Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2020108559 - OPTICAL ATTENUATOR AND METHOD FOR ADJUSTING OPTICAL ATTENUATOR

Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

1   2A   2B   2C   3A   3B   4   5  

说明书

发明名称 : 一种光衰减器以及光衰减器的调节方法

[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请基于申请号为201811434966.0、申请日为2018年11月28日的中国专利申请提出,并要求该中国专利申请的优先权,该中国专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。

技术领域

[0003]
本发明实施例属于光通信领域,更具体地,涉及一种光衰减器以及光衰减器的调节方法。

背景技术

[0004]
在光波导芯片领域,通过热光效应实现光功率的衰减时,一般是在平面光波导(Planar Lightwave Circuit,PLC)的上包层上沉积加热电极,通过施加电压使加热电极发热,将热量传递到波导芯层,实现波导芯层有效折射率的变化来实现光功率的衰减。例如,基于马赫曾德干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)结构的可调光衰减器(Variable Optical Attenuation,VOA)。
[0005]
目前,可调光衰减器的加热电极结构如图1所示,在调制光波导上设置一根长条形加热电极,加热电极两端通过导电电极分别接电源正极(V+)和负极(V-)形成一个串联回路。由于调制光波导上只设置了一个加热电极串联回路,在实际芯片制作时,当加热电极和导电电极之一或者任意组合发生断裂和破损,将导致整个芯片不合格,从而降低单个晶圆芯片的良率,致使芯片制作成本增加。另外,在器件正常工作过程中,当加热电极和导电电极之一或者任意组合发生断路,会致使整个串联回路不通,这将 增加器件失效风险,降低器件使用寿命及可靠性。
[0006]
鉴于此,克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
[0007]
发明内容
[0008]
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明实施例提供了一种光衰减器以及光衰减器的调节方法,其目的在于在光衰减器的调制光波导上设置至少两个电极回路,在实际使用过程中,当某个电极回路损坏时,可以通过其他电极回路进行加热,调节光衰减器的衰减量,大大降低器件失效风险,有利于提高光衰减器的良率,提高产品可靠性,延长产品的使用寿命,由此解决调制光波导上只设置了一个加热电极串联回路,当加热电极和导电电极之一或者任意组合发生断裂和破损时,将导致光衰减器损坏,增加了器件失效风险,导致光衰减器的良率以及可靠性均较低的技术问题。
[0009]
为实现上述目的,按照本发明实施例的一个方面,提供了一种光衰减器,所述光衰减器包括:调制光波导,所述调制光波导上设置有至少两个电极回路10,所述电极回路10包括加热电极100;
[0010]
位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个电压控制线,位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个接地线。
[0011]
一种实现方式中,所述调制光波导包括上调制光波导12和下调制光波导13;
[0012]
所述上调制光波导12上设置有至少两个电极回路10和/或所述下调制光波导13上设置有至少两个电极回路10。
[0013]
一种实现方式中,位于同一个调制光波导上的加热电极100的电阻值相同,以保证每个加热电极100对应的温度改变量相同。
[0014]
按照本发明实施例的另一方面,提供了一种光衰减器,所述光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器15,所述温度传感器15邻近所述调制光波导设置;
[0015]
所述调制光波导上设置有至少两个电极回路10,所述电极回路10包括加热电极100;
[0016]
所述加热电极100用于接收电压控制信号,调节所述调制光波导的温度,以调节所述光衰减器的衰减量;
[0017]
所述温度传感器15用于采集所述调制光波导的温度,以调节所述电压控制信号的大小。
[0018]
一种实现方式中,所述调制光波导至少包括第一区域和第二区域,邻近所述第一区域设置有第一温度传感器151,邻近所述第二区域处设置有第二温度传感器152;
[0019]
位于所述第一区域的加热电极100与第一电压控制线连接,位于所述第二区域的加热电极100与第二电压控制线连接;
[0020]
所述第一电压控制线用于传输第一电压控制信号,所述第二电压控制线用于传输第二电压控制信号;
[0021]
所述第一温度传感器151用于采集所述第一区域的温度,以调节所述第一电压控制信号的大小,所述第二温度传感器152用于采集所述第二区域的温度,以调节所述第二电压控制信号的大小。
[0022]
一种实现方式中,所述调制光波导包括上调制光波导12和下调制光波导13;
[0023]
所述上调制光波导12上设置有至少两个电极回路10和/或所述下调制光波导13上设置有至少两个电极回路10。
[0024]
一种实现方式中,所述加热电极100采用电阻率为50~500nΩ·m的金属或合金制作而成。
[0025]
按照本发明实施例的又一方面,提供了一种光衰减器的调节方法,所述光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器,所述温度传感器邻近所述调制光波导设置;所述调制光波导上设置有至少两个电极回路,所述 电极回路包括加热电极;
[0026]
所述光衰减器的调节方法包括:
[0027]
向加热电极施加电压控制信号,以使所述调制光波导处于目标工作温度;
[0028]
通过温度传感器采集调制光波导的实际工作温度,判断所述实际工作温度与所述目标工作温度是否相匹配;
[0029]
若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[0030]
一种实现方式中,所述若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量,包括:
[0031]
若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路;
[0032]
调节与发生故障的电极回路相邻的电极回路对应的电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[0033]
一种实现方式中,所述若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量,还包括:
[0034]
若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路;
[0035]
并上报告警信息,以便于更换发生故障的电极回路。
[0036]
总体而言,通过本发明实施例所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有如下有益效果:本发明实施例的光衰减器包括调制光波导,在调制光 波导上设置至少两个电极回路,在实际使用过程中,当某个电极回路损坏时,可以通过其他电极回路进行加热,调节光衰减器的衰减量,大大降低器件失效风险,有利于提高光衰减器的良率,提高产品可靠性,延长产品的使用寿命。而且,光衰减器的调节范围不会受到影响,通过改变电压控制信号的大小,同样能够使得光衰减器的衰减量满足实际的需求。

