光发射器、光调制器模块和光传输系统技术方案

本公开涉及一种光发射器、光调制器模块和光传输系统。该光发射器包括：驱动电路，其包括分别对应于输入电数据序列的配置位的驱动器；MZ光调制器，其包括设置在臂中的第一移相器和设置在臂中的第二移相器；电连接在驱动单元与第一移相器之间的第一电容元件，第一电容元件分别包括响应于配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至第一移相器的第一多级信号；以及电连接在驱动电路与第二移相器之间的第二电容元件，第二电容元件分别包括响应于配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至第二移相器的第二多级信号。

【技术实现步骤摘要】
光发射器、光调制器模块和光传输系统
本文中讨论的实施方式涉及光发射器、光调制器模块和光传输系统。
技术介绍
在近来的光纤传输中，已经应用以每一码元(symbol)两位或更多位的方式进行编码的多级调制光信号，以代替传统的二进制调制光信号，从而应对信道容量的增加。在使用多级调制的光信号的光传输系统中，已经使用了根据输入的光信号和输入电数据序列来产生多级调制的光信号的多级光发射器。专利文献1：日本专利第5729303号专利文献2：日本专利第5254984号非专利文献1：X.Wu等人，“A20Gb/sNRZ/PAM-41Vtransmitterin40nmCOMSdrivingaSi-photonicmodulatorin0.13μmCMOS”，IEEE国际固态电路会议(ISSCC)，2013年7月7日。非专利文献2：Poulin等人，“107Gb/sPAM-4Transmissionover10kmusingaSiPSeriesPush-PullModulatorat1310nm”，欧洲光通信会议(ECOC)2014，Mo.4.5.3。非专利文献3：T.Baba等人，“25-Gb/sbroadbandsiliconmodulatorwith0.31-V·cmVπLbasedonforward-biasedPINdiodesembeddedwithpassiveequalizer”，OpticsExpress，第23卷，第32950页。要用于光纤传输的多级光发射器具有以下功能：将传输数据编码成多级信号并且通过该多级信号对光信号的强度和相位进行调制，以输出所产生的光信号。存在执行多级光调制的光调制器和驱动单元的一些配置示例。示例之一是并联的二进制输出驱动器(与多级信号的位数相等)和装载了分段移相器的Mach-Zehnder(MZ)光调制器的组合(例如，参见非专利文献1)。在这种情况下，几乎不发生由光调制器和驱动单元的非线性引起的波形劣化，并且可以将低功率CMOS反相器应用于驱动单元的驱动器。因此，上述示例是对于制造高性能和低功率的光发射器有效的配置。图1是示出传统的光发射器的典型的配置示例的示意图。图1示出了多级光信号中最简单的四级脉冲幅度调制(脉冲-幅度-调制4：PAM4)的光发射器。该光发射器通过包含驱动电路101和MZ光调制器102来构成。驱动电路101包括MSB驱动器111和LSB驱动器112，其是对作为输入电数据序列的配置位的MSB和LSB的二进制信号进行放大的CMOS反相器并且输出经放大的二进制信号。MZ光调制器102的一端被设置为DC光的输入部分，另一端被设置为调制光的输出部分，并且MZ光调制器102包括作为一对光波导的、在一对光耦合器113与114之间彼此分开的臂115、116。在臂115中装载有第一移相器117a，并且在臂116中装载有第二移相器117b。第一移相器117a分成第一分段移相器117a1和第二分段移相器117a2，以使其长度在MSB侧与LSB侧之间以2：1的比例被分段。第二移相器117b被分成第一分段移相器117b1和第二分段移相器117b2，以使其长度在MSB侧与LSB侧之间以2：1的比例被分段。具体地，第一分段移相器117a1、117b1均具有长度2L，并且第二分段移相器117a2、117b2均具有长度L。在该光发射器中，作为传输数据的电信号，作为每一个MSB和LSB的二进制信号，被输入至驱动单元101中的MSB驱动器111和LSB驱动器112，MSB和LSB是输入电数据序列的配置位。MSB驱动器111和LSB驱动器112均为差分放大器，并且在MSB驱动器111中被放大的差分信号中的一者被输入至第一分段移相器117a1，被放大的差分信号中的另一者被输入至第一分段移相器117b1。在LSB驱动器112中被放大的差分信号中的一者被输入至第二分段移相器117a2，被放大的差分信号中的另一者被输入至第二分段移相器117b2。第一移相器117a和第二移相器117b均根据从MSB驱动器111和LSB驱动器112提供的差分信号对光相位进行调制。这里，待从MSB驱动器111和LSB驱动器112输出的电信号的信号幅度彼此相同，并且第一分段移相器117a1(117b1)和第二分段移相器117a2(117b2)的每单位长度的光相位偏移量彼此相同。对第一分段移相器117a1(117b1)和第二分段移相器117a2(117b2)的各自的移相器长度进行加权。因此，因MSB的信号而改变的光相位的偏移量和因LSB的信号而改变的光相位的偏移量导致2：1，并且获得下面的等式作为整体光相位的变化利用调制后的信号产生0、1、2和3这四个值。MZ光调制器102具有将臂115、116中的每个相位变化变成光强度变化的功能。因此，由此获得的输出光信号导致响应于的四级经强度调制的信号(PAM4)。上述光发射器需要在第一分段移相器117a1(117b1)与第二分段移相器117a2(117b2)之间具有足够长的分开区域，以防止各个电信号的相互混合(例如，参见非专利文献2)。此外，在第一分段移相器117a1(117b1)与第二分段移相器117a2(117b2)之间产生与光信号的传播相关的相移。考虑以下情况：如图1所示，在第一分段移相器117a1(117b1)与第二分段移相器117a2(117b2)之间的各个中间部分处对信号定时进行调整。在这种情况下，获得下面的等式作为第一分段移相器117a1(117b1)与第二分段移相器117a2(117b2)之间的光信号延迟τ。τ≒(1.5L+Ls)·ng/c(L：第一移相器长度，Ls：分开区域长度，ng：光模组折射率，c：光速)在L＝500μm，Ls＝25μm并且ng＝4.0的情况下，满足τ＝10p秒。图2是示出当在不对信号延迟进行补偿的情况下使用定时被设置为相同的MSB和LSB来驱动光发射器时得到的25G波特的PAM4的输出波形的特性图。如图2所示，在0、1、2和3的级别转换处的上升定时均偏移了在MSB转换与LSB转换之间的信号延迟。由于该影响，PAM4的信号波形中的三个眼图中共同的有效眼开口宽度变窄，从而在光接收侧执行确定解码时产生问题。为了解决这样的问题，需要赋予与在驱动单元侧的MSB驱动器与LSB驱动器之间的光信号延迟对应的延迟。然而，为了在抑制制造偏差的影响的同时不断地赋予必要的延迟量，需要延迟量变化机构和监测机构等，这导致发射器的规模增大和因规模增大而产生的功耗增加的问题。
技术实现思路
实施方式的一个目的是提供一种光发射器、光调制器模块和光传输系统，其中光发射器执行高质量多级光信号的光传输，因为不需要对移相器进行分段，从而不会发生由于分段而导致的信号延迟，并且不增加发射器的规模。一个方面是一种根据输入光信号和输入电数据序列来生成具有两位或更多位的多级光信号的光发射器，所述光发射器包括：驱动电路，被配置成包括分别对应于输入电数据序列的配置位的驱动器；光调制器，被配置成具有在输出侧彼此光耦合的第一光波导和第二光波导，并包括设置在第一光波导中的第一移相器和设置在第二光波导中的第二移相器；被配置成电连接在驱动电路与第一移相器之间的第一电容元件，第一电容元件分别包括响应于配置位的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光发射器，所述光发射器根据输入光信号和输入电数据序列来生成具有两位或更多位的多级光信号，所述光发射器包括：驱动电路，被配置成包括分别对应于所述输入电数据序列的配置位的驱动器；光调制器，被配置成具有在输出侧彼此光耦合的第一光波导和第二光波导，并且包括设置在所述第一光波导中的第一移相器和设置在所述第二光波导中的第二移相器；第一电容元件，被配置成电连接在所述驱动电路与所述第一移相器之间，所述第一电容元件分别包括响应于所述配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至所述第一移相器的第一多级信号；以及第二电容元件，被配置成电连接在所述驱动电路与所述第二移相器之间，所述第二电容元件分别包括响应于所述配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至所述第二移相器的第二多级信号。

