基于光功率探测的波长检测光电集成芯片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光功率探测的波长检测光电集成芯片，属于光学检测和光传感解调【技术领域】。该波长检测光电集成芯片包括光路部分和电路部分，待测光波信号由第一直光波导进入第一光波导定向耦合器分束为两路，进入第一弯曲光波导和第二弯曲光波导，进入第二光波导定向耦合器耦合分束，分别经第二直光波导和第三直光波导进入第一光电探测器和第二光电探测器。经光电探测器转换的光电流进入数据采集与处理单元转换为光功率，通过两路光功率的比值计算入射光波信号的波长值。将波长的检测转换为光功率的探测，实现光波长的瞬时测量，基于光电集成技术把各部分集成到同一芯片上，减小了波长检测装置的体积，具有稳定性高、操作简便的优点。
【专利说明】基于光功率探测的波长检测光电集成芯片
【技术领域】
[0001]本发明属于光学检测和光传感解调【技术领域】，具体涉及一种基于光功率探测的波长检测光电集成芯片。
【背景技术】
[0002]光波长检测是波分复用光通信系统中的信道性能监测以及光传感系统中的传感参量解调等应用中的关键问题，可以采用光栅光谱仪、扫描光滤波器等进行光波长检测。但是常规波长检测设备存在系统结构复杂、体积大、测量速度慢、价格贵等不足，因此研发系统结构简单、体积小、测量速度快、价格低且测量精度高的光波长检测装置具有重要的意义，相关研究受到极大关注。
[0003]在先技术[I] (Chen X1-yao, Xie Jian-ping, Zhao Tian-peng, Xu L1-xin, Huangffen-cai, Wang An-ting,Lv Liang, Yuan Guang-hui,Wu Yun-xia, Ming Ha1.“Highresolut1n wavelength monitoring of a DffDM transmitter using polarizat1ninterference filter, ”Journal of University of Science and Technology of China, 2004,Vol.34，N0.4，pp.385-389)中，利用钒酸钇晶体构成偏振干涉滤波器，通过温度扫描实现了对密集波分复用光通信系统信道光源(分布反馈激光器)的波长漂移监视。该波长检测装置由体光学器件构成，同时需要温度传感器来检测晶体温度变化，存在系统体积大、结构复杂的不足。
[0004]在先技术[2](C.Sookdhis, T.Mei, and H.S.Djie, “Wavelength monitoring withlow-contrast multimode interference waveguide, ” IEEE Photonics Technology Letters, 2005, Vol.17，N0.4，pp.822-824)中，利用半导体集成波导多模干涉光分路器的分光比与波长对应关系，进行光波长的测量分析。该波长检测装置中多模干涉光分路器的分光比随波长变化速率较慢，使得该方法的波长测量分辨率较低。
[0005]在先技术[3](Sang-Yeon Cho and Deva K.Borah.“Chip-scale hybrid opticalsensing systems using digital signal processing,，，0ptics Express, 2009, Vol.17, N0.1,PP.150-155)中，采用阵列波导光栅(AWG)作为波导微环传感器的波长检测装置，AWG具有解复用功能，不同波长的光波在AWG的不同端口输出，通过探测各个端口光波功率值并进行采样拟合，来检测微环传感器输出波长值。该波长检测装置虽然采用了集成光波导结构，但是需要阵列式光电探测器对AWG多个输出端口的光波进行光电转换，然后再进行取样拟合处理，增加了检测装置的体积和数据处理的复杂性。
【发明内容】
[0006]本发明针对上述技术问题，提出一种基于光功率探测的波长检测光电集成芯片，该光电集成芯片包括光路部分和电路部分。所述光路部分集成在光电集成芯片的前部，包括第一直光波导、第一光波导定向I禹合器、第一弯曲光波导、第二弯曲光波导、第二光波导定向耦合器、第二直光波导和第三直光波导；第一弯曲光波导与第二弯曲光波导的长度不同；第二直光波导和第三直光波导的长度相同；
[0007]所述电路部分集成在光电集成芯片后部，包括第一光电探测器、第一连接电路、第二光电探测器、第二连接电路与数据采集与处理单元。
[0008]所述基于光功率探测的波长检测光电集成芯片，其进行波长检测的方法具有如下步骤:
[0009]a.待测光波信号经第一直光波导进入第一光波导定向稱合器分成两路,分别经过第一弯曲光波导和第二弯曲光波导获得不同的光学相位，两路光波分别进入第二光波导定向率禹合器的两个输入端口，经第二光波导定向I禹合器I禹合分束，分别输出至第二直光波导和第三直光波导；
[0010]b.第三直光波导和第三直光波导输出的光信号分别进入第一光电探测器和第二光电探测器进行光电转换，得到的光电流分别经第一连接电路和第二连接电路进入数据采集与处理单元转换为光功率值；
[0011]c.由第一连接电路进入数据采集与处理单元的光电流转换的光功率值P1和由第二连接电路进入数据采集与处理单元的光电流转换的光功率值P2分别满足
[0012]
【权利要求】
1.一种基于光功率探测的波长检测光电集成芯片，其特征在于: 该光电集成芯片(I)包括光路部分和电路部分； 光路部分集成在光电集成芯片(I)前部，包括第一直光波导(2)、第一光波导定向f禹合器(3)、第一弯曲光波导(41)、第二弯曲光波导(42)、第二光波导定向耦合器(5)、第二直光波导(61)和第三直光波导(62);第一弯曲光波导(41)与第二弯曲光波导(42)的长度不同；第二直光波导(61)和第三直光波导(62)的长度相同； 电路部分集成在光电集成芯片(I)后部，包括第一光电探测器(71)、第一连接电路(81)、第二光电探测器(72)、第二连接电路(82)与数据采集与处理单元(9)。
2.一种基于光功率探测的波长检测光电集成芯片的测量方法，其特征在于如下步骤: a.待测光波信号经第一直光波导(I)进入第一光波导定向耦合器(2)分成两路，分别经过第一弯曲光波导(41)和第二弯曲光波导(42)获得不同的光学相位，两路光波分别进入第二光波导定向I禹合器(2)的两个输入端口，经第二光波导定向I禹合器(2) I禹合分束,分别输出至第三直光波导(61)和第三直光波导(62)； b.第二直光波导(61)和第三直光波导(62)输出的光波信号分别进入第一光电探测器(71)和第二光电探测器(72)进行光电转换，得到的光电流分别经第一连接电路(81)和第二连接电路(82)进入数据采集与处理单元(9)转换为光功率值；c.由第一连接电路(81)进入数据采集与处理单元(9)的光电流转换的光功率值P1和由第二连接电路(82)进入数据采集与处理单元(9)的光电流转换的光功率值P2分别满足
【文档编号】G01J9/00GK104034433SQ201410253048
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】韩秀友, 赵明山 申请人:大连理工大学