CN107229097B - 具有减小尺寸的光学调制器 - Google Patents

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Abstract

一种具有减小尺寸的光学调制器。该光学调制器，包括光输入/输出单元，其接收没有被调制的入射光学信号，将入射光学信号分束为第一光学信号和第二光学信号，将第一和第二光学信号分别发送到光学波导的第一路径和第二路径。移相器位于第一和第二路径中的至少一个中，并且响应于电信号来调制分别通过第一和第二路径接收的第一和第二光学信号中的至少一个的相位。输出相位调制信号。反射光栅耦合器将分别通过第一和第二路径接收的信号分别沿着第一和第二路径反射回来。

Description

具有减小尺寸的光学调制器
本申请是基于2011年12月19日提交的、申请号为201110427133.3、发明名称为“具有减小尺寸的光学调制器和包括其的光学发射器”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年12月17日提交的韩国专利申请No.10-2010-0130323的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本申请涉及一种光学调制器，并且更具体地，涉及一种具有减小的尺寸的光学调制器和包括该光学调制器的光学发射器。
背景技术
可以建议环类型光学调制器减小光学调制器的尺寸。然而，环类型的光学调制器会不利地受到温度影响。
马赫-曾德尔光学调制器可以比环类型光学调制器更稳定。然而，由于马赫-曾德尔光学调制器在两个端中的每端处包括相对大的Y分束器，因此马赫-曾德尔光学调制器会相对大。
发明内容
根据本发明的一些示例性实施例，提供了一种光学调制器，包括光输入单元，其构造为接收没有被调制的入射光学信号。该入射光学信号被分束为第一光学信号和第二光学信号。第一和第二光学信号分别发送到光学波导的分别位于两个方向上的第一路径和第二路径。移相器被构造为位于第一路径和第二路径中的至少一个中并且响应于电信号调制已经分别通过第一和第二路径接收的第一和第二光学信号中的至少一个的相位。光输出单元被构造为组合通过第一路径接收的信号和通过第二路径接收的信号并且产生输出光学信号。这里，光输入单元和光输出单元中的至少一个单元可以包括垂直光栅耦合器。
光输入单元可以包括第一垂直光栅耦合器，其构造为在垂直于光学波导的两个方向的方向上接收入射光学信号并且以相等的比例分别在两个方向上发送第一光学信号和第二光学信号。
可替选地，光输入单元可以包括第一垂直光栅耦合器，其构造为在垂直于光学波导的两个方向的方向上接收入射光学信号并且以不同的比例分别在两个方向上发送第一光学信号和第二光学信号。
电信号可以包括第一电信号。移相器可以包括第一移相器，其构造为位于第一路径中并且响应于第一电信号将第一光学信号的相位移位第一角度。
电信号可以进一步包括第二电信号。移相器可以进一步包括第二移相器，其构造为位于第二路径中并且响应于第二电信号将第二光学信号的相位移位第二角度。
光输出单元可以包括第二垂直光栅耦合器，其构造为将第二光学信号与从第一移相器输出的相位调制信号组合，并且在与其中第二光学信号和相位调制信号被输入到光输出单元的方向垂直的方向上输出所述输出光学信号。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种光学调制器，其包括光输入/输出单元，其构造为接收没有被调制的入射光学信号。入射光学信号被分束为第一光学信号和第二光学信号。第一光学信号和第二光学信号被分别发送到光学波导的第一路径和第二路径。移相器被构造为位于第一和第二路径中的至少一个中，以响应于电信号调制分别通过第一和第二路径接收的第一和第二光学信号中的至少一个的相位，并且输出相位调制信号。反射光栅耦合器，其构造为将通过第一路径接收的信号反射回第一路径，并且将通过第二路径接收的信号反射回第二路径。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种光学调制器，其包括垂直光栅耦合器，其构造为接收没有被调制的入射光学信号，将入射的光学信号分束为第一光学信号和第二光学信号，以及将第一和第二光学信号分别发送到光学波导的第一路径和第二路径。移相器构造为位于第一和第二路径中的至少一个中，并且响应于电信号而调制分别通过第一和第二路径接收的第一和第二光学信号中的至少一个的相位。第一反射光栅耦合器被构造为接收通过第一路径接收的信号，并且将该信号反射回第一路径。第二反射光栅耦合器被构造为接收通过第二路径接收的信号，并且将该信号反射回第二路径。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种光学耦合器，其包括垂直光栅耦合器，其构造为在垂直于沿其使光学信号将被输出到光学波导的平面的方向上接收光学信号，将该光学信号的第一偏振光分到光学波导中第一至第四路径之中的第一和第三路径中，并且将该光学信号的第二偏振光分到第二和第四路径中。第一移相器被构造为位于第一路径中，并且调制通过第一路径接收的光学信号的相位。第二移相器被构造为位于第二路径中，并且调制通过第二路径接收的光学信号的相位。第一至第四反射光栅耦合器被构造为将分别通过第一至第四路径接收的光学信号分别反射回第一至第四路径。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种光学调制器，其包括垂直光栅耦合器，其构造为在垂直于沿其使光学信号将被输出到光学波导的平面的方向上接收光学信号。垂直光栅耦合器将该光学信号的第一偏振光分到光学波导中的第一至第四路径之中的第一和第三路径中，并且将该光学信号的第二偏振光分到第二和第四路径中。第一移相器被构造为位于第一路径中，并且调制通过第一路径接收的光学信号的相位。第二移相器被构造为位于第二路径中，并且调制通过第二路径接收的光学信号的相位。第一反射光栅耦合器被构造为分别将分别通过第一和第三路径接收的光学信号反射回第一和第三路径。第二反射光栅耦合器被构造为分别将分别通过第二和第四路径接收的光学信号反射回第二和第四路径。
附图说明
通过参考附图来详细描述示例性实施例，本发明的示例性实施例的以上和其他特征和方面将更加清楚，在附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施例的光学发射器的示意图；
图2是光学调制器的示意图；
图3A和3C是解释根据本发明的示例性实施例的光学波导和光纤之间的第一光学接口的示意图；
图3B和3D是解释根据本发明的示例性实施例的光学波导和光纤之间的第二光学接口的示意图；
图4A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器的示意图；
图4B至4F是图4A中所示的光学调制器的修改的示意图；
图5A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器的示意图；
图5B至5F是图5A中所示的光学调制器的修改的示意图；
图6A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器的示意图；
图6B至6D是图6A中所示的光学调制器的修改的示意图；
图7A是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图7B是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图8是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图9是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图10是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图11是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图12是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图13是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图14是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图15是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图；
