CN103384968B - 包括多个可调节光学器件的阵列 - Google Patents

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Abstract

一种可调节阵列包括多个光学器件。每个可调节阵列器件具有从其输出的光学光线并且被配置借此所述多个光学器件的对应光学光线关于输出参数具有相对于彼此的预定义非等效关系。响应于驱动信号，所述多个光学器件被进一步配置成关于所述输出参数来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。

Description

包括多个可调节光学器件的阵列
技术领域
本发明一般地涉及可调节阵列，并且特别涉及包括各具有从其输出光学光线的多个光学器件的可调节阵列。
背景技术
对高容量光学互连有相当大的且不断增长的兴趣。在各种实施方式中，通常需要能够具有最小40Gb/s优选100Gb/s及以上的数据速率的互连。大部分由于在以串行格式实现这些数据速率中的困难，并行多信道单光纤互连实现(即，高数据容量系统)正受到青睐。
作为示例，并行多信道互连实现被隐含在100Gb/s小形状因数(small-form-factor)的可插拔(CFP)标准、多源协议中，以产生用于传输高速数字信号的普通形状因数。CFP标准定义了使得包括下一代高速以太网(100GbE)的传输应用和数据速率能够直达100Gb/s的可热插拔光收发器形状因数。可插拔CFP收发器能够支持数据通信及形成因特网的骨干的电信网络的超高带宽要求。CFP标准的电接口仅被一般定义。但因100Gb/s收发器而有利于具有10个10Gb/s器件的阵列的并行链路。
许多常规并行多信道阵列实现利用固定波长激光器或集成激光调制器的阵列，并且在IUT网格(例如，200GHz间隔、100GHz间隔、50GHz间隔等)内工作在给定波长波段(例如，C波段或L波段)。也就是说，阵列的每个激光器都可以工作在ITU网格的特定信道和对应频率(波长)。阵列中的每一个激光器的网格对齐是通过在与一些热调节相结合的制造过程中建立的特定光栅间距来实现的。作为示例，美国专利No.5,930,278中公开了变化间隔的布拉格(Bragg)光栅在多波长激光器发射部件中的使用。
直接调制激光器(DML)的阵列是最简单的实现。例如，来自Santur公司的PD100-TX100Gb/s CFP兼容光纤收发器包括每信道以10.3125Gb/s工作的十个独立信道。PD100-TX结合了10信道激光驱动器电路以及10信道DML阵列和光多路复用器。
但由诸如上面所描述的激光器的固定波长激光器构成的阵列提供有限的通用性。结果，给定固定波长阵列的许多变体将被要求满足各种ITU网格上的各种短(2km-10km)、介质、及长范围(高于40km)实现的要求。阵列被用在的范围和环境可以支配对变体的选择。
例如，对于2-10km短范围，在使用密集WDM(波分复用)方面存在很少的优势，因为这通常将比粗WDM多信道方法更昂贵。在短链路情况下，光纤代表成本的一小部分，因此将通过提供附加的光纤来增加附加信道(例如10、40或100Gb/s的)。典型地，CWDM配置在并行数据承载通路之间以4或8nm的间隔工作，因此合成集用尽该光纤的可用传输带的基本部分，且对于附加的波长复用进一步提高光纤中的容量而言存在很少的余地。
对于中间/长范围，光纤成本与安装要重要得多并且通常多个信道(例如10、40或100Gb/s的)将被要求在光纤上传送。这个通过使用密集WDM来实现，其中单独的并行数据信道之间的间隔将通常是50、100或200GHz。在50GHz间隔的情况下，在大约1525与1565nm之间的光纤的传统‘C’带能够承载大约100个数据通道(data lane)。对于100GHz，这个大约是50。因此对于该应用在阵列的情况下，将需要具有不同波长输出的最小大约10个不同变体用于在50GHz网格上工作的10个信道单元以及大约25个不同变体用于在50GHz网格上工作的4个信道单元，其中对于阵列的起始信道的完全灵活性需要更多变体。随着网格加宽(例如到100GHz)，变体的数目原则上减少，尽管许多用户将‘交错’100GHz网格器件以使用全50GHz网格，从而给出相同总数的变体。
发明内容
本发明提供关于输出参数每一个都具有相对于彼此以预定非等效关系从其输出光学光线的多个光学器件的可调节阵列。所述多个光学器件的对应光学光线可关于所述输出参数调节同时基本上维持所述预定义非等效关系。这允许简化设定以及控制该可调节阵列。本发明的可调节阵列是高度通用的，并且可以被用来满足‘设置和忘记’配置中的各种固定波长互连实现的要求。
由所述可调节阵列的可调谐性所提供的所述通用性允许必须被制造或者由用户作为存货保留的变体的数目上的减少。此外，所述阵列的可调节性允许阵列被用在其中的网络的灵活性和可配置性。例如，该可调节阵列可以被实现在像路由器-路由器、云计算、服务器场、满足SONET规范(例如，CFP)的并行链路等这样的应用中。
除通用性之外，依照本发明的所述可调节阵列可以允许使用减少数目的触点、键合线、和/或电流或电压源。在一个实施例中，该可调节阵列中键合线的数目被减少到小于n×m的数目，其中n是光学器件的数目而m是对于单独的光学器件所需的键合的数目。结果，可以最小化所述可调节阵列的尺寸。本发明还允许驱动电流或电压的显著减少。例如，在十信道阵列实施例中，与‘标准’激光器的阵列的500-750mA相比，所述阵列中的总调谐电流可被减少到大约100mA。
根据本发明的一个方面，可调节阵列器件包括：多个光学器件，其每个具有从其输出的光学光线并且被配置借此所述多个光学器件的对应光学光线关于输出参数具有相对于彼此的预定义非等效关系，并且其中，响应于驱动信号，所述多个光学器件被进一步配置成关于所述输出参数来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。
