CN111474801A - 光电调制芯片、光组件、光模块和光网络设备 - Google Patents

光电调制芯片、光组件、光模块和光网络设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种光调制芯片。本申请实施例的光电调制芯片包括：分光合光单元、相位调节单元和光调制单元，光调制单元包括调制器，分光合光单元的第一分支与相位调节单元连接，分光合光单元的第二分支与所述光调制单元连接；当所述调制器处于第一状态时，所述第四光信号和所述第五光信号在经过所述分光合光单元合波时发生相消，得到所述第六光信号；当所述调制器处于第二状态时，所述第四光信号和所述第五光信号在经过所述分光合光单元合波时发生相干相加，得到所述第六光信号。

Description

光电调制芯片、光组件、光模块和光网络设备
技术领域
本申请涉及光学领域，尤其涉及一种光电调制芯片、光组件、光模块和光网络设备。
背景技术
高消光比、低驱动电压的光电调制器在高速PON和数据中心都有重要的应用前景。例如，高消光比、低驱动电压的光电调制器可以用于提升通信链路的接收灵敏度，增加传输距离；同时可以采用CMOS驱动电压驱动光电调制器，极大地减小光模块的功耗，提升光源集成度，降低成本。目前，在码分复用无源光网络(code division multiple access passiveoptical network，CDMA-PON)、时分波分复用无源光网络(time and wavelength divisionmultiplex passive optical network，TWDM-PON)、云化无线接入网路或5G网络中，反射式调制器被广泛应用。
目前，采用双端耦合反射式调制器结构，该调制器包含一个1*2的光耦合器或2*2的光耦合器和一个调制器。耦合器的两个输出波导与调制器的两端相连。如图1所示，输入光由耦合器左边的输入波导耦合进入耦合器，由耦合器右边的两个输出波导双向耦合进入调制器；再分别相向传输后返回耦合器，合波后由耦合器左边输出波导输出。对于1*2的光耦合器来说，耦合器左边的输入波导同样也是耦合器右边的输出波导；对于2*2的光耦合器，耦合器左边的输入波导和耦合器右边的输出波导为分立的两个波导。
由此上述方案可知，由于两端耦合进入调制器的光程总是相等，两个方向耦合进入调制器的光始终保持相干增强，相当于调制器的有效长度增加了一倍，能够减小同等消光比所需的驱动电压。但是还无法满足CMOS驱动电压驱动调制器的要求，即上述方案无法同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
发明内容
本申请实施例第一方面提供一种光调制芯片，该光调制芯片包括分光合光单元、相位调节单元和光调制单元，该光调制单元包括调制器，该分光合光单元的第一分支与该相位调节单元连接，该分光合光单元的第二分支与该光调制单元连接；该分光合光单元用于对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；该相位调节单元用于对分光合光单元的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号；该光调制单元用于对分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，再对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号；该分光合光单元用于对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的光信号，其中，当该调制器处于第一状态时，该第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相消，得到该第六光信号，当该调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相干相加，得到该第六光信号。
本实施例中，通过分光合光单元分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
一种可能的实现方式中，当该第四光信号和第五光信号耦合进入该分光合光单元满足以下关系：α(V)t2＝(1-t)2，
Figure BDA0002434361060000021
时，该调制器处于第一状态，其中，α(V)为该调制器的吸收系数，t为该分光合光单元的第一分支传输的第二光信号的功率与该第一光信号的功率的比值，
Figure BDA0002434361060000022
为该第四光信号与该第二光信号之间的相位差，
Figure BDA0002434361060000023
为该第五光信号与该第三光信号之间的相位差，V为该调制器两端的偏压电压。在该可能的实现方式中，提供了具体的相位调制单元对第二光信号的具体调制结果和光调制单元对第三光信号的具体调制结果。调制得到的第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元满足上述条件，调制器处于第一状态。即在调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相消。
另一种可能的实现方式中，当该第四光信号和第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍时，该调制器处于第二状态。在该可能的实现方式中，提供相位调制单元对第二光信号的具体调制结果和光调制单元对第三光信号的具体调制结果。调制得到的第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元满足上述条件时，该调制器处于第二状态。即在调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相干相加。
