基于硅基自耦合微环谐振腔的微波光子陷波装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是光纤通信技术领域，具体是一种基于硅基自耦合微环谐振腔的微 波光子陷波装置。
【背景技术】
[0002] 在宽带接入网、相控阵雷达以及卫星通信系统中，实际微波信号的频谱成分中通 常不仅含有人们需要的频率成分，还有一些由本振泄露、边带泄露、导频信号和其他干扰信 号所产生的频率成分。为了提升微波信号的信噪比，通常需要在实际信号处理中将这些干 扰频率成分滤除或抑制，而实现该功能的器件就是微波陷波装置。而传统的电微波滤波器 基于由电阻、电感和电容构成的集成电路，其在处理速率和调节范围上受到限制，很难满足 动态宽带微波信号处理系统的需求。基于光处理器的微波光子信号处理技术可将信号处理 过程转至光域实现，这能够克服电域处理的带宽限制，从而使得一些很难或几乎不可能在 电域微波信号处理中实现的功能得以实现。同时，片上大规模集成正成为光处理器的发展 趋势，而绝缘体上硅结构（SOI)为光处理器的片上集成提供了一个良好的平台。基于硅基 集成光子器件的微波光子陷波装置可以很好地克服处理速率和调节范围的限制，为了实现 动态宽带微波信号处理系统的滤波功能提供了一种低成本小体积可大规模集成扩展的解 决方案。
[0003] 经过对现有技术的文献检索发现，2013年4月华中科技大学董建绩等人在IEEE Photonics Journal第5卷2期发表的论文"Compact notch microwave photonic filters using on-chip integrated microring resonators"，提出 了基于 SOI 微环谐振腔的微波 光子陷波装置。该微波光子陷波装置是通过级联两个硅基微环谐振腔实现的，缺点是只能 够在特定频率实现滤波。
[0004] 中国专利文献CN104375242A，公开日2015. 02. 25,公开了一种基于嵌套子环对硅 基微环谐振腔的波长选择开关。其特点是该装置在硅基微环谐振腔的基础上，采用外环嵌 套子环的结构实现谐振模式的分裂，进而实现波长通道的开关控制。该结构模式只针对特 定信号进行处理反馈，不能满足动态宽带微波信号处理的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于硅基自耦合微环谐振腔的微 波光子陷波装置，具有损耗低、灵活度高、抗电磁干扰等诸多优势特点。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 本发明包括：待处理信号发生模块、微波光子陷波模块和处理后信号反馈模块，其 中：待处理信号发生模块、微波光子陷波模块和处理后信号反馈模块依次串联连接；待处 理信号发生模块产生待处理的光信号，并由微波光子陷波模块的输入端输入，微波光子陷 波模块的输出端向处理后信号反馈模块输出处理后的信号。
[0008] 所述的微波光子陷波模块包括基于Sagnac反射器结构模式的娃基微环谐振腔， 具体是，由硅基微环谐振腔顶弧和中部耦合器组成的Sagnac反射器及硅基微环谐振腔的 底部环路；
[0009] 所述的硅基微环谐振腔中同时存在沿相反方向传播的两个相互作用的模式，通过 调节两个相互作用的模式实现滤波中心波长的连续变化；
[0010] 所述的调节两个相互作用的模式的方式是指：调整硅基微环谐振腔的中部耦合器 的耦合强度，改变两个相互作用模式分裂的程度，进而改变分裂谐振峰之间的距离，从而实 现微波光子陷波的滤波中心波长的连续变化。
[0011] 所述的微波光子陷波模块的输入端口到输出端口的功率传输函数为：
[0012]
[0013] FjP R ^^分别表不Sagnac反射器的透射端和反射端的传输函数：
[0014]
[0015] 心和k力=1，2)分别表示两个耦合器的直通系数和耦合系数，\和a,分别表 不Sagnac反射器和底部环路的传输，奶和(pr分别表不Sagnac反射器和底部环路的相移。
[0016] 所述的调整硅基微环谐振腔中部耦合器的强度通过调节连接于Sagnac反射器的 微加热器的直流电压改变温度来实现。
[0017] 所述的基于Sagnac反射器结构模式的硅基微环谐振腔中部耦合器是干涉耦合 器。
[0018] 所述的待处理信号发生模块包括：可调谐激光器和电光调制单元，其中可调谐激 光器产生连续光载波且输出端口与电光调制单元的输出端口相连，电光调制单元将待处理 RF输入信号调制到连续光载波上，产生待处理信号。
[0019] 所述的处理后信号反馈模块包括：光束分束器、频谱观测单元和网络分析单元，其 中：光束分束器的输入端与微波光子陷波模块的输出端通信，光束分束器的输出端分别于 频谱观测单元和网络分析单元相连，分别用于观测输出信号的频谱以及微波光子陷波装置 的频率响应。
[0020] 所述的网络分析单元包括：光电探测器和网络分析仪。 技术效果
[0021] 与现有技术相比，本发明的技术效果包括：
[0022] 本发明经过实验验证滤波中心波长的连续调节范围可达20GHz，同时抑制比超过 25dB，与现有技术相比具有较大的提升；
[0023] 本发明基于SOI晶片制备的硅基集成光子原件，制备流程与CMOS工艺兼容，而成 熟的硅集成电路制造平台间有良好的兼容性，因此可实现硅基光子处理器件的大规模集 成，是微波光子信号处理中很有前景的技术方案。
【附图说明】
[0024] 图1为实施例1中测试微波光子陷波模块频率响应的系统框图；
[0025] 图2为基于硅基自耦合微环谐振腔的微波光子陷波装置的结构示意图；
[0026] 图3为基于硅基自耦合微环谐振腔的微波光子陷波装置的归一化传输谱，其中： (a)为输入端口到输出端口的归一化透射频谱，（b)为图1中中部耦合器不同耦合强度下， 即t 2分别为0. 98、0. 968、0. 95、0. 935时（a)中虚线框所示分裂谐振峰的归一化功率传输 谱；
[0027] 图4为实施例1中测试微波光子陷波模块频率响应的原理示意图，其中：(a)为器 件工作原理示意图，（b)为微波光子陷波模块频率响应；
[0028] 图5为实施例1的系统测试装置图；
[0029] 图6为实施例1中微加热器调整直流电压分别为0V、0. 6V、IV、1. 8V时器件的扫描 频谱；
[0030] 图7中（a)为实施例1中微加热器调整直流电压分别为0V、0. 6V、IV、1. 8V时实测 微波光子陷波模块的频率响应，（b)为滤波中心波长与加热电压的关系图。
【具体实施方式】
[0031] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0032] 如图1所示，本实施例包括：待处理信号发生模块、微波光子陷波模块、处理后信 号反馈模块，其中：待处理信号发生模块产生待处理的光信号，并由微波光子陷波模块的输 入端输入，微波光子陷波模块的输出端向处理后信号反馈模块输出处理后的信号；
[0033] 所述的微波光子陷波模块包括基