基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法及系统

专利2025-12-25  13


本发明属于微环调制器波长锁定,更具体地,涉及一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法及系统。


背景技术:

1、微环调制器由于其小占地面积,适配波分复用系统,功耗低,便于大规模集成等优点被广泛应用和研究。然而,由于微环透射谱形状的限制以及腔动力学等因素的影响,为使微环调制器有最大的光学调制振幅(oma)微环调制器的工作波长限制在谐振器谐振波长附近的一个数十皮米区间内。也就是说,激光波长与谐振器谐振波长的差值存在一个最优值,该差值又叫做失谐量。在实际部署应用过程中,微环调制器通常容易受到温度漂移,激光波长漂移,激光光强抖动等因素的影响,使微环调制器的注入波长无法处于理想的工作波长处(满足与谐振波长的差值为最优值时对应的激光波长),影响调制器的性能。因此,在微环调制器的实际使用过程中,通常需要对微环的工作状态进行实时的检测与调整以达到波长锁定的目的。

2、现有的有关高调制速率的微环调制器的波长锁定方案一般采用基于微环直通端或下载端的平均光功率进行的,由于微环的直通端和下载端的透过率是随失谐量变化的,所以可以通过同时检测输入端和直通端(或下载端)的平均光强,通过做商来获得微环的透过率从而进行波长锁定。但利用平均光功率进行的波长锁定会由于自热效应受到激光功率抖动的影响,导致波长锁定的准确度不高;并且,这种方案在波分复用系统中难以应用,在波分复用系统中多个微环串联于一个总线波导上,需利用平均光功率的差值进行波长锁定,这样获得的锁定值是与激光功率直接相关的,极易受到激光光强抖动的影响;另外,这种方案在进行波长锁定时至少需要两个光电二极管,也不利于器件的小型化。

3、对于一些低速的调制信号,有利用监测oma的波长锁定系统的方法,这种波长锁定系统通过直接监控调制信号的质量进行波长锁定。利用这种方法可以实现在各种温度、激光功率等外界条件下都达到最佳的工作点。但由于调制信号的速度需要与oma监控电路的带宽相匹配,所以若要用其实现高调制速率的微环调制器的波长锁定,oma监控电路所处理的信号则为与调制速度相同的高速信号,使得oma监控电路需要高带宽高能耗的电路设计,存在功耗高以及设计难度大的问题;同时,一般oma监控电路的信号速度相对较慢,为了实现调制信号速度与电学带宽相匹配需要限制调制信号速度。


技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法及系统,其目的在于低带宽,低功耗下提升对高调制速率的微环调制器波长锁定的准确度。

2、为实现上述目的,按照本发明的第一方面,提供了一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法,包括:

3、s1、在微环调制器的调制驱动器上加载多载波调制格式的调制信号,所述多载波调制格式的调制信号与耦合进所述微环调制器中的激光进行强度调制后,形成高速光信号;其中,所述加载多载波调制格式的调制信号为在一组子载波上加载相对低速信号,再将加载了相对低速信号的子载波合并成一路相对高速信号格式的调制信号;

4、s2、在所述微环调制器的下载端接收所述高速光信号,并转为电信号后,进行信道选择滤波,获得相对低速的单路子载波上的调制信号;

5、s3、对所述相对低速的单路子载波上的调制信号进行oma监测,根据监测的oma,将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定。

6、进一步地,s3中,根据监测的oma,将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定,包括:

7、改变所述微环调制器的温度,以改变所述微环调制器的中心波长,进而改变所述相对低速的单路子载波上的调制信号的oma,以将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定。

8、进一步地,采用量化oma斜率的方式确定oma的最大值,oma斜率为0时对应的oma为所述oma的最大值。

9、进一步地,s2中,将所述电信号进行信道选择滤波之前,还包括:对所述电信号进行信号放大。

10、按照本发明的第二方面,提供了一种基于多载波调制格式的波分复用系统波长锁定方法,所述波分复用系统包括串联于同一个直通端波导上的多个微环调制器,包括:

11、在所述直通端波导的输入端注入与所述微环调制器数量相同的不同波长的激光;其中,每一路激光对应不同的微环调制器;

12、对每个微环调制器分别采用第一方面任一项所述的微环调制器波长锁定方法进行波长锁定。

13、按照本发明的第三方面,提供了一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定系统,包括:

14、多载波调制格式的调制信号加载模块,用于在微环调制器的调制驱动器上加载多载波调制格式的调制信号;所述多载波调制格式的调制信号与耦合进所述微环调制器中的激光进行强度调制后,形成高速光信号;其中,所述加载多载波调制格式的调制信号为在一组子载波上加载相对低速信号,再将加载了相对低速信号的子载波合并成一路相对高速信号格式的调制信号;

15、光电二极管,用于在所述微环调制器的下载端接收所述高速光信号,并转为电信号;

16、信道选择滤波电路,用于对所述电信号进行信道选择滤波,获得相对低速的单路子载波上的调制信号;

17、oma监控电路,用于对所述相对低速的单路子载波上的调制信号进行oma监测;

18、控制反馈回路,用于根据监测的oma,将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定。

19、进一步地,所述微环调制器波导结构周围设有加热器;

