[发明专利]一种用于光学相控阵芯片的接口、芯片和相位调制方法

说明书

本申请公开了一种用于光学相控阵芯片的接口、芯片和相位调制方法，包括：波导、光纤阵列、热光调制器，定向耦合器和锗探测器；光纤阵列与多条波导耦合相连，将接收到的激光传输至波导；多个热光调制器与多个定向耦合器相连，热光调制器对通过的波导进行折射率调节，从而调整波导中的激光的相位；多个耦合器和多个锗探测器相连，获取与其耦合的热光调制器传输的激光作为对比光，传输至锗探测器；锗探测器对比两个耦合器发送的对比光的相位，其中，两个相邻的耦合器与两个不同的热光调制器耦合。通过热光调制器调节波导的折射率，使用锗探测器对比两个对比光的相位，能将所有激光的相位调整至一致，实现分光，提高光子集成芯片中光学相控阵的功率。

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种用于光学相控阵芯片的接口、芯片和调制方法。

背景技术

目前，光子集成技术依托于成熟半导体工艺，利用波导原理，将光学系统微型化芯片化，具有功耗低、体积小、稳定度高、批量生产下成本低等优势，是光学系统未来的重要发展方向之一。该技术目前主要应用于通信领域，未来随着技术的不断进步，该技术将被广泛应用于传感等更多领域。

将光子集成芯片用于物理量传感领域，需要面对的一个重要挑战是将芯片波导中的光场与可远距离传播的自由空间光场相转换。光子集成芯片，尤其是最具潜力的硅光子波导中的模场尺寸通常为亚微米级，而远距离传感通常要求光束具有毫米甚至厘米级尺寸以降低衍射损耗。相差3-4个数量级(以面积算为6-8个数量级)的光场尺寸错配导致二者之间的转换难度较大，限制了光子集成芯片的应用场景。基于光子集成技术的光学相控阵是实现以上所述模场转换的最重要技术手段。

高功率的光学相控阵是远距离探测应用的重要基础之一，然而，现有的硅基光学相控阵芯片的功率通常被限制在数十毫瓦之内，严重限制其远距离应用。目前光学相控阵功率的提高主要从材料角度入手，使用氮化硅等材料代替硅材料。然而基于氮化硅等材料的光学相控阵带来集成度低、高阶衍射多、热光调制困难、无法制备有源器件等诸多问题。

因此，需要提供一种不需要更换材料就能够提高光子集成芯片中光学相控阵的功率的用于光学相控阵芯片的接口、芯片和相位调制方法。

发明内容

为解决以上问题，本申请提出了一种用于光学相控阵芯片的接口、芯片和相位调制方法。

一方面，本申请提出一种用于光学相控阵芯片的接口，包括：波导、光纤阵列、多个热光调制器，多个定向耦合器和多个锗探测器；

所述光纤阵列与多条波导耦合相连，用于将接收到的激光传输至波导；

多个热光调制器与多个定向耦合器相连，所述热光调制器用于对通过的波导进行折射率调节，从而调整波导中的激光的相位；

多个耦合器和多个锗探测器相连，用于获取通过所述热光调制器，与耦合器耦合的所述波导传输的激光，作为对比光，传输至锗探测器；

所述锗探测器用于对比两个耦合器发送的所述对比光的相位，其中，两个相邻的耦合器与两个不同的热光调制器耦合。

优选地，所述多个热光调制器与多个定向耦合器相连，具体为：连接于光纤阵列两端出口的热光调制器分别与一个耦合器耦合，连接于光纤阵列其他出口的每个热光调制器与两个耦合器耦合。

优选地，所述多个耦合器和多个锗探测器相连，具体为：相邻的热光调制器所连接的两个定向耦合器连接同一个锗探测器。

优选地，所述光纤阵列还与高功率光纤激光器相连。

第二方面，本申请提出一种芯片，包括：上述的用于光学相控阵芯片的接口。

优选地，所述芯片还包括与波导相连的天线阵列。

优选地，包括：相控阵芯片和光子集成芯片。