本發(fā)明屬于集成光電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于多模波導(dǎo)的新型光調(diào)制器。

背景技術(shù)：

光調(diào)制器是光通信、光互連等系統(tǒng)必不可少的核心器件，也是實(shí)現(xiàn)超高容量光通信技術(shù)的關(guān)鍵器件。基于光波導(dǎo)技術(shù)的集成型光調(diào)制器是當(dāng)前的主流技術(shù)。從調(diào)制機(jī)理上看，主要包括以下幾種：采用電光材料的電光效應(yīng)、半導(dǎo)體材料的載流子色散效應(yīng)和電致吸收效應(yīng)等；從光調(diào)制器結(jié)構(gòu)上來(lái)看，主要有基于單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的電致吸收型振幅型調(diào)制器、馬赫澤德干涉儀(mzi)結(jié)構(gòu)的振幅調(diào)制器或位相型調(diào)制器等。

隨著光通信容量需求日益增長(zhǎng)，系統(tǒng)對(duì)光調(diào)制器的相關(guān)指標(biāo)提出新的要求，包括：超小尺寸、超低驅(qū)動(dòng)電壓、超高速度、超高消光比。目前某些技術(shù)或設(shè)計(jì)能滿足某些單一指標(biāo)，但非常難以同時(shí)滿足這些要求。事實(shí)上，如何同時(shí)滿足這些要求成為了當(dāng)前光調(diào)制器研究面臨的重大挑戰(zhàn)。

要應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，其關(guān)鍵在于如何加強(qiáng)光與光調(diào)制區(qū)的相互作用。最常用的方法是增加光調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度，從而增加光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，由此可達(dá)到降低驅(qū)動(dòng)電壓或提升消光比的效果。然而，光調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度的增加，不但使得器件尺寸增大，而且使得器件電容增大，嚴(yán)重限制了器件調(diào)制速度方面的性能。因此，這種方法并非最佳選擇。

為了增強(qiáng)光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，另一種常用的方法是引入微腔，通過(guò)諧振的方法來(lái)加強(qiáng)光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，從而減小器件尺寸、降低驅(qū)動(dòng)電壓。然而，微腔調(diào)制器的最大問(wèn)題在于其工作波長(zhǎng)單帶非常窄，因而需要非常好的諧振波長(zhǎng)控制方法，極大地限制了其應(yīng)用。

因此，亟需發(fā)明新的方法與結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)小尺寸、低驅(qū)動(dòng)電壓、高速度、高消光比等光調(diào)制器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中缺少同時(shí)滿足多方面要求的光調(diào)制器的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多模波導(dǎo)的新型光調(diào)制器，能夠顯著增強(qiáng)光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)小尺寸、低驅(qū)動(dòng)電壓、高速度、高消光比等光調(diào)制器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的光調(diào)制器是具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的電致吸收調(diào)制器，或是具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的相位調(diào)制器，或是具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的馬赫澤德干涉儀(mzi)調(diào)制器。

所述的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)是主要由接入波導(dǎo)、第一彎曲連接波導(dǎo)組、模式復(fù)用器、第一多模連接波導(dǎo)、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)、第二多模連接波導(dǎo)、模式解復(fù)用器、第二彎曲連接波導(dǎo)組和接出波導(dǎo)構(gòu)成，以模式復(fù)用器的輸入端作為所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的輸入端，以模式復(fù)用器的輸入端或者模式解復(fù)用器的輸出端作為所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的輸出端。

所述的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)中，模式復(fù)用器的輸入端口和模式解復(fù)用器的輸出端口數(shù)量相同均為奇數(shù)個(gè)，接入波導(dǎo)與模式復(fù)用器的第一個(gè)輸入端相連，模式復(fù)用器以第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口之間通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將第一個(gè)輸入端和最后一個(gè)輸入端口之間的每?jī)蓚€(gè)輸入端口相連，模式復(fù)用器的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)、第二多模連接波導(dǎo)與模式解復(fù)用器輸入端相連，模式解復(fù)用器以第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將每相鄰的兩個(gè)輸出端口相連，模式解復(fù)用器的第n個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)相連；i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n表示模式復(fù)用器輸入端口的總數(shù)和模式解復(fù)用器的輸入端口總數(shù)。

所述的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)中，模式復(fù)用器的輸入端口比模式解復(fù)用器的輸出端口數(shù)量相同均為偶數(shù)個(gè)，接入波導(dǎo)與模式復(fù)用器的第一個(gè)輸入端相連，模式復(fù)用器以第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口之間通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將第一個(gè)輸入端和最后一個(gè)輸入端口之間的每?jī)蓚€(gè)輸入端口相連，模式復(fù)用器第n個(gè)輸入端口與接出波導(dǎo)相連，模式復(fù)用器的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)、第二多模連接波導(dǎo)與模式解復(fù)用器輸入端相連，模式解復(fù)用器以第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將每相鄰的兩個(gè)輸出端口相連，i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n表示模式復(fù)用器輸入端口或者模式解復(fù)用器輸出端口總數(shù)。

