[发明专利]波导阵列中的相位调谐

说明书

本公开涉及波导阵列中的相位调谐。根据各种实施例，可以使用邻近阵列波导设置的一个或多个加热器以赋予波导之间的增量热致相移，来调谐阵列波导光栅的波长色散。备选地，根据各种实施例，可以使用包括一个或多个加热器的束扫描器以使在束扫描器与阵列波导光栅的输入自由传播区域的界面处由束扫描器聚焦的光的横向位置移位，来调谐阵列波导光栅的波长响应。阵列波导光栅、束扫描器和(一个或多个)加热器可以被实现在绝缘体上硅衬底中，绝缘体上硅衬底可以包括在相应加热器下面的一个或多个背部蚀刻区域。

本申请是国际申请日为2016年5月6日、于2018年3月13日进入中国国家阶段、中国国家申请号为201680053053.7、发明名称为“波导阵列中的相位调谐”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月24日提交的美国临时申请No.62/196,437的优先权和权益，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开内容涉及例如在光子集成电路(PIC)领域中适用的阵列中的波导之间的相对相位的调谐。

背景技术

在波分复用系统中，阵列波导光栅(AWG)通常用作光学复用器或解复用器。参考图1，AWG 100通常包括波导103的阵列102，其通常在相邻波导103之间具有恒定的光程长度增量，相邻波导连接在输入自由传播区域(FPR)104与输出FPR 106之间。如所描绘的，当AWG100作为波长解复用器来操作时，包括从输入波导108或其他输入耦合器衍射到输入FPR104中的多个波长的输入光传播通过输入FPR 104，以照射波导103的阵列102的输入端口。在传播通过波导103的阵列102并且由于不同的相应光程长度而在波导103中的不同波导中累积不同的光学相位之后，在其输出端口处离开波导103的阵列102的光被重新聚焦在输出FPR 106中，由此不同波长的光相长干涉，并且因此在不同位置处重新聚焦。多个输出波导110或其他输出耦合器可以被放置在各个焦点处，以便捕获相应波长的光。为了使AWG 100作为复用器来操作，光传播通过AWG 100的方向以及因此FPR 104、106的作用可以被颠倒：多个波长的光从多个相应的波导110耦合到FPR 106中(其由此用作到AWG 100的输入)并且在FPR106中被色散，以照射波导103的阵列102，并且在传播通过波导103的阵列102之后，来自所有阵列波导103的此刻混合波长的光在FPR104(现在用作AWG的输出)中被重新聚焦，其从FPR 104出射到波导108中。

当被实施在PIC中时，AWG易受到能够影响其波长响应的多种因素的影响，常常导致波长到输出波导的误映射。例如，由于PIC的制造公差，阵列中波导的有效指标可能不能被精确地控制到足以实现预期的波长响应。在波导尺寸小时，在AWG波导芯在厚度控制差的沉积层中时，或者在波导芯的折射率取决于材料生长或沉积条件时，与预期响应的基于制造的偏离是特别可能的。除了这些问题之外，阵列中波导的有效指标以及因此AWG作为整体的波长响应根据温度而变化。这种效应在使用具有大热光系数的波导芯材料(例如硅)的情况下特别明显，并且趋向于限制AWG能够被使用的温度范围。减少由于环境温度波动而引起的AWG响应的不期望的波长偏移、和/或补偿与期望的波长响应的基于制造的偏离的一种方法涉及主动地控制AWG的温度，然而这需要大量的功率，致使PIC效率较低。

附图说明

图1是可以在各种实施例中使用的AWG的示意性俯视图。

图2A是根据各种实施例的耦合到AWG的输入FPR的束扫描器(sweeper)的俯视图。

图2B是根据各种实施例的包括双向AWG和耦合到AWG的两个FPR的束扫描器的系统的俯视图。

图3是根据各种实施例的图2A的束扫描器与AWG之间的耦合区域的特写俯视图。

图4是根据各种实施例的图2的束扫描器的另一俯视图，还图示了加热区域在笔直波导区段中的放置。