположения элементов, иные требования к расположению элементов отсутствуют.Fig. 1 - Schematic diagram of the device. The above figure schematically shows all the components of the device, showing the sequence of their arrangement. In this case, except for the sequence of arrangement of elements, there are no other requirements for the arrangement of elements.

Claims (1)

Устройство контроля фазовых сдвигов излучения в интегральных схемах на базе несимметричного интерферометра Маха-Цендера, состоящее из регулируемого оптического аттенюатора, выполненного в виде разветвителя, двух фазовых модуляторов и X-образного ответвителя с двумя входами и двумя выходами, несимметричного интерферометра Маха-Цендера с линией задержки в длинном плече, фазовым модулятором в коротком плече, при этом плечи интерферометра соединяются в X-образном ответвителе, пучки из которого направляются во внешние, расположенные вне чипа, фотоприёмники.A device for monitoring phase shifts of radiation in integrated circuits based on an asymmetric Mach-Zehnder interferometer, consisting of an adjustable optical attenuator made in the form of a splitter, two phase modulators and an X-shaped coupler with two inputs and two outputs, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer with a delay line in the long arm, by a phase modulator in the short arm, while the interferometer arms are connected in an X-shaped coupler, the beams from which are directed to external photodetectors located outside the chip.
RU2023110080A 2023-04-20 Device for controlling phase shifts of radiation in integrated circuits based on asymmetric mach-zehnder interferometer RU2805561C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805561C1 true RU2805561C1 (en) 2023-10-19

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183362A (en) * 2011-03-22 2011-09-14 浙江大学 System and method for testing laser frequency noise power spectrum density based on Mach-Zehnder interferometer
WO2018044500A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-08 Imra America, Inc. Ultra low noise photonic phase noise measurement system for microwave signal
RU2664692C1 (en) * 2017-10-12 2018-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Measuring phase noise of narrow-band laser based on the mach-zehnder interferometer consisting of the rm-fiber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183362A (en) * 2011-03-22 2011-09-14 浙江大学 System and method for testing laser frequency noise power spectrum density based on Mach-Zehnder interferometer
WO2018044500A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-08 Imra America, Inc. Ultra low noise photonic phase noise measurement system for microwave signal
RU2664692C1 (en) * 2017-10-12 2018-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Measuring phase noise of narrow-band laser based on the mach-zehnder interferometer consisting of the rm-fiber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dolan Extreme measurements with photonic Doppler velocimetry (PDV)
JP3498141B2 (en) Optical pulse evaluation method, optical pulse evaluation device, and optical communication system
US7009691B2 (en) System and method for removing the relative phase uncertainty in device characterizations performed with a polarimeter
CN109547098B (en) Microwave photon time delay measurement calibrating device
CN107741525B (en) Photodetector frequency response measurement method and device
CN111678584A (en) Optical fiber vibration measuring device with light source frequency shift calibration auxiliary channel and method
CN111678583A (en) Optical fiber vibration measuring device and method for improving light source noise
JP2004085275A (en) Equipment, method and program for measuring optical characteristic utilizing quantum interference, and recording medium recording the program
JP2003322588A (en) Reflection type method and instrument for measuring brillouin spectrum distribution
CN109238658B (en) Method for measuring delay parameter of optical delay device
RU2805561C1 (en) Device for controlling phase shifts of radiation in integrated circuits based on asymmetric mach-zehnder interferometer
JPS63241440A (en) Method and device for measuring frequency response of optical detector
CN211926897U (en) Feed-forward structure for improving noise of light source and optical fiber vibration measuring device
CN107356276B (en) Method and device for weakening amplitude oscillation of spontaneous Brillouin scattering of optical fiber
CN113970368A (en) Distributed optical fiber vibration acoustic wave sensing system for realizing optical down-conversion based on series connection of double acousto-optic modulators
JP2001272279A (en) Optical pulse evaluating apparatus
Jungerman et al. Frequency domain optical network analysis using integrated optics
JP2003322589A (en) Method and instrument for measuring brillouin spectrum distribution
JP2009236813A (en) Brillouin scattering measuring device
Tasker et al. 9~ GHz measurement of squeezed light by interfacing silicon photonics and integrated electronics
JP7277830B2 (en) Planar optical waveguide device
CN218918124U (en) Entropy source device of vacuum fluctuation quantum random number generator
CN212030564U (en) Light source frequency shift calibration auxiliary channel structure and optical fiber vibration measuring device
Wu et al. Coherent Optical Frequency Transfer over 100 km Fiber Link Using Bidirectional Active Optics
Campbell et al. Measurement of the modulation efficiency of an optical phase modulator using a self-homodyne receiver