所述的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)中，模式復(fù)用器的輸入端口比模式解復(fù)用器的輸出端口數(shù)量相同均為偶數(shù)個(gè)，接入波導(dǎo)與模式復(fù)用器的第一個(gè)輸入端相連，模式復(fù)用器以第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口之間通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將第一個(gè)輸入端和最后一個(gè)輸入端口之間的每?jī)蓚€(gè)輸入端口相連，模式復(fù)用器第n個(gè)輸入端口與模式解復(fù)用器第n個(gè)輸出端口相連，模式復(fù)用器的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)、第二多模連接波導(dǎo)與模式解復(fù)用器輸入端相連，模式解復(fù)用器以第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)相連的方式將每相鄰的兩個(gè)輸出端口相連，模式解復(fù)用器第n-1個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)相連，i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n表示模式復(fù)用器輸入端口或者模式解復(fù)用器輸出端口總數(shù)。

所述的模式復(fù)用器和模式解復(fù)用器的模式均至少包含一個(gè)橫電(te)?；蛞粋€(gè)橫磁(tm)模組成的模式。

所述的模式復(fù)用器和模式解復(fù)用器均具有n個(gè)模式通道，包括m個(gè)橫電(te)模和(n–m)個(gè)橫磁(tm)模，模式復(fù)用器的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電(te)模通道，模式復(fù)用器的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁(tm)模通道，m為整數(shù)且0≤m≤n。

在m為偶數(shù)時(shí)，所述模式復(fù)用器中作為橫電(te)模通道的第m個(gè)輸入端口和作為橫磁(tm)模通道的第m+1個(gè)輸入端口之間的第一彎曲連接波導(dǎo)插設(shè)偏振旋轉(zhuǎn)器；在m為奇數(shù)時(shí)，所述模式解復(fù)用器中作為橫電(te)模通道的第m個(gè)輸出端口和作為橫磁(tm)模通道的第m+1個(gè)輸出端口之間的第二彎曲連接波導(dǎo)插設(shè)偏振旋轉(zhuǎn)器。

所述的模式復(fù)用器、模式解復(fù)用器是基于非對(duì)稱倏逝波耦合結(jié)構(gòu)、或緩變非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)、或緩變y分支結(jié)構(gòu)。

所述的偏振旋轉(zhuǎn)器采用基于雜化模演化結(jié)構(gòu)或者雜化模干涉結(jié)構(gòu)。

所述的多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)是基于電光材料的電光效應(yīng)、或半導(dǎo)體材料的載流子色散效應(yīng)、或半導(dǎo)體材料的電致吸收效應(yīng)的光調(diào)制區(qū)。

所述具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的電致吸收調(diào)制器和所述具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的相位調(diào)制器均主要由依次相連的輸入波導(dǎo)、多模調(diào)制結(jié)構(gòu)和輸出波導(dǎo)構(gòu)成。

所述的具有多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)的馬赫澤德干涉儀(mzi)調(diào)制器包含輸入波導(dǎo)、1×2功分器、第一前向連接波導(dǎo)、第一干涉臂、第一后向連接波導(dǎo)、第二前向連接波導(dǎo)、第二干涉臂、第二后向連接波導(dǎo)、2×1功分器和輸出波導(dǎo)；輸入波導(dǎo)與1×2功分器的輸入端口相連，1×2功分器的一個(gè)輸出端口依次通過(guò)第一前向連接波導(dǎo)、第一干涉臂、第一后向連接波導(dǎo)與2×1功分器的一個(gè)輸入端口相連，1×2功分器的另一個(gè)輸出端口依次通過(guò)第二前向連接波導(dǎo)、第二干涉臂、第二后向連接波導(dǎo)與2×1功分器的另一個(gè)輸入端口相連，2×1功分器的輸出端口與輸出波導(dǎo)相連；第一干涉臂和第二干涉臂中的一個(gè)或者兩個(gè)采用所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的基本工作原理是：引入多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)，利用模式復(fù)用-解復(fù)用技術(shù)，使得光能夠以不同模式的方式多次經(jīng)過(guò)光調(diào)制區(qū)，從而顯著增強(qiáng)對(duì)光場(chǎng)的調(diào)控效果。

本發(fā)明的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)是一種通用結(jié)構(gòu)，適用于基于電致吸收效應(yīng)、電光效應(yīng)、載流子色散效應(yīng)等各種原理的各種光調(diào)制器，也適用于振幅調(diào)制器和位相調(diào)制器，還適合于基于單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、馬赫-澤德干涉儀結(jié)構(gòu)、慢波結(jié)構(gòu)、微腔結(jié)構(gòu)等的光調(diào)制器。