【技术特征摘要】
2017.01.13 JP 2017-0043221.一种光发射器，所述光发射器根据输入光信号和输入电数据序列来生成具有两位或更多位的多级光信号，所述光发射器包括：驱动电路，被配置成包括分别对应于所述输入电数据序列的配置位的驱动器；光调制器，被配置成具有在输出侧彼此光耦合的第一光波导和第二光波导，并且包括设置在所述第一光波导中的第一移相器和设置在所述第二光波导中的第二移相器；第一电容元件，被配置成电连接在所述驱动电路与所述第一移相器之间，所述第一电容元件分别包括响应于所述配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至所述第一移相器的第一多级信号；以及第二电容元件，被配置成电连接在所述驱动电路与所述第二移相器之间，所述第二电容元件分别包括响应于所述配置位的位数而被加权的电容，并且生成待提供至所述第二移相器的第二多级信号。2.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述驱动器分别具有响应于相应的位数而被加权的输出阻抗。3.根据权利要求1所述的光发射器，还包括：第一电阻元件，被配置成串联地电连接至所述第一电容元件；以及第二电阻元件，被配置成串联地电连接至所述第二电容元件。4.根据权利要求1所述的光发射器，还包括：与所述第一电容元件并联的第三电阻元件，所述第三电阻元件被配置成包括相对于所述第一电容元件的加权被反向加权的电阻；以及与所述第二电容元件并联的第四电阻元件，所述第四电阻元件被配置成包括相对于所述第二电容元件的加权被反向加权的电阻。5.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述第一移相器和所述第二移相器均具有施加到自身的正向偏压以累积载流子，从而具有比所述电容元件的电容大的电容。6.根据权利要求1所述的光发射器，其中，通过补偿所述驱动器的非线性、所述移相器的非线性和所述光调制器的响应非线性，在所述第一电容元件和所述第二电容元件中的电容被调整为能够在所述多级光信号的级之间获得相等的间隔。7.根据权利要求1所述的光发射器，还包括：基板；第一芯片，被配置成安装在所述基板上并且所述驱动电路被集成在所述第一芯片中；以及第二芯片，被...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中信介，臼杵达哉，森俊彦，
申请(专利权)人：富士通株式会社，技术研究组合光电子融合基盘技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP