CN110998429B - 光学装置 - Google Patents

Abstract

光干涉调制器，包括用于待调制光的主输入、用于调制光的主输出、连接到主输入的分光器、各自的第一MMI(多模干涉)耦合器和第二MMI耦合器，每个耦合器包括：各自的第一初级端访问端口，与分光器连接；各自的第二初级端访问端口，与主输出连接；各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；和各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；其中调制器还包括光反射器，其被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后行进回至相同的第一MMI次级端访问端口或第二MMI次级端访问端口；其中对于第一MMI耦合器和第二MMI耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，其被设置成对沿所述波导在任一方向上行进的光的相位进行调制；及其中，第一MMI耦合器和第二MMI耦合器两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口与次级端访问端口之间行进的光被赋予各自的不同的相移。

Description

光学装置

技术领域

本发明涉及一种光学装置，尤其涉及一种光调制器。本发明还涉及一种用于对光信号进行调制的方法和一种用于监测调制光信号的方法。

背景技术

光调制器是本领域中公知的。在许多应用中，特别是对于高速光通信系统，调制光波用于将数字信息从发送器携带到接收器。在许多这样的系统中，调制可以是相位调制和/或幅度调制。示例包括具有归零(RZ)或不归零(NRZ)光脉冲流格式的二进制幅度调制，以及相移键控调制技术，例如二进制相移键控(BPSK)和正交相移位键控(QPSK)，以及正交幅度调制(QAM)技术，例如QAM8、QAM16和QAM64。在这些通信格式中的每一种通信格式中，调制光波将携带关于从预定的符号集中选出的一个或若干个符号的信息。

为了实现对载波光波的这种调制，公知的是使用分光器来分离载波光波，并在分光器与组合器之间的不同光学路径发生相对相移之后，在组合器中对载波光波进行重组，形成马赫曾德尔干涉仪。例如，可以使用附加到一条或多条所述路径的电极来实现该相移，可以向每个所述电极施加可变电信号，使得路径波导材料的折射率发生改变。这种可变相移可以与每个波导的预定的固定相移结合。这样，每个符号可以被调制作为沿每条路径的总相移的唯一组合。

一些调制器可以包括多个所谓的“子”干涉调制器，这些“子”干涉调制器是并行设置的，并且包含在一个较大的“父”干涉调制器中。其中第一并行耦合的MZM控制电磁场的虚部(Q值)，第二并行耦合的MZM控制相应的实部(I值)的调制器称为IQ调制器(IQM)。

WO2011022308A2公开了使用马赫曾德尔调制器(MZM)产生两条路径，或者使用分别位于父MZM的一条相应路径上的两个并行耦合的子MZM总共产生四条路径，每条路径上都有可变电压电极，以进行这种调制。

这种干涉式光波相位调制器的问题在于，与光波导中的光的波长相比，这些调制器通常是非常大的。这不仅归因于波导材料对施加的电压具有典型的弱折射率调制响应，而且归因于需要额外的装置长度来容纳分光器和组合器以及它们的输入和输出接入波导。相对较大的装置尺寸会影响调制器装置本身的成本，并且芯片尺寸也会影响调制器基座和光模块封装外壳的尺寸和成本。

与波导材料对反向偏压的典型的弱折射率响应相关联的另一个问题在于，需要长的相位调制电极和/或需要高的调制电压摆幅，以在装置运行时获得期望的动态相位调制幅度或强度消光比。相位调制器臂上的长电极的问题在于，这些电极会产生寄生电容，从而限制了调制器的最大可实现调制带宽。行波电极的使用部分地缓解了由臂上的电容所带来的带宽限制，但是这些行波电极通常更长，而且相比于基本的“集总(lumped)”电路元件相位调制电极，制造起来更复杂。

使用大幅度动态电压摆幅的另一个问题在于，电功耗大约与调制电压摆幅幅度的平方成正比，使得大电压摆幅将极大地增加通信系统运行的能源成本。

发明内容

本发明解决了上述问题。

因此，本发明涉及一种光干涉调制器，包括：用于待调制光的主输入；用于调制光的主输出；分光器，与所述主输入连接；各自的第一MMI(多模干涉)耦合器和第二MMI耦合器，每个耦合器包括：各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一MMI次级端访问端口或第二MMI次级端访问端口；其中，对于所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；以及其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口与次级端访问端口之间行进的光被赋予各自的不同的相移。

此外，本发明涉及一种使用光干涉调制器调制光信号的方法，该光干涉调制器包括：用于待调制光的主输入；用于调制光的主输出；分光器，与所述主输入连接；各自的第一MMI(多模干涉)耦合器和第二MMI耦合器，每个耦合器包括：各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一MMI次级端访问端口或第二MMI次级端访问端口；其中，对于所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；以及其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口与次级端访问端口之间行进的光被赋予各自的不同的相移；所述方法包括以下步骤：a)选择涵盖至少两个不同的调制符号的调制方案；b)为沿所述初级波导和次级波导的所述光相位调制装置，选择各自的固定光相移，以使为每个所述调制符号产生相消干涉；以及c)通过为沿所述初级波导和次级波导的所述光相位调制装置选择不同的可变光相移来对所述符号进行调制。

此外，本发明涉及一种使用光干涉调制器监测调制光信号的方法，该光干涉调制器包括：用于待调制光的主输入；用于调制光的主输出；分光器，与所述主输入连接；各自的第一光耦合器和第二光耦合器，每个光耦合器包括：各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一耦合器次级端访问端口或第二耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一次级端访问端口或第二次级端访问端口；其中，对于第一耦合器和第二耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；其中，从特定的初级端MMI耦合器访问端口离开的反射光经由波导被传输到第二输出；以及所述方法包括以下步骤：a)提供光检测器，该光检测器被设置成检测被传输到所述第二输出的所述光；b)所述光检测器检测所检测到的光的幅度和/或相位，并将测量值上报给执行所述监测的控制单元。

附图说明

在下文中，将参考本发明的示例性实施例和附图来详细描述本发明。

图1a、图1b、图1c和图1d示出了常规的调制装置，以及相应的相量和星座图；

图2a示出了一种调制装置；

图2b和图2c是图2a中的各个MMI耦合器的放大细节图；

图3a示出了图2a所示的折叠的调制装置的展开图；

图4a示出了本发明的第一优选实施例；

图4b示出了本发明的第二优选实施例；

图5a示出了图4b所示的折叠的调制器的展开图；

图5b示出了相量图，该相量图表示被反射回到图5a中的调制器的激光器的光信号；

图6示出了本发明的第三优选实施例；

图7a和7b在各自的曲线图中示出了对于图2、图4a、图4b和图6所示类型的调制器，反射回到激光器的发射符号功率的分率(fraction)随调制电压深度的变化；

图8a示出了第四优选实施例；

图8b示出了第五优选实施例；

图9示出了本发明的第六优选实施例；

图10是示出根据本发明的第一方法方面的方法的流程图；以及

图11是示出根据本发明的第二方法方面的方法的流程图。

所有附图都是简化的，提供概述性附图以便理解发明人提出的原理，并且这些附图一般不是按比例的。

具体实施方式

利用光通信技术，使用幅度调制方案和相位调制方案两者来发送信息是可能的。与仅使用幅度调制相比，此方法的优点之一是在同一光学频段上可以发送更多信息。

一种可以传送相位调制信号和幅度调制信号的设备类型是IQ调制器(IQM)，它由沿父马赫曾德尔干涉仪的每个臂布置的一对并联的子马赫曾德尔干涉仪组成。这种类型的常规调制器100的示例在图1a中示出。

