CN107111167A - 具有偏置控制的电光调制器 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例集中于用于电光调制器中的相位偏移调整的技术和配置。在一个实施例中，设备可包含：具有第一和第二臂的电光调制器，用来依据提供给电光调制器的电数据信号来调制穿过所述臂的光，以输出组合了分别由第一和第二臂输出的第一和第二光部分的光学数据信号；以及控制模块，用来将第一和第二光部分转换为指示第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号，确定第一与第二功率信号之间的平衡，以及调整第一或第二光部分之一的相位，以取得用来提供平衡的光学数据信号的偏置点。可描述和/或要求保护其他实施例。

Description

具有偏置控制的电光调制器
对相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月11日提交的美国专利申请No. 14/567571(标题为“ELECTRO-OPTICAL MODULATOR WITH BIAS CONTROL”)的优先权，通过引用将其完整公开完整地结合于此。
技术领域
本公开的实施例一般涉及光学数据通信领域，以及更具体来说涉及用于控制电光调制装置（诸如马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪）中的偏置的技术和配置。
背景技术
电光调制装置（诸如马赫-曾德尔干涉仪(MZI)）常常可用来调制在高速数据传送的光学信号。电光调制装置的制作可引入光学组件中的变化，包含光学结构的尺寸、激光器特性、电光调制装置的臂的物理长度，以及诸如此类。此外，在操作（例如数据传送）期间，可引入另外变化，这可能对数据传送的质量具有负面影响。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，实施例将易于被理解。为了便于本描述，相似参考标号指定相似结构元件。在附图的图中，实施例作为示例且不是作为限制被示出。
图1是按照一些实施例、可包含具有偏置控制的电光调制器的示例设备的框图。
图2是按照一些实施例、具有带详细被示出和描述的偏置控制模块的电光调制器的示例设备的框图。
图3是按照一些实施例、配置有具有反馈回路的电光调制器的设备的示意图。
图4是示出按照一些实施例，由图3的光电二极管所输出的、作为光信号的对应相位或偏置电流的函数的电流的曲线图。
图5是示出按照一些实施例、用于操作具有与控制模块所耦合的电光调制器的设备以确定和保持偏置点的示例状态机的示意图。
图6是按照一些实施例、用于组装包括具有如本文所述的偏置控制和调整的电光调制器的设备的过程流程图。
图7是按照一些实施例、适合与图1-3的设备的各种组件一同使用的示例计算装置。
具体实施方式
本公开的实施例描述用于包括具有偏置控制和调整的电光调制装置的设备的技术和配置。在一些实施例中，该设备可包括具有第一和第二臂的电光调制器，用来依据提供给电光调制器的电数据信号来调制穿过所述臂的光，以输出组合了由第一和第二臂分别输出的第一和第二光部分的光学数据信号。该设备还可包括与电光调制器耦合的控制模块，用来将第一和第二光部分转换为指示第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号，确定第一与第二功率信号之间的平衡，以及调整第一或第二光部分其中之一的相位，以取得用于光学数据输出信号的偏置点。
在以下描述中，将使用被本领域中的那些技术人员所通常采用的用来向本领域中的其他技术人员传达其工作主旨的术语来描述说明性实现的各个方面。但是，对本领域中的那些技术人员将显而易见的是，可以仅采用所描述的方面中的一些来实践本公开的实施例。出于解释的目的，陈述了特定数量、材料和配置，以便透彻地理解说明性实现。但是，对本领域中的技术人员将显而易见的是，可在没有所述具体细节的情况下来实践本公开的实施例。在其他情况下，省略或简化了众所周知的特征，以免不使说明性实现难以理解。
在以下详细描述中，对形成其部分的附图进行参考，其中相似标号通篇指定相似部件，并且其中通过举例说明示出了本公开的主题可在其中被实践的实施例。要理解的是，在不偏离本公开的范畴的情况下，可利用其他实施例，并且可进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不要以限制性的意义被采纳，且实施例的范畴由附带权利要求及其等同体来定义。
出于本公开的目的，短语“A和/或B”意指(A)、(B)或(A和B)。出于本公开的目的，短语“A、B和/或C”意指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或者(A、B和C)。
本描述可使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其各可指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开的实施例进行使用的术语“包括（comprising）”、“包含（including）”、“具有（having）”等是同义的。
术语“与…耦合”连同其派生可在本文中被使用。“耦合”可意指下列中的一个或多个。“耦合”可意指两个或更多元件处于直接物理或电接触。但是，“耦合”也可意指两个或更多元件彼此间接接触，但是还仍然与彼此进行协作或交互，并且可意指一个或多个其他元件耦合或连接在所述的彼此耦合的元件之间。
