CN113296330B - 包括前级的嵌套马赫-曾德尔干涉仪的校准和控制 - Google Patents

包括前级的嵌套马赫-曾德尔干涉仪的校准和控制 Download PDF

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Abstract

一种嵌套马赫‑曾德尔装置，可以包括母前级干涉仪、耦合到母前级干涉仪的母干涉仪、第一子前级干涉仪、耦合到第一子前级干涉仪的第一子干涉仪、第二子前级干涉仪、耦合到第二子前级干涉仪的第二子干涉仪，其中每个干涉仪的相位是电可调的。嵌套马赫‑曾德尔装置可以包括一个或多个组件，用于：确定与嵌套马赫‑曾德尔装置生成的星座图相关联的性能参数；确定所述性能参数不满足阈值，并且使所述母前级干涉仪、所述第一子前级干涉仪或所述第二子前级干涉仪中的至少一个前级干涉仪的相位被电调节以使所述性能参数满足所述阈值。

Description

包括前级的嵌套马赫-曾德尔干涉仪的校准和控制
技术领域
本公开总体上涉及马赫-曾德尔干涉仪(MZI)，并且涉及校准和控制包括前级的MZI。
背景技术
电光装置，例如电光同相正交相(IQ)相位调制器，可用于在光通过IQ相位调制器时将由一组电信号表示的数据编码为光的相位和/或振幅。在典型的IQ相位调制器(例如，马赫-曾德尔(MZ)调制器，例如马赫-曾德尔干涉仪(MZI))中，光(例如，由光源、例如激光器产生)在调制器的I分支和Q分支之间被分开，其中每个分支包括一系列光波导，一组电极(例如，移相器、射频(RF)电极和/或类似物)沿着该系列波导放置(例如，在该系列波导上、上方、附近等)。为了实现IQ调制，Q分支中的部分光与通过I分支的部分光的相位相差90度(即正交)。例如，相应的母直流(DC)偏置可以被施加到布置在I分支和/或Q支上的电极，以便引入相移，该相移使得Q分支中的光部分与I分支中的光部分正交。
在IQ调制器中，光的部分在每个分支的臂之间进一步分开(例如，I分支的左臂和右臂，以及Q分支的左臂和右臂)。为了在光通过IQ相位调制器时在光的每个部分中编码数据，第一电信号(例如，RF信号)被差分地施加到左和右I臂上的电极(这里称为I信号)，而第二电信号被差分地施加到左和右Q臂上的电极(这里称为Q信号)。I信号和Q信号代表要以光的相位和/或振幅编码的数据。将I信号和Q信号施加到各自的臂上，分别对通过I和Q分支的光进行调制。光的调制部分然后在调制器中重新组合以形成调制的输出光。这里，调制的输出光的幅度和/或相位是施加I信号和Q信号的结果，因此，调制输出光携带数据。
发明内容
根据一些实施方式，一种嵌套马赫-曾德尔装置可以包括：母前级干涉仪；母干涉仪，其耦合到母前级干涉仪；第一子前级干涉仪，其耦合到母干涉仪的第一分支；第一子干涉仪，其耦合到第一子前级干涉仪的；第二子前级干涉仪，其耦合到母干涉仪的第二分支；第二子干涉仪，其耦合到第二子前级干涉仪，其中每个干涉仪的相位是电可调的；以及一个或多个组件，用于：确定与由嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联的性能参数；确定性能参数不满足阈值；并且基于确定性能参数不满足阈值，使母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的至少一个前级干涉仪的相位被电调节，以使得所述性能参数满足阈值。
根据一些实施方式，一种方法可以包括：由与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的控制器使嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪具有特定的分流比；由所述控制器并基于使所述母干涉仪具有所述特定分流比，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准；由所述控制器并基于使所述第一子干涉仪被校准，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第一子前级干涉仪被校准；由所述控制器并基于使所述母干涉仪具有所述特定分流比，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第二子干涉仪被校准；以及由控制器基于使第二子干涉仪被校准，使嵌套马赫-曾德尔装置的第二子前级干涉仪被校准。
根据一些实施方式，一种方法可以包括：由控制器识别与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的输出信号；由控制器确定与输出信号相关联的性能参数；由控制器确定性能参数不满足阈值；以及由控制器基于确定性能参数不满足阈值来选择性地调节嵌套马赫-曾德尔装置的前级干涉仪的相位，其中选择性地调节前级干涉仪的相位使得所述性能参数满足阈值。
附图说明
图1是本文描述的包括前级的示例MZI的图示。
图2是本文描述的包括多个前级的示例嵌套MZI的图示。
图3是本文描述的包括多个前级的示例嵌套MZI的图示。
图4是本文描述的包括多个前级和相关控制器的示例嵌套MZI的图示。
图5-7是与校准和控制包括一个或多个前级的嵌套MZI相关的示例过程的流程图。
具体实施方式
对于示例实现的以下详细描述参考附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。
光子集成电路(PIC)可以利用嵌套马赫-曾德尔干涉仪(MZI)来为编码方案(例如，正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)、8QAM、16QAM、64QAM等)生产相干的通信。PIC可以支持生成星座图(例如，由编码方案调制的信号表示为IQ平面中的二维图)。在理想条件下，嵌套MZI可以生成良好形成的星座图来表示数据，其中，例如，星座点可以具有圆形形状，并且可以彼此均匀间隔，以形成以起始点为中心的方形星座。可以表示数据的其他良好形成的星座图也是可能的。
然而，在许多情况下，嵌套MZI的行为可能由于例如与嵌套MZI的组件相关联的制造不一致性、嵌套MZI的组件的老化、嵌套MZI周围变化的热条件等而改变。这些因素可能导致嵌套MZI生产非良好形成的星座图。例如，星座点可能沿着x轴和y轴与原点的距离不同(即，星座图变成矩形而不是正方形)，这是由于与嵌套MZI的母干涉仪相关联的功率比不平衡(也称为I/Q不平衡)；和/或由于与嵌套MZI的至少一个子干涉仪相关联的分流比不平衡，星座点可能没有关于x和/或y轴对称定位。作为另一个例子，星座可以不以起始点为中心(例如，这可能增加与星座图相关联的误差矢量幅度值)，因为与嵌套MZI相关联的至少一个子干涉仪相关联的消光比没有被优化(例如，消光比不满足阈值)。这可能不利地影响嵌套MZI的性能和/或产量。例如，非良好形成的星座图可能会增加与通过嵌套MZI传播的信号相关联的误码率，从而降低与信号相关联的完整性(例如，就数据位而言)。