调制器100包括主或父马赫曾德尔干涉仪(MZI)120，该主或父马赫曾德尔干涉仪(MZI)120具有主输入波导101和主输出波导102。主MZI120的各条路径分别包括各自的一个子MZI130、140。子MZI130、140是并联耦合的，其中第一子MZI130包括调制器100的第一路径131和第二路径132，第二子MZI140包括调制器100的第三路径141和第四路径142。

可以通过这种IQ调制器施加到光载波上的常规高级调制格式的一个示例是正交相移键控(QPSK)方案，在常规类型的相量图中，如图1d所示，该方案涉及四个不同的符号191、192、193、194。图1d中的圆圈表示单位振幅传输。

如图1d所示，在QPSK调制中，四个符号191-194在复电场的实部(I轴)和虚部(Q轴)上都不同。图1b和图1c示出了在没有施加调制电压的情况下，I+、I-以及Q+、Q-臂相量位置(标记为Io+、Io-以及Qo+、Qo-)及其在推挽调制中的旋转方向，以及沿实输出场轴的正或负I矢量幅值的总和净值和沿虚输出场轴的正或负Q矢量幅值的总和净值。

本文用于构造和解释相量图的约定是，光的传播对应于相量的逆时针运动(正角旋转)。此外，出于一致性的考虑，假定所有发射的光束均以零相位开始，其中，这些光束遇到能够影响一条光路与一条或多条其他光路的相对相位的第一元件。相位延迟对应于负(顺时针)相量旋转。

应该理解的是，可能存在数个不同的独立静态相移集，这会导致在数据输出端口具有一定的所需净干涉性能，并且还为任意被反射回到端口的光提供所需净干涉性能，其中，该端口将来自光源的光传递至调制器，这将在下文进行详细说明。

为了简便起见，在下文的描述中忽略了由于装置制造缺陷或由调制器材料响应于施加的电压或电流调谐而引起的光信号的部分吸收而造成的光损耗。在所有图中，在所有分光器和耦合器处都将假定对称分离和组合。即使这样的对称分离和组合是优选的，本文公开的实施例也包括所描述的分光器和组合器中的一个或几个的非对称分离和/或组合。

因此，对于图1a中示出的IQ调制器100，第二子MZI140与+π/2弧度的初始静态相移143相关联，该+π/2弧度的初始静态相移143在光进入所述子MZI140之前被施加，但是不施加给行进到第一子MZI130的光。通过这种设置，第一子MZI130将有效用于调制电场的实部(图1d的相量图中的I轴)，第二子MZI140将有效用于调制电场的虚部(图1d中的Q轴)。通过以推挽的方式将相应的电信号施加到电极131b、132b；141b、142b上，在波导102上输出的调制光波中，由随时间施加到子MZI130的电极131b、132b上的电信号表示的I数据流可以表示为调制光波的电场的实部的变化，相应地，由随时间施加到子MZI140的电极141b、142b上的电信号表示的Q数据流可以在波导102上输出的调制光波中表示为电场相应的虚部的变化，其中，电极131b、132b；141b、142b沿子MZI 130、140各自的并联臂131、132、141、142设置。在QPSK中，这可以通过以相应电信号的形式将I数据流发送到I子130以及将Q数据流发送到Q子140来直接完成。

结果如图1d所示，其中矢量195、196、197、198分别对应于已行进通过路径I+、I-、Q+和Q-的光，并且对应于I+＝1、I-＝-1、Q+＝1和Q-＝-1这种特定符号，以使由各个电极131b、132b、141b、142b施加的可变相位调制分别为+π/2、-π/2、+π/2和-π/2。因此，针对该特定符号，每条路径的总相移(包括静态调制)如表I所示：

表I

所得矢量199表示在由两个子MZI130、140输出的光波被最终组合之后，在波导102上输出的输出光波。

根据本发明的调制通常以相应的方式进行，其区别将从下文变得清楚。

图2a示出了一种光干涉调制器200。该光干涉调制器200使用反射式IQ调制器几何形状，该几何形状可以以与常规IQM调制器(例如图1a所示的调制器)等效的方式将QPSK调制施加到光载波上。

光干涉调制器200包括用于待调制光的主输入201，用于调制光的主输出202(数据输出端口)，2×2MMI(多模干涉)耦合器形式的分光器203，该分光器203与主输入201连接，经由波导将分光器203的输出端口(MMI输出)连接到各自的第一MMI(多模干涉)耦合器233和第二MMI耦合器243。通常，在本文使用的术语中，这种MMI耦合器包括两个初级侧访问端口和两个次级侧访问端口。如图2b所示，第一MMI耦合器233包括初级侧访问端口233a、233b和次级侧访问端口233c、233d。如图2c所示，第二MMI耦合器243包括初级侧访问端口243a、243b和次级侧访问端口243c、243d。术语“初级侧”是指所述MMI的面向主输入201和/或输出202，和/或背离下文所述的光反射器260的一侧；术语“次级侧”是指所述MMI的背离主输入201和/或输出202，和/或朝向该光反射器260的一侧。可以理解的是，这种MMI耦合器可以具有两个以上的初级侧访问端口和两个以上的次级侧访问端口。

在图2a-图2c所示的情况下，所述MMI耦合器233、243中的每个包括各自的第一初级端访问端口233a；243a，其连接到所述分光器203。此外，所述MMI耦合器233、243中的每个包括各自的第二初级端访问端口233b；243b，其未被连接到主输出202，而是连接到用于监测的“MPD”(“监视光电二极管”)端口(见下文)。各自的第一初级侧访问端口233a、243a将在260处反射的光(见下文)传递到分光器203，由此，这种反射光在分光器203中被合并，并被传递到分光器203的第二初级侧访问端口上，该第二初级侧访问端口又被连接到主输出202。分光器203的对应的第一初级侧访问端口连接到主输入201和激光器。可以理解的是，在本上下文中，“连接到”可以指直接或间接的光学连接，其中间接的光学连接可以例如是通过透镜列(train)或表面光栅耦合器的光路。

此外，所述MMI耦合器233、243中的每个包括各自的第一次级端访问端口233c；243c和各自的第二次级端访问端口233d；243d，其中，第一次级端访问端口233c、243c连接到各自的初级波导231；241，第二次级端访问端口233d、243d连接到各自的次级波导232；242。因此，连接到第一MMI耦合器233的初级波导231和次级波导232可以形成如上面结合图1a所述的第一子MZI230的并联连接的波导，而连接到第二MMI耦合器243的初级波导241和次级波导242可以以相应的方式形成第二子MZI240的并联连接的波导。在本上下文中，第一MZI230和第二MZI240可以被设置在包括在调制器200中的父MZI220的各自的并联连接的臂中。

调制器200还包括光反射器260，该光反射器260被设置成将从所述初级波导231、241和次级波导232、242入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器233的次级端访问端口233c、233d或第二MMI耦合器243的次级端访问端口243c、243d行进穿过所述波导的光将在反射后，行进回到相同的第一MMI次级端访问端口或第二MMI次级端访问端口。换句话说，在光已经在光反射器260处反射之后，代替具有各自的单独的组合器的子MZI230、240，充当所述子MZI230、240中的分光器的各自的MMI耦合器233、243也充当所述子MZI中的组合器。

