CN115021814B - 一种波分复用器的波长监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及集成光芯片技术领域，特别涉及一种波分复用器的波长监测方法及系统，具体的，该方法包括：通过第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；调节第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；确定监测输出光功率最大时对应的目标波长差。可以全面获取输入波长和工作波长的偏移信息，实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

Description

一种波分复用器的波长监测方法及系统

技术领域

本申请涉及集成光芯片技术领域，特别涉及一种波分复用器的波长监测方法及系统。

背景技术

随着信息传输需求增加，为了获得更大数据传输量，人们已经发展了多种复用技术，包括波分复用、偏振复用、时分复用等。其中，波分复用技术的信息承载能力强、成本低，被越来越多的应用在光电通信中。

为了达到波分复用器最优的工作状态，需要将波分复用器的输入波长与工作波长对齐。但是，由于环境变化、工艺浮动等原因，波分复用器的输入波长往往无法对齐工作波长，需要通过额外的波长监测和调节手段，以实现上述两波长对齐。

波长监测是波长对齐中的关键部分。现有技术中，通常采用温度敏感结构来对波分复用芯片的温度做监测。但是，基于该温度监测，只能监测波分复用芯片由于温度造成输入波长与工作波长无法对齐的情况（即温度导致的工作波长变化），而无法获得非温度因素（环境变化、工艺浮动）造成的输入波长与工作波长无法对齐（即输入波长的变化），所以不能达到完全对齐两波长的效果。因此波分复用器需要有较大带宽覆盖波长偏移数据（即覆盖输入波长和工作波长），增加了成本。

因此，亟需提供一种波分复用器的波长监测方法及系统，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，可以实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种波分复用器的波长监测方法及系统，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，可以实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

第一方面，本申请的实施方式提供一种波分复用器的波长监测方法，所述方法包括：

第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；

调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；

确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

在上述第一方面的一种实现中，基于所述目标波长差，调整所述波分复用器对应的第二波导温度。

在上述第一方面的一种实现中，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到；所述通道间隔用于表征所述输入分光源中多条准单色光信号之间的波长差。

在上述第一方面的一种实现中，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到，包括：

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔时，所述监测输出光功率为所述第一监测马赫泽德干涉仪中两路输出光通道中的单路输出光通道对应的单一输出光功率；

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔的二倍时，所述监测输出光功率等于所述两路输出光通道对应的总输出光功率。

在上述第一方面的一种实现中，所述波分复用器包括依次连接的多级栅格马赫泽德干涉模块；所述多级栅格马赫泽德干涉模块中的第一级栅格马赫泽德干涉模块用于接收所述输入光源；所述工作波长包括所述第一级栅格马赫泽德干涉模块对应的第一工作波长；

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；包括：

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述第一级栅格马赫泽德干涉模块在所述第一工作波长下均具有最大的输出光功率；

所述方法还包括：

所述第二监测马赫泽德干涉仪获取中间输入光源的中间输入分光源；所述中间输入光源用于表征所述多级栅格马赫泽德干涉模块中各级栅格马赫泽德干涉模块之间的传输光源；所述第二监测马赫泽德干涉仪与所述中间输入光源对应输入的目标栅格马赫泽德干涉模块在预设的中间工作波长下均具有最大的中间输出光功率；

调节所述第二监测马赫泽德干涉仪对应的第三波导温度，并探测所述第二监测马赫泽德干涉仪的中间输出分光源对应的中间监测输出光功率；

确定所述中间监测输出光功率最大时对应的中间目标波长差；所述目标波长差用于表征所述中间输入分光源对应的中间输入波长与所述中间工作波长之间的波长差；所述中间输入波长基于所述中间监测输出光功率最大时对应的目标第三波导温度和所述第二监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第三相位差来确定。

