分段光调制器制造技术

一种光调制器，构成为包括用于动态调整调制器内的光信号路径的有效长度的可调驱动装置。每个调制器臂被分割为多段，每段耦合到单独的电信号驱动器。因此，在任意时刻对于每个调制器臂而言，每个臂的有效长度将是被启动的驱动器数量的函数。反馈装置可与多个驱动器一同使用，通过测量作为光功率函数的消光比，并相应地“开启”或“关闭”单独的驱动器，来动态调整调制器的操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于光调制器，且更具体地，关于包括用于动态调整调制器 内的光信号路径的有效长度的可调驱动装置的光调制器。
技术介绍
光传输系统通常基于两种光信号调制方法中的一种，即，直接调制或 外部调制。在这些方法的第一种方法中，调制直接应用到激光器的偏置电 流，激光器开启和关闭。这个方法的缺点是，当需要更快的开关 速度时，激光器自身的半导体材料的动态表现引入失真，主要以啁啾的形 式。通过将电调制信号应用到来自激光源的连续波(CW)输出来完成光 信号的外部调制。因为这种装置产生的已调制的光输出信号的啁啾显著减 少，因此，外部调制器变得优选用于高速应用。特别地，电光调制器，例 如Mach Zehnder干涉仪(MZI)，典型用于高速应用。多年以来，已经用电光材料，例如铌酸锂来制造外部调制器。光波导 在电光材料里形成，且金属接触区域布置在每个波导臂的表面上。电压应 用到金属接触区将改变在接触区下面的波导区域的折射率，从而改变沿波导的传播速度。通过应用在两臂之间产生TT相移的电压，形成非线性(数字)Mach-Zehnder调制器。特别地，光信号进入波导，I/O电数字信号应 用到接触区(使用如以上提到的适当的电压电平)。然后调制CW光输 入信号来生成光i/o输出信号。对于线性(模拟)光输出信号，相似的结果是可能的。尽管已经证明这种类型的外部调制器非常有用，但是越来越期望在基 于硅的平台上形成各种光学部件、子系统和系统。进一步期望使与这样的 系统(例如，电光调制器的输入电子数据驱动电路)关联的各种电子部件 与光学部件集成在在相同的硅衬底上。明显地，在这样情况下，基于铌酸 锂的光学器件的使用不在选择之列。各种其它的传统电光器件是不直接与 硅平台兼容的相似的材料(例如III-V化合物)。已经有了新发展，即，基于自由载流子调制而在硅平台内形成光学器 件(例如以上描述的调制器)的能力。以这种结构，形成调制器臂的相移元件采用沿硅波导形成的MOS电容器的形式。所施加的电压导致电荷在电容器的栅极电介质附近积聚，这又改变了波导的折射率分布且最终改变 了通过波导的光的光相位。例如，见转让给本申请受让人的美国专利6,845,198和7,065,301。当设计外部调制器的电驱动部分时，为了使设计的光学参数和电子参 数都最优化，应考虑调制器自身的物理参数。由于功率耗散的原因，例如， 期望设计一种能以光消光比换取功率的调制器驱动器。调整大多数驱动器 的输出振幅来完成这个目标是有问题的经常导致边缘速率的变化，以及 依赖于驱动器布局，可能不减少功率耗散。
技术实现思路
本领域中所保留的需要由本专利技术解决，本专利技术涉及光调制器，以及更 具体地，涉及包括用于动态调整调制器内的光信号路径的可调驱动装置的 光调制器。已经实现了光调制器的消光比基于在调制器的两个臂之间的相移。因 此，代替调整驱动器的振幅来改变消光比(如现有技术所教授的)，本发 明所针对的是，动态调整结构的调制部分的有效长度，同时维持来自驱动 器的恒定电输入电压摆动。依照本专利技术，每个驱动器臂分割为多段，每段耦合到单独的驱动器。5因此，在任意时刻对于每个调制器臂而言，每个臂的有效长度将是被启动 的驱动器数量的函数。反馈装置可与多个驱动器一同使用，通过测量作为 光功率函数的消光比，相应地开启或关闭单独的驱动器，来动态调整调制器的操作。本专利技术的一个方面是，单独的驱动器被独立地启用/禁用。当驱动器被 启用时，关联的驱动器段将对传播的光信号的相移做出贡献。当驱动器被 禁用时，调制器的那部分将不影响信号的相位，并将对调制器的有效长 度没有贡献。由于每段具有它自己的驱动器，所以，当挑选的段被禁用 时，驱动器那段的功率耗散是可忽略的。在以下讨论的过程期间并参考附图，本专利技术的其它以及进一 步方面和 实施方式将变得明显。附图筒述现在参考附图，附图说明图1以简化的形式示出典型的现有技术电光调制器；图2示出依照本专利技术形成的示例性的分段的电光调制器；图3包含图2的调制器的一部分，特别显示用于在调制器的邻接调制 部分之间提供隔离的示例性结构；图4示出本专利技术的可替换的实施方式，显示交替的RF调制和DC偏 压部分；图5是图4的实施方式的另一排列；以及图6示出本专利技术的可替换的实施方式，包括在已调制的光输出信号和 电驱动器输入信号之间的反馈回路。图1示出示例性的现有技术Mach-Zehnder调制器，可重新配置为如下 面显示的，利用本专利技术的分段驱动装置。如显示的，现有技术调制器包括输入波导部分1和输出波导部分2。 一对波导调制器臂3和4显示并形成 在一种实施方式，以包括类似电容器的结构。