專利名稱：光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光通信領(lǐng)域并且尤其是涉及高速光調(diào)制器。
背景技術(shù)：
在實(shí)現(xiàn)高速寬帶光通信的嘗試中，光調(diào)制器被寄予厚望。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理對現(xiàn)有技術(shù)做了改進(jìn)，由此高速光調(diào)制器可由 多個較低速的強(qiáng)度調(diào)制器(intensity modulator)來構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，調(diào)制器從集成平面光波電路(integrated planar lightwave circuit)來構(gòu)造，包括脈沖發(fā)生器(pulse carver)、干涉儀 (interferometer)以及多個強(qiáng)度調(diào)制器和置于干涉儀臂內(nèi)的移相器 (phase shifter)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，脈沖發(fā)生器接收進(jìn)入的連續(xù)波長光信 號并且以P/N的數(shù)據(jù)率產(chǎn)生光脈沖，其中P是所期望的高速數(shù)據(jù)率而 N是一個整數(shù)。來自脈沖發(fā)生器的光輸出被引入干涉儀的臂中。當(dāng)調(diào) 節(jié)每一條臂中的移相器從而來自所有臂的信號同相(in phase)相加時， 就生成成非歸零(non-return-to-zero)輸出光信號。


參考附圖可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的更全面理解，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的高速光調(diào)制器的示意圖；以及
圖2是根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器的可選擇實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文僅闡明了本發(fā)明的原理。因此應(yīng)該明白，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 能夠設(shè)計出各種變形，所述變形雖然在文中沒有明確地表述或示出， 但卻包含了本發(fā)明的原理并且包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
而且，本文敘述的所有示例和條件語言主要只用于教育目的以幫
的思想，并且本發(fā)明構(gòu)筑為不限于這類特定敘述的示例和條件。
此外，本文敘述的本發(fā)明的原理、特征和實(shí)施例的所有陳述以及 其中的具體示例是為了包括其結(jié)構(gòu)和功能的等同物。另外，本文意圖 是該等同物既包括現(xiàn)有已知的等同物又包括在將來開發(fā)的等同物，即 不論結(jié)構(gòu)，執(zhí)行相同功能的所開發(fā)的任何元件。
因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到本文的示圖表示包含本發(fā) 明原理的說明'f生結(jié)構(gòu)的概念圖。
先參考圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)所構(gòu)造的高速調(diào)制器 IOO的示范性配置。更具體地，高速調(diào)制器100示出為集成在單個半 導(dǎo)體芯片110上，所述半導(dǎo)體芯片110包括脈沖發(fā)生器120和干涉儀 結(jié)構(gòu)127,所述干涉儀結(jié)構(gòu)127具有輸入耦合器130和由多個不同長 度波導(dǎo)135[1]…135[N]互相聯(lián)接的輸出耦合器150,其中每一個波導(dǎo) 包括強(qiáng)度調(diào)制器140[1]...140[N]和移相器145[1]...145[N]。有利的是 強(qiáng)度調(diào)制器140[1]... 140[N]可以是電吸附調(diào)制器(electroabsorption modulator, EAM),而整個干涉儀結(jié)構(gòu)可以使用常見的材料和步驟(例 如LiNb03)來構(gòu)造。
可操作地，外部連續(xù)波長(CW)光源117(例如激光)用于生成CW 光，該CW光被引入調(diào)制器芯片110中，而在所述調(diào)制器芯片110中由脈沖發(fā)生器120接收所述CW光，所述脈沖發(fā)生器120本身可以包 含EAM。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白，CW光源117沒有必要在 調(diào)制器芯片IIO的外部，而可以容易地與其他部件一起集成在芯片110 之上。然而其中優(yōu)選地，CW光源117不集成在芯片UO之上，通過 其接收CW光的芯片的邊緣優(yōu)選為設(shè)置有抗反射覆層115以促進(jìn)將所 生成的CW光耦合入芯片110。