本文所述的一些实施方式提供了一种嵌套MZI，其包括母前级干涉仪(例如，母前级MZI)；母干涉仪(例如，母MZI)，其耦合到母前级干涉仪；第一子前级干涉仪(例如，第一子前级MZI)，其耦合到母干涉仪的第一分支；第一子干涉仪(例如，第一子MZI)，其耦合到第一子前级干涉仪；第二子前级干涉仪(例如，第二子前级MZI)，其耦合到母干涉仪的第二分支；第二子干涉仪(例如，第二子级MZI)，其耦合到第二子前级干涉仪，以及控制器。在一些实施方式中，控制器可以确定和/或测量与由嵌套MZI生成的星座图相关联的性能参数。性能参数可以是与传输数据相关联的误码率、与星座图相关联的误差矢量幅度、与MZI相关联的分流比、与母MZI相关联的I/Q偏移、与MZI相关联的I/Q不平衡、与MZI相关联的消光比、来自施加到电极的抖动音调的反馈等。在一些实施方式中，控制器可以使母前级干涉仪、母干涉仪、第一子前级干涉仪、第一子干涉仪、第二子前级干涉仪和/或第二子干涉仪的相应相位被电调节，这可以导致性能参数改变。
这样，控制器能够调节嵌套MZI的一个或多个干涉仪的相位，以便于嵌套MZI生成良好形成的星座图。例如，作为校准过程的一部分，控制器可以调节嵌套MZI的一个或多个干涉仪的相应相位(例如，在制造嵌套MZI之后)以提供嵌套MZI的最佳初始功能。作为另一个例子，控制器可以在MZI操作期间调节嵌套MZI的一个或多个干涉仪的相应相位(例如，由于MZI的变化行为)以提供嵌套MZI的最佳使用功能。
因此，控制器可以促进嵌套MZI在嵌套MZI的整个操作寿命期间生成良好形成的星座图。与不使用控制器和前级相比，这可以提高嵌套MZI的性能和/或产量。例如，促进嵌套MZI生成良好形成的星座的控制器可以降低与通过MZI传播的信号相关联的误码率，可以降低与通过MZI传播的信号相关联的EVM，和/或可以增加所制造的MZIPIC的产量。
尽管本文描述的一些实施方式是根据干涉仪来描述的，例如马赫-曾德尔干涉仪，但是本文描述的实施方式可以用于其他类型的设备，例如调制器(例如，马赫-曾德尔调制器等)。此外，本文描述的一些实施方式可用于波导光学器件、自由空间光学器件等，并用于通信系统、调制、测量等。
图1是本文描述的示例MZI 100的示意图。如图1所示，MZI 100可以包括前级MZI105和MZI 110。在一些实施方式中，MZI 100可以包括二进制相移键控(BPSK)发送器。
前级MZI 105可以包括耦合器115、多个前级臂120和耦合器125。耦合器115可以包括单个输入(例如，用以接收来自诸如激光器的光源的光)和多个输出。例如，如图1所示，耦合器115可以是1×2耦合器(例如，具有一个输入和两个输出的耦合器)，其连接到前级臂120-1和120-2。多个前级臂120中的前级臂120可以包括移相器130。例如，如图1所示，前级臂120-1可以包括移相器130-1，前级臂120-2可以包括移相器130-2。每个前级臂120可以连接到耦合器125。耦合器125可以包括多个输入和多个输出。例如，如图1所示，耦合器125可以是2×2耦合器(例如，具有两个输入和两个输出的耦合器)。
耦合器125可以连接到和/或包括在MZI 110中。MZI 110可以包括多个臂135和耦合器140。多个臂135可以分别连接到耦合器125的多个输出。例如，如图1所示，2×2耦合器125的两个输出可以连接到臂135-1和135-2。多个臂135中的臂135可以包括移相器145和/或射频(RF)电极150。例如，如图1所示，臂135-1可以包括移相器145-1和RF电极150-1，臂135-2可以包括移相器145-2和RF电极150-2。每个臂135可以连接到耦合器140。耦合器140可以包括多个输入和多个输出。例如，如图1所示，耦合器140可以是2×2耦合器(例如，具有两个输入和两个输出的耦合器)。
在一些实施方式中，耦合器115、耦合器125和耦合器140可以各自包括分路器/合路器、多模干涉(MMI)耦合器、星形耦合器、定向耦合器或任何其他类似类型的耦合器。移相器130(例如，移相器130-1和移相器130-2)和移相器145(例如，移相器145-1和移相器145-2)可以各自包括电光移相器、热光移相器(也称为“加热器”)等。例如，移相器130-1和移相器130-2可以各自包括热光移相器(例如，以防止和/或减轻穿过前级MZI 105的臂120-1和臂120-2的光的不想要的相位和/或幅度变化)。
在一些实施方式中，如本文进一步描述的，可以调节一个或多个移相器130来分配光量(例如，源自与耦合器115相关联的光源)，其进入MZI 110的每个臂135。例如，移相器130-1和移相器130-2可以被电调节以允许进入MZI 110的臂135-1的光功率和进入臂135-2的光功率平衡(例如，在阈值内彼此相等)，这可以允许与MZI 110相关联的分流比为1和/或与MZI 110相关联的消光比最大化。这样，良好形成的(例如，平衡的)星座图可以由MZI 100生成。
图1中所示的组件的数量和布置作为示例被提供。实际上，与图1中所示的组件相比，可以有更多的组件、更少的组件、不同的组件、不同排列的组件或不同连接的组件。此外，图1中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图1中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。附加地或替代地，一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图1的另一组组件执行的一个或多个功能。
图2是本文描述的示例嵌套MZI 200的示意图。嵌套的MZI 200可以包括母MZI205，母205包括多个MZI 100(这里也称为分支MZI 100)。在一些实施方式中，母MZI 205可以包括I分支和Q分支，其中每个分支包括分支MZI 100。例如，如图2所示，母MZI 205可以包括嵌套在母MZI 205内的分支MZI 100I(例如，与母MZI 205的I分支相关联)和分支MZI 100Q(例如，与母MZI 205的Q分支相关联)。在一些实施方式中，MZI 200可以包括QPSK发送器、QAM发送器等。