在本文中使用时，术语“模块”可指代以下装置的部分或包含以下装置：执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或编组)和/或存储器(共享、专用或编组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的组件。
图1是按照一些实施例、可包含具有偏置控制和调整的电光调制器的示例设备100的框图。在一些实施例中，设备100可包括计算装置，其配置有本文中所描述的电光调制装置。设备100可包含数据源102，诸如中央处理单元(CPU)、路由器(例如，带有互联网业务)、图形芯片，以及诸如此类。数据源102可配置成生成和/或处理数据104，以便经由通信接口提供给另一设备，诸如通过传送器106进行传递，其组件将在本文中更详细地被描述。更一般来说，设备100可包含来自可提供数据104的任何数据源的输入，以便由设备100来传送该输入。
如所示，传送器106可包含光源(例如激光器)108，光源108配置成将光学输入(光)110提供到电光调制器112(其可与光源108耦合)中。如下面将更详细地进行描述的，电光调制器112可以是例如马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。
电光调制器112可包含第一臂114(例如上臂)和第二臂116(例如下臂)，其配置成传递从光源108所输入的光110的相应光部分152、154。电光调制器112可配置成依据提供给电光调制器112的电数据输入120来调制穿过第一和第二臂114、116的光部分152、154，以输出可组合由第一和第二臂114、116分别输出的第一和第二光部分152、154的调制的光学数据信号122。
数据源102可与驱动器124耦合。驱动器124可配置成从数据源102接收数据104，并且向第一和第二臂114、116提供电数据输入120，以便依据数据104来驱动对第一和第二臂114、116中的光部分152、154的调制。所得到的调制光学信号输出122可例如经由光纤线缆130或者诸如波导或非光学解决方案(诸如芯片到芯片通信解决方案)的其他光学解决方案来被提供给接受装置。
在一些情况中，穿过电光调制器112的第一和第二臂114、116的光部分152、154的相位可相互偏移。对于在穿过第一和第二臂114、116的光部分152、154之间的相位偏移可存在若干原因。例如，传送器106的光学组件的尺寸的缺陷可定义固定或初始相位偏移。初始相位偏移可影响偏置点（其定义电光调制器（诸如设备106）的期望功率输出）。偏置点还可受到外部条件（诸如环境因素）的影响。例如，传送器106的光学组件可能是温度敏感的。相应地，设备100可配置成确定半强度传送点(例如，π/2偏置点或正交点，下文称作“偏置点”)(其定义由第一和第二臂114、116中的光部分152、154的组合产生的数据信号130的期望功率输出)，并且保持偏置点以补偿由于光学组件(以上所描述的)的不稳定性和对温度的敏感性(其可引起偏置点随时间而漂移)而带来的从偏置点的偏移。
相应地，设备100可包含与电光调制器112耦合的偏置控制模块140。偏置控制模块140可配置成在加电时确定第一与第二光部分152、154之间的初始相位偏移，以通过调整第一或第二光部分152、154之间的相位差(其考虑任何初始相位偏移)来取得偏置点，以及在操作期间使用附加相位来动态补偿由周围特征(例如温度)所引起的偏置点的漂移，以便保持所取得的偏置点。为此，设备100的偏置控制模块140可包含例如可具有与臂114和116对应的两个输入以及具有各具有与第一和第二光部分152、154对应的第一和第二功率信号的两个输出的装置(例如，转换器，未示出)。输入信号可经历干扰，使得所述两个输出功率信号可成反比关系。换言之，一个转换器输出上的最小功率可对应于另一个转换器输出上的最大功率，且反之亦然。将参考图2更详细描述与偏置控制模块140关联的转换器的操作。
相应地，偏置控制模块140可配置成将第一和第二光部分152、154转换成第一和第二功率信号(未示出)(其可指示第一和第二臂114、116中的第一和第二光部分152、154的相应相位)，基于第一和第二功率信号来确定用于第一和第二光部分152、154的偏置点，以及调整第一或第二光部分152、154中的至少一个的相位以保持偏置点。参考图2-5来描述具有偏置控制模块140的设备100的结构和操作。
图2是按照一些实施例、具有带详细示出和描述的偏置控制模块的电光调制器的示例设备200的框图。设备200的组件中的一些可对应于上述设备100的组件。
设备200的偏置控制模块211可包括具有第一反馈回路部分202和第二反馈回路部分222(以虚线示出的)的反馈回路，其配置成控制电光调制器的第一臂204(以虚线示出的)和第二臂220(也以虚线示出的)中的光的部分之间的相位偏移，以便保持偏置点。出于简洁的目的，本文中描述与第一臂204关联的反馈回路部分202。将被领会到的是，与第二臂220关联的反馈回路部分222可包含与参考第一反馈回路部分202所讨论的那些类似的组件。
如参考图1所描述的，光110可在电光调制器112的输入处分开为两个光部分114和116，其可沿第一和第二臂114、116向下传播。在电光调制器112的两个臂之间，长度或折射率中的差异可引入相位中的差异。包括152和154的光学信号可在电光调制器112的输出被重新组合。相位可相长或相消地干涉，以给予组合的调制光学信号输出122。