在操作中，来自激光源(未显示)的进入的连续波(CW)光信号耦 合到输入波导部分l里。CW信号耦合到波导臂3和4里，其中将电驱动 信号应用到这些臂，将提供期望的相移以调制光信号，沿着输出波导2形 成已调制的光输出信号。示出一对电极5与调制器臂4关联，并用来将电 驱动信号提供到臂4。相似的一对电极可与臂3关联，从而同样将延迟引 入到传播的光信号上。由于功率耗散的原因，期望设计一种能以光消光比换取功率的调制器 驱动器。调整大多数驱动器的输出振幅来完成这个目标是有问题的；这经 常导致边缘速率(也就是，在光学'T，和光学0之间的转变时间)的 改变，并且依赖于驱动器布局，可能不减少功率耗散。调整驱动器的振幅 来调整消光比的替换方式是，实现消光比是基于在MZI的两个臂之间的相 移。因此，已经发现，能够通过动态调整调制器结构的调制部分的有效长 度来调整输出光信号的消光比(同时在驱动电压上维持恒定的电摆动)。依照本专利技术完成这种动态调整的一种方法是，将调制器的布局分割为 多个毗连的段，多个单独的驱动器以一对一的关系耦合到调制器段。图2 示出本专利技术示例性的实施方式，显示被分割以形成多个调制段12r124的分 段驱动器10,每个调制段12由多个电信号驱动器14,-144的中的单独的驱 动器来控制。应理解，分割的数量和排列任凭设计者处理，图4和图5示 出的替换的实施方式将在以下详细讨论。再次参考图2,进入的CW光波信号用作沿着输入波导部分1 (与以 上图l描述的现有技术装置一样)的输入，然后光信号沿波导臂3和4分 离。 一个或更多RF信号到调制段12的应用将在沿臂3和4传播的光信号 之间引起预先确定的相移，形成沿输出波导部分2的已调制的输出信号。 依照本专利技术，驱动器14,-144的单独的驱动器被启用/禁用，以控制引入到 传播的光信号里的相移的量。就是说，如果禁用驱动器144,同时启用剩 余的驱动器14,-143,则只有调制段12^123将贡献相移到传播的光信号。 如果其后确定要求附加量的相移来改进消光比，那么能开启驱动器144,将它的调制分量贡献给相移。由于单个驱动器不使用时就被禁用，因此没有与那个驱动器或与调制 器结构的那部分的操作相关联的功率耗散。这被认为是对现有技术装置的 改进，现有技术装置利用需要总是在开启并消耗功率的单个驱动器。 此外，通过将调制分割为多段，在设计调制器之前，不再需要知道调制器每伏的相移。改为，多个驱动器14可沿调制器10的毗连的段12串联， 提供期望的性能所需的驱动器14的特定的数量可以基于个案分析来确定。 此外，在调制器IO的使用寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外部调制器，其用于光输入源来生成已调制的光输出信号，所述外部调制器包括　输入波导部分，其用于接收连续波（ＣＷ）光输入信号；　输入分光器，其耦合到所述输入波导部分的输出，用于将所述ＣＷ光输入信号划分成一对ＣＷ光输入信号；　 　一对光波导，其耦合到所述输入分光器的输出，所述一对光波导形成用于支持光信号传播的一对调制器臂，每个调制器臂分割为数量为Ｎ的多个调制器段；　多个调制器电极，其布置成邻近所述数量为Ｎ的多个调制器段的每个调制器段；　数量为Ｎ的多个单 独的电驱动信号源，每个源通过调制器电极耦合到所述数量为Ｎ的多个调制器段的单独调制器段，每个驱动信号源能够被单独启用／禁用来控制出现在沿所述一对调制器臂的每个臂传播的光信号之间的相移，从而在所述一对调制器臂的输出提供一对已调制的光信号；　 　输出光组合器，其用于将所述一对已调制的光信号组合为已调制的光输出信号；以及　输出波导部分，其耦合到所述输出光组合器的输出，用于支持所述已调制的光输出信号的传播。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-10-7 60/849,894;US 2007-10-9 11/973,4401.一种外部调制器，其用于光输入源来生成已调制的光输出信号，所述外部调制器包括输入波导部分，其用于接收连续波(CW)光输入信号；输入分光器，其耦合到所述输入波导部分的输出，用于将所述CW光输入信号划分成一对CW光输入信号；一对光波导，其耦合到所述输入分光器的输出，所述一对光波导形成用于支持光信号传播的一对调制器臂，每个调制器臂分割为数量为N的多个调制器段；多个调制器电极，其布置成邻近所述数量为N的多个调制器段的每个调制器段；数量为N的多个单独的电驱动信号源，每个源通过调制器电极耦合到所述数量为N的多个调制器段的单独调制器段，每个驱动信号源能够被单独启用/禁用来控制出现在沿所述一对调制器臂的每个臂传播的光信号之间的相移，从而在所述一对调制器臂的输出提供一对已调制的光信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：泡利尔斯明道加斯莫欣斯基斯，罗伯特凯斯蒙特哥莫里，普拉卡什约托斯卡，
申请(专利权)人：斯欧普迪克尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]