CN114089551B - 一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器 - Google Patents
一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，通过设置的调制臂位于2×2MMI结构和1×2分光结构之间，上下调制臂设计完全对称，调制臂两侧具有对称设计的调制电极起信号加载的作用，对称的电极结构也保证了马赫曾德尔干涉结构上下臂之间不会引入相位差，光从所述2×2MMI结构的一个输入端口或者所述1×2分光结构进入，由于所述2×2MMI结构的自映像效应，会引入π/2的相位差，使得调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器。
背景技术
随着5G通信的迅速发展，现代通信对信息大容量与高速化的需求不断提高，光作为一种高速，高带宽，多维度的传输媒介，使得光通信技术迅猛发展，光调制器作为一种将电信号转换为光信号的器件，随着半导体工艺的成熟，集成光子技术迅速发展，马赫曾德尔电光调制器作为一种重要调制器件，广泛应用在光纤通信、复用技术和量子光学等众多领域。
通常MZI调制器施加电极电压与光功率成余弦函数平方的变化关系，需要将光电调制区域调整在线性工作区内，通常情况下光信号调制在电极上施加的为小信号电压，调制变化区域较小，在线性工作区域内，由于电信号与光信号的映射函数关系为简单线性关系，电调制信号所携带的信息调制到光信号中后，信息内容与信息前后之间的关系不发生变化与失真，根据以上几点原因，在使用MZI调制器进行调制时需要将工作点调整到线性工作区中心进行调制。
现有的电光调制器在使用的过程中存在一些不足之处需要进行改进，首先在实际环境下，MZI调制器容易受到温度、外界压力与机械震动等作用的影响，导致线性区工作点发生漂移，偏离之前设定的偏置工作点，从而导致输出信号稳定性下降，影响整个光通信系统的传输性能，因此需要实现对MZI的工作状态进行监控，当发生漂移后及时进行矫正，使其回归最初设置的偏置工作点，通过借助外部电路与一些自动控制系统，可以实现MZI工作点的稳定与补偿，但这些方法往往需要较为复杂的系统性设计，涉及众多电路控制部分，大大增加了器件成本，不同设计对工作点的稳定也各不相同。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，以改善上述问题，本申请具体是这样的：包括2×2MMI结构、调制臂、1×2分光结构，所述调制臂位于所述2×2MMI结构和所述1×2分光结构之间，所述调制臂两侧设置有对称调制电极，光从所述2×2MMI结构的一个输入端口或者所述1×2分光结构进入，由于所述2×2MMI结构的自映像效应，会引入π/2的相位差，使调制器的工作点自动稳定在3dB工作点。
作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构包括1×2MMI耦合器结构、定向耦合器结构或Y分支结构的波导器件。
作为本申请优选的技术方案，所述1×2MMI耦合器结构传输矩阵为所述调制臂的传输矩阵为/>
式中，i为虚数单位；分别为两条调制臂的传输相位。
作为本申请优选的技术方案，所述2×2MMI结构中光从所述输入端的一个端口输入，所述输入端另一端口为零输入，两个输出端口的光强相同且相位差为90度，上下所述调制臂进入所述1×2分光结构后干涉输出，调制电极加载电压为0V时，调制器输出光功率自动偏置在3dB工作点。
作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构输入光，两个输出端口光强相位相同，经过所述调制臂进入所述2×2MMI结构，引入90度相位差，所述2×2MMI结构两个输出端口光强相同自动偏置在3dB工作点。
作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构作为分路器时传输矩阵表示为所述1×2分光结构作为合路器时传输矩阵为T3＝[1 1]。
作为本申请优选的技术方案，所述2×2MMI结构的一个端口输入时，输出端口的场强公式为：当光从所述2×2MMI结构的一个端口输入时，输出端口的场强公式为：上下调制臂引入相位差/>取决于两臂射频信号的差值，因此，输出信号处于/>偏置点处，当光从1×2分光结构输入时，2×2MMI的两个输出端口的场强可以表示为：/>2×2MMI的两个输出端口的信号均处于/>偏置点处，且随射频信号带来的光功率变换趋势相反，形成互补双输出/>
作为本申请优选的技术方案，还包括调制臂波导结构，所述调制臂波导结构上下和电极设计完全对称，所述调制臂波导结构为脊波导或条波导。
作为本申请优选的技术方案，调制臂中采用共面波导电极进行调制。
作为本申请优选的技术方案，电光调制器采用薄膜铌酸锂材料，所述薄膜铌酸锂材料包括绝缘体上薄膜铌酸锂和键合型薄膜铌酸锂。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在本申请的方案中：
1.通过设置的调制臂位于2×2MMI结构和1×2分光结构之间，上下调制臂设计完全对称；调制臂两侧具有对称设计的调制电极，起信号加载的作用，同时对称的电极结构也保证了马赫曾德尔干涉结构上下臂之间不会引入相位差；
2.通过设置的光可以从2×2MMI的一个输入端口或者1×2分光结构进入，由于2×2MMI结构的自映像效应，会引入π/2的相位差，使得调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动；