母MZI 205可以包括耦合器210、多个臂215和耦合器220。耦合器210可以包括单个输入(例如，以接收来自诸如激光器的光源的光)和多个输出。例如，如图2所示，耦合器210可以是1×2耦合器(例如，具有一个输入和两个输出的耦合器)，其连接到臂215-1和215-2。多个臂215中的臂215可以包括移相器225。例如，如图2所示，臂215-1可以包括移相器225-1，臂215-2可以包括移相器225-2。每个臂215可以与母MZI 205的特定分支相关联，因此可以连接到与该特定分支相关联的分支MZI 100。例如，如图2所示，臂215-1可以与母MZI 205的I分支相关联，并且可以连接到MZI 100I分支，而臂215-2可以与母MZI 205的Q分支相关联，并且可以连接到MZI 100Q分支。在一些实施方式中，可以向移相器225施加电压(例如，移相器225-1或移相器225-2)来产生和/或增加与移相器225相关联的衰减，这可以改变与移相器225相关联的臂215相关联的功率量(例如，这可以允许母MZI 205的I分支和Q分支之间的分流比被优化)。
分支MZI 100I和分支MZI 100Q可以类似于本文参考图1描述的MZI 100来配置。例如，分支MZI 100I可以包括前级MZI 105I和MZI 110I(以下称为子前级MZI 105I和子MZI110I)。子前级MZI 105I可以包括耦合器115I、多个前级臂120I(例如，在图2中显示为前级臂120I-1和120I-2)、耦合器125I和多个移相器130I(例如，在图2中显示为移相器130I-1和130I-2)，它们与关于图1描述的前级MZI 105的相应组件相同或相似。子MZI 110I可以包括多个臂135I(例如，在图2中显示为臂135I-1和135I-2)、耦合器140I、多个移相器145I(例如，在图2中显示为移相器145I-1和145I-2)，以及多个RF电极150I(例如，显示为RF电极150I-1和150I-2)，它们与在此参考图1描述的MZI 110的相应部件相同或相似。
作为另一个例子，分支MZI 100Q可以包括前级MZI 105Q和MZI 110Q(以下称为子前级MZI 105Q和子MZI 110Q)。子前级MZI 105Q可以包括耦合器115Q、多个前级臂120Q(例如，在图2中显示为前级臂120Q-1和120Q-2)、耦合器125Q和多个移相器130Q(例如，在图2中显示为移相器130Q-1和130Q-2)，它们与子前级MZI 105的相应组件相同或相似。子MZI 110Q可以包括多个臂135Q(例如，在图2中显示为臂135Q-1和135Q-2)、耦合器140Q、多个移相器145Q(例如，在图2中显示为移相器145Q-1和145Q-2)，以及多个RF电极150Q(例如，显示为RF电极150Q-1和150Q-2)，它们在此参照图1描述的MZI 110的相应部件相同或相似。
图2中所示的组件的数量和布置作为示例被提供。实际上，与图2中所示的组件相比，可以有更多的组件、更少的组件、不同的组件、不同排列的组件或不同连接的组件。此外，图2中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图2中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。附加地或替代地，一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图2的另一组组件执行的一个或多个功能。
图3是本文描述的示例嵌套MZI 300的示意图。嵌套的MZI 300可以包括母前级MZI305和母MZI 205。在一些实现中，如本文所述，母MZI 205可以包括I分支和Q分支，其中每个分支包括分支MZI 100(例如，分支MZI 100I和分支MZI 100Q，如本文关于图2所述)。
母前级MZI 305可以包括耦合器310和多个前级臂315。耦合器310可以包括单个输入(例如，以接收来自诸如激光器的光源的光)和多个输出。例如，如图3所示，耦合器310可以是1×2耦合器(例如，具有一个输入和两个输出的耦合器)，其连接到前级臂315-1和315-2。多个前级臂315中的前级臂315可以包括移相器320。例如，如图3所示，前级臂315-1可以包括移相器320-1，前级臂315-2可以包括移相器320-2。每个前级臂315可以与母MZI 205的特定分支相关联。例如，如图3所示，前级臂315-1可以与母MZI 205的I分支相关联，并且可以连接到与I分支相关联的母MZI 205的耦合器210的输入，并且前级臂315-2可以与母MZI205的Q分支相关联，并且可以连接到与Q分支相关联的母MZI 205的耦合器210的输入。
图3中所示的组件的数量和布置作为示例被提供。实际上，与图3中所示的组件相比，可以有更多的组件、更少的组件、不同的组件、不同排列的组件或不同连接的组件。此外，图3中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图3中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。附加地或替代地，一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图3的另一组组件执行的一个或多个功能。
图4是本文描述的示例嵌套MZI 400的示意图。嵌套MZI 400可以包括母前级MZI305(例如，如本文结合图3所述)，母MZI 205(例如，如本文结合图2所述)和/或控制器405。在一些实施方式中，控制器405可以是执行由非暂时性计算机可读介质(例如存储器和/或存储组件)存储的软件指令的处理器。控制器405可以用硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。控制器405可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他类型的处理组件。计算机可读介质在此被定义为非暂时性存储设备。存储设备包括单个物理存储设备内的存储空间或分布在多个物理存储设备上的存储空间。附加地或替代地，可以使用硬连线电路来代替软件指令或与软件指令相结合来执行本文描述的一个或多个过程。因此，本文描述的实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