此外，对于第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243，所述各自的初级波导231、241和次级波导232、242中的至少一个包括各自的光相位调制装置231a、232a、241a、242a、231b、232b、241b、242b，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导231、232、241、242在任一方向(两个方向)上行进的光的相位进行调制。特别地，优选地，第一子MZI230和第二子MZI240两者中的所述初级波导231、242或次级波导232；242中的至少一个包括这种各自的光相位调制装置。优选地，本文提及的光相位调制装置至少是可变的(动态的，可控制的)光相位调制装置231b、232b、241b、242b，其可以赋予不同的光相位调制幅度，作为对施加到所述光相位调制装置的电信号的响应。

此外，第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口233a、233b；243a、243b与次级端访问端口233c、233d；243c、243d之间行进的光被赋予各自的不同的相移。可以理解的是，“交叉状态”光路的示例包括233a→233d和233b→233c；而“条状状态”光路的示例包括233a→233c和233b→233d。对于本文所公开的所有2×2MMI耦合器，交叉状态与条状状态传输之间的这种差异同样适用。对于其他类型的MMI，例如N×MMMI，其中N,M>1且N、M中的至少一者大于2，在所述交叉状态与条状状态之间可能存在相应的光程差(但通常情况下，具有与2×2MMI不同的光程长度差，这取决于入口/出口端组合)，并且可以按照本文针对特例N＝M＝2所描述的相应方式来被使用。

特别地，优选地，第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243分别被设置成在经过所述MMI耦合器233、243的交叉状态的发射光与经过所述MMI耦合器233、243的条状状态的光之间赋予π/2弧度的相对相移。

由于其折叠的几何形状，与未折叠的装置相比，这种光调制器装置200通常具有更紧凑的装置尺寸，并且由于使用了在交叉状态与条形状态之间具有不同相移的MMI耦合器233、243，该光调制器器件200可以被同时设计成实现非常低的返回到该调制器200的光输入端口201的光反射。此外，与现有技术相比，可以减小所需的调制电压摆幅，并且与现有技术的调制器相比，可以增加调制带宽。

此外，调制器200的折叠的几何形状能够减小相位调制臂的长度。

优选地，相移装置231a、232a、241a、242a是静态的或固定的，而相移装置231b、232b、241b、242b是动态的或可变的。本文中，“静态”或“固定”相移装置可以是可控制的，以便达到调制器200的特定校准或配置，但是它们被赋予的相移通常不会随每个调制符号而改变。与此相反，“动态”或“可变”相移装置被设置成赋予对于不同的调制符号是不同的相移。优选地，每个子MZ230、240的臂131、132、141、142包括至少一个各自的可变相移装置131b、132b、141b、142b，并且优选地，臂131、132、141、142中的至少一个或两个，优选地全部四个，还包括各自的固定相移装置131a、132a、141a、142a。

当与未折叠的调制器布局相比时，对于所述的所需静态固定相位调制，光载波两次穿过任意静态相位调制装置231a、232a、241a、242a导致所需长度或所需施加电流或电压偏置减小。关于可变相移装置231b、232b、241b、242b，这也同样适用。

此外，与常规的调制器布局相比，对于折叠的几何形状，调制器200的尺寸也可以被减小，这不仅是因为静态或动态相电极长度可能减小，而且还因为两次穿过所述光耦合器元件233、243，该光耦合器元件233、243在初始穿过时用作分光器，随后在光从干涉仪臂末端(termination)反射之后，返回穿过调制器200时用作组合器。

在下文中，将结合本发明的多个示例性实施例，提出实现这些和其他优点的几种不同的详细方式。

根据优选实施例，对于每个MMI耦合器233、243，所述各自的初级波导231；241和次级波导232；242中的至少一个包括各自的固定相移装置231a、232a、241a、242a。优选地，这种固定相移装置231a、232a、241a、242a与沿着相同的相应波导231、232、241、242的所述可变相移装置231b、232b、241b、242b一起使用。然后，固定相移装置231a、232a、241a、242a的组合被选择，特别地，优选地，与特定选择的可变相移装置231b、232b、241b、242b控制程序一起进行选择，使得在离开每个MMI耦合器233、243的各自的第一初级端访问端口233a；243a，在所述分光器203中被组合并且被传递回至主输入201与激光器的光之间产生所需的干涉图样。当所述可变相位调制装置231b、232b、241b、242b被控制和设定以便根据至少两个不同的预定调制符号来调制通过主输出波导202输出的光时，可以通过对固定相移的这种选择来具体地实现这种所需的相消干涉图样。

相对于所使用的可变相移调制程序，可以以不同的方式来选择这种固定相移。下文将提供多个示例。

具体地，子MZI230、240中的一个，例如第一子MZI230，可以与例如π/2弧度的初始静态相移234相关联，该π/2弧度的初始静态相移234在光进入所述子MZI130之前被施加，但是不施加给行进到另一子MZI 140的光。

通常，可变相移装置231b、232b、241b、242b的可变相移由控制装置250控制，该控制装置250又可以使用控制单元(图中未示出)来控制。

优选地，如上所述，调制器200是马赫曾德尔调制器，其中，所述第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243中的每一个被设置成将从主输入201入射的光分离到各自的不同的波导231、232、241、242，并且还被设置成对从这些不同的波导入射的反射光进行组合。

特别地，优选地，第一MMI耦合器233形成第一光干涉仪230的分光器和组合器两者，该第一光干涉仪230被设置成控制待调制光的电磁场的实部，第二MMI耦合器243形成第二光干涉仪240的分光器和组合器两者，该第二光干涉仪240被设置成控制待调制光的电磁场的虚部。

根据优选的实施例，光反射器260是包括第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243的集成光学芯片的解理面(cleaved facet)，该解理面设置有高反射率涂层。可替代地，臂231、232、241、242可以终止于光栅反射器或TIR型反射器，或者包括被蚀刻的非解理面，该非解理面随后被涂覆高反射率涂层。

因此，在图2a中，四个干涉仪臂231、232、241、242分别在这种面260处终止，优选地，将高反射率涂层涂到该面260上，以使入射光束在该面260处被逆反射，从而以相反的方向第二次穿过相位调制臂231、232、241、242。可替代地，可以利用诸如光栅的其他反射元件260，以在干涉仪臂231、232、241、242的末端处实现该逆反射。

进一步参考图2a，图1a的Y结分光器元件已经由各自的2×2端口光MMI耦合器233、234代替，并且这也适用于分光器203，优选地，该分光器203也是MMI耦合器，优选地是2×2MMI耦合器。激光器(该激光器将光传递到主输入波导201)后面的第一2×2MMI耦合器203用于将光分离到两个子马赫曾德尔230、240，以向前穿过臂231、232、241、242，并且该2×2MMI耦合器203还用于在回传之后，将来自两个子马赫曾德尔230、240的反射光束组合到数据输出端口202。类似地，每个子马赫曾德尔230、240的开始处的2×2MMI耦合器233、243用于将输入光束分离到各自的干涉仪臂231、232、241、242，并且还用于在回传通过干涉仪臂231、232、241、242之后重新组合这些光束。优选地，在每个子马赫曾德尔230、240的开始处的2×2MMI耦合器233、243可以包括一个端口(即，各自的第二初级侧访问端口233b、243b)，该端口被设置成将光引导到集成的或外部的监视光电二极管(MPD–见图2a)。这使得能够通过基于这种MPD的读数并由上述类型的控制单元执行的反馈机制，进行精确的装置配置以进行传输，和/或在其使用寿命内维持适当的装置配置。可选地，子马赫曾德尔230、240中的一个或每个的开始处的2×2MMI耦合器233、243可以用更紧凑的1×2MMI分光器代替，但这使得收集可定向到如图2a所示的MPD的信号的便利性降低。

