一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件

本发明涉及了通信领域的一种离散色散补偿器件，尤其涉及一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件。

背景技术：

1、在通信系统中，长距离传输总是伴随着色散效应，导致脉冲的展宽和变形，因此给信号带来较大的串扰。随着色散的累积，系统的误码率会快速增长，导致带宽和传输速率的下降。这种时延和相位的失真对信号同步、波分复用和长距离传输都有严重的影响。色散补偿器件能够给光信号提供准确的时延补偿，保证稳定的信号传输速率和低误码率，提高系统的可靠性。

2、目前商用的色散补偿器件主要以色散布拉格光纤光栅dcf为主，这种空间光器件面积较大，在高度集成化的快速发展中不再有优势，迫切需要更小型化的器件进行替代。与cmos标准工艺兼容的硅基光电集成技术逐渐成为通信系统研究的主要方向，硅的高折射率让光能够被束缚在更小尺寸的芯片结构上，实现光通信系统的高度集成化。片上啁啾布拉格光栅成为色散补偿的常用设计，但由于其时延谱对周期加工容差十分敏感，所产生的群时延波纹很难消除，在实际系统应用中有较大的阻碍。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明所提供的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，利用波分复用器件与延时线相组合的色散补偿系统，对离散的单波长进行分别补偿的技术能够从原理上克服群时延波动问题，并且提供精确的时延补偿值，在片上色散补偿器件中有着较好的实用价值。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明包括上传波导、多通道并联微环组件、延迟线和下载波导；上传波导和下载波导平行间隔布置，所述的上传波导和下载波导之间设置有多通道并联微环组件，多通道并联微环组件主要由上传波导/下载波导方向间隔布置的n个结构相同但半径均匀增加或减少的微环构成，不同的半径对应不同的波长通道，每相邻两个微环之间的上传波导上均设置有延迟线，使得经过上传波导的光信号被延迟线延迟，n个微环组件间设置n-1个延迟线，使得不同的微环适配不同波长的光信号；

4、待色散补偿信号输入到上传波导，经多通道并联微环组件中的各个微环处被耦合并传输到下载波导中，使得所述待补偿信号在多通道并联微环组件内通过n个微环被分为n个离散波长信号，n个离散波长信号在下载波导通过波分复用合束后输出，实现输入输出信号的离散分离。

5、所述n个离散波长信号为λ1、λ2、λ3……λi、λi+1……λn，且i∈[1，n]，其中，i表示通道序号，λi表示第i个离散波长信号，λi+1表示第i+1个离散波长信号，每相邻两个离散波长信号的波长差δλ均相等，离散波长信号的波长随通道序号依次等差值增大或者减小。

6、述波长差δλ具体通过以下公式确定：

7、δλ＝λi+1-λi

8、所述波长差δλ为正值时，λi+1>λi，离散波长信号的波长随通道序号依次等差值增大，此时微环的半径也随通道序号依次等差值增大；所述波长差δλ为负值时，λi+1<λi，离散波长信号的波长随通道序号依次等差值减小，此时微环的半径也随通道序号依次等差值减小。

9、所述延迟线用于对离散波长信号产生时延，且所有n-1个延迟线均产生相同的时延t0，其中，对第一个离散波长信号λ1不产生时延，剩余的每个离散波长信号λi均分别通过各自数量个延时线产生各自的时延，第i个离散波长信号λi通过i-1个延时线累积产生的时延为ti＝t0*(i-1)，且i∈[2，n]，即第二个离散波长信号λ2通过一个延时线，第三个离散波长信号λ2通过两个延时线。

10、所述补偿器件的色散补偿值具体通过以下公式确定：

11、d＝t0/δλ

12、其中，d表示色散补偿值，t0表示单个延迟线均产生相同的时延，δλ表示每相邻两个离散波长信号的波长差。

13、根据波长差的取值进行如下判断：当波长差δλ为正时，实现正色散补偿，此时色散补偿值d>0；当波长差δλ为负时，实现负色散补偿，此时色散补偿值d<0。

14、所述补偿器件的补偿总带宽为(n-1)*δλ。

15、所述延迟线采用螺旋状的紧凑波导结构，以减小补偿器件的面积。

16、所述上传波导、多通道并联微环组件、延迟线和下载波导均采用单片集成制作置于衬底硅上，且所述上传波导、多通道并联微环组件、延迟线和下载波导均采用硅材料。

17、本发明是利用并联微环的密集波分复用效果将待补偿信号波分为离散的多个间隔相同的单独波长通道，在并联微环之间的连接波导加入定量延时的延时线，不同波长通道的累积延时随着波长通道增加而增加，通过微环的下载端口复用到同一根波导中进行合束。此时不同波长产生不同的延时，形成离散的色散补偿效果。

