專利名稱：光學(xué)元件的熱控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括而言，本發(fā)明涉及光纖通信，更具體地說，本發(fā)明涉及光波 導(dǎo)濾光器和其它溫度敏感的集成光學(xué)器件的調(diào)整和溫度穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在光導(dǎo)纖維技術(shù)已經(jīng)用于電訊數(shù)十年了。在高帶寬應(yīng)用中，光 導(dǎo)纖維實(shí)際上已經(jīng)取代了老式銅線。這種轉(zhuǎn)變的理由有很多。光導(dǎo)纖 維與銅線相比的優(yōu)點(diǎn)包括寬的帶寬、低信號(hào)衰減、輕的重量、對電磁 干擾的不敏感性、沒有電火花、串?dāng)_的有效消除、物理撓性、小尺寸、 和低成本。
在光網(wǎng)絡(luò)中，被轉(zhuǎn)換的電信號(hào)調(diào)制光， 一般紅外型的(infrared variety)具有1.3或1.5 pm帶的波長。調(diào)制的光在光導(dǎo)纖維上傳輸、接 收、和解調(diào)，以恢復(fù)原始電信號(hào)的拷貝。
大量的光導(dǎo)纖維網(wǎng)絡(luò)是要用于數(shù)據(jù)的商業(yè)傳輸。因此，網(wǎng)絡(luò)操作 員以低成本、高可靠性、高保真、高效率、和高安全性追求寬的帶寬 容量。單光纖的傳輸帶寬非常高。在單波長信道上以10Gbit/s(OC-192) 和40Gbits/s (OC-768)傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)約成本的系統(tǒng)目前可買到。但是 光纖理論上可以實(shí)現(xiàn)的總產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)較高，幾十太赫。密集波分復(fù)用 (DWDM)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到使用更多的該可獲得的光譜。在這種系統(tǒng) 中，同時(shí)使用許多不同的波長信道，以在相同的光纖上傳輸攜帶數(shù)據(jù) 信號(hào)。已經(jīng)開發(fā)了使用高達(dá)160種不同波長的系統(tǒng)，每個(gè)波長攜帶差 不多10 Gbit/s并且在單光纖中提供1.6Tbit/s的總?cè)萘?。對于需要更?容量的光纖連接，以相似的方式使用以更寬間隔波長具有更少信道的 更不密集結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為粗波分復(fù)用(CWDM)。DWDM和CWDM 將統(tǒng)稱為波分復(fù)用或WDM。
在WDM光網(wǎng)絡(luò)中，在傳輸時(shí)需要多路復(fù)用(結(jié)合)多個(gè)獨(dú)立的 波長，在接收時(shí)需要將那些波長多路分解(分離)成單獨(dú)的信道。多 路復(fù)用和多路分解功能通過濾光器、波導(dǎo)干涉儀來進(jìn)行，濾光器典型
的是薄膜干擾濾光器，波導(dǎo)干涉儀諸如是陣列波導(dǎo)光柵(AWG)或纖
維布拉格光柵。光網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一般提供兩種功能，在一個(gè)或多個(gè)入站
的(inbound)光纖上提取一些或所有單個(gè)的波長信道，和將具有來自 本地信號(hào)源的新波長攜帶數(shù)據(jù)的那些波長的一些重組到一根或多根輸 出(outbound)光纖。實(shí)現(xiàn)這些和其它功能的光纖遍及WDM光網(wǎng)絡(luò)充 足地分布。
主要的成本與從光表示到電表示、或從電表示到光表示的轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)有關(guān)。因此，通常優(yōu)選連接到或來自節(jié)點(diǎn)局部交通(localtraffic)的 數(shù)據(jù)透徹地(transparently)通過節(jié)點(diǎn)，§卩，沒有轉(zhuǎn)換或非線性處理。 因?yàn)橥笍匦裕囟ǖ墓庑盘?hào)在其通過網(wǎng)絡(luò)的路徑中可以通過幾根光纖。 為了避免信號(hào)保真度過度地下降，光纖帶形和相位響應(yīng)的精度和穩(wěn)定 性在分布網(wǎng)絡(luò)中需要比直接連接更嚴(yán)格地控制。
AWG由整體的面波導(dǎo)制造并且準(zhǔn)確達(dá)到(scale elegantly to)較高 的信道數(shù)。盡管它們是最新開發(fā)的常用濾光器結(jié)構(gòu)，由于其高性能和 成本效率，AWG開始主宰支配八個(gè)或更多光信道被多路復(fù)用或多路分 離的應(yīng)用。圖1圖示了典型的陣列波導(dǎo)光柵IO，其具有輸入波導(dǎo)12、 一個(gè)或多個(gè)輸出波導(dǎo)14、并排排列的波導(dǎo)的相位陣列16、和一對聚焦 平板區(qū)域18和19。聚焦平板區(qū)域18將來自輸入波導(dǎo)12的光耦合到相 位陣列波導(dǎo)16的近端，而聚焦平板區(qū)域19將在相位陣列波導(dǎo)16的遠(yuǎn) 端形成的光耦合到輸出波導(dǎo)14。相位陣列波導(dǎo)16具有不同的長度，在 相鄰波導(dǎo)之間具有恒定的光程長度差A(yù)L。p。
當(dāng)單色光照射輸入波導(dǎo)12時(shí)，平板18將光能量傳播到波導(dǎo)16a 一16n的近端。因?yàn)椴▽?dǎo)16a—16n的不同光程長度，在波導(dǎo)16a—16n 的遠(yuǎn)端形成的光根據(jù)光傳播的特定波導(dǎo)具有不同的相位。在形成的光 被聚焦平板區(qū)域19結(jié)合后，根據(jù)光的波長，不同相位在一些點(diǎn)結(jié)構(gòu)性 地干涉。如果該點(diǎn)與輸出波導(dǎo)14之一重合，光被耦合到該光波導(dǎo)中。 改變單色光的波長改變結(jié)構(gòu)干涉點(diǎn)，該點(diǎn)從一個(gè)輸出波導(dǎo)(例如，14a) 移到另一波導(dǎo)(例如，14b)。
由線性系統(tǒng)理論已知，具有^>,*義,光譜分布的非單色WDM光信
號(hào)可以簡單地作為單個(gè)單色信號(hào)CjUi來處理。因此，如果輸入波導(dǎo)12
用該WDM信號(hào)照射，它的組成波長成分Xi的每一個(gè)將在不同的點(diǎn)聚 焦并且將耦合到不同的輸出波導(dǎo)14。因此，WDM信號(hào)的組成波長信 道Xi被物理地分離(即，多路分離)到不同的輸出波導(dǎo)14。雖然互易 原理可應(yīng)用于電磁場，如果入射到輸入波導(dǎo)12上的波長、被引導(dǎo)到輸 出波導(dǎo)14j，那么入射到輸出波導(dǎo)14j上的相同波長信號(hào)^將被引導(dǎo)(即， 多路復(fù)用)到輸入波導(dǎo)12。因此，根據(jù)選作輸入的端部，陣列波導(dǎo)光 柵IO可以用作多路復(fù)用器，又可以用作多路分離器。
用于制造AWG的平面波導(dǎo)技術(shù)是光學(xué)集成技術(shù)。隨著光學(xué)網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)變得越來復(fù)雜，AWG變成在芯片上集成的多個(gè)光電路元件中的唯一 一個(gè)。具有較高集成比率(scales of integration)的器件的實(shí)例包括配 對的多路復(fù)用器/多路分離器、分插復(fù)用器、可編程波長阻斷器 (programmable wavelength blocker)、和波長選擇路徑開關(guān)。當(dāng)然，具 有可包括一個(gè)或多個(gè)陣列波導(dǎo)光柵的其它集成光電路。
更嚴(yán)格控制濾光器波形和AWG相位響應(yīng)的精度和穩(wěn)定性的一種 方法是控制AWG的中心波長。AWG的中心波長、取決于通過AWG 相位波導(dǎo)的相移。("中心波長"是指最理想地或接近理想地導(dǎo)入特定輸 出波導(dǎo)的波長。)相移取決于波導(dǎo)的折射率，波導(dǎo)的折射率又取決于波
導(dǎo)的溫度。對于硅基波導(dǎo)，折射率的溫度系數(shù)(，)的量級(jí)是IO力('C)、
或每攝氏度10的百萬分之一，其轉(zhuǎn)換成波長溫度系數(shù)(！)的相似
量級(jí)，且在1.5 波長處轉(zhuǎn)換成大約2 GHz/(。C)的溫度頻率系數(shù)(i )。
對于大約lOOGHz和更小的信道間隔，陣列波導(dǎo)光柵在平均6(TC的商 業(yè)溫度范圍的操作存在問題。而且，對于相當(dāng)窄的信道間隔，不用昂 貴的調(diào)整(trimming)難以制造具有足夠中心波長精度的陣列波導(dǎo)光柵。 出于這個(gè)原因，陣列波導(dǎo)光柵和相似光學(xué)元件是中心波長穩(wěn)定的。
最普通的是，這種穩(wěn)定性通過積極調(diào)整光學(xué)芯片的溫度來實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)這種方法，加熱元件均勻地將構(gòu)件的溫度升高到設(shè)定點(diǎn)溫度。改 變設(shè)定點(diǎn)溫度的選擇讓光柵調(diào)整到所選擇的中心波長，消除或降低調(diào) 整的需要，并增加產(chǎn)量。在熱調(diào)整陣列波導(dǎo)光柵的基本方法的一種變 化中，集成加熱器圖案化(patterned)成覆蓋相位陣列的一些波導(dǎo)的長