现在参考图2，光部分252、254(对应于光部分152和154)可由电光调制器的第一臂204(对应于臂114)和第二臂220(对应于臂116)输出到与电光调制器耦合的转换器206。如所示出的，转换器206可经由两个对应输入与第一臂204和第二臂220耦合。转换器206可配置成将第一和第二光部分252、254转换为第一和第二功率信号256、258，其指示第一和第二光部分252、254的相应相位。相应地，转换器206可以是2×2转换器，例如，转换器206可具有两个输入和两个输出（其提供第一和第二功率信号256、258）。所述两个输出可定位成彼此实质异相，使得当光在一个输出上最小时，其在另一个输出上可为最大。功率信号256和258可被提供给第一和第二反馈回路部分202、222的组件，以供进一步处理。例如，光的部分(诸如百分比)可例如经由光学抽头（tap）从提供信号256和258的输出重定向以供处理。出于说明的目的，本文将详细描述功率信号256的处理。转换器206可与光电检测器260耦合。光电检测器260可包括光电二极管208，光电二极管208配置成从转换器206接收功率信号256，并且生成与功率信号256对应的电流信号262。光电检测器260还可包括放大器210，放大器210与光电二极管208耦合，并且配置成将电流信号262转换(并且放大)为电压信号264。光电检测器260和放大器210可包含在第二回路部分222(其为了简洁的目的而在图2中未示出)中。
放大器210可耦合到处理单元、诸如微控制器212。微控制器212可配置成接收电压信号264(以及来自第二反馈回路222的对应电压信号266)，至少部分基于电压信号264和266(其可确定偏置点)来识别相位偏移，并且生成偏置电流268（其具有可当偏置电流注入第一或第二臂204或220其中之一时提供保持所确定的偏置点的值）。偏置电流268(例如采取模拟形式)可提供给与微控制器212耦合的电流源电路214。
电流源电路214可与电光调制器(例如，如所示的第一臂204)耦合，并且配置成生成与偏置电流268的值对应的偏置电流270，以保持偏置点。如图2中所示，电流源电路214可向第一臂204提供偏置电流270，用来调整第一或第二光部分之一的相位，以取得偏置点。更具体来说，电流源214可将偏置电流270提供给可被建立于第一臂204中的偏置二极管216。偏置二极管216可配置成将偏置电流270注入第一臂204，以便引发对穿过第一臂204的光部分的修正性相位调整。更一般来说，将具有确定值的偏置电流注入一个臂204(或者两个臂204、220)中可改变一个臂(或者两个臂)的折射率，这可导致相应臂的相位调整，以取得偏置点。
如由想象的分割线272所示，设备200的组件，特定地是偏置控制模块211，可分类为光学装置和电装置。光学装置（诸如具有臂204和220的电光调制器、转换器206、光电二极管208）、这些组件之间的光路(未示出)、以及反馈回路222的对应组件可集成在半导体管芯上，例如在硅微芯片中。
更一般来说，硅光子学和/或其他高级材料技术可能够实现将设备200的至少光学组件制作到相同装置上。光学组件的集成可确保光学装置，诸如例如光电二极管208和与第二反馈回路222相对应的光电二极管(未示出)可类似地表现，因为它们可包括相同半导体材料，并且因此可在特性上类似。相应地，在设备100(200)的制作期间因连接(例如，因不同光学装置的耦合带来的光损耗)或者半导体性质中的差异而可能引入的固有误差可被最小化。
此外，由于上述光学组件集成，与现有解决方案相比，可要求更少电路组件来实现控制模块200。另外，与现有解决方案相比，使用具有与相应光电二极管耦合的两个功率信号输出的转换器可能够实现更直接的测量，以便确定电光调制器(如参考图2所描述的)的两个臂之间的所需相位差，并且改进数据调制。改进可在功率消耗方面是合格的以及比现有解决方案使用更少的总体电组件。
图3是按照一些实施例、配置有具有反馈回路的电光调制器的设备300的示意图。设备300的组件可对应于参考图1和图2所描述的设备100和200的组件。例如，本文所描述的反馈回路的路径对应于参考图2所描述的反馈回路(具有部分202和222)。如上所述，在一些实施例中，设备300的电光调制器可包括MZI。
设备300可包含光源(例如，激光器)308，光源308具有可经由波导370光学上耦合到MZI 312的激光器电流驱动输入360。MZI 312可包含第一(上)臂314和第二(下)臂316，其配置成传递分开在两个臂之间的光310的相应光部分352和354。转换器372可将光部分352和353重新组合为调制光学数据信号330。信号调制可能够通过到相应臂314和316的电调制连接322、324(对应于图1的电数据输入120)来实现。偏置控制可由分别被建立在臂314和316中的偏置二极管B1 326和B2 328(对应于图2的216)来提供。
如参考图2所述，偏置点保持可通过经由相应连接340、342之一向偏置二极管326、328中的至少一个提供偏置电流被实现。偏置电流可基于由经由光路354和356与控制器372耦合的光电二极管PD1 390和PD2 392(经由相应放大器，未示出)提供给处理器（诸如微控制器（未示出））的电压信号被确定。光路354和356可配置成向光电二极管390、392提供功率输出380和382(与图2的256、258类似)，功率输出380和382指示相应光部分352、353的相位。
转换器372、光路354、光电二极管390和偏置二极管326可包括与参考图2所描述的第一反馈回路部分202相类似的反馈回路的第一部分的光学组件。控制器372、光路356、光电二极管392和偏置二极管328可包括与参考图2所描述的第一反馈回路部分202相类似的反馈回路的第二部分的光学组件。如参考图2所述，这些光学组件可与MZI 312集成在半导体(例如硅)芯片上。
光调制信号的相位可通过电光调制器的相位的自然（初始）偏移和MZI的各臂上的任何附加相位来定义