如图2a所示，光相位调制装置包括四个平行的相位调制电极231b、232b、241b、242b，每个电极被设置成将各自的电压独立施加到各自的初级波导231；241或次级波导232；242。此外，所述可变相位调制电极231b、232b、241b、242b被设置成通过根据所述电压进行可变相位调制来实现输出光的调制。

根据一个优选实施例，调制器200包括相应的电接触，该电接触用于向所述各自的可变相移装置231b、232b、241b、242b提供所述电压，该电接触经由各自的电连接器被连接至各自的调制电极，其中，至少两个，优选地全部四个所述连接器穿过与光反射器260相关联的反射平面。这在图2a中示出，其中，连接器从控制装置250延伸到每个单独的可变电极，所述可变电极影响各自的动态相移装置231b、232b、241b、242b的可变相移。

图3是图2a中所示的基本反射式IQ调制器200设计的一种替代表示，但是其中，装置200的布局在概念上已经围绕反射式末端平面260“展开”，这样就可以直观地看到，在图中，光传输是从左到右发生的。图3与图2a共享相同的附图标记。在该表示中，包括了针对在2×2MMI耦合器233、243内的对角路径(交叉状态)传输(相对于到非对角的条状状态路径上的输出端口的传播)发生的-π/2的相对相移(由光程长度增加而引起的相位延迟)。

在下面的表II中，提供了恢复图1d中给出的相同的四点星座图所需的静态相移值。

表II

如上所述，图1b和图1c示出了图1a配置的相量图。然而，图1b和图1c也适用于图3，其示出了在不施加偏置时，I+、I-和Q-、Q-调制器臂在其相对位置的相量图(带有o下标的矢量)，以及其中，虚线椭圆内的弯曲箭头示出了在推挽操作中相量如何彼此相对旋转，以沿I轴(图1b)或Q轴(图1c)形成净正或净负输出矢量。值得注意的是，所使用的方案是推挽方案，在某种意义上，在可变相移装置232b中施加与在装置231b中施加的相对相移I-大小相同的相对相移I+，但符号相反，并且相应地，对于相对相移装置241b、242b，施加Q+和Q-。还要注意的是，在没有施加调制的情况下(调制器处于“关闭”状态)，返回到激光器的光功率基本上为零，并且在有源操作下，反射回到激光器的光基本上等于到达该调制器配置的输出端口的数据信号的幅度。将每个这种符号定义为I和Q的特定组合，例如，根据以下方案：

表III

折叠IQM几何形状的一些主要优点在于，与常规的非折叠IQ调制器相比，所需的动态调制电压摆幅和/或干涉仪相臂电极231a、232a、241a、242a、231b、232b、241b、242b的长度可以大大减少。此外，与例如图1a中所示的常规IQM相比，设定或微调固定相位调节部分234、231a、232a、241ba、242a(部分a、b、c、d或ε)可能所需要的施加电压或电流的大小也可以被减小。物理尺寸的减小和调制电压的减小和/或调谐电流幅度的减小和/或调谐部分长度的减小，一起使折叠几何形状调制器装置的制造成本显著降低，和/或运行期间的功耗降低。

如图2a所示，除了像往常一样自由地沿调制器200的平行于光传播方向的面放置RF(射频交流电)或DC(直流)驱动电路之外，在调制器200的一个末端的反射平面260提供了将RF或DC驱动电路放置在该末端平面附近的机会。这是优选的。可替换地，光学检测器阵列或其他光学装置可以位于高反射率调制器末端平面260附近，以监测从干涉仪臂231、232、241、242中的一个或多个发射的、经过它们各自的高反射末端260的那部分光的相对相位或幅度。由这种监测器收集的信息可以用于调制器操作配置，或用于源激光信道选择，和/或用于在生命周期中监测发射机性能。优选地，由这种监测器测量的信息在反馈回路中被提供给上述的控制单元，以用于控制调制器200。

因此，优选地，调制器200被设置成将穿过反射器260的光引导至光检测器。光检测器可以被设置在调制器200的外部，而调制器200的反射器260被设置成允许一定比例的光通过，该比例例如在2％至10％之间，优选地约为5％，该光为从每个臂波导231、232、241、242入射到反射器260的光，以使这种未被反射的光可以进入这种外部检测器并被其检测到。

可替换地，在每个臂231、232、241、242端部的反射器260可以被设置作为在每个臂231、232、241、242内的集成光栅，并且在这种情况下，光检测器可以被设置作为在调制器200芯片自身内的一个或若干个集成部件。

可选地，用作反射器260的光栅或高反射率面涂层能够被设计成对载波信号进行强反射，同时允许在其他光波长下进行大量(例如至少50％)的传输，例如以减少由激光器和/或半导体光放大器自发发射产生的发射器系统噪声。

根据优选的实施例，用于至少向可变相移装置231b、232b、241b、242b提供电压的各个电连接器被连接至各自的调制电极。优选地，这些连接器是集总元件电极。在本文中，术语“集总元件电极”是指长度为电波长的15％或更少的电极，该电波长与由施加的RF信号传递的符号率相对应。因此，所述可变相电极231b、232b、241b、242b的长度已被充分减小，以使寄生电容减小到这样的程度：通过集总元件相电极结构可以获得所需的调制带宽，而不需要更复杂的行波电极结构。

这种集总元件电极简化了制造过程。与常规的非折叠式调制器布局相比，任何动态相位调制电极231b、232b、241b、242b长度的减小都将增加最大可实现的调制带宽，这是由于用于折叠式调制器布局的相位调制电极的寄生电容减小的结果。

可替代地，这样的连接器可以设置有传输线，该传输线与提供所述电压的RF驱动电路阻抗匹配。

如上所述，在图2a中，除了第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243之外，第三MMI耦合器203也被设置在主输入201与第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243之间。图4a和图4b示出了根据本发明的两个优选实施例，其中第三MMI耦合器404未被设置在主输入401与第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443之间，而是被设置在主输出402与所述第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443之间。值得注意的是，尽管图2a中的第三MMI耦合器203被设置在第一MMI耦合器233和第二MMI耦合器243与主输入201和主输出202两者之间，但是图4a和图4b中的第三MMI耦合器404被设置在第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器434与仅主输出402之间。除了每个附图标记中的第一位数之外，图4a和图4b与图2a针对对应的部件共享相同的附图标记。

特别地，在这些优选示例中，调制器400被设置成将离开第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的第二初级端访问端口的反射光分别传输到主输出402。换句话说，第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的所述各自的第二初级端访问端口被连接到主输出402。