在上述第一方面的一种实现中，所述方法还包括：

基于所述中间目标波长差，调整所述目标栅格马赫泽德干涉模块的第四波导温度。

第二方面，本申请的实施方式提供一种波分复用器的波长监测系统；所述系统包括：

分光器、第一监测马赫泽德干涉仪、加热结构和光电探测装置；

所述分光器连接于第一监测马赫泽德干涉仪，所述分光器用于从所述输入光源分出输入分光源，并将所述输入分光源传输至所述第一监测马赫泽德干涉仪；

所述第一监测马赫泽德干涉仪基于所述输入分光源产生对应的输出分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度；

所述光电探测装置连接于所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出端，用于探测所述输出分光源对应的监测输出光功率；其中所述监测输出光功率最大时，确定目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

在上述第二方面的一种实现中，所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测波导和所述波分复用器的目标波导处于同一芯片上；所述加热结构设置于所述芯片上，在所述芯片的温度一定的情况下，所述监测波导的所述第一波导温度和所述目标波导的所述第二波导温度相同；

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，包括：

所述加热结构通过调节所述芯片的温度来调节所述第一监测马赫泽德干涉仪中所述监测波导的所述第一波导温度。

在上述第二方面的一种实现中，所述加热结构包括第一加热臂和第二加热臂；所述监测波导设置有所述监测相移臂；所述目标波导设置有所述目标相移臂；

所述第一加热臂并列连接于所述监测相移臂，用于调节所述监测波导的所述第一波导温度：

所述第二加热臂并列连接于所述目标相移臂，用于基于所述目标波长差，调节所述目标波导的第二波导温度。

在上述第二方面的一种实现中，第一加热臂的第一长度和所述第二加热臂的第二长度基于∆Lm /Lm与∆Li/Li之间的目标比值确定；所示目标比值范围包括0.5~2；

其中，∆Lm为所述监测相移臂对应的第一相位差，Lm为所述第一加热臂的所述第一长度，∆Li为所述目标相移臂对应的第二相位差，Li为所述第二加热臂的所述第二长度；

所述第一相位差∆Lm与所述第二相位差∆Li之间的相位差比值范围包括0.5~2。

在上述第二方面的一种实现中，所述第一相位差的范围包括0.1/Spacing~1/Spacing；其中Spacing为通道间隔，单位微米；所述通道间隔用于表征所述输入光源中多条准单色光信号之间的波长差。

本申请实施例提供了一种波分复用器的波长监测方法及系统，具体的，通过第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；通过调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。通过探测第一监测马赫泽德干涉仪的监测输出光功率，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测方法及系统的应用场景图；

图2是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测方法；

图3是本申请实施例提供的另一种波分复用器的波长监测方法；

图4是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测系统的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种对齐输入波长和工作波长的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种波分复用器的加热结构的示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种波分复用器的加热结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

首先对波分复用器的波长监测方法及系统的应用场景进行举例介绍。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测方法及系统的应用场景图。

如图1所示，基于绝缘体上硅（SOI，Silicon-on-Insulator）或氮化硅等集成光学平台的波分复用芯片1上设置有波分复用器10和温度敏感结构20。

波分复用器10基于输入光源11产生包含多条准单色光信号的输出光源12，实现了不同波长的光的分离，即波分解复用的功能。反过来，波分复用器10可以基于多条准单色光信号产生复合光（图中未示出），实现不同波长的光的耦合，即波分复用功能。

为了达到波分复用器10最优的工作状态，需要将波分复用器10的输入光源11的输入波长与工作波长对齐。工作波长基于波分复用器10的目标相移臂的相位差和波导的折射率得到。其中在波导的材料一定的情况下，波导的折射率受波导的温度影响。但是，由于环境变化、工艺浮动等原因，波分复用器10的输入波长往往无法对齐工作波长，需要通过额外的波长监测和调节手段，以实现上述两波长对齐。