本發(fā)明具有的有益的效果是：

本發(fā)明利用多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)以及模式復(fù)用-解復(fù)用技術(shù)，使得光能夠以不同模式的方式多次經(jīng)過(guò)光調(diào)制區(qū)，顯著增強(qiáng)對(duì)光場(chǎng)的調(diào)控效果。一方面可以達(dá)到降低驅(qū)動(dòng)電壓或提升消光比的效果；另一方面，也可大大縮短光調(diào)制區(qū)的長(zhǎng)度，從而減小器件電容，進(jìn)而提升了器件調(diào)制速度方面的性能。

因此，本發(fā)明通過(guò)其結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了光與光調(diào)制區(qū)的相互作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了小尺寸、低驅(qū)動(dòng)電壓、高速度、高消光比等多方面的優(yōu)越性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明含有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的幅度或相位光調(diào)制器示意圖。

圖2是本發(fā)明具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的馬赫澤德干涉儀(mzi)調(diào)制器示意圖。

圖3(a)-(c)是三種本發(fā)明工作于單偏振的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4(a)-(f)是六種本發(fā)明工作于雙偏振的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5(a)是本發(fā)明采用的基于級(jí)聯(lián)非對(duì)稱倏逝波耦合結(jié)構(gòu)的模式復(fù)用/解復(fù)用器件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5(b)是本發(fā)明采用的基于緩變非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)的模式復(fù)用/解復(fù)用器件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5(c)是本發(fā)明采用的基于級(jí)聯(lián)的緩變y分支結(jié)構(gòu)的模式復(fù)用/解復(fù)用器件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6(a)是本發(fā)明采用的基于雜化模演化結(jié)構(gòu)的偏振旋轉(zhuǎn)器。

圖6(b)是本發(fā)明采用的基于雜化模干涉結(jié)構(gòu)的偏振旋轉(zhuǎn)器。

圖7(a)-(c)是本發(fā)明基于半導(dǎo)體材料載流子色散效應(yīng)的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7(d)是本發(fā)明基于覆蓋有石墨烯的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7(e)是本發(fā)明基于電光效應(yīng)的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7(f)是本發(fā)明基于電致吸收效應(yīng)的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明采用4×1單偏振模式復(fù)用器和1×4單偏振模式解復(fù)用器的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)實(shí)施例。

圖9(a)-(c)是本發(fā)明采用的1×8雙偏振模式解復(fù)用器及偏振旋轉(zhuǎn)器實(shí)施例。

圖10是本發(fā)明具有多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的馬赫澤德干涉儀(mzi)調(diào)制器實(shí)施例。

圖中：1為輸入波導(dǎo)，2為1×2功分器，3a為第一前向連接波導(dǎo)，為4a第一干涉臂、5a為第一后向連接波導(dǎo)、3b為第二前向連接波導(dǎo)、4b為第二干涉臂、5b為第二后向連接波導(dǎo)、6為2×1功分器、7為輸出波導(dǎo)、4為多模調(diào)制結(jié)構(gòu)、40、輸入波導(dǎo)、41為第一彎曲連接波導(dǎo)組、42為模式復(fù)用器、43為第一多模連接波導(dǎo)、44為多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)、45為第二多模連接波導(dǎo)、46為模式解復(fù)用器、47為第二彎曲連接波導(dǎo)組、48為輸出波導(dǎo)、49為偏振旋轉(zhuǎn)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明光調(diào)制器可以是一種電致吸收調(diào)制器，包括依次相連的輸入波導(dǎo)1、多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4、輸出波導(dǎo)7；或者可以是一種相位調(diào)制器，包括依次相連的輸入波導(dǎo)1、多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4、輸出波導(dǎo)7。

如圖2所示，本發(fā)明光調(diào)制器還可以是具有多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)的馬赫澤德干涉儀mzi調(diào)制器，包含輸入波導(dǎo)1、1×2功分器2、第一前向連接波導(dǎo)3a、第一干涉臂4a、第一后向連接波導(dǎo)5a、第二前向連接波導(dǎo)3b、第二干涉臂4b、第二后向連接波導(dǎo)5b、2×1功分器6、輸出波導(dǎo)7。輸入波導(dǎo)1與1×2功分器2的輸入端口相連，1×2功分器2的一個(gè)輸出端口通過(guò)第一前向連接波導(dǎo)3a、第一干涉臂3a、第一后向連接波導(dǎo)5a與2×1功分器6的一個(gè)輸入端口相連，1×2功分器2的另一個(gè)輸出端口通過(guò)第二前向連接波導(dǎo)3b、第二干涉臂3b、第二后向連接波導(dǎo)5b與2×1功分器6的另一個(gè)輸入端口相連；2×1功分器6的輸出端口與輸出波導(dǎo)7相連；第一干涉臂4a和第二干涉臂4b中的一個(gè)或者兩個(gè)采用所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4。

