CN102907026A - 光子集成式传输器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光子集成电路传输器及一种用于传输光学信号的方法，所述光子集成电路传输器包括锁模激光二极管，所述锁模激光二极管产生频率梳光学信号并将所述梳光学信号输入到多路复用器/多路分用器中，所述多路复用器/多路分用器将所述梳光学信号多路分用成多个个别光学信号。多个反射调制器各自接收所述经多路分用的个别光学信号中的相应一者，且调制所述所接收的个别光学信号并将所述经调制光学信号反射回到所述多路复用器/多路分用器。所述多路复用器/多路分用器接着将所述所接收的经调制光学信号多路复用成经多路复用的输出光学信号。

Description

光子集成式传输器
技术领域
本发明涉及光学装置，特定来说，本发明涉及一种光子集成式传输器。
背景技术
波分多路复用(WDM)是一种正越来越多地用于在光学网络中提供更高传输的技术。在WDM技术中，对多个光学载波信号进行多路复用以在光纤上进行传输，其中不同的波长用于载运不同的信号。此些载波信号中的每一者通常称为WDM信道。
需要减小在WDM传输中使用的光学设备的大小以便减小制造成本以及功率消耗。因此，使用光子集成电路(PIC)来实现此些目标。
发明内容
光子集成电路的此用途的一个实例是在WDM传输器中。然而，此些传输器通常使用数目N个激光源来服务于N个WDM信道。
图1是使用多个激光源(举例来说，在图中由一般参考CWL表示的连续波激光二极管阵列)的PIC传输器架构的已知解决方案的示意表示。所述PIC传输器进一步包括：在图中由一般参考M表示的调制器阵列，其用以调制待传输的信号；在图中由一般参考SOA表示的半导体光学放大器阵列，其用以放大待传输的信号；及在图中由一般参考VOA表示的可变光学衰减器阵列，其用以均衡来自所有信道的功率。接着在多路复用器MUX中对所述信道进行多路复用以用于传输。
尽管使用PIC，但此配置仍为消耗功率的，因为通常每一激光器由一个独立的电流偏置，且通常需要精确地控制(举例来说，经由一个个别欧姆加热器)激光器的波长。
为了克服使用多个激光源的问题，一些已知解决方案的目标为使用基于锁模激光器的频率梳源(FCS)。图2是此种类的示范性传输器的示意表示。
图2的传输器包括产生多个波长的FCS，所述多个波长被多路复用且馈送到负责将所述经多路复用的波长多路分用成个别信道的多路分用器(DEMUX)中，所述多路分用器通常为阵列波导光栅(AWG)。接着将个别信道中的每一者输入到以下各项中：来自在图中由一般参考M表示的调制器阵列的相应调制器，其用以调制待传输的信号；在图中由一般参考SOA表示的半导体光学放大器阵列，其用以放大待传输的信号；及在图中由一般参考VOA表示的可变光学衰减器阵列，其用以均衡来自所有信道的功率。接着在多路复用器MUX中对所述信道进行多路复用以用于传输。
图2的传输器具有以下优点：使用由于由一个激光源(FCS)替换N个(通常为8或10个)激光器而引起功率消耗节省的FCS。此外，波长在ITU-T栅格上的对准(由ITU-T标准界定)对于梳源来说为较容易的，因为由仅一个温度控制器替换了将用于每一源的大量独立温度控制器。
然而，图2中所展示的架构具有缺点，因为其需要使用多路分用器DEMUX将波长分配到个别调制器且使用多路复用器MUX以在传输器的输出处重组所有经编码信道。通常可借助于大小可观的装置的阵列波导光栅(AWG)来提供多路复用器及多路分用器功能性。因此，尽管存在所描述的优点，但上文的已知解决方案通常可能不能显著减小占用面积或者其甚至可能导致比使用先前已知技术所实现的更大的占用面积。
因此，一些实施例以一种光子集成电路传输器为特征，所述光子集成电路传输器包括：激光源，其经配置以用于产生频率梳光学信号；多路复用器/多路分用器，其经配置以用于从所述激光源接收频率梳光学信号并将所述梳光学信号多路分用成多个个别光学信号；多个反射调制器，其中所述多个反射调制器中的至少一些反射调制器各自经配置以用于接收所述经多路分用的个别光学信号中的相应一者、调制所述所接收的个别光学信号并将所述经调制光学信号反射回到所述多路复用器/多路分用器，其中所述多路复用器/多路分用器进一步经配置以用于将所述所接收的经调制光学信号多路复用成经多路复用的输出光学信号。
