CN112114446B - 硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 - Google Patents
硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112114446B CN112114446B CN202011062996.0A CN202011062996A CN112114446B CN 112114446 B CN112114446 B CN 112114446B CN 202011062996 A CN202011062996 A CN 202011062996A CN 112114446 B CN112114446 B CN 112114446B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- modulation
- phase
- silicon
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 490
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 81
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 69
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 28
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 27
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/424—Mounting of the optical light guide
- G02B6/4243—Mounting of the optical light guide into a groove
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4266—Thermal aspects, temperature control or temperature monitoring
- G02B6/4268—Cooling
- G02B6/4269—Cooling with heat sinks or radiation fins
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本公开是关于一种硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法。该硅光调制器包括光输入端、光输出端以及连接在光输入端和光输出端之间的光调制模块；光调制模块包括：将一路光载波分为两路光载波的分光组件；两个被施加差分电压信号的调制电极，其被施加不同电压时具有不同折射率；调制电极根据被施加的电压的变换频率，通过光折射率的改变，调整经过光载波的相位变化频率；被调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；驱动电路根据调制信号，向调制电极施加不同的电压；相移器根据调制信号至少改变一路光载波的相位；合光组件将多路经过调制电极和相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号，操作简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法。
背景技术
随着5G、大数据、区块链、云计算、物联网以及人工智能等应用市场的快速发展，光通信技术在上述多个领域中得到广泛推广。同时由于激光具有极好的时间相干性和空间相干性，其与无线电波相似，易于调制，且传递信息的容量很大，因此，在进行大数据流量的通信中，激光通信变得越来越普遍。但是在激光通信的应用中，对激光进行信号调制是必要的。因此，在激光通信系统中，对激光进行信号调制的装置也是不可缺少的。
发明内容
一方面，本公开提供一种硅光调制器。
本公开提供的一种硅光调制器，包括：
接收待信号调制的光载波的光输入端、输出经过信号调制的光载波的光输出端以及通过硅波导结构连接在所述光输入端和所述光输出端之间的光调制模块；其中，所述光调制模块包括：
分光组件，与所述光输入端连接，用于将从所述光输入端接收的一路光载波分为两路光载波；
两个调制电极，并列设置在所述第一分光组件后端，其中，一个所述调制电极对应于一路所述光载波；两个所述调制电极被施加差分电压信号；所述调制电极被施加不同电压时具有不同折射率；所述调制电极，用于根据被施加的电压的变换频率，通过光折射率的改变，调整经过所述调制电极的光载波的相位变化频率；其中，被所述调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
驱动电路，与所述调制电极连接，用于根据调制信号，向所述调制电极施加不同的电压；
相移器，位于多个所述调制电极的后端，用于根据所述调制信号，至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位；
合光组件，位于所述相移器后端，用于将多路经过所述调制电极和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号。
在一些实施例中，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区，所述行波电极施加不同电压时，所述有源参杂区对所述光载波具有不同的折射率。
在一些实施例中，还包括：
第一分光耦合器以及与所述第一分光耦合器连接的第一探测器；
所述第一分光耦合器，连接在所述光输入端和所述分光组件之间，用于对所述光输入端接收的光载波分束为传输至所述分光组件用于进行信号调制的第一路光载波和传输至所述第一探测器的第二路光载波；
所述第一探测器用于根据所述第二路光载波获取所述光输入端输入的光载波的光功率；
第二分光耦合器以及与所述第二分光耦合器连接的第二探测器；
所述第二分光耦合器，连接在所述合光组件和所述光输出端之间，用于对所述合光组件输出的光路合并后的光载波分束为传输至所述光输出端用于对外输出的第三路光载波以及传输至所述第二探测器的第四路光载波；
所述第二探测器用于根据所述第四路光载波获取所述合光组件输出的光载波的光功率。
在一些实施例中，还包括：
输入耦合器，连接在所述光输入端和所述第一分光耦合器之间，用于将所述光输入端接收的光载波耦合至所述第一分光耦合器，供所述第一分光耦合器对所述光载波进行分束；
输出耦合器，连接于所述第二分光耦合器和所述光输出端之间，用于将所述第二分光耦合器输出的所述第三路光载波耦合至所述光输出端。
另一方面，本公开提供一种基于硅光调制器的光发射装置，包括：
激光器，用于发射待信号调制的光载波；
