CN116184691A - 一种电光可调的装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电光可调的装置和通信系统，该装置包括：波导、第一光栅、电极对，所述波导，用于传输N个波长的信号光；所述第一光栅，包括M个不同的周期，用于选择所述N个波长的信号光中的M个波长的信号光；所述电极对，用于调制所述M个波长的信号光，其中，M和N为大于1的整数。本申请提供的装置，通过具有变化周期的光栅，实现了多个波长信号光的独立调节。

Description

一种电光可调的装置和通信系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种电光可调的装置和通信系统。

背景技术

随着5G、物联网、大数据、云计算等新兴业务的不断涌现和普及，急速增长的数据传输量对光通信的带宽提出了越来越高的要求。光通信系统中发射机的调制器负责将电信号转换为光信号，是光通信系统中最核心的部件之一，同时也是影响光通信系统带宽的主要因素。

高容量的光纤通信系统基于波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)技术而实现，WDM使得一根光纤中存在数十条甚至上百条光波道，不同的波长通道承载不同的信息，从而达到增加单根光线数据传输速率的目的。

为了将不同的信息加载到多个光波长通道上，需要使用与波长通道数量相同的调制器，因此增加了发射机的成本和体积。

如何实现单个调制器对多波长的独立调节，从而提高电信号到光信号的转换过程的效率，同时提高电信号到光信号的转换过程的效率，从而提高光通信系统的性能，是亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种电光可调的装置和通信系统，能够实现多个波长信号光的独立调节。

第一方面，提供了一种电光可调的装置，该装置包括：波导、第一光栅、电极对，所述波导，用于传输N个波长的信号光；所述第一光栅，包括M个不同的周期，用于选择所述N个波长的信号光中的部分或全部信号光；所述电极对，用于调制所述M个波长的信号光，其中，M和N为大于1的整数。

需要说明的是，在本申请的方案中，对M和N之间的关系并不限定，M可以小于N，M可以等于N，M也可以大于N。当M小于N时，该第一光栅的M个周期可以用于对N个波长信号光中的部分而非全部的波长信号光进行选择。当M等于N或者大于N时，该第一光栅的M个周期用于对N个波长信号光的全部波长信号光进行选择或者该第一光栅的M个周期可以用于对N个波长信号光中的部分而非全部的波长信号光进行选择。应理解，当该第一光栅的M个周期用于对N个波长信号光中的部分而非全部的波长信号光进行选择时，表明该第一光栅的M个周期中至少一个周期能够对应N个波长信号光中的至少一个，即该第一光栅的M个周期中至少一个周期对N个波长信号光中的至少一个波长的信号光具有选择的作用，例如，具有布拉格效应等。由于该M个周期是不相同的，因此，选择出的N个信号光中的至少一个信号光之间的波长也不相同。

可选的，当M大于N时，由于该第一光栅的N个周期之外的其他周期可以不用于波长选择，因此，N个周期之外的其他周期可以相同，也可以不相同。

可选地，在本申请的方案中，电极对可以包括至少一对，该至少一对电极对用于将电信号加载到光通道中，实现电光转换。

基于上述方案，本申请通过设置具有变化周期的光栅来选择特定的波长信号光，并利用电极对对选择出的信号光进行调制，适用于多波长信号系统中独立对某一波长信号进行调制，能够节约器件的体积和成本，提高电信号到光信号的转换过程的效率。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一光栅位于所述波导的侧壁处或者上方，所述第一光栅与所述波导之间的距离大于或者等于0。

应理解，该第一光栅可以通过不完全刻蚀形成在波导的侧壁上或者波导的上方，也可以作为独立的元件倍放置在波导的侧壁处或者波导的上方，此时，该第一光栅与波导之间的距离应该满足一定的距离要求，例如，可以是一个波长的距离之内等。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述装置还包括：第二光栅，包括M个不同的周期，用于与所述第一光栅共同选择所述M个波长的信号光。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二光栅与所述第一光栅位于所述波导的不同两侧，或所述第二光栅与所述第一光栅共同位于所述波导的上方，其中，在所述波导沿着延伸方向的同一个位置处的所述第二光栅的周期与所述第一光栅的周期具有周期差。

