[发明专利]一种直调型多信道协同的可重构微波光子采集芯片

说明书

本发明公开了一种直调型多信道协同的可重构微波光子采集芯片，基于多路平行DML的高密集集成，以波分复用方式构建多信道采集芯片；继而，结合外部光注入锁定获得多路相干输出波长，实现多信道协同采集；采集信道分为两组，第一组DML采集信道直接由MMI型合波器合路输出，支撑多信道协同采集；第二组DML输出承接片上微环谐振腔处理模块；基于热光效应调节微环的滤波特性，实现动态波长通道选择，支撑可重构多信道采集功能。本发明具有实现简单、密集多信道协同采集、动态可重构等优点，在光通信与光电信号处理等系统中具有重要应用。

技术领域

本发明属于模拟微波信号多信道采集领域，尤其涉及一种直调型多信道协同的可重构微波光子采集芯片。

背景技术

微波信号的多信道采集接收在雷达、无线通信等军、民微波系统应用中占据着不可或缺的关键地位，涉及信道化、阵列信号处理、多进多出(MIMO)等多项关键技术。而随着信息技术的不断发展演进以及武器装备信息化进程的不断加速，多频段、多制式、多功能、多平台融合的一体化微波系统已成为未来军、民领域的关键发展方向，涉及空天地一体化、5G/B5G超密集异构网络以及侦测/干扰/探测/通信一体化电子系统等。传统电子技术受限于带宽窄、电磁兼容差、传输损耗大和处理速度低等“电子瓶颈”问题，已难以满足一体化微波系统发展趋势所需的超宽带、多频段信号兼容采集接收需求。作为融合微波技术与光子技术的交叉学科，基于微波光子技术的信号采集接收具有宽频谱覆盖范围、大瞬时带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性，在上述一体化微波系统应用中占据明显优势。

然而，目前以离散分立元器件、以及光纤链路为主的微波光子系统在实施多信道微波信号采集功能时面临体积、功耗、成本、稳定性等性能瓶颈。基于光子集成技术，可以有效地克服上述问题：日本的Fujitsu研究所利用1310nm直调分布式反射激光器阵列结构，在半绝缘磷化铟衬底上制备了具备四个不同波长通道的多信道发送芯片(M.Matsuda,A.Uetake,T.Simoyama,et al.,“1.3-μm-wavelength AlGaInAs multiple-quantum-wellsemi-insulating buried-heterostructure distributed-reflector laser arrays onsemi-insulating InP substrate,”IEEE Journal of Selected Topics in QuantumElectronics,vol.21,no.6,pp.241-247,2015.)，而国内的中科院半导体所、华中科技大学的相关课题组利用直调分布反馈式(DFB)激光器阵列结构，在1550nm附近实现了4通道以及8通道的多信道信号采集模块(M.Li,Z.Liang,L.Song,et al.“Four distributedfeedback laser array integrated with multimode-interference and semiconductoroptical amplifier,”Chinese Physics B,vol.22,no.5,art.054211,2013.)，(Zhang,Yi-ming,et al.,“Reconfigurable WDM-PON empowered by a low-cost 8-channeldirectly modulated laser module,”Optoelectronics Letters,vol.13,no.6,pp.423-426,2017.)。目前报道的多信道微波光子采集芯片/模块主要局限在于：各个采集信道相互独立，无法实现多信道间协同信号采集；结构及功能固定，灵活度不足，无法实现多个信道的灵活重组。

发明内容

鉴于微波光子技术在处理宽带信号上的优势及以上技术的不足，本发明提供一种直调型多信道协同的可重构微波光子采集芯片。