光学调制器及使用方法技术

一种用于正交振幅调制(QAM)的光电装置和根据所述光电装置调制光的方法。所述装置包括：输入波导；两个中间波导，每个中间波导经由输入耦合器耦合到所述输入波导；输出波导，所述输出波导经由输出耦合器耦合到所述中间波导中的每一者；其中每个中间波导包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到相应的电子驱动器，所述电子驱动器一起可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM‑N调制输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学调制器及使用方法
本专利技术涉及光电装置，并且尤其涉及用于正交振幅调制的光电装置和根据正交振幅调制方案调制光信号的方法。
技术介绍
正交振幅调制(QAM)是用于未来光学互连模块的候选调制格式，并且可以实现每波长200Gb/s。这可能尤其适用于数据中心间应用。在此调制方案中，信息以光信号的振幅和相位编码。在QAM-16中，在同相-正交-相位复平面中有16个点可用。点101通常等间隔，如图1所示。四个特定位可以与每个符号/点相关联。星座大小是任意选择的。可以发送一系列脉冲以传达信息，每个脉冲具有表示四个特定位的16个星座点中的一者的特征。根据不同的应用，中心点102的间距、相对定向和位置可能会发生变化。常规上，通过使用嵌套的马赫-曾德尔同相调制器(MZIQ调制器)来实现光学QAM方案。在这些配置中，级联的Y结或3-dB耦合器用于分裂或组合光。这种配置的缺点是每次组合两个光分支时固有的3-dB损耗。另外，增大耦合器的数目将导致总光学损耗的增大，这可能是显著的。这是因为每个3-dB耦合器具有一定的插入损耗(典型的紧凑结构具有大约0.1dB的插入损耗)。在实施QAM-16调制方案时也已经论证了环形谐振器调制的使用。然而，由于它们对环境条件和制造公差的高度敏感性，它们对于商业产品的实用性低。因此，它们需要功率密集的稳定电路。期望提供一种适用于QAM-16调制的装置，其不具有上述缺点。脉冲振幅调制(PAM)是由IEEE标准委员会选择的调制格式，用于为下一代光学互连实现每λ50Gb/s，其中包括消息的信息以包括信号的一系列脉冲的振幅进行编码。在PAM-4调制中，可获得22(=4)个离散脉冲振幅，其在线性状态下通常等间隔，如图11所示。
技术实现思路
第一专利技术概述因此，在第一方面，本专利技术提供一种用于正交振幅调制(QAM)的光电装置，所述光电装置包括：输入波导；两个中间波导，每个中间波导经由输入耦合器耦合到所述输入波导；以及输出波导，所述输出波导经由输出耦合器耦合到所述中间波导中的每一者；其中每个中间波导包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到相应的电子驱动器，所述电子驱动器一起可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM-N调制输出。这种装置能够在紧凑(高集成密度)发射器中实现QAM-N，并且优选是QAM-16调制。与常规装置相比，所述装置还需要更低的功率消耗，并且驱动器信号可以更简单。在一些示例中，电子驱动器向每个调制部件提供相同的驱动器信号。根据本专利技术，在装置中不需要数/模转换器(DAC)。因此，在一些实施方案中，在装置中未提供DAC。所谓电子驱动器，可以意味着电子驱动器是电子驱动器芯片。所谓调制部件，可以意味着每个中间波导包括：相位调制器、振幅调制器，或相位调制器和振幅调制器。电子驱动器可以操作以产生QAM-16调制输出。现在将阐述本专利技术的任选特征。这些可单独应用或与本专利技术的任何方面以任何组合加以应用。每个中间波导内的相移部件可以是DC移相器。所谓DC移相器，可以意味着部件提供特定的静态相移，其不需要频繁且显著地改变(即，不需要被调制，并且通常应被调节到特定值)。每个电子驱动器可以是PAM-4电子驱动器，使得相应的调制部件可以在四种调制状态下操作。这些调制状态中的一者可以是调制部件不改变通过其中的光的特性，即光的特性不被主动修改。然而，为清楚起见，它被称为可以提供的四种调制状态中的一者。输入耦合器可以被配置成在两个中间波导之间均等地分裂输入光。在此示例中，调制部件可以是振幅调制器。举例来说，调制部件可以是电吸收调制器。