基于上述方案，本申请提供的电光可调的装置，结合光栅之间的周期差，提高了光栅选择信号光的能力，提升了系统的精度。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述波导沿着延伸方向的所有位置处的所述周期差为定值。

应理解，实际加工的光栅周期可能存在误差，当第一光栅和第二光栅的同一位置处的周期差满足一定的精度要求范围时，该周期差可以看作定值。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电极对的数量为K个，所述K个电极对共用每个电极对中的同一个电极。

应理解，在本申请的方案中，对K和N之间的关系并不限定，K可以小于N，K可以等于N，K也可以大于N。当K小于N时，该K个电极对可以用于对K个被光栅选择出来的不同波长信号光进行调制。当K等于N时，若有N个不用波长的信号光被选择，则该K个电极对可以用于对N个信号光同时进行调制。当K大于N时，该装置具有能够调制K个不同波长信号光的能力。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述波导的材料包括半导体材料硅，所述波导靠近电极对的区域分别进行P型掺杂与N型掺杂。

基于上述方案，通过P型掺杂与N型掺杂的波导材料，可以进一步提升电光可调装置的电光转换效率。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述波导的材料包括具有线性电光效应的材料，如铌酸锂等。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述波导的形状包括S型结构。

基于上述方案，通过S型结构的波导，可以进一步缩减电光可调装置的体积。

第二方面，提供了一种通信系统，该系统包括：发射机，所述发射机包括上述第一方面提供的装置，并输出第一光信号；传输介质，用于传输所述发射机输出的第一光信号；接收机，用于将所述第一光信号转换为第一电信号。

附图说明

图1示出了一个典型的WDM光通信系统的示意图。

图2示出了一种基于MZ干涉仪结构的调制器的示意图。

图3示出了一种基于微环谐振腔结构的调制器的示意图和微环谐振腔的传输光谱示意图。

图4示出了本申请实施例提供的一种WDM光通信系统的发射机400的示意图。

图5示出了本申请实施例提供的一种WDM光通信系统的发射机500的示意图。

图6示出了本申请实施例提供的一种电光可调的装置600的示意图。

图7示出了本申请实施例提供的一种电光可调的装置700的示意图示意图。

图8示出了本申请实施例提供的一种电光可调的装置800的示意图示意图。

图9示出了本申请实施例提供的一种光栅周期变化方式。

图10示出了基于本申请实施例提供的电光可调的装置对波长的调制效果以及谐振腔结构的调制器的调制结果。

图11基于本申请实施例提供的电光可调的装置对波长的调制效果。

图12示出了本申请实施例提供的在不同器件长度下的透射与反射光谱。

图13示出了本申请实施例提供的对器件其中一段波导施加电场引起的传输光谱的变化图。

图14示出了本申请实施例提供的一种波导结构。

图15示出了本申请实施例提供的4种光栅的结构示意图。

图16示出了本申请实施例提供的一种使用波导厚度变化的方式形成的光栅结构的示意图。

图17示出了本申请实施例提供的一种波导结构。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

不断增长的光纤带宽需求推动着光通信系统向前发展和应用，典型的光通信系统一般由发射机、传输介质和接收机三大部分组成。其中，发射机用于将电信号转换为光信号并输出，输出的光信号经过传输介质的传输，由接收机接收并将接收的光信号转换为电信号。在发射机中，负责将电信号转换为光信号的器件为调制器，调制器是光通信系统中最核心的部件之一，其应有足够宽的调制带宽，以高效率无畸变地传输信息。

当前，高容量的光纤通信系统基于波分复用(wavelength-divisionmultiplexing，WDM)而实现，即在多个不同的波长的光通道中加载不同的信息，多个波长的光信号在同一根光纤中传输，从而达到增加单根光纤数据传输速率的目的。图1示出了一个典型的WDM光通信系统的示意图，在如图1所示的光通信系统中，对每一个特定波长的光通道，即发射机中各个激光模块产生的不同光波，发射机需要对应的配置一个调制器用于将电芯片中的电信号加载到特定的提前设计好的上述不同波长的光波上。