3.通过设置的对于1×2MMI耦合器，其传输矩阵可以表示为：调制臂可以表示为：/>1×2分光结构作为分路器和合路器时分别表示为：/>和T3＝[1 1]，当光从2×2MMI的一个端口输入时，输出端口的场强可以表示为：上下调制臂引入相位差/>取决于两臂射频信号的差值，因此，输出信号处于/>偏置点处，当光从1×2分光结构输入时，2×2MMI的两个输出端口的场强可以表示为：/>2×2MMI的两个输出端口的信号均处于/>偏置点处，且随射频信号带来的光功率变换趋势相反，形成互补双输出。
附图说明：
图1为本申请提供的工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器的结构示意图；
图2为本申请提供的工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器的线性工作区示意图结构示意图；
图3为本申请提供的工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器的材质图。
图中标示：
1、2×2MMI结构；2、调制臂；3、RF电极；4、1×2分光结构。
具体实施方式1
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如图1-图3，本实施方式提出一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，包括2×2MMI结构1、调制臂2、1×2分光结构4，调制臂2位于2×2MMI结构1和1×2分光结构4之间，调制臂2两侧设置有对称调制电极，光从所述2×2MMI结构1的一个输入端口或者所述1×2分光结构4进入，由于所述2×2MMI结构1的自映像效应，会引入π/2的相位差，使调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动，当光从2×2MMI结构1的任一输入端口进入，另一输入端口为零输入，两个输出端口的光强相等，相位差为90度，经过上下调制臂2进入1×2分光结构4后干涉输出。当调制电极上加载电压为0V时，调制器输出光功率即自动偏置在3dB工作点上。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，1×2分光结构4可以为1×2MMI耦合器结构、定向耦合器结构或Y分支结构等能任何能实现50：50光功率分合束且不引入额外相位延时的波导器件。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，1×2MMI耦合器结构传输矩阵为1×2MMI耦合器结构调制臂为/>
具体实施方式2
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，包括2×2MMI结构1、调制臂2、1×2分光结构4，调制臂2位于2×2MMI结构1和1×2分光结构4之间，调制臂2两侧设置有对称调制电极，光从所述2×2MMI结构1的一个输入端口或者所述1×2分光结构4进入，由于所述2×2MMI结构1的自映像效应，会引入π/2的相位差，使调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动，当光从1×2分光结构4输入，两个输出端口光强相等，相位相同，经过上下调制臂2进入2×2MMI结构1两个输入端口，由于其引入90度相位差，2×2MMI结构1两个输出端口光强相等，均自动偏置在3dB工作点上，其中一路作为输出即可，另一路可进行实时监控。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，1×2分光结构4作为分路器时传输矩阵表示为1×2分光结构4作为合路器时传输矩阵为T3＝[1 1]。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，2×2MMI结构1的一个端口输入时，输出端口的场强公式为：上下调制臂引入相位差取决于两臂射频信号的差值，因此，输出信号处于/>偏置点处，当光从1×2分光结构4输入时，2×2MMI结构1的两个输出端口的场强可以表示为：/>2×2MMI结构1的两个输出端口的信号均处于/>偏置点处，且随射频信号带来的光功率变换趋势相反，形成互补双输出。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，还包括调制臂2波导结构，调制臂2波导结构上下和电极设计完全对称，调制臂2波导结构为脊波导或条波导。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，调制臂2中采用共面波导电极进行调制。
作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，电光调制器采用薄膜铌酸锂材料，薄膜铌酸锂材料包括绝缘体上薄膜铌酸锂和键合型薄膜铌酸锂。