多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4是主要由接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47和接出波導(dǎo)48構(gòu)成，以模式復(fù)用器42的輸入端作為所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4的輸入端，以模式復(fù)用器42的輸入端或者模式解復(fù)用器46的輸出端作為所述多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4的輸出端。

本發(fā)明具體實(shí)施采用的模式復(fù)用器42或者模式解復(fù)用器46可以是如圖5a所示的基于級(jí)聯(lián)的非對(duì)稱倏逝波耦合結(jié)構(gòu)，包括有輸入波導(dǎo)401、輸出波導(dǎo)402以及設(shè)置在輸入波導(dǎo)401和輸出波導(dǎo)402之間的多個(gè)非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)403。

本發(fā)明具體實(shí)施采用的模式復(fù)用器42或者模式解復(fù)用器46可以是如圖5b所示的基于級(jí)聯(lián)的緩變非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)，包括有輸入波導(dǎo)401、輸出波導(dǎo)402以及設(shè)置在輸入波導(dǎo)401和輸出波導(dǎo)402之間的多個(gè)緩變非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)404。

本發(fā)明具體實(shí)施采用的模式復(fù)用器42或者模式解復(fù)用器46可以是如圖5c所示的基于級(jí)聯(lián)的緩變y分支結(jié)構(gòu)，包括有輸入波導(dǎo)401、輸出波導(dǎo)402以及設(shè)置在輸入波導(dǎo)401和輸出波導(dǎo)402之間的多個(gè)緩變y分支結(jié)構(gòu)405。

本發(fā)明具體實(shí)施采用的偏振旋轉(zhuǎn)器49可以是如圖6a所示的基于雜化模演化結(jié)構(gòu)，包括有輸入波導(dǎo)401、輸出波導(dǎo)402以及設(shè)置在輸入波導(dǎo)401和輸出波導(dǎo)402之間的雜化模演化結(jié)構(gòu)406。

本發(fā)明具體實(shí)施采用的偏振旋轉(zhuǎn)器49可以是如圖6b所示的基于雜化模干涉結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)44為利用電信號(hào)調(diào)制光場(chǎng)振幅或位相的區(qū)域，優(yōu)選的可為具有載流子濃度可調(diào)控pn結(jié)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、或者是覆蓋有石墨烯的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、或是基于電光材料電光效應(yīng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、或是基于半導(dǎo)體材料電致吸收效應(yīng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

具有載流子濃度可調(diào)控pn結(jié)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以為載流子注入型、載流子耗盡型或者載流子電荷累積型。如圖7(a)-(c)所示，本發(fā)明多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)基于半導(dǎo)體材料的載流子色散效應(yīng)時(shí)采用的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

載流子注入型的光調(diào)制波導(dǎo)的光波導(dǎo)橫截面如圖7a所示，p+型摻雜區(qū)22和n+型摻雜區(qū)23兩極分別位于波導(dǎo)芯區(qū)21的兩側(cè)。

載流子耗盡型的光調(diào)制波導(dǎo)的光波導(dǎo)橫截面如圖7b所示，波導(dǎo)芯區(qū)由p型摻雜區(qū)24和n型摻雜區(qū)25組成，p⁺型摻雜區(qū)22和n⁺型摻雜區(qū)23兩極分別位于p型摻雜區(qū)24的左側(cè)、n型摻雜區(qū)25的右側(cè)。

載流子電荷累積型的光調(diào)制波導(dǎo)的光波導(dǎo)橫截面如圖7c所示，波導(dǎo)芯區(qū)由p型摻雜區(qū)24、n型摻雜區(qū)25以及位于兩者之間的sio2阻擋層組成，p⁺型摻雜區(qū)22和n⁺型摻雜區(qū)23兩極分別位于p型摻雜區(qū)24的左側(cè)、n型摻雜區(qū)25的右側(cè)。

如圖7d所示，本發(fā)明多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)基于覆蓋有石墨烯的光調(diào)制波導(dǎo)，包含波導(dǎo)芯區(qū)21，其表面覆蓋有隔離層27、隔離層27之上部分覆蓋有石墨烯28，波導(dǎo)芯區(qū)21的兩側(cè)各有金屬電極29，分別與波導(dǎo)芯區(qū)21、石墨烯28相接觸。

如圖7e所示，本發(fā)明多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)基于電光材料的電光效應(yīng)時(shí)采用的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，包含脊型波導(dǎo)芯區(qū)21，脊型波導(dǎo)芯區(qū)中間插入一個(gè)充滿電光材料的區(qū)域30、波導(dǎo)芯區(qū)21的兩側(cè)各有金屬電極29，分別與脊型波導(dǎo)芯區(qū)21兩側(cè)的平板區(qū)域相接觸。