图16至19是根据本发明的示例性实施例的包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。
具体实施方式
在下面，将参考附图来更全面地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同形式来实施，并且不应被理解为限于在此阐述的实施例。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的大小和相对大小。从始至终，相同的附图标记可以表示相同的元件。
将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其能够直接连接或耦合到另一元件或者可以存在中间元件。
图1是根据本发明的示例性实施例的光学发射器1的示意图。光学发射器1包括可以是例如连续波(CW)激光器的光源10、光学调制器驱动器20、预编码器30以及光学调制器200。
预编码器30对不归零(NRZ)电信号进行预编码，并且将预编码的信号输出到光学调制器驱动器20。光学调制器驱动器20放大预编码的信号，并且将放大的信号输出到光学调制器200。NRZ电信号可以是二进制数据信号。预编码器30可以使用例如1位延迟元件和异或元件来形成。
光学调制器200根据放大的信号，例如电信号调制从光源10接收的光的强度和相位。光学调制器200的偏置位置可以被设定在与光学调制器200的传输特性函数中的最小值相对应的空点处。
光学调制器200也可以将调制光学信号分束为第一和第二光学信号，将第一光学信号延迟例如大约0.5位(例如，180度)，并且输出通过组合第一延迟的光学信号和第二光学信号从而它们相消地干涉而获得的光学信号。可替选地，光学调制器200可以输出通过组合第一光学信号和第二光学信号从而它们相长干涉而获得的光学信号。在下面详细描述根据本发明的示例性实施例的适合的光学调制器200的示例。
图2是光学调制器100的示意图。参考图2，光学调制器100包括输入端子110、第一Y分束器120、移相器130、第二Y分束器140以及输出端子150。
输入端子110连接到光纤以使得光能够被输入到光学调制器100。输出端子150也连接到光纤以使得调制光能够从光学调制器100输出。
第一Y分束器120是无源元件，其分束通过输入端子110输入的光。例如，第一Y分束器120可以以1比1的比率来分束通过输入端子110输入的光学信号。第一Y分束器120的分束角可以是任意的。
移相器130可以使用通过光学调制器驱动器20输入的电信号，来移位通过第一Y分束器120将光学信号分束到的两个分支中的一个分支的信号的相位。
第二Y分束器140是无源元件，其将从移相器130发送的光学信号与从第一Y分束器120发送的光学信号组合或者重叠。光学信号可以通过重叠而相消干涉或者相长干涉。第二Y分束器140的分束角可以是任意的。
由于第一Y分束器120和第二Y分束器140是无源元件，因此，会难以减小光学调制器100的大小。
图3A和3C是解释根据本发明的示例性实施例的光学波导和光纤之间的第一光学接口的示意图。参考图3A和3C，光学波导240包括氧化物层220和硅层230。硅层230具有光接收部250。光接收部250通过光纤210接收光。光接收部250可以成形为肋图案。通过调整光接收图案250的肋之间的间隙和深度，将入射光输入到硅层230。输入到硅层230的光以全反射行进，因为硅层230具有高于氧化物层220的折射率。硅层230对应于芯层并且氧化物层220对应于包覆层。尽管在图3A中未示出，但是硅层230的顶部可以覆盖有包覆层(例如，氧化物层)。
参考图3A，第一光接口将光纤210定位在相对于光学波导240的垂直方向的角度θ处。光纤210遇到光学波导240的方向可以表示将发送光学信号的方向，并且可以表示光学信号在光学波导240中行进的方向。例如，当角度θ被给定，使得入射光PCW_in在第一方向D1上输入到光学波导240时，光PCW_in在光学波导240中在第二方向D2上行进。角度θ可以处于8至10度的范围内，但是不限于此。
如上所述，当使用第一光接口时，入射光信号在单个方向上行进，并且因此，如图3C中所示，光学波导280a也可以形成在单个方向上。锥形部270a可以设置在光接收部250和光学波导280a之间以连接它们。具有图3A和3C中所示的结构的第一光接口被称为倾斜光栅耦合器。
图3B和3D是解释根据本发明的示例性实施例的光学波导和光纤之间的第二光学接口的示意图。光学波导240包括氧化物层220和硅层230。硅层230包括光接收部250，光通过光纤210被输入到光接收部250。光接收部250成形为肋图案。通过调整肋之间的间隙和肋的深度来将入射光输入到硅层230。输入到硅层230的光以全反射行进，因为硅层230具有高于氧化物220的折射率。硅层230对应于芯层，并且氧化物层220对应于包覆层。虽然在图3B中未示出，但是硅层230的顶部可以覆盖有包覆层(例如，氧化物层)。
参考图3B，第二光接口将光纤210定位为垂直于光学波导240，以表示光学信号在光学波导240中行进的方向。例如，当光纤210被定位为垂直于光学波导240从而入射光PCW_in在第三方向D3上输入到光学波导240时，光PCW_in在光学波导240中在第四和第五方向D4和D5上行进。光PCW_in可以被以等比例，例如1比1的比率分束到两个方向D4和D5中(50％的光在D4方向上行进，并且50％的光在D5方向上行进)，但是本发明不限于本实施例。例如，第四方向上行进的光与第五方向上行进的光的比率可以被有意图或者无意图地选择(例如，由于设计和制造阶段中的变化或者误差)为1比1之外的比率。
如上所述，由于当使用第二光接口时，入射光信号在两个方向上行进，如图3D中所示，因此，光学波导280a和280b也可以在双方向上形成。锥形部270a可以设置在光接收部250和光学波导280a之间，以连接它们，并且锥形部270b可以设置在光接收部250和光学波导280b之间以连接它们。具有图3B和3D中所示的结构的第二光接口被称为垂直光栅耦合器。
在图3A至3D中，光纤210被示出为用于将光输入到光学波导240的装置，但是本发明不限于图3A至3D中所示的实施例。用于将光输入到光学波导240的装置可以通过本领域中已知的波导或者不同元件来实施。
图3A至3D中所示的光学接口可以不仅用于将光输入到光学波导240而且用于将光从光学波导240输出。图3A至3D中所示的光学接口可以不仅用作用于将光学信号输入到根据本发明的示例性实施例的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’的光输入单元，而且用作用于从光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’输出光学信号的光输出单元。
图4A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器200的示意图。参考图4，光学调制器200包括第一垂直光栅耦合器310、移相器130和第二垂直光栅耦合器320。
第一和第二垂直光栅耦合器310和320可以以图3B中所示的第二光接口的形式来实施。第一垂直光栅耦合器310可以在相对于沿其光学信号PCW_in将被输出到光学波导的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)从光源接收光学信号PCW_in，并且将光学信号PCW_in以预定比率(例如，大约1比1的比率或者其他比率)分束到两个方向P#1和P#2中。此外，光学信号可以被以1比1的比率分束到两个方向P#1和P#2。然而，本发明不限于本实施例，并且光学信号PCW_in被分束到两个方向P#1和P#2的比率可以有意图地以其他方式来设定。可以提供附加元件，以将比率设定到特定值。此外，光被分束到两个方向的比率会非有意地受到在实际实施期间会出现的各种变量和误差的影响。