根据一个实施例，所述输出参数是波长、频率、功率、相位或偏振中的至少一个。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的每一个都包括至少一个调节部，其响应于所述驱动信号，关于所述输出参数来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件进一步包括控制器，所述控制器被耦合成并配置成将所述驱动信号输出到所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部。
根据另一实施例，所述控制器间接地耦合所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部。
根据另一实施例，所述驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部被物理上耦合到彼此并且共享所述驱动信号。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整所述光学光线。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的每一个都包括至少一个附加的调节部，其被配置成关于所述输出参数独立地调整所述对应光学光线同时调整所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括相对于彼此具有相等偏移、不相等偏移或预定义比值中的至少一个的所述多个光学器件关于所述输出参数的对应光学光线。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光线关于所述输出参数的调节之前的第一组相应值、以及在所述调节之后的第二组相应值的所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光线关于所述输出参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光学器件的对应光学光线的频率。
根据另一实施例，所述多个光学器件被进一步配置成沿着ITU网格的相应信道步进所述多个光学器件的所述对应光学光线。
根据另一实施例，所述对应光学光线还具有相对于彼此是相等的附加的输出参数。
根据另一实施例，所述多个光学器件被单片集成在单个芯片上。
根据另一实施例，所述多光学器件包括多个可调谐激光器、调制器、光电检测器、半导体光放大器、偏振控制器或相位控制器中的至少一个。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括被配置成将所述对应光学光线组合成组合输出的组合器。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括一个或多个附加的冗余光学器件。
根据本发明的另一方面，可调节阵列器件包括：多个可调谐激光器，其各具有从其输出的光学光线并且被配置借此所述多个可调谐激光器的对应光学光线关于频率具有相对于彼此的预定义非等效关系，并且其中，响应于驱动信号，所述多个可调谐激光器器件被进一步配置成关于频率来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述非等效预定义关系。
根据一个实施例，所述多个可调谐激光器中的每一个都包括对应的前光栅调谐部，其响应于所述驱动信号，调整所述光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括控制器，所述控制器被耦合成并配置成将所述驱动信号输出到所述多个光学器件中的所述对应的前光栅调谐部。
根据另一实施例，所述控制器间接地耦合所述多个光学器件中的所述对应的前光栅调谐部。
根据另一实施例，所述驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的所述对应的前光栅调谐部被物理上耦合到彼此并且共享所述驱动信号。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的每一个都包括至少一个对应的后光栅调谐部或相位调谐部，其被配置成关于频率独立地调整所述对应光学光线同时调整所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括相对于彼此具有相等偏移、不相等偏移或预定义比值中的至少一个的所述多个可调谐激光器关于频率的对应光学光线。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光线关于所述输出参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光学器件的对应光学光线的频率。
根据另一实施例，所述多个可调谐激光器被进一步配置成沿着ITU网格的相应信道步进所述多个可调谐激光器的对应光学光线。
根据另一实施例，所述多个可调谐激光器被单片集成在单个芯片上。
根据另一实施例，所述多个可调谐激光器中的每一个都包括被配置使得在基本上相同的工作条件下，所述多个光学器件的光学光线关于频率是相对于彼此相等地偏移、不相等地偏移或成比例中的至少一个的对应的后光栅或前光栅中的至少一个。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括被配置成将所述对应光学光线组合成组合输出的组合器。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括进一步包括一个或多个附加的冗余可调谐激光器。
根据本发明的另一方面，调整可调节阵列器件的方法，所述可调节阵列器件包括多个光学器件，所述多个光学器件各具有从其输出的光学光线并且被配置借此所述多个光学器件的对应光学光线关于输出参数具有相对于彼此的预定义非等效关系，所述方法包括：将驱动信号提供给所述多个光学器件；并且响应于所述驱动信号关于所述榆出参数来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。
根据一个实施例，所述输出参数是波长、频率、功率、相位或偏振中的至少一个。