如圖7f所示，本發(fā)明基于半導(dǎo)體材料電致吸收效應(yīng)的多模波導(dǎo)調(diào)制區(qū)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，包含本征半導(dǎo)體區(qū)域211與位于兩側(cè)的p型摻雜半導(dǎo)體區(qū)域24和n型摻雜半導(dǎo)體區(qū)域25、以及分別與p型摻雜半導(dǎo)體區(qū)域、n型摻雜半導(dǎo)體區(qū)域相接觸的兩個(gè)金屬電極29。

本發(fā)明的調(diào)制器整體工作過(guò)程和原理如下：

1、以電致吸收調(diào)制器為例實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是：連續(xù)光從輸入波導(dǎo)1入射，經(jīng)過(guò)多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4后，加載至電極上的電信號(hào)通過(guò)電致吸收效應(yīng)進(jìn)行振幅調(diào)制，形成振幅調(diào)制光后從輸出波導(dǎo)7。

2、以相位調(diào)制器為例實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是：連續(xù)光從輸入波導(dǎo)1入射，經(jīng)過(guò)多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4后，加載至電極上的電信號(hào)通過(guò)電光效應(yīng)或載流子色散效應(yīng)等進(jìn)行相位調(diào)制，形成相位調(diào)制光后從輸出波導(dǎo)7。

3、以馬赫澤德干涉儀mzi調(diào)制器為例實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是：連續(xù)光從輸入波導(dǎo)1入射，經(jīng)過(guò)1×2功分器2后分成兩束光。第一束光依次經(jīng)過(guò)第一前向連接波導(dǎo)3a、第一干涉臂4a、第一后向連接波導(dǎo)5a后進(jìn)入到2×1功分器6的一個(gè)輸入端；第二束光依次經(jīng)過(guò)第二前向連接波導(dǎo)3b、第二干涉臂4b、第二后向連接波導(dǎo)5b后進(jìn)入到2×1功分器6的另一個(gè)輸入端；兩束光被2×1功分器6合束并發(fā)生干涉。

當(dāng)?shù)谝桓缮姹?a、第二干涉臂4b兩者之一包含有一個(gè)多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4時(shí)，其中經(jīng)過(guò)多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4的光束被加載在電極上的電信號(hào)所調(diào)制，從而使得兩束光位相差為0或π，因而在2×1功分器6輸出端發(fā)生干涉相長(zhǎng)或干涉相消，最終形成了振幅調(diào)制光后從輸出波導(dǎo)7。

當(dāng)?shù)谝桓缮姹?a、第二干涉臂4b兩者均包含有一個(gè)多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4時(shí)，可以僅在兩者之一加載調(diào)制電信號(hào)，從而使得兩束光位相差為0或π，因而在2×1功分器6輸出端發(fā)生干涉相長(zhǎng)或干涉相消，最終形成了振幅調(diào)制光后從輸出波導(dǎo)7；也可同時(shí)在兩者同時(shí)加載不同調(diào)制電信號(hào)，使得兩束光位相差為0或π，因而在2×1功分器6輸出端發(fā)生干涉相長(zhǎng)或干涉相消，最終形成了振幅調(diào)制光后從輸出波導(dǎo)7。

本發(fā)明多模調(diào)制結(jié)構(gòu)的多種實(shí)施工作過(guò)程及其原理如下：

1.n為奇數(shù)，m＝0或m＝n(圖3a)。

如圖3a所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連，模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n為奇數(shù)。

以n＝5為例。當(dāng)連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第四個(gè)導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第五個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

2.n為偶數(shù)，m＝1或m＝n(圖3b)。

如圖3b所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。

以n＝4為例。當(dāng)連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第四個(gè)導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

3.n為偶數(shù)，m＝1或m＝n(圖3c)。

如圖3c所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口，模式解復(fù)用器46的第(n-1)個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。

以n＝4為例。當(dāng)連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第四個(gè)輸出端口，通過(guò)一條連接波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第四個(gè)導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

4.n為奇數(shù)，m為偶數(shù)(圖4a)。

如圖4a所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48、偏振旋轉(zhuǎn)器49；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連，模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n為奇數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為偶數(shù)，模式復(fù)用器42中作為橫電模通道的第m個(gè)輸入端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸入端口之間的第一彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝7、m＝4為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第四個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口。經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振，然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第六條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第六個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第三條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第七個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第七個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

5.n為奇數(shù)，m為奇數(shù)(圖4b)。

如圖4b所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48、偏振旋轉(zhuǎn)器49；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連，模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤n/2，n為奇數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為奇數(shù)，模式解復(fù)用器46中作為橫電模通道的第m個(gè)輸出端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸出端口之間的第二彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝7、m＝3為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)，并經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振。然后從模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第六條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第三個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第六個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第三條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第七個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第四個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第七個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