其中，是输出信号的自然(初始)偏移，
是MZI的第一(例如，上)臂上引发的相位，以及
是MZI的第二(例如，下)臂上引发的相位。
如上所述，各臂中的相位可通过在相应臂中注入电流(偏置电流)被引发：
其中，I1、I2是可被注入各MZI中的偏置电流的电流值，Iπ是将电流转换到π相位改变上的效率，以及m是拟合参数。虽然大多数常规解决方案可使用电压控制偏置，但所描述的实施例提供将偏置电流应用到电光调制器，以取得偏置点。在一些实施例中，参考电压或其他手段可用来控制MZI的偏置点。
图4是示出由图3的光电二极管PD1 390和PD2 392(下文称作PD1和PD2)所输出的，作为MZI上的偏置电流IREF(X轴)的函数的电流曲线IPD1和IPD2(Y轴)的曲线图400。按照一些实施例，偏置电流IREF可表示可在MZI 312的臂之一中注入的，以调整穿过MZI臂的光信号部分的相位的电流值。如上所述，光电二极管PD1和PD2可衡量由转换器372的两个输出所提供的信号的光学功率。相应地，电流值IPD1和IPD2可对应于来自转换器372的输出的两个返回路径354和356上的光380和382的光学功率。偏置电流IREF可用来调整MZI的臂上的相位，以取得转换器372的两个输出的光功率中的平衡。取决于实现，可在其中校准X轴和Y轴的单元可以是不同的，且其在图4中未被示出。将被理解的是，例如，X轴可重新缩放为IREF的特定值或者作为与电流对应的相位来绘制，以及Y轴可缩放为特定值，例如归一化为1。由光电二极管所输出的光电流的平衡可示为曲线图400中的点，其中IPD1=IPD2（例如由点A所指示的）。由于上述原因，可存在初始相位偏移，例如由IPD2曲线上的点B以及IPD1曲线上的对应点C所指示的。
与MZI(例如112)耦合的偏置控制模块(例如140)可配置成确定的偏置点(例如曲线图400中的点A)，其中可平衡转换器的输出的光部分的光学功率。偏置控制模块可配置成确定偏置电流值410，其如果被应用到MZI的臂之一，则可平衡转换器的输出的光部分的功率输出，因而补偿初始相位偏移并且达到偏置点。偏置控制模块可进一步配置成在MZI的操作期间使用参考图2-3所讨论的反馈回路来保持这个光学功率平衡(诸如偏置点)。
图5是示出按照一些实施例、用于操作具有与控制模块耦合的电光调制器的设备以确定和保持偏置点的示例状态机500的示意图。该设备可包括具有与偏置控制模块140(图1)相耦合的电光调制器112的设备100。该设备可包含设备200的组件，诸如偏置控制模块211，其参考图2详细地被描述。如所讨论的，电光调制器112可包括MZI，诸如参考图3所描述的MZI 312。
状态机500可开始于加电状态502，其中设备100可被加电。加电状态502可包含初始加电，其中设备100第一次被加电。在加电状态502，偏置控制模块140可访问关联存储器，以确定先前确定的偏置电流值(以及用来应用偏置电流的臂)是否存储在被偏置控制模块140可访问的存储器中。诸如，存储器可包括参考图2描述的偏置控制模块的组件、微控制器212的存储器、或者是可被微控制器212可访问的任何存储器。
如果先前发现的解决方案(例如偏置电流值)被确定为存储在存储器中，则状态机500可移动到存储器调用状态514，以便检索和利用以下所描述的跟踪和调整状态512中的存储信息。否则，状态机500可移动到初始化状态504。
在初始化状态504，偏置电流可不被应用到电光调制器的至少一个臂，例如没有偏置控制可被应用到臂。相应地，可确定关于偏置点的相位区。参考图4，在没有应用偏置电流的情况下，可确定光电二极管PD1和PD2的输出电流(和对应相位)。例如，可确定IPD1 = C并且IPD2 = B。还可确定IPD1与IPD2之间的关系。在图4中的所示示例中，如从图4的IPD1和IPD2曲线所显而易见的，B > C，例如IPD2 > IPD1。IPD1与IPD2之间所确定的关系(例如IPD2 > IPD1)可保存在存储器中，以用于在状态机500的下一状态进行引用。
但是，可能不知道等于B和C的值可属于曲线IPD1和IPD2的哪侧(例如，相对于曲线图400中的点H)。换言之，等于B和C的值可属于点H的右边(由线404上的点B和C所指示的)或者属于点H的左边(由线406上的点B1和C1所指示的)。为了对于确定相位偏移补偿所需的偏置电流值，曲线图400的曲线IPD1和IPD2中的值B和C的位置(以及加电时设备的对应初始状态)可需要被确立。
为了确立曲线图400中值B和C的位置，可例如通过在调制之前每次一个臂地将偏置电流的不同级别(例如逐渐增加偏置电流)注入第一和第二臂中，以引发第一和第二光部分之间的相位差，来测试电光调制器。
相应地，状态机500可移动到搜索状态506，其中可进行电光调制器的臂的测试。更具体来说，偏置电流可应用到电光调制器的臂，以便发现IPD1与IPD2之间的关系反转所在的点。例如，如果在状态504已确定IPD2 > IPD1，则将偏置电流应用到所述臂之一可逐渐改变这个关系。例如，如果偏置电流IREF应用到一个臂，则这个臂中光部分的功率和光部分的相位可减少或增加，这可由曲线图400中对应值IPD2和IPD1的改变的方向来指示。
换言之，由于偏置电流IREF的应用的结果，IPD2可例如从B逐渐减少到B2，而IPD1可例如从C逐渐增加到C2。简单来说，可确定值IPD1和IPD2相对彼此以箭头412所指示的方向发生改变。继续以偏置电流应用，可达到IPD2与IPD1之间的关系可反转（例如IPD1可变成大于IPD2）所在的点。IPD2与IPD1之间关系的反转可指示已达到了偏置点A。IPD2与IPD1之间的关系反转所在的偏置电流IREF的值可保存在存储器中供将来应用。