20、所述控制反馈回路实现波长锁定,包括:

21、通过控制与所述加热器相连的加热器驱动器改变所述微环调制器的温度,以改变所述微环调制器的中心波长,进而改变所述相对低速的单路子载波上的调制信号的oma,以将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定。

22、进一步地,所述加热器采用氮化钛或金属,置于所述微环调制器波导层的上方;

23、或者,所述加热器采用重掺杂的硅材料,与所述微环调制器波导处于同一层,并位于波导的两侧。

24、进一步地,还包括设置在所述信道选择滤波电路之前的跨阻放大器;

25、所述跨阻放大器用于对所述电信号进行信号放大。

26、按照本发明的第四方面,提供了一种基于多载波调制格式的波分复用系统波长锁定装置,所述波分复用系统包括串联于同一个直通端波导上的多个微环调制器,包括:与所述微环调制器数量一致的微环调制器波长锁定系统;每个微环调制器波长锁定系统用于对各自对应的微环调制器进行波长锁定;

27、其中,每个微环调制器分别对应于一路不同波长的激光,所述激光通过所述直通端波导的输入端注入;且所述微环调制器波长锁定系统为第二方面任一项所述的微环调制器波长锁定系统。

28、总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案,能够取得以下有益效果:

29、(1)本发明的基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法或系统,通过在微环调制器的调制驱动器上加载多载波调制格式,多载波调制格式是在一组子载波上加载相对低速信号,再将这些子载波合并成一路相对高速信号的格式,被调制在一个激光波长上,当单路子载波的信号处于oma最大的最佳工作点时,可以确定整体的调制信号就处于最佳工作点的位置。因此,通过前置的信道选择滤波获取多载波信号中单路子载波上的低速调制信号,然后即可利用低带宽的oma监控方式获取单路子载波上调制信号的oma信息,将工作点锁定于oma的最大值处,以进行波长锁定。由于只需要单路子载波的低速信号进行oma监控,所以可以利用低带宽的oma监控方式对高速的信号进行波长精准锁定;

30、并且也避免了利用平均光功率进行的波长锁定会由于自热效应受到激光功率抖动的影响,导致波长锁定的准确度不高的问题,并且由于本发明中的波长锁定是直接根据调制信号质量(oma最大时系统达到最佳的工作状态)进行波长锁定,与激光功率无关,因此,可以避免波分复用系统中利用平均光功率进行的波长锁定极易受到激光光强抖动的影响的问题,在低带宽,低功耗下提升了对高调制速率的微环调制器波长锁定的准确度。

31、(2)进一步地,本发明的基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定系统,针对每个微环调制器的波长锁定,仅需要一个光电二极管,在大规模集成的波分复用系统中,便于器件的小型化并降低成本。


技术特征:

1.一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的微环调制器波长锁定方法,其特征在于,s3中,根据监测的oma,将所述微环调制器的工作点锁定于oma最大值处,实现波长锁定,包括:

3.根据权利要求2所述的微环调制器波长锁定方法,其特征在于,采用量化oma斜率的方式确定oma的最大值,oma斜率为0时对应的oma为所述oma的最大值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的微环调制器波长锁定方法,其特征在于,s2中,将所述电信号进行信道选择滤波之前,还包括:对所述电信号进行信号放大。

5.一种基于多载波调制格式的波分复用系统波长锁定方法,所述波分复用系统包括串联于同一个直通端波导上的多个微环调制器,其特征在于,包括:

6.一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定系统,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的微环调制器波长锁定系统,其特征在于,所述微环调制器波导结构周围设有加热器;

8.根据权利要求7所述的微环调制器波长锁定系统,其特征在于,所述加热器采用氮化钛或金属,置于所述微环调制器波导层的上方;

9.根据权利要求6-8任意一项所述的微环调制器波长锁定系统,其特征在于,还包括设置在所述信道选择滤波电路之前的跨阻放大器;

10.一种基于多载波调制格式的波分复用系统波长锁定装置,所述波分复用系统包括串联于同一个直通端波导上的多个微环调制器,其特征在于,包括:与所述微环调制器数量一致的微环调制器波长锁定系统;每个微环调制器波长锁定系统用于对各自对应的微环调制器进行波长锁定;


技术总结
本发明属于微环调制器波长锁定技术领域,公开了一种基于多载波调制格式的微环调制器波长锁定方法及系统,方法包括:在微环调制器的调制驱动器上加载多载波调制格式的调制信号,多载波调制格式的调制信号与耦合进微环调制器中的激光进行强度调制后形成高速光信号;在微环调制器的下载端接收高速光信号并转为电信号后,进行信道选择滤波,获得相对低速的单路子载波上的调制信号;对该调制信号进行OMA监测,将微环调制器的工作点锁定于OMA最大值处,实现波长锁定。还对应的提供了波分复用系统波长锁定方法、锁定装置及微环调制器波长锁定系统。本发明能够在于低带宽,低功耗下提升对波分复用系统中高调制速率的微环调制器波长锁定的准确度。

技术研发人员:张敏明,孙志涵,周致远
受保护的技术使用者:华中科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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