另一种可能的实现方式中，该分光合光单元包括第一波导和分光合光器，该第一波导用于向分光合光器输入该第一光信号以及输出第六光信号，该分光合光器用于对第一光信号进行分光以及对第四光信号和第五光信号进行合光。在该可能的实现方式中，提供了分光合光单元的具体结构，增强了方案的可行性。
另一种可能的实现方式中，该分光合光单元包括第一波导、第二波导和分光合光器，该第一波导用于向分光合光器输入该第一光信号，该第二波导用于输出第六光信号，该分光合光器用于对第一光信号进行分光和对第四光信号和第五光信号进行合光。在该可能的实现方式中，提供了分光合光单元的另一种结构，提升了方案的多样性和可实现性。
另一种可能的实现方式中，该相位调节单元包括相位调节器和第一反射镜，该相位调节器的一端与分光合光单元的第一分支连接，该相位调节器的另一端与第一反射镜连接，该第一反射镜用于对第二光信号进行反射，该相位调节器用于对第二光信号进行相位调节。在该可能的实现方式中，提供了相位调节单元的具体结构，提升了方案的可行性。
另一种可能的实现方式中，该光调制单元还包括第二反射镜，该调制器的一端与分光合光单元的第二分支连接，该调制器的另一端与第二反射镜连接，该第二反射镜用于对第三光信号进行反射，该调制器用于对第三光信号进行调制。在该可能的实现方式中，提供了光调制单元的一种具体的结构，增强了方案的可实现性。
另一种可能的实现方式中，该调制器为反射式电吸收调制器(reflectiveelectro absorption modulator，REAM)，该REAM的反射镜面通过腔面镀膜形成。在该可能的实现方式中，REAM集成有调制器和反射镜，结构简单，体积小，成本较低，对光功率的损耗较小。
另一种可能的实现方式中，该调制器为电吸收调制器(electro absorptionmodulator，EAM)或马赫曾德调制器(mach-zehnder modulator，MZM)。
另一种可能的实现方式中，该第一反射镜为基于萨格纳克环Sagnac loop的镜面或基于全反射效应的多模干涉仪MMI镜面，该第二反射镜为基于萨格纳克环Sagnac loop的镜面或基于全反射效应的多模干涉仪(multimode interferometer,MMI)镜面，该基于全反射效应的MMI镜面由半个一输入二输出的MMI组成，该第二光信号通过所述半个MMI的两个反射面发生全反射。在该可能的实现方式中，提供了第一反射镜和第二反射镜的两种可能的形式，提升了方案的多样性和完整性。
另一种可能的实现方式中，该分光合光器为方向耦合器、Y波导耦合器或多模干涉仪耦合器。在该可能的实现方式中，提供了分光合光器的多种可能的实现方式。
本申请实施例第二方面提供一种光组件，该光组件包括如第一方面中的光电调制芯片。
本申请实施例第三方面提供一种光模块，该光模块包括如第二方面中的光组件。
本申请实施例第四方面提供一种光网络设备，该光网络设备包括如第三方面的光模块。
本申请实施例第五方面提供一种光电调制方法，该方法包括：
通过分光合光单元，对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；通过相位调节单元，对分光合光单元的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号；通过光调制单元，对分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号，该光调制单元包括调制器，该分光合光单元的第一分支与该相位调节单元连接，该分光合光单元的第二分支与该光调制单元连接；通过分光合光单元，对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号，其中，当该调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号经过分光合光单元合波时发生相消，得到第六光信号；当调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相干相加，得到第六光信号。
本实施例中，通过分光合光单元分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
一种可能的实现方式中，当该第四光信号和第五光信号耦合进入该分光合光单元满足以下关系：α(V)t2＝(1-t)2，
Figure BDA0002434361060000031
时，该调制器处于第一状态，α(V)为该调制器的吸收系数，t为该分光合光单元的第一分支传输的第二光信号的功率与该第一光信号的功率的比值，
Figure BDA0002434361060000032
为该第四光信号与该第二光信号之间的相位差，
Figure BDA0002434361060000033
为该第五光信号与该第三光信号之间的相位差，V为该调制器两端的偏压电压。在该可能的实现方式中，提供了具体的相位调制单元对第二光信号的具体调制结果和光调制单元对第三光信号的具体调制结果。调制得到的第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元满足上述条件时，该调制器处于第一状态。即当调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相消。
另一种可能的实现方式中，当该第四光信号和第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍时，该调制器处于第二状态。在该可能的实现方式中，提供相位调制单元对第二光信号的具体调制结果和光调制单元对第三光信号的具体调制结果。调制得到的第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元满足上述条件时，该调制器处于第二状态。即在该调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相干相加。