相反，在将IREF应用到电光调制器的臂期间可确定值IPD2与IPD1之间的差变大，例如B1增加到B3，而C1减少到C3。这个确定可导致以下结论：曲线IPD1和IPD2中的值B和C的初始位置可对应于点H的左边区。相应地，可在比以上示例中应用IREF更大的范围来应用IREF，以将IPD1与IPD2之间的关系驱动到偏置点A(例如，其中IPD1 = IPD2)。相应地，在知道IPD1与IPD2之间的初始关系（例如IPD1 > IPD2或IPD1 < IPD2）的情况下，可做出关于电光调制器的第一(上)或第二(下)臂中的哪一个可更方便使用的选择，以便驱动偏置电流来补偿相同偏置点。在偏置点A周围的区域，例如接近IPD1 = IPD2中，可存在解的范围。这个范围可通过比特误差率(BER)(其可随时间被测量)被确定(例如先验)。
状态机500可移动到偏移状态508，其中可调整在步骤506所确定的偏置电流值。例如，可确定在步骤506所确定的应用到MZI的臂之一(例如上臂)的偏置电流低于所确定阈值。更具体来说，可确定使IPD1和IPD2达到偏置点A所要求的偏置电流可以是大约零单位(例如mA)。在这种情况下，固定量的偏置电流可应用到MZI的相对(例如下)臂。这可通过沿相反方向移动相位，并且因此增加应用到上臂以达到图4中的偏置点A所需的偏置电流量，有效地增加应用到上臂的偏置电流的范围。
状态机500可移动到保存状态510，其中至少所确定的偏置电流值可保存到非易失性存储器，其可以被设备100(例如偏置控制模块140)在存储器调用步骤514可访问。还可保存臂选择。在一些情况下，还可保存要被应用到相对臂的偏置电流值(如果在步骤508被确定)，以便在跟踪和调整状态512被利用。
状态机500可移动到跟踪和调整状态512，其中可连续监视光电二极管PD1和PD2(例如图3中的390和392)，偏置电流可依据监视结果来被调整，并且应用到电光调制器的臂，以保持IPD1与IPD2之间的平衡以及电光调制器的相应臂中的光部分的对应相位。参考图2和图3已详细描述了跟踪和调整状态512。
如果设备断电并且然后又返回到随后的加电状态502，则状态机500可移动到存储器调用状态512，并且使用存储器中保存的初始参数连续跟踪和调整相位偏移（如参考状态502所描述的）。与冷启动预备(其中每次在状态机可移动到跟踪和调整状态512之前必须重复进行状态502、504、506、508和510)相比较，所描述技术可降低将设备预备到操作状态的时间。
为了补充已描述的相位偏移调整技术，可实现反对（counter）不同误差来源的另外控制和调整技术。例如，确定是否在光电二极管390和392与对应光路354和356(参考图3)之间存在制作失配可以是可能的。例如，臂314和316均可每次一个地采用偏置电流被驱动，可确定与各光电二极管有关的最大电流值(例如MAX IPD1和MAX IPD2)，并且可推导出校正因数MAX IPD2/MAX IPD1。这个校正因数可应用于随后的光电二极管测量，以校正与制作失配有关的误差。
图6是按照一些实施例、用于组装包括如本文所描述的具有偏置控制的电光调制器的设备的过程流程图600。该设备可包含分别参考图1、图2和图3被描述的设备100、200和300的组件，并且将相应地被引用。参考图6所描述的操作可以不需要按照所描述的顺序执行。
在框602，过程600可包含在半导体材料层中，例如在硅管芯中和/或III-V化合物半导体中部署电光调制器、转换器以及第一和第二光电检测器。参考图3，调制器可包括MZI312，转换器可包括转换器372，以及光电检测器可包括光电二极管PD1 390和PD2 392。
在框604，过程600可包含提供光路，以便将电光调制器的第一臂与转换器的第一输入进行光学耦合以及将电光调制器的第二臂与转换器的第二输入进行光学耦合。光路可提供用于参考图2所描述的光学信号252和254的路径。
在框606，过程600可包含提供光路，以便将转换器的第一输出与第一光电检测器进行光学耦合以及将转换器的第二输出与第二光电检测器进行光学耦合。光路可包括路径354和356，并且分别提供用于信号256(354)和258(382)的路径。
在框608，过程600可包含提供通信路径，以便将第一和第二光电检测器(例如光电检测器260和第二反馈回路222的光电检测器，图2中未示出)与微控制器(例如微控制器212)相连接。通信路径可使光电检测器260和第二反馈回路222的光电检测器所提供的信号266和264能够输送给微控制器212。如以上所描述的，微控制器可配置成基于电光调制器的操作期间由第一和第二光电检测器提供的输出来实现电光调制器的第一与第二臂之间的相位偏移补偿。
在框610，过程600可包含提供光路，以将光源(例如激光器360)与电光调制器(例如MZI 312)的光学输入(例如370)进行光学耦合。
以最有助于理解要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个分立操作。但是，描述的顺序不应当被直译为暗示这些操作必定是顺序依赖的。本公开的实施例可实现到使用任何适合的硬件和/或软件来按照期望进行配置的系统中。
图7是按照一些实施例、适合与图1-3的设备的各种组件一同使用的示例计算装置700。在一些实施例中，示例计算装置700可包含设备100的各种组件，例如参考图1被描述的传送器106以及驱动器124，其中传送器106包含电光调制器112、偏置控制模块140和光源108。具有设备100的以上组件的示例计算装置700可用于光学通信、电信和数据通信领域中，例如高速通信(诸如互联网数据传送、CPU内通信以及诸如此类)。
如所示，计算装置700可包含一个或多个处理器或处理器核702以及系统存储器704。出于本申请(包含权利要求)的目的，术语“处理器”和“处理器核”可被视为是同义的，除非上下文另加明确要求。处理器702可包含任何类型的处理器，诸如中央处理单元(CPU)、微处理器以及诸如此类。处理器702可实现为具有多核的集成电路，例如多核微处理器。计算装置700可包含大容量存储装置706(例如磁盘、硬驱动、易失性存储器(例如动态随机存取存储器(DRAM)、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)等))。一般来说，系统存储器704和/或大容量存储装置706可以是任何类型的暂时和/或永久存储装置，包含但不限于易失性和非易失性存储器、光、磁和/或固态大容量存储装置等。易失性存储器可包含但不限于静态和/或动态随机存取存储器。非易失性存储器可包含但不限于电可擦可编程只读存储器、相变存储器、电阻存储器等。
计算装置700还可包含输入/输出(I/O)装置708(诸如显示器(例如触摸屏显示器)、键盘、光标控制、远程控制、游戏控制器、图像捕获装置等)和通信接口710(诸如网络接口卡、光学设备、调制解调器、红外接收器、无线电接收器(例如蓝牙)等)。在一些实施例中，通信接口710可包含图1中所引用的至少一些组件，诸如包含电光调制器112、偏置控制模块140和光源108的传送器106，从而实现以上所描述的实施例的方面。具有传送器106的计算装置700可配置成在高速或低速数据通信环境中进行操作。
通信接口710可包含通信芯片(未示出)，其可配置成按照全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、高速分组接入(HSPA)、演进HSPA(E-HSPA)或长期演进(LTE)网络来操作计算装置700。通信芯片还可配置成按照增强数据GSM演进(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或者演进UTRAN(E-UTRAN)来进行操作。通信芯片可配置成按照码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强无绳电信(DECT)、演进数据优化(EV-DO)、其的派生，以及指定为3G、4G、5G和超出的任何其他无线协议来进行操作。在其他实施例中，通信接口710可按照其他无线协议进行操作。
以上所描述的计算装置700的元件可经由系统总线712(其可表示一个或多个总线)相互耦合。在多个总线的情况下，它们可通过一个或多个总线桥(未示出)来桥接。这些元件的每个可执行本领域中已知的其的常规功能。具体来说，可采用系统存储器704和大容量存储装置706来存储用于参考图5所描述的状态机的操作的编程指令的工作副本和永久副本，一般标示为计算逻辑722。各种元件可通过由处理器702所支持的汇编指令或者可编译成这类指令的高级语言来实现。
可在工厂中或者在现场中通过例如分布媒体(未示出)，诸如紧凑盘(CD)或者通过通信接口710(来自分布服务器(未示出))，来将编程指令的永久副本放入永久存储装置706中。也就是说，可采用具有代理程序的实现的一个或多个分布媒体来分布代理并且对各种计算装置进行编程。
元件708、710、712的数量、能力和/或容量可根据计算装置700是否用作静止计算装置(诸如机顶盒或台式计算机(例如服务器))或移动计算装置(诸如平板计算装置、膝上型计算机、游戏控制台或智能电话)而变化。它们的构成是以其它方式已知的，并且相应地将不作进一步描述。
处理器702中的至少一个可与具有计算逻辑722(其配置成实践参考图1-5所描述的实施例的方面，例如经由驱动器124向传送器106提供数据以用于例如传送给另一个计算装置(未示出))的存储器封装在一起。对于一个实施例，处理器702中的至少一个可与具有计算逻辑722的存储器封装在一起，以形成系统级封装(SiP)或芯片上系统(SoC)。对于至少一个实施例，SoC可被利用在例如但不限于诸如膝上型、台式、计算平板或智能电话的计算装置中。
在各个实现中，计算装置700可包括以下装置中的一个或多个组件：数据中心、膝上型、上网本、笔记本、超级本、智能电话、平板、个人数字助理(PDA)、超级移动PC、移动电话或数字摄像机。在进一步实现中，计算装置700可以是处理数据的任何其他电子装置。
以下段落描述各个实施例的示例。示例1是一种用于电光调制的设备，包括：电光调制器，具有第一和第二臂，用来按照提供给电光调制器的电数据信号来调制穿过第一和第二臂的光，以输出组合了由第一和第二臂分别输出的第一和第二光部分的光学数据信号；以及控制模块，与电光调制器耦合，用来将第一和第二光部分转换为指示第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号，确定第一与第二功率信号之间的平衡，并且调整第一或第二光部分之一的相位，以取得用来提供平衡的光学数据信号的偏置点。
示例2可包含示例1的主题，其中控制模块在加电时要确定用来调整第一或第二光部分之一的相位的偏置电流，以取得第一与第二功率信号之间的平衡。
示例3可包含示例2的主题，其中控制模块要经由每次一个臂地将电流的至少第一和第二级别注入第一和第二臂来确定偏置电流，以在调制之前确定第一与第二光部分之间的偏置点，其中第一级别与第二级别不同，其中偏置点基于第一和第二功率信号。