更具体地，在调制器400中，离开第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的第二初级端访问端口的反射光分别被传输到第三MMI耦合器404的不同的相应的次级端访问端口，该第三MMI耦合器404又被设置成通过第三MMI404的第一初级端访问端口将该反射光输出至主输出402。值得注意的是，术语“初级侧”和“次级侧”已根据上文给出的定义使用，同样适用于第三MMI耦合器404。

如图4a和图4b所示，优选地，第三MMI耦合器404还包括第二初级端访问端口。然后，调制器400被设置成将来自第三MMI耦合器404的所述第二初级端访问端口的反射光传输至调制器400中包括的光检测器MPD(例如集成在调制器400中)，或在单独的输出端口上提供该光，以将该光提供给外部光检测器。优选地，由该内部或外部检测器检测到的光在反馈回路中被馈送到上述的控制单元，以影响调制器400的控制。

特别要注意的是，没有光从第三MMI耦合器404传输回至主输入401。特别要注意的是，与图3和图2a所示的配置不同，图4a和图4b所示的优选实施例可以被配置成在所使用的数据符号集中的至少两个符号中的所有符号处，将基本上为零的光传送回至调制器输入端口。

图4a和图4b示出了模块400的两种可替代的优选的布局。在图4a和图4b两者中，主输出402、第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443被设置在同一个平面中。

然而，在图4a中，调制器400被设置成将离开第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的所述各自的第二初级端访问端口的反射光，经由第三MMI耦合器404，经由相对于波导406的波导交叉点405，传输到主输出402，该波导406被设置成将从主输入401入射的光传输到第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443。这使得将主输入401也设置在与主输出402以及第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443相同的平面中变得简单。可以使用至少一个臂中的单独的相位调整装置(图4a中未显示)来调整臂之间的任何路径长度不平衡，该相位调整装置被设置为赋予附加的非对称(相对于所述两个臂)相移，优选地是赋予静态相移，以便将两个返回到第三MMI耦合器404的波导路径配置成平衡从这两个路径输出的光之间的任何光学相位差。

与图4a相反，在图4b中，调制器400被设置成将离开第一MMI耦合器433和第二耦合器443的所述各自的第二初级端访问端口的反射光，经由波导407传输到主输出402，该波导407围绕波导408延伸并超过该波导408，该波导408被设置成将光从主输入401传输到第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的所述第一初级端访问端口。利用这种配置，不需要如结合图4a所描述的那样校正两个臂之间的标称物理路径长度差异。

如果激光源集成在调制器400芯片内，或者如果光垂直耦合到调制器400中，例如使用倾斜的集成镜面元件的表面光栅来捕获来自调制器400平面之外的输入辐射，则可以使用对称几何形状，其中，最终组合器404的臂路径长度相等。在这种情况下，另一个优势是不需要波导交叉。

因此，特别是在图4b所示的示例中，优选地，调制器400包括半导体激光器，该半导体激光器与第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443集成在同一光学芯片中，作为该光学芯片的一部分，而且该半导体激光器被设置为向主输入401提供待调制光。然后，所述激光器可以与第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443设置在同一平面中，并且被设置在被设置成将光从第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的第二初级端端口传输到主输出402的波导之间。可替代地，所述激光器可以被设置成将待调制光提供给光耦合装置(图4b中的“耦合在激光器输入中的端口”)，该光耦合装置被设置成将未到达与所述波导同一平面内的入射光引导到第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443。在后一种情况下，优选地，所述耦合装置被设置在第一波导与第二波导之间，该第一波导和第二波导被设置成将来自第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的各自的第二初级端访问端口的光传输到主输出402，并且特别地，在使用第三MMI耦合器404的情况下，传输至该第三MMI耦合器404。因此，如图4b所示，来自激光器的这种光之后以一定角度入射到纸上，并由所述重定向或耦合装置重定向，以与纸平行。值得注意的是，在这种情况下，重定向或耦合装置与第一MMI耦合器433、第二MMI耦合器443和第三MMI耦合器404设置在同一平面中。

通常，当在本发明中使用外部设置的激光器时，根据所述特定调制器配置和动态运行模式，隔离器可以被放置在这种外部激光器与相应的调制器输入端口之间，以进一步减少到调制器输入端口的任何残留反射返回对激光器性能的影响。

图4a和图4b中所示的实施例提供了特别的优势，特别是在允许I臂电压和Q臂电压的不完整的相位调制深度的应用中(换言之，在I相电极和Q相电极上的动态电压摆幅小于在推挽调制下每个臂上引起大小为π/2的相移所需的电压的应用中)，其中，图4a和图4b中所示的实施例具有第三MMI耦合器404，该第三MMI耦合器404被设置成对离开各自的第一MMI耦合器433和第二MMI耦合器443的第二初级侧访问端口的光进行组合。在这种应用中，可变相电极431b、432b、441b、442b的长度可以被减小，以例如减小RF驱动器功耗。在不完整的调制深度的情况下，使用QPSK调制格式的四点星座图的例子，输出信号的幅度被减小，但与图1d所示的星座图相比，这四个数据点的相对位置没有改变。

不完整的相位调制深度的场景可以便于图2a中所示的基本反射式IQM调制器200几何形状的利用，因为反射回到光输入端口的光信号将具有与输出数据信号相同的时均(time-averaged)幅度。因此，输出数据信号振幅的任意减小也将减小激光源与调制器200之间所需的光学隔离等级。

然而，图4a和图4b所示的示例性调制器400相对于图2a中所示的配置是优选的，特别是当后者以减小的调制深度运行时。在图4a和图4b的实施例中，无论调制深度如何，在所有QPSK符号处，返回到激光器的功率反射基本上为零，而且在符号间转换期间，最坏情况下的反射功率振幅明显低于图2a中反射式调制器的情况，其中，随着调制深度的减小，超越图2a中的调制器的相对优势得以提升。

在图4a和图4b中，在主输入401与第一MMI耦合器433和第二耦合器443之间使用了简易Y分支分光器。然而，该分光器也可以是MMI耦合器，例如1×2或2×2MMI耦合器。

图5a示出了图4b的“展开”表示，其中，光从左到右传输，但是其中静态相移装置431a、432a、441a、442a和动态相移装置431b、432b、441b、442b被表示为在两次穿过(正向和反射)每个子MZ臂431、432、41、441和每个相位调整部分后的总增加相移(与图3a不同，在图3a中，经过动态相位调制部分和静态相位调制部分的正向光行进和反向光行进由单独的方框表示)。

表IV

当表IV中列出的相移用于图5a中时，图5a中调制器的相量I+、I-、Q+和Q-以与图1b和图1c相同的方式添加。

图5b示出了对于与图4a-图5a所示的相同的调制方案，反射回到主输入端口401，即反射回到激光器的光的相量图，其中，推挽调制作用与图1b-图1c中的相同，静态相移与表IV中所呈现的相同。从相量图5b可以清楚地看出，反射回到激光器的总光量(来自两个子MZ的I矢量和Q矢量的总和)基本上为零，而不管任一子MZ臂对上的推动(push)或拉动(pull)极性。

因此，与图2a的配置相比，与数据端口(主输出402)处的输出信号的振幅相比，根据图4a和图4b的配置可大大减少返回到激光器输入端口(主输入401)的时均光反射信号振幅。

