利用表现出法诺共振的结构的调制的相干光信号的直接探测制造技术

一种被配置为表现出法诺共振(如非对称法诺共振或对称法诺共振(逆洛伦兹共振))的波导耦合腔结构，被用于光接收器或方法中用于通过将相干光信号的相位调制转换为光信号的强度调制来直接探测相干光信号。该波导耦合腔结构被设计为法诺共振的传输频谱与调制的相干光信号的频谱重叠，以抑制调制的相干光信号的至少一个边带通过该结构的传输，边带抑制相对于调制的相干光信号的载波频率是不对称的。本发明专利技术可用于直接探测更先进的相干调制格式，如正交相移键控(QPSK)信号和高阶正交振幅调制(n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用表现出法诺共振的结构的调制的相干光信号的直接探测


[0001]本专利技术涉及光接收器和调制的相干光信号的直接探测，特别是将相干光信号的相位调制转换为光信号上的强度调制。

技术介绍

[0002]光接收器是光通信系统的关键元件。光接收器的功能是将光信号转换为电域，从而可以提取和处理正在发送的数据。为了增加带宽，当代的光信号是通过将信息编码到载波信号的振幅和/或相位上来调制的。
[0003]在直接探测中，光电探测器对接收到的光信号的光功率变化做出响应。直接探测通常在任何光接收器的末端，并且是从光域到电域转换发生的地方。光电探测器通常有速度限制，而且它不能从具有恒定功率的光信号中提取任何相位或频率信息。因此，接收到的光信号在通过直接探测探测到之前，通常经过不同阶段的解复用和转换。
[0004]在相干探测中，振幅和相位信息都从接收到的光信号中提取。在典型的光相干接收器中，作为本地振荡器(LO)的窄线宽可调谐激光器与接收到的光信号相结合，然后产生的混合产物(叠加波)通过平衡探测器进行探测。平衡探测器由两个背对背连接的光电探测器组成。在适当的偏振方向、频率失谐以及LO和接收信号的相位匹配条件下。由此产生的光电流包含了接收到的光信号的振幅和相位信息，并且两者都可以通过使用数字信号处理器(DSP)进行提取。
[0005]为了实现超快的光传输速率，光信号使用先进的相干调制格式进行调制，诸如正交相移键控(QPSK)和高阶正交振幅调制(QAM)。用于探测此信号的光接收器通常属于两类之一：相干光接收器(诸如US 8,406,638)，以及基于滤波器的光接收器(诸如US 10,075,245)。