上述一方面提供的硅光调制器，所述激光器的光发射端与所述硅光调制器的光输入端正对，用于接收所述激光器发射的光载波并对所述光载波进行信号调制；以及
输出光纤，与所述硅光调制器的光输出端连接，用于对外输出经信号调制的光载波。
在一些实施例中，还包括：
耦合透镜，连接于所述激光器与所述硅光调制器之间，用于会聚所述激光器发射的所述光载波至所述硅光调制器的所述光输入端。
在一些实施例中，还包括：
光隔离器，连接于所述耦合透镜与所述硅光调制器之间，所述光隔离器的输入端平面与所述耦合透镜的输出端平面相对，所述光隔离的输出端与所述耦合器的输入端对齐；所述光隔离器用于对所述耦合透镜输出的光载波进行单向传输，并吸收所述硅光调制器反射的反射光。
在一些实施例中，还包括：
背光探测器，位于所述激光器背面，用于检测所述激光器的背面光功率；
热沉，所述激光器与所述背光探测器均设置在所述热沉上。
在一些实施例中，还包括：
玻璃盖板以及具有V型贯通槽的玻璃底板，所述玻璃盖板与所述玻璃底板扣接，所述输出光纤设置于所述V型贯通槽内。
在一些实施例中，所述输出光纤为单模光纤。
再一方面，本公开提供一种光信号的调制方法，包括：
通过分光组件将接收的一路光载波分为至少两路光载波；
通过对并列设置在所述第一分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述光载波光折射率的改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化频率；其中，一个所述调制电极对应于一路所述光载波；其中，被所述调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位；
通过位于所述相移器后端的合光组件，将多路经过所述调制电极和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号。
在一些实施例中，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区；
所述通过对并列设置在所述第一分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述光载波光折射率的改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化频率，包括：
对不同所述调制电极的所述行波电极施加不同极性的电压，改变所述有源参杂区波导的折射率分布，以改变两路所述光载波的相位。
在一些实施例中，所述通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位，包括：
通过相移器改变一路光载波的相位后，使所述两路光载波的相位差在π/4和3π/4之间。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例利用施加差分电压信号的两个调制电极分别一对一的对两路光载波进行调制；其中调制电极被施加不同电压时，调制电极对光载波折射率不同，从而调制电极通过被施加具有变换频率的电压时，调制电极对光载波的折射率变化具有对应的变换频率，进而被调制电极调制的光载波具有对应的相位变换频率；由于两个调制电极被施加差分电压信号，因此被调制的两路光载波具有不同的相位变化趋势；在此基础上，通过相移器改变其中一路被调制后的光载波的相对相位，以得到两路具有一定相位差的调制后的光载波，最后合并上述两路光载波，两路光载波在合光组件中叠加，得到所需要的信号加载后的光载波，即幅度调制后的光信号；该幅度调制后的光信号的光强随两路光载波的相对相位差的不同而变化，即可通过相移器改变两路光载波的相位差，来调整调制器的最佳工作点，进而调整光信号的调制质量，以获得最佳信号调制效果，方法简单，操作方便。
附图说明
图1为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的结构示意图。
图2为根据一示例性实施例示出的光发射装置的俯视结构示意图。
图3为根据一示例性实施例示出的光发射装置的侧视结构示意图。
图4为根据一示例性实施例示出的光信号的调制方法流程图。
图5为根据一示例性实施例示出的调制电极中有源参杂区的结构示意图。
图6为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的行波电极结构示意图。
图7为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的光调制工作原理示意图。
图8为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的光强传递函数示意图。
图9为根据一示例性实施例示出的光发射装置的制作方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开提供一种硅光调制器。图1为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的结构示意图。如图1所示，上述硅光调制器包括：
光输入端，用于接收待信号调制的光载波；
光输出端，用于输出经过信号调制的光载波；以及
通过硅波导结构702连接在所述光输入端和所述光输出端之间的光调制模块，所述光调制模块包括：
分光组件705，与所述光输入端连接，用于将从所述光输入端接收的一路光载波分为两路光载波；
两个调制电极706，并列设置在所述第一分光组件后端，其中，一个所述调制电极706对应于一路所述光载波；两个所述调制电极706被施加差分电压信号；所述调制电极706被施加不同电压时引起波导不同折射率变化；所述调制电极706，用于根据被施加的电压的变换频率，通过光折射率的改变，调整经过所述调制电极706的光载波的相位变化频率；其中，被所述调制电极706调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
驱动电路，与所述调制电极706连接，用于根据调制信号，向所述调制电极706施加不同的电压信号；
相移器707，位于多个所述调制电极706的后端，用于根据所述调制信号，至少改变经所述调制电极706改变相位变换频率的一路光载波的相位；
合光组件708，位于所述相移器707后端，用于将多路经过所述调制电极706和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号。
在本示例性实施例中，差分电压信号可为两个幅值、频率均相同的正弦信号和余弦信号。两个调制电极被施加不同电压时引起不同折射率变化，即当调制电极被施加的电压为1v时，有源掺杂区波导的有效折射率为n0，当调制电极被施加的电压为0.5v，有源掺杂区波导的折射率为n1。由于被施加在调制电极上的电压信号具有自身固有的变换频率和变换周期，从而调制电极对光载波的折射率也会产生周期变化，具有与电压信号对应的折射率变换频率。