在一些实施方式中，控制器405可以被连接(例如，电连接)到母前级MZI 305和/或母MZI 205的一个或多个组件，以控制一个或多个组件。例如，控制器405可以连接到移相器320(例如，在图4中显示为移相器320-1和320-2)和移相器225(例如，在图4中显示为母MZI205的移相器225-1和225-2)。作为另一个例子，控制器405可以连接到移相器130(例如，在图4中显示为移相器130I-1、130I-2、130Q-1和130Q-2)，移相器145(例如，在图4中显示为移相器145I-1、145I-2、145Q-1和145Q-2)，以及母MZI 205的每个分支MZI 100(在图4中显示为分支MZI 100I和100Q)的射频电极150(在图4中显示为RF电极150I-1、150I-2、150Q-1和150Q-2)。如本文所述，控制器405可被配置为向特定移相器和/或RF电极发送电信号，以控制MZI分支100的母前级MZI 305、母MZI 205和/或子前级MZI 105和/或子MZI 110。
在一些实施方式中，控制器405可以被连接(例如，电连接)到母前级MZI 305和/或母MZI 205的一个或多个组件，以监控一个或多个组件。例如，控制器405可以连接到母前级MZI 305的耦合器310和/或母MZI 205的耦合器210和/或耦合器220的一个或多个输出。作为另一个例子，控制器405可以连接到耦合器115的一个或多个输出(例如，在图4中显示为耦合器115I和115Q)，耦合器125(例如，在图4中显示为耦合器125I和125Q)，和/或耦合器140(例如，在图4中显示为耦合器140I和140Q)，母MZI 205的每个分支MZI 100(在图4中显示为分支MZI 100I和100Q)。在特定示例中，如图4所示，控制器405可以连接到耦合器140I的输出、耦合器140Q的输出和耦合器220的输出。
控制器405可以通过抽头光电二极管(例如，其吸收通过耦合器输出传播的光的一部分光功率)。如本文所述，控制器405可被配置成确定与特定耦合器的特定输出相关联的光功率量，以监控母前级MZI 305、母级MZI 205和/或MZI分支100的子前级MZI 105和/或子MZI 110的操作。在一些实施方式中，控制器405可以监控母前级MZI 305、母MZI 205和/或MZI分支100的子前级MZI 105和/或子MZI 110的操作，以确定分别与母前级MZI 305、母MZI205、分支MZI 100的子前级MZI 105和/或子MZI 110相关联的分流比、I/Q不平衡、消光比等。或者，RF电极150和/或移相器130、145、320的吸收可以产生与光功率成比例的信号，并连接到控制器405。
在一些实施方式中，控制器405可以连接到接收和/或分析由嵌套MZI 400生成的星座图的设备(未示出)，例如数字信号处理器(DSP)设备。因此，控制器405可以从数字信号处理器设备获得关于星座图的信息，例如与星座图相关联的误码率、与星座图相关联的误差矢量幅度、与星座图相关联的I/Q偏移、与星座图相关联的I/Q不平衡等。
在一些实施方式中，控制器405可以校准嵌套MZI 400(例如，在实验室环境中，在嵌套的MZI 400被部署用于现实环境之前)。在一些实施方式中，控制器405可以通过单独校准子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI305来校准嵌套的MZI 400。例如，控制器405可以使子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI 305被空校准。在一些实施方式中，控制器405可以连续校准子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI 305(例如，一次校准一个MZI)。附加地或替代地，控制器405可以同时校准两个或多个子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI 305(例如，同时校准两个或更多MZI)。例如，控制器405可以同时校准子MZI 110I和子MZI 110Q。作为另一个例子，控制器可以同时校准子前级MZI 105I和子前级MZI 105Q。
在一些实施方式中，为了校准嵌套MZI 400，控制器405可以使母MZI205具有特定的分流比(例如，使第一数量的光传播到嵌套MZI 400的I分支，第二数量的光传播到嵌套MZI 400的Q分支)。例如，控制器405可以电调节母前级MZI 305的一个或多个移相器320(例如，通过调节一个或多个移相器320的电压)以使母MZI 205具有特定的分流比。控制器405然后可以校准子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI 305。
在一些实施方式中，控制器405可以在嵌套MZI 400运行时控制嵌套MZI 400(例如，当嵌套的MZI 400用于现实环境中时)。在一些实施方式中，控制器405可以通过单独控制子前级MZI 105I、子MZI 110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI305来控制嵌套的MZI 400。
在一些实施方式中，为了校准或控制特定的MZI(例如，子前级MZI 105I、子MZI110I、子前级MZI 105Q、子MZI 110Q、母MZI 205和/或母前级MZI 305中的一个)，控制器405可以确定与特定MZI相关联的性能参数(例如，通过监控与性能参数相关联的耦合器的输出和/或从数字信号处理器设备获得关于星座图的信息)，并确定性能参数是否满足阈值。例如，控制器405可以基于与由控制器405监控的耦合器的输出相关联的输出信号来确定：与特定MZI相关联的分流比是否匹配最佳分流比(例如，在公差范围内)；与特定MZI相关联的消光比是否大于或等于光学消光比；与特定MZI相关联的I/Q不平衡是否匹配最佳I/Q不平衡(例如，在公差范围内)；和/或类似物。作为另一个例子，控制器405可以基于关于星座图的信息来确定与特定MZI相关联的误差矢量幅度是否小于最佳误差矢量幅度；与特定MZI相关联的I/Q偏移是否小于最佳I/Q偏移；与特定MZI相关联的误码率是否小于最佳误码率；和/或类似物。
