光电调制器及其光电调制方法技术

本申请实施例公开了一种光电调制器及其光电调制方法，用于在微环调制器上增加附加波导实现对光信号的PAM4调制。本申请实施例方法包括：一种光电调制器，所述光电调制器包括微环调制器、第一耦合器、第二耦合器和附加波导；所述微环调制器，用于对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制，所述微环调制器包括环形波导，其中，所述环形波导的一端与所述附加波导的输入端通过所述第一耦合器连接，所述环形波导的另一端与所述附加波导的输出端通过所述第二耦合器连接；所述环形波导和所述附加波导，用于对所述光信号进行所述PAM4的最低有效位LSB调制。

Photoelectric modulator and its photoelectric modulation method

【技术实现步骤摘要】
光电调制器及其光电调制方法
本申请涉及光学领域，尤其涉及一种光电调制器及其光电调制方法。
技术介绍
光电调制器是光纤通信和微光电子技术方面的重要器件，在短距光传输领域，低成本与低功耗为光传输模块的核心竞争力。在各类光电调制器件中，硅光微环调制器由于其尺寸小、功耗低、成本低等特点被广泛关注。在各种幅度调制方式中，采用4电平脉冲幅度调制(pulseamplitudemodulation,PAM4)的呼声越来越高，该调制方式可以在相同信号带宽下传输更多的数据。目前可以通过硅光微环调制器来实现光信号的PAM4调制，一种硅光微环调制器如图1所示，命名为双环PAM4调制器，调制原理是：光信号经过输入端输入后，一路光进入马赫增德尔(mach–zehnderinterferometer，MZI)干涉结构的上臂101，另一路光进入MZI干涉结构的下臂102，双环PAM4调制器分别在上臂101和下臂102位置加入相同的微环103，微环103与上臂101对应的直通波导(或下臂102对应的直通波导)形成微环调制器(micro-ringmodulator，MRM)，通过加入功率不同的射频(radiofrequency，RF)信号，驱动两个微环调制器对光信号进行调制。由于微环调制器的滤波性能，需要将微环调制器置于一定温度环境下，从而调节微环调制器的工作波长与输入光信号的波长匹配，匹配完成后一个微环调制器可以进行光信号的最高有效位(mostsignificantbit，MSB)调制，另一个微环调制器可以进行光信号的最低有效位(leastsignificantbit，LSB)的调制，最后两个微环调制器的输出光信号在马赫曾德尔干涉结构的输出口汇合完成PAM4的调制过程。双环PAM4调制器中两个微环调制器的工作波长一般是不同的，对光信号进行调制时，两个微环调制器的工作波长需要分别与光信号的波长进行匹配，即需要调节两个微环调制器的波长，增加了光电调制器的调制复杂度。
技术实现思路
本申请的第一方面提供了一种光调制器，该光电调制器包括微环调制器、第一耦合器、第二耦合器和附加波导，其中，微环调制器可以对输入到光调制器的光信号进行PAM4调制，具体调制的是PAM4的最高有效位MSB。微环调制器包括环形波导，环形波导是输入端与输出端为相同端口的波导，环形波导的一端与附加波导的输入端通过第一耦合器连接，环形波导的另一端与附加波导的输出端通过第二耦合器连接，环形波导的一端和另一端代表环形波导不同的两端，且这两端不是环形波导的输入端或输出端。附加波导的形状可以为任意形状，只需要满足上述附加波导与环形波导的连接关系即可，例如附加波导为半封闭的弧形波导，由本申请图2所示1/4弧形波导与两段直线型波导组成。上述环形波导的一端与附加波导的输入端通过第一耦合器连接，环形波导的另一端与附加波导的输出端通过第二耦合器连接的结构，形成了MZI干涉结构，可以对光信号进行PAM4调制，具体为PAM4的最低有效位LSB调制。本申请实施例具有以下优点：本申请通过微环调制器对光信号进行PAM4的最高有效位MSB调制，并将微环调制器的环形波导的一端与附加波导的输入端通过第一耦合器连接，将微环调制器的环形波导的另一端与附加波导的输出端通过第二耦合器连接，同时，环形波导和附加波导可以对光信号进行PAM4的最低有效位LSB调制。可见，本申请通过在环形波导上增加一段附加波导，从而通过微环调制器完成光信号的MSB调制，而附加波导与微环调制器的环形波导共同完成光信号的LSB调制，由于对光信号进行LSB调制和MSB调制时共用了一段环形波导，在调节光电调制器工作波长与光信号波长匹配时，只需要调节微环调制器的工作波长与光信号波长匹配即可实现光信号的调制，降低了光电调制器的调制复杂度。基于第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，当光电调制器的消光比达到某一门限值时，微环调制器执行对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制的步骤。在本实施例中，光电调制器的消光比达到某一门限值可以为光电调制器的消光比达到最大值，也可以为光电调制器的消光比达到预置的一个门限值，且该门限值接近消光比最大值。在本实施例中，在消光比达到某一门限值时执行PAM4调制，增大了光信号进行PAM4的调制幅度。