移相器130根据电信号来调制沿着两个方向P#1和P#2中的一个从第一垂直光栅耦合器310发送的信号的相位(在下文中，称为第一光学信号)，并且输出相位调制信号。
例如，移相器130响应于从光学调制器驱动器接收的电信号来移位在第一方向P#1上行进的第一光学信号的相位并且输出相位调制信号P#1_PS。当电信号为“1”时，例如，当预定电源电压被施加到移相器130时，相位调制信号P#1_PS可以具有相对于第一光学信号的预定相位差(例如，90或180度)。当电信号为“0”时，例如，当没有电源电压被施加到移相器130时，相位调制信号P#1_PS可以具有与第一光学信号相同的相位。
如上所述，电源电压根据将发送的数据来选择性地施加到移相器130，并且移相器130将第一光学信号的相位选择性地延迟预定角度(例如，180度)。
第二垂直光栅耦合器320接收并且组合(或者重叠)来自第一垂直光栅耦合器310的、在第二方向P#2上行进的信号(以下称为第二光学信号)和相位调制信号P#1_PS，并且在相对于已经从光学波导接收相位调制信号P#1_PS和第二光学信号所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)输出组合信号。
因此，相位调制信号P#1_PS行进通过的波导可以被耦合为与第二光学信号行进通过的波导成直线(例如，以180度的角度)。相位调制信号P#1_PS和第二光学信号彼此重叠，并且在相对于光学信号在光学波导中行进所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)输出信号P_out。
第二垂直光栅耦合器320可以将相位调制信号P#1_PS与第二光学信号重叠，并且这两个信号可以相消干涉或者相长干涉。
图4B是图4A中所示的光学调制器200的修改的示意图。参考图4B，光学调制器200’包括第一倾斜光栅耦合器405、第一Y分束器410、移相器130和第二垂直光栅耦合器320。
与图4A中所示的光学调制器200相比，图4B中所示的光学调制器200’包括第一倾斜光栅耦合器405和第一Y分束器410来代替第一垂直光栅耦合器310。
第一倾斜光栅耦合器405可以实施为图3A中所示的第一光学接口的形式。
第一Y分束器410可以是无源元件，其分束通过输入端子110输入的光。例如，第一Y分束器410可以以预定比率(例如，1比1的比率或者其他比率)分束入射的光学信号PCW_in。第一Y分束器410的分束角可以是任意的。
移相器130可以响应于电信号来调制在两个方向之一上发送的信号(例如，第一光学信号)的相位，并且输出相位调制信号。
例如，移相器130响应于从光学调制器驱动器接收的电信号来移位在第一方向P#1上行进的第一光学信号的相位，并且输出相位调制信号P#1_PS。
第二垂直光栅耦合器320接收和重叠已经在第二方向P#2上行进的信号(例如，第二光学信号)和相位调制信号P#1_PS，并且在相对于已经从光学波导接收第二光学信号和相位调制信号P#1_PS所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)输出重叠信号。
因此，相位调制信号P#1_PS行进通过的波导可以与第二光学信号行进通过的波导耦合为直线(例如，以180度的角度)。相位调制信号P#1_PS和第二光学信号在第二垂直光栅耦合器320中彼此重叠并且在相对于光学信号在光学波导行进所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)输出输出信号P_out。
第二垂直光栅耦合器320可以将相位调制信号P#1_PS与第二光学信号重叠，使得它们相消干涉或者相长干涉。
图4C是图4A中所示的光学调制器200的修改的示意图。参考图4C，光学调制器200”包括第一垂直光栅耦合器310、移相器130、Y耦合器420和第二倾斜光栅耦合器425。
与图4A中所示的光学调制器200相比，图4C中所示的光学调制器200”包括Y耦合器420和第二倾斜光栅耦合器425，来代替第二垂直光栅耦合器320。
Y耦合器420与第一Y分束器410类似并且是无源元件，其耦合在两个方向上接收的光。Y耦合器420和Y分束器410可以基本上彼此类似并且Y耦合器429和Y分束器410都可以被称为Y分束器。
第二倾斜光栅耦合器425可以被实施为图3A中所示的第一光学接口的形式。
图4D是图4A中所示的光学调制器200的修改的示意图。图4D中所示的光学调制器200包括第一垂直光栅耦合器310、第一移相器131、第二移相器132和第二垂直光栅耦合器320。
与图4A中所示的光学调制器200相比，图4D中所示的光学调制器200包括第一和第二移相器131和132，代替单个移相器130。
第一移相器131可以根据第一电信号ES1来调制从第一垂直光栅耦合器310发送的第一光学信号的相位，并且输出相位调制器。第二移相器132可以根据第二电信号ES2来调制从第一垂直光栅耦合器310发送的第二光学信号的相位，并且输出相位调制信号。第一移相器131可以将第一光学信号的相位移位第一角度(例如，90度)，并且第二移相器132可以将第二光学信号移位第二角度(例如，-90度)。第一和第二电信号ES1和ES2可以彼此相同或者彼此不同。例如，第二电信号ES2可以通过反转第一电信号ES1来产生，但是本发明不限于该示例。
由于图4D中所示的光学调制器200包括分别位于两个路径中的移相器131和132，第一和第二光学信号被分别发送通过该两个路径，因此，图4D中所示的光学调制器200可以具有比包括仅位于两个路径之一中的单个移相器130的图4A中所示的光学调制器200更高的调制效率。因此，与图4A中所示的移相器130相比，图4D中所示的移相器131和132中的每一个可以实施为较小的尺寸(例如，可以较短)。
图4E是图4B中所示的光学调制器200’的修改的示意图。与图4B中所示的光学调制器200’相比，图4E中所示的光学调制器200’包括第一和第二移相器131和132，代替单个移相器130。
类似地，图4F是图4C中所示的光学调制器200”的修改的示意图。与图4C中所示的光学调制器200”相比，图4F中所示的光学调制器200”包括第一和第二移相器131和132，代替单个移相器130。
已经参考图4D描述了提供第一和第二移相器131和132来代替单个移相器130的情况。因此，将会省略其详细描述。
图5A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器300的示意图。参考图5A，光学调制器300可以对应于图1中所示的光学调制器200，并且可以包括第一垂直光栅耦合器310、移相器130和第一反射光栅耦合器330。
第一垂直光栅耦合器310可以实施为图3B中所示的第二光接口的形式。第一垂直光栅耦合器310在相对于光学信号PCW_in将输出到光学波导所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)从光源接收光学信号PCW_in，并且以预定比率(例如，大约1比1的比率或其他比率)在两个方向P#1和P#2上发送光学信号PCW_in。
移相器130调制从第一垂直光栅耦合器310在两个方向P#1和P#2之一上发送的信号(例如，第一光学信号)的相位，并且输出相位调制信号。
例如，移相器130响应于从光学调制器驱动器接收的电信号移位在第一方向P#1上行进的第一光学信号的相位，并且输出第一相位调制信号P#1_PS。
第一反射光栅耦合器330将在第二方向P#2上行进的光学信号(例如，第二光学信号)沿着第二光学信号行进通过同一路径反射回来并且将第一相位调制信号P#1_PS沿着第一相位调制信号P#1_PS行进通过的同一路径反射回来。
移相器130接收反射的第一相位调制信号P#1_PS_rflc，调制其相位，并且输出第二相位调制信号P#1_DPS_rflc。
如上所述，移相器130首先调制第一光学信号的相位并且然后调制由第一反射光栅耦合器330反射的第一相位调制信号的相位，从而增加调制效率。因此，图5A中所示的移相器130能够被实施为比图4A至4C中所示的移相器130小的尺寸(例如，移相器可以较短)。
第二相位调制信号P#1_DPS_rflc行进通过的波导可以与来自第一反射光栅耦合器330的反射的光学信号P#2_rflc行进通过的波导耦合成直线。第二相位调制信号P#1_DPS_rflc和反射的光学信号P#2_rflc在第一垂直光栅耦合器310中彼此重叠，并且在相对于光学信号在光学波导中行进所沿着的平面的垂直方向上(例如，在相对于光学波导的垂直方向上)输出输出信号P_out。
第一垂直光栅耦合器310可以将第二相位调制信号P#1_DPS_rflc与反射的光学信号P#2_rflc重叠，使得它们相消干涉或者相长干涉。
图5B是图5A中所示的光学调制器300的修改的示意图。参考图5B，光学调制器300’包括第一Y分束器510、移相器130和第二垂直光栅耦合器320。
与图5A中所示的光学调制器300相比，图5B中所示的光学调制器300’包括第一Y分束器510，代替第一垂直光栅耦合器310。
与图4B中所示的光学调制器200’类似，光学调制器300’也可以包括在第一Y分束器510之前的倾斜光栅耦合器(未示出)。
第一Y分束器510是无源元件，其分束通过输入端子110输入的光。例如，第一Y分束器510可以以预定比率(例如，1比1的比率或者其他比率)分束入射光学信号PCW_in。第一Y分束器510的分束角可以是任意的。
移相器130调制在两个方向之一上发送的信号(例如，第一光学信号)的相位，并且输出相位调制信号。
例如，移相器130响应于从光学调制器驱动器接收的电信号移位在第一方向P#1上行进的第一光学信号的相位，并且输出第一相位调制信号P#1_PS。第一相位调制信号P#1_PS可以具有相对于在第一方向P#1上行进的第一光学信号的相位的180度相位差。
第一反射光栅耦合器330将在第二方向P#2上行进的光学信号(例如，第二光学信号)沿着第二光学信号行进的路径反射回来，并且将第一相位调制信号P#1_PS沿着第一相位调制信号P#1_PS行进通过的路径反射回来。
移相器130接收反射的第一相位调制信号P#1_PS_rflc，调制其相位，并且输出第二相位调制信号P#1_DPS_rflc。
从第一反射光栅耦合器330行进沿着第二光学信号进来的路径返回的反射光学信号P#2_rflc和第二相位调制信号P#1_DPS_rflc在第一Y分束器510中彼此重叠并且可以通过倾斜光栅耦合器输出输出信号P_out。
图5C是图5A中所示的光学调制器300的修改的示意图。与图5A中所示的光学调制器300相比，图5C中所示的光学调制器300包括第一和第二移相器131和132，替代单个移相器130。
类似地，图5D是图5B中所示的光学调制器300’的修改的示意图。与图5B中所示的光学调制器300’相比，图5D中所示的光学调制器300’包括第一和第二移相器131和132，代替单个移相器130。
图5E是图5A中所示的光学调制器300的修改的示意图。参考图5E，光学调制器300”包括第一垂直光栅耦合器310、移相器130、第一反射光栅耦合器330和第二反射光栅耦合器340。
图5E中所示的光学调制器300”执行与图5A中所示的光学调制器300相同的操作，并且除了光学调制器300”进一步包括第二反射光栅耦合器340。当进一步提供第二反射光栅耦合器340时，能够减少图5A中所示的两个方向上的波导之间浪费的空间。
第一垂直光栅耦合器310以预定比率(例如，1比1的比率或其他比率)在第一方向P#1和第二方向P#2上发送入射光学信号Pcw_in，并且将在相对于第一方向P#1的相反方向上反射的第二相位调制信号P#1_DPS_rflc和在相对于第二方向P#2的相反方向上行进的反射的光学信号P#2_rflc重叠。
图5F是图5E中所示的光学调制器300”的修改的示意图。与图5E中所示的光学调制器300”相比，图5F中所示的光学调制器300”包括第一和第二移相器131和132，代替单个移相器130。
光学调制器300”的元件(例如，垂直光栅耦合器、反射光栅耦合器、光学波导等)在图5E和5F中所示的修改中设置为直线，但是本发明不限于这些修改。光学调制器300”的元件不需要被设置为直线，并且可以设置在包括光学调制器300”的芯片上的空余空间中以减小尺寸。
图6A是根据本发明的示例性实施例的光学调制器600的示意图。图6A中所示的光学调制器600可以对应于图1中所示的光学调制器200。光学调制器600包括垂直光栅耦合器610、第一移相器670、第二移相器660、第一反射光栅耦合器630、第二反射光栅耦合器620、第三反射光栅耦合器640和第四反射光栅耦合器650。
光学调制器600根据两种不同类型的偏振来独立地调制入射光学信号，并且可以对应于图5E中所示的两个光学调制器300”彼此组合的形式。
两种类型的偏振可以是横向电(TE)偏振和横向磁(TM)偏振。入射光学信号可以沿着光学波导在两个方向上以预定比例(例如，大约1比1的比率或者其他比率)以TE偏振和TM偏振中的每一种进行发送。
在TE偏振的情况下，入射光学信号通过垂直光栅耦合器610分束到第一方向和第二方向。在第一方向上行进的光学信号P#1_TE经由第一移相器670由第一反射光栅耦合器630反射，以便输出为第一反射信号P#1_TE_DPM_rflc。在第二方向上行进的光学信号P#2_TE由第二反射光栅耦合器620反射，以便输出为第二反射信号P#2_TE_rflc。第一和第二方向可以在其间具有180度的角度。
在TM偏振的情况下，入射光学信号通过垂直光栅耦合器610分束到第三方向和第四方向。在第三方向上行进的光学信号P#1_TM经由第二移相器660由第三反射光栅耦合器640反射，以便输出为第三反射信号P#1_TM_DPM_rflc。在第四方向上行进的光学信号P#2_TM由第四反射光栅耦合器650反射，以便输出为第四反射信号P#2_TM_rflc。
第三和第四方向可以在其间具有180度的角度。第一方向可以垂直于第三方向。
图6B是图6A中所示的光学调制器600的修改的示意图。与图6A中所示的光学调制器600相比，图6B中所示的光学调制器600包括用于TM偏振的两个移相器661和662，替代单个移相器660，并且包括用于TE偏振的两个移相器671和672，替代单个移相器670。
因此，在TE偏振的情况下，入射光学信号通过垂直光栅耦合器610分束为第一方向和第二方向。光学信号P#1_TE和P#2_TE分别由移相器671和672处理，然后分别由反射光栅耦合器630和620反射，然后分别由移相器671和672处理。
在TM偏振的情况下，入射光学信号通过垂直光栅耦合器610分束到第三方向和第四方向。光学信号P#1_TM和P#2_TM分别由移相器661和662处理，然后分别由反射光栅耦合器634和650反射，然后分别由移相器661和662处理。
图6C是图6A中所示的光学调制器600的修改的示意图。图6C中所示的光学调制器600’包括垂直光栅耦合器610’、第一移相器670’、第二移相器660’、第一反射光栅耦合器620’和第二反射光栅耦合器640’。
图6C中所示的光学调制器600’执行与图6A中所示的光学调制器600相同的操作。然而，图6C中所示的光学调制器600’包括比图6A中所示的光学调制器600少一个的用于每种偏振类型的反射光栅耦合器。
然而，图6A中所示的光学调制器600具有开放结构，其中垂直光栅耦合器610、第一反射光栅耦合器630和第二反射光栅耦合器620设置成行，并且垂直光栅耦合器610、第三反射光栅耦合器640和第四反射光栅耦合器650设置在另一行中，图6C中所示的光学调制器600’具有双环路结构，其中垂直光栅耦合器610’和第一反射光栅耦合器620’设置为形成一个闭合环路并且垂直光栅耦合器610’和第二反射光栅耦合器640’设置为形成另一闭合环路。
由于光学调制器600’包括比光学调制器600少一个的用于波导中的每个偏振类型的反射光栅耦合器，因此光学模块600’也可以包括波导交叉元件680’，两个偏振信号，例如TE偏振信号和TM偏振信号从其通过。
