[发明专利]基于自零差检测的自动波长锁定装置

权利要求书

1.一种基于自零差检测的自动波长锁定装置，其特征在于，包括：设置于光子集成芯片上的微环谐振器、用于补偿温度漂移的微加热器、用于数据信号调制的p-i-n二极管、用于实现两路光波耦合的带有移相器的定向耦合器和与之相连的光电探测器以及功率监测模块和控制单元，其中：光信号从微环谐振器的直通输入端入射，从微环直通端出射，功率监测模块采集光电探测器的输出并将当前监控光功率输出至控制单元，内置波长锁定算法的控制单元根据当前监控光功率实时计算微加热器及移相器的期望电压，并分别输出控制指令至微加热器和移相器，形成反馈控制微环谐振波长；

所述的波长锁定算法为如下两种方案中的任一：

A)设置热光调节范围为大于2个FSR，从而在检测范围内一定存在干涉相长或干涉相消的谐振峰，则相应使用最大值搜索算法或最小值搜索算法锁定两个谐振波长中的一个；

B)设置热光调节范围为大于1个FSR，在检测范围内，根据初步的粗扫描结果，判断器件光谱为凸型或凹型，从而得到当前FSR范围内的谐振波长处于何种干涉状态，使用相应的极值搜索算法以锁定谐振波长。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的微环谐振器采用全通型微环谐振器，包括：底部直波导和环形反馈波导回路，其中：微加热器和p-i-n二极管分别设置于微环谐振器的环形反馈波导回路上并各自依据热光效应和电光效应调节微环谐振器的谐振波长。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的微加热器的功率调节范围能够实现微环谐振器的谐振峰热调超过一个自由频谱宽度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的p-i-n二极管能够实现微环谐振器的电光调制消光比达到30dB以上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的定向耦合器为2×1的Y型耦合器或多模干涉仪型耦合器，当输入两路光信号的相位差为π时，Y型耦合器输出为零。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，每个耦合器耦合出2％功率的光进行控制，以降低功率损失及保持微环的高Q值光谱特性。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的控制单元的输出端设有微加热器控制模块和移相器控制模块。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的功率监测模块包括：用于将片上光电探测器输出的电流信号转化为电压信号以及放大的跨阻放大器和用于滤除噪声提高控制系统灵敏度的低通滤波器。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的微加热器控制模块和移相器控制模块通过功率放大器和数模转换器实现。