當(dāng)CW光由脈沖發(fā)生器120接收時，光脈沖序列產(chǎn)生并通過波導(dǎo) 125被引至干涉儀結(jié)構(gòu)127的輸入耦合器130。如先前所述的，脈沖 發(fā)生器120可以有利地由EAM來構(gòu)造，而本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明 白所述EAM可以很容易制造，可以非常短并顯示出非常高的帶寬。 電吸附調(diào)制器可以有利地以非常高的速度工作并甚至可以與先前所 述的激光CW光源集成在一起。
由脈沖發(fā)生器120輸出的光脈沖被引入干涉儀127中——正如之 前所指出的一一所述干涉儀127包括輸入耦合器130、由多個不同長 度波導(dǎo)135[1]...135[N]光連接的輸出耦合器150，每一個所述波導(dǎo)包 括強(qiáng)度調(diào)制器140[1]...140[N]和移相器145[1]...145[N]。調(diào)整移相器 從而穿過(traverse)每一條臂135[1]...135[N]的信號在通過輸出耦合器 150的作用重新組合時同相相加，并且隨后從芯片IIO的邊緣通過波 導(dǎo)153輸出，所述芯片110的邊緣一一與輸入類似一一包裹有抗反射 覆層155。
正如之前所指出的，干涉儀127的每一條臂135[1]…135[N]有不 同的路徑長度?；旧?在時間上)等于1/P距離的臂間路徑長度差由 調(diào)制器100的所期望輸出數(shù)據(jù)率所決定，其中P是所期望的高速數(shù)據(jù) 率而脈沖發(fā)生器120以P/N的速率從進(jìn)入的CW光中產(chǎn)生脈沖。單個 強(qiáng)度調(diào)制器140[1]...140[N]以P/N的數(shù)據(jù)率運(yùn)行。為了生成非歸零 (NRZ)輸出信號，調(diào)節(jié)移相器145[1]...145[N],從而使得來自所有臂 135[1]...135[N]的信號同相相加。
在這點(diǎn)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在顯示本發(fā)明原理的圖1中示出的結(jié)構(gòu)可以延伸到任何數(shù)量的單個數(shù)據(jù)流的復(fù)用。例如，單個波
導(dǎo)臂135[1]...135[N]的數(shù)量可以理所當(dāng)然地與幅度調(diào)制器 140[1]...140[N]和移相器145[1]...145[N]的相應(yīng)數(shù)量一起增加。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖2,圖2示出了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的高速調(diào)制器200 的備選實(shí)施例。如該圖2所示，該器件采用了反射幾何學(xué)從而有利地 使集成芯片210的整體長度比之前圖1中示出的器件小很多。更具體 的，該反射配置使包含干涉儀結(jié)構(gòu)的單個不同長度波導(dǎo)臂 235[1].. .235[N]從之前的配置中充分地縮短(shortened)。
如該圖2所示，CW光217進(jìn)入集成芯片210并由脈沖發(fā)生器220 接收。優(yōu)選地，如同前面實(shí)施例一樣，集成芯片的邊緣包裹有抗反射 覆層215并且脈沖發(fā)生器220可以容易地由EAM制造。
由脈沖發(fā)生器220生成的光的脈沖被引入包含輸入/輸出耦合器 230和多個不同長度波導(dǎo)235[1]...235[N]的反射干涉儀結(jié)構(gòu)中，每一 個所述波導(dǎo)具有移相器245[1]…245[N]和強(qiáng)度調(diào)制器240[1]…240[N]。
如圖2所示，芯片210的邊緣包裹有強(qiáng)反射覆層255從而進(jìn)入輸 入/輸出耦合器230并且穿過波導(dǎo)臂235[1]...235[N]的光由強(qiáng)發(fā)射層 255反射，從而所述光基本反向并且隨后被引回通過波導(dǎo)臂以及耦合 器230而進(jìn)入輸出波導(dǎo)253，其處所述光離開調(diào)制器200。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白該反射配置的路徑長度差要求1/2P的路 徑長度(時間)差別，其中強(qiáng)度調(diào)制器240[1]...240[N]以P/N比特/秒工 作。因?yàn)樵谝粋€典型實(shí)施例中強(qiáng)度調(diào)制器240[1]...240[N]優(yōu)先地由 EAM器件構(gòu)造，所以那些器件只需要之前所示的那些類似器件的長 度的1/2。因此，器件的整體長度被極大地縮短。