图6D是图6C中所示的光学调制器600’的修改的示意图。与图6C中所示的光学调制器600’相比，图6D中所示的光学调制器600’包括用于TM偏振的两个移相器661和662，代替单个移相器660’、以及用于TE偏振的两个移相器671和672，代替单个移相器670’。
如上所述，根据本发明的示例性实施例的光学调制器包括垂直或者反射光栅，代替至少一个Y分束器，从而减少了光学调制器的大小。
图7A是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的一个的数据处理系统1200的框图。
参考图7A，数据处理系统1200包括第一装置1210和第二装置1220。第一装置1210和第二装置1220可以使用串行通信来使光学信号彼此通信。
第一装置1210包括第一光源1212、执行电光转换的第一光学调制器1214和执行光电转换的第一光学解调器1216。
第一光源1212输出具有连续波形的光学信号。第一光学调制器1214可以通过图4A至6D中所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个来实施。
第一光学解调器1216接收并且解调从在第二装置1220中包括的第二光学调制器1224输出的光学信号，并且输出解调的电信号。第二装置1220包括第二光源1222、第二光学调制器1224和第二光学解调器1226。
第二光源1222输出具有连续波形的光学信号。第二光学调制器1224可以通过图4A至6D中所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个来实施。
第二光学解调器1226接收和解调从在第一装置1210中包括的第一光学调制器1214输出的光学信号，并且输出解调的电信号。
图7B是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个的数据处理系统1200’的框图。参考图7B，数据处理系统1200’包括第一装置1210’和第二装置1220’。图7B中所示的数据处理系统1200’的结构和操作与图7A中所示的数据处理系统1200类似。因此，将主要描述两个数据处理系统1200和1200’之间的不同以避免重复。与第一装置1210相比，第一装置1210’进一步包括第一耦合器1215。与第二装置1220相比，第二装置1220’进一步包括第二耦合器1225。
第一和第二光学调制器1214’和1224’中的每一个可以是图4A至6D中所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’之中的、其中通过同一端子或者端口执行光学信号的输入和输入的光学调制器(例如，图5A至6D中所示的300、300’、300”、600和600’)中的一个。
第一耦合器1215将从第一光源1212输出的光学信号发送到第一光学调制器1214’，并且将从第一光学调制器1214’输出的调制的光学信号发送到第二装置1220’。类似地，第二耦合器1225将从第二光源1222输出的光学信号发送到第二光学调制器1224’，并且将从第二光学耦合器1224’输出的调制的光学信号发送到第一装置1210’。
图8是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。在图8中，MOD(E/O)表示用作E/O转换器的光学调制器。光学调制器MOD(E/O)可以由图4A至6D中分别所示的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个来实施。参考图8，数据处理系统1300包括中央处理单元(CPU)1310、多个数据总线1301-1、1301-2和1301-3和多个存储器模块1340。
存储器模块1340通过分别连接到数据总线1301-1至1301-3的多个耦合器1311-1、1311-2和1311-3发送和接收光学信号。耦合器1311-1至1311-3中的每一个可以由电气耦合器或者光学耦合器来实施。
CPU 1310包括第一光学收发器，其包括至少一个光学调制器MOD(E/O)和至少一个光学解调器DEM(O/E)；以及存储器控制器1312。光学解调器DEM(O/E)用作O/E转换器。存储器控制器1312由CPU1310控制以控制第一光学收发器1316的操作，例如发送操作和接收操作。
例如，在写入操作期间，第一光学收发器1316的第一光学调制器MOD(E/O)从地址和控制信号产生调制的光学信号ADD/CTRL，如参考图4A至6D在上面描述的，并且遵从存储器控制器1312地将光学信号ADD/CTRL发送到数据总线1301-3。在第一光学收发器1316将光学信号ADD/CTRL发送到数据总线1301-3之后，第一光学收发器1316的第二光学调制器MOD(E/O)产生调制的光学写入数据WDATA并且将光学写入数据WDATA发送到数据总线1301-2。
存储器模块1340中的每一个包括第二光学收发器1330和多个存储器装置1335。每个存储器模块340可以由光学双列直插存储器模块(DIMM)、光学全缓冲DIMM、光学小外形双列直插存储器模块(SO-DIMM)、光学寄存DIMM(RDIMM)、光学负荷减少DIMM(LRDIMM)、光学未缓冲DIMM(UDIMM)、光学微DIMM或者光学单列直插存储器模块(SIMM)。
参考图8，在第二光学收发器1330中包括的光学解调器DEM(O/E)解调通过数据总线1301-2接收的光学写入数据WDATA并且将解调的电信号发送到存储器装置1335中的至少一个。
每个存储器模块1340也可以包括电气缓冲器1333，其缓冲从光学解调器DEM(O/E)输出的电信号。例如，电气缓冲器1333可以缓冲解调的电信号并且将缓冲的电信号发送到存储器装置1335中的至少一个。存储器装置1335中的每一个包括存储器阵列1337，其包括多个存储器单元；存取电路1339，其存取存储器阵列1337；以及控制逻辑(未示出)，其控制存取电路1339的操作。
在读取操作期间，从存储器装置1335输出的电信号通过在第二光学收发器1330中包括的光学调制器MOD(E/O)被调制为光学读取数据RDATA。光学读取数据RDATA通过数据总线1301-1被发送到在CPU1310中包括的第一光学解调器DEM(O/E)。第一光学解调器DEM(O/E)解调光学读取数据RDATA，并且将解调的电信号发送到存储器控制器1312。
图9是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。在图9中，MOD(E/O)表示执行E/O转换的光学调制器。光学调制器MOD(E/O)可以由图4A至6D中分别示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个来实施。参考图9，数据处理系统1400包括CPU 1410、多个数据总线1401-1、1401-2和1401-3和多个存储器模块1440。数据总线1401-1至1401-3电气地或者光学地发送信号。
存储器模块1440中的每一个包括多个存储器装置1441。存储器装置1441中的每一个包括第二光学收发器1445。每个存储器装置1441还包括存储器阵列1443，所述存储器阵列1443包括多个存储器单元；存取电路(未示出)，其存取存储器阵列1443；以及逻辑控制(未示出)，其控制存取电路的操作。
下面描述数据处理系统1400的写入操作。假设用于写入操作的地址和控制信号ADD/CTRL已经通过数据总线1401-3发送到存储器装置1441中的至少一个。CPU 1410中包括的第一光学收发器1416中包括的光学调制器MOD(E/O)在CPU 1410中包括的存储器控制器1412的控制下，通过连接到数据总线1401-2的光学耦合器1411-2，将光学写入数据WDATA发送到第一存储器模块1440中包括的第二光学收发器1445中包括的光学解调器DEM(O/E)。第二光学收发器1445的光学解调器DEM(O/E)解调光学写入数据WDATA，以产生解调的电信号。存取电路在控制逻辑的控制下将电信号写入到存储器阵列1443。
