一种光调制器，其形成为包括多个沿一个支路布置的单独的电极，所述电极具有不同长度并用不同信号驱动来提供多级信令（比如，ＰＡＭ－４信令）。通过使用单独的驱动器来激励不同的段，在给定的时间点被激励的段的数量将限定引入光信号的净相移。组合的调制器段的总长度与π相移（１８０°）关联。每一段不是由数字“１”就是由数字“０”驱动，从而生成多级调制。在邻近的传输符号之间的基本上相等的功率变化，通过适当调整每个单段的长度来实现。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光调制器，且更具体地，涉及包括不同长度的多个段 (section)以便一次传输多数据位从而减小串行符号速率(serial symbol rate)的光调制器。
技术介绍
光传输系统通常基于光信号调制的两种方法中的 一种，不是直接调制 就是外调制。在这些方法的第一种方法中，向激光器施加DC电流，在其 上叠加调制电流，"开启"和"关闭"激光器。这个方法的缺点是当需要更高的开关速度时，激光器自身的半导体材料的动态特性引入失真(主要 以啁啾的形式)。光信号的外调制产生啁啾显著减少的已调光输出信号， 且外调制器已经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)通常用于高速应用。多年以来，已经用电光材料，例如铌酸锂来制造外调制器。光波导在 电光材料里形成，金属接触区域布置在每个波导支路(waveguide arm)的 表面上。对金属接触区加电压，将改变接触区下方的波导区域的折射率， 从而改变沿着波导传播的速度。通过施加产生两支路之间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 电数字信号施加到接触区(使用适当的电压电平，如以上所提到的)。光输出于是"被调制"以生成光I/0输出信号。用线性(模拟)光输出信号 可能得到类似的结果。尽管已经证明这种类型的外调制器非常有用，但是越来越期望在硅基 平台上形成各种光学部件、子系统和系统。进一步期望在相同的硅衬底上 使与这样的系统关联的各种电子部件(例如，电光调制器的输入电数据驱 动电路)与光学部件一体化。明显地，在这样情况不选择使用基于铌酸锂料(例如III-V族化合物)制成。在硅平台内，基于自由载流子调制形成光学器件(例如以上描述的调 制器)的能力方面已经有了新的进展。在这种结构中，形成调制器支路的相移元件表现为沿硅波导形成的MOS电容器的形式。所施加的电压引起 电荷在电容器的栅介质附近的积聚，这本身又改变波导的折射率分布并最 终改变通过波导的光的光相位。例如，见均转让给本申请的受让人的美国 专利6,845,198和7,065,301。越来越需要聚合串行数据并在单根光纤上以更高的速度传输该被聚 合的数据。因此聚合减少了传送信息所需的光纤的数量，并还减少了 (或 甚至消除了 )对昂贵的附加的部件，例如对复用器/分用器的需要。然而这 种聚合导致增加了在光纤上传输的数据速率。在一种典型排列中，使用一 组四根单独的光纤，每根光纤以10Gb/s的速率传输数据。可选地，来自四 根光纤的数据能够复用到单根光纤上，因而以40Gb/s的速率传输数据。与 色散效应(dispersion effect)关联的光纤的固有带宽限制限制了光信号可 以此速率传播的距离。
技术实现思路
本专利技术解决本领域中剩余的需要，本专利技术涉及光调制器，更具体地涉 及包括不同长度的多个段以便一次传输多数据位，减少串行符号速率的光 调制器。依照本专利技术，示例性的光调制器的支路被分割为许多不同长度的段。使用单独的驱动器来激励不同的段，其中在给定的时间点被激励的段的数 量将限定引入光信号的相移。组合的调制器段的总长度与7T相移(180° ) 相关联。每个段不是由数字"1"就是由数字"0"驱动，从而生成多级调制。本专利技术的一个方面是，因为功率方程是相位的余弦函数，通过适当调 整每个单段的长度来实现邻近的传输的符号之间的基本上相等的功率变化。就是说，为了维持基本上相等的功率值，余弦曲线的较陡峭部分附近 的段的长度需要小于沿曲线的较平坦部分的段的长度。依照本专利技术形成的分段化的调制器可配置为，只驱动一个支路(单端 的)或两个支路(差分的)。有利地，已经发现使用不同长度的多个电极来执行多级信令(multi-level signaling)减少了向多个电极施加各种输入信号的相关逻辑。 实际上，已经发现传输的符号速率能比传输原始数据快一倍。在以下讨论期间并参考附图，本专利技术的其它和进一步的方面以及实施 方式将变得明显。