度比覆蓋其它陣列波導(dǎo)的長度更長。如果正確地選擇加熱器的形狀， 通過所圖案化的加熱器的操作產(chǎn)生的局部變熱使得相鄰波導(dǎo)之間的有 效光程長度差增加。換言之，通過比陣列波導(dǎo)上均勻分布的加熱器所 獲得的系數(shù)更高的系數(shù)，它使得波形傾斜增大(或減小)。因?yàn)閳D案化 的加熱器不平衡地影響相位波導(dǎo)，中心波長對加熱器溫度的靈敏度增 加，光柵的調(diào)整范圍也隨之增加。因此，中心波長的移動(dòng)變得更加有 效，更少的熱能可以用于產(chǎn)生相同的輸出波形的熱光傾斜。在本文中， 這種圖案化的加熱器將稱為"高效圖案化的加熱器"。
集成光路可包含陣列波導(dǎo)光柵、波導(dǎo)、光耦合器、分離器(spliter)、 三維光學(xué)存儲(chǔ)器件、布拉格光柵、光學(xué)衰減器、分光器、濾光器、光 開關(guān)、激光、調(diào)制器、互連器(interconnects光頻隔離器、關(guān)學(xué)分插 復(fù)用器(OADM)、光學(xué)放大器、偏光器、光陀螺、相移器、光學(xué)鏡面 /反射器、光學(xué)相位延時(shí)器、光學(xué)檢測器、和其它光學(xué)元件。應(yīng)該理解， 盡管它們類似于集成電路而通常被稱為集成光路，集成光路不是嚴(yán)格 意義上的"電路"(例如，它們沒有"接地"路徑)。在集成電路(半導(dǎo)體) 的情況下，在共用的基材上的幾個(gè)光學(xué)構(gòu)件的制造有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括 在制造過程中實(shí)質(zhì)的成本節(jié)約、和組件更小的尺寸。在公共基材上由 面波導(dǎo)構(gòu)成的多器件集成光路稱為"面光波回路"，或PLC。
為了直接將AWG制造成通常用于DWDM的100 GHz光頻率光 柵，絕對折射率的精度需要比10-5更好。這樣的加工控制水平目前難 以達(dá)到。如已經(jīng)討論的所述，通過調(diào)整有效穩(wěn)定性的選擇操作溫度可 以補(bǔ)償實(shí)際的制造變化。相同芯片上的兩個(gè)AWG不太可能需要相同的 穩(wěn)定溫度?？紤]到目前采用的波長穩(wěn)定的方法，對于在特定PLC上熱 控制多于一個(gè)光柵來說是挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要有精確地溫度穩(wěn)定光學(xué)元件的方法。還需要有在共用 基材上包括多個(gè)溫度穩(wěn)定構(gòu)件的光波回路，特別是陣列波導(dǎo)光柵。還 需要有高精度控制光學(xué)元件溫度以保持元件的中心波長穩(wěn)定的方法。
本發(fā)明涉及滿足這些需要中的一個(gè)或多個(gè)的裝置和方法。在此公 開的本發(fā)明是集成光學(xué)器件，其包括具有作為光學(xué)元件溫度的函數(shù)的
光波長響應(yīng)(例如，中心波長)的光學(xué)元件，和鄰近光學(xué)元件設(shè)置的 加熱元件，能夠促使光學(xué)元件的溫度升高。在光學(xué)元件的第一有效溫 度，光學(xué)元件的光波長響應(yīng)基本上等于預(yù)定波長。集成光學(xué)器件還包 括溫度傳感元件，其能夠產(chǎn)生在溫度傳感元件位置處的溫度指示，其 中在該位置由加熱元件導(dǎo)致的溫度升高超過在光學(xué)器件的至少一個(gè)區(qū) 域由加熱元件導(dǎo)致的相應(yīng)溫度升高。溫度傳感元件和加熱元件兩者都 可以連接到溫度控制器，其從溫度傳感元件接收溫度指示，并基于溫 度指示設(shè)定加熱元件中消耗的功率，以將光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到預(yù)定波長。 集成光學(xué)器件的設(shè)計(jì)是這樣，在光學(xué)器件的穩(wěn)定熱狀態(tài)，由溫度傳感 元件產(chǎn)生的溫度指示按照加熱元件中消耗的功率的第一基本成線性的 函數(shù)而變化，而光學(xué)元件的有效溫度按照加熱元件中消耗的功率的第 二基本成線性的函數(shù)而變化。
第一基本成線性的函數(shù)由第一熱常數(shù)表征，其是溫度指示的增加
與加熱元件消耗的功率的比率，而第二基本成線性的函數(shù)由第二熱常 數(shù)表征，其是光波長響應(yīng)的變化與加熱元件中消耗的功率的比率。
在操作時(shí)，溫度控制器基于(i)在第一周期中從溫度傳感元件接 收的一個(gè)或多個(gè)溫度指示，(ii)在第一周期中由加熱元件消耗的功率，
和(iii)第一熱常數(shù)，來估算在第一周期中的光學(xué)元件的全局溫度(global temperature)。然后，在緊跟第一周期的第二周期中，通過進(jìn)行下列計(jì) 算，溫度控制器確定溫度控制器要將溫度傳感元件的溫度指示驅(qū)動(dòng)到 的設(shè)定點(diǎn)
(1 )計(jì)算第一周期中第一有效溫度與光學(xué)元件的全局溫度的估計(jì) 值之間的差值；
(2) 計(jì)算第一熱常數(shù)與第二熱常數(shù)的比率；
(3) 計(jì)算差值與比率的乘積；和
(4) 將乘積加到第一周期中光學(xué)元件的全局溫度的估算值中，以 獲得設(shè)定點(diǎn)。
集成光學(xué)器件的另一實(shí)施方式包括兩組上述部件，g卩，兩個(gè)光學(xué) 元件、兩個(gè)加熱和溫度傳感元件、和兩個(gè)溫度控制器。每組元件基本 上與另一組獨(dú)立地起作用，以將每個(gè)光學(xué)元件(例如，濾光器)穩(wěn)定 在對應(yīng)于特定中心波長的元件特定有效溫度。兩個(gè)中心波長可以相同，
既使兩個(gè)波長相同，兩個(gè)光柵的有效溫度一般會(huì)不同。任選地，單個(gè) 溫度控制器可用于穩(wěn)定兩個(gè)光學(xué)元件。
在另一實(shí)施方式中，集成光學(xué)器件包括第一和第二光學(xué)元件、第 一和第二加熱元件、溫度傳感元件和溫度控制器。第一光學(xué)元件具有 第一光波長響應(yīng)，第一光波長響應(yīng)是第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)，其 中第一光波長響應(yīng)基本上等于在第一光學(xué)元件的第一有效溫度的第一 預(yù)定波長。第一加熱元件鄰近第一光學(xué)元件設(shè)置，能夠促使第一光學(xué) 元件的溫度升高，而溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在第一溫度傳感元件的第 一位置處的溫度指示。第一位置是這樣的，由第一加熱元件導(dǎo)致的第 一位置處的溫度升高超過在遠(yuǎn)離光學(xué)器件的第一位置的第一區(qū)域處由 第一加熱元件導(dǎo)致的溫度升高。 一般地，第一溫度傳感元件設(shè)置在第 一加熱元件和第一光學(xué)元件附近。溫度控制器可以連接第一加熱元件 和第一溫度傳感元件，以從第一溫度傳感元件接收溫度指示，并基于 從第一溫度傳感元件接收的溫度指示設(shè)定在第一加熱元件中消耗的功 率，從而將第一光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到第一預(yù)定波長。
第二光學(xué)元件具有第二光波長響應(yīng)，第二光波長響應(yīng)是第二光學(xué) 元件的溫度的函數(shù)，其中第二光波長響應(yīng)基本上等于在第二光學(xué)元件 的第二有效溫度的第二預(yù)定波長。第二加熱元件鄰近第二光學(xué)元件設(shè) 置，并且能夠?qū)е碌诙鈱W(xué)元件的溫度升高。
本實(shí)施方式的元件布置和其它設(shè)計(jì)選擇是這樣的，在穩(wěn)定熱狀態(tài)， 由第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示隨著在第一加熱元件中消耗的功 率的第一基本成線性的函數(shù)而變化，第一基本成線性的函數(shù)由第一熱 常數(shù)表征，其是由第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示的變化與第一加 熱元件中消耗的功率的比率。在穩(wěn)定熱狀態(tài)，第一光學(xué)元件的有效溫 度隨著第一加熱元件中消耗的功率的第二基本成線性的函數(shù)而變化， 第二基本成線性的函數(shù)由第二熱常數(shù)表征，其是第一光學(xué)元件的有效
溫度的變化與第一加熱元件中消耗的功率的比率。在穩(wěn)定熱狀態(tài)，第 二光學(xué)元件的有效溫度隨著第二加熱元件中消耗的功率的第三基本成 線性的函數(shù)而變化，其中第三基本成線性的函數(shù)由第三熱常數(shù)表征， 其是第二光學(xué)元件的有效溫度的變化與第二加熱元件中消耗的功率的 比率。
在操作中，溫度控制器可以至少部分地基于(i)從第一溫度傳感 元件接收的一個(gè)或多個(gè)溫度指示，(ii)由第一加熱元件消耗的功率， 和(iii)第一熱常數(shù)，用于估算在第一周期中的第一光學(xué)元件的全局溫 度。然后，在緊跟第一周期的第二周期中，溫度控制器可以用于確定 溫度控制器要將第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示驅(qū)動(dòng)到的第一設(shè)定 點(diǎn)。第一設(shè)定點(diǎn)可以確定如下