下面描述数据处理系统1400的读取操作。假设用于读取操作的地址和控制信号ADD/CTRL已经通过数据总线1401-3被发送到存储器装置1441中的至少一个。在存储器装置1441的第二光学收发器1445中包括的光学调制器MOD(E/O)将从存储器阵列1443输出的电信号调制为光学读取数据RDATA，并且通过连接到数据总线1401-1的光学耦合器1411-1将光学读取数据RDATA发送到CPU 1410的第一光学收发器1416中包括的光学解调器DEM(O/E)。第一光学收发器1416的光学解调器DEM(O/E)将光学读取数据RDATA解调为电信号，并且将电信号输出到存储器控制器1412。
图10是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。参考图10，数据处理系统1500包括第一装置1510和第二装置1530。在图10中，MOD(E/O)表示可以通过图4A至6D中分别示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个实施的光学调制器。
第一装置1510和第二装置1530使用串行通信协议来发送和接收数据。串行通信协议可以是支持下述装置的数据通信协议，所述装置包括通用异步接收器-发射器(UART)、串行外围接口(SPI)、内部集成电路(I2C)、系统管理总线(SMBus)、控制器局域网络、通用串行总线(USB)、芯片(IC)间USB、由移动工业处理器接口
Figure BDA0001297968350000241
定义的相机串行接口、由
Figure BDA0001297968350000242
定义的显示串行接口(DSI)、移动显示数字接口(MDDI)或者本地互连网络(LIN)。
参考图10，遵从第一装置1510中包括的第一微处理器1514，在第一装置1510中包括的第一光学收发器1512中包括的第一光学调制器1518通过数据总线将调制的光学信号发送到在第二装置1530中包括的第二光学收发器1532中包括的第二光学解调器1540。第二光学解调器1540将光学信号解调为电信号。在第二装置1530中包括的第二微处理器1534处理从第二光学解调器1540输出的电信号。例如，第二微处理器1534可以在写入操作期间将电信号写入到存储器阵列。
遵从第二微处理器1534，在第二装置1530的第二光学收发器1532中包括的第二光学调制器1538通过数据总线将调制的光学信号发送到在第一装置1510的第一光学收发器1512中包括的第一光学解调器1520。第一光学解调器1520将光学信号解调为电信号。第一微处理器1514处理从第一光学解调器1520输出的电信号。例如，第一微处理器1514可以在读取操作期间处理电信号作为读取数据。不管它们的名字，微处理器1514和1534是分别控制所述装置1510和1530的操作，例如写入操作和读取操作的处理器。
图11是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。数据处理系统1700使用SPI通信协议来发送和接收串行数据，并且包括SPI主设备1710和一个或多个SPI从设备1720、1730、1740和1750。在图11中，MOD(E/O)表示可以由图4A至6D中分别示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个实施的光学调制器。SPI从设备1720、1730、1740和1750中的一个可以是移位寄存器、存储器芯片、端口扩展器、显示驱动器、数据转换器、打印机、数据存储装置、传感器或者微处理器。
在SPI主设备1710中包括的第一光学收发器1712通过光学数据总线将光学信号(例如，主出从进(MOSI)信号或者主进从出(MISO)信号)发送到分别包括在SPI从设备1720、1730、1740和1750中的第二光学收发器1722、1732、1742和1752中的每一个，或者从分别包括在SPI从设备1720、1730、1740和1750中的第二光学收发器1722、1732、1742和1752中的每一个接收光学信号。SPI主设备1710包括控制第一光学收发器1712的操作的微处理器(未示出)。SPI从设备1720、1730、1740和1750中的每一个包括控制第二光学收发器1722、1732、1742或1752的操作的微处理器(未示出)。
第一光学收发器1712也通过电气或者光学数据总线将串行时钟信号CLK发送到第二光学收发器1722、1732、1742和1752。SPI从设备1720、1730、1740和1750可以分别由芯片选择信号SS0、SS1、SS2和SS3选择。可以分别通过电气或者光学数据总线，分别将芯片选择信号SS0、SS1、SS2和SS3发送到第二光学收发器1722、1732、1742和1752。
图12是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。数据处理系统1800使用串行高级技术附件(SATA)通信协议来发送和接收串行数据，并且包括SATA主机1810和SATA装置1830。在图12中，MOD(E/O)表示可以由图4A至6D中分别示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的一个实施的光学调制器。
SATA主机1810包括主机CPU 1811、数据总线1813、存储器1815、直接存储器存取(DMA)控制器1817和第一STAT接口1819。主机CPU 1811控制DMA控制器1817或者第一SATA接口1819的操作。第一SATA接口1819包括第一光学调制器MOD(E/O)和第一光学解调器DEM(O/E)。SATA主机1810也可以包括控制第一SATA接口1819的操作的控制器。控制器可以在第一SATA接口1819内实施或者主机CPU 1811可以用作控制器。
SATA装置1830包括硬盘控制器(HDC)1840、存储器1850和磁性记录介质1860。HDC1840包括主控制单元(MCU)1841、数据总线1843、第二SATA接口1845、缓冲器1847和盘控制器1849。MCU 1841控制第二SATA接口1845、缓冲器1847和盘控制器1849中的至少一个的操作。第二SATA接口1845包括第二光学调制器MOD(E/O)和第二光学解调器DEM(O/E)。SATA装置1830也可以包括控制第二SATA接口1845的操作的控制器。控制器可以包括在第二SATA接口1845内或者MCU 1841可以用作控制器。
在写入操作期间，遵从DMA控制器1817的控制下，将在存储器1815中存储的写入数据发送到第一SATA接口1819的第一光学调制器MOD(E/O)。第一光学调制器MOD(E/O)从写入数据产生光学写入数据，并且将光学写入数据通过数据总线发送到第二SATA接口1845的第二光学解调器DEM(O/E)。第二光学解调器DEM(O/E)将光学写入数据解调为电信号。缓冲器1847缓冲电信号，并且将缓冲的电信号暂时地存储在存储器1850中。盘控制器1849从存储器1850读取电信号，并且将其写入到写入地址指定的磁性记录介质1860。
在读取操作期间，盘控制器1849从由读取地址指定的磁性记录介质1860读取数据，并且通过缓冲器1847将读取数据存储在存储器1850中。第二SATA接口1845的第二光学调制器MOD(E/O)从通过缓冲器1847从存储器1850接收的读取数据来产生光学读取数据，并且将光学读取数据通过数据总线发送到第一SATA接口1819的第一光学解调器DEM(O/E)。第一光学解调器DEM(O/E)将光学读取数据解调为电信号。DMA控制器1817将来自第一光学解调器DEM(O/E)的电信号存储在存储器1815中。
图13是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。数据处理系统1900使用USB通信协议来发送和接收串行数据，并且包括USB主机1910和USB装置1920。在图13中，MOD(E/O)表示可以由图4A至6D中分别示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’中的任何一个实施的光学调制器。