另一种可能的实现方式中，该分光合光单元包括第一波导和分光合光器；通过该分光合光单元，对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号包括：通过第一波导，向分光合光器输入第一光信号；通过分光合光器，对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；通过分光合光单元，对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号包括：通过分光合光器，对第四光信号和第五光信号进行合光，得到第六光信号；通过第一波导，输出第六光信号。在该可能的实现方式中，示出了分光合光单元的具体结构，并通过对应的结构对第一光信号进行分光的过程。
另一种可能的实现方式中，该分光合光单元包括第一波导、第二波导和分光合光器；通过分光合光单元，对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号包括：通过第一波导，向分光合光器输入第一光信号；通过分光合光器，对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；通过分光合光单元，对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号包括：通过分光合光器，对第四光信号和第五光信号进行合光，得到第六光信号；通过第二波导，输出第六光信号。在该可能的实现方式中，示出了分光合光单元的另一种具体结构，并通过对应的结构对第一光信号进行分光的过程。
另一种可能的实现方式中，该相位调节单元包括相位调节器和第一反射镜，该相位调节器的一端与该分光合光单元的第一分支连接，该相位调节器的另一端与该第一反射镜连接；通过相位调节单元，对该分光合光单元的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号包括：通过该相位调节器，对该第二光信号进行相位调节，得到相位调节后的第二光信号；通过该第一反射镜，对相位调节后的第二光信号进行反射；通过该相位调节器，再次对反射得到的第二光信号进行相位调节，得到第四光信号。在该可能的实现方式中，示出了该相位调节单元的一种具体的结构，并通过对应的结构对第二光信号进行相位调节的过程。
另一种可能的实现方式中，该光调制单元还包括第二反射镜，该调制器的一端与该分光合光单元的第二分支连接，该调制器的另一端与该第二反射镜连接；该通过光调制单元，对该分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号包括：通过该调制器，对该第三光信号进行调制，得到调制后的第三光信号；通过该第二反射镜，对该调制后的第三光信号进行反射；通过该调制器，再对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。在该可能的实现方式中，示出了该光调制单元的一种具体的结构，并通过对应的结构对第三光信号调制的过程。
另一种可能的实现方式中，该调制器为反射式电吸收调制器REAM，该REAM的反射镜面通过腔面镀膜形成；该通过光调制单元，对该分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号包括：通过该REAM，对该分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，再对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。在该可能的实现方式中，示出了该光调制单元的一种具体的结构，并通过对应的结构对第三光信号调制的过程。
本申请实施例第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第四方面所述的方法。
本申请实施例第六方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第四方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
经由上述方案可知，该光电调制芯片包括分光合光单元、相位调节单元和光调制单元，该光调制单元包括调制器，该分光合光单元的第一分支与该相位调节单元连接，该分光合光单元的第二分支与该光调制单元连接；当该调制器处于第一状态时，该第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相消，得到该第六光信号，当该调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元合波时发生相干相加，得到该第六光信号。由此可知，通过分光合光单元分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
附图说明
图1为现有方案的调制器的一个结构示意图；
图2为本申请实施例光调制芯片的一个结构示意图；
图3A为本申请实施例光调制芯片的另一个结构示意图；
图3B为本申请实施例光调制芯片的另一个结构示意图；
图4为本申请实施例光调制芯片的另一个结构示意图；
图5A为本申请实施例光调制芯片的另一个结构示意图；
图5B为本申请实施例光调制芯片的另一个结构示意图；
图6为本申请实施例光调制方法的一个实施例示意图；
图7为本申请实施例TOSA的一个结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种光电调制芯片、光组件、光模块和光网络设备，用于通过增强了光电调制芯片中的调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过光电调制芯片中的分光合光单元的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