控制器405可以确定特定MZI被校准和/或正在良好运行(例如，在嵌套MZI 400的操作期间)。可选地，当性能参数不满足阈值时，控制器405可以确定特定MZI未被校准和/或运行不良。因此，控制器405可以使得特定MZI的相位被调节。例如，控制器405可以电调节特定MZI的臂的移相器，以使得特定MZI的相位被调节，这可以使得性能参数满足阈值。控制器405可以通过使与移相器相关联的电压改变、与移相器相关联的电流改变等来电调节特定MZI臂的移相器。作为另一个例子，控制器405可以电调节特定MZI的第一臂的移相器和特定MZI的第二臂的移相器，以使得特定MZI的相位被调节，这可以使得性能参数满足阈值。控制器405可以通过使与第一臂的移相器和第二臂的移相器相关联的电压差改变来电调节特定MZI的第一臂的移相器和特定MZI的第二臂的移相器。
附加地或替代地，控制器405可以调节与特定MZI相关联的一个或多个移相器，以执行特定MZI的潜在相位扫描、与特定MZI的一个或多个移相器相关联的电压差扫描等，以识别与特定MZI相关联的最佳性能参数相关联的特定相位、施加到一个或多个移相器中的移相器的特定电压、施加到一个或多个移相器的特定电压差等。在一些实施方式中，控制器可以识别通过特定MZI传播的信号的波长(例如，同时执行潜在相位扫描、电压差扫描等)，并且可以将波长、特定相位、特定电压、特定电压差等存储在与控制器405相关联的数据结构中(例如，以允许控制器405在操作期间当特定MZI接收到具有该波长的信号时，施加特定相位、特定电压、特定电压差等)。
以这种方式(例如，通过校准嵌套MZI 400的单个MZI或在嵌套MZI 400的操作期间控制嵌套MZI 400的单个MZI)，控制器405可以促进嵌套MZI 400生成良好形成的星座图。这可以提高嵌套MZI 400的性能和/或产量，例如通过降低与通过MZI传播的信号相关联的误码率，通过降低与通过MZI传播的信号相关联的EVM，和/或通过增加制造的MZIPIC的产量。
图4中所示的组件的数量和布置作为示例被提供。实际上，与图4中所示的组件相比，可以有更多的组件、更少的组件、不同的组件、不同排列的组件或不同连接的组件。此外，图4中的两个或多个组件可以在单个组件内实现，或者图4中所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。附加地或替代地，一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图4的另一组组件执行的一个或多个功能。
图5是与校准和控制包括前级的MZI相关联的示例过程500的流程图。在一些实施方式中，图5的一个或多个过程框可以由控制器来执行(例如，控制器405)。在一些实施方式中，图5的一个或多个过程框可以由与控制器分离或包括控制器的另一组件或一组组件来执行，例如由MZI的一个或多个组件来执行。
如图5所示，过程500可以包括确定与由嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联的性能参数(框510)。例如，控制器可以确定与由嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联的性能参数。
如图5所示，过程500可以包括确定性能参数不满足阈值(框520)。例如，控制器可以确定性能参数不满足阈值。
如图5所示，过程500可以包括基于确定性能参数不满足阈值，电调节嵌套马赫-曾德尔装置的母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪的至少一个前级干涉仪的相位以使得性能参数满足阈值(框530)。
过程500可以包括另外的实施方式，例如下面描述的和/或结合本文别处描述的一个或多个其他过程的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。
在第一实施方式中，所述性能参数包括以下至少一个：与星座图相关联的误码率；与星座图相关联的误差矢量幅度；与干涉仪相关联的分流比；与星座图相关联的I/Q偏移；与星座图相关的I/Q不平衡；与干涉仪相关的消光比；或者来自施加到电极的抖动音调的反馈。
在第二实施方式中，其是单独的或与第一实施方式相结合，母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的特定前级干涉仪包括第一臂和第二臂，并且，电调节所述至少一个前级干涉仪的相位以使所述性能参数满足阈值包括：电调节特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器，以使特定前级干涉仪的相位被电调节，其中电调节特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器使所述性能参数满足阈值。
在第三实施方式中，其是单独的或与第一和第二实施方式中的一个或多个相结合，电调节特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器包括使与移相器相关联的电压改变或与移相器相关联的电流改变中的至少一个。
在第四实施方式中，其是单独的或与第一至第三实施方式中的一个或多个相结合，母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的特定前级干涉仪包括第一臂和第二臂，并且使所述至少一个前级干涉仪的相位被电调节以使性能参数满足阈值包括：电调节特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器，以使特定前级干涉仪的相位被电调节，其中电调节特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器使所述性能参数满足阈值。
在第五实施方式中，其是单独的或与第一至第四实施方式中的一个或多个相结合，电调节特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器包括使与第一臂的移相器和第二臂的移相器相关联的电压差改变。
尽管图5示出了过程500的示例框，但是在一些实施方式中，过程500可以包括与图5中所描绘的框相比额外的框、更少的框、不同的框或者不同排列的框。附加地或替代地，过程500的两个或更多个框可以并行执行。
图6是与校准和控制包括前级的MZI相关联的示例过程600的流程图。在一些实施方式中，图6的一个或多个过程框可以由控制器来执行(例如，控制器405)。在一些实施方式中，图6的一个或多个过程框可以由与控制器分离或包括控制器的另一个组件或一组组件来执行，例如由MZI的一个或多个组件来执行。
