一种全光相位调制器制造技术

本发明专利技术公开了一种全光相位调制器，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ1的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ1的第一路光信号和波长为λ′1的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。本发明专利技术可实现快速调谐、结构简单且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种全光相位调制器
本专利技术涉及相位调制器
，特别是一种全光相位调制器。
技术介绍
相移键控信号是高速光通信系统广泛使用的一种调制格式，包括差分相移键控信号(DPSK)，四相位相移键控信号(QPSK)，以及正交幅度调制信号(QAM)等。随着通信速率的不断提高，相移键控(PSK)信号成为40Gb/s、100Gb/s以上高速光通信的主流技术。在应用相移键控(PSK)信号的系统中，调制器与解调器是两个关键器件。目前国内外已知的相移键控(PSK)信号的调制器都是基于电光调制的调制器。基于马赫—曾德尔干涉原理的铌酸锂(LiNbO3)电光调制器，其结构如图1所示.。它是在铌酸锂晶体表面上用钛扩散波导构成的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。输入光经过一个Y型波导分成两路，在经过上下两路干涉臂时受到电光调制产生相移差，在另一个Y型波导进行干涉叠加，其输出幅度与两个臂的相位差有关。因此，输出光功率与调制电压有关。为了选择合适的工作点，除了调制电压以外，还要加一个直流偏置电压，以确保实现调制器的不同功能。在实现相位调制的时候，需要把直流偏置工作点放在零点，控制电压为双极性信号，在调制器的输出端就可以得到[0,π]相位变化的信号。目前，单通道的40Gb/s电光调制器已经成熟(国产电光调制器仍然存在不稳定的问题)，但是进一步提高电光调制器的单通道速率难度很大(这里，不包括采用双通道而导致的速率提高)。因为随着调制速率的增加，要求调制器中的电信号与光信号以行波方式同步传输，而且极间电容要非常小，工艺上难以做到。尤其是当超窄光脉冲为fs量级时，要利用电光调制器实现fs级的光调制几乎是不可能的，不仅无法产生fs级的电脉冲，而且也无法进行电光调制。所以要将fs级的信号调制到光上，从而突破电光调制器的速率极限，是未来调制技术的重大需求之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种全光相位调制器，本专利技术可实现快速调谐、结构简单且使用方便。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种全光相位调制器，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；其中，差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ1的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ1的第一路光信号和波长为λ1′的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；其中，|λ1-λ1′|＜f，f为预设的最大波长相差值，P1(t,λ1)+P2(t,λ1′)≡P0，P1(t,λ1)为在时间t时的第一路光信号的功率，P2(t,λ1′)在时间t时反码后的第二路光信号的功率，P0为常数；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，差动平衡信号形成单元包括光耦合器、反相器、可调谐延迟器和光功率调节模块；其中，光耦合器，用于将外部输入的强度调制的光信号分为两路：第一路光信号和第二路光信号；可调谐延迟器，用于将第一路光信号进行延迟；反相器，用于将第二路光信号变成与强度调制的光信号反码的信号，输出反码后的第二路光信号至光功率调节模块；光功率调节模块，用于衰减或者放大反码后的第二路光信号的功率，使得延迟后的第一路光信号和反码后的第二路光信号的功率之和不变。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，所述光耦合器为1X2光耦合器，光功率调节模块为可调谐衰减器或放大器。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，反相器包括第一波分复用耦合器、本地激光器、第一半导体光放大器以及第一光滤波器，本地激光器的波长为λ1′；其中，本地激光器，用于产生连续光并将其输出至第一波分复用耦合器；第一波分复用耦合器，用于将连续光与光耦合器输出的第二路光信号合成为一路信号，输出合路后的第二路光信号至第一半导体光放大器；第一半导体光放大器，用于对合路后的第二路光信号产生交叉增益调制，使得输出信号的相位与强度调制的光信号的相位相反，输出反码后的第二路光信号经第一光滤波器滤波后输出至光功率调节模块。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，反相器包括第一光环行器、F-P激光器以及第一光滤波器，F-P激光器的波长为λ1′；其中，光耦合器输出的第二路光信号经第一光环行器到达F-P激光器；当输入至F-P激光器的第二路光信号为高光平时，F-P激光器被抑制，不发光；当输入至F-P激光器的第二路光信号为低光平时，F-P激光器起振发光，使得F-P激光器输出的光信号的相位与输入至F-P激光器的第二路光信号的相位相反，F-P激光器输出的光信号为反码后的第二路光信号，反码后的第二路光信号经第一光滤波器滤波后输出至光功率调节模块。