一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖通信技術領域，具體涉及一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會的快速發(fā)展，人們對信息傳輸、處理和儲存的速度及規(guī)模要求越來越高。光子集成芯片體積小、功耗低、可靠性高等多方面的優(yōu)勢。基于微環(huán)諧振器的光子集成芯片是一種極具潛力的光子集成器件，是未來大規(guī)模光子集成回路的基礎性元件之一，在光信息處理，光源產生和光信息緩存領域將發(fā)揮越來越重要的作用。在利用微環(huán)諧振器實現一些功能芯片器件時，例如可調波濾、動態(tài)開關、光調制等，均需要合適的驅動電路才能完成相應的功能。驅動電路的性能好壞必然影響芯片功能的實現。因此，如何更加可靠地測試驅動電路的性能就成為一個非常重要的問題。
[0003]目前，驅動電路性能的測試方法是將驅動電路從光路中剝離出來，單獨測試驅動電路的噪聲、穩(wěn)定性等性能，這種方法是在純電域上進行的，比較簡單。然而，實際工程中，每當將驅動電路用于芯片傳輸系統(tǒng)時，該方法測量出的驅動電路特性與實際應用效果往往有較大的差異，特別是對于微環(huán)諧振器情形，更加難以直觀地判斷是驅動電路性能上的缺陷，還是微環(huán)芯片本身因素的影響。此外，驅動電路性能的電域測試方法中往往采用固定電阻值，而微環(huán)芯片的工作特性容易受溫度變化的影響，其阻抗特性也會發(fā)生改變，也是兩者出現差異的原因之一。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現有微環(huán)芯片驅動電路性能的純電域測試方法的不足，提供一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置。本發(fā)明有效地解決了在純電域對微環(huán)芯片驅動電路進行單獨測量的缺陷，通過將驅動電路與光芯片傳輸系統(tǒng)單元組合在一起作為整個測試裝置的組成部分，能夠更好地與實際應用相結合，有效測試驅動電路的噪聲、穩(wěn)定性和電壓精度等性能，正確評估驅動電路實際運用效果，并且該裝置能夠應用于微環(huán)芯片溫度不斷變化的情形，從而大大降低了測試環(huán)境的要求，提高測試精度。
[0005]為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
[0006]一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置，包括計算機測試平臺單元、雙路驅動/選擇單元以及光芯片傳輸系統(tǒng)單元；其中，所述計算機測試平臺單元由數據處理模塊和控制信號發(fā)生模塊組成，控制信號發(fā)生模塊是整個裝置的控制中心，控制2X1開關模塊、待測驅動電路、參考電流/電壓源表、數據處理模塊和可調激光器實現相應的功能；數據處理模塊對光芯片傳輸系統(tǒng)單元的輸出信號進行處理，得出待測驅動電路性能的參數。
[0007]所述雙路驅動/選擇單元由待測驅動電路模塊、參考電流/電壓源表模塊和2X1選擇開關模塊構成；參考電流/電壓源表模塊和待測驅動電路分別獨自產生驅動信號，2X1選擇開關從這兩路驅動信號中交替選擇一路驅動信號來驅動微環(huán)芯片。
[0008]所述光芯片傳輸系統(tǒng)單元由微環(huán)芯片模塊、可調激光器模塊和光電A/D轉換器模塊組成，可調激光器根據微環(huán)芯片的光譜特性選擇相應波長作為測試光源，光電A/D轉換器將微環(huán)芯片輸出的光信號轉換為電信號并傳輸給數據處理模塊。
[0009]在本發(fā)明中，計算機測試平臺單元中控制信號發(fā)生模塊用于控制參考電流/電壓源表和待測驅動電路開始工作，并設置2X I開關模塊的開關時間。由兩個驅動信號源產生的驅動信號經2X1選擇開關交替切換，選擇一路信號驅動微環(huán)芯片開始工作，微環(huán)芯片產生的光信號通過光電A/D轉換模塊轉換為電信號傳遞給數據處理信號處理模塊進行數據處理和分析，通過分析比較微環(huán)芯片輸出的譜線特性，得出驅動電路的性能特性參數。