根据一个实施例，调整所述对应光学光线的步骤包括调整所述多个光学器件中的每一个的至少一个调节部，所述多个光学器件被配置成响应于所述驱动信号关于所述输出参数来调整所述对应光学光线同时基本上维持所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述方法还包括用被耦合成并配置成将所述驱动信号输出到所述多个光学器件中的对应的至少一个调节部的控制器来控制所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部。
根据另一实施例，所述控制器间接地耦合所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部。
根据另一实施例，所述驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
根据另一实施例，所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部被物理上耦合到彼此并且共享所述驱动信号。
根据一个实施例，调整所述对应光学光线的步骤包括通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整所述多个光学器件中的所述对应的至少一个调节部。
根据另一实施例，所述方法还包括关于所述输出参数独立地调整所述对应光学光线同时调整所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，独立地调整所述对应光学光线的步骤包括独立地调整所述多个光学器件中的每一个的至少一个附加的调节部，所述多个光学器件被配置成关于所述输出参数独立地调整所述对应光学光线同时调整所述预定义非等效关系。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括具有相对于彼此相等地偏移、不相等偏移或成比例中的至少一个的所述多个光学器件关于所述输出参数的对应光学光线。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光线关于所述输出参数的调节之前的第一组相应值、以及在所述调节之后的第二组相应值的所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数。
根据另一实施例，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光线关于所述输出参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光学器件中的对应光学光线的频率。
根据另一实施例，调整所述对应光学光线的步骤包括沿着ITU网格的相应信道步进所述多个光学器件中的对应光学光线。
根据另一实施例，所述多个光学器件包括多个可调谐激光器、调制器、光电检测器、半导体光放大器、偏振控制器或相位控制器中的至少一个。
根据另一实施例，所述方法还包括将所述对应光学光线组合成组合输出。
根据另一实施例，所述可调节阵列器件还包括一个或多个附加的冗余光学器件。
本发明的前述和其他特征进在下文中被参考附图更详细地描述。
附图说明
图1是包括可调谐激光器、SOA、调制器、以及偏振控制器的常规光学器件的示意图。
图2和3是依照本发明的包括在单个芯片上单片地组成的多个光学器件的示例性可调节阵列的示意图。
图4是依照本发明的包括在单个芯片上单片地组成的多个光学器件的示例性可调节阵列的示意图，其中每个光学器件都包括可调谐激光器、SOA、调制器以及偏振控制器。
图5-7是图示了依照本发明的对应光学光线的输出参数(例如频率)的示例性调节的图。
图8和9是依照本发明的包括多个分立光学器件的示例性可调节阵列的示意图。
图10是依照本发明的包括多个分立光学器件的示例性可调节阵列的示意图，其中每个分立光学器件都包括可调谐激光器、SOA、调制器以及偏振控制器。
具体实施方式
在以下说明中，相同的部件可以被给出相同的附图标记，而不管它们是否被示出在不同的实施例中。为了以清楚和简明的方式示意本发明的实施例(一个或多个)，图可能未必按比例绘制并且可以以稍微示意的形式示出某些特征。相对于一个实施例所描述和/或示意的特征可被以相同的方式或以相似的方式用在在一个或多个其他实施例中和/或可被以与其他实施例的特征相结合地或以替代其他实施例的特征的方式使用。
现详细地参考附图并首先参考图1，在100处大体示出常规光学器件，其基本结构可用在依照本发明的示例性可调节阵列器件中。光学器件100包括与半导体光放大器(SOA)104集成的可调谐激光器102、后SOA106、调制器108以及偏振控制器117。可调谐激光器102被示意为数字超模分布布拉格反射器(DSDBR)激光器，诸如为在美国专利No.7,145,923中所公开的激光器。该光学器件的调制器108被示意为马赫-增德尔(Mach-Zehnder)干涉仪调制器。DSDBR激光器102、SOA104、以及马赫-增德尔调制器108被单片集成并形成集成激光马赫-增德尔(ILMZ)器件。虽然将主要地在该上下文中示意并描述光学器件100，但将理解到，光学器件100的设计可以为任何其他适当的设计。包括可调谐激光器102、SOA104和106、调制器108以及偏振控制器117的光学器件100的特定设计在其最广泛意义上不与本发明密切相关。
作为示例，光学器件100的可调谐激光器102可以为电子可调谐激光器，诸如为三段式DBR、采样光栅DBR激光器(SG-DBR)、超结构光栅DBR激光器(SSG-DBR)，具有采样光栅反射器的光栅辅助同向耦合器激光器(GCSR)或Y结激光器(Y3激光器)。可调谐激光器102还可能是机械调谐激光器，诸如为微机电可调谐垂直腔表面发射激光器(MEM-VCSEL)或外腔激光器(ECL)。