工作原理：本发明在使用的过程中，首先将调制臂2位于2×2MMI结构1和1×2分光结构4之间，上下调制臂2设计完全对称；调制臂2两侧具有对称设计的调制电极，起信号加载的作用，同时对称的电极结构也保证了马赫曾德尔干涉结构上下臂之间不会引入相位差。光可以从2×2MMI结构1的一个输入端口或者1×2分光结构4进入，由于2×2MMI结构1的自映像效应，会引入π/2的相位差，使得调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动，当光从2×2MMI结构1的任一输入端口进入，另一输入端口为零输入，两个输出端口的光强相等，相位差为90度，经过上下调制臂2进入1×2分光结构4后干涉输出。当调制电极上加载电压为0V时，调制器输出光功率即自动偏置在3dB工作点上，当光从1×2分光结构4输入，两个输出端口光强相等，相位相同，经过上下调制臂2进入2×2MMI结构1两个输入端口，由于其引入90度相位差，2×2MMI结构1两个输出端口光强相等，均自动偏置在3dB工作点上，其中一路作为输出即可，另一路可进行实时监控。
工作点稳定具体实现原理为：对于1×2MMI耦合器，其传输矩阵可以表示为：调制臂可以表示为：/>1×2分光结构4作为分路器和合路器时分别表示为：/>和T3＝[1 1]，当光从2×2MMI的一个端口输入时，输出端口的场强可以表示为：/>上下调制臂2引入相位差/>取决于两臂射频信号的差值，因此，输出信号处于/>偏置点处，当光从1×2分光结构4输入时，2×2MMI结构1的两个输出端口的场强可以表示为：/>2×2MMI结构1的两个输出端口的信号均处于/>偏置点处，且随射频信号带来的光功率变换趋势相反，形成互补双输出。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其特征在于，包括2×2MMI结构(1)、调制臂(2)、1×2分光结构(4)，所述调制臂(2)位于所述2×2MMI结构(1)和所述1×2分光结构(4)之间，所述调制臂(2)两侧设置有对称调制电极，光从所述2×2MMI结构(1)的一个输入端口或者所述1×2分光结构(4)进入，由于所述2×2MMI结构(1)的自映像效应，会引入π/2的相位差，使调制器的工作点自动稳定在3dB工作点；
所述1×2分光结构(4)包括1×2MMI耦合器结构、定向耦合器结构或Y分支结构的波导器件；
所述1×2MMI耦合器结构传输矩阵为所述调制臂的传输矩阵为
式中，i为虚数单位；分别为两条调制臂的传输相位；
所述2×2MMI结构(1)中光从所述输入端的一个端口输入，所述输入端另一端口为零输入，两个输出端口的光强相同且相位差为90度，经过所述调制臂(2)进入所述1×2分光结构(4)后干涉输出，调制电极加载电压为0V时，调制器输出光功率自动偏置在3dB工作点；
所述1×2分光结构(4)输入光，两个输出端口光强相位相同，经过所述调制臂(2)进入所述2×2MMI结构(1)，引入90度相位差，所述2×2MMI结构(1)两个输出端口光强相同自动偏置在3dB工作点；
所述1×2分光结构(4)输入光，两个输出端口光强相位相同，经过所述调制臂(2)进入所述2×2MMI结构(1)，引入90度相位差，所述2×2MMI结构(1)两个输出端口光强相同自动偏置在3dB工作点；
所述1×2分光结构(4)作为分路器时传输矩阵表示为所述1×2分光结构(4)作为合路器时传输矩阵为T3＝[1 1]；
当光从所述2×2MMI结构(1)的一个端口输入时，输出端口的场强公式为：上下调制臂引入相位差/>取决于两臂射频信号的差值，因此，输出信号处于/>偏置点处，当光从1×2分光结构(4)输入时，2×2MMI结构(1)的两个输出端口的场强可以表示为：/>2×2MMI结构(1)的两个输出端口的信号均处于/>偏置点处，且随射频信号带来的光功率变换趋势相反，形成互补双输出。
2.根据权利要求1所述的一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其特征在于，还包括调制臂波导结构，所述调制臂波导结构上下和电极设计完全对称，所述调制臂波导结构为脊波导或条波导。
3.根据权利要求1所述的一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其特征在于，调制臂(2)中采用共面波导电极进行调制。
4.根据权利要求1所述的一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其特征在于，电光调制器采用薄膜铌酸锂材料，所述薄膜铌酸锂材料包括绝缘体上薄膜铌酸锂和键合型薄膜铌酸锂。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0572575A (ja) * | 1991-03-22 | 1993-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型マトリツクス光スイツチ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0572575A (ja) * | 1991-03-22 | 1993-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型マトリツクス光スイツチ |
| CN104849878A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-19 | 东南大学 | 一种基于马赫-曾德结构的氮化硅波导热光开关阵列芯片及其制作方法 |
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| CN110220676A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于分束器的波导传输损耗的测量装置及测量方法 |
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