溫度控制器(1)計(jì)算第一有效溫度與全局溫度的估計(jì)值之間的第 一差值，(2)計(jì)算第一熱常數(shù)與第二熱常數(shù)的比率，(3)計(jì)算第一差
值與比率的第一乘積，和(4)將第一乘積加到全局溫度的估算值中，
獲得第一設(shè)定點(diǎn)。
溫度控制器還可以用于確定溫度控制器要將第二加熱元件中消耗
的功率設(shè)定到的第二設(shè)定點(diǎn)。第二設(shè)定點(diǎn)可以確定如下
溫度控制器(1)計(jì)算第二熱常數(shù)與第一加熱元件消耗的功率的第
二乘積，(2)從第二有效溫度減去第二有效溫度計(jì)算第二差值，(3) 將第二乘積與第二差值相加計(jì)算總和，和(4)將總和除以第三熱常數(shù)，
獲得第二設(shè)定點(diǎn)。參照下面說明書和所附的權(quán)利要求，將更好地理解 本發(fā)明的這些和其它特征以及方面。


圖1圖示了陣列波導(dǎo)光柵；
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的溫度控制的陣列波導(dǎo)光柵的頂視圖； 圖2B是沿圖2A的線A—A'進(jìn)行剖面的溫度控制陣列波導(dǎo)光柵的 剖面圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有集成圖案化加熱器的陣列波導(dǎo)光柵的頂 視圖，元件覆蓋多個(gè)波導(dǎo)；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)陣列波導(dǎo)光柵的加熱器的溫度控制 系統(tǒng)的高級(jí)、簡化示意框圖5是根據(jù)本發(fā)明的具有局部溫度傳感器的陣列波導(dǎo)光柵的頂視
圖6A和6B圖示了根據(jù)本發(fā)明的溫度穩(wěn)定陣列波導(dǎo)光柵的疊代處 理的選擇步驟；
圖7是兩個(gè)陣列波導(dǎo)光柵組合的高級(jí)、簡化示意框圖，每個(gè)用圖 案化加熱器覆蓋并具有溫度傳感器；且
圖8是兩個(gè)陣列波導(dǎo)光柵組合的高級(jí)、簡化示意框圖，每個(gè)用圖 案化加熱器覆蓋，共用一個(gè)溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖中圖示的本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式。無論在什么 情況下，在附圖和說明書中對相同或類似的零件使用相同或相似的附 圖標(biāo)記。附圖是簡化的形式并且沒有按精確的比例。只是出于方便和 清楚的目的，方向術(shù)語，諸如頂、底、左、右、上、下、在上面、上 方、下方、在下面、后面和前方在附圖中使用。這些和相似的方向術(shù) 語無論如何不應(yīng)該用于限制本發(fā)明的范圍。此外，術(shù)語陣列波導(dǎo)光柵、 光柵、和AWG可互換使用，除非注明了差別或與上下文有明顯的不同。 AWG和等同術(shù)語也用于指物理波導(dǎo)陣列和基于這種陣列的濾光器器 件。
更具體地參照附圖，圖2A和2B分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性 的溫度控制的陣列波導(dǎo)光柵200的頂視圖和剖面圖(沿線A—A，)。光 柵200可以在平面基材205上構(gòu)成，在這個(gè)具體的實(shí)施方式中，基材 可以由硅制成。下包層210可以沉積在基材205上，且多個(gè)波導(dǎo)220 可以在下包層210上形成。上包層215可以在下包層210和在波導(dǎo)220 上形成，使得兩層包層210和215包圍波導(dǎo)220。包層210和215可以 由二氧化硅制成，而波導(dǎo)220可以由摻雜二氧化硅制成。波導(dǎo)220的 材料的折射率可以高于包層210和215的材料的折射率，使得光可以 通過波導(dǎo)220沿垂直于所述剖面平面的方向傳播。從圖2A可以看出， 波導(dǎo)220可以是彎曲的，這樣在它們各個(gè)終端之間提供不同的長度和 相移。
集成圖案化加熱器227可以是楔形，盡管也可以使用其它的形狀。 它包括總線230A—D，和加熱器元件235A和235B。在圖示的實(shí)施方 式中，每個(gè)加熱器元件235跨在波導(dǎo)220之一上的一對總線230之間， 并且可以設(shè)計(jì)成每單位長度耗相同的功率?？偩€230可以比加熱器元 件235厚，以向每個(gè)加熱器元件235提供相對恒定的工作電壓。因此，
被加熱器元件235覆蓋的波導(dǎo)220的部分的每單位長度產(chǎn)生的熱量也 可以基本相同。因此，由于加熱器227的操作的光波傾斜，發(fā)生相對 小的由加熱器227的操作引起的變形。
波導(dǎo)220的折射率對加熱器227施加的電力變化的響應(yīng)時(shí)間可以 大于1毫秒(盡管響應(yīng)時(shí)間小于1毫秒也是可能的)。這樣能夠使加熱 器227不僅用直流(DC)操作，而且用交流(AC)操作，或者用脈沖 寬度調(diào)制(PWM)電信號(hào)操作，只要AC或PWM信號(hào)具有適當(dāng)?shù)母?頻。在有些實(shí)施方式中，頻率可以在由響應(yīng)時(shí)間的倒數(shù)確定的閾值以 上。在其它更具體的實(shí)施方式中，頻率可以在大約lKHz以上。
附圖標(biāo)記225表示監(jiān)控光柵200的溫度的示例性溫度傳感器。在 一個(gè)實(shí)施方式中，它可以由與加熱器227相同的材料制成并且沉積在 上包層215上，與加熱器總線230和加熱器元件235 —起成形。用于 溫度傳感器225的材料具有正電阻溫度系數(shù)，且在關(guān)注的溫度(例如， 在大約30至大約120攝氏度的范圍)的光譜上基本上顯示線性特性。 在光柵200的一些變化中，鉬、鎳、鎢是用于構(gòu)成傳感器225的材料。 如圖2A所示，溫度傳感器225的特定圖案沿總線230A和230B的基 本部分延伸，提供沿其位置的一些溫度平均值。另一示例性的溫度傳 感器設(shè)計(jì)如圖5所示，其中溫度傳感器525提供光柵500溫度的更多 局部讀數(shù)。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性陣列波導(dǎo)光柵300的頂視圖。從 該圖可以看出，圖案化加熱器327的加熱器元件335在每對總線330 之間呈鋸齒形。每個(gè)加熱器元件335的長度可以基本上相同，每個(gè)加 熱器元件335每單位長度的電阻也可以基本上不變。隨之是每個(gè)元件 335每單位長度可以基本上消耗相同的功率。加熱器元件335成鋸齒 形，以覆蓋不同數(shù)量的波導(dǎo)320，因?yàn)椴▽?dǎo)320朝向圖3的頂部更長， 朝向圖3的底部更短。而且， 一個(gè)波導(dǎo)320的不同部分可以用不同的 加熱器元件335覆蓋。例如，參見加熱器元件335A和335B，每個(gè)覆 蓋兩個(gè)波導(dǎo)320A和320B的部分。
在平面光波回路上制造陣列波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說是公知的，因此，沒有必要在這里詳細(xì)描述。為了完整起見，簡要 描述如下。
再來參照圖2A和2B，下包層210可以利用已知技術(shù)在基材205 上生長或沉積，已知技術(shù)諸如是，熱氧化、化學(xué)蒸汽沉積(CVD)、火 焰水解沉積(FHD)、和激光反應(yīng)沉積(LRD)。摻雜二氧化硅層也可 以利用CVD、 FHD或LRD沉積在下包層210上。摻雜硅層的折射率 比下包層210的折射率高。光刻技術(shù)可以用于將限定曲線波導(dǎo)220的 光致抗蝕劑層掩模轉(zhuǎn)移到摻雜硅層上，且波導(dǎo)220可以由通過掩模曝 光的摻雜二氧化硅層的區(qū)域的活性離子蝕刻形成。接下來，可以去除 光致抗蝕劑掩模，可以利用CVD、 FHD或LRD在波導(dǎo)220上和下包 層210上沉積上包層215。上包層215可以由折射率低于波導(dǎo)220的折 射率的二氧化硅或摻雜二氧化硅制成。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，上 包層215的折射率基本上與下包層210的折射率匹配，且在波導(dǎo)220 的上表面上具有大約5微米與大約20微米之間的厚度。
例如，利用CVD、 LRD、 FHD、旋轉(zhuǎn)涂敷、蒸發(fā)、或噴鍍技術(shù)， 在上包層215上可以形成薄膜導(dǎo)電層。利用另一光致抗蝕劑掩模和蝕 刻工藝，導(dǎo)電層可以圖案化成集成加熱器227和溫度傳感器225。在光 柵200的一些變化中，整個(gè)器件隨后可以涂敷例如通過CVD或LRD 或FHD沉積的二氧化硅或氮氧化硅形成的保護(hù)層。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)陣列波導(dǎo)光柵的加熱器的示例 性的溫度控制系統(tǒng)400的高級(jí)示意框圖。數(shù)字427和425分別指光柵 的加熱器和溫度傳感器。溫度補(bǔ)償電源440可以驅(qū)動(dòng)RTD (電阻溫度 器件)傳感器425。各種熱敏電阻、二極管、和熱電偶也可以用作溫度 傳感器。還應(yīng)該注意，電源440可以用電流變換器(sink)來代替，而 不影響系統(tǒng)400的操作原理。