或者，调制部件可以是环形调制器，或使用偏振调制器进行振幅调制。所述光电装置还包括经由相应的耦合器耦合到所述输入波导和所述输出波导的DC相移中间波导，所述DC相移中间波导被配置成重新确定与从所述装置可获得的所述QAM-N输出相对应的星座的中心。除了波导本身之外，此DC相移中间波导可以仅含有DC移相器。通过引入此中间波导，光可以按1:x:1的比率在两个中间波导与DC相移波导之间分裂，使得功率在两个中间波导之间均等地分裂，并且一些分数x提供给DC相移波导。x的值可以由两个中间波导内的调制部件的特性来限定。由于调制器的特性(即消光比、EAM的啁啾和插入损耗，或相位调制器中的插入损耗)将限定星座图的确切形状(例如大小、从原点的移位和相对旋转)，额外臂中的功率部分“x”应使得其将星座的中心点带回原点。更详细地，如果认为每个中间波导在IQ平面中具有代表性向量(参见例如图1)，则对应于DC移相器中间波导的向量应具有与星座中心到原点距离成比例的振幅以及与中心点向量相位的180°相位差，因此当其与两个中间波导的向量组合时，其将星座的中心点带回原点(0，0)。两个中间波导之间的静态相对相位差可以被设定为90°。此静态相对相位差可以由每个中间波导内的相移部件(例如，DC移相器)设定。输入耦合器可以被配置成以2:1的比率在两个中间波导之间分裂输入光，使得所述波导中的一者接收的光功率是另一波导接收的光功率的两倍。在此示例中，调制部件可以是相位调制器。举例来说，相位调制器可以是加热器、pn结、p-i-n相位调制器或基于金属氧化物半导体(MOS)的相位调制器。在此示例中，两个中间波导之间的静态相位差可以被设定为0°。所述两个中间波导是第一中间波导和第二中间波导，并且所述装置还可以包括第三中间波导和第四中间波导，所述第三中间波导和所述第四中间波导各自经由所述输入耦合器耦合到所述输入波导并且经由所述输出耦合器耦合到所述输出波导。所述第三中间波导和所述第四中间波导可以各自包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到电子驱动器，所述第一中间波导和所述第二中间波导以及所述第三中间波导和所述第四中间波导中的每一者的所述电子驱动器可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM-N调制输出。第三中间波导和第四中间波导内的相移部件可以是DC移相器。每个驱动器可以是二进制非归零驱动器，使得相应的调制部件可以在两种调制状态下操作。输入耦合器被配置成以2:1:2:1的比率在所述中间波导之间分裂输入光，使得所述波导中的两者接收的光功率是另两者接收的光功率的两倍。在还存在DC相移中间波导的情况下，输入光可以按2:1:x:2:1的比率分裂，其中x是提供给DC相移中间波导并且由调制部件特性限定的量。所述第一中间波导与所述第二中间波导之间的静态相位差可以是180°，并且所述第三中间波导与所述第四中间波导之间的静态相位差可以是180°。所述第一中间波导与所述第三中间波导之间的静态相位差可以是90°，并且所述第二中间波导与所述第四中间波导之间的静态相位差可以是90°。每个调制部件可以是相位调制器(例如上文论述的那些)，或者每个调制部件可以是振幅调制器(例如，上文论述的那些)。所有第一至第四中间波导中的调制部件可以具有基本相同的特性。举例来说，如果调制部件都是电吸收调制器，则它们都可以具有相同的长度。在装置包括第一中间波导、第二中间波导、第三中间波导和第四中间波导并且还包括DC相移中间波导的情况下，光可以按2:1:x:2:1的比率在五个中间波导之间分裂，其中'x'是(如上所述)由调制器特性限定。每个中间波导可以包括串联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于正交振幅调制(QAM)的光电装置，所述光电装置包括：输入波导；两个中间波导，每个中间波导经由输入耦合器耦合到所述输入波导；以及输出波导，所述输出波导经由输出耦合器耦合到所述中间波导中的每一者；其中每个中间波导包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到相应的电子驱动器，所述电子驱动器一起可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM‑N调制输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.17 US 62/4730111.