6.n為偶數(shù)，m為偶數(shù)(圖4c)。

如圖4c所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為偶數(shù)，模式復(fù)用器42中作為橫電模通道的第m個(gè)輸入端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸入端口之間的第一彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝6、m＝4為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)，從模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第四個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，并經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振，然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第六條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第六個(gè)輸入端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

7.n為偶數(shù)，m為奇數(shù)(圖4d)。

如圖4d所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為奇數(shù)，模式解復(fù)用器46中作為橫電模通道的第m個(gè)輸出端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸出端口之間的第二彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝6、m＝3為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)，并經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振，從模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第六條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第三個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第六個(gè)輸入端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

8.n為偶數(shù)，m為偶數(shù)(圖4e)。

如圖4e所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口，模式解復(fù)用器46的第(n-1)個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為偶數(shù)，模式復(fù)用器42中作為橫電模通道的第m個(gè)輸入端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸入端口之間的第一彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝6、m＝4為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)，從模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第四個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，并經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振，然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第六個(gè)輸出端口，通過(guò)連接波導(dǎo)后傳輸至模式復(fù)用器42的第六條輸入端口，再前向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

9.n為偶數(shù)，m為奇數(shù)(圖4f)。

如圖4f所示，本發(fā)明所具有的多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4包含接入波導(dǎo)40、第一彎曲連接波導(dǎo)組41、模式復(fù)用器42、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、模式解復(fù)用器46、第二彎曲連接波導(dǎo)組47、接出波導(dǎo)48；接入波導(dǎo)40與模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421相連，模式復(fù)用器42的第2i個(gè)輸入端口與第2i+1個(gè)輸入端口通過(guò)第一彎曲連接波導(dǎo)組41相連，模式復(fù)用器42的輸出端口依次通過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45與模式解復(fù)用器46輸入端相連，模式解復(fù)用器46的第2i-1個(gè)輸出端口與第2i個(gè)輸出端口通過(guò)第二彎曲連接波導(dǎo)組47相連。模式解復(fù)用器46的第n個(gè)輸出端口與模式復(fù)用器42的第n個(gè)輸入端口，模式解復(fù)用器46的第(n-1)個(gè)輸出端口與接出波導(dǎo)48相連，i為整數(shù)且1≤i≤(n-1)/2，n為偶數(shù)。模式復(fù)用器42、模式解復(fù)用器46包含有n個(gè)模式通道，其模式包含m個(gè)橫電te模、n–m個(gè)橫磁tm模，模式復(fù)用器42的第1～m個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第1～m個(gè)輸出端口均為橫電te模通道，模式復(fù)用器42的第(m+1)～n個(gè)輸入端口和模式解復(fù)用器46的第m+1～n個(gè)輸出端口均為橫磁tm模通道，m為整數(shù)且1≤m≤n。m為奇數(shù)，模式解復(fù)用器46中作為橫電模通道的第m個(gè)輸出端口和作為橫磁模通道的第m+1個(gè)輸出端口之間的第二彎曲連接波導(dǎo)插入連接有偏振旋轉(zhuǎn)器49。

以n＝6、m＝3為例。當(dāng)te(或tm)偏振的連續(xù)光從多模調(diào)制結(jié)構(gòu)4接入波導(dǎo)40入射后，經(jīng)過(guò)模式復(fù)用器42的第一個(gè)輸入端421耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第一個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第一個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第一條彎曲波導(dǎo)與模式解復(fù)用器46的第二條輸出端口相連，再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第二個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第二個(gè)輸入端口。然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第一條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第三個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第三個(gè)te(或tm)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第三個(gè)輸出端口，然后經(jīng)由第二彎曲連接波導(dǎo)組47的第二條彎曲波導(dǎo)，并經(jīng)過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器49后，轉(zhuǎn)化為正交偏振態(tài)的光，即tm(或te)偏振，從模式解復(fù)用器46的第四條輸出端口再反向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第一個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式復(fù)用器42的第四個(gè)輸入端口，然后經(jīng)由第一彎曲連接波導(dǎo)組41的第二條彎曲波導(dǎo)進(jìn)入到模式復(fù)用器42的第五個(gè)輸入端口，并耦合到第一多模連接波導(dǎo)43的第二個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，并前向傳輸經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44并被振幅或相位調(diào)制，被調(diào)制后的光在第二多模連接波導(dǎo)45前向傳輸后耦合到模式解復(fù)用器46的第六個(gè)輸出端口，通過(guò)連接波導(dǎo)后傳輸至模式復(fù)用器42的第六條輸入端口，再前向傳輸，并耦合到第二多模連接波導(dǎo)45的第三個(gè)tm(或te)偏振導(dǎo)模，繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44時(shí)再次得到振幅或相位調(diào)制后繼續(xù)反向傳輸，經(jīng)過(guò)第一多模連接波導(dǎo)43之后，耦合到模式解復(fù)用器46的第五個(gè)輸出端口，最終從與之相連的接出波導(dǎo)48輸出。