对于基于图4中的调制器的示例性QPSK调制情况，如果我们将每个子430、440臂431、432、441、442上的绝对幅度相位调制深度指定为φ，则在全调制深度(优选的是假定推挽调制)的情况下，φ＝π/2，以及对应于更普遍的不完整的调制深度的情况，|φ|<π/2。将I臂431、432上的总(静态和动态)相位调制指定为A和B，将Q臂上的总(静态和动态)相位调制指定为C和D，并且对于推挽操作，A＝-B，以及C＝-D，则实部反射场的净振幅为sinA+sinB+sinC+sinD＝0，虚部场的净振幅为cosA+cosB-cosC-cosD＝0，换句话说，无论相位调制深度如何，在所述四个数据星座点处给出的净场和强度振幅为零。通过比较，对于如图2a或图3a所示的反射式调制器，在4个QPSK符号中的全部符号处，对于所有调制深度，返回到激光器的功率反射率与输出信号功率等级相同。图7a示出了与图4的反射式调制器实施例相比，图2a和图3a中所示的反射式调制器实施例的功率反射率随调制深度的变化。

如果我们改为将反射性能量化为针对图4中的调制器，在符号转换之间的瞬变期间的最坏情况的光反射，则结果取决于相位调制深度φ。对于发射到每个子马赫曾德尔430、440中的相等的功率，返回到主输入401的功率反射率是随着相位调制深度的减小，R接近零。图7b示出了针对图2a和图3a的实施例以及针对图4的实施例，在发射符号之间的瞬变期间的最大功率反射率等级随调制深度的变化关系。

在一个方面，本发明涉及一种调制光输出装置，包括激光器，还包括本文描述的任意类型的根据本发明的光干涉调制器，或如下文描述的聚合光干涉调制器。控制装置250被设置为经由向包括在所述干涉调制器中的各个电极施加的一组随时间变化的控制电压来控制所述光调制器，以对从激光器输出的光进行调制，形成输出调制光信号。这些在上文已经描述。

然而，在这种情况下，特别优选的是，所述调制光输出装置采用的调制是正交相移键控调制或二进制相移键控调制。二进制相移键控例如可以通过在QPSK图中的径向相反的符号之间进行调制来实现。具体而言，如上所述，优选地，所述调制是通过以推挽方式将所述控制电压施加到控制电极对的方式来执行的，其中每个这种控制电极对沿各自的一对上述类型的初级波导和次级波导设置。

如上所述，在一个优选实施例中，使用全调制深度。然而，在一个替换的优选实施例中，其对于图4a和图4b中所示的配置特别有用，施加到每个电极的电压导致在光穿过受电影响的材料一次时的相对相移小于π/4。换句话说，调制深度小于全调制深度。

如图5a一样，图6以“展开”方式示出了本发明的另一个优选实施例的调制器600的形式。除了每个附图标记中的第一位数字之外，图6与图4a-图5a针对对应的部件共享相同的附图标记。

如图6所示，对于所述第一MMI耦合器633和第二MMI耦合器643中的至少一个，优选地，仅对于所述MMI耦合器633、643中的MMI耦合器643，附加的静态光相移装置671被设置在分光器(该分光器位于主输入601与第一MMI耦合器633和第二MMI耦合器643之间)与所述MMI耦合器643的第一初级侧访问端口之间。该附加的静态相移装置671被设置成向穿过所述相移装置671的光赋予α的静态相移。此外，另一个附加的静态光相移装置672被设置在所述的同一MMI耦合器633的第二初级侧访问端口与组合装置604之间，该组合装置604被设置成对来自所述MMI耦合器633的第二初级侧访问端口的光和来自另一MMI耦合器643的第二初级侧访问端口的光进行组合。该另一相移装置672被设置成赋予2π-α的相移。对于装置671和672而言α是相同的，并且是满足0≤α＜2π的常数。

通常情况下，α可以为0，在这种情况下，图6所示的配置简化为图5a所示的配置，甚至根本不用相移装置671、672。然而，也可以是0<α<2π的情况。通常在这些情况下，对于具有幅度和相位调制输出符号集的调制方案，根据电压调制深度来选择α的值，以使反射回到主输入601的光功率最小，其中，对于所述调制符号系统中的所有符号而言，通常不可能获得零反射。换句话说，这些静态相移元件671和672提供了在符号处或在任意特定的复合调制符号集中的符号之间的转换期间，以与在数据输出端口处对I矢量和Q矢量进行相加时必须在I矢量与Q矢量之间建立的相位关系完全独立的方式，将返回到激光器的光反射最小化的自由度。

从图7a和图7b可以清晰地看出，对于广泛的应用，在折叠的几何形状中，本发明提供了非常低的返回到主输入的反射。

图8a和8b示出了本发明的其他优选实施例，分别是光干涉调制器聚合800、80，各自包括两个互连的上述类型的调制器的组合。通常情况下，该聚合800、850包括两个上述类型的调制器800a、800b；850a、850b。聚合调制器800、850还包括主聚合调制器输入800c；850c以及光聚合调制器分光器800d；850d。该聚合调制器分光器800d；850d被设置成将从主聚合调制器输入800；850c入射的光分离到各自的调制器800a、800b；850a、850b的每个主输入。优选地，这些组件800a、800b、800c、850d；850a、850b、850c、850d可以作为集成部件被设置在同一芯片801；851中。

从两个调制器800a、800b；850a、850b各自的主输出输出的光可以以不同的方式处理。优选地，聚合调制器800、850包括主聚合调制器输出800f；850f以及光聚合调制器光组合器800e；850e，其中聚合调制器组合器800e；850e被设置成对从各自的调制器800a、800b；850a、850b的主输出入射的光进行组合，并在所述主聚合调制器输出800f；805f处提供这种组合光。

如前文所述，本文所述的反射式调制器实施例具有紧凑以及减小的静态和动态电压摆幅的优势，同时还布置了一组输出波导路径，这些路径不会将光输出信号带回到输入端口。这些分开的输出波导路径的布置有利于增加重要的后调制功能，例如集成偏振旋转，以及可选的，集成偏振组合器。

根据第一替代实施例，其上设置有聚合调制器800；850的集成芯片851；851包括两个不同的主输出，来自该主输出的输出光被馈送到片外块(bulk)组件中，该片外块组件被设置成提供输出光的偏振旋转和偏振组合，以产生组合的主输出光束。

根据第二替代实施例，其上设置有聚合调制器800；850的集成芯片851；851也包括两个不同的主输出，其中一个主输出或两个主输出被设置有芯片801；851上的偏振旋转功能。偏振旋转可以在芯片上或芯片外执行。

根据第三替代实施例，其上设置有聚合调制器800；850的集成芯片801；851仅包括一个主输出，其中，所需的偏振旋转和偏振组合中的所有均在芯片801；851上、使用合适的集成光学组件来执行。

在图8a和图8b两者中，各自的主输入800c；850c和主输出端口800f；850f被设置在所述调制器芯片801；851的相对侧上。在其处各自的子MZ臂(调制器800a、800b；850a、850b的各自的子MZ臂)终止的东面和西面具有高反射率涂层(“HR涂层”)，以及，主输入800c；850c和输出端口800f；850f可以被实现为表面光栅耦合器。可替换地，输入面800c；850c和输出面800f；850f可以具有常规的输入和输出边缘耦合器以及AR(防反射)面涂层，而东、西反射子MZ臂末端可以是集成反射器，例如光栅或蚀刻的TIR(全内反射)镜。