一种用于正交振幅调制(QAM)的光电装置，所述光电装置包括：输入波导；两个中间波导，每个中间波导经由输入耦合器耦合到所述输入波导；以及输出波导，所述输出波导经由输出耦合器耦合到所述中间波导中的每一者；其中每个中间波导包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到相应的电子驱动器，所述电子驱动器一起可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM-N调制输出。2.根据权利要求1所述的光电装置，其中所述相移部件是DC移相器。3.根据权利要求1或2所述的光电装置，其中每个电子驱动器是PAM-4电子驱动器，使得相应的调制部件能够在四种调制状态下操作。4.根据任一前述权利要求所述的光电装置，其中所述输入耦合器被配置成在所述两个中间波导之间均等地分裂输入光。5.根据权利要求4所述的光电装置，其中所述调制部件是振幅调制器。6.根据权利要求3至5中任一项所述的光电装置，所述光电装置还包括经由相应的耦合器耦合到所述输入波导和所述输出波导的DC相移中间波导，所述DC相移中间波导被配置成重新确定与从所述装置可获得的所述QAM-N输出相对应的星座的中心。7.根据权利要求3至6中任一项所述的光电装置，其中所述两个中间波导之间的静态相位差被设定为90°。8.根据权利要求1至3中任一项所述的光电装置，其中所述输入耦合器被配置成以2:1的比率在所述两个中间波导之间分裂输入光，使得所述波导中的一者接收的光功率是另一波导接收的光功率的两倍。9.根据权利要求8所述的光电装置，其中所述调制部件是相位调制器。10.根据权利要求8或权利要求9所述的光电装置，其中所述两个中间波导之间的静态相位差被设定为0°。11.根据任一前述权利要求所述的光电装置，其中所述两个中间波导是第一中间波导和第二中间波导，并且所述装置还包括第三中间波导和第四中间波导，所述第三中间波导和所述第四中间波导各自经由所述输入耦合器耦合到所述输入波导并且经由所述输出耦合器耦合到所述输出波导，其中所述第三中间波导和所述第四中间波导各自包括与相移部件串联连接的调制部件，并且每个调制部件连接到电子驱动器，所述第一中间波导和所述第二中间波导以及所述第三中间波导和所述第四中间波导中的每一者的所述电子驱动器可操作以依据从所述输入波导进入所述装置的光产生QAM-N调制输出。12.根据权利要求11所述的光电装置，其中所述相移部件是DC移相器。13.根据权利要求11或权利要求12所述的光电装置，其中每个电子驱动器是二进制非归零驱动器，使得相应的调制部件能够在两种调制状态下操作。14.根据权利要求11至13中任一项所述的光电装置，其中所述输入耦合器被配置成以2:1:2:1的比率在所述中间波导之间分裂输入光，使得所述波导中的两者接收的光功率是另两者接收的光功率的两倍。15.根据权利要求11至14中任一项所述的光电装置，其中所述第一中间波导与所述第二中间波导之间的静态相位差是180°，并且所述第三中间波导与所述第四中间波导之间的静态相位差是180°。16.根据权利要求15所述的光电装置，其中所述第一中间波导与所述第三中间波导之间的静态相位差是90°，并且所述第二中间波导与所述第四中间波导之间的静态相位差是90°。17.根据权利要求11至16中任一项所述的光电装置，其中每个调制部件是相位调制器。18.根据权利要求11至16中任一项所述的光电装置，其中每个调制部件是振幅调制器。19.根据权利要求1至10中任一项所述的光电装置，其中每个中间波导包括串联连接的两个调制部件：相位调制器；以及振幅调制器。20.根据权利要求19所述的光电装置，其中连接到相应的调制部件的每个电子驱动器是非归零电子驱动器。21.根据任一前述权利要求所述的光电装置，其中所述输入耦合器和所述输出耦合器中的任一者或两者包括至少一个相位校正通道，所述相位校正通道具有在垂直于所述通道的引导方向的方向上测量的宽度，所述宽度沿平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：AH塔尔库恩奇，A埃马米，张毅，A齐尔基，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，加州理工学院，
类型：发明
国别省市：英国,GB