与此同时，当调制电极对有源掺杂区波导的折射率发生变化时，经过调制电极的光载波的相位也会发生变化。由于折射率发生周期变化，光载波的相位也随之发生对应的周期变化，而且相位变化频率与折射率变化频率相同。但由于两个调制电极上被施加的是差分电压信号(即两个电压信号的变化趋势不同，当一个调制电极上施加不断增加的电压信号时，则另一个调制电极上施加不断减小的电压信号，且两个调制电极上的电压信号一直是电压值大小相等，正负相反的两个值)，这会造成两个调制电极对光载波的折射率的变化趋势不同。对应的，经过两个调制电极的光载波的相位变化趋势也不相同。
在此基础上，通过相移器改变其中一路被调制后的光载波的相位，以得到两路具有一定相位差的调制后的光载波，最后合并上述两路光载波，两路光载波在合光组件中叠加发生干涉，得到所需要的信号加载后的光载波，即幅度调制后的光信号；该幅度调制后的光信号的光强随两路光载波的相位差的不同而变化，即可通过相移器改变两路光载波的相对相位差、电压信号的幅度摆幅大小来调整得到的光信号的强度变化，进而调整光信号的调制质量，以获得最佳信号调制效果，方法简单，操作方便。
在本示例性实施例中，通过相移器改变一路光载波的相位后的两路光载波的相位差在π/4或π/2或3π/4，根据需要，可以调整相位差为具体一个值，使得幅度调制后的光信号的质量最佳。
在本示例性实施例中，分光组件可为分束器，将从光输入端接收的一路光载波分为两路光载波，以便于对两路光载波进行分别调制。
在本示例性实施例中，合光组件可为合束器，以对两路调制后的光载波进行合并，获得最终的调制信号。合光组件常用结构为MMI结构，以便于两路光载波在合光组件内发生干涉反应。
在本示例性实施例中，调制电极可以是能够支持50Gbps及以上电压信号的电极。当对调制电极输入50Gbps以上高频电压信号时，通过硅光调制器对光载波进行高频调制，从而输出高频调制信号。
在一些实施例中，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区，所述行波电极施加不同电压时，所述有源参杂区对所述光载波具有不同的折射率。
在本示例性实施例中，有源参杂区为在硅基波导中掺杂一定浓度的自由载流子形成。通过对调制电极加载电场来引起波导有源掺杂区自由载离子的迁移，从而改变波导有源掺杂区对光载波的折射率。其中，自由载流子可以是负电荷的N型载流子和正电荷的P型载流子。
在一些实施例中，如图1所示，硅光调制器，还包括：
第一分光耦合器703以及与所述第一分光耦合器703连接的第一探测器704；
所述第一分光耦合器703，连接在所述光输入端和所述分光组件705之间，用于对所述光输入端接收的光载波分束为传输至所述分光组件705用于进行信号调制的第一路光载波和传输至所述第一探测器704的第二路光载波；
所述第一探测器704用于根据所述第二路光载波获取所述光输入端输入的光载波的光功率；
第二分光耦合器709以及与所述第二分光耦合器709连接的第二探测器710；
所述第二分光耦合器709，连接在所述合光组件708和所述光输出端之间，用于对所述合光组件708输出的光路合并后的光载波分束为传输至所述光输出端用于对外输出的第三路光载波以及传输至所述第二探测器710的第四路光载波；
所述第二探测器710用于根据所述第四路光载波获取所述合光组件708输出的光载波的光功率。
在本示例性实施例中，第一分光耦合器和第二分光耦合器对光载波进行分束用于探测器进行获取光功率的光束的分光比例为2％～6％。即第一分光耦合器将从光输入端接收的光载波的2％～6％的光分出来传输至第一探测器用于获取所述光输入端输入的光载波的光功率；第二分光耦合器将合光组件输出的光载波的光载波的2％～6％的光分出来传输至第二探测器用于获取合光组件输出的光载波的光功率，便于第一探测器和第二探测器根据分光光束来获取对应光载波的光功率，同时不会影响到光载波的信号调制和信号输出。
在本示例性实施例中，通过第一探测器获取调制前的光输入端输入的光载波的光功率为P1；通过第二探测器获取调制前的合光组件输出的光载波的最大光功率为P2，即此时调制电极没有施加电压信号；当调制电极被施加电压信号后，通过第二探测器获取调制后的合光组件输出的光载波的光功率为P3。
在具体应用硅光调制器时，需要对硅光调制器的相移器的偏置电压连续可调，例如，通过扫描调整模数转换器使得相移器从ADC接收到的不同的偏置电压。然后通过第一探测器获取调制前的光输入端输入的光载波的光功率P1以及通过第二探测器获取的合光组件输出的光载波的最大光功率值P2。
当调制电极的加载电压信号调制后，通过第二探测器获取调制后的合光组件输出的光载波的光功率值P3。
最后通过调制前的光输入端输入的光载波的光功率P1与调制后的合光组件输出的光载波的光功率P3的比值的变化锁定硅光调制器的工作的最佳直流偏置点。例如当P1/P3的值为P1/P2的一半时，硅光调制器处于最佳工作偏置点。
在一些实施例中，如图1所示，硅光调制器，还包括：
输入耦合器701，连接在所述光输入端和所述第一分光耦合器703之间，用于将所述光输入端接收的光载波耦合至所述第一分光耦合器703，供所述第一分光耦合器703对所述光载波进行分束；
输出耦合器711，连接于所述第二分光耦合器709和所述光输出端之间，用于将所述第二分光耦合器709输出的所述第三路光载波耦合至所述光输出端。
在本示例性实施例中，输入耦合器和输出耦合器均具有模场转换结构；输入耦合器通过自身的模场转换结构将光输入端接收的光载波耦合至第一分光耦合器；输入耦合器与第一分光耦合器之间通过硅波导结构连接，输入耦合器的输出模场直径与硅波导结构的模场直径匹配。具体指，输入耦合器的输出模场直径与硅波导结构的模场直径匹配相等，或输入耦合器的输出模场直径大于硅波导结构的模场直径匹配，但差值在预设范围内。输出耦合器的输出模场直径与光输出端连接的单模光纤模场直径匹配。具体指，输出耦合器的输出模场直径与光输出端连接的单模光纤模场直径匹配相等，或输出耦合器的输出模场直径小于光输出端连接的单模光纤模场直径匹配，但差值在预设范围内。
本公开还提供一种基于硅光调制器的光发射装置。图2为根据一示例性实施例示出的光发射装置的俯视结构示意图。图3为根据一示例性实施例示出的光发射装置的侧视结构示意图。如图2和图3所示，该光发射装置包括：
激光器02，用于发射待信号调制的光载波；
上述一方面提供的硅光调制器07，所述激光器02的光发射端与所述硅光调制器07的光输入端正对，用于接收所述激光器02发射的光载波并对所述光载波进行信号调制；以及
输出光纤801，与所述硅光调制器07的光输出端连接，用于对外输出经信号调制的光载波。
在本示例性实施例中，硅光调制器接收的光载波的功率范围可为40mw～80mw，例如50mw，即激光器可输出功率范围为40mw～80mw的光载波，例如50mw的光载波。
在一些实施例中，如图2和图3所示，光发射装置，还包括：
耦合透镜05，连接于所述激光器02与所述硅光调制器07之间，用于会聚所述激光器02发射的所述光载波至所述硅光调制器07的所述光输入端。
该耦合透镜可以是凸透镜、凹透镜或光输入端为平面，光输出端为凸面的聚焦透镜。