本申请实施例提供的光电调制芯片可以应用于光组件，例如，光发射组件(transmitter optical subassembly，TOSA)，该TOSA可以包括于光收发组件(Bi-direction Optical Subassembly，BOSA)。而该BOSA可以应用于光模块，光模块可以设置于光网络设备中。
该光网络设备可以包括各种光网络终端，例如，光网络单元(Optical networkunit，ONU)或光网络终端(Optical network terminal，ONT)等。并且，该光网络设备可以应用于多种涉及到光传输的通信系统中，例如，可以包括无源光网络(passive opticalnetwork，PON)、GPON、XGPON、EPON等等。
下面对本申请实施例提供的光电调制芯片进行介绍。
请参阅图2，图2为本申请实施例光电调制芯片的一个结果示意图。如图2所示，该光电调制芯片包括分光合光单元201、相位调节单元202和光调制单元203。该分光合光单元201的第一分支与相位调节单元202连接，分光合光单元201的第二分支与光调制单元203连接。其中，该光调制单元203包括调制器，该分光合光单元201的第二分支与该光调制单元203的调制器的一端连接。
分光合光单元201用于对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；并在分光合光单元201的第一分支上向相位调节单元发送第二光信号，在分光合光单元201的第二分支上向光调制单元发送第三光信号。
相位调节单元202用于对分光合光单元201的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号。
光调制单元203用于对分光合光单元201的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。
分光合光单元201用于对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号。
其中，当光调制单元203中的调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到第六光信号；当光调制单元203中的调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过该分光合光单元201合波时发生相干相加，得到第六光信号。
光的相消指在光的干涉中，两个光波的相位抵消振幅为零。例如，第四光信号和第五光信号在耦合进入分光合光单元的光强度相同，且第四光信号和第五光信号之间的相位差为±π，那么第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到合光后的第六光信号。
光的相干相加指在光的干涉中，两个相位差为0或2π的整数倍的光波振幅相加。例如，第四光信号和第五光信号之间的相位差为0或2π的整数倍，那么第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相干相加，得到合光后的第六光信号。
分光合光单元201的第一分支的分光率指分光合光单元201的第一分支传输的第二光信号的功率占第一光信号的功率的比值。这里以分光合光单元201的第一分支的分光率为t，则分光合光单元201的第二分支的分光率为1-t，第一光信号的光强度为E，那么第四光信号的光强度为E*t，第五光信号的光强度为E*(1-t)。则可知，第四光信号耦合进入分光合光单元201的光强度为E*t2，第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度为E*(1-t)2。
本实施例中，用户根据外部需求配置该调制器(例如，在调制器两端加上偏压电压)，使得调制器对第三光信号进行调制，得到第五光信号。当第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度满足关系：α(V)t2＝(1-t)2，第四光信号和第五光信号的相位满足关系：
Figure BDA0002434361060000071
时，该调制器处于第一状态；当第四光信号和第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍，该调制器处于第二状态。其中，α(V)为该光调制单元203的调制器的吸收系数，
Figure BDA0002434361060000072
为第四光信号与第二光信号之间的相位差，
Figure BDA0002434361060000073
为第五光信号与第三光信号之间的相位差，V为调制器两端的偏压电压。
本实施例中，该调制器为EAM或MZM。
需要说明的是，分光合光单元201对第一光信号按照非等比分光原则进行分光，具体比例可以结合实际需求进行调节，只要满足第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度满足关系：α(V)t2＝(1-t)2即可。
需要说明的是，分光合光单元201通常也可以称为分光合光区，相位调节单元202通常也可以称为相位调节区，光调制单元203通常也可以称为光调制区，具体本申请实施例不做限定。
本申请实施例中，通过分光合光单元201分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，当调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到第六光信号；当调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相干相加，得到第六光信号。即通过分光合光单元201的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