优选地，所述激光源为锁模激光二极管。
优选地，所述传输器进一步包括多个可变光学衰减器。
优选地，所述传输器进一步包括多个半导体光学放大器。
一些实施例以一种用于传输光学信号的方法为特征，所述方法包括：
·借助于激光源产生频率梳光学信号；
·借助于多路复用器/多路分用器，从所述激光源接收所述频率梳光学信号并将所述梳光学信号多路分用成多个个别光学信号；
·借助于相应反射调制器接收所述经多路分用的个别光学信号中的相应一者，调制所述所接收的个别光学信号并将所述经调制光学信号反射回到所述多路复用器/多路分用器
·借助于所述多路复用器/多路分用器将所述所接收的经调制光学信号多路复用成经多路复用的输出光学信号。
出于图解说明而非限制的目的，在附图的帮助下在以下描述中以及在权利要求书中更详细地描述本发明的这些及其它特征以及优点。
附图说明
已描述的图1是使用多个激光源的PIC传输器架构的已知解决方案的示意表示。
已描述的图2是已知解决方案的示意表示，其展示使用基于锁模激光器的频率梳源的示范性传输器。
图3是根据一些实施例的传输器的示范性示意表示。
具体实施方式
在图3中，展示根据一些实施例的传输器的示范性示意表示。
图3的传输器T包括在图中由参考FCS表示的经配置以用于产生光学信号频率梳的激光源。特定来说，所述频率梳包括在图中由参考CO表示的被多路复用的多个波长。
在此非限制性实例中，假定所述激光源为具有产生所述光学信号频率梳的能力的锁模激光二极管。
将经多路复用的梳光学信号CO输入到经配置以用于将所述经多路复用的波长多路分用成多个个别信道的多路复用器/多路分用器MUX(优选地为阵列波导光栅(AWG))中。接着将个别信道Ci输入到在图中由一般参考M表示的调制器阵列中所包括的相应反射调制器Mi中。反射调制器Mi调制所接收的个别光学信道Ci并将经调制信道Cim朝向多路复用器/多路分用器MUX反射回去以用于传输。
优选地将从调制器Mi反射回去的经调制信道Cim输入到来自在图中由一般参考SOA表示的半导体光学放大器阵列当中的相应半导体光学放大器SOAi中。半导体光学放大器SOAi经配置以放大经调制信道Cim。优选地将从半导体光学放大器输出的经放大的经调制信道Cim输入到来自在图中由一般参考VOA表示的可变光学衰减器阵列当中的相应可变光学衰减器VOAi中。可变光学衰减器VOAi经配置以相对于待传输的所有信道均衡相应经调制信道Cim中的功率。接着在多路复用器/多路分用器MUX中对经调制信道Cim进行多路复用以产生一个经WDM调制(编码)的信号以用于在传输线TX上传输。
在如本文中所描述的反射模式操作中，AWG具有DeMux及Mux的两种功能性。因此，VOA及SOA也具有双重功能性。此意味着，对于来自FCS的CW信号，VOA及SOA分别具有功率预均衡及预放大的功能性；且对于从反射调制器反射回去的经编码信号，SOA具有功率放大器功能性且VOA具有最终功率均衡功能性。由于信号两次通过VOA及SOA装置(因为反射)，于是所需的SOA增益及均衡衰减通常小于在传输模式中通常需要的值，因此导致更少的功率消耗。此仍为在本文中所描述的解决方案中所使用的反射模式的另一优点。
反射调制器M可为电吸收调制器(EAM)。EAM用于提供典型的OOK(开关键控)调制格式，例如RZ或NRZ。或者，为了提供更先进的相移键控(x-PSK)格式，可使用InP集成式马赫-曾德尔调制器。反射模式操作对于EAM及MZ调制器两者来说均为可能的，此提供较短装置的优点，因为光在其中行进两次：即，向前及向后。
反射调制器也可为反射模式半导体光学放大器(R-SOA)。
优选地，传输器进一步包括集成式光学隔离器以便抑制到FCS中的寄生光学反馈。
举例来说，经调制信道Cim的调制速率可处于大约10Gbps。
