專(zhuān)利名稱(chēng)：基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的裝置和方法，具體是一種基于硅基微環(huán)的 光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置和方法。
技術(shù)背景光緩存技術(shù)是一種新興的用以解決全光光交換網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)全光互連中 數(shù)據(jù)包競(jìng)爭(zhēng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。特別地，采用微納米波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的片上光緩存技術(shù)能 應(yīng)用于集成光路中。近來(lái)興起的絕緣體上硅結(jié)構(gòu)技術(shù)為光電集成器件提供了一個(gè) 良好的平臺(tái)，該結(jié)構(gòu)的制作工藝與CMOS集成電路工藝完全兼容，制作的器件結(jié)構(gòu) 緊湊，尺寸可以達(dá)到亞微米級(jí)。光緩存的本質(zhì)就是光延遲線(xiàn)， 一般需要利用材料 色散或結(jié)構(gòu)色散引起的諧振增強(qiáng)效應(yīng)以減小延遲線(xiàn)的長(zhǎng)度。材料色散引起的諧振 增強(qiáng)一般要利用材料的非線(xiàn)性效應(yīng)，需要很高的控制光功率；結(jié)構(gòu)色散引起的諧 振增強(qiáng)通過(guò)設(shè)計(jì)諧振腔的結(jié)構(gòu)，利用器件的線(xiàn)性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)延遲，具有更大的靈活 性。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)engnian Xia等人發(fā)表在自然光子學(xué)2007 年第一期的文章''Ultracompact optical buffers on a silicon chip，，(硅基 片上超小型光緩存)，該文中在硅片上制作出了一個(gè)超小的光緩存器。該裝置中， 設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)了最多達(dá)100個(gè)的單端耦合的環(huán)形諧振腔構(gòu)成的延遲線(xiàn)以及相互耦合 的環(huán)形諧振腔構(gòu)成的延遲線(xiàn)，能對(duì)20Gb/s的真實(shí)數(shù)據(jù)延遲10比特。該方法雖然提 供的延遲量大，但不足之處在于延遲量固定不可調(diào)，缺乏靈活性。而很多應(yīng)用場(chǎng) 合需要光緩存的延遲可調(diào)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于硅基微環(huán)的光 控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置和方法，該技術(shù)利用硅基微環(huán)諧振腔的線(xiàn)性效應(yīng)進(jìn)行延 遲，通過(guò)光泵浦注入產(chǎn)生的熱效應(yīng)對(duì)延遲進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通過(guò)光泵浦使硅基微環(huán)的溫度升高，折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致諧振峰的紅移，從而等效于改變了輸入信號(hào)的 波長(zhǎng)，也即信號(hào)通過(guò)硅基微環(huán)的延遲量發(fā)生了變化。本發(fā)明具有精確調(diào)節(jié)延遲量 的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楦妮斎氡闷止β实目刂瓶梢允寡舆t量從0到最大值范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)， 達(dá)到對(duì)信號(hào)的延遲量進(jìn)行精確的微調(diào)。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，包括數(shù)據(jù)包發(fā)射 機(jī)、泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)，硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)、數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)。其中 數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)和泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)同時(shí)與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)相連，從硅基 微環(huán)輸出的光輸入到數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的相對(duì)延遲量。所述的數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)包括第一激光器、電信號(hào)發(fā)生器、電光調(diào)制器以及光 放大器。其中第一激光器的輸出端口與電光調(diào)制器的輸入端口相連，電信號(hào)發(fā)生器輸出端口與電光調(diào)制器的電信號(hào)輸入端口相連，電光調(diào)制器負(fù)責(zé)將電信號(hào)調(diào) 制到光上，產(chǎn)生具有特定碼型的數(shù)據(jù)包，光放大器將數(shù)據(jù)包放大以補(bǔ)償電光調(diào)制 器的插入損耗。