如图6所示，过程600可以包括使嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪具有特定的分流比(框610)。例如，如上所述，控制器可以使嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪具有特定的分流比。在一些实施方式中，控制器可以使电压施加到母干涉仪的臂的移相器，以产生和/或增加与移相器相关联的衰减，这可以改变与母干涉仪的臂相关联的功率量，从而使母干涉仪具有特定的分流比(例如，等分流比或其他最佳分流比)。
如图6中进一步所示，过程600可以包括基于使母干涉仪具有特定分流比，使嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准(框620)。例如，如上所述，控制器可以基于使母干涉仪具有特定的分流比，使嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准。
如图6中进一步所示，过程600可以包括基于使第一子干涉仪被校准，使嵌套马赫曾德尔装置的第一子前级干涉仪被校准(框630)。例如，控制器可以基于使第一子干涉仪被校准，使嵌套马赫曾德尔装置的第一子前级干涉仪被校准，如上所述。
如图6中进一步所示，过程600可以包括基于使母干涉仪具有特定分流比，使嵌套马赫曾德尔装置的第二子干涉仪被校准(框640)。例如，如上所述，控制器可以基于使母干涉仪具有特定的分流比，使嵌套马赫-曾德尔装置的第二子干涉仪被校准。
如图6中进一步所示，过程600可以包括基于使第二子干涉仪被校准，使嵌套马赫-曾德尔装置的第二子前级干涉仪被校准(框650)。例如，控制器可以基于使第二子干涉仪被校准，使嵌套马赫-曾德尔装置的第二子前级干涉仪被校准，如上所述。
过程600可以包括额外的实施方式，例如下面描述的和/或结合本文别处描述的一个或多个其他过程的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。
在第一实施方式中，使嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准包括：确定与第一子干涉仪相关联的性能参数；确定所述性能参数不满足阈值，并且基于确定所述性能参数不满足阈值，使得所述第一子干涉仪的相位被电调节以使得所述性能参数满足阈值。
在第二实施方式中，其是单独的或与第一实施方式结合，同时校准第一子干涉仪和第二子干涉仪。
在第三实施方式中，其是单独的或与第一和第二实施方式中的一个或多个相结合，同时校准第一子前级干涉仪和第二子前级干涉仪。
在第四实施方式中，其是单独的或与第一至第三实施方式中的一个或多个结合，使第一子前级干涉仪被校准包括使与第一子前级干涉仪相关联的一个或多个移相器执行对第一子前级干涉仪的潜在相位扫描，以识别与第一子前级干涉仪相关联的性能参数的最优值相关联的特定相位，并将该特定相位存储在数据结构中。
在第五实施方式中，其是单独的或与第一至第四实施方式中的一个或多个结合，使得第一子干涉仪被校准，使得第一子前级干涉仪被校准，使得第二子干涉仪被校准，以及使得第二子前级干涉仪被校准，这些实现以下至少一个：第一子干涉仪中被零校准；第一子前级干涉仪被零校准；第二子干涉仪被零校准；或者第二子前级干涉仪被零校准。
在第六实施方式中，其是单独的或与第一至第五实施方式中的一个或多个结合，使第二子干涉仪被校准包括：识别通过第二子干涉仪传播的信号的波长；电调节第二子干涉仪的臂的移相器，以使得第二子干涉仪的相位被调节；基于电调节第二子干涉仪的臂的移相器，识别与第二子干涉仪相关联的性能参数的最优值相关联的特定相位，并将信号的波长和特定相位存储在数据结构中。
在第七实施方式中，其是单独的或与第一至第六实施方式中的一个或多个结合，使第二子前级干涉仪被校准包括：识别通过第二子前级干涉仪传播的信号的波长；电调节第二子干涉仪的臂的移相器，以使得第二子前级干涉仪的相位被调节；基于电调节第二子前级干涉仪的臂的移相器，识别施加到移相器的特定电压，该特定电压优化与第二子前级干涉仪相关联的性能参数，并将信号的波长和特定电压存储在数据结构中。
尽管图6示出了过程600的示例框，但是在一些实现中，过程600可以包括与图6中所示的那些框相比的附加框、更少的框、不同的框或不同排列的框。附加地或替代地，过程600的两个或更多个框可以并行执行。另外，该过程可以迭代地执行。
图7是与校准和控制包括前级的MZI相关联的示例过程700的流程图。在一些实施方式中，图7的一个或多个过程框可以由控制器来执行(例如，控制器405)。在一些实施方式中，图7的一个或多个过程框可以由与控制器分离或包括控制器的另一个组件或一组组件来执行，例如由MZI的一个或多个组件来执行。
如图7所示，过程700可以包括识别与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的输出信号(框710)。例如，如上所述，控制器可以识别与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的输出信号。
如图7进一步所示，过程700可以包括确定与输出信号相关联的性能参数(框720)。例如，如上所述，控制器可以确定与输出信号相关联的性能参数。
如图7进一步所示，过程700可以包括确定性能参数不满足阈值(框730)。例如，如上所述，控制器可以确定性能参数不满足阈值。
如图7进一步所示，过程700可以包括基于确定性能参数不满足阈值来选择性地调节嵌套马赫-曾德尔装置的前级干涉仪的相位，其中选择性地调节前级干涉仪的相位使得性能参数满足阈值(框740)。例如，如上所述，控制器可以通过控制器并基于确定性能参数不满足阈值来选择性地调节嵌套马赫-曾德尔装置的前级干涉仪的相位。在一些实施方式中，选择性地调节前级干涉仪的相位使得性能参数满足阈值。
过程700可以包括额外的实施方式，例如下面描述的和/或结合本文别处描述的一个或多个其他过程的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。
在第一实施方式中，输出信号与嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联。
在第二实施方式中，其是单独的或与第一实施方式结合，前级干涉仪是嵌套马赫-曾德尔装置的母前级干涉仪，并且输出信号与耦合到母前级干涉仪的嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪的输出相关联。
在第三实施方式中，其是单独的或与第一和第二实施方式中的一个或多个结合，前级干涉仪是嵌套马赫-曾德尔装置的子前级干涉仪，并且输出信号与耦合到子前级干涉仪的嵌套马赫-曾德尔装置的子干涉仪的输出相关联。