本發(fā)明實(shí)驗(yàn)實(shí)施例如下：

選用基于硅絕緣體soi材料的硅納米線光波導(dǎo)：其芯層是硅材料，厚度為220nm、折射率為3.4744；其上/下包層材料是sio2，厚度為2μm、折射率為1.4404。輸入、輸出波導(dǎo)寬度均選取為400nm，以滿足單模條件。

1.多模調(diào)制結(jié)構(gòu)(4)實(shí)施例一

多模調(diào)制結(jié)構(gòu)(4)以n＝4、m＝0為例，即：?jiǎn)纹袂闆r下，具有4個(gè)tm模式。

對(duì)于1×4單偏振模式復(fù)用器、4×1單偏振模式復(fù)用器，采用級(jí)聯(lián)的非對(duì)稱倏逝波耦合結(jié)構(gòu)，如圖8所示。1×4模式復(fù)用器或4×1模式復(fù)用器的四條輸入光波導(dǎo)或輸出光波導(dǎo)寬度均為400nm，保證單模傳輸。根據(jù)相位匹配原理，選取第一多模光波導(dǎo)31、第二多模光波導(dǎo)32、第三多模光波導(dǎo)33的寬度分別為：1.14μm、1.92μm、2.64μm；根據(jù)耦合模理論，第一耦合區(qū)光波導(dǎo)51、第二耦合區(qū)光波導(dǎo)52、第三耦合區(qū)光波導(dǎo)53的長(zhǎng)度分別取為：15.0μm、21.0μm、26.0μm。第一多模光波導(dǎo)31、第二多模光波導(dǎo)32、第三多模光波導(dǎo)33的長(zhǎng)度分別取為：45.0μm、51.0μm、56.0μm，s形彎曲波導(dǎo)參數(shù)為：橫向偏移1μm、縱向偏移15μm；根據(jù)絕熱條件，選取第一錐形光波導(dǎo)21、第二錐形光波導(dǎo)22、第三錐形光波導(dǎo)23的錐度為1/20弧度。

相應(yīng)地，第一多模連接波導(dǎo)43、第二多模連接波導(dǎo)45、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44寬度均為2.64μm。第一彎曲連接波導(dǎo)組41、第二條彎曲波導(dǎo)組47所有波導(dǎo)寬度均為400nm，彎曲半徑為10μm，以保證足夠低的彎曲損耗。

多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44采用載流子耗盡型，其橫截面如圖7b所示，波導(dǎo)芯區(qū)由p型摻雜區(qū)24和n型摻雜區(qū)25組成，p⁺型摻雜區(qū)22和n⁺型摻雜區(qū)23兩極分別位于p型摻雜區(qū)24的左側(cè)、n型摻雜區(qū)25的右側(cè)。

此時(shí)，由于包含有4個(gè)模式，光能夠在多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44來(lái)回經(jīng)過(guò)4次，因而其振幅或位相的變化達(dá)到累積為4倍的效果。若考慮同等調(diào)制效果，則其調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度可縮短為1/4，相應(yīng)地，其pn結(jié)電容也減小為1/4，因而3db調(diào)制帶寬可顯著增加(即獲得更高調(diào)制速度)。或者是，仍然采用同等調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度，此時(shí)相應(yīng)地所需的調(diào)制電壓可以顯著減小為1/4左右?；蛘呤鞘拐{(diào)制區(qū)長(zhǎng)度有所減小，如將調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度減小至1/2，則可提升其3db帶寬、且同時(shí)降低其驅(qū)動(dòng)電壓。