在溫度傳感器425上產(chǎn)生的電壓可以輸入到溫度讀出裝置442，諸 如圖4所示的模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器。比較器445可以將從溫度讀 出裝置442接收的讀數(shù)與從輸入端446接收的設(shè)定點(diǎn)電壓比較，并且 可以在輸出端447上產(chǎn)生差信號(hào)。然后，差信號(hào)可以通過過濾機(jī)構(gòu)450 并且可以控制加熱器驅(qū)動(dòng)電路455。在圖示的實(shí)施方式中，加熱器驅(qū)動(dòng) 電路455可以是脈沖寬度調(diào)制器，而過濾機(jī)構(gòu)450可以是低通時(shí)間平 均濾波器。
比較器445和過濾機(jī)構(gòu)450可以通過微控制器執(zhí)行的程序編碼來
實(shí)現(xiàn)。微控制器可以周期性地啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器442 (其可以是同一微 控制器的部分)的操作，并可以讀取由A/D轉(zhuǎn)換器442產(chǎn)生的輸出。 然后，微控制器可以將讀數(shù)與在輸入端446的設(shè)定點(diǎn)溫度信號(hào)比較， 可以計(jì)算兩個(gè)信號(hào)之間的差值，還可以求預(yù)定時(shí)間周期上的差值的平 均值，以產(chǎn)生在輸出端451的加熱器控制信號(hào)。
在示例性的溫度控制系統(tǒng)400的一些變化中，平均周期可以是系 統(tǒng)400的熱時(shí)間常數(shù)的量級(jí)(order), SP，描述加熱器輸出的變化到濾 光器的波長響應(yīng)變化的傳播的時(shí)間常數(shù)。在溫度控制系統(tǒng)400的更具 體的變化中，平均周期可以在大約1.5與5倍的系統(tǒng)熱時(shí)間常數(shù)之間。
過濾機(jī)構(gòu)450的輸出端451控制加熱器驅(qū)動(dòng)電路455的輸出端456 的信號(hào)脈沖寬度。當(dāng)比較器445檢測到對應(yīng)于其輸入端446的溫度高 于傳感器425檢測的溫度時(shí)，比較器455的極性可以使得電路455輸 出的脈沖寬度增加。這樣，改變設(shè)定點(diǎn)的電壓一一對應(yīng)地改變溫度傳 感器425的溫度。
有許多其它方式來實(shí)施用于本發(fā)明的陣列波導(dǎo)光柵的溫度控制 器，包括模擬和數(shù)字控制器的器具?，F(xiàn)成的溫度控制器也可以從許多 來源獲得，包括從Omega Engineering, Inc., 1 Omege Drive, Stamford,CT, www.omega.com, 1-800-872-9436可買到的溫度控制器。
現(xiàn)在，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)和溫度穩(wěn)定陣列波導(dǎo)光柵(例如，圖2的光柵200) 的方法，定義"有效溫度"或A的概念。從本文上面提出的陣列波導(dǎo)光 柵的操作理論，清楚地看到光柵中心波長^是光柵均勻溫度t的函數(shù)。 由此這個(gè)函數(shù)關(guān)系表示為、(t)。當(dāng)光柵的溫度在整個(gè)光柵不均勻時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致光柵通帶的一些變形和相位誤差，但是，很可能保持可識(shí)別的 中心波長^=、。在該熱狀態(tài)中光柵的有效溫度Tx參照相同的光柵來 定義，只是均勻地加熱、0\)=、。換言之，具有中心波長、的非均 勻加熱光柵的有效溫度T,等于具有相同中心波長^的相同光柵的均勻 溫度。
還要定義傳感器溫度Tr、和整體或環(huán)境溫度Te的概念，整體或環(huán) 境溫度是影響陣列波導(dǎo)光柵整體的溫度。對于覆蓋有圖案化集成加熱 器的光柵，預(yù)計(jì)接近加熱器的傳感器的溫度TV高于環(huán)境溫度Te，因?yàn)?圖案化加熱器覆蓋部分光柵，且熱量從加熱器流向遠(yuǎn)離加熱器的芯片 的區(qū)域。
經(jīng)驗(yàn)性的研究結(jié)果以及有限元件熱和光學(xué)分析導(dǎo)致兩個(gè)有用的結(jié)
果
Tr=Te+(dTr/dW)*W 和 (1)
T\=Te+(dT/dW)*W。 (2)
在等式(1)和(2)中，W是在圖案化加熱器中耗費(fèi)的功率；(dTr/dW)
是表示Tr對圖案化加熱器的功率的靈敏度的常數(shù)；且(dTr/dW)是表示有效
溫度對圖案化加熱器的功率的靈敏度的常數(shù)。等式(1)基本上是恒定 熱敏電阻的表達(dá)式，即，溫度上升與加熱器消耗的功率之間的線性關(guān) 系的表達(dá)式。因此，光柵和環(huán)境之間的溫度差(Te)是熱常數(shù)與從光
柵加熱器流到環(huán)境的總功率(W)的乘積。通過確定中間點(diǎn)的溫度(T\)， 知道總熱流量(w)和與熱常數(shù)(dTr/dW)的相關(guān)性，可以計(jì)算環(huán)境溫度
(Te)和在光柵下的溫度。等式(2)只是轉(zhuǎn)換成加熱器導(dǎo)致的有效溫
度(TV)的濾光器固有熱相關(guān)性的表達(dá)式。預(yù)計(jì)(dT2/dW)大于(dTr/dW)，因?yàn)?br> 在比均勻加熱器更有效的光柵中圖案化加熱器被設(shè)計(jì)成使波前傾斜。
應(yīng)該注意，有可能設(shè)計(jì)光學(xué)芯片，其中等式(1)和(2)的準(zhǔn)確 性下降，例如，當(dāng)傳感器測量l離熱流太遠(yuǎn)時(shí)。在根據(jù)本發(fā)明的一些 實(shí)施方式中，光和熱的設(shè)計(jì)能夠使得等式(1)和(2)的準(zhǔn)確性足以 適于目前具體應(yīng)用的規(guī)定限度之內(nèi)。例如，可能需要如下設(shè)計(jì)，在整 個(gè)環(huán)境溫度范圍偏離等式(1)和(2)不大于大約1攝氏度。經(jīng)驗(yàn)性 地或通過光和熱模型可以進(jìn)行確認(rèn)。
上面兩個(gè)等式的每一個(gè)具有三個(gè)變量在等式(1)中的T。 Te
和W;和等式(2)中的t\、 Te和W。在加熱器中消耗的功率W可以
通過檢測(或確定)加熱器驅(qū)動(dòng)器施加的電壓和電流直接測量(或設(shè)
定)。通過溫度傳感器可以估算或測量TV和Te。事實(shí)上，i;是溫度傳感 器225的溫度讀數(shù)。給出TV和W，我們可以由等式(1): Te=Tr-(dTr/dW)*W計(jì)算Te。因此，不需要測量Te。
一旦己知Te，從等式(2)
可以直接計(jì)算Tx。將這兩個(gè)步驟結(jié)合成-的等式
-水
可以獲得由Tr計(jì)算TX
<formula>formula see original document page 28</formula> (3)
在根據(jù)這個(gè)等式實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定時(shí)，W可以測量或設(shè)定；也可以選 擇t的目標(biāo)，其被稱為設(shè)定點(diǎn)溫度并標(biāo)記為Ts。在這個(gè)實(shí)施方式中， l不表示均勻光柵溫度，但是，至少對于預(yù)期環(huán)境條件下的良好設(shè)計(jì)，
直接類似于被溫度控制器保持的設(shè)定點(diǎn)溫度。常數(shù)(^)和(^)可以根
d『
據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定或精確地估算，例如利用有限元的熱和光學(xué)分析。因此， 利用單個(gè)傳感器提供的溫度讀數(shù)IV和所知道的施加給加熱器的功率， 等式(3)可以用于保持光柵的設(shè)計(jì)有效溫度(因此，保持光柵的設(shè)計(jì) 中心波長)。動(dòng)態(tài)負(fù)反饋處理可以用于穩(wěn)定在T入(設(shè)計(jì))的光柵，1\是對 應(yīng)于設(shè)計(jì)中心波長的有效溫度。 一種這樣的處理描述如下。應(yīng)該注意， 在一些實(shí)施方式中，反饋回路(feedback loop)可以是數(shù)字的；在其它 實(shí)施方式中，回路和反饋處理可以是模擬的，或合適的數(shù)字和模擬的 混合。
首先，用其它常數(shù)和參數(shù)來表示W(wǎng)。等式(1)給出這種關(guān)系
<formula>formula see original document page 28</formula>
(4)
這個(gè)結(jié)果可以代入等式(2):
<formula>formula see original document page 28</formula>
類似地，用T,和Te可以表;
<formula>formula see original document page 28</formula>(5)
<formula>formula see original document page 28</formula>(6)
在穩(wěn)定控制處理的開始，初始溫度傳感器測量值t;(i)可以用作初
始有效溫度T"l)和初始全局溫度Te(l)的估算值，其應(yīng)該在給集成加熱 器提供功率之前產(chǎn)生精確的估算值，至少用作迭代處理的初始點(diǎn)。然
后，由變形等式(6)可以計(jì)算溫度控制器的初始設(shè)定點(diǎn)溫度T"1):