附图说明

[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1是现有技术的一种光衰减器的结构示意图;
[0039]
图2a是本发明实施例提供的第一种光衰减器的结构示意图;
[0040]
图2b是本发明实施例提供的第二种光衰减器的结构示意图;
[0041]
图2c是本发明实施例提供的第三种光衰减器的结构示意图;
[0042]
图3a是本发明实施例提供的第四种光衰减器的结构示意图;
[0043]
图3b是本发明实施例提供的第五种光衰减器的结构示意图;
[0044]
图4是本发明实施例提供的一种光衰减器的调节方法的流程示意图;
[0045]
图5是本发明实施例提供的一种光衰减器的剖面示意图。

具体实施方式

[0046]
为了使本发明实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例,并不用于限定本发明实施例。
[0047]
在本发明实施例的描述中,术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、 “下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例而不是要求本发明实施例必须以特定的方位构造和操作,因此不应当理解为对本发明实施例的限制。
[0048]
实施例1:
[0049]
目前,由于调制光波导上只设置了一个加热电极串联回路,在实际芯片制作时,当加热电极和导电电极之一或者任意组合发生断裂和破损,将导致整个芯片不合格,从而降低单个晶圆芯片的良率,致使芯片制作成本增加。另外,在器件正常工作过程中,当加热电极和导电电极之一或者任意组合发生断路,会致使整个串联回路不通,这将增加器件失效风险,降低器件使用寿命及可靠性。
[0050]
为解决前述问题本实施例提供一种光衰减器,该光衰减器的调制光波导上设置至少两个电极回路,在实际使用过程中,可以通过任意一个或者多个电极回路进行加热,从而调节光衰减器的衰减量,大大降低器件失效风险,有利于提高光衰减器的良率,提高产品可靠性,延长产品的使用寿命。
[0051]
下面参阅图2a~图2c,具体说明一下本实施例的光衰减器的实现方式之一。
[0052]
本实施例提供一种光衰减器,该光衰减器包括:调制光波导,所述调制光波导上设置有至少两个电极回路10,所述电极回路10包括加热电极100。其中,每个调制光波导上设置的电极回路10的数目不做具体限定,例如,每个调制光波导上可以设置有2个、3个、4个或者更多个电极回路10。在实际设计制作过程中,可以依据电极回路10的尺寸以及调制光波导的尺寸,确定每个调制光波导上设置的电极回路10的数目。
[0053]
为了确保光衰减器的可靠性,在一些实施例中,每个调制光波导上的电极回路10呈并联方式连接,在实际使用过程中,当电极回路10达到一 定数量时候,即便个别电极回路10故障,也不会影响光衰减器的正常工作。在其中一个实施例中,位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个电压控制线Vi,位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个接地线V-(电源负极)。在实际制作中,将位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个电压控制线,不仅制作工艺简单,而且,光衰减器的对应的引脚数目较少。
[0054]
当然,在其他实施例中,位于同一个调制光波导上的加热电极100也可以连接不同的电压控制线,保证电极回路10呈并联方式连接即可,不过,此种方式,制作工艺较复杂,而且,光衰减器的对应的引脚数目较多。
[0055]
具体而言,所述电极回路10还包括第一导电电极101和第二导电电极102,所述加热电极100的一端连接所述第一导电电极101,所述加热电极100的另一端连接所述第二导电电极102,形成电极回路10。在具体应用场景下,所述第一导电电极101与电压控制线Vi连接,所述第二导电电极102与接地线V-连接。