温度敏感结构20对波分复用芯片1的温度做监测，可以基于温度确定工作波长的变化，进而调节温度，以调节工作波长。

如前所述，温度敏感结构20只能监测波分复用器10由于温度造成的工作波长变化（即工作波长和输入波长无法对齐）。但是无法获得非温度因素（如工艺浮动）造成的输入波长与工作波长无法对齐的情况，所以无法完全对齐两波长。如此波分复用器10需要有较大带宽覆盖波长偏移数据（覆盖输入波长和工作波长），增加了成本。

基于上述问题，本申请实施例提供了一种波分复用器的波长监测方法及系统，具体的，通过第一监测马赫泽德干涉仪（MZI，Mach-Zehnder Interferometer）获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；通过调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。如此，通过探测第一监测马赫泽德干涉仪的监测输出光功率，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

以下介绍本申请一种波分复用器的波长监测方法的具体实施例，图2是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测方法。本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境）。具体的如图2所示，该方法包括：

S202：第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源。第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定。

图4是本申请实施例提供的一种波分复用器的波长监测系统的示意图。如图4所示，第一监测马赫泽德干涉仪30基于分光器40获得部分输入光源11，即输入分光源。第一监测马赫泽德干涉仪30与波分复用器10在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率。如此根据第一监测马赫泽德干涉仪30的输入分光源中的输入波长与工作波长的波长偏移情况（即下述目标波长差），来确定波分复用器10的输入光源11中的输入波长与工作波长的波长偏移情况。

S204：调节第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率。

如图4所示，第一监测马赫泽德干涉仪30中的监测波导33，监测波导33包括两条不同长度的波导，其中长的波导具有监测相移臂，通过该监测相移臂使得两波导输出的光源第一相位差。调节第一波导温度，即调节监测波导33的温度，如通过为监测相移臂加热来实现调节第一波导温度。

如图4所示，在第一监测马赫泽德干涉仪30的输出端连接有光电探测装置50，光电探测装置50用于探测所述输出分光源对应的监测输出光功率。监测输出光功率可以全面反应输入波长与工作波长的偏移情况。

一些可选的实施例中，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到；所述通道间隔用于表征所述输入分光源中多条准单色光信号之间的波长差。

一些可选的实施例中，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到，包括：

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔时，所述监测输出光功率为所述第一监测马赫泽德干涉仪中两路输出光通道中的单路输出光通道对应的单一输出光功率；

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔的二倍时，所述监测输出光功率等于所述两路输出光通道对应的总输出光功率。

S206：确定监测输出光功率最大时对应的目标波长差。目标波长差用于表征输入分光源对应的输入波长与工作波长之间的波长差；输入波长基于监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

当监测输出光功率最大时，调节后的工作波长与输入波长对齐。此时输入波长可以用调节后的工作波长进行表征，即目标第一波导温度和监测相移臂；而调节前的工作波长基于监测相移臂对应的第一相位差和调节前的监测波导的第一波导温度来确定。

图3是本申请实施例提供的另一种波分复用器的波长监测方法。如图3所示，该方法包括图2所示的步骤S202-步骤S206，在此不再赘述。该方法还包括：

S208：基于目标波长差，调整波分复用器对应的第二波导温度。

在一些可选的实施例中，所述波分复用器包括依次连接的多级栅格马赫泽德干涉模块；所述多级栅格马赫泽德干涉模块中的第一级栅格马赫泽德干涉模块用于接收所述输入光源；所述工作波长包括所述第一级栅格马赫泽德干涉模块对应的第一工作波长；

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；包括：

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述第一级栅格马赫泽德干涉模块在所述第一工作波长下均具有最大的输出光功率；

上述方法还包括：

所述第二监测马赫泽德干涉仪获取中间输入光源的中间输入分光源；所述中间输入光源用于表征所述多级栅格马赫泽德干涉模块中各级栅格马赫泽德干涉模块之间的传输光源；所述第二监测马赫泽德干涉仪与所述中间输入光源对应输入的目标栅格马赫泽德干涉模块在预设的中间工作波长下均具有最大的中间输出光功率；