<formula>formula see original document page 29</formula> (7)
其中T"設(shè)計(jì))代表需要達(dá)到光柵的設(shè)計(jì)中心波長的有效溫度。溫度控制 器設(shè)定為計(jì)算的設(shè)定點(diǎn)溫度Ts(l)，將功率施加給加熱器。這樣升高傳
感器的溫度(TV)和全局溫度(Te)，傳感器的溫度(Tr)的升高一般
較少。接下來，由溫度傳感器獲得隨后的溫度讀數(shù)T《2)，并測量W(2)， 任選地，在比小信號(hào)熱響應(yīng)時(shí)間更長的一些時(shí)間周期內(nèi)取平均值。由 變形的等式(1)計(jì)算在此時(shí)的全局溫度(Te(2)):
<formula>formula see original document page 29</formula> (8)
反饋回路指示控制器在Tr低于l時(shí)，增加施加給加熱器的功率，
并在l高于Ts時(shí)減少功率，從而迫使i;朝T;移動(dòng)。在確定增加或減
少功率多少時(shí)，控制器不僅考慮是否傳感器溫度只是在設(shè)定點(diǎn)溫度之 上或之下，而且考慮溫度之間的差值的大小('比例，)、溫度差變化有 多快('微分')、最近的溫度歷程('積分')、和其它因素，諸如，加速 度和帶寬。在確定施加給加熱器的功率時(shí)利用這些因素的技術(shù)已經(jīng)在
PID (比例-積分-微分)溫度控制器的文獻(xiàn)中描述。 光柵的有效溫度T"2)從等式(2)可獲得
<formula>formula see original document page 29</formula>(9)
接下來，由變形的等式(6)可以計(jì)算集成加熱器的第二設(shè)定點(diǎn)溫度 Ts(2):
<formula>formula see original document page 29</formula>(10)
圖6A和6B所示的這個(gè)迭代處理的步驟可以不斷地反復(fù)，以使光 柵達(dá)到設(shè)計(jì)有效溫度，并保持在該溫度。在穩(wěn)定的操作中，t和i;應(yīng) 該大約相同。計(jì)算的T伽馬和設(shè)計(jì)的T,之間的差值是所采用的溫度穩(wěn)定方 案的性能的量度。盡管穩(wěn)定技術(shù)已經(jīng)作為離散數(shù)字操作描述，計(jì)算和 響應(yīng)(response)可以是線性的和連續(xù)的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該
理解通過離散的或連續(xù)形式的模擬處理可以進(jìn)行等同的操作。
在這點(diǎn)上， 一種另外的觀測是合適的。集成圖案化加熱器的操作
不必，并且一般不是完全停留在它的覆蓋區(qū)(footprint);它在某種程 度上影響光柵的所有部分。然而，加熱器的非局域化效應(yīng)概念上類似
于影響Te的許多其它環(huán)境因素。出于這個(gè)原因，在本討論的過程中，
忽略加熱器的非局域化效應(yīng)。
注意上面的分析，現(xiàn)在分析在同一基材上制造多個(gè)光柵(或其它
光學(xué)元件、或多個(gè)光學(xué)元件的合適構(gòu)造)的情況。圖7圖示兩個(gè)陣列 波導(dǎo)光柵701A和701B的示例性組合700，每個(gè)覆蓋有有效的圖案化 加熱器并且具有溫度傳感器。兩個(gè)光柵在同一基材上制造。
光柵701A可以與加熱器727A和溫度傳感器725A相聯(lián)合；光柵 701B可以與加熱器727B和溫度傳感器725B相聯(lián)合。如圖7所示，每 個(gè)溫度傳感器可以設(shè)置成基本上響應(yīng)其相關(guān)光柵的局部溫度?？梢源?在相對光柵/傳感器上的加熱器的交叉加熱效應(yīng)(例如由加熱器727B 對光柵701A的加熱)，但是，這些二次影響再次包括在影響兩個(gè)光柵 的全局溫度的其它因素中。因此，利用與圖4的溫度控制器400相似 的溫度控制器，和類似于圖6A和6B的處理600的疊代處理，每個(gè)光 柵可以分開(即，單獨(dú))穩(wěn)定。
交叉加熱效應(yīng)有一個(gè)有利的結(jié)果它們減小兩個(gè)加熱器727消耗 的總功率。實(shí)際上，兩個(gè)加熱器727消耗的組合功率能夠明顯小于單 個(gè)光柵/加熱器組合的功率的兩倍。當(dāng)然，兩個(gè)加熱器的組合功率可以 僅僅稍微高于單個(gè)光柵/加熱器組合消耗的功率。
圖8圖示了在一個(gè)基材上制造的兩個(gè)陣列波導(dǎo)光柵801A和801B 的組合800，具有兩個(gè)相關(guān)的加熱器827A和827B。組合800類似于 組合700，但是采用單個(gè)溫度傳感器825來溫度穩(wěn)定兩個(gè)光柵801A和 801B。溫度傳感器825靠近光環(huán)三801B設(shè)置，使得它的讀數(shù)更能表示 光柵801B的溫度，而不是光柵801A的溫度。光柵801B被稱為主光 柵，光柵801A稱為次要或從屬光柵。
用于溫度穩(wěn)定多光柵、單溫度傳感器芯片(基材)的方法與雙傳 感器的情況類似，唯一的區(qū)別在于，光柵之一的溫度控制取決于另一 光柵的控制，因此從屬光柵的控制變成開路(open-loop)處理。
在進(jìn)行處理之前，下列變量、參數(shù)、和常數(shù)定義如下:1.
2. 4.
T,是光柵801A的有效溫度； 《是光柵801B的有效溫度；
WA是供給加熱器827A并由加熱器827A消耗的功率; WB是供給加熱器827B并由加熱器827B消耗的功率；
^是T;對WA的靈敏度； "i是T:對wB的靈敏度；
IV是溫度傳感器的溫度指示(如上面處理的單光柵的情況); 是溫度傳感器的溫度Tr對功率WA的靈敏度；
是溫度傳感器的溫度i;對功率wB的靈敏度。6.7.8.
9. ,s
經(jīng)驗(yàn)性結(jié)果和有限元的熱和光分析導(dǎo)致幾個(gè)因素中的有利關(guān)系
T義—L =(》)*W(》)*W (U)
其中常數(shù)#和#可以經(jīng)驗(yàn)性地或利用有限元的熱和光分析來估 算。選擇光柵801A作為從屬光柵，現(xiàn)在等式(11)可以重新整理，將 WA表示為WB和靜態(tài)參數(shù)的函數(shù)，得到以下關(guān)系式
《、 ^乂
*『B
(12)
、,，
在這個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)前述用于單光柵情況的方法可以控制用 于使主光柵穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)功率WB,將加熱器827A對主光柵801B的溫 度的影響與其它環(huán)境影響合在一起。因此，可獲得驅(qū)動(dòng)功率WB，因?yàn)?它由溫度控制器直接設(shè)定或可以例如利用表示通過主光柵801B的電 流的電流傳感器測量。確定WA所需的等式(12)的所有其它條件也可
獲得(1)用于T;和T;的值是達(dá)到每個(gè)設(shè)計(jì)中心波長所需的各個(gè)光
柵的有效溫度，因此，其用TJ設(shè)計(jì))和T,(設(shè)計(jì))表示；且(2)響應(yīng)系 和^是經(jīng)驗(yàn)性或通過對預(yù)期操作建模(光和熱)而確定的器
件的常數(shù)。對于WB的每個(gè)操作點(diǎn)，提供給從屬光柵801A的加熱器 827A并由你消耗的合適功率可以利用下面的公式確定
<formula>formula see original document page 32</formula>僅僅出于解釋的目的，本文相當(dāng)詳細(xì)地描述了發(fā)明的光學(xué)器件及 熱調(diào)節(jié)和穩(wěn)定它們的方法。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的整體或其特征均 不限制本發(fā)明的普遍原理。特別地，本發(fā)明不限于陣列波導(dǎo)光柵，還 包括其它光學(xué)器件。本發(fā)明也不限于特定的溫度控制器、加熱器、溫 度傳感器、和所述的其它元件，還延伸到支撐本發(fā)明的原理的所有應(yīng) 用。不違背本發(fā)明闡述的精神和范圍，在此所述的具體特征可以用于 有些實(shí)施方式，但不能用于其它實(shí)施方式。而且，穩(wěn)定器件的波長響 應(yīng)的所述的具體迭代處理不限制本發(fā)明。其它迭代處理可以用于在它 們的設(shè)計(jì)中心波長調(diào)節(jié)和穩(wěn)定光學(xué)元件。元件的不同物理設(shè)置和不同 步驟順序也落入本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)，具有兩個(gè)光柵的實(shí)施方式是要 解釋原理，可等同地應(yīng)用于具有三個(gè)或更多光柵的實(shí)施方式。還應(yīng)該 注意，在說明書和權(quán)利要求書中涉及本發(fā)明的裝置實(shí)施方式，"連接
(couple)"、"連接(connect)"和帶有變形詞素的類似單詞不必含有緊 接著或直接連接的意思，而是包括在它們的含義內(nèi)的中間元件的連接。 在本文中，關(guān)于參數(shù)或數(shù)量使用的"大約是(ofthe order of)"和類似 表達(dá)表示沿任一方向的大約一個(gè)數(shù)量級(jí)(10倍)的變化。類似地，如 本文使用的術(shù)語"在......范圍內(nèi)"或"在......之間"包括由術(shù)語"在......