可调谐激光器102通常包括后光栅调谐部110、相位控制调谐部112、增益部114、前光栅调谐部116以及常见波导115。前光栅调谐部116和/或后光栅调谐部110的调节调整光输出的频率(波长)。光栅主要定义对于调谐部中的给定电流输出什么频率(波长)。相位控制调谐部112的调节对光输出的频率进行微调，而增益部114的调节对光输出的增益进行调整。为了简洁起见，将不详细地描述波长可调谐激光器102的部件中的每一个的特定结构和功能性。
可调谐激光器102的后光栅光学上被耦合到后SOA106以用于放大从后光栅输出的光。在一个实施例中，后SOA106的输出可以被光学上耦合到外部波长锁定器(未示出)。该波长锁定器可以与例如控制器相结合地使用，并且可以将校正系数提供给可调谐激光器102的各部分中的一个或多个以便维持输出光的波长。
可调谐激光器的前光栅光学上被耦合到SOA104以便放大被从前光栅输出到调制器108的光，而调制器光学上被耦合到偏振控制器117以便控制光学光线的偏振。SOA104的调节调整来自可调谐激光器102的光输出的功率级。如所示意的那样，马赫-曾德尔调制器包括不平衡控制电极118、RF输入端120和124、RF接地122和126以及光功率监控器128。调制器108被提供用于对波长可调谐激光器102的光输出进行调制并允许光学器件100执行其预定功能。例如，用于对可调谐激光器102的输出进行调制的示例性调制格式包括例如40GOOK、40G QPSK(2x20G)、25G双二进制以及10G OOK。在一个实施例中，光学器件100(例如ILMZ)适合于在光通信中使用。马赫-增德尔调制器在本领域内是众所周知的，并且为了简洁起见将不详细地描述经标识的各部件中的每一个的特定结构和功能性。
图1中所示意的光学器件100潜在地适于广泛可达到的范围和ITU网格间距。因此，诸如图1中所示意的多个光学器件的使用可以给可调谐阵列提供通用性以消除使用固定波长光学器件的许多变体的需要。例如，多个光学器件100可以被个别地调谐并组合以在特定ITU网格上(例如在相邻100GHz、50GHz、33GHz、25GHz或12.5GHz网格点上)产生光输出块。
但是诸如图1中所示意的光学器件包括大量触点。为了独立地排列十个图1中所示意的光学器件100将需要约220个接触垫(每器件22个接触垫)。由多个单独的光学器件形成的可调节阵列也难以在高产出时进行调谐、测试以及控制。例如，由于由制造工艺产生的波导几何结构上的细微差异以及由其制造光学器件的半导体层的厚度中的变化，一个光学器件的输出频率即使当工作在相同的电流和温度时也典型地不同于另一个。因此，这样的实现将是具有高度复杂性的‘大锤’方法。
诸如图1中所示意的光学器件通常连同许多相似器件(在许多情况下一次1000个以上)一起制造在晶片上。单独的光学器件100通常通过将晶片切开成条(每条包括多个器件)、对器件小面加面层以及最后将条切开成单独的芯片来形成。
本发明人已经发现，当晶片上类似地制作的邻近光学器件100的各部分被相同的或相似的电流或电压驱动时，这样的器件将实现具有相同的或相似的输出参数的对应光输出。例如，对大量器件的光输出的分析指示当应用相似的DC设定时，相邻芯片上的光学器件的至少67％是在彼此的15GHz内。这是大部分由于光学器件的密切接近而导致的。此外，光输出的变化通过与各器件一起在阵列中的集成关联的光学器件之中的热差异的减少而被最小化。与将光学器件集成在一起关联的另外的优点包括电互连电阻和光损失的减少，以及阵列的总体尺寸的减少。
依照这些原理，以及如以下说明中所阐述的那样，光学器件的可调节阵列可以被单片集成在单个芯片上。该可调节阵列包括多个光学器件，每个光学器件都关于输出参数具有相对于彼此以预定义非等效关系从其输出的光学光线。如本文中所使用的那样，光学光线的输出参数可以为任何可测量的参数，诸如为例如波长、频率、功率、相位或偏振。并且，术语预定义非等效关系包括任何适当的非等效关系，诸如为例如相等偏移、不相等偏移、预定义比值等。例如，在其中预定义非等效关系是相等偏移的实施例中，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数可以为例如X、X+ΔY、X+2ΔY、X+3ΔY等。类似地，在其中预定义非等效关系是不相等偏移的实施例中，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数可以为例如X、X+ΔY、X+ΔY+ΔZ、XΔY+ΔZ+ΔW等。在其中预定义非等效关系是预定义比值的实施例中，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数可以为例如X、2X、3X、4X等。在下面对预定义非等效关系的调节进行描述。
当然，设想了对应光学光线可以至少具有在所述多个光学器件的对应光学光线之中为等效的附加输出参数。例如，在其中预定义非等效关系和对应光学光线的频率有关的实施例中，可以以等效功率输出所述对应光学光线。
依照本发明，公共驱动信号(例如，电流或电压)可以被施加给所述多个光学器件的相应调节部中的至少一个。响应于该公共驱动信号，每个光学器件的至少一个调节部可以通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整光学光线。经由该公共驱动信号对相应调节部的调节允许关于输出参数对相应光学光线的调节，同时基本上关于输出参数维持预定义非等效关系。
图2和3通常示意了可调节阵列1000的各种实施例，其中公共驱动信号可以被应用于所述多个光学器件1000a-d的所对应的至少一个调节部1002a-d。依照本发明，每个光学器件的至少一个调节部1002a-d通常被耦合到彼此并耦合到控制器1004。控制器1004被配置成将公共驱动信号(例如，电流或电压)输出到所述多个光学器件1000a-d中的对应的至少一个调节部1002a-d。如图2中所示意的那样，每个光学器件的至少一个调节部1002a-d可以被物理上耦合到彼此(并且到控制器)并且共享该公共驱动信号。在这样的实施例中，该对应的至少一个调节部1002a-d可以在可调节阵列1000的制造过程期间经由常见的金属化来结合。因此，可调节阵列1000可以包括减少数量的触点和/或减少数量的用来驱动光学器件1000a-d的电流源。可调节阵列的调谐调定(下文讨论)也被简化了。