示例4可包含示例3的主题，其中控制模块包括转换器，转换器具有第一输出和第二输出，用来将经调制的第一和第二光部分转换为第一和第二功率信号，以及用来在第一输出来输出第一功率信号并且在第二输出来输出第二功率信号；与第一输出耦合的第一光电检测器和与第二输出耦合的第二光电检测器，用来生成分别对应于第一和第二功率信号的第一和第二电压信号；以及微控制器，与第一和第二光电检测器耦合，用来接收第一和第二电压信号，至少部分基于第一和第二电压信号来确定偏置点，以及生成要注入第一或第二臂之一的偏置电流，以取得偏置点。
示例5可包含示例4的主题，其中第一光电检测器包括：第一光电二极管，用来生成与第一功率信号对应的第一电流信号；以及第一放大器，与第一光电二极管耦合，用来将第一电流信号转换为第一电压信号，并且其中第二光电检测器包括：第二光电二极管，用来生成与第二功率信号对应的第二电流信号；以及第二放大器，与第二光电二极管耦合，用来将第二电流信号转换为第二电压信号。
示例6可包含示例5的主题，进一步包括电流源电路，电流源电路与电光调制器耦合，用来向第一或第二臂之一提供偏置电流来调整第一或第二光部分之一的相位，以保持偏置点。
示例7可包含示例6的主题，其中电流源电路包含分别与第一和第二臂耦合的第一和第二偏置二极管，其用来将偏置电流注入第一或第二臂之一中。
示例8可包含示例7的主题，进一步包括与电光调制器耦合的激光器，用来将光提供到电光调制器的第一和第二臂中。
示例9可包含示例8的主题，其中电光调制器是马赫-曾德尔干涉仪。
示例10可包含示例9的主题，进一步包括第一和第二光路，用来将转换器的第一和第二输出与第一和第二光电二极管进行光学耦合；其中马赫-曾德尔干涉仪、转换器、第一和第二光电二极管、以及第一和第二光路集成在包括半导体材料的芯片中。
示例11可包含示例10的主题，其中半导体材料包括III-V半导体化合物材料。
示例12可包含示例1的主题，其中该设备是计算装置，并且其中光学数据信号包括要由计算装置基于提供给电光调制器的第一和第二臂的电数据信号来传送的数据。
示例13是一种用于电光调制的设备，包括：具有第一和第二臂的电光调制器，用来依据提供给电光调制器的第一和第二臂的电数据信号来调制穿过第一和第二臂的光的第一和第二部分，以输出组合了第一和第二光部分的光学数据信号；转换器，与电光调制器耦合，用来将第一和第二光部分转换为指示第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号；第一和第二光电检测器，与转换器耦合，用来生成分别与第一和第二功率信号对应的第一和第二电压信号；以及微控制器，与第一和第二光电检测器耦合，用来确定第一与第二电压信号之间的平衡，并且调整第一或第二光部分之一的相位，以取得用来提供平衡的光学数据信号的偏置点，其中至少电光调制器、转换器、以及第一和第二光电检测器集成在包括半导体的微芯片上。
示例14可包含示例13的主题，其中电光调制器要输出组合了第一和第二光部分的光学数据信号。
示例15可包含示例13的主题，其中电光调制器包括马赫-曾德尔干涉仪。
示例16可包含示例13的主题，其中微控制器在加电时要基于第一和第二电压信号来确定偏置电流，其中微控制器要通过引起偏置电流被注入电光调制器的相应臂中来调整第一或第二光部分之一的相位。
示例17是一种用于制作电光调制设备的方法，包括：在半导体材料层中部署电光调制器、转换器以及第一和第二光电检测器；提供光路，用来将电光调制器的第一臂与转换器的第一输入进行光学耦合，以及将电光调制器的第二臂与转换器的第二输入进行光学耦合；以及提供光路，用来将转换器的第一输出与第一光电检测器进行光学耦合，以及将转换器的第二输出与第二光电检测器进行光学耦合。
示例18可包含示例17的主题，进一步包括：提供通信路径，用来将第一和第二光电检测器与微控制器相连接，其中微控制器要基于电光调制器的操作期间由第一和第二光电检测器所提供的输出来实现电光调制器的第一与第二臂之间的相位偏移补偿。
示例19可包含示例17的主题，进一步包括：将第一偏置二极管嵌入第一臂，并且将第二偏置二极管嵌入第二臂，来实现到第一或第二臂中的电流注入，以在电光调制器的操作期间提供相位偏移补偿。
示例20可包含示例17的主题，进一步包括：提供光路，用来将光源与电光调制器的光学输入进行光学耦合。
对示出的实施例(包含“摘要”中所描述的)的以上描述，并不旨在是详尽的或将本公开的实施例限制于所公开的精确形式。虽然本文出于说明性的目的而描述了具体实现和示例，但是如相关领域中的那些技术人员将认识到的，在本公开的范畴之内，各种等同修改是可能的。
可根据以上详细描述对本公开的实施例做出这些修改。在随附权利要求中使用的术语不应当被直译为将本公开的各个实施例限制于说明书和权利要求中所公开的具体实现。相反，范畴要完全由随附权利要求来确定，权利要求要按照权利要求解释的已确立原则被直译。

Claims (20)

1. 一种用于电光调制的设备，包括：
电光调制器，具有第一和第二臂，用来依据提供给所述电光调制器的电数据信号进行调制穿过所述第一和第二臂的光，以输出组合了由所述第一和第二臂分别输出的第一和第二光部分的光学数据信号；以及
控制模块，与所述电光调制器耦合，用来将所述第一和第二光部分转换为指示所述第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号，确定所述第一与第二功率信号之间的平衡，并且调整所述第一或第二光部分之一的相位，以取得用来提供平衡的光学数据信号的偏置点。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制模块在加电时要确定用来调整所述第一或第二光部分之一的相位的偏置电流，以取得所述第一与第二功率信号之间的所述平衡。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述控制模块要经由每次一个臂地将电流的至少第一和第二级别注入所述第一和第二臂中来确定所述偏置电流，以在所述调制之前确定所述第一与第二光部分之间的所述偏置点，其中所述第一级别与所述第二级别不同，其中所述偏置点基于所述第一和第二功率信号。