18、本发明利用多通道并联微环组件的波分复用作用，将待补偿信号按波长分离为间隔相等的离散波长信号，在并联微环间加入延时线，进而使得离散波长信号拥有不同的延时差，产生色散补偿效果。

19、本发明利用多通道并联微环组件的波分解复用作用，将补偿后的延时线合束到同一条下载波导中，同时实现了复用和输入输出分离。

20、本发明的有益效果是：

21、本发明结合微环波分复用器件和紧凑延时线，构成片上离散的色散补偿器件，实现多通道、大时延和低时延抖动的高性能集成片上色散补偿器件，能够减小色散对通信系统的影响，减少频谱展宽和失真，降低传输信号的误码率。

22、本发明利用并联微环器件的波分复用作用与延时线相结合，将待补偿的信号波分为离散的波长信号进行补偿，再通过波分解复用合束到下载波导中，实现输入输出信号合束分离，这种离散补偿的方式有效提高了时延补偿的精确度，减少时延波动的影响，在实际应用中有较高的实用价值。

23、本发明具有硅基片上集成光器件的高集成、低损耗等优点，同时实现多通道、大延时和低延时抖动的色散补偿性能，能够在集成硅基芯片上实现多通道、大时延和低延时抖动的高性能集成色散补偿器件，适用于长距离传输通信系统中的收发模块。

技术特征：

1.一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：包括上传波导(1)、多通道并联微环组件(2)、延迟线(3)和下载波导(4)；上传波导(1)和下载波导(4)平行间隔布置，所述的上传波导(1)和下载波导(4)之间设置有多通道并联微环组件(2)，多通道并联微环组件(2)主要由上传波导(1)/下载波导(4)方向间隔布置的n个结构相同但半径均匀增加或减少的微环构成，每相邻两个微环之间的上传波导(1)上均设置有延迟线(3)，使得不同的微环适配不同波长的光信号；待色散补偿信号输入到上传波导(1)，经多通道并联微环组件(2)中的各个微环处被耦合并传输到下载波导(4)中，使得所述待补偿信号在多通道并联微环组件(2)内通过n个微环被分为n个离散波长信号，n个离散波长信号在下载波导(4)通过波分复用合束后输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述n个离散波长信号为λ1、λ2、λ3……λi、λi+1……λn，且i∈[1，n]，其中，i表示通道序号，λi表示第i个离散波长信号，λi+1表示第i+1个离散波长信号，每相邻两个离散波长信号的波长差δλ均相等，离散波长信号的波长随通道序号依次等差值增大或者减小。

3.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述延迟线(3)用于对离散波长信号产生时延，且所有延迟线(3)均产生相同的时延t0，其中，对第一个离散波长信号λ1不产生时延，剩余的每个离散波长信号λi均分别通过各自数量个延时线产生各自的时延，第i个离散波长信号λi通过i-1个延时线累积产生的时延为ti＝t0*(i-1)，且i∈[2，n]。

4.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述补偿器件的色散补偿值具体通过以下公式确定：

5.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述补偿器件的补偿总带宽为(n-1)*δλ。

6.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述延迟线(3)采用螺旋状的紧凑波导结构。

7.根据权利要求1所述的一种基于多通道并联微环组件的离散色散补偿器件，其特征在于：所述上传波导(1)、多通道并联微环组件(2)、延迟线(3)和下载波导(4)均采用单片集成制作置于衬底硅上，且所述上传波导(1)、多通道并联微环组件(2)、延迟线(3)和下载波导(4)均采用硅材料。

技术总结
本发明公开了一种基于多通道微环的离散色散补偿器件。上传波导和下载波导平行间隔布置，上传波导和下载波导间有多通道并联微环组件，包括波导方向间隔布置的n个微环，相邻两个微环间的上传波导上有延迟线，使得不同的微环适配不同波长的光信号；待色散补偿信号输入上传波导，经多通道并联微环组件中的各个微环处被耦合并传输到下载波导中，通过n个微环被分为n个离散波长信号，最后在下载波导通过波分复用合束后输出。本发明结合微环波分复用器件和紧凑延时线，构成片上离散的色散补偿器件，实现多通道、大时延和低时延抖动的高性能集成片上色散补偿器件，能够减小色散对通信系统的影响，减少频谱展宽和失真，降低传输信号的误码率。

技术研发人员：戴道锌,刘姝君
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13