CN117917868A - 一种调制器、芯片和光模块 - Google Patents
一种调制器、芯片和光模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117917868A CN117917868A CN202211296290.XA CN202211296290A CN117917868A CN 117917868 A CN117917868 A CN 117917868A CN 202211296290 A CN202211296290 A CN 202211296290A CN 117917868 A CN117917868 A CN 117917868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mzm
- optical
- optical signal
- branch
- modulator
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 255
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 9
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
-
- 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
- G02F1/21—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 by interference
- G02F1/212—Mach-Zehnder type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/548—Phase or frequency modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本申请实施例公开了一种调制器、芯片和光模块，用于提升调制器输出的线性度。本申请实施例的调制器包括：第一支路、第二支路、目标移相器、目标耦合器、第三光开关。第一支路包括依次连接的第一光开关和第一MZM，第二支路包括依次连接的第二光开关和第二MZM，第一MZM和第二MZM均与目标耦合器连接；第三光开关连接目标移相器和第二支路，目标移相器连接第一支路；第一光开关用于调整经过第一MZM的光信号的光强；第二光开关，用于调整经过第二MZM的光信号的光强；第三光开关，用于调整经过第一MZM和第二MZM的光信号的光强；目标移相器，用于调整经过第一MZM和第二MZM的光信号的相位差。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种调制器、芯片和光模块。
背景技术
随着无线通信技术的发展，越来越多的光通信技术得到广泛应用。相较于数据信号光通信技术，光载无线(radio over fiber，ROF)技术对器件的线性度要求高。而主流的数字信号光调制器无法满足ROF技术的线性度要求。
一种马赫-曾德调制器(Mach-Zehnder modulator，MZM)使用了高线性的调制材料，比如薄膜铌酸锂(thin-film lithium niobate，TFLN)，在一定程度上减少电光调制带来的非线性效应。但是这种技术无法消除通过干涉将相位调制转为强度调制带来的cos调制曲线的非线性问题，降低了调制器的性能。
发明内容
本申请提供了一种调制器、芯片和光模块。调制器包括三个开关和两个MZM，通过三个开关，调整两个MZM的光强和相位，使得MZM在工作过程中产生的非线性(例如等离子色散的非线性)与MZM相位干涉调制的非线性对消，从而提升了输出的线性度。
本申请实施例第一方面提供了一种调制器，包括：第一支路、第二支路、目标移相器、目标耦合器、第三光开关。
其中，第一支路包括依次连接的第一光开关和第一MZM，也就是说，第一光开关和第一MZM串联。第二支路包括依次连接的第二光开关和第二MZM，也就是说，第二光开关和第二MZM串联。另外，第一MZM和第二MZM均与目标耦合器连接。第三光开关连接目标移相器和第二支路，目标移相器连接第一支路。
各个器件的用途分别如下：第一光开关，用于调整经过第一MZM的光信号的光强。第二光开关，用于调整经过第二MZM的光信号的光强。第三光开关，用于调整经过第一MZM和第二MZM的光信号的光强，也即是说，可以通过第三光开关，控制输入第一MZM和输入第二MZM的光信号之间的光强差。目标移相器，用于调整经过第一MZM和第二MZM的光信号的相位差。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：调制器包括三个开关和两个MZM，通过三个开关，调整两个MZM的光强和相位，使得MZM在工作过程中产生的非线性(例如等离子色散的非线性)与MZM相位干涉调制的非线性对消，从而提升了输出的线性度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，调制器还包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口。第一支路，用于处理来自于第一输入端口的第一光信号，并将处理后的第一光信号传输至第一输出端口。也就是说，第一光信号由第一输入端口输入至第一支路，经过第一支路的处理之后，由第一输出端口输出。第二支路，用于处理来自于第二输入端口的第二光信号，并将处理后的第二光信号传输至第二输出端口。也就是说，第二光信号由第二输入端口输入至第二支路，经过第二支路的处理之后，由第二输出端口输出。其中，第一支路或者第二支路对光信号的处理，包括调整光信号的光强或者调整MZM中两臂之间的光功率比值。
本申请实施例中，能够从第一输出端口和第二输出端口输出两个独立的光信号，作为发端模块，从而实现双收双发(dual chanel small-form-factor pluggable，DSPF)场景下双通道的需求。同时，输出两个独立的光源可以实现双波长的DSPF模块，也不存在分光结构，链路预算更高。另一方面，第一光开关和第二光开关分别改变第一MZM和第二MZM中两臂的光强或者光功率比值，从而引入啁啾，也能够对信道的色散进行补偿，提升调制器的性能表现。
在第一方面的一种可能的实现方式中，调制器还包括第三输入端口。第三光开关，用于将来自于第三输入端口的光信号分为第三光信号和第四光信号。第三光开关可以是可调分光比的光开关，会根据第一支路和第二支路的通道插损，确定不同支路的光功率。例如，分配更多的光功率到插损更高的支路中。第三光信号经过目标移相器和第一支路处理后，传输至第一输出端口。第四光信号经过第二支路处理后，传输至第二输出端口。也就是说，在这个场景下，输入至调制器的是一路光信号，经过调制器的处理，输出两路独立的光信号，也能够实现DSFP场景下双通道的需求。在这个场景下，目标移相器，也可以不工作，也即不改变第三光信号的相位。
本申请实施例中，第三光开关可以分配第一支路与第二支路的输入光强，在两个支路的插损不一致的情况下，第三光开关可以实现功率补偿，通过分配更高的光功率到插损更高的支路中，使得两个支路的输入光信号的光强均衡。另一方面，第一光开关和第二光开关分别改变第一MZM和第二MZM中两臂的光强或者光功率比值，从而引入啁啾，也能够对信道的色散进行补偿，提升调制器的性能表现。
在第一方面的一种可能的实现方式中，调制器还包括第三输出端口，第三输出端口连接目标耦合器。第三光开关，用于将来自于第三输入端口的光信号分为第五光信号和第六光信号。第五光信号经过目标移相器和第一支路处理后，传输至目标耦合器。其中，目标移相器对第五光信号的处理，包括改变第五光信号的相位；第一支路对第五光信号的处理，包括第一光开关改变第五光信号经过第一MZM时两臂的光强或者光功率比值。第六光信号经过第二支路处理后，传输至目标耦合器。第二支路对第六光信号的处理，包括第二光开关调整第六光信号经过第二MZM的两臂时的光强或者光功率比值。目标耦合器，用于耦合处理后的第五光信号和处理后的第六光信号，并将耦合后的光信号传输至第三输出端口。可选的，第一MZM和第二MZM中均包括移相器，用于调整经过第一MZM和第二MZM的光信号的相位，也就是说，通过一个MZM中的移相器来调整这个MZM中两个臂上的相位。总的来说，在这个场景下，输入至调制器的是一路光信号，经过调制器的处理，包括分束与合束，输出一路调整后的光信号。
本申请实施例中，可以通过三个光开关来调整两个MZM中四个臂上的光强，并通过第目标移相器和两个MZM中的移相器来调整两个MZM中四个臂上的相位，从而实现高线性的信号调制。另外，结合前面的实现方式，本申请实施例提供的调制器架构，也实现了双通道高速调制和单通道线性调制的兼容结构，也即实现了器件归一，提高集成度，降低了成本。
在第一方面的一种可能的实现方式中，调制器还包括第一引脚和第二引脚，第一MZM连接第一引脚，第二MZM连接第二引脚。第一MZM，用于通过第一引脚获取第一电压；第二MZM，用于通过第二引脚获取第二电压，第二电压与第一电压不同。也就是说，第一MZM和第二MZM分别接入了电信号，电信号可以是射频(radio frequency，RF)信号。同一个MZM中两臂的电信号的电压相同，不同MZM的电信号的电压不同，从而调整了两个MZM上输入RF信号的功率比，能够实现更线性的信号调制。
本申请实施例中，通过第一MZM和第二MZM外接电信号的方式，调整了两个MZM上输入RF信号的功率比，能够实现更线性的信号调制。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第一MZM或第二MZM为硅基MZM或者铌酸锂MZM。
本申请实施例中，MZM的类型有多种可能，各个MZM的类型可以相同，也可以不同，具体此处不做限定，从而提升了技术方案的灵活性。另外，在MZM为硅基MZM的场景下，本申请实施例提供的调制器架构，使得硅基MZM带来的等离子色散能够更好地与MZM相位干涉调制的非线性抵消，输出线性度更好。
本申请实施例第二方面提供了一种芯片，芯片包括第一方面以及第一方面任意一种实现方式中所示的制器。
在第二方面的一种可能的实现方式中，芯片包括硅光芯片、铌酸锂(LiNbO3)芯片或者铟磷(InP)芯片，具体此处不做限定。
在第二方面的一种可能的实现方式中，芯片还包括异质集成芯片。
第二方面的有益效果与第一方面以及第一方面任意一种实现方式类似，此处不再赘述。另外，芯片的种类有多种类型，能够适应不同的场景需求，提升了技术方案的灵活性和实用性。
本申请实施例第三方面提供了一种光模块，光模块包括第一方面以及第一方面任意一种实现方式中所示的调制器。
第三方面所示的有益效果与第一方面以及第一方面任意一种实现方式类似，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例的一个系统架构示意图；
图2为本申请实施例提供的调制器的一个结构示意图；
图3为本申请实施例提供的调制器的另一个结构示意图；
图4为本申请实施例提供的调制器的另一个结构示意图；
图5为本申请实施例提供的调制器的另一个结构示意图；
图6为本申请实施例提供的光组件的一个结构示意图；
图7为本申请实施例提供的芯片的一个结构示意图；
图8为本申请实施例提供的芯片的另一个结构示意图；
图9为本申请实施例提供的芯片的另一个结构示意图。
具体实施方式
本申请提供了一种调制器、芯片和光模块。调制器包括三个开关和两个MZM，通过三个开关，调整两个MZM的光强和相位，使得MZM在工作过程中产生的非线性(例如等离子色散的非线性)与MZM相位干涉调制的非线性对消，从而提升了输出的线性度。
下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，其目的在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，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单元。另外，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
首先，对本申请实施例可能涉及的专有名词和相关概念进行说明。
1)硅技术(silicon-on-insulator，SOI)。
SOI又可以称为绝缘衬底上的硅，该技术是在顶层硅和背衬底之间引入一层埋氧化层。SOI被广泛应用在集成电路领域，能够实现集成电路中元器件的介质隔离，从而消除闩锁效应。除此之外，基于SOI材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、以及适用于低压低功耗电路等优势。SOI还能与现有的硅工艺兼容，使得SOI更有可能成为未来相关领域的主流技术。
请参阅图1，图1为适用本申请实施例提供的调制器的系统示意图。
光通信(optical communication)是以光波为载波的通信方式，随着现代科技的发展，光通信技术也逐渐成熟，有多种方式处理光信号。如图1所示，发送设备和接收设备之间通过光纤连接，进行光信号的传输，也就是说，发送设备和接收设备使用光互联连接。而本申请实施例提供的调制器，可以作为发端，应用在发送设备中，通过调制器对光信号进行处理，并向接收设备发送处理后的光信号。
下面，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的调制器的结构示意图。
如图2所示，调制器200包括第一支路、第二支路、目标移相器206、目标耦合器207、第三光开关205。
其中，第一支路包括依次连接的第一光开关201和第一MZM202，第二支路包括依次连接的第二光开关203和第二MZM204。也就是说，第一光开关201和第一MZM202串联，第二光开关203和第二MZM204串联。另外，第一MZM202和第二MZM204均与目标耦合器207连接。