如图3中所示，相应的至少一个调节部1002a-d可以未被物理上耦合，但相反可以通常由控制器来耦合并驱动。这样的耦合在本文中被称为间接耦合(或者还可以被称为算法耦合)。在这个实施例中，由控制器1004所提供的驱动信号包括多个信号，每个都被提供给相应的至少一个调节部。所述多个信号可以得自主信号。例如，到控制器1004的控制输入信号可以导致包括单独但有关的信号的驱动信号到相应的至少一个调节部1002a-d的输出。单独但有关的信号可能是相同的或不同的。
因此，本发明提供了多个光学器件的可调节阵列，所述多个光学器件每个都关于输出参数具有相对于彼此以预定义非等效关系从其输出的光学光线。如上面所描述的那样，光学光线的输出参数可以为任何可测量的参数，诸如为例如波长、频率、功率、相位或偏振。此外，光学器件中的每一个都包括至少一个调节部，其响应于公共驱动信号被配置成关于输出参数来调整对应光学光线，同时基本上维持预定义非等效关系。
图4示意了依照本发明的示例性可调节阵列200，其中从其输出的对应光学光线关于输出参数具有相对于彼此的预定义非等效关系。可调节阵列200包括在单个芯片上单片集成的多个类似地制作的光学器件202a-d。就对于每个器件，可调谐激光器204(例如包括后光栅调谐部210、相位控制调谐部212、增益部214、前光栅调谐部216以及公共波导215)与SOA206、调制器208(例如包括不平衡控制电极118、RF输入端120和124、RF接地122和126以及光功率监控器128)以及偏振控制器217被单片集成来说，包括在可调节阵列器件200中的每个光学器件202a-d的结构可与图1的光学器件100的结构类似。
如图4的示例性实施例中所示意的那样，光学器件202a-d中的每一个的前光栅调谐部216通常被耦合到彼此并共享公共驱动信号(即来自如上面所描述的控制器的电流或电压源)。也就是说，每个触点(和关联的电流或电压源)被物理上耦合到每个光学器件的前光栅调谐部。但是在另一实施例中，每个光学器件的前光栅调谐部替代地可以被以上面在图3中所描述的方式间接地耦合(即通过控制器)。调整通常耦合的前光栅调谐部216(即，经由公共驱动信号)调整所述多个光学器件关于频率/波长的对应光学光线，同时基本上关于频率/波长维持预定义非等效关系。
图5和6将频率用作为示例性输出参数来示意对应光学光线关于输出参数的调节同时基本上维持预定义非等效关系。在图5中，预定义非等效关系是相等偏移(例如X、X+ΔY、X+2ΔY、X+3ΔY)。在这里，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数(例如频率)符合在对应光学光线关于输出参数(例如频率)的调节之前的第一组相应的值500a-d，以及在调节之后的第二组相应的值502a-d。也就是说，作为对驱动信号进行的调节的结果，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数(例如频率)被调整了量k。在图6中，预定义非等效关系是不相等偏移(例如，X、X+ΔY、X+ΔY+ΔZ、X+ΔY+ΔZ+ΔW)。与图5中的示例性实施例类似，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数(例如频率)符合在对应光学光线关于输出参数(例如频率)的调节之前的第一组相应的值600a-d，以及在调节之后的第二组相应的值600a-d。再者，作为对驱动信号进行调节的结果，所述多个光学器件的对应光学光线的输出参数(例如频率)被调整了量k。
在其中输出参数是频率的诸如图5和6中所示意的那些等实施例中，所述多个光学器件的对应光学学线的频率可以符合在对应光学光线的调节之前的ITU网格的第一组相应的信道，以及在调节之后的ITU网格的第二组相应的信道。也就是说，所述多个光学器件的对应光学光线可以沿着ITU网格的相应信道步进。依照本发明的可调节阵列可以被用于符合各种ITU网格(例如，200GHz间距、100GHz间距、50GHz间距等)。并且激光器中的每一个都是可调节的使得光学光线的相应波长可以被配置成符合沿着ITU网格(例如位于ITU网格上的在C带、L带等中)位于任何地方的信道(相邻的或非相邻的)。例如，在其中可调节阵列输出被100GHz分隔并且以25Gb/s双二进制调制的4个信道的实施例中，这4个信道能够是例如100GHz ITU网格的信道1、2、3、4；信道23、24、25、26；或信道45、46、47、48。作为另一示例，在其中可调节阵列输出被100GHz分隔并且以10Gb/sOOK调制的10个信道的实施例中，这10个信道可以是ITU网格上的10个信道的任何组合(例如，信道1-10、13-22等)。
可以以多种方式实现从所述多个光学器件输出的对应光学光线的预定义非等效关系。继续参考图2和3，所述多个光学器件1000中的每一个都可以包括至少一个附加的调整部1006a-d。每个光学器件的至少一个附加的调整部1006a-d还被配置成关于输出参数(例如响应于由控制器所提供的独立驱动信号)来调整对应光学光线。与至少一个调节部1002a-d类似，每个光学器件的至少一个附加的调整部1006a-d可以通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整光学光线。然而，所述至少一个附加的调整部被配置成关于输出参数而独立地调整对应光学光线同时调整预定义非等效关系。也就是说，特定光学器件的附加的调整部可以独立于其他光学器件来调整该特定光学器件的光学光线的输出参数。例如，参考图4，预定义非等效关系可以通过光学器件202a-d中的每一个的后光栅调谐部210或相位控制调谐部212的独立调节而被调整。