调节所述第二监测马赫泽德干涉仪对应的第三波导温度，并探测所述第二监测马赫泽德干涉仪的中间输出分光源对应的中间监测输出光功率；

确定所述中间监测输出光功率最大时对应的中间目标波长差；所述目标波长差用于表征所述中间输入分光源对应的中间输入波长与所述中间工作波长之间的波长差；所述中间输入波长基于所述中间监测输出光功率最大时对应的目标第三波导温度和所述第二监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第三相位差来确定。

在一些可选的实施例中，上述方法还包括：

基于所述中间目标波长差，调整所述目标栅格马赫泽德干涉模块的第四波导温度。

本实施例中，通过设置第一监测马赫泽德干涉仪和第二监测马赫泽德干涉仪可以对包含多级栅格马赫泽德干涉模块的波分复用器进行各阶段的波长监测，并调节各级栅格马赫泽德干涉模块对应的工作波长以对齐各级栅格马赫泽德干涉模块的输入波长。

图5是本申请实施例提供的一种对齐输入波长和工作波长的示意图，如图5所示，工作波长和输入波长存在目标波长差。基于目标波长差，对应调节波分复用器的第二波导温度，以调节工作波长，使得波分复用器调节后的工作波长与输入波长对齐。

通过第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；通过调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。如此，通过探测第一监测马赫泽德干涉仪的监测输出光功率，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

本申请的实施方式提供一种波分复用器的波长监测系统。例如，如图4所示，该系统包括分光器40、第一监测马赫泽德干涉仪30、加热结构（包括61和62）和光电探测装置50。

所述分光器40连接于第一监测马赫泽德干涉仪30，所述分光器40用于从所述输入光源11分出输入分光源，并将所述输入分光源传输至所述第一监测马赫泽德干涉仪30。

所述第一监测马赫泽德干涉仪30基于所述输入分光源产生对应的输出分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪30与波分复用器10在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定。

在一些可选的实施例中，如图4所示，第一监测马赫泽德干涉仪30包括一个或多个马赫泽德干涉模块，马赫泽德干涉模块包括第一耦合器31、第二耦合器32和监测波导33。第一耦合器31用于将输入光源分为两束光，监测波导33包括两条不同长度的波导，用于传输分出的两束光；监测波导33具有监测相移臂，通过该监测相移臂使得两波导输出的光源产生第一相位差。第二耦合器32用于将两波导输出的两束光产生干涉并输出干涉后的两束光。其中调节监测波导33的第一波导温度，可以通过控制监测相移臂的加热参数来实现。第一监测马赫泽德干涉仪30包含多个依次连接的马赫泽德干涉模块的情况下，最后一个马赫泽德干涉模块的第二耦合器32输出各马赫泽德干涉模块产生的光信号。

上述输出分光源包括第二耦合器32输出的干涉后的两束光。第二耦合器32包括两个输出端口；输出端口分别对应连接至一路输出光通道。

在一些可选的实施例中，波分复用器10基于栅格马赫泽德干涉仪或者阵列波导光栅得到。

在一些可选的实施例中，如图4所示，波分复用器10包括依次连接的多级栅格马赫泽德干涉模块；所述多级栅格马赫泽德干涉模块中的第一级栅格马赫泽德干涉模块13用于接收所述输入光源；所述工作波长包括所述第一级栅格马赫泽德干涉模块13对应的第一工作波长。多级栅格马赫泽德干涉模块依次对输入光源进行分光处理。例如，如图4所示，第一级栅格马赫泽德干涉模块13的输出端连接至第二级栅格马赫泽德干涉模块14的输入端。

下面对包含多级栅格马赫泽德干涉模块的波分复用器10的波长监测系统进行介绍。

上述第一监测马赫泽德干涉仪30与所述波分复用器10在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；包括：