在本示例性实施例中，由于激光器发出的激光存在发散的现象，因此，可通过具有光会聚功能的耦合透镜将激光器发射出来的光波进行会聚后传输至硅光调制器的光输入端，从而有利于减小光功率损失，提高激光器发出光束的利用效率。
在一些实施例中，如图2和图3所示，光发射装置，还包括：
光隔离器06，连接于所述耦合透镜05与所述硅光调制器07之间，所述光隔离器06的输入端平面与所述耦合透镜05的输出端平面相对，所述光隔离器06的输出端与所述耦合器05的输入端对齐；所述光隔离器06用于对所述耦合透镜05输出的光载波进行单向传输，并隔离所述硅光调制器07端面反射光。
在本示例性实施例中，光隔离器对光进行单向传输，同时吸收硅光调制器反射的反射光，有利于避免反射光经光隔离器再次反射后和传输至硅光调制器光输入端的光混合，造成对硅光调制器接收的光的干扰。
在一些实施例中，如图2和图3所示，光发射装置，还包括：
背光探测器04，位于所述激光器02背面，用于检测所述激光器02的背面光功率；
热沉03，所述激光器02与所述背光探测器04均设置在所述热沉03上。
在本示例性实施例中，热沉(是指导热的载体)可以是氮化铝陶瓷材料制作。激光器与背光探测器均设置在热沉上，有利于通过热沉加速激光器与背光探测器的散热，从而提高激光器与背光探测器的工作性能，延长激光器与背光探测器的使用寿命。
在一些实施例中，如图2和图3所示，光发射装置，还包括：
玻璃盖板803以及具有V型贯通槽的玻璃底板802，所述玻璃盖板803与所述玻璃底板802扣接，所述输出光纤801设置于所述V型贯通槽内。
在本示例性实施例中，输出光纤设置于玻璃底板的V型贯通槽内。玻璃盖板、玻璃底板以及输出光纤形成一个整体，便于输出光纤的固定和安装。
在本示例性实施例中，玻璃盖板和玻璃底板可以是透明的，便于在V型贯通槽内设置及更换光纤。
在本示例性实施例中，如图2和图3所示，光发射装置还可包括基板01，激光器02、背光探测器04、热沉03、硅光调制器07、耦合透镜05、光隔离器06、玻璃盖板803以及玻璃底板802均设置在基板01上；激光器02、背光探测器04和热沉03在基板上形成一个COC(ChipOn Carrier，基板上芯片)结构。
在本示例性实施例中，在一些实施例中，所述输出光纤为单模光纤。
单模光纤伸出玻璃V型贯通槽与玻璃盖板的长度为0.1mm～0.5mm，且单模光纤端面直角抛光、镀增透膜。
在一些实施例中，如图3所示，硅光调制器07边缘四周有刻蚀沟槽712，沟槽宽度30μm～100μm，沟槽深度50μm～100μm，用于芯片解理分割并防止输入耦合器701、输出耦合器711损伤。
在一些实施例中，如图3所示，，所述输入耦合器701与所述输出耦合器711在硅光调制器07的同一侧面。
在一些实施例中，所述激光器为DFB激光器芯片，出光功率≥40mW。
在一些实施例中，如图2所示，所述光隔离器06为保偏双极隔离器，保证光通过隔离器前后偏振态保持一致，隔离度≥35dB。
在一些实施例中，如图2所示，光纤阵列08的光纤801与所述输出耦合器711之间缝隙用折射率匹配液填充，匹配液的折射率介于输出耦合器711波导有效折射率与光纤801纤芯折射率之间，折射率匹配液用于匹配模场、防止端面反射。
在光通信领域中，传统光模块发射端采用直调激光器(DML)或电吸收调制激光器(EML)。直调激光器是通过将待传输的数字电信号直接在激光器的发光过程中进行调制，即激光器发出的光本身就是调制光。DML会引起光谱展宽导致产生啁啾，传输距离越长、调制速率越高，啁啾越大，通信系统产生的误码也越多，适合25Gbps速率以下信号传输，很难进一步提高调制速率。EML通过激光器与电吸收调制器单片集成，对激光器发出的光进行外调制，消除了光源对谱线影响，可用于高速光模块中。但是EML加工衬底材料为磷化铟，成本高、成品率低，是制约光模块成本的一个关键元件。本申请的基于硅光调制器的光发射装置，可以替代现有DML、EML激光器做为光发射组件，并且具有低成本优势。
本公开还提供一种光信号的调制方法。图4为根据一示例性实施例示出的光信号的调制方法流程图。如图4所示，该调制方法包括：
步骤101、通过分光组件将接收的一路光载波分为至少两路光载波；
步骤102、通过对并列设置在所述第一分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述调制臂波导的折射率进行改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化；其中，一个所述调制电极对应于一路所述光载波；其中，被所述调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
步骤103、通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位；
步骤104、通过位于所述相移器后端的合光组件，将多路经过所述调制电极和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号。
在本示例性实施例中，对施加在两个调制电极变化的电压举例说明。例如，施加在两个调制电极变化的电压可为两个幅值、频率均相同的正弦信号和余弦信号。两个调制电极被施加不同电压时引起不同折射率变化，即当调制电极被施加的电压为1v时，有源掺杂区波导的有效折射率为n0，当调制电极被施加的电压为0.5v，有源掺杂区波导的有效折射率为n1。由于被施加在调制电极上的电压信号具有自身固有的变换频率和变换周期，从而调制电极对波导折射率变化也会产生周期变化，具有与电压信号对应的变换频率。
与此同时，当调制电极对有源掺杂区波导的折射率发生变化时，光载波通过有源掺杂区波导时相位也会发生变化。由于折射率发生周期变化，光载波的相位也随之发生对应的周期变化，而且相位变化频率与折射率变化频率相同。但由于两个调制电极上被施加的是差分电压信号(即两个电压信号的变化趋势不同，当一个调制电极上施加不断增加的电压信号时，则另一个调制电极上施加不断减小的电压信号，且两个调制电极上的电压信号一直是电压值大小相等，正负相反的两个值)，这会造成两个调制电极对光载波的折射率的变化趋势不同。对应的，经过两个调制电极的光载波的相位变化趋势也不相同。
在此基础上，通过相移器改变其中一路被调制后的光载波的相位，以得到两路具有一定相位差的调制后的光载波(即调整调制器工作的直流偏置点)。最后合并上述两路光载波，两路光载波在合光组件中发生干涉，得到所需要的信号加载后的光载波，即幅度调制后的光信号。信号调制方法简单，操作方便，同时利用调制电极的高频特性，可以支持调制电信号较高的速率，从而提高硅光调制器的调制带宽。
在一些实施例中，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区；
所述通过对并列设置在所述第一分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述光载波光折射率的改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化频率，包括：