在图8a中，调制器800a、800b是图2a所示的类型，而图8b的调制器850a、850b是图4a所示的类型。可以理解的是，这种聚合调制器可以使用至少两个独立的根据本文描述的任何一个示例性实施例的调制器的任意组合来实现。

一般而言，优选地，聚合调制器组合器800；850包括偏振旋转装置，该偏振旋转装置被设置为在将从调制器800a、800b；850a、850b主输出中的一个入射的相位光与从另一调制器800a、800b；850a、850b主输出入射的光组合以形成经由主聚合调制器输出800f；850f输出的光信号之前，旋转该相位光。

根据图9中所示的一个优选实施例(除了每个附图标记中的起始数字分别为“9”和“4”之外，图9与图4a共享附图标记)，调制器900包括至少一个SOA(半导体光放大器)909，该SOA被设置为对从第一MI耦合器933和第二MI耦合器943到输出902的反射光进行放大，特别是对在第一MMI耦合器933和第二MMI耦合器943与第三MMI耦合器904和/或第三MMI耦合器904的下游之间的反射光进行放大。

如图9所示，每个子MZ930、940输出波导上都包括各自的SOA909，以在常规工作期间，可选地并且可能地，动态可控地提高相应的输出信号功率，和/或在源激光器的重配置期间，例如激光波长的改变，在所述的SOA909的反向偏置下衰减相应的输出信号。优选地，每个这样的SOA 909分别连接到上述控制单元，并由该控制单元控制。

根据如图9所示的一个优选的替代实施例，各个子MZ930、940输出臂都设置有它们自己的单独的SOA909。然而，根据替代实施例，可以在最终的输出902之前，在第三且是最终的MMI耦合器904之后设置一个单独的SOA。

除了这样的调制器之外，本发明还涉及一种用于控制这种装置的方法，特别是涉及一种使用本文所述类型的光干涉调制器来调制光信号的方法。

这种方法在图10中示出，并且包括以下步骤。

首先，选择调制方案，该调制方案涵盖至少两个不同的调制符号，并且优选地，涵盖至少四个不同的调制符号。

然后，为本类型的光相位调制装置，使用如上所述的沿每个子MZ的初级和次级波导的所述相移装置，选择各自的固定光相移，以使为每个所述调制符号产生相消干涉。

然后，通过为沿每个子MZ的所述初级波导和次级波导的所述光相位调制装置选择不同的可变光相移，来对所述调制方案中的符号进行调制。

优选地，如上所述，使用相移I+、I-、Q+和Q-，以推挽方式执行对所述符号的所述调制。特别地，优选地，在该推挽调制中调制深度不完整。

特别地，优选地，所述调制是相移键控调制方案或二进制相移键控调制方案。

此外，本发明还涉及一种使用本文所述类型的光干涉调制器持续监测调制光信号的方法。特别地，该方法对于本类型的调制器是有用的，在调制器中，从特定的初级端MMI耦合器访问端口离开的反射光经由波导被传输到第二输出。该第二输出检测器在附图中通常表示为“MPD”。

这种方法在图11中示出，并且包括以下步骤。

首先，提供光检测器，该光检测器被设置成检测被传输到所述第二输出MPD的所述光。该光检测器可以是与所述调制器在同一芯片上的集成组件。

然后，令所述光检测器MPD检测所检测到的光的振幅和/或相位，并将测量值上报给控制单元，该控制单元转而执行监测。

优选地，以反馈方式执行所述持续监测，使得从所述光检测器到控制单元的测量值上报信号被控制单元使用，以响应于所述测得的振幅和/或相位的变化来调制所述调制器的相移装置。

上文已经描述了优选实施例。然而，对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的基本思想的情况下，可以对所公开的实施例进行多种修改。

已经提供了许多详细的例子。然而，在将MMI耦合器用作具有折叠几何形状的调制器中的分光器和组合器这一方面，本发明的基本原理广泛适用于这种调制器。对于允许这种MMI耦合器的各自的第二初级侧访问端口将光馈送到调制器输出，而第一初级侧访问端口将光馈回到调制器输入的基本思想也是如此。只要遵守本文公开的原理，例如，调制器可以包括更多、更复杂的组件集，例如两个以上的子MZI。

在更复杂的方法中，例如，可以使用非对称分光和组合。

通常，关于所述示例之一阐述的一切都可以自由地应用于其他兼容示例。因此，已经结合特定示例呈现了本发明的各个方面，但是在所呈现的示例的各种组合中，这些方面通常更广泛地适用。特别地，已经结合图2a提出了根据本发明的解决方案的许多详细特征，并且在个体基础上，它们适用于图6及图6之前给出的其他示例性实施例，除了一个例外，就是第三MMI耦合器的设置。

适用于本发明的调制器和方法的调制方案包括具有归零(RZ)或不归零(NRZ)光脉冲流格式的二进制幅度调制，以及相移键控调制技术，例如二进制相移键控(BPSK)和正交相移键控(QPSK)，以及正交幅度调制(QAM)技术，例如QAM8、QAM16和QAM64。在这些通信格式中的每一种通信格式中，调制光波将携带关于从预定的符号集中选出的一个或若干个符号的信息。

因此，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。

Claims (27)

1.一种光干涉调制器，包括：

用于待调制光的主输入；

用于调制光的主输出；

分光器，与所述主输入连接；

各自的第一MMI(多模干涉)耦合器和第二MMI耦合器，每个耦合器包括：

各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；

各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；

各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及

各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；

其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口；

其中，对于所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；以及

其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口与次级端访问端口之间行进的光被赋予各自的不同的相移。

2.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，对于每个MMI耦合器，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的固定相移装置，固定相移装置的组合被选择，以使至少在所述相位调制装置被设定以根据至少两个不同的预定的调制符号对通过输出波导输出的光进行调制时，在离开每个MMI耦合器的各自的第一初级端访问端口并在所述分光器中进行组合的光之间产生相消干涉。

3.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，对于至少一个MMI耦合器，光相移装置被设置在所述分光器与第一初级侧访问端口之间，并被设置成赋予α的相移，另一光相移装置被设置在第二初级侧访问端口与组合装置之间，该组合装置被设置成将来自所述第二初级侧访问端口和另一个MMI耦合器的所述第二初级侧访问端口的光进行组合，所述另一光相移装置被设置成赋予2π-α的相移，其中α是满足0≤α<2π的常数。

4.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述调制器是马赫曾德尔调制器，并且其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器中的每个被设置成将从所述主输入入射的光分离到各自的不同的波导中，以及还被设置成对从这些不同的波导入射的反射光进行组合。

5.根据权利要求4所述的光干涉调制器，其中，所述第一MMI耦合器形成第一光干涉仪的分光器和组合器两者，所述第一光干涉仪被设置成控制所述待调制光的电磁场的实部，其中，所述第二MMI耦合器形成第二光干涉仪的分光器和组合器两者，所述第二光干涉仪被设置成控制所述待调制光的所述电磁场的虚部。

6.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器分别被设置成在经过所述MMI耦合器的交叉状态的发射光与在经过所述MMI耦合器的条状状态的光之间赋予π/2的相对相移。

7.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述调制器被设置成将离开所述第二初级端访问端口的反射光传输到第三MMI耦合器的不同的相应的次级端访问端口，所述第三MMI耦合器被设置成经由第三MMI的第一初级端访问端口将该反射光输出到所述主输出。