[0010]本發(fā)明公開一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置，其優(yōu)點在于:該測試裝置不同于傳統(tǒng)純電域的驅動電路測試，而是將驅動電路放在應用光路中進行測試，通過檢測和處理微環(huán)芯片的輸出光譜得出待測驅動電路的性能參數。另外，在整個裝置中設計了一個2X1選擇開關模塊，這個設計避免了由于環(huán)境溫度變化引起的不同時間點上分別使用參考電流/電壓源表和待測驅動電路所帶來的誤差。而數據處理模塊能夠有效地對光芯片傳輸系統(tǒng)單元進行分析和處理，從而獲取驅動電路的性能參數。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明提供微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置的實施框架圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實施例中4X4微環(huán)光開關芯片的結構圖。
[0013]圖3是本發(fā)明實施例中微環(huán)光開關芯片某一端口的輸出譜線圖。
[0014]圖4是本發(fā)明實施例中微環(huán)光開關芯片典型測試結果圖。
【具體實施方式】
[0015]為了更好的說明這種裝置的工作原理，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0016]利用微環(huán)制作光開關芯片是微環(huán)諧振器的重要應用之一，這種集成光開關相比于傳統(tǒng)光開關，體積更小，功耗更低。本實施例中，使用由微環(huán)和MZI構成的4X 4光開關芯片，該芯片一共由12個微環(huán)和6個MZI構成，圖2是構成微環(huán)光開關芯片的一種結構，在每一個微環(huán)處都集成有一個PIN，用于補償工藝誤差、確定初始工作狀態(tài)以及實現開關功能。
[0017]微環(huán)開關芯片的開關功能實現需要驅動電路的驅動。在實際芯片加工中，微環(huán)的半徑和波導尺寸往往會因為各種因素產生誤差，會導致微環(huán)開關芯片中的每一個環(huán)都有微小的差別，從而導致光開關芯片的輸出光譜有多個諧振峰存在。圖3是微環(huán)_MZI光開關芯片在沒有確定其初始狀態(tài)時，某一端口處的輸出光譜，微環(huán)諧振峰的位置不在同一波長處。這時就需要驅動電路來對微環(huán)開關進行調節(jié)，通過外加電壓補償其加工誤差。
[0018]在本發(fā)明中，并不要求微環(huán)諧振峰完全對準，因為測試的對象是驅動電路性能。若驅動電路性能上存在缺陷，同樣能夠反映到諧振峰的上下或者左右的變化上，驅動電路噪聲也會使微環(huán)的輸出光譜不停抖動。因此，本發(fā)明將驅動電路與微環(huán)光開關芯片配合使用，在應用光路系統(tǒng)中對驅動電路的性能進行評價，更具實用性。
[0019]在本實施例中，將待測驅動電路放在本發(fā)明裝置的雙路驅動/選擇單元中；讓參考電流/電壓源表和待測驅動電路同時作為驅動微環(huán)芯片的信號源，分別與控制信號發(fā)生模塊及2X I選擇開關模塊連接；計算機測試平臺單元中的控制信號發(fā)生模塊作為總的控制中心，用于設置待測驅動電路和參考電流/電壓源表的輸出電壓，發(fā)出開始工作的指令，它們的輸出電壓同時傳給后端的2X1選擇開關模塊；2X I選擇開關模塊能夠快速的是實現開關動作，其開關時間可以由控制信號發(fā)生模塊進行設定；2X1開關接收到參考電流/電壓源表和待測驅動電路產生的驅動電壓后，將對兩個驅動電壓交替地選擇輸出，分別驅動微環(huán)芯片一段時間，在本實施例中設置的驅動時間為5秒即每隔5秒選擇一次驅動信號源。
