Strumentazione elettronica versatile per la regolazione ad anello chiuso di risonatori ottici integrati

In questo lavoro di tesi è stata realizzata una piattaforma elettronica per monitorare la radiazione luminosa condotta da guide d’onda a semiconduttore e poter controllare il punto di lavoro di dispositivi ottici integrati. Sebbene i chip ottici siano pronti ad ospitare un numero ingente di dispositivi, l’integrazione su larga scala resta critica a causa dell’aumento di fenomeni parassiti con la miniaturizzazione; per assicurare un buon funzionamento di tali circuiti fotonici è dunque necessario un controllo in anello chiuso. Il funzionamento del sistema si basa su una misura non invasiva della luce, sfruttando il sensore CLIPP (ContactLess Integrated Photonic Probe), per mezzo del quale variazioni di potenza ottica vengono misurate in termini di variazioni di conduttanza elettrica. La piattaforma genera il segnale ad alta frequenza (50kHz÷10MHz) necessario per pilotare le CLIPP e come riferimento per il lock-in, permette di acquisire ed elaborare contemporaneamente segnali da più sensori e di comandare attuatori termici, implementando diverse funzioni ottiche in base all’algoritmo di controllo utilizzato. Lo strumento possiede dunque più canali, indipendenti ed identici tra loro, progettati per amplificare, demodulare, filtrare e infine convertire A/D e D/A il segnale. Le operazioni digitali interne alla piattaforma e l’algoritmo di controllo sono gestite dall’FPGA Spartan 6 XEM6010. Innanzitutto è stata realizzata una piattaforma general purpose a 3 canali impiegabile in diverse condizioni di misura (grazie alla presenza di stadi a guadagno e banda variabile) e mediante la quale è possibile svolgere varie funzioni ottiche. In seguito si è sviluppata un’altra piattaforma (4DML), a 8 canali, in collaborazione con Huawei Technologies, la quale nello specifico consente di effettuare multiplazione a divisione di lunghezza d’onda e carving per 4 canali, impiegando 4 anelli risonanti opportunamente retroazionati, con lo scopo di migliorare la qualità di comunicazioni ottiche. La progettazione di entrambe le piattaforme è stata ottimizzata in termini di architettura, SNR e risoluzione ottenibile: la minima conduttanza di guida rilevabile si attesta intorno al pS.