对不同所述调制电极的所述行波电极施加不同极性的电压，触使所述有源参杂区以不同的折射率分别折射两路所述光载波。
在本示例性实施例中，有源参杂区为在硅基材料中掺杂一定浓度的自由载流子形成。通过对调制电极加载电场来引起波导有源掺杂区自由载离子的迁移，从而改变波导有源掺杂区对光载波的折射率。
硅基材料的电光效应很弱，如果在硅基材料中，掺杂一定浓度的自由载流子，通过改变载流子浓度引起折射率和吸收系数的改变，这种方法称为等离子色散效应。
通过大量掺杂实验数据分析得出，在通信1310nm波段电子和空穴浓度对硅的折射率变化Δn为：
Δn＝Δne+Δnh＝-[6.2*10-22ΔNe+6.0*10-18(ΔNh)0.8]
Δne为电子浓度变化对光载波的折射率变化；Δnh空穴浓度变化对光载波的折射率变化；ΔNe为电子浓度变化；ΔNh空穴浓度变化；电子多的区域称为N区，通常掺杂磷元素、空穴多的区域称为P区，通常掺杂硼元素。另外可以根据使用条件对有源掺杂区波导进行掺杂浓度选择，轻掺浓度可以控制在1016～1017/cm3，重掺浓度可以控制在1019～1020/cm3。
图5为根据一示例性实施例示出的调制电极中有源参杂区的结构示意图。如图5所示，有源参杂区中低掺杂的n型和p型区域构成PN结，高掺杂的n+和p+区域位于外侧。在扩散运动和漂移运动的双重作用下，PN结形成一个载流子数量非常少的高阻区域，称为耗尽层。耗尽层的宽度取决于掺杂浓度和所加的反向偏压的大小。利用对PN结施加反向电压，增大耗尽层，降低了PN结附近载流子的浓度，引起折射率变化。由于在反向偏压作用下，PN结处于耗尽状态，载流子在电场作用下主要做运动速度较快的漂移运动，因此调制速率高，理论上可达数百吉赫兹。
在一些实施例中，所述通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位，包括：
通过相移器改变一路光载波的相位后，使所述两路光载波的相位差在π/4和3π/4之间，根据需要，可以调整相位差为具体一个值，使得幅度调制后的光信号的光强最大。
本申请中的调制电极通过加载电场来引起波导有源掺杂区自由载离子的迁移，从而改变波导的有效折射率来实现调制的。因而电极是驱动调制器的关键，其结构优劣直接影响了调制器带宽、功耗等重要参数。
调制电极作用机理是电场加载到电极后，以行波方式沿电极传播。本申请中的调制电极可以是一种传输线。在具体应用时，微波一方面沿传输线传输，另一方面同时完成对光波的调制。光波与微波沿行波电极同向传输，而且信号以行波的形式加载到调制器上，使微波电磁场以行波形式与光场相互作用，在电极末端加载终端负载用于吸收多余的微波信号，防止反射。同时，需要设计保证光波与微波具有相同的速度，这样，光波某一相位点始终受到同一微波场的调制，不仅可以消除渡越时间的影响，还可提高调制带宽。
调制电极通常设计成共面波导结构，与微带线等其他传输线相比，一方面此结构的金属在调制器的最上层，方便加工制作，也方便器件最后的封装；另一方面共面波导是对称结构，其传输的微波模式为准TEM模，而准TEM模的波沿电极传播具有小的色散，光波与微波速度匹配更好，且微波传输损耗相对较小，从而调制带宽较高，除此之外，还有利于实现较小电压驱动信号对光波的调制。
图6为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的行波电极结构示意图。如图6所示，行波电极系统主要包括三个区域：互作用区、过渡区、输入输出区。过渡区包括输入端过渡区和输出端过渡区。互作用区是指调制器外加电场与波导中传输的光场相互作用的区域，也就是调制臂的波导有源掺杂区。这段区域在整个行波电极系统中最为重要，由它直接决定着调制器带宽。过渡区是指电极横向尺寸从互作用区的十几微米逐渐过渡放大到可以与加载微波信号部分相连接的区域，主要起传输微波信号的作用。输入输出区是指射频微波信号的电极或微波电路的终端匹配部分。
图7为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的光调制工作原理示意图。如图7所示，当入射光波从输入波导输入，经过分光组件均分为两束。这两束强度、相位都相同的光分别进入两条调制臂。两条调制臂是对称的。当没有外加电压时，调制臂输出的这两束光的相位是相同的。根据光波的干涉理论，合束时干涉相长，从输出波导输出的光强最大，可以看作是“1”信号。如果在调制臂上加调制电压(通常只在一个相移臂上加调制或在两个相移臂上加不同的调制电压)进行调制时，该调制臂波导的有效折射率发生变化，使得在两个调制臂上传播的两束光的相位不在相等。这样在经过相移臂的传输后，两束光在合束器内发生干涉，输出光强将随相位差的不同而变化，即输出光强受到了调制信号的调制。当相位差为π的奇数倍时，理论上可以达到完全消光，即输出端光强度为零。
两个调制臂波导间的有效折射率的差决定了两束光在输出端干涉后的光功率大小，实现了相位调制到强度调制的转化。因此可以通过控制折射率的变化实现光强度的调制。如果在调制臂中嵌入PN结，通过施加电场控制载流子浓度变化，进而控制折射率变化，就能够将电信号的变化转化为光功率的变化，完成电光调制。
如图7所示，假设输入硅光调制器分束器的光信号电场表达式为：
Ein(t)＝E0ejωt
其中Ein(t)为调制器分束器端口的光信号的复振幅；E0振幅大小，w为光信号的频率；
经过分光组件后到达两个调制壁上的输入电场为：
Ein1(t)＝Ein2(t)＝1/2E0ejωt
Ein1(t)为第一调制壁上的光信号的复振幅；Ein2(t)为第二调制壁上的光信号的复振幅；假设L为调制壁波导长度；β为光传播常数，即光经过介质传输时，单位长度内光相位的变化量；
两个调制壁上施加时变电压后，在合束器端口处光信号电场为：
其中，E1(t)为硅光调制器的第一调制壁上施加时变电压后的光信号的复振幅；E2(t)为硅光调制器的第二调制壁上施加时变电压后的光信号的复振幅；V1(t)为施加在第一调制壁上的时变电压；V2(t)为施加在第二调制壁上的时变电压；Vπ为两调制壁上光载波相位相差π时对应的电压大小，即调制器输出光强最大与最小时对应的电压大小；
调制器经过合束器后输出的光信号的复振幅：
Eout为调制器输出的光信号的复振幅。
为了消除啁啾、减小驱动信号的输出摆幅，对于幅度调制通常采用推挽(Push-Pull)信号驱动，也就是V1(t)＝-V2(t)＝V(t)，那么
硅光调制器输出的光信号的光强Iout＝(Eout)2随着调制电压信号V(t)变化而变化，实现光信号的强度调制。
图8为根据一示例性实施例示出的硅光调制器的输出光强传递函数示意图。如图8所示，VB处是调制器的直流偏置点(工作点)，此时相移器引起的两调制臂的相对相位差与调制臂波导加工不对称引入的额外相位差(因调制器臂加工不对称引起的相位偏差)之和是π/2，调制臂行波电极施加的高频电信号可以认为是直流偏置点上叠加一个交变信号V(t)，电压信号随时间变化，引起输出光强随时间变化，所谓传递函数就是输出光强Pout与输入光强Pin的比值的函数表示。