[0056]
为达到更好的温度调节效果,所述加热电极100采用电阻率为50~500nΩ·m的金属或合金制作而成,例如,采用钛、钨、铬或铂中的任一种制作加热电极100,或者,采用钛、钨、铬或铂中的任意组合制作加热电极100,可依据实际情况而定,在此,不做具体限定。
[0057]
为达到更好的导电效果,降低电极回路10的损耗,所述第一导电电极101和所述第二导电电极102均采用电导率为60~110%IACS的金属或合金制作而成,例如,采用金、铜或铝中的任一种制作导电电极,或者,采用金、铜或铝中的任意组合制作导电电极。
[0058]
在实际使用中,电压控制线用于传输电压控制信号,并将电压控制信号加载至加热电极100,加热电极100在电压控制信号的控制下发热,改变调制光波导的温度,热量传导至调制光波导对应的波导芯层,改变波导芯 层的有效折射率,经过调制光波导的光信号的相位发生变化,从而实现对光信号强度的衰减。
[0059]
在具体应用场景下,光衰减器为MZI型VOA,该光衰减器包括输入光波导11和输出光波导14,所述调制光波导设置在所述输入光波导11和输出光波导14之间,其中,所述调制光波导包括上调制光波导12和下调制光波导13。光信号从输入光波导11进入光衰减器后,分为两路传输,其中一路通过上调制光波导12传输并耦合进输出光波导14,另一路通过下调制光波导13传输并耦合进输出光波导14,输出光波导14将两路光信号叠加后,传输至下一级电路。
[0060]
依据实际需求,关于电极回路10设置的位置至少存在如下三种可选方案:
[0061]
方式一:如图2a所示,所述上调制光波导12设置有至少两个电极回路10,所述下调制光波导13上不设置电极回路10。
[0062]
方式二:如图2b所示,所述下调制光波导13设置有至少两个电极回路10,所述上调制光波导12上不设置电极回路10。
[0063]
方式三:如图2c所示,所述上调制光波导12以及所述下调制光波导13上均设置有至少两个电极回路10。在此方式下,位于上调制光波导12上的加热电极100,与位于下调制光波导13上的加热电极100,可以连接同一个电压控制线。不过此种情况下,位于上调制光波导12上的加热电极100的阻值,与位于下调制光波导13上的加热电极100的阻值需不完全相同。位于上调制光波导12上的加热电极100,与位于下调制光波导13上的加热电极100,还可以分别连接同一个电压控制线。例如,位于上调制光波导12上的加热电极100连接电压控制线V2i,位于下调制光波导13上的加热电极100连接电压控制线V3i,从而分别控制位于不同调制光波导上的加热电极100。在此情况下,位于上调制光波导12上的加热电极100的阻值, 与位于下调制光波导13上的加热电极100的阻值可以相同,也可以不同,在此不做具体限定。
[0064]
在一些实施例中,为了平衡上调制光波导12与下调制光波导13的应力分布,可以采用方式三设置电极回路10,将电极回路10对称地设置于上调制光波导12和下调制光波导13上,可以平衡上调制光波导12与下调制光波导13的应力分布。
[0065]
在实际调节过程中,由于调制光波导对应的波导材料具有热光效应,因此加热电极100的温度变化量,会影响调制光波导对应的波导芯层的应力分布,当分布在同一个调制光波导上的加热电极100的温度变化量不同时,会导致调制光波导对应的波导芯层的应力分布不均匀,进而影响光衰减器的光学性能,例如,偏振相关损耗等光学性能。
[0066]
发明人经过大量实验发现,加热电极100的温度改变量主要取决于加热电极100的电阻值以及加热电极100所接收到的电压控制信号,具体满足如下公式一:
[0067]
[0068]
其中,k为温度系数,C p为调制光波导对应的波导材料的热容量,m为调制光波导对应的波导材料的质量,V i为施加在加热电极100上的电压控制信号,t为电压控制信号的施加时间。
