本发明属于光电子器件，更具体地，涉及一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法。
背景技术：
1、随着人工智能大模型训练和数据中心高速互联的需求增长，这类数据密集型应用场景使得计算单元间的短距互联的高速传输和高效通信的变得越来重要。微环调制器(mrm)具有占地面积小、驱动架构简单、低寄生、功耗低等独特优势。因此基于多微环调制器进行波分复用的光收发机可极大提高通信容量。
2、然而在实际制造中，工艺误差很容易使微环谐振波长偏离设计值。并且mrm的谐振波长对环境温度非常敏感，例如硅微环调制器的温度灵敏度约80pm/℃，这使得它与电子器件集成时容易受到影响。另外微环调制器还具有自热效应，即使环境温度保持稳定，不同光功率注入时光谱也会发生展宽和位移。另外输入微环光源的波长和功率会随链路耦合抖动、光源时间老化等发生变化，功率变化可有几个db。为了抵御上述不利因素的影响，微环调制器工作时，必须要实时锁定激光波长和微环谐振波长的相对位置。
3、现有技术中大多采用在微环drop端加光功率探测器(pd)的方案，检测光调制幅度(oma)或平均光电流，进而与设定的参考值比较再进行锁定。然而这类方案具有以下缺点：(1)都是在光源稳定的情况下进行的，无法保证光源链路耦合突变、长时间缓变时的工作稳定性；（2）无法分辨或抵御波长复用(wdm)光源某个或多个光源的波动；（3）参考光电流值或电压值通过外部电路设定的方法不够稳定；（4）没有考虑自热效应对微环光谱的影响。
技术实现思路
1、针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法，旨在解决常规级联微环的波长锁定问题，并能抵御光源变化带来的不利影响。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于级联微环调制器的波长锁定系统，包括：wdm光源、级联微环调制器、直通端光功率探测器阵列、微环环内光功率探测器阵列；
3、所述级联微环调制器包括n (n≥1)个级联的微环调制器；每个微环调制器共用直通波导，通过片内波导或片外耦合的方法进行持续连接；
4、所述直通端光功率探测器阵列包括n+1个由耦合分光器和pd组成的光功率探测器，分别用于探测直通波导的输入端、n个微环调制器的直通端出射的光功率；
5、所述微环环内光功率探测器阵列包括n个光功率探测器，分别用于探测n个微环调制器的环内光功率，并成比例的转换为电流或电压；
6、所述wdm光源输出的包括依次为 的n个波长的光输入至直通波导的输入端，对应光功率为 ；
7、由每个微环调制器的直通波导的输入端和输出端的光功率差值获取当前工作点的平均光功率插入损耗，再与每个微环调制器的环内光功率探测器生成当前锁定变量值，通过当前探测的锁定变量值与目标锁定变量值的差距进行判决，输出反馈信号给对应微环调制器的电阻加热器，调节电阻加热器，从而调节微环调制器的温度，使得微环调制器工作点插入损耗稳定在目标平均光功率插入损耗对应的目标锁定变量值。
8、进一步的，所述级联微环调制器用于产生调制信号，各个微环调制器间通过直通波导连接，所述的微环调制器可以为直通型微环调制器或add-drop型微环调制器，每个微环调制器均包含有电阻加热器用于各自的谐振波长调谐。
9、进一步的，所述的直通端光功率探测器阵列用于检测微环调制器的功率差，每个微环调制器都有2个或等效2个光功率探测器探测微环调制器直通端进入和进出的光功率。可选的，当微环调制器级联间的插入损耗固定或者可忽略时，n个微环只需n+1个光功率探测器。可选的，当微环级联间的插入损耗时变时，n个微环需要2n个光功率探测器，另外n-1个光功率探测器分别置于第一至第n-1个微环调制器的直通端输出端。
10、有益效果：本发明通过位于波长选择性端和非波长选择性端的多个pd协同锁定微环工作点插入损耗，具有免疫激光光源功率波动、可稳定激光光源波长漂移、补偿微环工艺误差和自热效应、低能耗易实现的良好特性。
11、进一步的，所述的微环调制器的环内光功率探测器阵列用于检测微环功率，每个微环都有1个光功率探测器探测微腔内光功率。可选的，当使用add-drop型微环调制器时通过drop端pd进行光功率探测。可选的，当使用直通型微环调制器时通过微环自身光电流进行探测。