本发明实施例还针对所述光发射组件提供了一种制作方法。图9为根据一示例性实施例示出的光发射装置的制作方法流程图。如图9所示，制作方法具体如下：
步骤201、COC制作与老化筛选：先将激光器芯片通过共晶焊的方式焊接在所述热沉上，再将背光探测器芯片用导电银胶粘接到热沉预设位置，然后将COC烘烤固化导电银胶。通过金丝键合将激光器芯片电极、背光探测器芯片电极和热沉焊盘电气连接，再将COC进行带电老化，筛选出合格的COC；
步骤202、胶粘硅光调制器：将所述硅光调制器用胶水粘接固化到基板预设位置，可以选用热固化结构胶或紫外胶水；
步骤203、贴装固定COC：将步骤201制作的COC用贴片机吸取后，对准激光器芯片发光条的中心线与所述硅光调制器输入耦合器的波导中心线，选用高导热银胶将COC固定在基板上表面；
步骤204、胶粘光隔离器：将所述光隔离器用紫外胶水粘接到基板的预设位置，再选用热固化结构胶烘烤固化；
步骤205、耦合调制器的输入端，固定耦合透镜：用夹具固定步骤204组装的组件，将COC上焊盘、硅光调制器芯片上第一探测器的电极通过金丝键合连接到夹具对应的焊盘上，用一台电流源表给激光器加电，另外一台电流源表读取第一探测器的光电流值，用一个六维微调架固定夹持工装来夹取耦合透镜，通过调整微调架的旋钮调节耦合透镜的位置，直到第一探测器的光电流值达到最大值，此时激光器耦合进入硅光调制器的光功率最大，先用紫外胶水固化耦合透镜，在用热固化胶水补强；
步骤206、耦合调制器的输出端，固化光纤阵列：紧接步骤205，用一个六维微调架固定夹具并夹持光纤阵列，将光纤阵列的另一头接光功率计。通过调整微调架的旋钮调节光纤阵列中光纤的位置，保证光纤不触碰输出耦合器波导的前提下，找到光功率计读数最大的位置，在光纤与输出耦合器波导的缝隙处及输出耦合器波导区域滴少许折射率匹配液，再次通过微调架调整光纤阵列中光纤位置使光功率计读数最大，点紫外胶水固化光纤阵列，再用热固化胶补强；至此，基于硅光调制器的光发射装置完成组装。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (11)
1.一种硅光调制器，其特征在于，包括：
接收待信号调制的光载波的光输入端、输出经过信号调制的光载波的光输出端以及通过硅波导结构连接在所述光输入端和所述光输出端之间的光调制模块；其中，所述光调制模块包括：
分光组件，与所述光输入端连接，用于将从所述光输入端接收的一路光载波分为两路光载波；
两个调制电极，并列设置在所述分光组件后端，其中，一个所述调制电极对应于一路所述光载波；两个所述调制电极被施加差分电压信号；所述调制电极被施加不同电压时具有不同折射率；所述调制电极，用于根据被施加的电压的变换频率，通过光折射率的改变，调整经过所述调制电极的光载波的相位变化频率；其中，被所述调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
驱动电路，与所述调制电极连接，用于根据调制信号，向所述调制电极施加不同的电压；
相移器，位于多个所述调制电极的后端，用于根据所述调制信号，至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位；
合光组件，位于所述相移器后端，用于将多路经过所述调制电极和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号；
其中，所述硅光调制器还包括：
第一分光耦合器以及与所述第一分光耦合器连接的第一探测器；
所述第一分光耦合器，连接在所述光输入端和所述分光组件之间，用于对所述光输入端接收的光载波分束为传输至所述分光组件用于进行信号调制的第一路光载波和传输至所述第一探测器的第二路光载波；
所述第一探测器用于根据所述第二路光载波获取所述光输入端输入的光载波的光功率；
第二分光耦合器以及与所述第二分光耦合器连接的第二探测器；
所述第二分光耦合器，连接在所述合光组件和所述光输出端之间，用于对所述合光组件输出的光路合并后的光载波分束为传输至所述光输出端用于对外输出的第三路光载波以及传输至所述第二探测器的第四路光载波；
所述第二探测器用于根据所述第四路光载波获取所述合光组件输出的光载波的光功率。
2.根据权利要求1所述的硅光调制器，其特征在于，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区，所述行波电极施加不同电压时，所述有源参杂区对所述光载波具有不同的折射率。
3.根据权利要求1所述的硅光调制器，其特征在于，还包括：
输入耦合器，连接在所述光输入端和所述第一分光耦合器之间，用于将所述光输入端接收的光载波耦合至所述第一分光耦合器，供所述第一分光耦合器对所述光载波进行分束；
输出耦合器，连接于所述第二分光耦合器和所述光输出端之间，用于将所述第二分光耦合器输出的所述第三路光载波耦合至所述光输出端。
4.一种基于硅光调制器的光发射装置，其特征在于，包括：
激光器，用于发射待信号调制的光载波；
权利要求1-3任一项所述的硅光调制器，所述激光器的光发射端与所述硅光调制器的光输入端正对，用于接收所述激光器发射的光载波并对所述光载波进行信号调制；以及
输出光纤，与所述硅光调制器的光输出端连接，用于对外输出经信号调制的光载波。
5.根据权利要求4所述的光发射装置，其特征在于，还包括：
耦合透镜，连接于所述激光器与所述硅光调制器之间，用于会聚所述激光器发射的所述光载波至所述硅光调制器的所述光输入端。
6.根据权利要求5所述的光发射装置，其特征在于，还包括：
光隔离器，连接于所述耦合透镜与所述硅光调制器之间，所述光隔离器的输入端平面与所述耦合透镜的输出端平面相对，所述光隔离的输出端与所述耦合器的输入端对齐；所述光隔离器用于对所述耦合透镜输出的光载波进行单向传输，并隔离所述硅光调制器反射的反射光。
7.根据权利要求4所述的光发射装置，其特征在于，还包括：
背光探测器，位于所述激光器背面，用于检测所述激光器的背面光功率；
热沉，所述激光器与所述背光探测器均设置在所述热沉上。
8.根据权利要求4所述的光发射装置，其特征在于，还包括：
玻璃盖板以及具有V型贯通槽的玻璃底板，所述玻璃盖板与所述玻璃底板扣接，所述输出光纤设置于所述V型贯通槽内。
9.根据权利要求4所述的光发射装置，其特征在于，
所述输出光纤为单模光纤。
10.一种光信号的调制方法，其特征在于，包括：
通过分光组件将接收的一路光载波分为至少两路光载波；
通过对并列设置在所述分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述光载波光折射率的改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化频率；其中，一个所述调制电极对应于一路所述光载波；其中，被所述调制电极调制后的两路光载波具有不同的相位变化趋势；