光学器件中的每一个的至少一个附加的调整部可以被用来例如设置和/或微调预定义非等效关系。例如，图7示意了将频率用作示例性输出参数的实施例，其中所述多个光学器件的光学光线符合一组相应的值700a-d，并且相等偏移(例如X、X+ΔY、X+2ΔY、X+3ΔY)预定义非等效关系是期望的。在这里，所述多个光学器件中的一个的至少一个附加调整部被用来独立地将对应光学光线的输出参数(例如频率)从第一值700b按照差量j调整到的第二值702b以便实现相等偏移。在其中输出参数是频率的实施例中，至少一个附加的调整部1006a-d可以独立地调整对应光学光线以符合ITU网格的一组相应的信道。因此，在至少一个调节部1002a-d处通常驱动首先可以被用作粗调节器以关于输出参数来调整光学光线，而在至少一个附加的调节部1006a-d处个别地驱动随后可以被用来更精细地调节每个单独的光学光线。
在另一实施例中，阵列的光学器件可以在制造期间被配置成告知激光器输出参数中的差异并且因此告知预定义非等效关系。例如，在图4中所示意的实施例中，所述多个光学器件202a-d的后光栅(以及前光栅)可以被设计和制作(例如使用变化间距的布拉格光栅)使得阵列的每个相应的光学器件的波长被逐渐地错开给定量(例如100GHz)。例如，光学器件相应地可以包括与在美国专利5,930,278中所公开的间距类似的变化间距的布拉格光栅。在一个实施例中，阵列可以实现已经被错开期望的量(例如，由诸如100GHz的ITU网格所规定的量)的波长输出。当然，光学器件中的每一个的至少一个附加的调整部可以被与这个错开设计和制作相结合地用来设置和/或微调预定义非等效关系。
在又一实施例中，控制器可以告知和/或调整从所述多个光学器件输出的光学光线的预定义非等效关系。如上文关于图3.所描述的那样，相应的至少一个调节部1002a-d可以通常由控制器1004来耦合并驱动(即间接地耦合)。在这个实施例中，预定义非等效关系可以被包括驱动信号的多个信号告知。例如，图4的所对应的前光栅调谐部216替代地可以经由控制器而被间接耦合，并且包括驱动信号的相应信号可以操作以关于频率来告知和/或调整预定义非等效关系。
虽然图4举例说明了本发明相对于频率的特征，但应理解的是，不同于前光栅调谐部或除前光栅调谐部之外的至少一个调整部可以被普通耦合并驱动，而且光学光线的输出参数可以为任何可测量的参数，诸如为例如波长、频率、功率、相位或偏振。例如，每个光学器件202a-d的所对应的增益部214、后光栅调谐部210、相位控制调谐部212、偏振控制器217和/或SOA206中的一个或多个可以通常由公共驱动信号来驱动和调整。这些调节部的公共耦合及其调节与前述说明中所描述的相同。在其中所对应的增益部214、相位控制调谐部212、偏振控制器217和/或SOA206中的一个或多个通常由公共驱动信号来驱动和调整的实施例中，每个光学器件都可以包括附加的增益部、相位控制调谐部、偏振控制器和/或SOA以用于独立的微调。
还设想了可调节阵列200的光学器件202a-d中的每一个的调制器208的一个或多个部分可以共享公共电流或电压源。例如，公共DC偏压可以经由偏置T和公共的电压源而被施加给每个调制器208的RF电极220和/或224。
图4的可调节阵列200包括四个光学器件202a-d。在一个实施例中，图4的四器件可调节阵列200可以工作从而产生四个信道(相邻的或非相邻的)，其中每个信道都具有约25Gb/s的数据速率。但是设想了任何适当的数据速率可以通过光学器件202a-d来产生。当然，应注意的是，所引用的线路速率通常低于实际需要的，因为需要开销来实现FEC(前向纠错)。典型地对于10Gb/s信道需要约11.5Gbs，对于25Gbs需要约28Gb/s，而对于100GB/s需要约116Gb/s等。还设想了任何适当数目的光学器件可以被包括在可调节阵列中。例如，可调节阵列200可以包括十个光学器件。在一个实施例中，十信道可调节阵列可以作为十信道阵列来工作以产生十个信道(相邻的或非相邻的)ITU信道，每个信道具有各约10Gb/s的带宽。
在一些实施例中，可调节阵列可以包括一个或多个附加的冗余光学器件。这些冗余光学器件是包括在阵列中的附加的光学器件并且通常将处于待机模式但能够在该阵列的其他光学器件中的一个失效的情况下被使用。例如4x25Gb/s阵列芯片能够包括一个附加的光学器件元件而10x10Gb/s阵列能够包括一个或多个附加的光学器件以允许冗余。
即使可调节阵列不是在条级以单片形式组成，也仍然有在简化控制和减少数目的电流或电压源的使用方面有使用公共电流或电压来装配分立光学器件的可调节阵列的优点。图8和9一般地示意了可调节阵列1000的各种实施例，其中公共驱动信号可以被施加给所述多个分立光学器件1000a-d的至少一个调节部1002a-d。与图2和3类似，至少一个调节部1002a-d可以被物理上耦合(例如，经由线键合1010)，或至少一个调节部1002a-d可以被间接地耦合(即经由控制器耦合)。图10示意了依照本发明的示例性可调节阵列器件300的一部分，其中阵列由图1中所示意的多个分立光学器件100a-b形成。与图4的可调节阵列器件200类似，每个光学器件100a-b的前光栅调谐部116由公共驱动信号来驱动。光学器件的这些部分经由线键合310而被耦合。当然前光栅调谐部116替代地可以像图9的实施例中那样被间接地耦合(亦即，耦合到控制器)。
继续参考图4，光学器件202a-d的相应输出端可以使用组合器230耦合在一起。组合器230可以被集成在芯片上(如所示意的那样)，或者可以为单独的外部器件(像还可能是图10的实施例中的情况那样)。所利用的特定组合器230可以取决于形成可调节阵列200的信道的数目。例如，在其中阵列包括四个信道的图4中所示意的实施例中，光输出可以使用作为组合器的4×4MMI来组合。在其中阵列包括十个信道的另一实施例中，输出可以使用作为组合器的10信道AWG来组合。经组合的输出可以被光学上耦合到SOA232并且从可调节阵列200输出。
尽管已经相对于特定实施例或多个实施例示出并描述了本发明，但明显的是，本领域的其他技术人员在阅读并理解了本说明书和附图之后将想到等同的变更和修改。特别关于由上面描述的元件(部件、配件、器件、组合物等)所执行的各种功能，用来描述这样的元件的术语(包括对“装置”的参考)是旨在对应于(除非另外指示)执行所描述的元件的指定功能的任何元件(即，其在功能上相当)，即使在结构上不相当于所公开的执行在本文中示意的本发明的一个或多个示例性实施例中的功能的结构。此外，虽然可能已经相对于若干示意的实施例中的仅一个或多个在上面描述了本发明的特定特征，但这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，像可能对于任何给定或特定应用而言所期望的以及有利的那样。

