硅基集成高精度射频信号稳相传输芯片、发送端及系统的制作方法

技术特征：
1.一种硅基集成射频信号稳相传输系统的发送端芯片，其特征在于，包括：第一光栅耦合器(2)、高速电光调制器(3)、第一1
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2光分束器(10)、第二光栅耦合器(11)、第一高速光电探测器(12)和微波光子移相器；所述微波光子移相器包括前置微盘滤波器(7)、高速光移相器(8)、后置微盘滤波器(9)；所述第一光栅耦合器(2)与高速电光调制器(3)的光输入端口连接；所述高速电光调制器(3)的输出端与所述前置微盘滤波器(7)的input端连接；所述前置微盘滤波器(7)的drop端通过波导与高速光移相器(8)的输入端相连，后置微盘滤波器(9)的add端通过波导与高速光移相器(8)的输出端相连；前置微盘滤波器(7)的through端与后置微盘滤波器(9)的input端通过波导连接；所述第一1
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2光分束器(10)的三个端口分别与后置微盘滤波器(9)的through端、第二光栅耦合器(11)的一端和第一高速光电探测器(12)的输入端连接。2.如权利要求1所述的发送端芯片，其特征在于，所述高速电光调制器(3)将芯片外部输入的光信号调制为单边带调制光信号，并输出单边带调制光信号通过前置微盘滤波器(7)，完成单边带调制光信号的光载波与一阶边带的分离；高速光移相器(8)根据外部相位误差信号对所述光载波产生移相量，对所述光载波进行相位调节，获得移相后的光载波，所述移相后的光载波与一阶边带通过后置微盘滤波器(9)进行合束，得到移相后的单边带调制光信号。3.如权利要求1所述的发送端芯片，其特征在于，所述高速光移相器(8)为脊型波导结构，所述脊型波导包括电光调制区和热光调制区；所述电光调制区采用离子注入形式在脊波导中形成侧向pn结；所述热光调制区为在脊型波导区域上方覆盖金属加热电极。4.一种硅基集成射频信号稳相传输系统的本地发送端，其特征在于，包括激光器(1)、射频信号合成器(4)、射频功分器(5)、射频鉴相器(6)和pid控制器(13)以及如权利要求1-3任意一项所述的发送端芯片；所述激光器(1)产生的光信号由第一光栅耦合器(2)耦合入射至所述发送端芯片；所述射频信号合成器(4)产生的射频信号由所述射频功分器(5)分成两路，一路注入到高速电光调制器(3)的电输入接口，另一路通过射频传输线注入到所述射频鉴相器(6)的lo输入端；所述射频鉴相器(6)的rf输入端与第一高速光电探测器(12)输出端连接，接收带有相位抖动的射频信号；所述射频鉴相器(6)的输出端连接pid控制器(13)，所述pid控制器(13)的输出端与高速光移相器(8)的电极连接。5.一种硅基集成高精度射频信号稳相传输系统，其特征在于，包括远处接收端和权利要求4所述的本地发送端；所述本地发送端与远处接收端通过传输光纤连接；所述本地发送端用于将射频信号调制为单边带调制光信号并发射至远处接收端，同时接收从远处接收端反射的带有相位抖动的单边带调制光信号，将其解调为射频信号后进行鉴相，得到相位误差信号，经pid控制后用于反馈控制微波光子移相器移相量，完成射频信号的主动相位补偿；所述远处接收端用于接收本地发送端的发射的单边带调制光信号并进行解调，得到射
频信号，并将单边带调制光信号反射回本地发送端。6.如权利要求5所述的硅基集成高精度射频信号稳相传输系统，其特征在于，所述远处接收端包括接收端芯片；所述接收端芯片包括第三光栅耦合器(14)、第二1
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2光分束器(15)、sagnac环(16)和第二高速光电探测器(17)；所述本地发送端发射的单边带调制光信号被第二1
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2光分束器(15)分成两路，一路被sagnac环(16)反射，经过传输光纤返回本地发送端，另一路进入第二高速光电探测器(17)，通过光电转换，输出相位稳定的射频信号。

技术总结
本发明公开了一种硅基集成高精度射频信号稳相传输芯片、发送端及系统，通过在硅基光子芯片上集成高速电光调制器、高速光移相器、微盘滤波器、高速光电探测器等光电器件，将稳相传输系统集成化、芯片化，缩小系统体积的同时也降低了功耗、节约了成本；采用滤波性能更好的前置、后置微盘滤波器以及相应的连接波导，构成微波光子移相器，实现对射频信号的主动相位补偿。在本地发送端设置PID控制器，远处接收端设置Sagnac环，构成稳相传输系统的闭环反馈控制回路，实现射频信号的稳相传输。实现射频信号的稳相传输。实现射频信号的稳相传输。


技术研发人员：张伟锋 王彬 周朗 郑爽 刘泉华 曾涛 龙腾
受保护的技术使用者：北京理工大学重庆创新中心
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/1/28