利用非共线补偿网络的外光调制制造技术

描述一种电光器件，它包括：形成在电光材料中的光波导，光波导沿第一传播方向传送光信号。该电光器件还包括：形成在电光材料中的电波导，电波导相对于光波导共线放置，并与光波导进行电磁波通信，其中电波导也沿第一传播方向传送电信号。补偿网络电耦合到结点处的电波导，并沿第二传播方向传送电信号，第二传播方向与第一传播方向基本上是非共线的。在工作时，相对于结点处光信号上累积调制的相位或幅度，补偿网络至少改变结点处的电信号相位或幅度，然后，返回改变的电信号到电波导。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光调制领域，具体涉及高速外光调制的方法和设备。光调制器施加或调制RF(或微波)电信号到光束上，用于产生携带数据的调制光束。调制器直接调制光源中产生的光束，或调制器外调制产生之后的光束。通常是，通过调制光源的驱动电流完成直接调制。集成电吸收调制器也能调制光离开光源之后的光强。可以利用与光源分开的外调制器完成外调制。外调制是有利的，因为它可以在非常宽的带宽上调制信号。外调制器通常是包含行波电极结构的电压控制器件，它与光波导紧密相邻。电极结构产生一个电场，它重叠在光波导上一段预定距离(相互作用长度)，并产生调制光信号的电磁相互作用。铌酸锂(LN)电光外调制器越来越多地应用于调制光信号上的数据，这些光信号以非常高的数据速率和通过很长的距离被发射。铌酸锂调制器是有利的，因为它们可以在很宽的频率范围内调制光信号，它们利用极小的光频率偏移(频率“线性调频”)调制光信号，且它们工作在很宽的波长范围。对于密集波分复用(DWDM)宽带光通信系统，该系统利用多个光波长通过单根光纤发射光信号，这些特征是特别需要的。以高数据速率和通过很长距离传输的调制器必须是高效率的，以避免使用昂贵的电子放大器和数字驱动器。此外，调制器必须是小型化的，为的是减小发射机卡上所需的空间。铌酸锂晶体有传播通过该晶体的光信号与电信号之间的固有速度失配，它影响了调制效率。RF传播指数远远高于铌酸锂的光折射率。即，相对于光信号，铌酸锂晶体减慢了的RF信号，因此，RF信号需要较长的时间周期传播通过相互作用距离。RF信号与光信号变得不同相或“分离”。所以，调制是低效率的。相互作用距离越长，效率就越低。采用缓冲层可以减小速度的分离，然而，所需的相互作用距离是很长的。附图说明图1表示现有技术电光器件10的顶视图，利用与光波导共线的相位反转部分，电光器件补偿传播通过该器件的光信号与电信号之间的速度失配。电光器件10包括光波导12和RF电极14，该电极放置在零度相位部分16和相位反转部分18。相位反转部分18周期性地翻转RF电极14到光波导12的两侧，在RF信号中产生相对于光信号的180度相移。放置的RF电极14是在零度相移部分16与180度相移部分18之间变更。选取这样的零度相移部分16长度，RF信号在相位反转部分18中翻转180度之前，它“分离”光信号约180度。图2表示现有技术电光器件30的顶视图，利用共线但间歇的相互作用部分，电光器件30补偿传播通过该器件的光信号与电信号之间的速度失配。电光器件30包括光波导32和RF电极34，放置的RF电极34是在相对于光波导32的相互作用区36与非相互作用区38之间变更。选取这样的相互作用区36长度，当RF信号在共线方向被路由偏离光波导32和进入非相互作用区38之前，RF信号与光信号的“分离”高达180度的相移。选取这样的非相互作用区38长度，在非相互作用区38的末端，RF信号变成与光信号相位匹配。电光器件补偿传播通过该器件的光信号与电信号之间的速度失配，现有技术电光器件的一个缺点是每单位长度相对低的调制效率。这是因为利用共线部分改变RF信号的相位，这些共线部分是以180度的间隔放置的。当RF信号与光信号之间的相位差接近180度时，随电极长度增量变化而产生的调制深度增量接近于零。所以，必须增加电光器件的总长度以获得所需的调制。增加铌酸锂器件的长度就增大了它的封装尺寸，由于发射机底板上的有限空间，增大尺寸是不可取的。现代技术DWDM系统由于它的大量信道数目有严格的空间要求。此外，因为需要较高的驱动电压，必须采用更昂贵和更大的功率源。所以，本专利技术的一个主要目的是提供一种包括补偿网络的电光器件，相对于光信号上累积调制的相位或幅度，补偿网络至少改变电信号的相位或幅度，而没有引入很大的损耗或降低调制效率。