12、进一步的，n个微环调制器级联的情况下，设每个微环调制器在平均光功率透射谱需要锁定的插入损耗db值转换为十进制的数(即锁定变量)依次为 。
13、可选的，当使用n+1个直通端光功率探测器时则锁定变量应满足下面的公式：
14、 =
15、因此微环锁定变量满足。可选的，微环锁定变量亦可选择为 或 或对数形式等其他形式，其中 为激光波长， 为谐振波长。
16、可选的，当使用2n个直通端光功率探测器时则锁定变量应满足 的形式。
17、本发明还提供了一种级联微环调制器的波长锁定方法，包括以下步骤：
18、将多波长复用光信号输入至级联微环调制器的直通波导的输入端后依次经过共用直通波导的第1微环调制器、第2微环调制器… 和第n微环调制器后生成调制的多波长复用光信号；
19、由每个微环调制器的直通波导的输入端和输出端的光功率差值获取当前工作点的平均光功率插入损耗，再与每个微环调制器的环内光功率探测器生成当前锁定变量值，通过当前探测的锁定变量值与目标锁定变量值的差距进行判决，输出反馈信号；
20、根据所述反馈信号给对应微环调制器的电阻加热器，调节电阻加热器从而调节微环调制器的温度使得微环调制器工作点插入损耗稳定在目标平均光功率插入损耗对应的目标锁定变量值。
21、进一步的，当微环级联间的插入损耗固定或者可忽略时，前一个微环调制器的直通波导的输出端的功率值等于后一个微环调制器的直通波导的输入端的功率值。
22、进一步的，当微环级联间的插入损耗时变时，前一个微环调制器的直通波导的输出端的功率值不等于后一个微环调制器的直通波导的输入端的功率值。
23、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
24、1、本发明提供的一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法，通过位于波长选择性端和非波长选择性端的等效3个pd协同锁定微环工作点，使用光功率探测器来感知微环调制器内和外的光功率，锁定变量依赖于电学量比而不是绝对电学量，使其不受输入光功率波动的影响，因此可以降低光源以及耦合的要求。
25、2、本发明提供的一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法，可以测量进出微环调制器的对应波长的光功率，进而可以应用于波长锁定反馈回路来补偿自热效应对微环的影响。
26、3、本发明提供的一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法，锁定变量简单，电路实现容易，通过平均光功率探测而非oma或比特流的探测，电路带宽要求低。
27、4、本发明提供的一种基于级联微环调制器的波长锁定系统及波长锁定方法，可以补偿微环工艺误差，也可以抵御wdm光源某个或多个光源波长的波动。
1.一种基于级联微环调制器的波长锁定系统，其特征在于，包括：波长复用光源、级联微环调制器、直通端光功率探测器阵列、微环环内光功率探测器阵列；
2.根据权利要求1所述的级联微环调制器的波长锁定系统，其特征在于，所述微环调制器为直通型微环调制器或add-drop型微环调制器。
3.根据权利要求1所述的级联微环调制器的波长锁定系统，其特征在于，所述直通端光功率探测器阵列还包括n-1个光功率探测器，分别置于第一至第n-1个微环调制器的直通端输出端。
4.根据权利要求1所述的级联微环调制器的波长锁定系统，其特征在于，设每个微环调制器在平均光功率透射谱需要锁定的目标插入损耗db值转换为十进制的数依次为,,…,，满足下面的公式：
5.根据权利要求3所述的级联微环调制器的波长锁定系统其特征在于，设每个微环在平均光功率透射谱需要锁定的目标插入损耗db值转换为十进制的数依次为,,…,，微环调制器锁定变量满足下面的公式：
6.一种级联微环调制器的波长锁定方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的波长锁定方法，其特征在于，当微环级联间的插入损耗固定或者可忽略时，前一个微环调制器的直通波导的输出端的功率值等于后一个微环调制器的直通波导的输入端的功率值。
8.根据权利要求6所述的波长锁定方法，其特征在于，当微环级联间的插入损耗时变时，前一个微环调制器的直通波导的输出端的功率值不等于后一个微环调制器的直通波导的输入端的功率值。