8.根据权利要求7所述的光干涉调制器，其中，所述调制器包括至少一个SOA(半导体光放大器)，所述SOA被设置成对从所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器到所述第三MMI耦合器和/或所述第三MMI耦合器的下游的反射光进行放大。

9.根据权利要求8所述的光干涉调制器，其中，所述第三MMI耦合器还包括第二初级端访问端口，并且其中，所述调制器被设置成将来自所述第三MMI耦合器的所述第二初级端访问端口的反射光传输至包括在所述调制器中的光检测器，或者被设置成将该反射光提供到输出端口上。

10.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述调制器被设置成将经过所述反射器的光引导至光检测器。

11.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述主输入、所述主输出、所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器被设置在同一平面中，并且其中，所述调制器被设置成将离开所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器的所述各自的第二初级端访问端口的反射光，经由与被设置成将从所述主输入入射的光传输到所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器的波导交叉的波导，传输到所述主输出。

12.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述主输出、所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器被设置在同一平面中，并且其中，所述调制器被设置成将离开所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器的所述各自的第二初级端访问端口的反射光，经由围绕被设置成将光从所述主输入传输到所述第一初级端访问端口的波导延伸并超过该波导的波导，传输到所述主输出。

13.根据权利要求12所述的光干涉调制器，其中，所述调制器包括半导体激光器，所述半导体激光器与所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器集成在同一光学芯片中，作为该光学芯片的一部分，并且所述半导体激光器被设置成向所述主输入提供所述待调制光，并且其中，所述激光器与所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器设置在同一平面上，并且所述激光器被设置在被设置成将光从第二初级端端口传输到所述主输出的所述波导之间，可替换地，所述激光器被设置成向光耦合装置提供所述待调制光，该光耦合装置被设置成将未到达与所述波导同一平面内的入射光引导到所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器，并且所述耦合装置被设置在第一波导与第二波导之间，所述第一波导和所述第二波导被设置成将来自各自的第二初级端访问端口的光传输到所述主输出。

14.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述光反射器是包括所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器的集成光学芯片的解理面，所述解理面设置有高反射率涂层，或者，臂终止于光栅反射器或TIR型反射器，或者终止于被蚀刻的非解理面，该非解理面随后被涂覆高反射率涂层。

15.根据权利要求1所述的光干涉调制器，其中，所述光相位调制装置包括四个平行的相位调制电极，每个电极被设置成将各自的电压独立施加到各自的初级波导或次级波导，所述相位调制电极被设置成通过根据所述电压进行可变相位调制来实现输出光的调制。

16.根据权利要求15所述的光干涉调制器，其中，用于提供所述电压的各个电接触经由各自的电连接器与各自的调制电极连接，其中，所述连接器中的至少两个跨过与所述光反射器相关联的反射平面。

17.根据权利要求15所述的光干涉调制器，其中，用于提供所述电压的各个电连接器与各自的调制电极连接，所述连接器是集总元件电极，可替换地，所述连接器设置有传输线，该传输线与提供所述电压的RF驱动电路阻抗匹配。

18.一种聚合光干涉调制器，包括两个根据权利要求1所述的调制器，其中，该聚合调制器包括主聚合调制器输入、主聚合调制器输出、光聚合调制器分光器和光聚合调制器光组合器，该聚合调制器分光器被设置成将从所述主聚合调制器输入入射的光分离到各自的调制器的每个主输入，并且该聚合调制器组合器被设置成对从各自的调制器的主输出入射的光进行组合。

19.根据权利要求18所述的聚合光干涉调制器，其中，所述聚合调制器组合器包括偏振旋转装置，该偏振旋转装置被设置成在将从调制器主输出中的至少一个入射的相位光与从另一调制器主输出入射的光组合以形成经由主聚合调制器输出输出的光信号之前，旋转该相位光的偏振，或者在芯片外完成两种不同的偏振的组合。

20.一种调制光输出装置，包括激光器，还包括根据权利要求1所述的光干涉调制器或根据权利要求18所述的聚合光干涉调制器，其中，控制装置被设置成经由向包括在所述干涉调制器中的各个电极施加的一组随时间变化的控制电压来控制光调制器，以对从所述激光器输出的光进行调制，形成输出调制光信号。

21.根据权利要求20所述的调制光输出装置，其中，所述调制是相移键控调制或二进制相移键控调制。

22.根据权利要求21所述的调制光输出装置，其中，通过以推挽方式将所述控制电压施加到控制电极对的方式来执行所述调制，其中每一所述控制电极对沿各自的一对初级波导和次级波导设置。

23.根据权利要求22所述的调制光输出装置，其中，施加到每个电极的电压导致在光穿过受电影响的材料一次时的相对相移小于π/4。

24.一种使用光干涉调制器调制光信号的方法，该光干涉调制器包括：

用于待调制光的主输入；

用于调制光的主输出；

分光器，与所述主输入连接；

各自的第一MMI(多模干涉)耦合器和第二MMI耦合器，每个耦合器包括：

各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；

各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；

各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及

各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；

其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一MMI耦合器次级端访问端口或第二MMI耦合器次级端访问端口；

其中，对于所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；以及，

其中，所述第一MMI耦合器和所述第二MMI耦合器两者被设置以使与处于条状状态中的相比，在处于交叉状态中的初级端访问端口与次级端访问端口之间行进的光被赋予各自的不同的相移；

所述方法包括以下步骤：

a)选择涵盖至少两个不同的调制符号的调制方案；

b)为沿所述初级波导和次级波导的所述光相位调制装置，选择各自的固定光相移，以使为每个所述调制符号产生相消干涉；以及

c)通过为沿所述初级波导和次级波导的所述光相位调制装置选择不同的可变光相移来对所述符号进行调制。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述符号的所述调制以推挽方式执行，其中，调制深度不完整。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述调制是相移键控调制或二进制相移键控调制。

27.一种使用光干涉调制器监测调制光信号的方法，该光干涉调制器包括：

用于待调制光的主输入；

用于调制光的主输出；

分光器，与所述主输入连接；

各自的第一光耦合器和第二光耦合器，每个光耦合器包括：

各自的第一初级端访问端口，与所述分光器连接；

各自的第二初级端访问端口，与所述主输出连接；

各自的第一次级端访问端口，与各自的初级波导连接；以及

各自的第二次级端访问端口，与各自的次级波导连接；

其中，所述调制器还包括光反射器，该光反射器被设置成将从所述初级波导和次级波导入射的光反射回到相同的相应波导中，以使从所述各自的第一次级端访问端口或第二次级端访问端口行进穿过所述波导的光在反射后，行进回至相同的第一次级端访问端口或第二次级端访问端口；

其中，对于第一耦合器和第二耦合器两者，所述各自的初级波导和次级波导中的至少一个包括各自的光相位调制装置，该光相位调制装置被设置成对沿所述波导在两个方向上行进的光的相位进行调制；其中，从特定的初级端访问端口离开的反射光经由波导被传输到第二输出；以及

所述方法包括以下步骤：

a)提供光检测器，该光检测器被设置成检测被传输到所述第二输出的所述光；

b)所述光检测器检测所检测到的光的振幅和/或相位，并将测量值上报给执行所述监测的控制单元。