例如，该调制器为EAM，基于QCSE效应引起的折射率变化比载流子注入引起的折射率变化大很多，50微米腔长的EAM，较小的驱动电压(例如，Vpp小于0.5V(伏特))即可引入近似π的相位移动，由于EAM的消光比约为2-3dB，那么在相位调节单元可以注入较小的电流使得分光合光单元的第一分支和第二分支的第四光信号和第五光信号的相位差为π。因此，由于EAM的消光比约为2-3dB,所以通过CMOS驱动电压可以直接驱动该EAM。并且，EAM的腔长较小，以实现高带宽工作。由于该光调制芯片的消光比等于该调制器的消光比加上合波干涉产生的消光比之和，因此结合干涉效应可大大提高光调制芯片的消光比，例如，该光调制芯片的消光比可大于10dB。
可选的，本实施例中，分光合光单元有多种可能的结构，下面分别通过图3A和图3B进行举例介绍。
首先，请参阅图3A，该分光合光单元包括第一波导和分光合光器，该分光合光器的第一分支与相位调节单元连接，分光合光器的第二分支与光调制单元连接。其中，第一波导用于向分光合光器输入第一光信号和输出第六光信号；该分光合光器用于对第一光信号进行分光，得到第一光信号和第二光信号以及对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号。
请参阅图3B，该分光合光单元包括第一波导、第二波导和分光合光器，该分光合光器的第一分支与相位调节单元连接，分光合光器的第二分支与光调制单元连接。其中，第一波导用于向分光合光器输入第一光信号，分光合光器用于对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第二光信号以及对第四光信号和第五光信号进行合光，得到第六光信号。第二波导用于第六光信号。
需要说明的是，图3A和图3B所示的分光合光器的第一分支和第二分支为分支波导。例如，分光合光器的第一分支和第二分支为光纤、硅光波导、III族波导等。其次，该分光合光单元包括一个分光合光器，例如，如图3A或图3B所示的分光合光单元；该分光合光单元也可以包括两个分光合光器，其中一个分光合光器用于对第一光信号进行分光，另外一个分光合光器用于对第四光信号和第五光信号进行合光，得到第六光信号，具体本申请不做限定。
本实施例中，图3A和图3B所示的分光合光器为方向耦合器、Y波导耦合器或多模干涉仪耦合器等，具体本申请不做限定。
下面介绍相位调节单元202的结构。请参阅图3A，相位调节单元202包括相位调节器和第一反射镜，该相位调节器的一端与分光合光器的第一分支连接，相位调节器的另一端与第一反射镜连接。该相位调节器用于对第二光信号进行相位调节，该第一反射镜用于对第二光信号进行反射。
其中，相位调节器可以为波导。用户具体可以通过以下方式实现对第二光信号的相位进行调节：
1、在该相位调节器注入较小的电流；
2、在该相位调节器两端加上电场；
3、通过热调谐的方式对第二光信号的相位进行调节。
上述电流大小、电场大小或热调谐的温度值具体可以结合实际需求来设定，只要满足当第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度满足关系：α(V)t2＝(1-t)2，第四光信号和第五光信号的相位满足关系：
Figure BDA0002434361060000081
时，该调制器处于第一状态，当第四光信号和第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍，该调制器处于第二状态即可。
本实施例中，光调制单元203有多种可能的结构，下面分别通过图3A和图4进行举例说明。
请参阅图3A，该光调制单元203包括调制器和第二反射镜，该调制器的一端与分光合光器的第二分支连接，调制器的另一端与第二反射镜连接。该调制器用于对第三光信号进行调制，该反射镜用于对第三光信号进行反射。
其中，该调制器为基于硅基材料平台、InP基材料平台或者III-V/硅混合平台。
请参阅图4,该光调制单元203包括反射式电吸收调制器REAM，该REAM集成有调制器和反射镜，该反射镜的反射镜面通过腔面镀膜形成。该调制器为基于InP、Ge或Si的REAM，该REAM的反射镜面的反射率近视为100％。
可选的，当该REAM的反射镜面的反射率不为100％时，在该REAM中可以集成mPD或放置分离MPD，以对光功率进行监测，提高光调制芯片的光功率的稳定性。
本实施例中，REAM集成有调制器和反射镜，结构简单，体积小，成本较低，对光功率的损耗较小。
其中，第一反射镜为基于萨格纳克环(Sagnac loop)的镜面或基于全反射效应的MMI镜面。第二反射镜为基于Sagnac loop的镜面或基于全反射效应的MMI镜面。
下面结合图5A和图5B举例说明第一反射镜和第二反射镜的两个可能的形式。请参阅图5A，第一反射镜和第二反射镜都为基于Sagnac loop的镜面，该基于Sagnac loop的镜面为由一输入二输出的光耦合器的两个输出分支形成环形结构的镜面，该环形结构对光的反射率近似为100％。
请参阅图5B，第一反射镜和第二反射镜都为基于全反射效应的MMI镜面，该基于全反射效应的MMI镜面由半个一输入二输出的MMI组成，第二光信号或第三光信号通过该半个MMI镜的两个反射面发生全反射。即MMI的两个反射面的夹角可以使得第二光信号或第三在该MMI的两个反射面光信号发生全反射。例如，如图5B所示，第二光信号经过MMI镜的反射面1和反射面2发生全反射，然后相位调节器对反射得到的第二光信号再次进行相位调节。
请参阅图6，图6为本申请实施例的一个实施例示意图。如图6所示，该方法包括：
601、通过分光合光单元201，对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号。