2.多模調(diào)制結(jié)構(gòu)(4)實(shí)施例二

多模調(diào)制結(jié)構(gòu)(4)以n＝8、m＝4為例，即：具有4個(gè)tm模式和4個(gè)te模式的情況，如圖9(a)所示。其中te、tm偏振的基模采用一個(gè)偏振合束/分束器進(jìn)行合束/分束，而其它高階模通過(guò)級(jí)聯(lián)非對(duì)稱耦合器的結(jié)構(gòu)，如圖9(b)所示。選取第一多模光波導(dǎo)31、第二多模光波導(dǎo)32、第三多模光波導(dǎo)33、第四多模光波導(dǎo)34、第五多模光波導(dǎo)35、第六多模光波導(dǎo)36的寬度分別為：0.835μm(te1)、1.035μm(tm1)、1.290μm(te2)、1.631μm(te3)、1.695μm(tm2)、2.363μm(tm3)。根據(jù)耦合理論，與各段多模波導(dǎo)相對(duì)應(yīng)的單模輸入光波導(dǎo)寬度分別為400nm、400nm、406nm、379nm、400nm、400nm，相應(yīng)的耦合區(qū)長(zhǎng)度為4.7μm、6.7μm、9.0μm、15.5μm、21.3μm、17.6，耦合區(qū)兩條波導(dǎo)之間的縫隙寬度分別為300nm、300nm、300nm、200nm、200nm、200nm。s形彎曲波導(dǎo)參數(shù)為：橫向偏移1μm、縱向偏移15μm；根據(jù)絕熱條件，選取第一錐形光波導(dǎo)21、第二錐形光波導(dǎo)22、第三錐形光波導(dǎo)23、第四錐形光波導(dǎo)24、第五錐形光波導(dǎo)25、第六錐形光波導(dǎo)26的錐度為1/20弧度。

相應(yīng)地，第一多模連接波導(dǎo)43、第二多模連接波導(dǎo)45、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44寬度均為2.363μm。

偏振合束/分束器采用三波導(dǎo)耦合系統(tǒng)，其中輸入、輸出波導(dǎo)寬度為400nm，兩者之間的寬波導(dǎo)為1.035μm，耦合區(qū)波導(dǎo)之間的縫隙寬度為300nm，如圖9(b)所示。

偏振旋轉(zhuǎn)器(49)采用切角光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如圖10所示。其中切角寬度為50nm、切角高度為70nm?；陔s化模干涉原理，選取其切角長(zhǎng)度l為22μm，可實(shí)現(xiàn)te偏振基模與tm偏振基模之間的轉(zhuǎn)換，如圖9(c)所示。

多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44采用載流子耗盡型，其橫截面如圖7b所示，波導(dǎo)芯區(qū)由p型摻雜區(qū)24和n型摻雜區(qū)25組成，p⁺型摻雜區(qū)22和n⁺型摻雜區(qū)23兩極分別位于p型摻雜區(qū)24的左側(cè)、n型摻雜區(qū)25的右側(cè)。

此時(shí)，由于包含有8個(gè)模式，光能夠在多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44來(lái)回經(jīng)過(guò)8次，因而其振幅或位相的變化達(dá)到累積為8倍的效果。若考慮同等調(diào)制效果，則其調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度可縮短為1/8，相應(yīng)地，其pn結(jié)電容也減小為1/8，因而3db調(diào)制帶寬可顯著增加(即獲得更高調(diào)制速度)?；蛘呤?，仍然采用同等調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度，此時(shí)相應(yīng)地所需的調(diào)制電壓可以顯著減小為1/8左右。或者是使調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度有所減小，如將調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度減小至1/2，則可提升其3db帶寬、且同時(shí)降低其驅(qū)動(dòng)電壓。

3.馬赫澤德干涉儀mzi調(diào)制器實(shí)施例

如圖10所示，馬赫澤德干涉儀mzi調(diào)制器包括輸入波導(dǎo)1、1×2功分器2、第一前向連接波導(dǎo)3a、第二前向連接波導(dǎo)3b、第一干涉臂4a、第二干涉臂4b、第一后向連接波導(dǎo)5a、第二后向連接波導(dǎo)5b、2×1功分器6、以及輸出波導(dǎo)7。第一干涉臂4a、第二干涉臂4b上均包含有1×4單偏振模式復(fù)用器、第一多模連接波導(dǎo)43、多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44、第二多模連接波導(dǎo)45、4×1單偏振模式復(fù)用器。多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44采用載流子耗盡型，其橫截面如圖7b所示。此時(shí)，對(duì)mzi調(diào)制器其中一條干涉臂上的多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)進(jìn)行相位調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)在其輸出端7輸出光功率強(qiáng)度的高速調(diào)制。

由于包含有4個(gè)模式，光能夠在多模波導(dǎo)光調(diào)制區(qū)44來(lái)回經(jīng)過(guò)4次，因而其振幅或位相的變化達(dá)到累積為4倍的效果。若考慮同等調(diào)制效果，則其調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度可縮短為1/4，相應(yīng)地，其pn結(jié)電容也減小為1/4，因而3db調(diào)制帶寬可顯著增加(即獲得更高調(diào)制速度)?；蛘呤牵匀徊捎猛日{(diào)制區(qū)長(zhǎng)度，此時(shí)相應(yīng)地所需的調(diào)制電壓可以顯著減小為1/4左右。或者是使調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度有所減小，如將調(diào)制區(qū)長(zhǎng)度減小至1/2，則可提升其3db帶寬、且同時(shí)降低其驅(qū)動(dòng)電壓。

由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明顯著增強(qiáng)了對(duì)光場(chǎng)的調(diào)控效果，具有其突出顯著的技術(shù)效果。

上述實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。