Claims (48)

1.一种可调节阵列器件，其包括：
多个光源，其每一个具有从其输出的光学光输出并且借此被配置为所述多个光源的对应光学光输出关于光学光输出的参数具有相对于彼此的预定义非等效关系，
多个前光栅调谐部，每个被电耦合到公共驱动信号，每个前光栅调谐部光耦合到所述多个光源的相应一个，所述多个前光栅调谐部被配置成调节所述多个光源的相应一个的光学光输出的参数使得预定义非等效关系被基本维持，所述调节响应于所述公共驱动信号；以及
响应于不是所述公共驱动信号的信号的至少一个附加的后光栅调谐部，被配置成独立调节所述多个光源的相应一个的光学光输出的参数并且改变预定义非等效关系。
2.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中所述参数是波长、频率、功率、相位或偏振中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的每一个都包括至少一个调节部，其响应于所述公共驱动信号，关于所述参数来调整所述对应光学光输出同时基本上维持所述预定义非等效关系。
4.根据权利要求3所述的可调节阵列器件，其还包括被耦合成并配置成将所述公共驱动信号输出到所述多个光源中的对应的至少一个调节部的控制器。
5.根据权利要求4所述的可调节阵列器件，其中，所述控制器间接地耦合所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部。
6.根据权利要求4所述的可调节阵列器件，其中，所述公共驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
7.根据权利要求4所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部被物理上耦合到彼此并共享所述公共驱动信号。
8.根据权利要求3所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整所述光学光输出。
9.根据权利要求3所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的每一个都包括至少一个附加的调节部，其被配置成关于所述参数独立地调整所述对应光学光输出同时调整所述预定义非等效关系。
10.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述预定义非等效关系包括所述多个光源的所述对应光学光输出关于所述参数具有相对于彼此的相等偏移、不相等偏移或预定义比值中的至少一个。
11.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光输出关于所述参数的调节之前的第一组相应值、以及在所述调节之后的第二组相应值的所述多个光源的对应光学光输出的参数。
12.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光输出关于所述参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光源的对应光学光输出的频率。
13.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源被进一步配置成沿着ITU网格的相应信道步进所述多个光源的对应光学光输出。
14.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述对应光学光输出还具有相对于彼此相等的附加的参数。
15.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源被单片集成在单个芯片上。
16.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源包括多个可调谐激光器、调制器、光电检测器、半导体光放大器、偏振控制器或相位控制器中的至少一个。
17.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其还包括被配置成将所述对应光学光输出组合成组合输出的组合器。
18.根据权利要求1所述的可调节阵列器件，其还包括一个或多个附加的冗余光源。
19.一种可调节阵列器件，其包括：
多个可调谐激光器，其每一个具有从其输出的光学光输出并且借此被配置为所述多个可调谐激光器的对应光学光输出关于频率具有相对于彼此的预定义非等效关系，其中，所述多个可调谐激光器的每一个包括：
多个前光栅调谐部，每个被电耦合到公共驱动信号，每个前光栅调谐部光耦合到所述多个光源的相应一个，所述多个前光栅调谐部被配置成调节所述多个可调谐激光器的相应一个的光学光输出的参数使得预定义非等效关系被基本维持，所述调节响应于所述公共驱动信号；以及
响应于不是所述公共驱动信号的信号的至少一个附加的后光栅调谐部，被配置成独立调节所述多个可调谐激光器的相应一个的光学光输出的参数并且改变预定义非等效关系。
20.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其还包括被耦合成并配置成将所述驱动信号输出到所述多个光源中的所述对应的前光栅调谐部的控制器。
21.根据权利要求20所述的可调节阵列器件，其中，所述控制器间接地耦合所述多个光源中的所述对应的前光栅调谐部。
22.根据权利要求20所述的可调节阵列器件，其中，所述驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