4. 如权利要求3所述的设备，其中所述控制模块包括具有第一输出和第二输出的转换器，用来将所调制的第一和第二光部分转换为所述第一和第二功率信号，并且用来在所述第一输出来输出所述第一功率信号并且在所述第二输出来输出所述第二功率信号；
与所述第一输出耦合的第一光电检测器，以及与所述第二输出耦合的第二光电检测器，用来生成分别与所述第一和第二功率信号相对应的第一和第二电压信号；以及
微控制器，与所述第一和第二光电检测器耦合，用来接收所述第一和第二电压信号，至少部分基于所述第一和第二电压信号来确定所述偏置点，以及生成用来注入所述第一或第二臂之一中的偏置电流，以取得所述偏置点。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一光电检测器包括：第一光电二极管，用来生成与所述第一功率信号对应的第一电流信号；以及与所述第一光电二极管耦合的第一放大器、用来将所述第一电流信号转换为所述第一电压信号；以及
其中所述第二光电检测器包括：第二光电二极管，用来生成与所述第二功率信号对应的第二电流信号；以及与所述第二光电二极管耦合的第二放大器，用来将所述第二电流信号转换为所述第二电压信号。
6.如权利要求5所述的设备，还包括与所述电光调制器耦合的电流源电路，用来向所述第一或第二臂之一提供所述偏置电流来调整所述第一或第二光部分之一的所述相位，以保持所述偏置点。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述电流源电路包含分别与所述第一和第二臂耦合的第一和第二偏置二极管，用来将所述偏置电流注入所述第一或第二臂之一中。
8.如权利要求7所述的设备，还包括与所述电光调制器耦合的激光器，用来将光提供到所述电光调制器的所述第一和第二臂中。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述电光调制器是马赫-曾德尔干涉仪。
10.如权利要求9所述的设备，还包括第一和第二光路，用来将所述转换器的所述第一和第二输出与所述第一和第二光电二极管进行光学耦合；其中所述马赫-曾德尔干涉仪、所述转换器、所述第一和第二光电二极管、以及所述第一和第二光路集成在包括半导体材料的芯片中。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述半导体材料包括III-V半导体化合物材料。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述设备是计算装置，并且所述光学数据信号包括要由所述计算装置基于提供给所述电光调制器的所述第一和第二臂的所述电数据信号来传送的数据。
13.一种用于电光调制的设备，包括：
具有第一和第二臂的电光调制器，用来依据提供给所述电光调制器的所述第一和第二臂的电数据信号来调制穿过所述第一和第二臂的光的第一和第二部分，以输出组合了所述第一和第二光部分的光学数据信号；
转换器，与所述电光调制器耦合，用来将所述第一和第二光部分转换为指示所述第一和第二光部分的相应相位的第一和第二功率信号；
第一和第二光电检测器，与所述转换器耦合，用来生成分别与所述第一和第二功率信号对应的第一和第二电压信号；以及
微控制器，与所述第一和第二光电检测器耦合，用来确定所述第一与第二电压信号之间的平衡，以及调整所述第一或第二光部分之一的相位，以取得用来提供平衡的光学数据信号的偏置点，其中至少所述电光调制器、所述转换器、以及所述第一和第二光电检测器集成在包括半导体的微芯片上。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述电光调制器要输出组合了所述第一和第二光部分的光学数据信号。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述电光调制器包括马赫-曾德尔干涉仪。
16.如权利要求13所述的设备，其中所述微控制器在加电时要基于所述第一和第二电压信号来确定偏置电流，其中所述微控制器要通过引起所述偏置电流被注入所述电光调制器的相应臂来调整所述第一或第二光部分之一的相位。
17.一种用于制作电光调制设备的方法，包括：
在半导体材料层中部署电光调制器、转换器、以及第一和第二光电检测器；
提供光路，用来将所述电光调制器的第一臂与所述转换器的第一输入进行光学耦合，以及将所述电光调制器的第二臂与所述转换器的第二输入进行光学耦合；以及
提供光路，用来将所述转换器的第一输出与所述第一光电检测器进行光学耦合，以及将所述转换器的第二输出与所述第二光电检测器进行光学耦合。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：提供通信路径，用来将所述第一和第二光电检测器与微控制器相连接，其中所述微控制器要基于由所述第一和第二光电检测器在所述电光调制器的操作期间所提供的输出来实现所述电光调制器的所述第一与第二臂之间的相位偏移补偿。
19.如权利要求17所述的方法，还包括：将第一偏置二极管嵌入所述第一臂，以及将第二偏置二极管嵌入所述第二臂，用来实现到所述第一或第二臂中的电流注入，以在所述电光调制器的操作期间提供相位偏移补偿。
20.如权利要求17所述的方法，还包括：
提供光路，用来将光源与所述电光调制器的光学输入进行光学耦合。
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