Automated tuning and locking of high-order microring resonator filter in integrated photonics

Automatic resonance tuning and locking is performed in high-order cou- pled microring resonator (MRR) filters using a feedback system. Compen- sating fabrication tolerances and accurate reconfiguration in the tunable architectures are expected adopting this feedback scheme. Proposed meth- ods based on sequential tuning of resonators fail in presence of phase cou- pling due to thermal x-talk resulting from thermo optic actuators. Adopting eigen solution of phase coupled system, a novel locking scheme is devel- oped for high order MRR filters. Tuned condition of filter is maintained in presence of large temperature, signal wavelength and input power per- turbations. This method is evaluated in numerical simulations on a hitless tunable filter and implemented on a 3rd order microring filter fabricated in a high-index-contrast silicon oxynitride (SiON) platform. Convergence is achieved from any random perturbations alongside some advance features like self-adaptation of the filter shape to the signal spectrum. This approach is general and can be extended to different photonic architectures.

In questo lavoro di tesi viene presentato un sistema di controllo retroazio- nato per il tuning automatico e il locking di un filtro a risonatori ad anello accoppiati in tecnologia ottica integrata, al fine di consentire sia la com- pensazione delle tolleranze di fabbricazione che la riconfigurazione accurata di architetture sintonizzabili. I metodi convenzionali basati sulla sintoniz- zazione sequenziale dei risonatori non consentono un controllo accurato in presenza di accoppiamento tra le fasi degli anelli che compongono il filtro, ad esempio nel caso di crosstalk tra attuatori termici. Adottando un sistema basato sugli autovettori del sistema di fasi accoppiate, viene dimostrata la sintronizzazione e la stabilizzazione di filtri in presenza di elevate variazioni di temperatura, di lunghezza d’onda e potenza del segnale ottico in ingres- so. Il metodo proposto é stato valutato attraverso simulazioni numeriche su un filtro sintonizzabile hitless e implementato sperimentalmente su un filtro del terzo ordine fabbricato in una piattaforma ad alto contrasto di indice di rifrazione in tecnologia ossinitruro di silicio (SiON). E’ stata dimostrata la convergenza dell’algoritmo proposto nel caso di perturbazioni casuali e la capacitá del filtro di auto-adattamento allo spettro del segnale. Questo approccio é generale e piú essere esteso a diverse architetture fotoniche.