23.根据权利要求20所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的所述对应的前光栅调谐部被物理上耦合到彼此并且共享所述公共驱动信号。
24.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述多个光源中的每一个都包括至少一个对应的后光栅调谐部或相位调谐部，其被配置成关于频率独立地调整所述对应光学输出同时调整所述预定义非等效关系。
25.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述预定义非等效关系包括所述多个可调谐激光器的所述对应光学光输出关于所述频率具有相对于彼此的相等偏移、不相等偏移或预定义比值中的至少一个。
26.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光输出关于所述参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光源的对应光学光输出的频率。
27.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述多个可调谐激光器被进一步配置成沿着ITU网格的相应信道步进所述多个可调谐激光器的对应光学光输出。
28.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述多个可调谐激光器被单片集成在单个芯片上。
29.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其中，所述多个可调谐激光器中的每一个都包括被配置使得在基本上相同的工作条件下，所述多个光源的光学光输出关于频率是相对于彼此相等地偏移、不相等地偏移或成比例中的至少一个的对应的后光栅或前光栅中的至少一个。
30.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其还包括被配置成将所述对应光学光输出组合成组合输出的组合器。
31.根据权利要求19所述的可调节阵列器件，其还包括一个或多个附加的冗余可调谐激光器。
32.一种调整可调节阵列器件的方法，所述可调节阵列器件包括多个光源，所述多个光源每一个具有从其输出的光学光输出并且借此被配置为所述多个光源的对应光学光输出关于光学光输出的参数具有相对于彼此的预定义非等效关系，所述方法包括：
将公共驱动信号提供给多个前光栅调谐部中的每一个，每个前光栅调谐部对应于所述多个光源中的一个；
调节所述多个光源的相应一个的光学光输出的参数使得预定义非等效关系被基本维持，所述调节响应于所述公共驱动信号；以及
响应于不是所述公共驱动信号的信号，调节至少一个后光栅调谐部以独立调节所述多个光源的相应一个的光学光输出的参数并且改变预定义非等效关系。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述参数是波长、频率、功率、相位或偏振中的至少一个。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，调整所述对应光学光输出的步骤包括调整所述多个光源中的每一个的至少一个调节部，所述多个光源被配置成响应于所述驱动信号关于所述参数来调整所述对应光学光输出同时基本上维持所述预定义非等效关系。
35.根据权利要求34所述的方法，其还包括以被耦合成并配置成将所述驱动信号输出到所述述多个光源中的对应的至少一个调节部的控制器来控制所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述控制器间接地耦合所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述驱动信号包括起源于主信号的多个信号。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部被物理上耦合到彼此并且共享所述驱动信号。
39.根据权利要求34所述的方法，其中，调整所述对应光学光输出的步骤包括通过电压、电流、温度或机械操作中的至少一个来调整所述多个光源中的所述对应的至少一个调节部。
40.根据权利要求34所述的方法，其还包括关于所述参数独立地调整所述对应光学光输出同时调整所述预定义非等效关系。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，独立地调整所述对应光学光输出的步骤包括独立地调整所述多个光源中的每一个的至少一个附加的调节部，所述多个光源被配置成关于所述参数独立地调整所述对应光学光输出同时调整所述预定义非等效关系。
42.根据权利要求32所述的方法，其中，所述预定义非等效关系包括所述多个光源的所述光学光输出关于所述参数为相对于彼此的相等偏移、不相等偏移或成比例中的至少一个。
43.根据权利要求32所述的方法，其中，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光输出关于所述参数的调节之前的第一组相应值、以及在所述调节之后的第二组相应值的所述多个光源的对应光学光输出的参数。
44.根据权利要求32所述的方法，其中，所述预定义非等效关系包括符合在所述对应光学光输出关于所述参数的调节之前的ITU网格的第一组相应信道、以及在所述调节之后的所述ITU网格的第二组相应信道的所述多个光源的对应光学光输出的频率。
45.根据权利要求32所述的方法，其中，调整所述对应光学光输出的步骤包括沿着ITU网格的相应信道步进所述多个光源的对应光学光输出。
46.根据权利要求32所述的方法，其中，所述多个光源包括多个可调谐激光器、调制器、光电检测器、半导体光放大器、偏振控制器或相位控制器中的至少一个。
47.根据权利要求32所述的方法，其还包括将所述对应光学光输出组合成组合输出。
48.根据权利要求32所述的方法，其中，所述可调节阵列器件还包括一个或多个附加的冗余光源。
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