基于第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，光电调制器还包括相位调节器件，所述相位调节器件与所述附加波导连接；相位调节器件，用于在预置角度范围[0,pi]内调节附加波导中传输的光信号与环形波导中传输的传输信号之间的相位差，当相位差变化为θ时，所述微环调制器的消光比达到门限值，其中消光比的大小与相位差的大小可以呈现正态分布。在本实施例中，对消光比的调节方式进行了说明，增加了方案的可实施性。基于第一方面及其第一方面的第一种至第二种可实现方式中任一，在第一方面的第三种可实现方式中，加载在微环调制器上进行MSB调制的电压为第一调制电压，所述第一调制电压由第一射频信号产生，加载在附加波导上，以使得附加波导和环形波导组成的MZI结构可以进行LSB调制的电压为第二调制电压，第二调制电压由第二射频信号产生，其中，第一射频信号和第二射频信号是同步产生的，因此MSB的调制和LSB的调制是同步进行的。在本实施例中，对第一调制电压和第二调制电压的生成方式进行了说明，增加了方案的完整性。基于第一方面及其第一方面的第一种至第三种可实现方式中任一，在第一方面的第四种可实现方式中，所述环形波导和所述附加波导为掺杂波导。在本实施例中，通过使用掺杂波导作为环形波导和附加波导，可以实现光信号的高速调制。基于第一方面及其第一方面的第一种至第三种可实现方式中任一，在第一方面的第五种可实现方式中，环形波导、附加波导、第一耦合器和第二耦合器形成马赫增德尔MZI干涉结构，从而实现对光信号的LSB调制。在本实施例中，环形波导和附加波导可以形成MZI结构从而实现对光信号的LSB调制，增加了方案的可实施性。本申请第二方面提供了一种光电调制方法，包括：光电调制器通过微环调制器对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制，微环调制器包括环形波导，其中，环形波导的一端与所述附加波导的输入端通过所述第一耦合器连接，环形波导的另一端与所述附加波导的输出端通过所述第二耦合器连接，具体连接方式与第一方面所述方式类似，此处不再赘述。光电调制器通过环形波导与附加波导形成MZI结构，该MZI结构可以对所述光信号进行PAM4的最低有效位LSB调制。基于第二方面，在第二方面的第一种可实现方式中，当光电调制器的消光比达到某一门限值时，执行通过所述微环调制器对所述光信号进行所述PAM4的MSB调制的步骤。在本实施例中，门限值的定义与第一方面的第一种可实现方式中定义类似，此处不再赘述。基于第二方面的第一种可实现方式，第二方面的第二种可实现方式中，光电调制器通过相位调节器件在预置角度范围[0,pi]本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电调制器，其特征在于，所述光电调制器包括微环调制器、第一耦合器、第二耦合器和附加波导；/n所述微环调制器，用于对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制，所述微环调制器包括环形波导，其中，所述环形波导的一端与所述附加波导的输入端通过所述第一耦合器连接，所述环形波导的另一端与所述附加波导的输出端通过所述第二耦合器连接；/n所述环形波导和所述附加波导，用于对所述光信号进行所述PAM4的最低有效位LSB调制。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电调制器，其特征在于，所述光电调制器包括微环调制器、第一耦合器、第二耦合器和附加波导；
所述微环调制器，用于对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制，所述微环调制器包括环形波导，其中，所述环形波导的一端与所述附加波导的输入端通过所述第一耦合器连接，所述环形波导的另一端与所述附加波导的输出端通过所述第二耦合器连接；
所述环形波导和所述附加波导，用于对所述光信号进行所述PAM4的最低有效位LSB调制。


2.根据权利要求1所述的光电调制器，其特征在于，当所述光电调制器的消光比达到某一门限值时，所述微环调制器执行对光信号进行4电平脉冲幅度调制PAM4的最高有效位MSB调制的步骤。


3.根据权利要求2所述的光电调制器，其特征在于，所述光电调制器还包括相位调节器件，所述相位调节器件与所述附加波导连接；
所述相位调节器件，用于调节所述附加波导的传输信号与所述环形波导的传输信号之间的相位差；
当所述相位差变化为θ时，所述微环调制器的消光比达到所述门限值，所述θ属于预置角度范围[0,pi]。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电调制器，其特征在于，所述进行所述MSB调制的电压为第一调制电压，所述第一调制电压由第一射频信号产生；
所述进行所述LSB调制的电压为第二调制电压，所述第二调制电压由第二射频信号产生，其中，所述第一射频信号和所述第二射频信号是同步产生的。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电调制器，其特征在于，所述环形波导和所述附加波导为掺杂波导。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭，刘磊，赵壮，
申请(专利权)人：海思光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42