例如，目前最常使用的基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,MZ)干涉仪结构的调制器，其示意图如图2所示。当光信号经光输入端进入电光调制器后，该光信号被1x2分束器分离成两部分，分别被导向MZ干涉仪的两个臂，其中至少在MZ干涉仪的一个臂，其波导的折射率随着电极的电信号而变化，使得该臂的光信号相位也跟着变化，于是两臂的光相位差产生变化，随后，MZ干涉仪两臂的光信号被2x1合束器合并，两光信号发生干涉，使得合并后的光信号的特性相较光输入端的光信号在光强度或光相位等发生改变，经调制后的光信号由光输出端输出。

然而对于基于MZ干涉仪结构的调制器，由于该调制器具有较为平坦的波长响应，即在WDM系统中对不同的波长通道响应是一致的，因此，难以使用一个MZ调制器就达到独立调节多个波长的信号的目的，如果想要实现多个波长的信号的独立调节，就需要使用与波长通道数量相同的MZ调制器，这样将带来成本上的增长。

此外，还有一种基于微环谐振腔结构调制器，其结构示意图可以参考图3中的3(a)所示。光信号可以通过倏逝波耦合从传输波导耦合至微环谐振腔。在微环谐振腔中存在一段波导，该波导的折射率能够随着电极的电信号而变化，使得光信号相位也跟着变化，因此，微环谐振腔的谐振波长产生移动，进而改变输出光信号的特性。

在微环谐振腔的输出光谱图3(b)中，不同谐振波长之间的波长间隔为自由光谱范围(free spectral range,FSR)。当微环谐振条件改变时，FSR不变，即多个谐振波长是整体一起平移的，换句话说，当施加调制信号时，相邻的几个谐振波长一起移动，容易对其他WDM波长通道产生串扰，因此，难以使用一个调制器就达到独立调节多个波长的信号的目的，为了实现多个波长的信号的调节，需要使用与波长通道数量相同的微环调制器。

综上，对于WDM系统来说无论是MZ调制器还是微环调制器，都难以使用一个调制器件同时对多个波长通道的光信号进行独立调制。即为了将信息加载到不同的光波长上，需要使用与波长通道数量相同的调制器，从而导致发射机的成本增大以及体积的增加。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种电光可调的装置，基于光栅波导结构，使用位于波导两侧的多对电极控制所在波导区域对应的谐振波长，无需多个可调器件，能够仅在一个电光可调器件中实现对多个波长独立调节的效果，有利于实现高效的芯片上多波长光信号处理，具有较高的调节效率。

本申请实施例提供的电光可调的装置可以应用于WDM光通信系统中的发射机，如图4所示，该图4示出了本申请实施例提供的一种WDM光通信系统的发射机400的示意图。在图4中，多个波长的光进入电光可调装置403后，电光可调装置403独立地对每个波长通道的光信号进行调制，并输出WDM光信号。

可选地，本申请实施例提供的电光可调的装置可以应用于另一种WDM光通信系统中的发射机，例如，图5所示的本申请实施例提供的另一种WDM光通信系统的发射机500的示意图。相较于图4，在图5中，多个波长的光通过激光器组502产生，该激光器组502包括多个单波长的激光器，其输出的多个波长的光通过复用器503耦合在一起，并通过光纤传输进入电光可调装置504中，经过电光可调装置504独立地对每个波长通道的光信号进行调制后，输出WDM光信号。

需要说明的是，本申请提供的电光可调的装置，还可以应用到其他需要实现电信号到光信号转换的场景中，例如多波长的电光开关、可调滤波器以及电场传感器等。

下面将结合附图详细说明本申请提供的各个实施例。

为了便于理解本申请实施例，作出以下说明。

在下文示出的实施例中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等以及各种数字编号仅为描述方便进行的区分，而不必用于描述特定的顺序或者先后次序，并不用来限制本申请实施例的范围。例如，区分不同的电极对以及光学信号等。

第二、下文示出的本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，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，而是可以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他步骤或者单元。

此外，下文所述的图6、图7、图8、图14、图16以及图17都为俯视角度的示意图。

图6是根据本申请实施例提出的一种电光可调的装置600的示意图。如图6所示，该电光可调的装置600包括：

波导601、第一光栅602、以及K个电极对603。其中，K个电极对包括第一电极对、第二电极对直到第K电极对，K为大于1的整数。

具体地，该波导601用于传输N个波长的光，该N个波长的光承载有N个光信号。该承载N个光信号的N个波长的光从波导601的输入端输入，该波导601在X方向上延伸，即上述承载N个光信号的N个波长的光沿X轴方向传播。

应理解，该N个波长的光在波导中是通过全反射原理进行传输的。该原理可参照当前相关技术的描述，本申请在此不再赘述。

其中，该波导601的材料可以是具有线性电光效应的材料或者电光可调或者热光可调材料，该材料可以使得波导模式的有效折射率随着波导所在区域的电场或者载流子的浓度或者温度的变化而变化。例如，该波导601的材料可以是铌酸锂、硅、氮化硅、钛酸钡或者电光聚合物等。

第一光栅602，包括M个不同的周期，M为大于等于1的整数，该具有M个不同周期的第一光栅602可以用于选择N个波长的信号光中的M个波长的信号光。

应理解，当N个波长的光在波导601中传输时，第一光栅602会对波导601中传输的光信号产生作用，如布拉格反射，该作用可以使得N个波长的光信号中对应于第一光栅602的M个周期的M个信号光在波导601中来回反射后产生谐振效应，即对应于M个周期的M个特定波长的光信号的反射符合布拉格条件时，该M个光波信号被光栅反射，而其它波长信号基本不被反射。由此，该第一光栅602可以将于M个周期对应的信号光的波长选择出来，从而产生如图10(a)中所示的光谱图。

应理解，当M等于N时，若该M个周期为N个波长对应的周期，即能够对该N个波长信号光产生布拉格效应的周期都包含在该第一光栅602中时，该第一光栅602可以对输入的N个波长信号光进行选择。

需要说明的是，形成该第一光栅602的一种实现方式可以如图15所示，周期性地改变波导材料的折射率，例如通过掺杂。

在另一种可实现的方式中，沿着波导601传输方向周期性地改变波导601的尺寸，此时，可以是在波导601的外壁或者波导601的内壁上进行不完全刻蚀，形成第一光栅602。

其中，可以包括周期性的改变波导601的厚度，如图16所示的光栅。

或者，在另一种可实现的方式中，形成该第一光栅602可以是对波导周期性的截断。

或者，在另一种可实现的方式中，形成该第一光栅602可以是对波导周期性地挖孔等其他方式，本申请并不限于图15所示的方式。

需要说明的是，该第一光栅602可以放置在波导601的内壁、外壁上或者也可以置于该波导601的上方，该第一光栅602放置在波导601的上方的示意图可以参照图16，在图16中第一光栅和第二光栅位于波导的上方。应理解，第一光栅602与波导601之间的距离应满足预设范围，该预设范围可以是波长量级的，例如，可以是一个波长的范围。或者，该第一光栅602可以通过在波导的对应位置上刻蚀来形成。

K个电极对603，沿着波导601的传输方向排列，对于该K个电极对中的每个电极对来说，其两个电极分别位于波导601的外壁两侧，即沿着波导601传输方向垂直的方向放置，同时，当第一光栅602位于波导601的外壁处时，每对电极对位于第一光栅602的外侧。该K个电极对603中的每对电极对负责作用于其之间的一段波导，例如，施加电场或者注入载流子或者加热等，以此来改变该段波导601的折射率，从而影响输出的信号光的特性。其中，该K个电极对603的材料可以是金属，透明导电氧化物等。

特殊地，K可以等于1，当K等于1时，该1个电极对可以用于对N个波长中的其中一个进行调制。当K等于N时，该N个电极对可以用于对N个波长中的每一个波长进行独立的调制。

需要说明的是，当该电光可调装置600需要对输入的某个波长信号光进行独立调节时，可以对用于调节该波长的电极对施加电压，此时，该电极对范围内的波导601的有效折射率发生改变，使得由该电极对范围内对应的光栅选择的该波长的波峰发生移动，从而达到独立调节该波长的信号光的目的。

基于本申请提出的电光可调的装置，当对输入的多个波长光信号进行调节时，克服了需要多个独立调制器的弊端，实现了单个器件对多个波长光独立调节的效果，结构简单，节约了成本和器件的体积。基于变化周期的光栅结构，能够对输入的多个波长的信号光独立进行调节，利用光的谐振效应，实现了较高的调节效率。