范圍內(nèi)"或"在......之間"中間列出的數(shù)值限定的范圍，以及在該范
圍內(nèi)包含的任何和所有子范圍，其中每個(gè)這種子范圍被限定為在該范 圍內(nèi)的任何值作為第一端點(diǎn)，且在該范圍內(nèi)的大于第一端點(diǎn)的任何值 作為第二端點(diǎn)。許多另外的改型在上述公開內(nèi)，且本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)該理解，在有些情況下，本發(fā)明的一些特征將在缺少其它特征 的相應(yīng)使用的情況下采用。因此，示例性的實(shí)例不限定本發(fā)明的邊界
和范圍以及本發(fā)明提供的合法保護(hù)，權(quán)利要求及其等同物起上述作用。
權(quán)利要求
1.一種集成光學(xué)器件，包括具有光波長響應(yīng)的光學(xué)元件，所述光波長響應(yīng)是所述光學(xué)元件的溫度的函數(shù)；鄰近所述光學(xué)元件設(shè)置的加熱元件，其能夠?qū)е滤龉鈱W(xué)元件的溫度升高；溫度傳感元件，其能夠產(chǎn)生所述溫度傳感元件的位置處的溫度指示，其中在所述位置由所述加熱元件導(dǎo)致的溫度升高超過在所述光學(xué)器件的至少一個(gè)區(qū)域由所述加熱元件導(dǎo)致的相應(yīng)溫度升高；和連接到所述加熱元件和所述溫度傳感元件的溫度控制器，用于接收溫度的指示，并基于從所述溫度傳感元件接收的溫度指示，設(shè)定在所述加熱元件中消耗的功率，從而驅(qū)動(dòng)所述光波長響應(yīng)至預(yù)定的波長。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成光學(xué)器件，其中在所述光學(xué)器件的穩(wěn)定熱狀態(tài)，由所述溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度 指示按照在所述加熱元件中消耗的功率的第一基本成線性的函數(shù)而變 化；且在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述光學(xué)元件的有效溫度按照在所述加熱元件中 消耗的功率的第二基本成線性的函數(shù)而變化。
3. 如權(quán)利要求2所述的集成光學(xué)器件，其中所述光學(xué)元件包括干 涉濾光器，所述干涉濾光器包括多個(gè)不同長度的光程。
4. 如權(quán)利要求3所述的集成光學(xué)器件，其中所述干涉濾光器包括 陣列波導(dǎo)光柵。
5. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述加熱元件包括高 效圖案化加熱器。
6. 如權(quán)利要求5所述的集成光學(xué)器件，其中所述溫度傳感元件包 括電阻溫度器件。
7. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述溫度控制器進(jìn)行 所述加熱元件中消耗的功率的迭代調(diào)整，以將所述光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到 所述預(yù)定波長。
8. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一基本成線性的函數(shù)由第一熱常數(shù)(A)表述，所述第一熱常數(shù)(i)是溫度指示的增加與所述加熱元件中消耗的功率的比率； 所述第二基本成線性的函數(shù)由第二熱常數(shù)(^)表述，所述第二 熱常數(shù)(，)是所述光波長響應(yīng)的變化與所述加熱元件中消耗的功率 的比率；所述溫度控制器能夠基于(0在第一周期中從所述溫度傳感元件 接收的一個(gè)或多個(gè)溫度指示，(ii)在第一周期中由所述加熱元件消耗 的功率，和(iii)所述第一熱常數(shù)，來估算在第一周期中的所述光學(xué)元件的全局溫度(t;);所述光學(xué)元件的光波長響應(yīng)基本上等于所述光學(xué)元件的第一有效溫度處的預(yù)定波長；且所述溫度控制器能夠通過執(zhí)行以下操作來確定，在跟隨第一周期 的第二周期中，所述溫度控制器要將所述溫度傳感元件的溫度指示驅(qū) 動(dòng)到的設(shè)定點(diǎn)，計(jì)算第一周期中所述第一有效溫度與所述光學(xué)元件的全局溫 度的估算值之間的差值，計(jì)算所述第一熱常數(shù)與所述第二熱常數(shù)的比率， 計(jì)算所述差值與所述比率的乘積，和將所述乘積加到第一周期中所述光學(xué)元件的全局溫度的估算 值中，以獲得設(shè)定點(diǎn)。
9. 如權(quán)利要求8所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一周期的持續(xù) 時(shí)間達(dá)到熱時(shí)間常數(shù)的量級(jí)，所述熱時(shí)間常數(shù)表征所述加熱元件中消 耗的功率的變化至所述光波長響應(yīng)的變化的傳播。
10. 如權(quán)利要求8所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一周期的持 續(xù)時(shí)間超過熱時(shí)間常數(shù)，所述熱時(shí)間常數(shù)表征所述加熱元件中消耗的 功率的變化至所述光波長響應(yīng)的變化的傳播。
11. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述加熱元件包括基本上消耗由加熱元件消耗的所有功率的加熱器活性部分；所述溫度傳感元件包括電阻按照溫度的函數(shù)變化的傳感器活性部 分；且所述加熱器活性部分和傳感器活性部分由相同的材料制成。
12. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述溫度傳感元件 包括設(shè)置在所述陣列波導(dǎo)光柵上的第一圖案化導(dǎo)電薄膜。
13. 如權(quán)利要求12所述的集成光學(xué)器件，其中所述加熱元件包括 設(shè)置在所述陣列波導(dǎo)光柵上的第二圖案化導(dǎo)電薄膜。
14. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述加熱元件包括 設(shè)置在所述陣列波導(dǎo)光柵上的圖案化導(dǎo)電薄膜。
15. 如權(quán)利要求4所述的集成光學(xué)器件，其中所述溫度控制器能 夠利用模擬處理確定溫度控制器要將所述溫度傳感元件的溫度指示驅(qū) 動(dòng)到的設(shè)定點(diǎn)。
16. —種集成光學(xué)器件，包括具有第一光波長響應(yīng)的第一光學(xué)元件，所述第一光波長響應(yīng)是所 述第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)；鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一加熱元件，其能夠?qū)е滤龅?一光學(xué)元件的溫度升高；第一溫度傳感元件，其能夠產(chǎn)生在所述第一溫度傳感元件的第一 位置處的溫度指示，其中在所述第一位置由所述第一加熱元件導(dǎo)致的 溫度升高超過在遠(yuǎn)離所述光學(xué)器件的所述第一位置的第一區(qū)域中由所 述加熱元件導(dǎo)致的相應(yīng)溫度升高；連接到所述第一加熱元件和所述第一溫度傳感元件的第一溫度控 制器，用于接收來自所述第一溫度傳感元件的溫度指示，并基于從所 述第一溫度傳感元件接收的溫度指示設(shè)定在所述第一加熱元件中消耗 的功率，從而將所述第一光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到第一預(yù)定波長；具有第二光波長響應(yīng)的第二光學(xué)元件，所述第二光波長響應(yīng)是所 述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)；和鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二加熱元件，其能夠?qū)е滤龅?二光學(xué)元件的溫度升高。
17. 如權(quán)利要求16所述的集成光學(xué)器件，還包括 第二溫度傳感元件，其能夠產(chǎn)生在所述第二溫度傳感元件的第二位置處的溫度指示，其中所述第二加熱元件在所述第二位置處導(dǎo)致的 溫度升高超過所述第二加熱元件在所述光學(xué)器件的第二區(qū)域處導(dǎo)致的 相應(yīng)溫度升高；和連接到所述第二加熱元件和所述第二溫度傳感元件的第二溫度控 制器，用于接收來自所述第二溫度傳感元件的溫度指示，并基于從所 述第二溫度傳感元件接收的溫度指示設(shè)定所述第二加熱元件消耗的功 率，從而將所述第二光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到第二預(yù)定波長。
18. 如權(quán)利要求17所述的集成光學(xué)器件，其中 在穩(wěn)定熱狀態(tài)，由所述第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示按照在所述第一加熱元件中消耗的功率的第一基本成線性的函數(shù)而變化；在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述第一光學(xué)元件的有效溫度按照在所述第一加熱元件中消耗的功率的第二基本成線性的函數(shù)而變化；在穩(wěn)定熱狀態(tài)，由所述第二溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示按照在所述第二加熱元件中消耗的功率的第三基本成線性的函數(shù)而變化；所述第二光學(xué)元件的有效溫度按照在所述第二加熱元件中消耗的功率的第四基本成線性的函數(shù)而變化。
19. 如權(quán)利要求18所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一光學(xué)元件 包括第一陣列波導(dǎo)光柵。
20. 如權(quán)利要求19所述的集成光學(xué)器件，其中所述第二光學(xué)元件 包括第二陣列波導(dǎo)光柵。
21. 如權(quán)利要求20所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一預(yù)定波長 等于所述第二預(yù)定波長。
22. 如權(quán)利要求19所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一加熱元件 包括高效圖案化加熱器。
23. 如權(quán)利要求22所述的集成光學(xué)器件，其中 所述第一基本成線性的函數(shù)由第一熱常數(shù)表征，所述第一熱常數(shù)是所述第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示的增加與在所述第一加熱元 件中消耗的功率的比率；所述第二基本成線性的函數(shù)由第二熱常數(shù)表征，所述第二熱常數(shù) 是所述第一光波長響應(yīng)的有效溫度變化與在所述第一加熱元件中消耗 的功率的比率；所述第一溫度控制器能夠基于(i)在第一周期中從所述第一溫度 傳感元件接收的一個(gè)或多個(gè)溫度指示、(ii)在第一周期中由所述第一 加熱元件消耗的功率、和(iii)第一熱常數(shù)，來估算在第一周期中所述 第一光學(xué)元件的全局溫度；所述第一光波長響應(yīng)基本上等于所述第一光學(xué)元件的第一有效溫 度處的第一預(yù)定波長；且所述第一溫度控制器能夠通過執(zhí)行以下操作來確定，在跟隨第一 周期的第二周期中，所述第一溫度控制器要將所述第一溫度傳感元件 產(chǎn)生的溫度指示驅(qū)動(dòng)到的設(shè)定點(diǎn)，計(jì)算第一周期中所述第一有效溫度與所述第一光學(xué)元件的全 局溫度的估算值之間的差值，計(jì)算所述第一熱常數(shù)與所述第二熱常數(shù)的比率， 計(jì)算所述差值與所述比率的乘積，和 將所述乘積加到第一周期中所述第一光學(xué)元件的全局溫度的 估算值中，以獲得設(shè)定點(diǎn)。