第一光信号输入至分光合光单元201，光电调制装置通过分光合光单元201对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；光电调制装置在分光合光单元201的第一分支上向相位调节单元202发送第二光信号，在分光合光单元201的第二分支上向光调制单元203发送第三光信号。
可选的，该分光合光单元201有多种可能的结构，下面结合图3A和图3B所示的结构说明步骤601。请参阅图3A，该分光合光单元201包括第一波导和分光合光器，该分光合光器的第一分支与相位调节单元202的相位调节器连接，分光合光器的第二分支与光调制单元203的调制器连接。请参阅图3B，该分光合光单元201包括第一波导、第二波导和分光合光器，该分光合光器的第一分支与相位调节单元202的相位调节器连接，分光合光器的第二分支与光调制单元203的调制器连接。那么，基于图3A和图3B所示的结构，步骤601具体可以包括步骤601a和步骤601b。
步骤601a：光电调制装置通过第一波导输入第一光信号。
步骤601b：光电调制装置通过分光合光器，对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号。
光电调制装置通过分光合光器，对第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号，并向相位调节单元202发送第二光信号，向光调制单元203发送第三光信号。
602、通过相位调节单元202，对分光合光单元201的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号。
可选的，如图3A所示，该相位调节单元202包括相位调节器和第一反射镜，该相位调节器的一端与分光合光单元201的第一分支连接，该相位调节器的另一端与第一反射镜连接。那么，步骤602包括步骤602a至步骤602c。
步骤602a：光电调制装置通过该相位调节器，对第二光信号进行相位调节，得到相位调节后的第二光信号。
步骤602b：光电调制装置通过第一反射镜，对相位调节后的第二光信号进行反射。
步骤602c：光电调制装置通过相位调节器，再次对反射得到的第二光信号进行相位调节，得到第四光信号。
603、通过光调制单元203，对分光合光单元201的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。
可选的，该光调制单元203有多种可能的结构。下面结合图3A和图4所示的结构说明步骤603。请参阅图3A，该光调制单元203包括调制器和第二反射镜，该调制器的一端与分光合光单元201的第二分支连接，该调制器的另一端与第二反射镜连接。那么，该步骤603包括步骤603a至步骤603c。
步骤603a：光电调制装置通过调制器，对第三光信号进行调制，得到调制后的第三光信号。
步骤603b：光电调制装置通过第二反射镜，对调制后的第三光信号进行反射，得到反射后的第三光信号。
步骤603c：光电调制装置通过调制器，对反射后的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。
请参阅图4，该光调制单元203包括REAM，那么步骤603具体包括：光电调制装置通过REAM，对分光合光单元201的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号。
604、通过分光合光单元201，对第四光信号和第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号。
当光调制单元203中的调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到第六光信号；当光调制单元203中的调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过该分光合光单元201合波时发生相干相加，得到第六光信号。
其中，光的相消指在光的干涉中，两个光波的相位抵消振幅为零。例如，第四光信号和第五光信号在耦合进入分光合光单元的光强度相同，且第四光信号和第五光信号之间的相位差为±π，那么第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到合光后的第六光信号。而光的相干相加指在光的干涉中，两个相位差为0或2π的整数倍的光波振幅相加。例如，第四光信号和第五光信号之间的相位差为0或2π的整数倍，那么第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相干相加，得到合光后的第六光信号。
分光合光单元201的第一分支的分光率指分光合光单元201的第一分支传输的第二光信号的功率占第一光信号的功率的比值。这里以分光合光单元201的第一分支的分光率为t，则分光合光单元201的第二分支的分光率为1-t，第一光信号的光强度为E，那么第四光信号的光强度为E*t，第五光信号的光强度为E*(1-t)。则可知，第四光信号耦合进入分光合光单元201的光强度为E*t2，第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度为E*(1-t)2。
本实施例中，用户根据外部需求配置该调制器(例如，在调制器两端加上偏压电压)，使得调制器对第三光信号进行调制，得到第五光信号；当第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度满足关系：α(V)t2＝(1-t)2，第四光信号和第五光信号的相位满足关系：
Figure BDA0002434361060000111
时，该调制器处于第一状态；当第四光信号和第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍，该调制器处于第二状态。其中，α(V)为该光调制单元203的调制器的吸收系数，