这种补偿网络的另一个主要目的是补偿电信号与光信号之间的速度失配。这种补偿网络的另一个主要目的是补偿调制器衬底上的外扰动效应，例如，铌酸锂衬底上的温度效应。这种补偿网络的另一个主要目的是，该补偿网络是可拆卸的连接到电光器件，便于改变电光器件的频率响应。本专利技术的另一个主要目的是构造带这种补偿网络的调制器，它与现有技术宽带调制器结合使用以形成组合的调制器，能够产生宽带调制器的带宽延伸到窄带调制器区域。本专利技术的一个主要发现是，可以构造带补偿网络的电光器件，该补偿网络暂时地引导电信号到相对于光信号传播方向的非共线方向路径上，这种补偿网络与现有技术相比有许多优点。例如，这种补偿网络能够改变相对于光信号的电信号相位，在引入很小损耗的同时，把速度失配效应减至最小。这种补偿网络还能够补偿电光器件上的外扰动效应。在本专利技术的一个实施例中，这种补偿网络用于构造这样一个调制器，提供每单位长度电极更高效率的调制。所以，本专利技术的特征是，电光器件包括形成在诸如铌酸锂电光材料中的光波导。光波导沿第一传播方向传送光信号。电波导也形成在该电光材料中并相对于光波导共线放置，电波导与光波导进行电磁波通信。电波导也沿第一传播方向传送电信号。此外，电光器件包括在结点处电耦合到电波导的补偿网络。补偿网络沿第二传播方向传送电信号，第二传播方向基本上是与第一传播方向非共线的。在一个实施例中，补偿网络至少包括其中之一电感电容“Pi”网络，行波耦合器，滤波器，和传输线变压器。相对于结点处光信号上累积调制的相位或幅度，补偿网络设计成至少改变结点处的电信号相位或幅度，然后，返回改变的电信号到电波导。补偿网络可以是时间延迟网络或相位延迟网络。在一个实施例中，补偿网络是改变电信号相位的相位延迟网络，因此，就增大电光器件的电光响应。在另一个实施例中，补偿网络是改变电信号相位的相位延迟网络，因此，结点处的电光相位与电波导输入端处的电光相位大致相同。在另一个实施例中，补偿网络是这样一个相位延迟网络，相对于结点处光信号上累积调制的相位，相位延迟网络改变结点处电信号相位一个预定延迟量，该延迟量是在零度至180度的范围内可变。在这个实施例中，相对于结点处光信号上累积调制的相位，结点处电信号的相位可以改变成约为180度。本专利技术补偿网络的一个优点是，每单位长度的电损耗可以设计成远远低于每单位长度电波导的电损耗，把RF损耗减至最小。补偿网络的另一个优点是，它是可拆卸的连接到电光器件，因此，该补偿网络可以被不同特性的另一种补偿网络代替。补偿网络的另一个优点是，该补偿网络的温度关系可以做成反比于电光材料的温度关系，用于补偿该电光材料中的温度非线性。本专利技术的特征是一种包括多个补偿网络的电光调制器。光波导形成在诸如铌酸锂的电光材料中。光波导沿第一传播方向传送光信号。电波导形成在该电光材料中并相对于光波导以共线方向放置，电波导与光波导进行电磁波通信。电波导也沿第一传播方向传送电信号。多个补偿网络中的每个网络电耦合到多个结点中一个结点处的电波导。每个补偿网络沿第二传播方向传送电信号，第二传播方向基本上是与第一传播方向非共线的。在工作时，相对于结点处光信号上累积调制的相位，多个补偿网络中的每个网络改变多个结点中各自结点处的电信号相位一个预定延迟量，然后，返回改变的电信号到电波导。预定延迟量是在零度至180度的范围内可变，在本专利技术的一个实施例中，预定延迟量大致为180度。在另一个实施例中，相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电光器件，包括：ａ）形成在电光材料中的光波导，光波导沿第一传播方向传送光信号；ｂ）形成在电光材料中并相对于光波导共线放置的电波导，电波导与光波导进行电磁波通信，电波导沿第一传播方向传送电信号；和ｃ）在结点处电耦合到电波导的补 偿网络，补偿网络沿第二传播方向传送电信号，第二传播方向基本上是与第一传播方向非共线的，相对于结点处的光信号相位或幅度，补偿网络至少分别改变结点处的电信号相位或幅度，然后，返回改变的电信号到电波导。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格利高里J迈克布莱恩，卡尔M基萨，埃德伍顿，
申请(专利权)人：JDS尤尼费斯公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]