所述第一监测马赫泽德干涉仪30与所述第一级栅格马赫泽德干涉模块13在所述第一工作波长下均具有最大的输出光功率。

图4所示的第一级栅格马赫泽德干涉模块13包括第三耦合器131、第四耦合器132、第五耦合器133、第一目标波导134和第二目标波导135。其中，第一目标波导134和第二目标波导135构成上述目标波导，第一目标波导134中的第一目标相移臂和第二目标波导135中的第二目标相移臂构成上述目标相移臂。目标波导和目标相移臂用于确定上述第一工作波长。

在一些可选的实施例中，上述系统还包括：中间分光器70、第二监测马赫泽德干涉仪80、中间光电探测装置90。

例如，中间分光器70设置于第一级栅格马赫泽德干涉模块13与第二级栅格马赫泽德干涉模块14之间。中间分光器70用于中间输入光源分出中间输入分光源，并将中间输入分光源传输至所述第二监测马赫泽德干涉仪80；

所述第二监测马赫泽德干涉仪80基于中间输入分光源产生对应的中间输出分光源；所述第二监测马赫泽德干涉仪80与第二级栅格马赫泽德干涉模块14在中间工作波长下均具有最大的中间输出光功率；所述中间输入波长基于所述中间监测输出光功率最大时对应的目标第三波导温度和所述第二监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第三相位差来确定。

通过调节所述第二监测马赫泽德干涉仪80对应的第三波导温度；该第二监测马赫泽德干涉仪80的加热结构的设置方可以参考第一监测马赫泽德干涉仪30的加热结构，在此不再赘述。

所述中间光电探测装置90连接于所述第二监测马赫泽德干涉仪80的输出端，用于探测所述中间输出分光源对应的中间监测输出光功率；其中所述中间监测输出光功率最大时，确定中间目标波长差；所述中间目标波长差用于表征所述中间输入分光源对应的中间输入波长与所述中间工作波长之间的波长差；所述中间输入波长基于所述中间监测输出光功率最大时对应的目标第三波导温度和所述第二监测马赫泽德干涉仪80的监测相移臂对应的第三相位差来确定。

例如，图6所示的波分复用器10基于阵列波导光栅15得到。阵列波导光栅15包括输入平板波导151、输出平板波导152和阵列波导153，输入光源（复合光）进入输入平板波导151并发散传输，然后耦合到阵列波导153中的各条波导，相邻阵列波导存在一定光程差，从而对各波长的光产生不同的位相差，实现光栅的色散功能。经过阵列波导153后，不同波长的光会聚于输出平板波导152上的不同点，然后再耦合到对应位置（如输出对应波长光的位置），反过来，就可以实现波分复用功能。

一些可选的实施例中，上述监测波导和目标波导采用硅波导，该硅波导的高度范围为0.1μm ~5.0μm。

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪30对应的第一波导温度。例如，加热第一监测马赫泽德干涉仪30的监测波导33中监测相移臂的温度。

一些可选的实施例中，如图7所示，所述第一监测马赫泽德干涉仪30的监测波导33和所述波分复用器10的目标波导（如图7中的阵列波导153）处于同一芯片（即上述波分复用芯片1）上；所述加热结构60设置于所述芯片上，在所述芯片的温度一定的情况下，所述监测波导33的所述第一波导温度和所述目标波导的所述第二波导温度相同；