Figure BDA0002434361060000112
为第四光信号与第二光信号之间的相位差，
Figure BDA0002434361060000113
为第五光信号与第三光信号之间的相位差，V为调制器两端的偏压电压。
本实施例中，该调制器为EAM或MZM。
需要说明的是，分光合光单元201对第一光信号按照非等比分光原则进行分光，具体比例可以结合实际需求进行调节，只要满足第四光信号和第五光信号耦合进入分光合光单元201的光强度满足关系：α(V)t2＝(1-t)2即可。
需要说明的是，分光合光单元201通常也可以称为分光合光区，相位调节单元202通常也可以称为相位调节区，光调制单元203通常也可以称为光调制区，具体本申请实施例不做限定。
可选的，基于图3A和图3B所示的分光合光单元201的两种可能的结构说明该步骤604。对于图3A所示的结构，步骤604具体包括步骤604a和步骤604b。
步骤604a：光电调制装置通过分光合光器，对第四光信号和第五光信号进行合光，得到合光后的第六光信号。
步骤604b：光电调制装置通过第一波导，输出第六光信号。
对于图3B所示的结构，步骤604具体包括步骤604c和步骤604d。
步骤604c：光电调制装置通过分光合光器，对第四光信号和第五光信号进行合光，得到合光后的第六光信号。
步骤604d：光电调制装置通过第二波导，输出第六光信号。
本申请实施例中，通过分光合光单元201分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制装置的消光比；并且，当调制器处于第一状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相消，得到第六光信号；当调制器处于第二状态时，第四光信号和第五光信号在经过分光合光单元201合波时发生相干相加，得到第六光信号。即通过分光合光单元201的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制装置的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
前述对本申请实施例提供的光电调制芯片进行详细说明，本申请还提供了一种光组件、光模块、以及光网络设备等等，其中，光组件包括TOSA和BOSA，下面分别进行说明。
本申请实施例提供了一种TOSA，该TOSA可以包括前述图2至图5B中的任一光电调制芯片和PLC芯片，光电调制芯片的具体结构请参阅前述图2至图5B。
示例性地，如图7所示，本申请还提供例如一种TOSA。该TOSA可以包括光电调制芯片1、光电调制芯片2和PLC芯片。
该光电调制芯片1包括分光合光单元、相位调节单元和光调制单元。该分光合光单元的第一分支与相位调节单元连接，分光合光单元的第二分支与光调制单元连接。其中，该光调制单元包括调制器，该分光合光单元的第二分支与该光调制单元的调制器的一端连接。光电调制芯片2的结构与光电调制芯片1的结构类似。
PLC芯片包括滤波器1、滤波器2和合波器，该滤波器1用于对光电调制芯片1输出的光信号进行滤波，滤波器2用于对光电调制芯片2输出的光信号进行滤波，该合波器用于对滤波器1滤波得到的光信号和滤波器2滤波得到的光信号进行合波，并输出合波信号。
TOSA包括前述图2至图5B中的任一项实施例中的光电调制芯片，通过光电调制芯片的分光合光单元分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
需要说明的是，上述图7示出了TOSA包括两个光电调制芯片的实现方式，实际应用中，TOSA可以只包括一个光电调制芯片，那么在这种情况下，PLC芯片可以通过其中一个滤波器与该光电调制芯片连接，并且此时PLC芯片中可以不包括合波器，具体本申请不做限定。其次，TOSA也可以包括更多的光电调制芯片，这里仅仅是为了说明本申请实施例的技术方案，以TOSA包括两个光电调制芯片为例进行说明。
本申请实施例还提供一种BOSA，该BOSA可以包括TOSA以及光接收组件(ReceiverOptical Subassembly，ROSA)。
TOSA可以是本申请实施例提供的TOSA，该TOSA包括前述图2至图5B中的任一光电调制芯片。该TOSA可以用于发射光信号。
ROSA可以包括滤波器、波分复用器、透镜阵列、光接收PD阵列等等。ROSA可以用于接收光信号。
本申请实施例提供的BOSA可以包括前述图2至图5B中的任一项实施例中的光电调制芯片，通过光电调制芯片的分光合光单元201分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元201的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
基于该BOSA，本申请实施例还提供了一种光模块。本申请提供的光模块可以包括该BOSA，以及其他的模块，例如发射电路、接收电路、控制电路等等。
BOSA中可以包括前述图2至图5B中的任一项实施例中的光电调制芯片，通过光电调制芯片的分光合光单元201分光得到的第三光信号往返通过该调制器，增强了该调制器的有效长度，从而提高该光电调制芯片的消光比；并且，通过分光合光单元201的两个分支的反射光信号的干涉效应进一步提升光电调制芯片的消光比。其次，由于该调制器的消光比大约在2-3dB之间，因此通过较小的CMOS驱动电压就可以驱动该调制器工作，从而同时满足高消光比和实现CMOS驱动电压驱动调制器的需求。
基于该光模块，本申请实施例还提供了一种光网络设备。该光网络设备可以包括一个或多个该光模块，还可以包括单板、控制电路等等，在不同的应用场景中所包括的部件可能不相同，本申请对此不再一一赘述。