技术实现思路

[0006]在一个实施方案中，本公开提供了一种用于探测调制的相干光信号的光接收器，该光接收器包括：
[0007]‑
波导耦合腔结构，该波导耦合腔结构包括光波导，该光波导具有用于接收光信号的输入端口和用于提供输出光信号的输出端口，其中，
[0008]该波导耦合腔结构被配置为表现出法诺共振，并且其中，该波导耦合腔结构被设计为法诺共振的传输频谱与接收的调制的相干光信号的频谱重叠，以抑制调制的相干光信号的至少一个边带通过该结构的传输，边带抑制相对于调制的相干光信号的载波频率是不对称的；以及
[0009]‑
光电探测器，被设置为从输出端口接收输出光信号。
[0010]在本公开中，相干光信号是源自相干光源(例如激光)的任何信号。相干光信号是经过调制的，即信息已经通过使用任何现有调制技术通过相位、频率或振幅调制中的一种或多种进行了编码。光信号的相干程度通常由电磁(EM)波的相干时间或相干长度来量化。
一般来说，相干程度取决于光源和“传输历史”，诸如信号穿过的介质以及路径长度。
[0011]在光学中，法诺共振是由于离散光模式和光模式的连续体之间的干扰而产生的，导致传输或反射频谱中的特征线型。实现法诺共振的器件结构可以分为平面内结构和平面外结构，对应于光相对于器件平面的传播。在这两种情况下，当光在支持模式的连续体的结构或介质中传播时，法诺干扰就会发生，该结构或介质与支持离散光学模式的光学腔体有一定的光学距离。这允许从模式连续体中激发离散光学模式。光学距离，也被称为光路长度，是光通过给定系统经过的路径的几何长度与光传播的介质的折射率的乘积。这样的结构的组合被称作可以表现出法诺共振。特征线型将在后面总结，但要注意的是，对物理结构设计的修改可能会引起对所产生的线型的修改，使其偏离特征线型。只要这种修改的线型背后的物理原理是离散光学模式和连续的光学模式之间的干扰，这些就被称为法诺共振。在本公开中，术语“法诺共振”因此被解释为覆盖不对称的法诺共振以及对称的法诺共振，对称的法诺共振也被称为逆洛伦兹共振(Inverse Lorentzian resonance)。当相干光信号被耦合到波导耦合腔结构中时，这些共振就会产生，该波导耦合腔结构是为了在光信号的波长处发生法诺干扰而设计的。这样的结构被配置为表现出法诺共振。
[0012]优选地，光波导支持模式的连续体，而波导耦合腔结构包括支持共振频率为ω0的离散模式的光学腔体，光波导被设置为在光学腔体的光学距离内，以允许从模式连续体中对离散腔模式进行渐逝激发(evanescent excitation)。
[0013]在现有技术中，表现出法诺共振的结构已被用于实现各种光信号处理功能。Bekele等人在Laser Photonics Rev.[激光与光子学评论]2019,1900054的论文“In
‑
Plane Photonic Crystal Devices using Fano Resonances(使用法诺共振的平面内光子晶体器件)”提供了对此类结构的良好概述。
[0014]本公开还提供了一种光通信套件，包括：
[0015]‑
光发送器，该光发送器包括相干光源和至少一个光相位调制器，该光相位调制器用于将数据编码到来自相干光源的光中，以形成调制的相干光信号；
[0016]‑
如上所述的光接收器，该光接收器用于接收和探测调制后的相干光信号。
[0017]这种由相应的光发送器和接收器组成的套件为信号传送提供了简单且具有成本效益的解决方案。
[0018]本公开还提供了一种用于将相干光信号上的相位调制转换为光信号的强度调制的方法，该方法包括将相干光信号耦合到表现出法诺共振的腔结构的光波导中，其中，法诺共振的传输频谱与相干光信号的频谱重叠，以抑制相干光信号的至少一个边带通过光波导的传输，边带抑制相对于相干光信号的载波频率是不对称的。
[0019]本专利技术还提供了一种波导耦合腔结构的用途，该波导耦合腔结构表现出法诺共振，用于将相干光信号的相位调制转换为光信号的强度调制，其中，相干光信号被耦合到腔结构的光波导中，并且其中，法诺共振的传输频谱与相干光信号的频谱重叠，以抑制相干光信号的至少一个边带通过光波导的传输，该边带抑制相对于相干光信号的载波频率是不对称的。
[0020]在一个实施例中，该用途是在光接收器中用于探测调制的相干光信号的相位调制。
[0021]在另一个实施例中，该用途是用于光格式转换，优选地用于将调制的相干光信号
的相位调制格式转换为强度调制格式。该用途可以是在光格式转换器中。
[0022]因此，在另一个实施例中，本公开提供了一种光格式转换器，该光格式转换器用于将调制的相干光信号的相位调制格式转换为强度调制格式，并且包括：
[0023]‑
波导耦合腔结构，该波导耦合腔结构包括光波导，该光波导具有用于接收光信号的输入端口和用于提供转换的输出光信号的输出端口，其中，该波导耦合腔结构被配置为表现出法诺共振，并且其中，该波导耦合腔结构被设计为法诺共振的传输频谱与接收到的调制的相干光信号的频谱重叠，以抑制调制的相干光信号的至少一个边带通过该结构的传输，该边带抑制相对于调制的相干光信号的载波频率是不对称的。
[0024]上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于探测调制的相干光信号的光接收器，包括：波导耦合腔结构，所述波导耦合腔结构包括光波导，所述光波导具有用于接收光信号的输入端口和用于提供输出光信号的输出端口，其中，所述波导耦合腔结构被配置为表现出法诺共振，并且其中，所述波导耦合腔结构被设计为所述法诺共振的传输频谱与接收的调制的相干光信号的频谱重叠，以抑制所述调制的相干光信号的至少一个边带通过结构的传输，边带抑制相对于所述调制的相干光信号的载波频率是不对称的；以及光电探测器，被设置为从所述输出端口接收所述输出光信号。2.根据权利要求1所述的光接收器，其中，所述法诺共振的所述传输频谱中的最小传输频谱与所述调制的相干光信号的边带重叠。3.根据权利要求2所述的光接收器，其中，最小传输与具有最大振幅的所述边带重叠。4.根据前述权利要求中任一项所述的光接收器，其中，所述波导耦合腔结构表现出蓝色奇偶性法诺共振或红色奇偶性法诺共振。5.根据前述权利要求中任一项所述的光接收器，其中，所述光波导支持模式的连续体，并且其中，所述波导耦合腔结构包括支持具有共振频率ω0的离散模式的光学腔体，所述光波导被设置为在所述光学腔体的光学距离内，以允许从模式连续体对离散腔模式进行渐逝激发。6.根据权利要求5所述的光接收器，还包括加热元件，所述加热元件被设置为通过热光效应调谐所述光学腔体的所述共振频率。7.根据前述权利要求中任一项所述的光接收器，其中，所述光波导包括部分发送元件(PTE)。8.根据前述权利要求中任一项所述的光接收器，其中，所述波导耦合腔结构是环形共振器。9.根据权利要求8所述的光接收器，还包括额外的光波导，所述额外的光波导与所述波导耦合腔结构渐逝耦合，以提供用于辐射出所述环形共振器的损耗信道。10.根据前述权利要求中任一项所述的光接收器，其中，所述波导耦合腔结构是第一波导耦合腔结构，所述第一波导耦合腔结构被配置为表现出红色奇偶性法诺共振，所述光接收器还包括：第二波导耦合腔结构，所述第二波导耦合腔结构包括光波导，所述光波导具有用于接收光信号的输入端口和用于提供输出光信号的输出端口，其中，所述波导耦合腔结构被配置为表现出蓝色奇偶性法诺共振，并且其中，所述第二波导耦合腔结构被设计为所述蓝色奇偶性法诺共振的传输频谱与接收的调制的相干光信号的频谱重叠，以抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：达格马维，
申请(专利权)人：丹麦技术大学，
类型：发明
国别省市：