一种微环芯片电控特性的自动测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种微环芯片电控特性的自动测试装置。
【背景技术】
[0002]随着信息化进程的推进，相比以往人们所需要传递的信息量逐日剧增，如何高效地、高速地传递信息成为了人们研究的热点之一。光作为信息的载体，在光纤通信领域发挥了巨大作用，使光纤通信网络不断地向更高速、更大带宽、更低功耗的方向发展，网络节点设备更加依赖于光子集成芯片的商业化。
[0003]微环谐振器作为许多光子集成芯片的基本结构，利用其良好的波长选择特性和易于集成加工的特性，可以实现波分复用器和光滤波器等功能，激发了人们对相应光子集成芯片的研发。微环谐振器的工作状态可以通过控制注入波导的载流子浓度或者通过热光等物理效应进行调整，并通过施加适当的电压或电流实现光开关、可调滤波器。工作中必须测量微环芯片的电控特性，才能确定功能芯片的最佳驱动电压或电流；然而，由于波导结构的设计误差，芯片加工工艺的不完善等一些限制因素，实际制作的微环芯片的性能随机性较大、初始工作状态也不确定，即每个微环单元的电控特性不尽相同。目前，人们采用手动调测方式获得一些简单结构的微环芯片的电控信息，但对于大量微环组成的芯片而言，如基于微环阵列的光开关芯片，采用手动方式进行调试会变得束手无策，因为微环易受外界环境的影响，在这种情形下，之前调好的微环状态的稍微改变，可能就会影响到当前调节的微环的功能状态，甚至始终达不到目的。因此，采用人工方法很难获得足够精确的微环芯片电控特性曲线，而且调测到最佳工作状态所花费的时间极长、效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对手动调测微环芯片的缺点，提供一种微环芯片电控特性的自动测试装置。本发明能够自动、快速地测定微环芯片谐振波长和输出光功率随控制信号强度的变化关系曲线，从而快速确定微环芯片的电控特性；相比人工调试大大减少了测试时间，提高了测试效率。
[0005]本发明的技术方案为:
[0006]—种微环芯片电控特性的自动测试装置，包括自动测试分析平台、芯片控制器、扫描激光器、光电转换模块以及切换开关组，其中，
[0007]扫描激光器用于提供扫描光信号，扫描光信号通过切换开关输入待测微环芯片；
[0008]切换开关组用于待测微环芯片中光路的切换；
[0009]芯片控制器用于调节待测微环芯片中微环单元的工作状态；
[0010]光电转换模块用于将待测微环芯片输出端输出光信号转化为电信号；
[0011]自动测试分析平台用于控制扫描激光器、切换开关组、芯片控制器，以及电信号的采集和处理。
[0012]进一步的，所述自动测试分析平台包括数据采集模块、扫描激光器控制模块、芯片控制器驱动模块、切换开关组控制模块及数据处理模块；数据采集模块用于采集光电转换模块转换的电信号、并送入数据处理模块进行数据处理得到待测微环芯片电控特性；扫描激光器控制模块、芯片控制器驱动模块、切换开关组控制模块分别用于控制扫描激光器、芯片控制器、切换开关组。
[0013]更进一步的，所述微环芯片电控特性的自动测试装置的测试过程为:
[0014]通过切换开关组选择待测微环芯片中任一光路，针对该光路中单个微环单元的测试过程为:芯片控制器驱动模块向芯片控制器发出信号电平固定步长递增的周期性芯片控制信号，每个周期内扫描激光器控制模块在芯片控制信号触发下向扫描激光器发出多电平的阶梯型控制信号；从而实现芯片控制器对待测微环单元工作状态调节，扫描激光器发射相应扫描光信号输入微环单元，微环单元输出光信号通过光电转换模块转换为电信号，电信号经过数据采集和数据处理得到微环单元电控特性；
[0015]重复上述过程即可测试得对应光路中的每一个微环单元电控特性，再通过切换开关组切换待测微环芯片光路，从而实现待测微环芯片所有微环单元电控特性的测试，整个测试过程由自动测试分析平台采用时序控制自动完成。
[0016]上述切换开关组包括连接待测微环芯片输入端的I XN切换开关和连接待测微环芯片输出端的NX I切换开关，通过待测微环芯片输入端和输出端的组合选择实现光路的切换。
[0017]需要说明的是，本发明中数据处理模块数据处理过程包括系统误差补偿、波长相关损耗曲线计算，确定曲线的极值点并计算微环谐振波长和输出光功率的变化量，最后输出微环芯片的电控特性曲线。
[0018]本发明提供一种微环芯片电控特性的自动测试装置，采用波长相关损耗曲线的计算方法确定待测微环谐振波长和输出光功率随驱动电压的变化信息，并通过严格的时序控制实现快速扫描微环芯片的工作状态，得到待测微环芯片的电控特性曲线，实现微环芯片电控特性的自动测试。本发明适用于各种功能结构或集成规模的微环芯片，能够对不同物理效应的电控方式进行自动测试分析，包括基于集成加热电阻的温控、基于各种电极的载流子注入控制等；尤其适用于测定基于微环光开关单元的大规模光交换集成芯片内部每个微环光开关的初始开关状态和最佳工作波长，迅速使交换芯片处于稳定的交换功能状态。
【附图说明】
[0019]图1是【具体实施方式】中微环芯片电控特性的自动测试装置的示意框架图。
[0020]图2是【具体实施方式】中扫描激光器控制信号和芯片控制器控制信号的时序图。
[0021]图3是【具体实施方式】中波长相关损耗计算得光谱示意图。
[0022]图4是【具体实施方式】中测试得微环单元的电控特性曲线示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0024]本实施例中采用用于光通信网络中的4X4光交换集成芯片作为待测微环芯片，即有4个输入端口和4个输出端口 ；该交换芯片由基于微环谐振器(MRR)的2X 2马赫-曾德尔干涉(MZI)光开关单元，其中MZI干涉臂上都耦合了一个微环谐振器，通过改变微环谐振器上的驱动电压或电流，能够切换任意一路输入信号到任意一路输出端口，从而实现无阻塞的光交换功能。驱动光开关单元的电控原理是:通过对微环单元中p-1-n两端的电极施加偏置电压来改变微环波导掺杂区中的载流子浓度，从而改变该微环单元的谐振波长，达到控制光开关开关状态的目的。
[0025]在本实施例中，如图1所示为微环芯片电控特性的自动测试装置的示意框架图，包