例如，BOSA包括发射部分与接收部分，本申请提供的TOSA可以应用于BOSA的发射部分，而BOSA可以应用于光模块。例如，BOSA可以属于光组合(COMBO)单元或者密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)单元。COMBO单元或DWDM单元可以应用于光网络设备。光网络设备可以包括OLT、ONU、ONT等具有光通信功能的网络设备。
根据本申请实施例提供的方法，本申请还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行图6所示实施例的方法。
根据本申请实施例提供的方法，本申请还提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有程序代码，当该程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行图6所示实施例的方法。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种光电调制芯片，其特征在于，所述光电调制芯片包括分光合光单元、相位调节单元和光调制单元，所述光调制单元包括调制器，所述分光合光单元的第一分支与所述相位调节单元连接，所述分光合光单元的第二分支与所述光调制单元连接；
所述分光合光单元用于对输入的第一光信号进行分光，得到第二光信号和第三光信号；
所述相位调节单元用于对所述分光合光单元的第一分支传输的第二光信号进行相位调节，并对相位调节得到的第二光信号进行反射，再对反射得到的第二光信号再次进行相位调节，得到第四光信号；
所述光调制单元用于对所述分光合光单元的第二分支传输的第三光信号进行调制，并对调制得到的第三光信号进行反射，再对反射得到的第三光信号再次进行调制，得到第五光信号；
所述分光合光单元用于对所述第四光信号和所述第五光信号进行合光，并输出合光后的第六光信号，其中，当所述调制器处于第一状态时，所述第四光信号和所述第五光信号在经过所述分光合光单元合波时发生相消，得到所述第六光信号；当所述调制器处于第二状态时，所述第四光信号和所述第五光信号在经过所述分光合光单元合波时发生相干相加，得到所述第六光信号。
2.根据权利要求1所述的光电调制芯片，其特征在于，当所述第四光信号和所述第五光信号耦合进入所述分光合光单元满足以下关系：α(V)t2＝(1-t)2，
Figure FDA0002434361050000011
时，所述调制器处于第一状态，其中，α(V)为所述调制器的吸收系数，t为所述分光合光单元的第一分支传输的所述第二光信号的功率与所述第一光信号的功率的比值，
Figure FDA0002434361050000012
为所述第四光信号与所述第二光信号之间的相位差，
Figure FDA0002434361050000013
为所述第五光信号与所述第三光信号之间的相位差，V为所述调制器两端的偏压电压。
3.根据权利要求1或2所述的光电调制芯片，其特征在于，当所述第四光信号和所述第五光信号之间的相位差为零或2π的整数倍时，所述调制器处于第二状态。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光电调制芯片，其特征在于，所述分光合光单元包括第一波导和分光合光器，所述第一波导用于向所述分光合光器输入所述第一光信号以及输出所述第六光信号，所述分光合光器用于对所述第一光信号进行分光以及对所述第四光信号和所述第五光信号进行合光。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的光电调制芯片，其特征在于，所述分光合光单元包括第一波导、第二波导和分光合光器，所述第一波导用于向所述分光合光器输入所述第一光信号，所述第二波导用于输出所述第六光信号，所述分光合光器用于对所述第一光信号进行分光和对所述第四光信号和所述第五光信号进行合光。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光电调制芯片，其特征在于，所述相位调节单元包括相位调节器和第一反射镜，所述相位调节器的一端与所述分光合光单元的第一分支连接，所述相位调节器的另一端与所述第一反射镜连接，所述第一反射镜用于对所述第二光信号进行反射，所述相位调节器用于对所述第二光信号进行相位调节。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光电调制芯片，其特征在于，所述光调制单元还包括第二反射镜，所述调制器的一端与所述分光合光单元的第二分支连接，所述调制器的另一端与所述第二反射镜连接，所述第二反射镜用于对所述第三光信号进行反射，所述调制器用于对所述第三光信号进行调制。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的光电调制芯片，其特征在于，所述调制器为反射式电吸收调制器REAM，所述REAM的反射镜面通过腔面镀膜形成。
9.根据权利要求6或7所述的光电调制芯片，其特征在于，所述第一反射镜为基于萨格纳克环Sagnac loop的镜面或基于全反射效应的多模干涉仪MMI镜面，所述第二反射镜为基于萨格纳克环Sagnac loop的镜面或基于全反射效应的多模干涉仪MMI镜面，所述基于Sagnac loop的镜面为由光耦合器的两个输出分支形成环形结构的镜面，所述基于全反射效应的MMI镜面由半个一输入二输出的MMI组成，所述第二光信号通过所述半个MMI的两个反射面发生全反射。
10.一种光组件，其特征在于，所述光组件包括如权利要求1至9中的任一项所述的光电调制芯片。
11.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括如权利要求10所述的光组件。
12.一种光网络设备，其特征在于，所述光网络设备包括如权利要求11所述的光模块。
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