以此方式，可制作具有减小的占用面积及减小的功率消耗(与常规传输器相比)的传输器，这主要是因为使用仅一个频率梳源来代替激光源阵列，因此导致功率节省，此两种减小均通过个别激光源的数目的减小以及待耗散的热量的减小实现。还在总体大小上实现占用面积节省，这是因为使用经配置以执行对输入梳信号进行多路分用且接着对经编码(经调制)频道进行多路复用以用于传输的两种功能的单个多路复用器/多路分用器组件。事实上，由反射调制器Mi(或一般来说M)提供的反射性给出使用一单个多路复用器/多路分用器组件的可能性。
此外，由于单个频率梳产生器需要仅一个温度控制器，因此消除了对独立控制每一激光源的温度(在一些常规传输器中即为此情况)的需要。
应注意，对应于所主张构件的结构的列表并非穷尽性的且所属领域的技术人员理解可用等效结构来替代所叙述结构而并不背离本发明的范围。举例来说，反射模式电吸收调制器(R-EAM)可由如先前所描述的反射模式半导体光学放大器(R-SOA)或反射马赫-曾德尔干涉仪。
此外，如关于图3所描述的反射调制器及SOA可由处于反射模式的直接调制的注入锁定激光器的条形夹替换，所述激光器播种或注入有波长且因此由来自FCS的光学信号梳CO控制，从而导致进一步的功率节省。这是因为以下事实：由于调制直接在注入锁定激光器中发生，因此不需要腔外调制器且不需要SOA来放大功率。
还应注意，如在对应权利要求中所描述及叙述的本发明方法的步骤的次序并不限于所呈现及所描述的次序且可变化而并不背离本发明的范围。
所属领域的技术人员应了解，本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念图。

Claims (10)

1.一种光子集成电路传输器，所述光子集成电路传输器包括：激光源，其经配置以用于产生频率梳光学信号；多路复用器/多路分用器，其经配置以用于从所述激光源接收频率梳光学信号并将所述梳光学信号多路分用成多个个别光学信号；多个反射调制器，其中所述多个反射调制器中的至少一些反射调制器各自经配置以用于接收所述经多路分用的个别光学信号中的相应一者、调制所述所接收的个别光学信号并将所述经调制光学信号反射回到所述多路复用器/多路分用器，其中所述多路复用器/多路分用器进一步经配置以用于将所述所接收的经调制光学信号多路复用成经多路复用的输出光学信号。
2.根据权利要求1所述的传输器，其中所述激光源为锁模激光二极管。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传输器，其包括多个可变光学衰减器。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传输器，其进一步包括多个半导体光学放大器。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传输器，其中所述多路复用器/多路分用器为阵列波导光栅。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传输器，其中所述反射调制器为反射模式电吸收调制器或反射模式半导体光学放大器或马赫-曾德尔干涉仪。
7.一种用于传输光学信号的方法，其包括：
借助于激光源产生频率梳光学信号；
借助于多路复用器/多路分用器，从所述激光源接收所述频率梳光学信号并将所述梳光学信号多路分用成多个个别光学信号；
借助于相应反射调制器接收所述经多路分用的个别光学信号中的相应一者，调制所述所接收的个别光学信号并将所述经调制光学信号反射回到所述多路复用器/多路分用器
借助于所述多路复用器/多路分用器将所述所接收的经调制光学信号多路复用成经多路复用的输出光学信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：借助于锁模激光二极管产生频率梳光学信号。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其进一步包括：借助于半导体光学放大器放大所述经调制光学信号。
10.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的方法，其包括借助于可变光学衰减器对所述经调制光学信号进行的均衡过程。
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