光学信号通过USB主机1910中包括的第一光学收发器1912中包括的第一光学调制器MOD(E/O)产生，并且通过数据总线1900-1发送到USB装置1920中包括的第二光学收发器1914中包括的第二光学解调器DEM(O/E)。USB装置1920的第二光学解调器DEM(O/E)将光学信号解调为电信号。USB主机1910也可以包括控制第一光学收发器1912的操作的微控制器(未示出)。
光学信号通过在USB装置1920中包括的第二光学收发器1914中包括的第二光学调制器MOD(E/O)产生，并且通过数据总线1900-2发送到在USB主机1910的第一光学收发器1912中包括的第一光学解调器DEM(O/E)。USB主机1910的第一光学解调器DEM(O/E)将光学信号解调为电信号。USB装置1920也可以包括控制第二光学收发器1914的操作的微控制器(未示出)。
图14是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统1000的框图。数据处理系统1000可以是芯片上系统(SoC)，并且包括多个主设备1010和1020、多个从设备1030和1040以及多个总线1001。主设备1010和1020以及从设备1030和1040中的每一个包括光学调制器MOD(E/O)和光学解调器DEM(O/E)。总线1001中的每一个可以由光学波导实施。
由每个光学调制器MOD(E/O)产生的光学信号通过由光学波导实施的总线1001中的相应的一个被发送到一个光学解调器DEM(O/E)。光学解调器DEM(O/E)将光学信号解调为电信号。
图15是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。数据处理系统1100可以具有包括多个层1110和1120的堆叠结构。
第一层1110包括第一光学收发器1111和控制第一光学收发器1111的操作的第一数据处理电路1113。在第一光学收发器1111中包括的第一光学调制器MOD(E/O)将光学信号通过诸如光学波导、硅通孔(TSV)或者光纤的光学传输元件发送到在第二层1120中包括的第二光学解调器DEM(O/E)。第二光学解调器DEM(O/E)将光学信号解调为电信号。通过在第二层1120中包括的第二数据处理电路1123来处理电信号。
第二层1120中包括的第二光学收发器1121中包括的第二光学调制器MOD(E/O)将光学信号通过诸如光学波导、TSV或者光纤的光学传输元件发送到在第一层1110中包括的第一光学解调器DEM(O/E)。第一光学解调器DEM(O/E)将光学信号解调为电信号。通过第一数据处理电路1113来处理电信号。
图16至19分别是根据本发明的示例性实施例的、包括图4A至6D中所示的光学调制器中的一个的数据处理系统的框图。
参考图16，数据处理系统2000包括发射器2010和接收器2020。发射器2010包括光源2011、多个光学调制器2013、多个光学循环器2015和分束器2017。接收器2020包括多个光学解调器2021。多个光学调制器2013可以共享一个光源2011。
光源2011输出未调制的光学信号。分束器2017将从光源2011输出的光学信号分布到多个光学调制器2013。多个光学循环器2015中的每一个接收从分束器2017输出的光学信号，并且将接收的光学信号发送到相应的光学调制器2013，并且将从相应的光学调制器2013输出的调制光学信号发送到接收器2020中的相应的光学解调器2021。
多个光学调制器2013中的每一个可以是图4A至6D中示出的光学调制器200、200’、200”、300、300’、300”、600和600’之中的、其中通过同一端子或者端口来执行光学信号的输入和输出的光学调制器(例如，图5A至6D中所示的300、300’、300”、600或者600’)的光学调制器中的一个。
接收器2020中的光学解调器2021中的每一个接收和解调从多个光学调制器2013之中的相应的光学调制器输出的光学信号。
参考图17，数据处理系统2100包括第一装置2110和第二装置2120。第一装置2110包括第一发射器2010和第一接收器2040。类似地，第二装置2120包括第二发射器2030和第二接收器2020。图17示出其中装置2110和2120中的每一个包括发射器和接收器这两者的本发明的实施例。第一发射器2010调制和发送光学信号，然后第二接收器2020接收和解调来自第一发射器2010的信号。类似地，第二发射器2030调制和发送光学信号，然后第一接收器2040接收和解调来自第二发射器2030的信号。
图17中所示的第一和第二发射器2010和2030的结构和操作类似于图16中所示的发射器2010的结构和操作，并且图17中所示的第一和第二接收器2040和2020的结构和操作类似于图16中所示的接收器2020的结构和操作。因此，将跳过其描述。
参考图18，数据处理系统2200包括第一装置2210和第二装置2220。图18中所示的数据处理系统2200的结构和操作类似于图17中所示的数据处理系统2100的结构和操作。因此，将重点描述这两个数据处理系统2100和2200之间的差异以避免重复。
如图17中所示，发射器2010和2030中的每一个包括各个光源2011和2031，而用于第二装置2220的光源2063位于第一装置2210的发射器2010或者接收器2060中，或者其一部分位于发射器2010和接收器2060的外部。
然而，如图18中所示，光源仅位于第一装置2210(例如，控制器或者CPU)中，并且光源没有位于第二装置2220(例如，存储器装置)中。从位于第一装置2210中的第二装置2220的光源2063输出的光学信号发送到第二装置2020的发射器2050。
因此，第二装置2020的发射器2050接收和调制从来自第一装置2210的未调制的光学信号输出的光学信号，并且将调制的光学信号发送到第一装置2210的发射器2010。
参考图19，数据处理系统2300包括第一装置2310和第二装置2320。图19中所示的数据处理系统2300的结构和操作与图18中所示的数据处理系统2200的结构和操作类似。因此，将主要描述这两个数据处理系统2100和2200之间的差异，以避免重复。
在图18中所示的本发明的实施例中，用于第一装置2210的光源2011和用于第二装置2220的光源2063中的每一个被各自地设置在第一装置2210中，而在图19中所示的本发明的实施例中，光源2311仅设置在第一装置2310和第二装置2320中的一个。因此，第一装置2310和第二装置2320共享光源2311。在图19中所示的本发明的实施例中，光源仅位于第一装置2310中，但是本发明不限于此。例如，光源可以位于第二装置2320中，或者位于第一和第二装置2310和2320的外部。
在上述实施例中，电信号可以是串行或者并行电信号或者是串行或者并行数据。
根据本发明的示例性实施例的上述数据处理系统集中于使用串行接口的系统。但是，根据本发明的示例性实施例的光学调制器可以应用于使用并行接口的数据处理系统以及使用串行接口的数据处理系统。
虽然已经参考示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可以在其中进行形式和细节的各种改变。在附图中，可以省略或者夸大元件，或者元件可以具有与实际尺寸不同的尺寸。例如，图5A至6D中所示的反射光栅耦合器330、340、620、630、640、650、620’和640’中的每一个可以实施为具有与光学波导的宽度类似的宽度，但是它们在附图中示出为具有比光学波导大的宽度。

Claims (15)

1.一种光学调制器，包括：
单个光输入/输出单元，所述单个光输入/输出单元被构造为接收没有被调制的入射光学信号，将所述入射光学信号分束为第一光学信号和第二光学信号，以及分别将所述第一光学信号和所述第二光学信号发送到光学波导的第一路径和所述光学波导的第二路径；
第一移相器，所述第一移相器位于所述第一路径中，所述第一移相器被构造为响应于第一电信号而将所述第一光学信号的相位移位第一角度，并且被构造为输出第一相位调制信号；以及