通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位；
通过位于所述相移器后端的合光组件，将多路经过所述调制电极和所述相移器相位调制后的光载波合并，得到幅度调制后的光信号；
其中，
所述通过位于多个所述调制电极的后端的相移器至少改变经所述调制电极改变相位变换频率的一路光载波的相位，包括：
通过相移器改变一路光载波的相位后，使所述两路光载波的相位差在π/4和3π/4之间。
11.根据权利要求10所述的调制方法，其特征在于，所述调制电极包括：行波电极以及位于所述行波电极下的有源参杂区；
所述通过对并列设置在所述分光组件后端的两个调制电极施加变化的电压对所述光载波光折射率的改变，调整经过所述调制电极的各路光载波的相位变化频率，包括：
对不同所述调制电极的所述行波电极施加不同极性的电压，改变所述有源参杂区波导的折射率分布，以改变两路所述光载波的相位。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011062996.0A CN112114446B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011062996.0A CN112114446B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112114446A CN112114446A (zh) | 2020-12-22 |
| CN112114446B true CN112114446B (zh) | 2023-09-05 |
Family
ID=73798336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011062996.0A Active CN112114446B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112114446B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115032843A (zh) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 可调全光整形器、可调全光整形器的参数确定方法及装置 |
| CN112986957A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-18 | 长沙思木锐信息技术有限公司 | 一种波束引导布线结构、光扫描装置及其校准方法 |
| CN113281841B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-05-27 | 武汉联特科技股份有限公司 | 硅光多通道并行光组件及其耦合方法 |
| CN114063321B (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-22 | 成都明夷电子科技有限公司 | 一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器 |
| CN117200895A (zh) * | 2022-05-30 | 2023-12-08 | 华为技术有限公司 | 一种电光调制器、光模块以及光通信设备 |
| CN115267988B (zh) * | 2022-08-23 | 2023-06-02 | 武汉联特科技股份有限公司 | 一种透镜耦合方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1554960A (zh) * | 2003-10-30 | 2004-12-15 | 孙德贵 | 波导式可调光衰减器及其偏振相关损耗的补偿方法 |
| CN1961254A (zh) * | 2004-03-31 | 2007-05-09 | 皮雷利&C.有限公司 | 光调制器 |
| CN101017956A (zh) * | 2006-02-08 | 2007-08-15 | 中国科学院微电子研究所 | 高速率半导体光发射组件的封装结构及方法 |
| CN102034899A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-04-27 | 江苏飞格光电有限公司 | Bosa收发光器件to-can同轴小型化封装方法 |
| CN103873152A (zh) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | 武汉邮电科学研究院 | 一种光iq调制器自动偏压控制系统及方法 |
| CN104051954A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-17 | 中国科学院半导体研究所 | 应用于光电子器件光信号监测的光耦合结构 |
| CN104238151A (zh) * | 2014-10-13 | 2014-12-24 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 集成有光电探测器的mz型光强度调制器 |
| CN104698551A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-10 | 武汉电信器件有限公司 | 光纤耦合的多模半导体光电器件 |
| CN107247381A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-10-13 | 中国科学院半导体研究所 | 一种硅基集成任意波形信号发生器 |
| CN110361877A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种硅基光调制器光路监控结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7272271B2 (en) * | 2001-09-26 | 2007-09-18 | Celight, Inc. | Electro-optical integrated transmitter chip for arbitrary quadrature modulation of optical signals |
-
2020
- 2020-09-30 CN CN202011062996.0A patent/CN112114446B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1554960A (zh) * | 2003-10-30 | 2004-12-15 | 孙德贵 | 波导式可调光衰减器及其偏振相关损耗的补偿方法 |