附图简述现在参考附图，图l示出基础的、现有技术Mach-Zehnder干涉仪类型的调制器； 图2是示例性的调制器的输出功率图3示出依照本专利技术形成以提供多级信令的示例性的分段调制器；图4显示图3的实施方式的一种排列，特别配置为传输来自四个单独 数据源的数据；以及图5是依照本专利技术形成的分段调制器的一般化的结构，特别示出用来 为每个传输级提供基本上相等的功率值的不同的段长度。详细描迷附图说明图1示出示例性的现有技术Mach-Zehnder调制器，其可按照如下描述 的内容重构以依照本专利技术提供多级数据传输。如图所示，现有技术调制器 包括输入波导段1和输出波导段2。显示了一对波导调制器支路3和4， 且该对支路可形成在一种实施方式(也就是，基于SOI的实施方式)中以 包括类似电容器的结构。在工作中，来自激光源(未显示)的入射连续波(CW)光信号耦合 到输入波导段l里。CW信号在其后分离到一对波导支路3和4里。对该 调制器支路施加电驱动信号将提供期望的相移来调制光信号，沿输出波导 2形成已调光输出信号。示出了一对与调制器支路4相关联的电极5，该 对电极可用来向支路4提供电驱动信号。 一对类似的电极可与支路3关联， 以同样地在传播的光信号上引入延迟。当在数字域工作时，当期望传输逻 辑"1"时，可"开启"电极，然后"关闭"电极来传输逻辑"0"。对于第一阶(order),以上所示的常规调制器的输出功率由下式给出(l + cos(州r。w — r0 2其中， P。ut是来自调制器的输出功率，Po是额定功率，以及(j)是两个支路(比如现有技术图1的支路3和4 )之间的净相移(net phase shift )。 因此，通过改变两个支路之间的净相移4)的值来控制光输出功率水平 (power level )。图2是这个关系的图，示出了作为两个支路之间相移的函 数的输出功率('T'输出与最大输出功率P邮相关联，"0"输出与最小输 出功率P。ut相关联)。就是说，调制器的两个支路之间的差分相移不是提供 相长干涉(例如"I")就是提供相消干涉(例如"0")。虽然没有显示或 描述，但应理解在执行中，这样的调制器可利用DC段来光平衡支路，并 沿着图2所示的传递曲线(transfercurve)将工作点设置在期望的位置。依照本专利技术，多级信令通过以下方式来提供将至少一个调制器支路 分为不同长度的多个段，且总长度等于一个n相移。每个单独的段用数字 逻辑"1"或数字逻辑"0"来驱动，即数字驱动为"开"或"关"，从而 生成多级调制。本专利技术的重要方面是，可根据额定长度来最优化每个调制器段，来提 供绝对值几乎相等的功率水平，而不管段沿调制器支路的位置(也就是， 其相对于基于余弦的功率曲线的"位置")。再次参考图2,需要较长长度 的调制段工作在余弦曲线的峰和谷，并提供与传递曲线的"较陡峭的"、 中心区域关联的段相同的输出功率变化。图3示出依照本专利技术形成以提供多级信令的示例性光调制器10。与图 l的现有技术调制器类似，调制器10包括输入波导段1，输入波导段l其 后分离，以形成一对波导支路3和4。沿支路3和4的输出光信号最终重 组到输出波导段2上。依照本专利技术的这个实施方式，多个不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于生成多级数据信令输出的光调制器，所述调制器包括 输入波导段，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段的输出，用于将所述连续波光输入信号分为一对连续波光输入信号； 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的传播的一对调制器支路，至少一个调制器支路分割为数量为Ｎ的多个调制器段，每段具有预定长度，以使得所述数量为Ｎ的多个调制器段的长度的组合能够向沿其传播的所述连续波光输入信号提供完整的π相移； 数量为Ｎ的多个数字驱动器，每个驱动器耦合到所述数量为Ｎ的多个调制器段中的单独的调制器段，所述数量为Ｎ的多个数字驱动器的数字输入的组合是与待由所述调制器传递的多级输出数据信号相关联地被确定的，每个调制器段的“开”或“关”状态贡献输入 和输出信号间的相移； 输出光组合器，其用于将一对已调光信号结合成已调光输出信号；以及 输出波导段，其耦合到所述输出光组合器的输出，用于支持所述已调光输出信号的传播。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔潘都夏斯特里，拜平达玛，
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]
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