24.如權(quán)利要求16所述的集成光學(xué)器件，其中在穩(wěn)定熱狀態(tài)，由所述第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示按照在 所述第一加熱元件中消耗的功率的第一基本成線性的函數(shù)而變化，所 述第一基本成線性的函數(shù)由第一熱常數(shù)表征，所述第一熱常數(shù)是所述 第一溫度傳感元件產(chǎn)生的溫度指示的變化與在所述第一加熱元件中消耗的功率的比率；在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述第一光學(xué)元件的有效溫度按照在所述第一加 熱元件中消耗的功率的第二基本成線性的函數(shù)而變化，所述第二基本 成線性的函數(shù)由第二熱常數(shù)表征，所述第二熱常數(shù)是所述第一光學(xué)元 件的有效溫度的變化與在所述第一加熱元件中消耗的功率的比率；在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述第二光學(xué)元件的有效溫度按照在所述第二加 熱元件中消耗的功率的第三基本成線性的函數(shù)而變化，所述第三基本 成線性的函數(shù)由第三熱常數(shù)表征，所述第三熱常數(shù)是所述第二光學(xué)元件的有效溫度的變化與在所述第二加熱元件中消耗的功率的比率；所述第一溫度控制器能夠至少部分地基于(i)從所述第一溫度傳 感元件接收的一個(gè)或多個(gè)溫度指示、(ii)由所述第一加熱元件消耗的 功率、和(iii)第一熱常數(shù)，來估算在第一周期中所述第一光學(xué)元件的 全局溫度；所述第一光波長響應(yīng)基本上等于所述第一光學(xué)元件的第一有效溫 度處的第一預(yù)定波長；所述第二光波長響應(yīng)基本上等于所述第二光學(xué)元件的第二有效溫 度處的第二預(yù)定波長；所述第一溫度控制器能夠通過執(zhí)行以下操作來確定，在跟隨第一 周期的第二周期中，所述第一溫度控制器要將所述第一溫度傳感元件 產(chǎn)生的溫度指示驅(qū)動(dòng)到的第一設(shè)定點(diǎn)，計(jì)算所述第一有效溫度與所述全局溫度的估算值之間的第一差值，計(jì)算所述第一熱常數(shù)與所述第二熱常數(shù)的比率， 計(jì)算所述第一差值與所述比率的第一乘積，和 將所述第一乘積加到所述全局溫度的估算值中，獲得第一設(shè)定點(diǎn)；且所述第一溫度控制器能夠通過執(zhí)行以下操作來確定，所述第一溫 度控制器要將在所述第二加熱元件中消耗的功率設(shè)定到的第二設(shè)定 點(diǎn)，計(jì)算所述第二熱常數(shù)與在所述第一加熱元件中消耗的功率的第二乘積，從所述第二有效溫度中減去所述第二有效溫度來計(jì)算第二差值，將所述第二乘積加到所述第二差值中來計(jì)算總和，和 將所述總和除以所述第三熱常數(shù)，以獲得所述第二設(shè)定點(diǎn)。
25. 如權(quán)利要求24所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一加熱元件 包括第一高效圖案化加熱器，所述第二加熱元件包括第二高效圖案化 加熱器，所述第一光學(xué)元件包括第一陣列波導(dǎo)光柵，且所述第二光學(xué) 元件包括第二陣列波導(dǎo)光柵。
26. 如權(quán)利要求24所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一預(yù)定波長 等于所述第二預(yù)定波長。
27. 如權(quán)利要求25所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一加熱元件 包括設(shè)置在所述第一陣列波導(dǎo)光柵上的第一材料的第一圖案化導(dǎo)電薄 膜。
28. 如權(quán)利要求27所述的集成光學(xué)器件，其中所述第一溫度傳感 元件包括鄰近所述第一陣列波導(dǎo)光柵設(shè)置的所述第一材料的第二圖案 化導(dǎo)電薄膜。
29. —種度光學(xué)器件的光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法，所述光學(xué) 元件具有光波長響應(yīng)，所述光波長響應(yīng)是所述光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 所述方法包括提供在所述光學(xué)器件上鄰近所述光學(xué)元件處設(shè)置的加熱元件，所 述加熱元件能夠?qū)е滤龉鈱W(xué)元件的溫度升高；提供在所述光學(xué)器件上的溫度傳感元件，其中所述溫度傳感元件 能夠產(chǎn)生在所述溫度傳感元件位置處的溫度指示，其中在所述位置由 所述加熱元件導(dǎo)致的溫度升高超過在所述光學(xué)器件的至少一個(gè)區(qū)域由 所述加熱元件導(dǎo)致的相應(yīng)溫度升高；提供連接到所述加熱元件和所述溫度傳感元件的溫度控制器，以 接收溫度指示，并基于從所述溫度傳感元件接收的溫度指示設(shè)定在所 述加熱元件中消耗的功率，從而將所述光波長響應(yīng)驅(qū)動(dòng)到預(yù)定波長；其中所述溫度控制器根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型驅(qū)動(dòng)所述光 波長響應(yīng)。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述光學(xué)元件包括干涉濾光 器，所述干涉濾光器包括不同長度的多個(gè)光程。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述光學(xué)元件包括陣列波導(dǎo)
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中提供加熱元件包括提供高效 圖案化加熱器。
33. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中提供加熱元件包括提供在所 述陣列波導(dǎo)光柵上設(shè)置的第一圖案化導(dǎo)電薄膜。
34. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中提供溫度傳感元件包括提供 在所述陣列波導(dǎo)光柵上設(shè)置的第二圖案化導(dǎo)電薄膜。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中提供第一圖案化導(dǎo)電薄膜包 括提供由第一材料制成的第一圖案化導(dǎo)電薄膜，且提供第二圖案化導(dǎo) 電薄膜包括提供由所述第一材料制成的圖案化導(dǎo)電薄膜。
36. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述光學(xué)元件的光波長響應(yīng)基本上等于所述光學(xué)元件的第一有效 溫度處的第一預(yù)定波長；且所述溫度控制器能夠基于(i)從所述溫度傳感元件接收的一個(gè)或多個(gè)溫度指 示、(ii)由所述加熱元件消耗的功率、和(iii)在穩(wěn)定熱狀態(tài)溫度指 示的增加與在所述加熱元件中消耗的功率的比率，來估算所述光學(xué)元件的全局溫度(Te);能夠通過執(zhí)行以下操作來確定所述溫度控制器要將所述溫度 傳感元件的溫度指示驅(qū)動(dòng)到的設(shè)定點(diǎn)，計(jì)算所述第一有效溫度與所述光學(xué)元件的全局溫度的估 算值之間的差值，計(jì)算所述第一熱常數(shù)與所述第二熱常數(shù)的比率，計(jì)算所述差值與所述比率的乘積，和將所述乘積加到所述全局溫度的估算值中，以獲得所述設(shè)定點(diǎn)。
37. —種對光學(xué)器件的光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法，所述光學(xué) 元件具有光波長響應(yīng)，所述光波長響應(yīng)是所述光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 當(dāng)所述光學(xué)元件在第一有效溫度時(shí)，所述光波長響應(yīng)等于預(yù)定波長， 所述方法包括從所述光學(xué)器件上的溫度傳感元件接收溫度指示，所述溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述溫度傳感元件位置處的溫度指示；和調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上的加熱元件的功率，以將所述光學(xué)元 件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第一有效溫度，其中調(diào)節(jié)功率包括利用所述 光學(xué)器件的線性化模型，其中在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述光學(xué)元件的有效溫 度以第一速率隨著提供給所述加熱元件的功率的增加而升高，且所述 溫度指示以第二速率隨著提供給所述加熱元件的功率的增加而升高。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述光學(xué)元件包括陣列波導(dǎo) 光柵。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述光學(xué)器件包括在所述陣 列波導(dǎo)光柵上設(shè)置的高效圖案化加熱器。
40. —種對光學(xué)器件的第一和第二光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法， 所述第一光學(xué)元件具有第一光波長響應(yīng)，所述第一光波長響應(yīng)是所述 第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)，當(dāng)所述第一光學(xué)元件在第一有效溫度時(shí)， 所述第一光波長響應(yīng)等于第一預(yù)定波長，所述第二光學(xué)元件具有第二 光波長響應(yīng)，所述第二光波長響應(yīng)是所述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 當(dāng)所述第二光學(xué)元件在第二有效溫度時(shí)，所述第二光波長響應(yīng)等于第 二預(yù)定波長，所述方法包括從所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一溫度傳感元 件接收第一溫度指示，所述第一溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述第一溫 度傳感元件位置處的第一溫度指示，調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一加 熱元件的第一功率，以將所述第一光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 一有效溫度，其中調(diào)節(jié)第一功率包括利用第一反饋控制回路中的所述第一溫度指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第一功率；從所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二溫度傳感元 件接收第二溫度指示，所述第二溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述第二溫度傳感元件位置處的第二溫度指示；和調(diào)節(jié)供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二加熱 元件的第二功率，以將所述第二光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第二 有效溫度，其中調(diào)節(jié)第二功率包括利用第二反饋控制回路中的所述第 二指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第二功率；其中所述線性化模型限定在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述第一光學(xué)元件的 有效溫度以第一速率隨著所述第一功率增加而升高，所述第一溫度指 示以第二速率隨著所述第一功率增加而升高，所述第二光學(xué)元件的有 效溫度以第三速率隨著所述第二功率的增加而升高，且所述第二溫度 指示以第四速率隨著所述第二功率的增加而升高。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第一光學(xué)元件包括第一 陣列波導(dǎo)光柵，且所述第二光學(xué)元件包括第二陣列波導(dǎo)光柵。