[0020]光芯片傳輸系統(tǒng)單元由基于微環(huán)的MZI光開關芯片、可調激光器和光電A/D轉換器構成。可調激光器在控制信號發(fā)生模塊地控制下，在1540?1560nm范圍內掃描輸出單色光，經微環(huán)光開關傳輸后，再經光電A/D轉換器送入計算機測試平臺單元中的數據處理模塊，獲得微環(huán)光開關芯片的輸出光譜信息；之后，將探測光波長固定在某一諧振峰的下降沿或上升沿處的適當位置，本實施例中探測光波長為1.549um。探測光經微環(huán)光開關芯片后由后面的光電A/D轉換器接收，光電A/D轉換器將光信號轉換為電信號，送入數據處理模塊進行數字信號處理。圖4是本發(fā)明裝置中光電A/D轉換器輸出的信號曲線。由圖4中可以看出，與參考電流/電壓源表相比，待測驅動電路的輸出抖動更大些，兩者的輸出信號基準線也不在同一直線上，表明待測驅動電路的輸出平均電壓值與設定的驅動電壓值有一定的差距。另外，觀察待測驅動電路驅動下輸出的信號特征，它所輸出的平均電壓值會隨著時間的變化。待測驅動電路性能的量化處理具體由數據處理模塊完成。本實施例中，待測驅動電路的噪聲性能為10mV，實際輸出電壓值與設置電壓值的誤差為8mV，待測電路的輸出電壓平均值的波動范圍為5?10mV。
[0021]通過本發(fā)明裝置，可在應用光路中直接對微環(huán)光開關芯片的驅動電路進行測試，待測驅動電路的性能會疊加到光芯片傳輸系統(tǒng)中微環(huán)光開關芯片的傳輸光譜上，然后由數據處理模塊解調出微環(huán)芯片驅動電路的性能。
【主權項】
1.一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置，包括計算機測試平臺單元、雙路驅動/選擇單元以及光芯片傳輸系統(tǒng)單元；其中，所述計算機測試平臺單元由數據處理模塊和控制信號發(fā)生模塊組成，所述雙路驅動/選擇單元由待測驅動電路模塊、參考電流/電壓源表模塊和2X1選擇開關模塊組成，所述光芯片傳輸系統(tǒng)單元由微環(huán)芯片模塊、可調激光器模塊和光電A/D轉換器模塊組成； 所述控制信號發(fā)生模塊是整個裝置的控制中心，連接控制2X1開關模塊、待測驅動電路模塊、參考電流/電壓源表模塊、數據處理模塊和可調激光器模塊實現相應的功能；參考電流/電壓源表模塊和待測驅動電路模塊分別獨自產生驅動信號，輸入2 X I選擇開關模塊，2X1選擇開關模塊輸出從這兩路驅動信號中交替選擇一路驅動信號來驅動微環(huán)芯片；可調激光器模塊作為測試光源，光電A/D轉換器模塊將微環(huán)芯片模塊輸出的光信號轉換為電信號并傳輸給數據處理模塊；數據處理模塊對光電A/D轉換器模塊輸出信號進行處理，得出待測驅動電路性能的參數。
【專利摘要】本發(fā)明屬于光纖通信技術領域，針對現有微環(huán)芯片驅動電路性能的純電域測試方法的不足，提供一種微環(huán)芯片驅動電路性能測試裝置，包括計算機測試平臺單元、雙路驅動/選擇單元以及光芯片傳輸系統(tǒng)單元，其特征在于，在計算機測試平臺單元中的控制信號發(fā)生模塊的控制下，雙路驅動/選擇單元交替地輸出電信號來驅動光芯片傳輸系統(tǒng)單元中的微環(huán)芯片，光芯片傳輸系統(tǒng)單元輸出的信號由計算機測試平臺單元中的數據處理模塊接收，并根據微環(huán)芯片的光譜特性獲取雙路驅動/選擇單元中待測驅動電路的性能參數。本發(fā)明可直接在光路中測試微環(huán)芯片驅動電路的噪聲、穩(wěn)定性和電壓精度等，該裝置也可用于微環(huán)芯片溫度不斷變化的情形，從而大大降低了測試環(huán)境的要求。
【IPC分類】G01R31-28
【公開號】CN104597394
【申請?zhí)枴緾N201510060750
【發(fā)明人】耿勇, 武保劍, 廖明樂, 文峰, 邱昆
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月5日