| CN1961254A (zh) * | 2004-03-31 | 2007-05-09 | 皮雷利&C.有限公司 | 光调制器 |
| CN101017956A (zh) * | 2006-02-08 | 2007-08-15 | 中国科学院微电子研究所 | 高速率半导体光发射组件的封装结构及方法 |
| CN102034899A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-04-27 | 江苏飞格光电有限公司 | Bosa收发光器件to-can同轴小型化封装方法 |
| CN103873152A (zh) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | 武汉邮电科学研究院 | 一种光iq调制器自动偏压控制系统及方法 |
| CN104051954A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-17 | 中国科学院半导体研究所 | 应用于光电子器件光信号监测的光耦合结构 |
| CN104238151A (zh) * | 2014-10-13 | 2014-12-24 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 集成有光电探测器的mz型光强度调制器 |
| CN104698551A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-10 | 武汉电信器件有限公司 | 光纤耦合的多模半导体光电器件 |
| CN107247381A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-10-13 | 中国科学院半导体研究所 | 一种硅基集成任意波形信号发生器 |
| CN110361877A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种硅基光调制器光路监控结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112114446A (zh) | 2020-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112114446B (zh) | 硅光调制器、光发射装置及光信号的调制方法 | |
| US10955723B2 (en) | Optical modulator, and optical transceiver module using the same | |
| US9954638B2 (en) | Optical module and optical transmitter using the same | |
| US7995872B2 (en) | Optical modulator component and optical modulator | |
| US20040109223A1 (en) | Optical modulator and design method therefor | |
| CN112835215B (zh) | 一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片以及调制器 | |
| US20110255823A1 (en) | Slotted optical waveguide with electro-optic material | |
| CN114167555B (zh) | 一种面向高速光通信的6.4 Tbps硅基光引擎收发芯片组件 | |
| US20220163827A1 (en) | Optical device, optical communication apparatus, and manufacturing method of the optical device | |
| CN113848609A (zh) | 光子集成耦合结构、光子集成器件 | |
| CN115718381A (zh) | 铌酸锂光收发器及其形成方法 | |
| Li et al. | 800G DR8 transceiver based on thin-film lithium niobate photonic integrated circuits | |
| US6618179B2 (en) | Mach-Zehnder modulator with individually optimized couplers for optical splitting at the input and optical combining at the output | |
| US6421483B1 (en) | Optical monitoring in optical interferometric modulators | |
| WO2023060412A1 (zh) | 一种面向高速光通信的6.4Tbps硅基光引擎收发芯片组件 | |
| JP5667514B2 (ja) | 半導体基板上の位相シフタ並びにそれを用いた偏波分離器及び偏波合成器 | |
| WO2021142588A1 (zh) | 一种电光调制器及其制造方法、芯片 | |
| Hiraki et al. | 50-GHz-bandwidth electro-absorption modulator with membrane InGaAsP lateral pin diode on Si platform | |
| US11914233B2 (en) | Optical device and optical communication device | |
| CN113917712B (zh) | 一种消除铌酸锂热电效应的d型光纤m-z电光调制器及其制备方法 | |
| US11852878B2 (en) | Optical device and optical communication apparatus | |
| US20220397782A1 (en) | Optical device and optical communication device | |
| Takagi et al. | Highly reliable 40 Gb/s electroabsorption modulator grown on InP: Fe substrate | |
| CN113204132B (zh) | 一种端面耦合器及其制备方法 | |
| US20230324726A1 (en) | Optical device, optical modulator, and optical communication apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |