[发明专利]一种集成可调硅光延时单元及延时线

说明书

本发明涉及一种集成可调硅光延时单元及延时线，其中，延时单元包括依次相连的光开关、延时结构和可调光衰减器；光开关包括多模干涉输入器和多模干涉输出器，多模干涉输入器与多模干涉输出器通过两段厚膜深刻蚀的硅光波导分别连接，两段厚膜深刻蚀的硅光波导中有一段的上方设置有氮化物电极；延时结构包括两条不同长度的延时路径，延时路径为厚膜深刻蚀的硅光波导；可调光衰减器集成在每条延时路径后通过自由载流子吸收机制实现非开关切换路径的光衰减；多模干涉输入器、多模干涉输出器和可调光衰减器均采用厚膜深刻蚀。本发明能够满足低损耗、大范围可调延时、高精度、高集成度等需求。

技术领域

本发明涉及集成光电子器件技术领域，特别是涉及一种集成可调硅光延时单元及延时线。

背景技术

光延时线广泛应用于信号同步与缓冲、微波光子滤波器和相干断层检测等方面，尤其是在相控阵雷达系统中，因其延时量不受微波频率改变影响，有着非常重要的作用。传统相控阵雷达波束网络需要实现的相移器的配置和微波信号的频率相关，频率改变时，相移器的配置也会随之改变，因此传统相控阵天线瞬态带宽很窄。微波信号调制到光上，用光波导的延时代替传统移相器的移相，能够解决波束斜视问题，大幅提升带宽和精度，且不受相互辐射干扰。

但采用光纤延时和光开关切换的传统延时线尺寸大、精度低，有比较大局限性。因此目前的光延时线研究多为片上集成可调光延时线。基于微环谐振的延时线可以连续调节，但损耗大、带宽窄、稳定性差，基于光波导路径切换的延时线带宽宽、稳定性好，但无法实现连续调节。基于慢光效应的光栅延时线可以连续调节，但调节范围小、损耗大、带宽窄、稳定性差。因此需要发明一种低损耗、高速度、高精度、高集成度的可调光延时线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成可调硅光延时单元及延时线，能够满足低损耗、大范围可调延时、高精度、高集成度等需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种集成可调硅光延时单元，包括依次相连的光开关、延时结构和可调光衰减器；所述光开关包括多模干涉输入器和多模干涉输出器，所述多模干涉输入器与所述多模干涉输出器通过两段厚膜深刻蚀的硅光波导分别连接，所述两段厚膜深刻蚀的硅光波导中有一段的上方设置有氮化物电极；所述延时结构包括两条不同长度的延时路径，所述延时路径为厚膜深刻蚀的硅光波导；所述可调光衰减器集成在每条延时路径后通过自由载流子吸收机制实现非开关切换路径的光衰减；所述多模干涉输入器、多模干涉输出器和可调光衰减器均采用厚膜深刻蚀。

所述厚膜深刻蚀的硅光波导的厚度为3微米，深刻蚀2.8微米。

所述厚膜深刻蚀的硅光波导的刻蚀方法为湿法刻蚀，宽度为2微米。

所述多模干涉输入器为1×2多模干涉分光器或2×2多模干涉耦合器。

所述多模干涉输出器为2×2多模干涉耦合器。

所述可调光衰减器的波导厚度为3微米，深刻蚀2.8微米，全区域轻掺杂P载流子，波导两侧分别为重掺杂P区和N区，所述P区和N区上方设置有电极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种集成可调硅光延时线，包括滤模波导和合波器，所述滤模波导和合波器之间连接有n个如上述的集成可调硅光延时单元，所述n个集成可调硅光延时单元依次连接，其中，第i个集成可调硅光延时单元的延时路径差为2^i-1Δt，其中，1≤i≤n，Δt为延时时间。

所述滤模波导的厚度为3微米，在入口处浅刻蚀1.2微米，在出口处深刻蚀2.8微米，所述滤模波导的总长为350微米。

有益效果