反射光栅耦合器，所述反射光栅耦合器被构造为将通过所述第一路径接收的整个第一相位调制信号沿着所述第一路径反射回来，并且将通过所述第二路径接收的整个第二光学信号沿着所述第二路径反射回来，使得所述第一路径中的第一信号通过所述第一移相器两次，并且所述第二路径中的第二信号不通过所述第一移相器，
其中，所述第一移相器被进一步被构造为将所述第一相位调制信号的相位移位第一角度，并且被构造为输出第二相位调制信号；并且
其中，所述单个光输入/输出单元将由所述反射光栅耦合器反射的所述第二光学信号与所述第二相位调制信号组合，并且在与所述入射光学信号的方向相反的方向上输出组合的信号。
2.根据权利要求1所述的光学调制器，进一步包括：
第二移相器，所述第二移相器位于所述第二路径中并且被构造为响应于第二电信号而将所述第二光学信号的相位移位第二角度。
3.根据权利要求1所述的光学调制器，其中，所述单个光输入/输出单元包括单个垂直光栅耦合器，所述单个垂直光栅耦合器被构造为在与所述光学信号被输出到所述光学波导的方向正交的方向上接收所述入射光学信号，并且以预定比率分别在所述光学波导的所述第一路径和所述第二路径中发送所述第一光学信号和所述第二光学信号，以及被构造为将由所述反射光栅耦合器反射的所述第二光学信号与所述第二相位调制信号组合并且在与已经从所述光学波导输入信号的方向正交的方向上输出所述组合的信号。
4.根据权利要求1所述的光学调制器，其中，所述单个光输入/输出单元包括：
倾斜光栅耦合器，所述倾斜光栅耦合器被构造为接收所述入射光学信号并且在一个方向上将其发送；以及
Y分束器，所述Y分束器被构造为将从所述倾斜光栅耦合器接收的所述入射光学信号以预定比率分束到所述第一路径和第二路径中，
其中，所述Y分束器将由所述反射光栅耦合器反射的第二光学信号与所述第二相位调制信号组合，并且输出所述组合的信号，以及
其中，所述倾斜光栅耦合器在从与已经从所述光学波导输入信号的方向正交的方向倾斜预定角度的方向上输出来自所述Y分束器的所述组合的信号。
5.一种光学调制器，包括：
单个垂直光栅耦合器，所述单个垂直光栅耦合器具有肋图案光接收部，并且所述单个垂直光栅耦合器被构造为从与所述肋图案光接收部垂直分离的光纤接收没有被调制的入射光学信号，将所述入射光学信号分束为第一光学信号和第二光学信号，以及分别将所述第一光学信号和第二光学信号发送到光学波导的第一路径和所述光学波导的第二路径；
移相器，所述移相器位于所述第一路径和第二路径中的至少一个中并且被构造为响应于电信号来调制分别通过所述第一路径和第二路径接收的所述第一光学信号和第二光学信号中的至少一个的相位，并且输出相位调制信号；
第一反射光栅耦合器，所述第一反射光栅耦合器被构造为将通过所述第一路径接收的整个信号沿着所述第一路径反射回来；以及
第二反射光栅耦合器，所述第二反射光栅耦合器被构造为将通过所述第二路径接收的整个信号沿着所述第二路径反射回来，
其中，所述电信号包括第一电信号，所述移相器包括位于所述第一路径中的第一移相器，所述第一移相器被构造为移位所述第一光学信号的相位并且被构造为响应于所述第一电信号而移位由所述第一反射光栅耦合器反射的信号的相位，
其中，所述单个垂直光栅耦合器被进一步被构造为组合由所述第一反射光栅耦合器反射的信号与由所述第二反射光栅耦合器反射的信号，并且在与已经从所述光学波导接收信号所沿着的平面正交且与所述入射光学信号的方向相反的方向上输出组合的信号；并且
其中，所述光学波导被直接连接到所述单个垂直光栅耦合器。
6.根据权利要求5所述的光学调制器，其中，所述电信号包括第二电信号，以及
所述移相器进一步包括位于所述第二路径中的第二移相器，所述第二移相器被构造为移位所述第二光学信号的相位并且被构造为响应于所述第二电信号而移位由所述第二反射光栅耦合器反射的光学信号的相位。
7.根据权利要求5所述的光学调制器，其中，所述单个垂直光栅耦合器被进一步被构造为组合由所述第一反射光栅耦合器反射的信号与由所述第二反射光栅耦合器反射的信号，使得由所述第一反射光栅耦合器反射的信号和由所述第二反射光栅耦合器反射的信号相长地干涉或者相消地干涉。
8.一种光学调制器，包括：
单个垂直光栅耦合器，所述单个垂直光栅耦合器具有肋图案光接收部，并且所述单个垂直光栅耦合器被构造为在与光学信号被输出到光学波导所沿着的平面正交的方向上从与所述肋图案光接收部垂直分离的光纤接收光学信号，将所述光学信号的第一偏振光分束到所述光学波导的四个可能路径中的第一和第三路径中，并且将所述光学信号的第二偏振光分束到所述光学波导的所述四个可能路径中的第二和第四路径中；
第一移相器，所述第一移相器位于所述第一路径中并且被构造为调制通过所述第一路径接收的光学信号的相位；
第二移相器，所述第二移相器位于所述第二路径中并且被构造为调制通过所述第二路径接收的光学信号的相位；
第一至第四反射光栅耦合器，所述第一至第四反射光栅耦合器分别被构造为将分别通过所述第一至第四路径接收的光学信号分别并且全部沿着所述第一至第四路径反射回来，
其中，所述单个垂直光栅耦合器被进一步被构造为组合由所述第一至第四反射光栅耦合器反射的所述光学信号以生成组合的信号，并且在与所述光学信号的入射方向相反的方向上输出所述组合的信号，并且
其中，所述光学波导被直接连接到所述单个垂直光栅耦合器。
9.一种光学调制器，包括：
单个垂直光栅耦合器，所述单个垂直光栅耦合器具有肋图案光接收部，并且所述单个垂直光栅耦合器被构造为在与光学信号被输出到光学波导所沿着的平面正交的方向上从与所述肋图案光接收部垂直分离的光纤接收光学信号，将所述光学信号的第一偏振光分束到所述光学波导的四个可能路径中的第一和第三路径中，并且将所述光学信号的第二偏振光分束到所述光学波导的四个可能路径中的第二和第四路径中；
第一移相器，所述第一移相器位于所述第一路径中并且被构造为调制通过所述第一路径接收的光学信号的相位；
第二移相器，所述第二移相器位于第二路径中并且被构造为调制通过所述第二路径接收的光学信号的相位；
第一反射光栅耦合器，所述第一反射光栅耦合器被构造为将分别通过所述第一和第三路径接收的光学信号分别并且全部沿着所述第一和第三路径反射回来；以及
第二反射光栅耦合器，所述第二反射光栅耦合器被构造为将分别通过所述第二和第四路径接收的光学信号分别沿着所述第二和第四路径反射回来，
其中，所述单个垂直光栅耦合器被进一步被构造为组合由所述第一反射光栅耦合器反射的所述光学信号和所述第二反射光栅耦合器反射的所述光学信号以生成组合的信号，并且在与所述光学信号的入射方向相反的方向上输出所述组合的信号，并且
其中，所述光学波导被直接连接到所述单个垂直光栅耦合器。
10.根据权利要求9所述的光学调制器，其中，所述第一偏振光和第二偏振光中的每一个是横向电(TE)偏振光或者横向磁(TM)偏振光。
11.根据权利要求10所述的光学调制器，进一步包括：
第三移相器，所述第三移相器位于所述第三路径中并且被构造为调制通过所述第三路径接收的光学信号的相位；
第四移相器，所述第四移相器位于所述第四路径中并且被构造为调制通过所述第四路径接收的光学信号的相位。
12.根据权利要求10所述的光学调制器，其中，所述单个垂直光栅耦合器进一步被构造为以第一预定比例在所述第一路径和所述第三路径中划分和发送所述第一偏振光，并且以第二预定比例在所述第二路径和所述第四路径中划分和发送所述第二偏振光。
13.根据权利要求10所述的光学调制器，其中，所述光学调制器具有开放结构，在所述开放结构中沿着第一行设置所述单个垂直光栅耦合器、所述第一反射光栅耦合器以及所述第二反射光栅耦合器，并且沿着第二行设置所述单个垂直光栅耦合器、第三反射光栅耦合器以及第四反射光栅耦合器。
14.根据权利要求9所述的光学调制器，其中，所述单个垂直光栅耦合器和所述第一反射光栅耦合器设置为形成第一闭合环路，并且所述单个垂直光栅耦合器和所述第二反射光栅耦合器设置为形成第二闭合环路。
15.根据权利要求14所述的光学调制器，进一步包括：
波导交叉元件，所述波导交叉元件位于所述第一闭合环路和所述第二闭合环路交叉的点处。
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