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，光相位调制单元还包括第二波分复用耦合器和第三波分复用耦合器，其中，第二波分复用耦合器，用于将第一路光信号与需要被调制的探测光合为一路光输出至半导体光放大器；第三波分复用耦合器，用于将反码后的第二路光信号输出至半导体光放大器；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制，完成相位调制后的光信号经第三波分复用耦合器滤波输出。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，光相位调制单元还包括第二波分复用耦合器、第二光环行器以及第二光滤波器；其中，第二波分复用耦合器，用于将第一路光信号与需要被调制的探测光合为一路光输出至半导体光放大器；第二光环行器，用于将反码后的第二路光信号由其第一端口输入、第二端口输出至半导体光放大器；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制，完成相位调制后的光信号由第二光环形器的第二端口输入、第三端口输出至第二光滤波器输出。作为本专利技术所述的一种全光相位调制器进一步优化方案，所述f为50GHz。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术突破目前电光调制的速率限制，可以实现fs量级光信号的调制；(2)本专利技术在设计时无需考虑控制光与探测光的同步问题；(3)本专利技术易于与被调制的光源(激光器)集成为一体；(4)本专利技术可用于对光信号进行相位调制的场合。附图说明图1是现有技术中基于MZ干涉仪结构的调制器结构示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是本专利技术的差动平衡信号产生单元的结构示意图；图4是本专利技术的相位调制单元的的结构示意图；图5是本专利技术中使用的基于SOA交叉相位调制的反相器结构示意图；图6是本专利技术中使用的基于激光器开光状态的反相器结构示意图；图7是本专利技术实施例1所述的一种快速可调谐全光相位调制器的结构示意图；图8是本专利技术实施例2所述的一种快速可调谐全光相位调制器的结构示意图；图9是本专利技术实施例3所述的一种快速可调谐全光相位调制器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术要解决
技术介绍
中所提到问题的途径就是改电光调制为全光调制。所谓全光相位调制器，是指注入该器件的探测光在外来载有信息的强度型控制光信号的作用下，其输出探测光的相位随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光相位调制器，其特征在于，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；其中，差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ1的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ1的第一路光信号和波长为λ1′的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；其中，|λ1‑λ1′|＜f，f为预设的最大波长相差值，P1(t,λ1)+P2(t,λ1′)≡P0，P1(t,λ1)为在时间t时的第一路光信号的功率，P2(t,λ1′)在时间t时反码后的第二路光信号的功率，P0为常数；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。

【技术特征摘要】
1.一种全光相位调制器，其特征在于，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；其中，差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ1的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ1的第一路光信号和波长为λ1′的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；其中，|λ1-λ1′|＜f，f为预设的最大波长相差值，P1(t,λ1)+P2(t,λ1′)≡P0，P1(t,λ1)为在时间t时的第一路光信号的功率，P2(t,λ1′)在时间t时反码后的第二路光信号的功率，P0为常数；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。2.根据权利要求1所述的一种全光相位调制器，其特征在于，差动平衡信号形成单元包括光耦合器、反相器、可调谐延迟器和光功率调节模块；其中，光耦合器，用于将外部输入的强度调制的光信号分为两路：第一路光信号和第二路光信号；可调谐延迟器，用于将第一路光信号进行延迟；反相器，用于将第二路光信号变成与强度调制的光信号反码的信号，输出反码后的第二路光信号至光功率调节模块；光功率调节模块，用于衰减或者放大反码后的第二路光信号的功率，使得延迟后的第一路光信号和反码后的第二路光信号的功率之和不变。3.根据权利要求2所述的一种全光相位调制器，其特征在于，所述光耦合器为1X2光耦合器，光功率调节模块为可调谐衰减器或放大器。4.根据权利要求2所述的一种全光相位调制器，其特征在于，反相器包括第一波分复用耦合器、本地激光器、第一半导体光放大器以及第一光滤波器，本地激光器的波长为λ1′；其中，本地激光器，用于产生连续光并将其输出至第一波分复用耦合器；第一波分复用耦合器，用于将连续光与光耦合器输出的第二路光信号合成为一路信号，输出合路后的第二路光信号至第一半导体光放大器；第一半导体光放大器，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴重庆，
申请(专利权)人：南京恒高光电研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32