所述的泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)包括第二激光器、高功率光放大器以及可調(diào)光衰 減器。其中第二激光器的輸出端口和高功率光放大器輸入端口相連，高功率光 放大器輸出端口與可調(diào)光衰減器輸入端口相連，可以連續(xù)改變泵浦光功率的大 小。所述高功率光放大器，是指飽和輸出功率大于20dBm的光放大器。所述的硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)包括硅基環(huán)形諧振腔、端面切平的輸入裸光纖 和輸出裸光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器、功分器、功率監(jiān)控器。其中第一偏振控制器的輸入端與數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)的輸出相連，第二偏振控制 器的輸入端和泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的輸出相連，第一偏振控制器的輸出端和第二 偏振控制器的輸出端與耦合器的兩個(gè)輸入相連，耦合器的輸出與輸入裸光纖相 連，輸入裸光纖將光從光纖耦合到硅基微環(huán)中，輸出裸光纖用來(lái)收集來(lái)自硅基微 環(huán)的光，其輸出與功分器的輸入端相連，功分器輸出功率較大的輸出端口與數(shù)據(jù) 包延遲測(cè)量系統(tǒng)相連，輸出功率較小的輸出端口與功率監(jiān)控器相連。所述的數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)包括光放大器、可調(diào)光帶通濾波器、示波器。其中光放大器與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)的輸出相連，可調(diào)光帶通濾波器與光放大 器的輸出相連，以分離出數(shù)據(jù)包，可調(diào)光帶通濾波器的輸出連到示波器上。本發(fā)明利用硅基環(huán)形諧振腔對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行延時(shí)，該延時(shí)量在諧振波長(zhǎng)處最 大，偏離諧振波長(zhǎng)越遠(yuǎn)，延時(shí)量越小。該延時(shí)能通過(guò)改變注入泵浦控制光功率的 辦法精確控制。其具體為泵浦光波長(zhǎng)位于諧振譜中不同于數(shù)據(jù)包信號(hào)波長(zhǎng)的另一 諧振峰附近，泵浦光產(chǎn)生的熱效應(yīng)改變硅基微環(huán)的折射率，使得硅基微環(huán)的諧振 譜往低頻方向移動(dòng)，不同的泵浦光功率導(dǎo)致不同的諧振譜的偏移量，從而相當(dāng)于 通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)包的波長(zhǎng)來(lái)控制延時(shí)量。本發(fā)明涉及的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的方法，包括如下具體步驟步驟一，在數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)中，將電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列通過(guò)電光調(diào) 制器調(diào)到光上，產(chǎn)生所需要碼型的數(shù)據(jù)包。步驟二，關(guān)閉泵浦信號(hào)，調(diào)節(jié)與數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)支路相連的第一偏振控制器， 使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光的輸出功率最大，固定第一偏振控制器的位置。調(diào)節(jié)數(shù) 據(jù)包信號(hào)支路的波長(zhǎng)，觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最 小，則數(shù)據(jù)包波長(zhǎng)剛好位于硅基微環(huán)的一個(gè)諧振峰處。調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng) 的可調(diào)光帶通濾波器，使得可調(diào)光帶通濾波器中心波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)包的波長(zhǎng)一樣。步驟三，打開(kāi)產(chǎn)生泵浦光的第二激光器，關(guān)閉數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)。調(diào)節(jié)與泵浦控 制光產(chǎn)生系統(tǒng)相連的第二偏振控制器，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光最大，固定該偏 振控制器的位置。調(diào)節(jié)第二激光器的輸出波長(zhǎng)(不同于數(shù)據(jù)包信號(hào)波長(zhǎng)的另一諧 振峰位置)，觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最小，找到 硅基微環(huán)的另一個(gè)諧振峰，再繼續(xù)增大波長(zhǎng)，使功率監(jiān)控器的讀數(shù)增大約3dB， 將此波長(zhǎng)設(shè)為泵浦光的波長(zhǎng)。步驟四，打開(kāi)數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)，調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減器使衰 減最大，在示波器下記錄下通過(guò)硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)和數(shù)據(jù)包測(cè)量系統(tǒng)后的數(shù) 據(jù)包信號(hào)光的波形；連續(xù)調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減器，記錄下輸入 到裸光纖的泵浦光功率以及對(duì)應(yīng)的波形。