[0069]
因此,为了保证调制光波导对应的波导芯层的应力分布均匀,需保证分布在同一个调制光波导上的加热电极100的温度变化量基本相同。在实际制作中,可以设置位于同一个调制光波导上的加热电极100的电阻值相同,并将位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个电压控制线,采用这种结构的光衰减器在调节衰减量时,由于加热电极100的电阻和电压均相同,使得加热电极100的温度变化量基本相同,从而保证调制光波 导对应的波导芯层的应力分布均匀,以提高光衰减器的光学性能。
[0070]
在一些实施例中,位于同一个调制光波导的相邻加热电极100之间的距离可以相等,以保证调制光波导的各个区域对应的温度变化量基本相同,保证调制光波导对应的波导芯层的应力分布均匀。
[0071]
在此,以只在上调制光波导12上设置多个电极回路10为例,解释说明采用本实施例的光衰减器光强衰减的方法以及原理。
[0072]
光路传输过程如下:光信号从输入光波导11进入光衰减器后,分为两路传输,其中一路通过上调制光波导12传输并耦合进输出光波导14,另一路通过下调制光波导13传输并耦合进输出光波导14。在本实施例中,上调制光波导12为调节支路,其上镀有加热电极100,利用二氧化硅的热光效应,通过改变波导材料的温度来改变波导材料的折射率,对加热电极100加载电压控制信号,使加热电极100发热,并将热量传递到上调制光波导12对应的波导芯层,调节上调制光波导12的温度,使光信号的相位发生变化,上调制光波导12的信号经相移调节后,与下调制光波导13的光信号在输出光波导14干涉,两个原先相位和幅值相同的信号经过调节后变为两个幅值仍然相等但相位不同的信号,叠加后将改变原先信号的强度,从而实现光信号的衰减。在特定应用场景下,当调节至上下支路信号相位相差180度时输出信号强度为0,光衰减器可以作为光开关使用。
[0073]
光强衰减原理如下:
[0074]
光衰减器的传输损耗(衰减量)与两调制光波导的相位差满足如下公式二:
[0075]
[0076]
其中,Transmission(P)为光衰减器的传输损耗(衰减量), 为上调制光波导12与下调制光波导13的相位差。
[0077]
在具体应用场景下,上调制光波导12与下调制光波导13的相位差 等 于单个电极回路10对应的调制相位 之和,具体满足如下公式三:
[0078]
[0079]
单个电极回路10对应的调制相位主要取决于加热电极100对应的长度、以及加热电极100加热导致调制光波导的温度变化量,具体满足如下公式四:
[0080]
[0081]
其中,λ为工作波长, 为调制光波导材料的热光系数,L i为加热电极100的长度,ΔT为加热电极100加热导致调制光波导的温度变化量。
[0082]
联立公式一、公式三以及公式四,上调制光波导12与下调制光波导13的相位差为 由此可以看出,上调制光波导12与下调制光波导13的相位差 取决于全部的电极回路10的电压控制信号V i、加热电极100的电阻R i以及加热电极100的长度L i,并不依赖某一个电极回路10,因此,其中一个电极回路10损坏后,可以通过调节电压控制信号V i的大小,调节上调制光波导12与下调制光波导13的相位差,从而保证光衰减器的传输损耗满足实际需求,大大降低器件失效风险,有利于提高光衰减器的良率,提高产品可靠性,延长产品的使用寿命。
[0083]
在一些实施例中,当某个电极回路10损坏时,仍旧可以通过调节电压控制信号V i的大小,调节任意的相位差,光衰减器的调节范围不会受到影响。
[0084]
不过,在实际使用过程中,一般是依据需要的衰减量计算电压控制信号V i的大小,由于线路走线、工艺制程或者外界环境等因素,通过理论计算的电压控制信号V i,对光衰减器进行调节时,实际衰减量与理论计算的目标衰减量可能存在差异,从而导致光信号无法衰减至目标衰减量,影响产品 使用性能。
[0085]
实施例2:
[0086]
区别于实施例1,本实施例还提供另一种光衰减器,该光衰减器包括温度传感器15,该温度传感器15邻近调制光波导设置,通过温度传感器15实时采集调制光波导的温度变化量,采用温度反馈的机制,间接监测光衰减器的衰减量,并根据监测结果对电压控制信号进行调节,从而保证两调制光波导之间的相位差与预设的衰减量匹配,以确保光信号衰减至预设值。
[0087]
下面参阅图3a和图3b,说明本实施例的光衰减器的实现方式之一。
[0088]
本实施例提供一种光衰减器,该光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器15,所述温度传感器15邻近所述调制光波导设置。其中,所述调制光波导上设置有至少两个电极回路10,所述电极回路10包括加热电极100。
[0089]
其中,所述加热电极100用于接收电压控制信号,调节所述调制光波导的温度,以调节所述光衰减器的衰减量。所述温度传感器15用于采集所述调制光波导的温度,以调节所述电压控制信号的大小。
[0090]
具体而言,所述电极回路10还包括第一导电电极101和第二导电电极102,所述加热电极100的一端连接所述第一导电电极101,所述加热电极100的另一端连接所述第二导电电极102,形成电极回路10。在具体应用场景下,所述第一导电电极101与电压控制线Vi连接,所述第二导电电极102与接地线V-连接。
[0091]
为达到更好的温度调节效果,所述加热电极100采用电阻率为50~500nΩ·m的金属或合金制作而成,例如,采用钛、钨、铬或铂中的任一种制作加热电极100,或者,采用钛、钨、铬或铂中的任意组合制作加热电极100,可依据实际情况而定,在此,不做具体限定。
[0092]
为达到更好的导电效果,降低电极回路10的损耗,所述第一导电电极 101和所述第二导电电极102均采用电导率为60~110%IACS的金属或合金制作而成,例如,采用金、铜或铝中的任一种制作导电电极,或者,采用金、铜或铝中的任意组合制作导电电极。
[0093]
在实际具体应用场景下,光衰减器为MZI型VOA,该光衰减器包括输入光波导11和输出光波导14,所述调制光波导设置在所述输入光波导11和输出光波导14之间,其中,所述调制光波导包括上调制光波导12和下调制光波导13。光信号从输入光波导11进入光衰减器后,分为两路传输,其中一路通过上调制光波导12传输并耦合进输出光波导14,另一路通过下调制光波导13传输并耦合进输出光波导14,输出光波导14将两路光信号叠加后,传输至下一级电路。
[0094]
在实际应用场景下,温度传感器15设置的位置,与调制光波导的电极回路10的电路结构相关,至少存在如下几个可选方案:
[0095]
方式一:如图3a,所述上调制光波导12设置有至少两个电极回路10,所述下调制光波导13上不设置电极回路10。且上调制光波导12的加热电极100连接同一个电压控制线,此时,可以在上调制光波导12的附近设置一个温度传感器15,通过温度传感器15采集上调制光波导12的温度变化量,以确保光衰减器在电压控制信号的调节下,衰减至目标衰减量。
[0096]
方式二:如图3b,所述上调制光波导12设置有至少两个电极回路10,所述下调制光波导13上不设置电极回路10。不过,位于上调制光波导12的加热电极100不连接同一个电压控制线。
[0097]
举例而言,所述调制光波导至少包括第一区域B1和第二区域B2,邻近所述第一区域B1设置有第一温度传感器151,邻近所述第二区域B2处设置有第二温度传感器152。位于所述第一区域B1的加热电极100与第一电压控制线V1连接,位于第二区域B2的加热电极100与第二电压控制线V2连接。
[0098]
所述第一电压控制线V1用于传输第一电压控制信号,所述第二电压控制线V2用于传输第二电压控制信号;所述第一温度传感器151用于采集所述第一区域的温度,以调节所述第一电压控制信号的大小,所述第二温度传感器152用于采集所述第二区域的温度,以调节所述第二电压控制信号的大小。
[0099]
在此种方式下,通过第一温度传感器151和第二温度传感器152分别对上调制光波导12的不同区域进行温度监测,以确保每个区域的温度变化量与理论计算值相同,保证光衰减器的性能。而且,在实际的使用过程中,还可以通过第一温度传感器151和第二温度传感器152对应的温度采集值,进行故障检测,定位故障原因,排除不能工作的加热电极100;然后,在使用过程中,只驱动可以工作的加热电极100加热。
[0100]
方式三:与方式一基本相同,只是将电极回路10设置在下调制光波导13上,而在上调制光波导12上不设置电极回路10。
[0101]
方式四:与方式二基本相同,只是将电极回路10设置在下调制光波导13上,而在上调制光波导12上不设置电极回路10。
[0102]
方式五:将方式一与方式三相结合,上调制光波导12和下调制光波导13上,均设置至少两个电极回路10,位于同一个调制光波导上的加热电极100连接同一个电压控制线,同时,分别在上调制光波导12和下调制光波导13的附近设置温度传感器15。
[0103]
方式六:将方式二与方式四相结合,上调制光波导12和下调制光波导13上,均设置至少两个电极回路10,位于同一个调制光波导的加热电极100不连接同一个电压控制线,依据不同的电压控制线将调制光波导划分为不同的温度调节区域,对应不同的温度调节区域,在调制光波导上设置不同的温度传感器,具体请参阅方式二的描述,在此,不再赘述。
[0104]
在实际应用场景下,可以依据实际情况,设置温度传感器的数目以及 位置,在此不做具体限定。
[0105]
本实施例的光衰减器包括温度传感器,通过温度传感器实时采集调制光波导的温度变化量,采用温度反馈的机制,间接监测光衰减器的衰减量,并根据监测结果对电压控制信号进行二次调节,从而保证两调制光波导之间的相位差与预设的衰减量匹配,以确保光信号衰减至目标衰减量。
[0106]
进一步地,在实际使用过程中,还可以通过第一温度传感器和第二温度传感器对应的温度采集值,进行故障检测,定位故障原因,排除不能工作的加热电极;然后,在使用过程中,只驱动可以工作的加热电极加热。
[0107]
实施例3:
[0108]
与实施例2相对应地,本实施例光衰减器的调节方法,上述实施例2的光衰减器适用于本实施例的光衰减器的调节方法。
[0109]
在本实施例中,所述光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器,所述温度传感器邻近所述调制光波导设置;所述调制光波导上设置有至少两个电极回路,所述电极回路包括加热电极。关于光衰减器的结构,请参阅实施例2,在此不再赘述。
[0110]
下面参阅图4,说明本实施例的光衰减器的调节方法,该光衰减器的调节方法包括如下步骤:
[0111]
在步骤401中,向加热电极施加电压控制信号,以使所述调制光波导处于目标工作温度。
[0112]
其中,依据实际情况确定光衰减器的目标衰减量,然后依据实施例1中的公式一~公式四,计算该目标衰减量对应的温度变化值,依据当前未加热时调制光波导的初始工作温度以及温度变化值,确定调制光波导对应的目标工作温度。
[0113]
同时,依据温度变化值确定电压控制信号的大小后,向加热电极施加电压控制信号。
[0114]
在步骤402中,通过温度传感器采集调制光波导的实际工作温度,判断所述实际工作温度与所述目标工作温度是否相匹配。
[0115]
在实际应用场景下,由于线路走线、工艺制程或者外界环境等因素,通过理论计算的电压控制信号,对光衰减器进行调节时,实际衰减量与理论计算的目标衰减量可能存在差异,从而导致光信号无法衰减至预设值,影响产品使用性能。
[0116]
因此,采用温度传感器采集调制光波导的实际工作温度,判断所述实际工作温度与所述目标工作温度是否相匹配,以进行温度反馈,从而依据实际情况实现对电压控制信号进行调节。
[0117]
其中,所述实际工作温度与所述目标工作温度相等,则表明所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配;或者,所述实际工作温度与所述目标工作温度之间的温度差值在预设的范围内,也表明所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配。其中,预设的范围依据实际情况而定,例如,预设的范围为0.5度~2度,或者其他范围,在此不做具体限定
[0118]
在步骤403中,若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[0119]
其中,当采用实施例2中的方式二、方式四或方式六设计光衰减器的电极回路的结构以及温度传感器时,可以依据温度传感器的反馈结果分区域进行监控,保证实际的温度变化量与目标温度变化量相同。
[0120]
进一步地,当温度检测器检测到调制光波导的某个区域的实际工作温度与理论计算的目标工作温度相差较大时,可以上报告警信息,提醒操作者进行故障排查,以排除无用的电极回路。
[0121]
在本实施例中,通过温度传感器实时采集调制光波导的温度变化量,采用温度反馈的机制,间接监测光衰减器的衰减量,并根据监测结果对电 压控制信号进行调节,从而保证两调制光波导之间的相位差与预设的衰减量匹配,以确保光信号衰减至目标衰减量。
[0122]
在步骤403中,还包括若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路;调节与发生故障的电极回路相邻的电极回路对应的电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[0123]
通过定位发生故障的电极回路,进行故障检测,排除无用的电极回路;然后,在使用过程中,只驱动可以工作的电极回路加热。具体地,调节与发生故障的电极回路相邻的电极回路对应的电压控制信号的大小,可以保证发生故障的电极回路对应的区域的温度能够达到对应的目标温度,而对其他电极回路对应的区域的温度影响较小,可以较好地保证温度变化的均一性。
[0124]
进一步地,在实际的使用过程中,电极回路对应的耐压值是有一定范围的,当施加在电极回路的电压控制信号的大小超过该电极回路对应的耐压值时,电极回路很容易被损坏。因此,为了保证电极回路的性能,不能无限制的对电极回路施加较大的电压控制信号。
[0125]
在步骤403中,还包括若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路;并上报告警信息,以便于更换发生故障的电极回路。例如,电极回路对应的区域的实际工作温度与目标工作温度之间的差异超过预设的差异阈值时,则确定存在发生故障的电极回路,上报告警信息,其中,告警信息中包括发生故障的电极回路的唯一标识(例如,位置号等),从而便于更换或者维修发生故障的电极回路。
[0126]
实施例4:
[0127]
本实施例基于光衰减器的部分层之间的位置关系以及部分层的波导材料进行进一步解释说明。
[0128]
如图5所示,光衰减器包括衬底16、下包层17、波导芯层18、上包层19以及加热电极100。其中,衬底16为硅基晶圆,下包层17为二氧化硅层,波导芯层18为掺锗的二氧化硅层,上包层19为掺杂硼磷元素的二氧化硅层,加热电极100为金属薄膜钛。下包层17、波导芯层18以及上包层19对应形成光衰减器的调制光波导。
[0129]
在实际制作中,在衬底16上形成下包层17,在下包层17形成波导芯层18,在波导芯层18上形成上包层19,然后在上包层19上形成加热电极100。
[0130]
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明实施例的较佳实施例而已,并不用以限制本发明实施例,凡在本发明实施例的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

工业实用性

[0131]
本发明实施例的光衰减器包括调制光波导,在调制光波导上设置至少两个电极回路,在实际使用过程中,当某个电极回路损坏时,可以通过其他电极回路进行加热,调节光衰减器的衰减量,大大降低器件失效风险,有利于提高光衰减器的良率,提高产品可靠性,延长产品的使用寿命。而且,光衰减器的调节范围不会受到影响,通过改变电压控制信号的大小,同样能够使得光衰减器的衰减量满足实际的需求。

权利要求书

[权利要求 1]
一种光衰减器,所述光衰减器包括:调制光波导,所述调制光波导上设置有至少两个电极回路(10),所述电极回路(10)包括加热电极(100); 位于同一个调制光波导上的加热电极(100)连接同一个电压控制线,位于同一个调制光波导上的加热电极(100)连接同一个接地线。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的光衰减器,其中,所述调制光波导包括上调制光波导(12)和下调制光波导(13); 所述上调制光波导(12)上设置有至少两个电极回路(10)和/或所述下调制光波导(13)上设置有至少两个电极回路(10)。
[权利要求 3]
根据权利要求1所述的光衰减器,其中,位于同一个调制光波导上的加热电极(100)的电阻值相同,以保证每个加热电极(100)对应的温度改变量相同。
[权利要求 4]
一种光衰减器,所述光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器(15),所述温度传感器(15)邻近所述调制光波导设置; 所述调制光波导上设置有至少两个电极回路(10),所述电极回路(10)包括加热电极(100); 所述加热电极(100)用于接收电压控制信号,调节所述调制光波导的温度,以调节所述光衰减器的衰减量; 所述温度传感器(15)用于采集所述调制光波导的温度,以调节所述电压控制信号的大小。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的光衰减器,其中,所述调制光波导至少包括第一区域和第二区域,邻近所述第一区域设置有第一温度传感器(151),邻近所述第二区域处设置有第二温度传感器(152); 位于所述第一区域的加热电极(100)与第一电压控制线连接,位于所 述第二区域的加热电极(100)与第二电压控制线连接; 所述第一电压控制线用于传输第一电压控制信号,所述第二电压控制线用于传输第二电压控制信号; 所述第一温度传感器(151)用于采集所述第一区域的温度,以调节所述第一电压控制信号的大小,所述第二温度传感器(152)用于采集所述第二区域的温度,以调节所述第二电压控制信号的大小。
[权利要求 6]
根据权利要求4所述的光衰减器,其中,所述调制光波导包括上调制光波导(12)和下调制光波导(13); 所述上调制光波导(12)上设置有至少两个电极回路(10)和/或所述下调制光波导(13)上设置有至少两个电极回路(10)。
[权利要求 7]
根据权利要求4~6任一项所述的光衰减器,其中,所述加热电极(100)采用电阻率为50~500nΩ·m的金属或合金制作而成。
[权利要求 8]
一种光衰减器的调节方法,所述光衰减器包括调制光波导和至少一个温度传感器,所述温度传感器邻近所述调制光波导设置;所述调制光波导上设置有至少两个电极回路,所述电极回路包括加热电极; 所述光衰减器的调节方法包括: 向加热电极施加电压控制信号,以使所述调制光波导处于目标工作温度; 通过温度传感器采集调制光波导的实际工作温度,判断所述实际工作温度与所述目标工作温度是否相匹配; 若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[权利要求 9]
根据权利要求8所述的光衰减器的调节方法,其中,若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以 使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量,包括: 若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路; 调节与发生故障的电极回路相邻的电极回路对应的电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的光衰减器的调节方法,其中,所述若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则调节所述电压控制信号的大小,以使所述实际工作温度与所述目标工作温度相匹配,从而调节所述光衰减器衰减至目标衰减量,还包括: 若所述实际工作温度与所述目标工作温度不匹配,则定位发生故障的电极回路; 并上报告警信息,以便于更换发生故障的电极回路。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2A]  
[ 图 2B]  
[ 图 2C]  
[ 图 3A]  
[ 图 3B]  
[ 图 4]  
[ 图 5]