图7是根据本申请实施例提出的一种电光可调的装置700的示意图。如图7所示，该电光可调的装置700包括：

波导701、M个光栅702，以及K个电极对703。其中，该M个光栅702包括第一光栅、第二光栅、直到第M光栅，K个电极对包括第一电极对、第二电极对直到第K电极对，其中，M、N和K都为大于1的整数。

具体地，在图7中，在波导701的输入端输入包括N个波长的信号光，该N个波长的信号光沿着波导701的传输方向，即X轴进行传输。

应理解，该N个波长的光在波导中是通过全反射原理进行传输的。该原理可参照当前相关技术的描述，本申请在此不再赘述。

其中，该波导701的材料可以是电光或者热光可调材料，该材料可以使得波导模式的有效折射率随着波导701所在区域的电场或者载流子的浓度或者温度的变化而变化。例如，该波导701的材料可以是铌酸锂、硅、氮化硅、钛酸钡或者电光聚合物等。

M个光栅702，用于对M个光波长的信号光在特定的光波长位置处进行选择。具体地，该M个光栅702包括第一光栅、第二光栅、直到第M光栅。其中，M个光栅中的每个光栅可以包括至少一个周期，即每个光栅中的周期数可以是一个或者多个。应理解，每个光栅包括的周期数可以不相同，也可以相同。

应理解，在本申请的方案中，对M和N之间的关系并不限定，M可以小于N，M可以等于N，M也可以大于N。当M小于N时，该第一光栅的M个周期用于对N个波长信号光中的部分而非全部的波长信号光进行选择。当M等于N或者大于N时，该第一光栅的M个周期用于对N个波长信号光的全部波长信号光进行选择。

此外，在本申请的方案中，对K和N之间的关系并不限定，K可以小于N，K可以等于N，K也可以大于N。当K小于N时，该K个电极对可以用于对K个被光栅选择出来的不同波长信号光进行调制。当K等于N时，若有N个不用波长的信号光被选择，则该K个电极对可以用于对N个信号光同时进行调制。当K大于N时，该装置具有能够调制K个不同波长信号光的能力。

以每个光栅中的周期数相同的情况为例，对本申请提供的电光可调装置700进行说明。假设每一个光栅包括m个周期，那么，该m个周期可以不相同，也可以相同，但每个光栅所包含的所有周期之间两两互不相同。即当每个光栅的m个周期不相同时，在装置700中，该M个光栅包括M*m个周期，该M*m个周期中的至少一个周期可以用于选择N个波长信号光中的一个。当对于每个光栅来说，其包含的m个周期相同时，那么在装置700中，该M个光栅包括M个周期，该M个周期中的至少一个周期可以用于选择N个波长信号光中的一个。

需要说明的是，该M个光栅可以是完全相连的，即该M个光栅可以等效为图6所示的一个具有变化周期的光栅。或者该M个光栅之间存在间隔，例如图7所示，第一光栅的m个周期与第二光栅的m个周期之间存在间隔。

需要说明的是，形成该光栅702的结构的一种方式可以是沿着波导传输的方向，周期性地改变波导的尺寸。例如，可以是改变波导的宽度，或者其他方式，可以参考上述对光栅602的形成方式，在此不再赘述。

K个电极对703，沿着波导701的传输方向依次排列，每一对电极对对称的排布在波导701的两个侧壁外部。每对电极对负责向该电极对之间的波导产生作用，例如，对该电极对施加电压，使得该电极对之间的波导受到电场的控制，从而改变该段波导的有效折射率，进而影响输出光信号的特性。该电极的材料可以是金属或者透明导电氧化物等。

需要说明是，每对电极的中心位置应处于对应于光栅的周期的中心位置处，以保证电极对的调制效果。

应理解，当需要对N个波长信号光中的某一个波长的信号光进行调制时，可以对该波长信号光对应的电极对施加电压，其他电极对不施加电压，使得该段波导的折射率发生改变，从而使输出的波长图中，该谐振波长的位置发生移动。当然的，若需要对K个波长的信号光进行调制时，可以对该K个波长对应的多个电极对同时施加不同的电压，从而达到同时调节多个波长信号光的目的。