步驟五，對(duì)于記錄的波形，通過(guò)單個(gè)信號(hào)脈沖的邊沿或峰值處的位置判斷延遲量，這樣可以得到一條延遲量隨入纖泵浦光功率的定標(biāo)曲線(xiàn)，通過(guò)該定標(biāo)曲線(xiàn)， 可以調(diào)節(jié)入纖泵浦功率得到需要的延遲量。所述通過(guò)單個(gè)信號(hào)脈沖的邊沿或峰值處的位置判斷延遲量，具體方法是以數(shù) 據(jù)包信號(hào)完全偏離諧振時(shí)的邊沿或峰值位置作為參考位置，延遲量為邊沿或峰值 處位置與參考位置之差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明在數(shù)據(jù)包的支路上加入 了控制光，使得數(shù)據(jù)包的延遲量可以通過(guò)改變控制光的光功率精確可調(diào)。而 Fengnian Xia等人的裝置只能實(shí)現(xiàn)固定的延遲量。另外，本發(fā)明利用泵浦光產(chǎn) 生的熱效應(yīng)調(diào)節(jié)延遲，由于熱效應(yīng)是最容易產(chǎn)生的效應(yīng)，因此需要的泵浦功率低。 延遲發(fā)生變化的閾值功率約為OdBra(輸入裸光纖處測(cè)得)，使信號(hào)波長(zhǎng)完全偏離 諧振位置的功率約為10dBm。此外，此方法簡(jiǎn)單，在外部控制，無(wú)需在器件的制 作上增加額外的部分，使得制作工藝上簡(jiǎn)單。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)裝置和器件結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方 案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，包括數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)、泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)、硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)、數(shù)據(jù) 包延遲測(cè)量系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)和泵浦控制光同時(shí)與硅基微環(huán)及其耦合系 統(tǒng)相連，從硅基微環(huán)輸出的光輸入到數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的相對(duì)延所述的數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)包括第一激光器、電信號(hào)發(fā)生器、電光調(diào)制器、光放 大器。其中第一激光器的輸出端口與電光調(diào)制器的輸入端口相連，電信號(hào)發(fā)生 器輸出端口與電光調(diào)制器的電信號(hào)輸入端口相連，電光調(diào)制器負(fù)責(zé)將電信號(hào)調(diào)制到光上，產(chǎn)生具有特定碼型的數(shù)據(jù)包，光放大器將數(shù)據(jù)包放大以補(bǔ)償電光調(diào)制器 的插入損耗。所述的泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)包括第二激光器、高功率(飽和輸出功率大于 20dBm)光放大器以及可調(diào)光衰減器。其中第二激光器的輸出端口和高功率光放 大器輸入端口相連，高功率光放大器輸出端口與可調(diào)光衰減器輸入端口相連，可 以連續(xù)改變泵浦光功率的大小。所述的硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)包括硅基環(huán)形諧振腔、端面切平的輸入裸光纖 和輸出裸光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器、功分器、功率監(jiān)控 器。其中第一偏振控制器的輸入端與數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)的輸出相連，第二偏振控制器的輸入端和泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的輸出相連，第一偏振控制器的輸出端和第二 偏振控制器的輸出與耦合器的兩個(gè)輸入相連，耦合器的輸出與輸入裸光纖相連， 裸光纖將光從光纖耦合到硅基微環(huán)中，輸出裸光纖用來(lái)收集來(lái)自硅基微環(huán)的光， 其輸出與功分器的輸入端相連，功分器輸出功率較大的輸出端口與數(shù)據(jù)包延遲測(cè) 量系統(tǒng)相連，輸出功率較小的輸出端口與功率監(jiān)控器相連。所述的數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)包括光放大器、可調(diào)光帶通濾波器、示波器。其 中光放大器與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)的輸出相連，可調(diào)光帶通濾波器與光纖放 大器的輸出相連，以分離出數(shù)據(jù)包，可調(diào)光帶通濾波器的輸出連到示波器上。本發(fā)明上述的第一偏振控制器、第二偏振控制器、電光調(diào)制器等部件的個(gè)數(shù) 可以調(diào)整，既可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)。如圖2所示，為實(shí)施例對(duì)歸零碼格式的數(shù)據(jù)包進(jìn)行光控調(diào)節(jié)延遲的情況。圖2(a)是裝置圖。