可操作地，如果期望得到展現(xiàn)(exhit)P比特/秒的信號并且采用數(shù) 量為N的波導(dǎo)臂，那么CW光被引入芯片210或者備選地由片上激光 器生成(未示出)。EAM脈沖發(fā)生器220將CW光轉(zhuǎn)換成P/N GHz處的 脈沖，其中裝置的占空比優(yōu)選地為1/N。如果N-2，耦合器可以有利 地為定向耦合器。對于N大于2，可以有利地使用已知的星形耦合器。備選地，根據(jù)所釆用的特定配置可以使用耦合器樹(a tree of couplers)。 無論采用何種耦合器配置，相鄰的波導(dǎo)臂的路徑長度差將是1/P(對于 反射設(shè)置是1/2P)。每一條臂路徑優(yōu)選地包括靜態(tài)移相器，用于控制路 徑中光信號的相對相位。如果相位控制信號在重組時是同相的，那么 所產(chǎn)生的輸出信號是NRZ信號。如果它們以180相位差結(jié)合且N-2， 那么會產(chǎn)生CSRZ信號。
在這點(diǎn)上，雖然我們已經(jīng)使用 一些特定的示例來討論和描述本發(fā) 明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白我們的教導(dǎo)并不如此局限。因此，本發(fā) 明應(yīng)當(dāng)只受限在此附上的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于生成P比特/秒的光信號的光調(diào)制器，包括脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器用于從連續(xù)波長光信號中生成光脈沖序列；和干涉儀，所述干涉儀用于從所述光脈沖序列中產(chǎn)生更高頻的光脈沖序列，所述干涉儀包括輸入耦合器；輸出耦合器；和數(shù)量為N的光波導(dǎo)臂，所述光波導(dǎo)臂將所述輸入耦合器連接至所述輸出耦合器，其中所述波導(dǎo)臂中的每一個展現(xiàn)出與相鄰波導(dǎo)臂1/P的路徑長度差，并且所述N條臂中的每一條都具有工作于P/N比特/秒的強(qiáng)度調(diào)制器和用于調(diào)節(jié)穿過所述臂的光信號的相位的移相器；其中，所述移相器被調(diào)節(jié)，從而使得穿過所述臂的光信號的相對相位通過所述輸出耦合器的作用而同相相加。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中，所述移相器被調(diào)節(jié)， 從而使得穿過所述臂的光信號的相對相位相應(yīng)于相繼更長的臂而異 相相加，由此生成載波抑制歸零(CSRZ)信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中，所述干涉儀是反射配 置的，并且所述波導(dǎo)臂中的每一個展現(xiàn)出1/2P的路徑長度差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光調(diào)制器，其中，所述干涉儀是反射配 置的，并且所述波導(dǎo)臂中的每一個展現(xiàn)出1/2P的路徑長度差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中，單個耦合器起輸入耦 合器和輸出耦合器兩者的作用，而所述調(diào)制器集成于其上的芯片的邊 緣在具有所述數(shù)量的強(qiáng)度調(diào)制器的邊緣處包括強(qiáng)反射覆層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中，所述脈沖發(fā)生器包括 電吸附調(diào)制器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中，所述數(shù)量的強(qiáng)度調(diào)制器包括電吸附調(diào)制器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，還包括連續(xù)波長激光器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光調(diào)制器，還包括連續(xù)波長激光器。
全文摘要
高速光調(diào)制器從多個集成在單個光芯片上的較低速強(qiáng)度調(diào)制器中構(gòu)造。它包含脈沖發(fā)生器和干涉儀，所述干涉儀包括輸入耦合器、數(shù)量為N的波導(dǎo)臂和輸出耦合器。每一條波導(dǎo)臂展現(xiàn)出與鄰近臂間1/P的路徑長度差，其中P是輸出信號的比特率，并且每一條臂具有以P/N bit/s運(yùn)行的強(qiáng)度調(diào)制器和移相器。
文檔編號H04J14/08GK101517938SQ200780034553
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者C·R·德爾, P·J·溫策爾 申請人:盧森特技術(shù)有限公司