基于本申请的方案，基于变化周期的光栅结构，能够对输入的多个波长的信号光独立进行调节，利用光的谐振效应，实现了较高的调节效率。

图8是根据本申请实施例提出的一种电光可调的装置800的示意图。如图8所示，该电光可调的装置800包括：

波导801、两个光栅802，以及N个电极对803。其中，该两个光栅802包括第一光栅、第二光栅，K个电极对包括第一电极对、第二电极对直到第K电极对，N和K都为大于1的整数。

具体地，波导801用于传输输入的N个波长的信号光，该波导801，沿着X方向延伸，使得信号光可以在波导801中沿着该方向传输。该波导可以是帯状波导或者脊形波导结构。组成该波导的材料可以是电光或者热光可调的材料，使得该波导模式的有效折射率可以随着波导所在区域的电场、载流子浓度或者温度的变化而变化。该波导801的材料可以包括铌酸锂、硅、氮化硅、钛酸钡、或电光聚合物等。

光栅802，其中，第一光栅和第二光栅可以被放置在该波导801的两个外壁附近，位于波导801的横向两侧，例如第一光栅和第二光栅可以与波导之间的距离满足预设距离，该距离可以是波长量级的距离。该第一光栅和该第二光栅在波导801的传输方向上均具有变化的周期，且在该波导801沿着延伸方向的同一个位置处的第二光栅的周期与第一光栅的周期具有周期差。

需要说明的是，该第一光栅包括的所有周期之间，两两互不相同，第二光栅包括的所有周期同样两两互不相同，但是，该第一光栅和第二光栅包括的周期之间可以存在相同的周期，但该相同的周期不处于波导801的同一个位置处，即在波导同一位置处的两侧光栅的周期不相同。

在一种可实现的方式中，沿着波导801沿着延伸方向的同一个位置处的第二光栅的周期与第一光栅的周期之间的周期差各不相同。

在另一种可实现的方式中，该第一光栅和第二光栅的周期可以均匀变化，即第一光栅的周期和第二光栅的周期沿着波导传输的方向同时逐渐变大或者同时逐渐变小。例如图9所示，该第一光栅的周期Λ₁和该第二光栅的周期Λ₂沿着波导801传输的方向逐渐增大，且沿着波导801沿着延伸方向的同一个位置处的第二光栅的周期与第一光栅的周期之间的周期差ΔΛ保持恒定。

应理解，该第一光栅和第二光栅也可以分别刻蚀在波导801的两个外壁上，此时，该波导沿着X方向的宽度发生周期性的变化。

此外，形成该光栅802的方式，可以参考上述对光栅602的形成方式，在此不再赘述。

K个电极对803，布置于波导801横向两侧，且位于光栅的外侧，每对电极对其两个电极之间的一段波导产生作用，例如可以是对该段波导施加电场，或者注入载流子，或者加热等，来改变该段波导的有效折射率，进而影响输出光的特性。该K个电极对803的材料可以是金属或者透明导电氧化物等。

需要说明的是，该K个电极对可以有一端的电极是共用的，例如，可以在波导801的其中一次使用多个不同的信号电极以加载不同的电信号，而在另外一侧使用一个共用的接地电极。

具体地，结合图10和图11所示的调制结果，对本申请提供的多波长调节的装置800进行说明。在图10和图11所示的具体实现方式中，波导801的输入端输入4个波长分别为λ₁，λ₂，λ₃和λ₄的信号光，当该装置800的四个电极对未施加电压时，该装置输出的光谱可以如图10(a)所示的无电压的光谱图。当对调节λ₂的电极对施加电压时，由于该电极对之间的波导的折射率发生改变，使得该波长为λ₂的光信号收到该电极信号的调制而发生移动，同时，对于其他三个波长的光信号来讲，由于没有受到电信号的调制，因此输出的光谱未发生变化。

作为比较，图10(b)所示的为基于谐振腔结构的调制器的调制结果，当通过电极改变波导的折射率时，多个谐振波长是一起移动的，无法达到对多个波长独立调制的效果。

当对输入的四个波长同时进行调制时，例如图11所示，可以通过4个电极对上施加不同的电信号，使得4个波长的信号光分别受到不同的信号的调制作用，完成调制后的多波长信号从波导输出端口输出。