在第四实施方式中，其是单独的或与第一至第三实施方式中的一个或多个相结合，选择性地调节前级干涉仪的相位包括引起与和前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描，其中前级干涉仪的相位在与和前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描期间改变；基于引起与前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描，监控输出信号以识别与输出信号相关联的特定性能参数；确定与特定性能参数相关联的特定电压差；以及使多个移相器具有特定的电压差，其中使多个移相器具有特定的电压差使得前级干涉仪的相位调节到与特定的电压差相关联的特定相位。可选地，该实施方式可以包括对信号进行采样并收敛以获得阈值的算法。
在第五实施方式中，其是单独的或与第一至第四实施方式中的一个或多个相结合，过程700包括识别与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的附加输出信号；确定与附加输出信号相关联的附加性能参数；确定附加性能参数不满足附加阈值；以及基于确定附加性能参数不满足附加阈值，选择性地调节嵌套马赫-曾德尔装置的不同的前级干涉仪的相位，其中选择性地调节不同的前级干涉仪的相位导致附加性能参数满足附加阈值。
尽管图7示出了过程700的示例框，但是在一些实现中，过程700可以包括与图7中所示的那些框相比的附加框、更少的框、不同的框或者不同排列的框。附加地或替代地，过程700的两个或更多个框可以并行执行。
前述公开内容提供了说明和描述，但不旨在穷举或将实施方式限制到所公开的精确形式。可以根据上述公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。此外，本文描述的任何实施方式可以被组合，除非前述公开明确地提出一个或多个实施方式可以不被组合的理由。
如此处所使用的，术语“组件”旨在被广义地解释为硬件、固件和/或硬件和软件的组合。
显然，本文描述的系统和/或方法可以以不同形式的硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。用于实现这些系统和/或方法的实际专用控制硬件或软件代码并不限制这些实现。因此，系统和/或方法的操作和行为在此被描述而不参考特定的软件代码——应当理解，软件和硬件可以被设计成基于此处的描述来实现系统和/或方法。
本文结合阈值描述了一些实现。如这里所使用的，根据上下文，满足阈值可以指大于阈值、多于阈值、高于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、少于阈值、低于阈值、小于或等于阈值、等于阈值等的值。这取决于上下文。
即使特征的特定组合在权利要求中被引用和/或在说明书中被公开，这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中没有具体叙述和/或说明书中没有公开的方式进行组合。尽管列出的每个从属权利要求可以直接依赖于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求书中的每个其他权利要求的组合。
除非明确说明，否则这里使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“所述”旨在包括与冠词“所述”相关联的一个或多个项目，并且可以与“所述一个或多个”互换使用。此外，如此处所使用的，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。当只打算一个项目时，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如这里所使用的，术语“具有”、“包括”、“包含”等意在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“或”在串联使用时旨在包括在内，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅其中之一”结合使用)。
相关申请
本申请要求2020年2月21日提交的美国临时专利申请第62/979,929号的优先权，其标题为“PRE-STAGE MACH-ZEHNDER MODULATOR”，其内容通过引用整体合并于此。

Claims (19)

1.一种嵌套马赫-曾德尔装置，包括：
母前级干涉仪；
母干涉仪，其耦合到母前级干涉仪；
第一子前级干涉仪，其耦合到母干涉仪的第一分支；
第一子干涉仪，其耦合到第一子前级干涉仪；
第二子前级干涉仪，其耦合到母干涉仪的第二分支；
第二子干涉仪，其耦合到第二子前级干涉仪，
其中，每个干涉仪的相位是电可调的；以及
一个或多个组件，用于：
确定与由嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联的性能参数；
确定性能参数不满足阈值；和
基于确定性能参数不满足阈值，使母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的至少一个前级干涉仪的相位被电调节，以使性能参数满足阈值；
其中，所述性能参数包括以下至少一个：
与星座图相关联的误码率；
与星座图相关联的误差矢量幅度；
与干涉仪相关联的分流比；
与星座图相关联的I/Q偏移；
与星座图相关的I/Q不平衡；
与干涉仪相关的消光比；或者
来自施加到电极的抖动音调的反馈。
2.根据权利要求1所述的嵌套马赫-曾德尔装置，其中，所述母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的特定前级干涉仪包括第一臂和第二臂，
其中，当使所述至少一个前级干涉仪的相位被电调节以使所述性能参数满足所述阈值时，所述一个或多个组件用于：
电调节特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器，以使特定前级干涉仪的相位被电调节，
其中，电调节所述特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器使得性能参数满足阈值。
3.根据权利要求2所述的嵌套马赫-曾德尔装置，其中，当电调节所述特定前级干涉仪的第一臂或第二臂的移相器时，所述一个或多个组件将导致以下至少一个：
与移相器相关联的电压改变；或者
与移相器相关联的电流改变。