步驟一，在數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)中，第一激光器輸出連續(xù)光載波送到電光調(diào)制器，電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生5Gb/s的長(zhǎng)度為27-l的偽隨機(jī)電信號(hào)以及5GHz的正弦信號(hào)，電 光調(diào)制器用來(lái)將電信號(hào)調(diào)到光上，產(chǎn)生占空比為50%的歸零碼。其中電信號(hào)發(fā)生 器包括第一電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)電信號(hào)和第二電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號(hào)， 以及第一電放大器和第二電放大器以產(chǎn)生能夠驅(qū)動(dòng)電光調(diào)制器的射頻信號(hào)；電光 調(diào)制器包括第一馬赫曾德調(diào)制器用來(lái)將第一電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)電信號(hào) 調(diào)到光上，產(chǎn)生非歸零格式的光信號(hào)，第二馬赫曾德調(diào)制器用來(lái)將第二電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號(hào)調(diào)到光上，產(chǎn)生光時(shí)鐘信號(hào)將非歸零格式的光信號(hào)切割成歸 零格式；分別位于第一馬赫曾德調(diào)制器和第二馬赫曾德調(diào)制器前的第三偏振控制 器和第四偏振控制器分別控制第一馬赫曾德調(diào)制器和第二馬赫曾德調(diào)制器的偏 振態(tài)；以及位于第一馬赫曾德調(diào)制器和第二馬赫曾德調(diào)制器之間的可調(diào)光纖延遲 線(xiàn)用來(lái)同步非歸零格式的光信號(hào)和光時(shí)鐘信號(hào)。第一馬赫曾德調(diào)制器和第二馬赫 曾德調(diào)制器的偏置電壓都約為3. IV。第一光放大器包括第一摻鉺光纖放大器和第 一帶通濾波器，將第二馬赫曾德調(diào)制器的輸出放大和濾波后作為最終的數(shù)據(jù)包信 號(hào)。
步驟二，關(guān)閉泵浦信號(hào)，調(diào)節(jié)與第一帶通濾波器相連的第一偏振控制器使功 率監(jiān)控器探測(cè)到的光的輸出功率最大，固定第一偏振控制器的位置。其中硅基微 環(huán)及其耦合系統(tǒng)中用到的耦合器為3dB耦合器，功分器為95: 5的功分器。調(diào)節(jié)第 一激光器的波長(zhǎng)，觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最小， 則數(shù)據(jù)包波長(zhǎng)剛好位于硅基微環(huán)的一個(gè)諧振峰處，此時(shí)第一激光器的波長(zhǎng)為 1548. 675nm附近，在輸入裸光纖處測(cè)得的數(shù)據(jù)包功率為-7dBm。調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包延遲測(cè) 量系統(tǒng)的可調(diào)光帶通濾波器，使得可調(diào)光帶通濾波器中心波長(zhǎng)也為1548. 675nm。
步驟三，打開(kāi)產(chǎn)生泵浦光的第二激光器，關(guān)閉數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)。調(diào)節(jié)與泵浦控 制光產(chǎn)生系統(tǒng)相連的第二偏振控制器，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光最大，固定該偏 振控制器的位置。調(diào)節(jié)第二激光器的輸出波長(zhǎng)，觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率 監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最小，找到硅基微環(huán)的另一個(gè)諧振峰，再繼續(xù)增大波長(zhǎng)， 使功率監(jiān)控器的讀數(shù)增大約3dB，將此波長(zhǎng)設(shè)為泵浦光的波長(zhǎng)，此時(shí)泵浦光的波 長(zhǎng)為1552. 860nm。其中泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)中的高功率光放大器包括飽和輸出功 率為21dBm的高功率摻鉺光纖放大器以及第二帶通濾波器以濾除自發(fā)輻射噪聲。
步驟四，打開(kāi)數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)，調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減器使衰 減最大(約60dB衰減)，在示波器下記錄下通過(guò)硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)和數(shù)據(jù)包 測(cè)量系統(tǒng)后的數(shù)據(jù)包信號(hào)光的波形；連續(xù)調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減 器，記錄下輸入到裸光纖的泵浦光功率以及對(duì)應(yīng)的波形。其中硅基微環(huán)的結(jié)構(gòu)圖 如圖2(b)所示。圖2(b-i)和(b-ii)為不同放大倍數(shù)下硅基微環(huán)的俯視圖。硅基微 環(huán)半徑為20微米，寬450納米，直波導(dǎo)和環(huán)之間的空氣間隙為120納米。圖2(b-iii)為硅基微環(huán)的橫截面示意圖。用來(lái)制作硅基微環(huán)的絕緣體上的硅結(jié)構(gòu)最上方為 250納米厚的單晶硅，中間是3微米厚的二氧化硅緩沖層，最下面是525微米厚的 硅襯底。數(shù)據(jù)包測(cè)量系統(tǒng)中的第二光放大器包括第二摻鉺光纖放大器和第三摻鉺 光纖放大器兩級(jí)放大。
步驟五，對(duì)于記錄的波形，通過(guò)單個(gè)信號(hào)脈沖的峰值處的位置判斷延遲量， 這樣可以得到一條延遲量隨入纖泵浦光功率的定標(biāo)曲線(xiàn)，通過(guò)該定標(biāo)曲線(xiàn)，可以 調(diào)節(jié)入纖泵浦功率得到需要的延遲量。
如圖3所示，是本實(shí)施例的結(jié)果圖。圖3(a-i)和(a-ii)分別為硅基微環(huán)的 兩個(gè)諧振峰，其中數(shù)據(jù)包信號(hào)波長(zhǎng)位于圖3(a-i)對(duì)應(yīng)的諧振峰附近，中心波長(zhǎng) 為1548. 675nm。泵浦光波長(zhǎng)位于圖3(a-ii)對(duì)應(yīng)的諧振峰附近，中心波長(zhǎng)為 1552. 860nm。圖3(a-i)對(duì)應(yīng)的諧振峰深度約為8dB， 3dB帶寬約為0. 036nm;圖 3(a-ii)對(duì)應(yīng)的諧振峰深度約為10dB， 3dB帶寬約為0. 038nm。圖3(b)為泵浦功 率在-37dBm， 3.2dBm， 13. 6dBm時(shí)的數(shù)據(jù)包信號(hào)脈沖波型。當(dāng)泵浦功率很低時(shí)(如 -37dBm)，數(shù)據(jù)包的波長(zhǎng)剛好位于諧振峰的中心，延遲量最大。圖3(c)為延遲量 與泵浦功率的關(guān)系曲線(xiàn)，入纖泵浦功率大約在OdBm時(shí)延遲量開(kāi)始減小。泵浦功 率從OdBm增加到約10dBm延遲就可從最大延遲量約70ps連續(xù)調(diào)節(jié)到0。圖3(d) 為諧振處和非諧振處數(shù)據(jù)包信號(hào)通過(guò)硅基微環(huán)后的誤碼率曲線(xiàn)，二者的接收機(jī)靈 敏度只相差不到ldB，可見(jiàn)數(shù)據(jù)包信號(hào)在獲得可變延遲的同時(shí)信號(hào)質(zhì)量幾乎不發(fā) 生變化。
權(quán)利要求
1、一種基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)、泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)，硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)、數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)和泵浦控制光同時(shí)與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)相連，從硅基微環(huán)輸出的光輸入到數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的相對(duì)延遲量；所述的硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)包括硅基環(huán)形諧振腔、端面切平的輸入裸光纖輸出裸光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器、功分器、功率監(jiān)控器，其中第一偏振控制器的輸入端與數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)的輸出相連，第二偏振控制器的輸入端和泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的輸出相連，第一偏振控制器的輸出端和第二偏振控制器的輸出與耦合器的兩個(gè)輸入相連，耦合器的輸出與輸入裸光纖相連，輸入裸光纖將光從光纖耦合到硅基微環(huán)中，輸出裸光纖用來(lái)收集來(lái)自硅基微環(huán)的光，其輸出與功分器的輸入端相連，功分器輸出功率較大的輸出端口與數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)相連，輸出功率較小的輸出端口與功率監(jiān)控器相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，其特征 是，所述的數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)包括第一激光器、電信號(hào)發(fā)生器、電光調(diào)制器，其中 第一激光器的輸出端口與電光調(diào)制器的輸入端口相連，電信號(hào)發(fā)生器輸出端口與 電光調(diào)制器的電信號(hào)輸入端口相連，電光調(diào)制器負(fù)責(zé)將電信號(hào)調(diào)制到光上，產(chǎn)生 具有特定碼型的數(shù)據(jù)包，光放大器將數(shù)據(jù)包放大以補(bǔ)償電光調(diào)制器的插入損耗。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，其特征 是，所述的泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)，包括第二激光器、高功率光放大器以及可調(diào)光 衰減器，其中第二激光器的輸出端口和高功率光放大器輸入端口相連，高功率 光放大器輸出端口與可調(diào)光衰減器輸入端口相連，可連續(xù)改變泵浦光功率的大小。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，其特征是，所述高功率光放大器，是指飽和輸出功率大于20dBm的光放大器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置，其特征 是，所述的數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)包括光放大器、可調(diào)光帶通濾波器、示波器，其中光放大器與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)的輸出相連，可調(diào)光帶通濾波器與光放大器的輸出相連，以分離出數(shù)據(jù)包，可調(diào)光帶通濾波器的輸出連到示波器上。
6、 一種基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，在數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)中，將電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列通過(guò)電光調(diào) 制器調(diào)到光上，產(chǎn)生所需要碼型的數(shù)據(jù)包；步驟二，關(guān)閉泵浦信號(hào)，調(diào)節(jié)與數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)支路相連的第一偏振控制器， 使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光的輸出功率最大，固定偏振控制器的位置，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包 信號(hào)支路的波長(zhǎng)，觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最小， 則數(shù)據(jù)包波長(zhǎng)剛好位于硅基微環(huán)的一個(gè)諧振峰處，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)的可 調(diào)光帶通濾波器，使得濾波器中心波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)包的波長(zhǎng)一樣；步驟三，打開(kāi)產(chǎn)生泵浦光的第二激光器，關(guān)閉數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)，調(diào)節(jié)與泵浦產(chǎn) 生系統(tǒng)相連的第二偏振控制器，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光最大，固定該偏振控制 器的位置，調(diào)節(jié)第二激光器的輸出波長(zhǎng)不同于數(shù)據(jù)包信號(hào)波長(zhǎng)的另一諧振峰位置， 觀察功率監(jiān)控器的讀數(shù)，使功率監(jiān)控器探測(cè)到的光功率最小，找到硅基微環(huán)的另 一個(gè)諧振峰，再繼續(xù)增大波長(zhǎng)，使功率監(jiān)控器的讀數(shù)增3dB，將此波長(zhǎng)設(shè)為泵浦光 的波長(zhǎng)；步驟四，打開(kāi)數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)，調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減器使衰 減最大，在示波器下記錄下通過(guò)硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)和數(shù)據(jù)包測(cè)量系統(tǒng)后的數(shù) 據(jù)包信號(hào)光的波形；連續(xù)調(diào)節(jié)泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)的可調(diào)光衰減器，記錄下輸入 到裸光纖的泵浦光功率以及對(duì)應(yīng)的波形；步驟五，對(duì)于記錄的波形，通過(guò)單個(gè)信號(hào)脈沖的邊沿或峰值處的位置判斷延 遲量，這樣可以得到一條延遲量隨入纖泵浦光功率的定標(biāo)曲線(xiàn)，通過(guò)該定標(biāo)曲線(xiàn)， 可以調(diào)節(jié)入纖泵浦功率得到需要的延遲量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的方法，其特征 是，步驟五中，所述的通過(guò)單個(gè)信號(hào)脈沖的邊沿或峰值處的位置判斷延遲量，具 體方法是以數(shù)據(jù)包信號(hào)完全偏離諧振時(shí)的邊沿或峰值位置作為參考位置，延遲量 為邊沿或峰值處位置與參考位置之差。
全文摘要
一種基于硅基微環(huán)的光控可調(diào)光延遲線(xiàn)的裝置和方法，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)、泵浦控制光產(chǎn)生系統(tǒng)，硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)、數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)包發(fā)射機(jī)和泵浦控制光通過(guò)3dB耦合器相連，耦合器的輸出與硅基微環(huán)及其耦合系統(tǒng)相連，從硅基微環(huán)輸出的光輸入到數(shù)據(jù)包延遲測(cè)量系統(tǒng)來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的相對(duì)延遲量。本發(fā)明中用硅基微環(huán)作為超小可集成的片上延遲線(xiàn)，用跟數(shù)據(jù)包一起耦合進(jìn)入硅基微環(huán)的泵浦光控制數(shù)據(jù)包的延遲量。通過(guò)連續(xù)地調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器，可以連續(xù)地改變泵浦光的功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)包延遲量精確連續(xù)的調(diào)節(jié)。本發(fā)明需要的泵浦功率低，方法簡(jiǎn)單，在外部控制，無(wú)需在器件的制作上增加額外的部分。
文檔編號(hào)H04B10/08GK101296037SQ20081003854
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者旻 仇, 劉芳菲, 強(qiáng) 李, 蘇翼凱 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)