42. 如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述第一加熱元件包括第一 高效圖案化光柵。
43. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第一預(yù)定波長等于所述 第二預(yù)定波長。
44. 一種對光學(xué)器件的第一和第二光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法， 所述第一光學(xué)元件具有第一光波長響應(yīng)，所述第一光波長響應(yīng)是所述 第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)，當(dāng)所述第一光學(xué)元件在第一有效溫度時(shí)， 所述第一光波長響應(yīng)等于第一預(yù)定波長，所述第二光學(xué)元件具有第二 光波長響應(yīng)，所述第二光波長響應(yīng)是所述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 當(dāng)所述第二光學(xué)元件在第二有效溫度時(shí)，所述第二光波長響應(yīng)等于第 二預(yù)定波長，所述方法包括從所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的溫度傳感元件接 收溫度指示，所述溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述溫度傳感元件位置處 的溫度指示，調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一加 熱元件的第一功率，以將所述第一光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 一有效溫度，其中調(diào)節(jié)第一功率包括利用反饋控制回路中的所述溫度 指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第一功率；調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二加 熱元件的第二功率，以將所述第二光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 二有效溫度，其中調(diào)節(jié)第二功率包括在所述光學(xué)器件的線性化模型中 利用所述溫度指示和所述第一功率水平來設(shè)定所述第二功率；其中所述線性化模型限定在穩(wěn)定熱狀態(tài)，所述第一光學(xué)元件的 有效溫度以第一速率隨著所述第一功率的增加而升高，所述溫度指示 以第二速率隨著所述第一功率的增加而升高，且所述第二光學(xué)元件的 有效溫度以第三速率隨著所述第二功率的增加而升高。
45. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述第一光學(xué)元件包括第一 陣列波導(dǎo)光柵，且所述第二光學(xué)元件包括第二陣列波導(dǎo)光柵。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述第一加熱元件包括第一 高效圖案化光柵。
47. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述第一預(yù)定波長等于所述 第二預(yù)定波長。
48. —種對光學(xué)器件的第一和第二光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法， 所述第一光學(xué)元件具有第一光波長響應(yīng)，所述第一光波長響應(yīng)是所述 第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)，當(dāng)所述第一光學(xué)元件在第一有效溫度時(shí)， 所述第一光波長響應(yīng)等于第一預(yù)定波長，所述第二光學(xué)元件具有第二 光波長響應(yīng)，所述第二光波長響應(yīng)是所述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 當(dāng)所述第二光學(xué)元件在第二有效溫度時(shí)，所述第二光波長響應(yīng)等于第 二預(yù)定波長，所述方法包括從所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一溫度傳感元 件接收第一溫度指示，所述第一溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述第一溫 度傳感元件位置處的所述第一溫度指示，調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一加 熱元件的第一功率，以將所述第一光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 一有效溫度，其中調(diào)節(jié)第一功率的步驟包括利用第一反饋控制回路中 的所述第一溫度指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第一 功率；從所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二溫度傳感元 件接收第二溫度指示，所述第二溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述第二溫 度傳感元件位置處的所述第二溫度指示；和調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二加 熱元件的第二功率，以將所述第二光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 二有效溫度，其中調(diào)節(jié)第二功率包括利用第二反饋控制回路中的所述 第二指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第二功率。
49. 一種對光學(xué)器件的第一和第二光學(xué)元件進(jìn)行溫度穩(wěn)定的方法， 所述第一光學(xué)元件具有第一光波長響應(yīng)，所述第一光波長響應(yīng)是所述 第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)，當(dāng)所述第一光學(xué)元件在第一有效溫度時(shí)， 所述第一光波長響應(yīng)等于第一預(yù)定波長，所述第二光學(xué)元件具有第二 光波長響應(yīng)，所述第二光波長響應(yīng)是所述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)， 當(dāng)所述第二光學(xué)元件在第二有效溫度時(shí)，所述第二光波長響應(yīng)等于第二預(yù)定波長，所述方法包括從所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的溫度傳感元件接 收溫度指示，其中所述溫度傳感元件能夠產(chǎn)生在所述溫度傳感元件位 置處的溫度指示，調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第一光學(xué)元件設(shè)置的第一加 熱元件的第一功率，以將所述第一光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 一有效溫度，其中調(diào)節(jié)第一功率的步驟包括利用反饋控制回路中的所 述溫度指示，根據(jù)所述光學(xué)器件的線性化模型設(shè)定所述第一功率；調(diào)節(jié)提供給所述光學(xué)器件上鄰近所述第二光學(xué)元件設(shè)置的第二加 熱元件的第二功率，以將所述第二光學(xué)元件的有效溫度驅(qū)動(dòng)到所述第 二有效溫度，其中調(diào)節(jié)第二功率包括在所述光學(xué)器件的線性化模型中 利用所述溫度指示和所述第一功率水平來設(shè)定所述第二功率。
50. —種集成光學(xué)器件，包括具有光波長響應(yīng)的光學(xué)元件，所述光波長響應(yīng)是所述光學(xué)元件的 溫度的函數(shù)；禾口用于通過在所述光學(xué)元件中消耗功率來調(diào)整所述光學(xué)元件的溫度 的裝置，其中利用所述光學(xué)元件的有效溫度或所述光學(xué)元件的溫度指 示中的至少一個(gè)的至少一個(gè)線性函數(shù)確定消耗的功率。
51. —種集成光學(xué)器件，包括具有第一光波長響應(yīng)的第一光學(xué)元件，所述第一光波長響應(yīng)是所 述第一光學(xué)元件的溫度的函數(shù)；具有第二光波長響應(yīng)的第二光學(xué)元件，所述第二光波長響應(yīng)是所 述第二光學(xué)元件的溫度的函數(shù)；和 至少一個(gè)用于通過在所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件中消耗功 率來調(diào)整所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件的溫度的裝置，其中利用 所述光學(xué)元件的有效溫度或所述光學(xué)元件的溫度指示中的至少一個(gè)的 至少一個(gè)線性函數(shù)，確定每個(gè)裝置用于調(diào)節(jié)溫度所消耗的功率。
全文摘要
利用有效的溫度調(diào)節(jié)，集成光路的線性熱和光模式能夠用于溫度穩(wěn)定一個(gè)或多個(gè)電路(455)的光學(xué)元件。為了穩(wěn)定單個(gè)光學(xué)元件，諸如陣列波導(dǎo)光柵(AWG)、溫度傳感器(425)、和加熱器(427)可以鄰近光柵設(shè)置。隨后，熱和光系數(shù)可以用于選擇用于溫度控制器(400)的合適溫度設(shè)定點(diǎn)，該溫度傳感器(400)接收來自傳感器的讀數(shù)并確定加熱器中消耗的功率。多個(gè)AWG可以單獨(dú)地被穩(wěn)定，交叉加熱因素和其它環(huán)境因素可以合在一起。
文檔編號(hào)G02B6/28GK101375189SQ200580052565
公開日2009年2月25日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者A·J·蒂克納, C·霍, H·徐, J·拉姆, J·韋弗, M·嚴(yán), T·S·塔爾特 申請人:尼奧弗托尼克斯公司