4.根据权利要求1所述的嵌套马赫-曾德尔装置，其中，所述母前级干涉仪、第一子前级干涉仪或第二子前级干涉仪中的特定前级干涉仪包括第一臂和第二臂，
其中，当使所述至少一个前级干涉仪的相位被电调节以使所述性能参数满足所述阈值时，所述一个或多个组件用于：
电调节特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器，以使特定前级干涉仪的相位被电调节，
其中，电调节特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器使得性能参数满足阈值。
5.根据权利要求4所述的嵌套马赫-曾德尔装置，其中，当电调节所述特定前级干涉仪的第一臂的移相器和第二臂的移相器时，所述一个或多个部件将导致：
与第一臂的移相器和第二臂的移相器相关联的电压差改变。
6.一种方法，包括：
由与根据权利要求1-5中任一项所述的嵌套马赫-曾德尔装置相关联的控制器使嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪具有特定分流比；
由所述控制器基于使母干涉仪具有所述特定分流比，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准；
由所述控制器基于使第一子干涉仪被校准，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第一子前级干涉仪被校准；
由所述控制器基于使母干涉仪具有所述特定分流比，使所述嵌套马赫-曾德尔装置的第二子干涉仪被校准；和
由所述控制器基于使第二子干涉仪被校准，使嵌套马赫-曾德尔装置的第二子前级干涉仪被校准。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，使嵌套马赫-曾德尔装置的第一子干涉仪被校准包括：
确定与第一子干涉仪相关联的性能参数；
确定性能参数不满足阈值；和
基于确定性能参数不满足阈值，使第一子干涉仪的相位被电调节以使性能参数满足阈值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，第一子干涉仪和第二子干涉仪被同时校准。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，第一子前级干涉仪和第二子前级干涉仪被同时校准。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，使第一子前级干涉仪被校准包括：
使与第一子前级干涉仪相关联的一个或多个移相器执行对第一子前级干涉仪的潜在相位的扫描，以识别与第一子前级干涉仪相关联的与性能参数的最优值相关联的第一特定相位；以及
将所述第一特定相位存储在数据结构中。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，使所述第一子干涉仪被校准，使所述第一子前级干涉仪被校准，使所述第二子干涉仪被校准，以及使所述第二子前级干涉仪被校准导致以下至少一个：
第一子干涉仪被零校准；
第一子前级干涉仪被零校准；
第二子干涉仪被零校准；或者
第二子前级干涉仪被零校准。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，使所述第二子干涉仪被校准包括：
识别通过第二子干涉仪传播的信号的波长；
电调节第二子干涉仪的臂的移相器，以使得第二子干涉仪的相位被调节；
基于电调节第二子干涉仪的臂的移相器，识别与第二子干涉仪相关联的与性能参数的最优值相关联的第二特定相位；和
将信号的波长和所述第二特定相位存储在数据结构中。
13.根据权利要求6所述的方法，其中，使所述第二子前级干涉仪被校准包括：
识别通过第二子前级干涉仪传播的信号的波长；
电调节第二子干涉仪的臂的移相器，以使得第二子前级干涉仪的相位被调节；
基于电调节第二子前级干涉仪的臂的移相器，识别施加到移相器的特定电压，该特定电压优化与第二子前级干涉仪相关联的性能参数；和
将信号的波长和特定电压存储在数据结构中。
14.一种方法，包括：
由控制器识别与根据权利要求1-5中任一项所述的嵌套马赫-曾德尔装置相关联的输出信号；
由控制器确定与输出信号相关联的性能参数；
由控制器确定性能参数不满足阈值；和
由控制器基于确定所述性能参数不满足所述阈值，选择性地调节所述嵌套马赫-曾德尔装置的前级干涉仪的相位，
其中，选择性地调节前级干涉仪的相位使得性能参数满足阈值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述输出信号与由所述嵌套马赫-曾德尔装置生成的星座图相关联。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述前级干涉仪是嵌套马赫-曾德尔装置的母前级干涉仪，并且，所述输出信号与耦合到母前级干涉仪的嵌套马赫-曾德尔装置的母干涉仪的输出相关联。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述前级干涉仪是嵌套马赫-曾德尔装置的子前级干涉仪，并且，所述输出信号与耦合到所述子前级干涉仪的嵌套马赫-曾德尔装置的子干涉仪的输出相关联。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，选择性地调节所述前级干涉仪的相位包括：
引起与前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描，
其中，前级干涉仪的相位在与前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描期间改变；
基于引起与前级干涉仪相关联的多个移相器相关联的电压差的扫描，监控输出信号以识别与输出信号相关联的特定性能参数；
确定与特定性能参数相关联的特定电压差；和
使多个移相器具有特定电压差，
其中，使所述多个移相器具有所述特定电压差使得所述前级干涉仪的相位调节到与所述特定电压差相关联的相位。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
识别与嵌套马赫-曾德尔装置相关联的附加输出信号；
确定与附加输出信号相关联的附加性能参数；
确定附加性能参数不满足附加阈值；和
基于确定附加性能参数不满足附加阈值，选择性地调节嵌套马赫-曾德尔装置的不同的前级干涉仪的相位，
其中，选择性地调节不同的前级干涉仪的相位使得附加性能参数满足附加阈值。
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