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪30对应的第一波导温度，包括：

所述加热结构通过调节所述芯片的温度来调节所述第一监测马赫泽德干涉仪30中所述监测波导33的所述第一波导温度。

本实施例中，用于加热整个芯片的加热结构便于设计安装。本实施例中的目标波导可以包括上述图4所示的第一目标波导134和第二目标波导135。

在一些可选的实施例中，如图4所示，所述加热结构包括第一加热臂61和第二加热臂62；所述监测波导33设置有所述监测相移臂；所述目标波导设置有所述目标相移臂；

所述第一加热臂61并列连接于所述监测相移臂，用于调节所述监测波导33的所述第一波导温度；

所述第二加热臂62并列连接于所述目标相移臂，用于基于所述目标波长差，调节所述目标波导的第二波导温度。

例如，如图4所示，第一级栅格马赫泽德干涉模块13设置有第二加热臂62，第二加热臂62包括第一栅格加热臂621和第二栅格加热臂622。第一栅格加热臂621并列连接于第一目标波导134对应的第一目标相移臂，第二栅格加热臂622并列连接于第二目标波导135对应的第二目标相移臂。

例如，如图6所示，基于阵列波导光栅15得到的波分复用器10中，第二加热臂62设置于阵列波导153。

本实施例中，通过将加热结构设置于监测相移臂和目标相移臂，有利于节约能源和精确控制目标波导和监测波导的温度。

在一些可选的实施例中，第一加热臂的第一长度和所述第二加热臂的第二长度基于∆Lm /Lm与∆Li /Li之间的目标比值确定；所示目标比值范围包括0.5~2；其中，∆Lm为所述监测相移臂对应的第一相位差，Lm为所述第一加热臂61的所述第一长度，∆Li为所述目标相移臂对应的第二相位差，Li为所述第二加热臂62的所述第二长度。

例如，图4所示的第二加热臂62为第一栅格加热臂621和第二栅格加热臂622的总长度。第二相位差为基于第一目标波导134（第一目标相移臂）和第二目标波导135（第一目标相移臂）得到的总相位差。

本实施例中，如第一相位差∆Lm等于第二相位差∆Li，当目标波导和监测波导的材料相同的情况下，调节第二波导温度至监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度，即可实现输入波长和工作波长的对齐。

在本申请的一些实施例中，加热结构基于热光调制或其他方式调制。

在一些可选的实施例中，所述第一相位差的范围包括0.1/Spacing~1/Spacing；其中Spacing为通道间隔，单位微米；所述通道间隔用于表征所述输入光源中多条准单色光信号之间的波长差。

所述光电探测装置50连接于所述第一监测马赫泽德干涉仪30的输出端，用于探测所述输出分光源对应的监测输出光功率；其中所述监测输出光功率最大时，确定目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪30的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

综上，本申请实施例本申请实施例提供了一种波分复用器的波长监测方法及系统，具体的，通过第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；通过调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。如此，通过探测第一监测马赫泽德干涉仪的监测输出光功率，可以获得温度因素和非温度因素造成的输入波长和工作波长的偏移信息，实现完全对齐输入波长和工作波长，可以降低器件对波分复用器带宽要求。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (11)

1.一种波分复用器的波长监测方法，其特征在于，所述方法包括：

第一监测马赫泽德干涉仪获取从波分复用器的输入光源分出的输入分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；

调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，并探测所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出分光源对应的监测输出光功率；

确定所述监测输出光功率最大时对应的目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述目标波长差，调整所述波分复用器对应的第二波导温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到；所述通道间隔用于表征所述第一监测马赫泽德干涉仪的所述输入分光源中多条准单色光信号之间的波长差。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述监测输出光功率基于所述第一监测马赫泽德干涉仪的自由频谱范围和通道间隔得到，包括：

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔时，所述监测输出光功率为所述第一监测马赫泽德干涉仪中两路输出光通道中的单路输出光通道对应的单一输出光功率；

在所述自由频谱范围等于所述通道间隔的二倍时，所述监测输出光功率等于所述两路输出光通道对应的总输出光功率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波分复用器包括依次连接的多级栅格马赫泽德干涉模块；所述多级栅格马赫泽德干涉模块中的第一级栅格马赫泽德干涉模块用于接收所述输入光源；所述工作波长包括所述第一级栅格马赫泽德干涉模块对应的第一工作波长；

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；包括：

所述第一监测马赫泽德干涉仪与所述第一级栅格马赫泽德干涉模块在所述第一工作波长下均具有最大的输出光功率；

所述方法还包括：

第二监测马赫泽德干涉仪获取中间输入光源的中间输入分光源；所述中间输入光源用于表征所述多级栅格马赫泽德干涉模块中各级栅格马赫泽德干涉模块之间的传输光源；所述第二监测马赫泽德干涉仪与所述中间输入光源对应输入的目标栅格马赫泽德干涉模块在预设的中间工作波长下均具有最大的中间输出光功率；

调节所述第二监测马赫泽德干涉仪对应的第三波导温度，并探测所述第二监测马赫泽德干涉仪的中间输出分光源对应的中间监测输出光功率；

确定所述中间监测输出光功率最大时对应的中间目标波长差；所述目标波长差用于表征所述中间输入分光源对应的中间输入波长与所述中间工作波长之间的波长差；所述中间输入波长基于所述中间监测输出光功率最大时对应的目标第三波导温度和所述第二监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第三相位差来确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述中间目标波长差，调整所述目标栅格马赫泽德干涉模块的第四波导温度。

7.一种波分复用器的波长监测系统；其特征在于，所述系统包括：

分光器、第一监测马赫泽德干涉仪、加热结构和光电探测装置；

所述分光器连接于第一监测马赫泽德干涉仪，所述分光器用于从输入光源分出输入分光源，并将所述输入分光源传输至所述第一监测马赫泽德干涉仪；

所述第一监测马赫泽德干涉仪基于所述输入分光源产生对应的输出分光源；所述第一监测马赫泽德干涉仪与波分复用器在预设的工作波长下均具有最大的输出光功率；所述工作波长基于相移臂对应的相位差和波导的波导温度确定；

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度；

所述光电探测装置连接于所述第一监测马赫泽德干涉仪的输出端，用于探测所述输出分光源对应的监测输出光功率；其中所述监测输出光功率最大时，确定目标波长差；所述目标波长差用于表征所述输入分光源对应的输入波长与所述工作波长之间的波长差；所述输入波长基于所述监测输出光功率最大时对应的目标第一波导温度和所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测相移臂对应的第一相位差来确定。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一监测马赫泽德干涉仪的监测波导和所述波分复用器的目标波导处于同一芯片上；所述加热结构设置于所述芯片上，在所述芯片的温度一定的情况下，所述监测波导的所述第一波导温度和所述目标波导的第二波导温度相同；

所述加热结构用于调节所述第一监测马赫泽德干涉仪对应的第一波导温度，包括：

所述加热结构通过调节所述芯片的温度来调节所述第一监测马赫泽德干涉仪中所述监测波导的所述第一波导温度。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述波分复用器包括依次连接的多级栅格马赫泽德干涉模块；

所述加热结构包括第一加热臂和第二加热臂；所述监测波导设置有所述监测相移臂；所述目标波导设置有目标相移臂；

所述第一加热臂并列连接于所述监测相移臂，用于调节所述监测波导的所述第一波导温度：

所述第二加热臂并列连接于所述目标相移臂，用于基于所述目标波长差，调节所述目标波导的第二波导温度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一加热臂的第一长度和所述第二加热臂的第二长度基于∆Lm /Lm与∆Li /Li之间的目标比值确定；所示目标比值范围包括0.5~2；

其中，∆Lm为所述监测相移臂对应的所述第一相位差，Lm为所述第一加热臂的所述第一长度，∆Li为所述目标相移臂对应的第二相位差，Li为所述第二加热臂的所述第二长度；

所述第一相位差∆Lm与所述第二相位差∆Li之间的相位差比值范围包括0.5~2。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一相位差的范围包括0.1/Spacing~1/Spacing；其中Spacing为通道间隔，单位为微米；所述通道间隔用于表征所述第一监测马赫泽德干涉仪的所述输入分光源中多条准单色光信号之间的波长差。

Images