由此可见，本申请提供的电光可调的装置，通过不同区域的电极对对波导的影响，能够实现不同波长信号的独立调制。

图12提供了本申请实施例的器件结构可实现电光可调功能的仿真验证。该仿真基于传输矩阵法(transfer-matrix method,TMM)。仿真中波导的材料设置为铌酸锂，有效折射率为2。两光栅在靠近波导输入端的初始周期分别设置为379nm和381nm，随后光栅的周期沿着波导传输方向逐渐增大。图12所示为设置了不同器件长度时的透射光谱和反射光谱，其中图12(a)至图12(c)的器件长度逐渐变大，从图12中可以看出，谐振波长的数量随着器件长度的增加逐渐从1增加到20。

图13所示为针对图12(c)中的器件其中一段波导施加电场后引起的传输光谱变化。可见受到该处电场的影响，谐振波长λ₆产生了红移，而其他的谐振波长均没有产生明显的变化。从而验证了本器件可实现波长独立调节的功能。

需要说明的是，在本申请实施例提供的电光可调的装置中，当波导的材料为半导体材料，例如硅时，可以在波导的横向两侧分别进行P型与N型掺杂，在波导处形成PN结或者PIN结，如图14所示，从而可以通过波导横向两侧的电极控制波导区域的载流子的浓度，利用载流子的色散效应，来改变波导的有效折射率，进而实现对光信号的调制。该掺杂的波导可以利用与互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)技术兼容的硅光制备工艺来实现。

应理解，上述本申请实施例提供的电光可调的装置600、电光可调的装置700以及电光可调的装置800中的波导都可以采用掺杂的波导结构。

图17示出了可以用于本申请实施例的另一种波导结构，该结构对波导的多段区域进行U形弯曲后形成S形结构，该S形结构可以缩短器件的长度，节省空间。

针对于上述图6、图7、图8、图14、图15、图16以及图17的实施例，需要说明的是：

上述图6、图7、图8、图14、图15、图16以及图17的实施例可以独立实施，也可以互相结合，例如，图6所示的实施例和图14相结合，即波导601可以采用图14所示的掺杂波导材料。或者图6所示的实施例和图17相结合，即波导601可以采用图17所示的该S形的波导结构等。

根据本申请实施例提供的装置，本申请还提供一种通信系统，该通信系统中包括发射机，该发射机包括图6至图8所示实施例中任意一个实施例的装置。

应理解，在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid statedisc，SSD))等。

在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)和步骤(step)，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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。

在上述实施例中，各功能单元的功能可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令(程序)。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令(程序)时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

所述功能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(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电光可调的装置，其特征在于，包括：波导、第一光栅、电极对，

所述波导，用于传输N个波长的信号光；

所述第一光栅，包括M个不同的周期，用于选择所述N个波长的信号光中部分或全部信号光；

所述电极对，用于调制所述M个波长的信号光，

其中，M和N为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述第一光栅位于所述波导的侧壁处或者上方，所述第一光栅与所述波导之间的距离大于或者等于0。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二光栅，包括M个不同的周期，用于与所述第一光栅共同选择所述M个波长的信号光。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述第二光栅与所述第一光栅位于所述波导的不同两侧，或所述第二光栅与所述第一光栅共同位于所述波导的上方，

其中，在所述波导沿着延伸方向的同一个位置处的所述第二光栅的周期与所述第一光栅的周期具有周期差。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

在所述波导沿着延伸方向的所有位置处的所述周期差为定值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，

所述电极对的数量为K个，所述K个电极对共用每个电极对中的同一个电极。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，

所述波导的材料包括半导体材料硅，所述波导靠近电极对的区域分别进行P型掺杂与N型掺杂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，

所述波导的材料包括具有线性电光效应的材料，如铌酸锂。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，

所述波导的形状包括S型结构。

10.一种通信系统，其特征在于，包括：

发射机，所述发射机包括所述权利要求1至9中任一项所述的装置，并输出第一光信号；

传输介质，用于传输所述发射机输出的第一光信号；

接收机，用于将所述第一光信号转换为第一电信号。

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