[发明专利]一种波分复用器的自适应控制方法

说明书

本发明公开一种波分复用器的自适应控制方法，包括：按照自低级次至高级次的顺序对各级中的MZI单元执行循环步进；其中，执行步进的过程为当PS电压与MPD电流的变化方向相同时，则令当前PS电压减少一个步长，否则增加一个步长。不需要在电路中使用扰动(Dither)信号、检波器等元件，本发明反馈调节方式简单、可靠，可实现波分复用器信道相对于光源波长的全时自动校正；解决了由于工艺误差导致的波分复用器波长漂移预期值以及工作过程中光源波长偏移和波分复用器信道波长偏移问题。

技术领域

本发明涉及波分复用器控制技术领域，尤其涉及一种波分复用器的自适应控制方法。

背景技术

目前集成光路中波分复用器主要使用以下几种结构：级联马赫曾德尔(MZI)结构、刻蚀衍射光栅结构、阵列波导光栅结构、侧壁光栅结构、微环谐振结构。其中级联MZI结构具有损耗低、平顶通带、拓展性强、相位调节独立等优点，近年来引起产业和学术界的关注与研究。然而在光通信系统工作时，会因温度变化导致光源波长偏移和波分复用器信道波长偏移，针对上述技术问题，已有的解决方案如下：

第一，在相移臂中加入反向热光材料或结构：当所加入的材料的热光系数与集成光路所用材料相反时，可利用特定结构设计使加入反向热光材料的波分复用器降低温度敏感性，但是，反向热光材料与互补金属氧化物半导体工艺不兼容，难以量产；当加入如狭缝波导等特殊结构时，该结构的热光系数与集成光路波导结构相差较大，从而可以构建出对环境温度不敏感的波分复用器，但是狭缝结构的形成需要很精细的加工精度(通常要几十纳米)，制造难度高。

第二，利用不同偏振光：不同偏振态的光在集成光路波导中的热光系数不同，同样也可构建出低温度敏感性的波分复用器，但多个偏振态的产生需要加入偏振分离旋转器，导致集成光路更加复杂、尺寸更大、损耗更大。

以上两种方案仅能解决温度对波分复用器的影响，然而在工艺制作过程中，如晶圆厚度、波导宽度、波导刻蚀深度等制作误差同样会导致波分复用器的自身信道偏移和光源波长产生偏移，因此上述两种方案不再适用。

为解决工艺制作对波分复用器的影响，本领域技术人员引入相移器和光电探测器对波长偏移进行补偿，即在MZI的其中一个输出端加入光电探测器监测该MZI的信道偏离状态，并在MZI的非对称臂上加入相移器调整该MZI的信道状态。常用的控制方法为在相移器上加载一个相对低频的扰动(Dither)信号，并将光电探测器检测到的信号与原Dither信号使用乘法、积分等方式进行处理，根据Dither信号的一次、二次谐波大小来判断和调整MZI的工作点。然而Dither信号的使用增加了控制电路的复杂程度，会给MZI引入Dither信号频率的噪声，从而影响通信质量。

虽然IQ调制器的控制方法相比于其他常用的调制器控制方法更简洁且响应速度快，但由于IQ调制器自身的设计需求，控制电路不仅需要探测器光电流保持极小值，还需要保持射频信号的极小值，因此控制电路中不得不引入镜像电流源、RF检波器等，且IQ调制器中MZI的控制顺序与级联MZI波分复用器中MZI的控制顺序有很大区别，因此上述控制方式并不适配于波分复用器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种波分复用器的自适应控制方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种波分复用器的自适应控制方法，包括：按照自低级次至高级次的顺序对各级中的MZI单元执行循环步进；其中，执行步进的过程为当PS电压与MPD电流的变化方向相同时，则令当前PS电压减少一个步长，否则增加一个步长。