第三光开关205连接目标移相器206和第二支路，具体来说，第三光开关205连接的是第二支路中的第二光开关203。目标移相器206还连接第一支路，具体来说，连接的是第一支路中的第一光开关201。
各个器件的功能分别如下所示：
第一光开关201，用于调整经过第一MZM202的光信号的光强。第二光开关203，用于调整经过第二MZM204的光信号的光强。第三光开关205，用于调整经过第一MZM202和第二MZM204的光信号的光强。也就是说，可以通过第三光开关205，控制输入第一MZM202和输入第二MZM204的光信号之间的光强差。目标移相器206，用于调整经过第一MZM202和第二MZM204的光信号的相位差。
下面，结合图3，对各个器件的功能进行具体的说明。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的调制器的结构示意图。
如图3所示，相邻的两个器件之间通过耦合器连接，耦合器可以理解为实现从一个或者多个端口输入，且从一个或者多个端口输出的器件。示例性的，在图3所示实施例中，包括2×2的耦合器和2×1的耦合器。例如，第三光开关205与目标移相器206之间的耦合器为2×2耦合器，包括两个输入端口(分别连接第三光开关205的两臂)，以及两个输出端口(分别连接目标移相器206和第二支路)。
第一光开关201、第二光开关203和第三光开关205中都包括热移相器，用于调整光开关两臂之间的光信号的相位，从而改变光开关输出的两个端口的光功率比。热移相器是通过加热的方式改变相位，使得光开关具有分光比。如图3所示，第一光开关201、第二光开关203和第三光开关205的分光比分别γ1、γ2和γ3，基于此，各个光开关能够对经过自身的光信号的光强或者光功率进行调整。其中，γ1、γ2和γ3中可以包括相同的分光比，也可以均不相同，具体此处不做限定。
在第一MZM202和第二MZM204中，也包括了热移相器，并且每个MZM中还可以包括高速移相器。MZM中的热移相器和高速移相器，能够调整经过该MZM的光信号的光强或者调整该MZM中两臂之间的光功率比值。示例性的，将图3所示实施例中，两个MZM中的调制臂按照从上到下的顺序，分别编号为1号、2号、3号和4号，第一MZM202中工作点的热移相器，调整的是第一MZM202中1号和2号调制臂之间的相位差；第二MZM204中工作点φ3的热移相器，调整的是第二MZM204中3号和4号调制臂之间的相位差；目标移相器206，能够调整第一MZM202与第二MZM204之间的相位差。总的来说，经过这三个热移相器，调整了两个MZM中四个调制臂的相位差。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：调制器包括三个开关和两个MZM，通过三个开关，调整两个MZM的光强和相位，使得MZM在工作过程中产生的非线性(例如等离子色散的非线性)与MZM相位干涉调制的非线性对消，从而提升了输出的线性度。
本申请实施例提供的调制器还可以包括输入端口和输出端口，从而与其他器件进行交互，下面结合图3分别对可能的情况进行说明。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的调制器的结构示意图。
如图4所示，在一些可选的实施方式中，调制器还包括第一输入端口208、第二输入端口210、第一输出端口209和第二输出端口211。
第一支路，用于处理来自于第一输入端口208的第一光信号，并将处理后的第一光信号传输至第一输出端口209。也就是说，第一光信号由第一输入端口208输入至第一光开关201和第一MZM202，经过第一光开关201和第一MZM202的处理之后，由第一输出端口209输出。
第二支路，用于处理来自于第二输入端口210的第二光信号，并将处理后的第二光信号传输至第二输出端口211。也就是说，第二光信号由第二输入端口210输入至第二光开关203和第二MZM204，经过第二光开关203和第二MZM204的处理之后，由第二输出端口211输出。其中，第一支路或者第二支路对光信号的处理，包括调整光信号的光强或者调整MZM中两臂之间的光功率比值。
本申请实施例中，能够从第一输出端口和第二输出端口输出两个独立的光信号，作为发端模块，从而实现双收双发(dual chanel small-form-factor pluggable，DSPF)场景下双通道的需求。其次，输出两个独立的光源可以实现双波长的DSPF模块，也即输出两个不同波长的光信号。然后，在这个场景下不存在分光结构，降低了每个支路的损耗，链路预算更高。另外，第一光开关和第二光开关分别改变第一MZM和第二MZM中两臂的光强或者光功率比值，从而引入啁啾，也能够对信道的色散进行补偿，提升调制器的性能表现。
如图4所示，在一些可选的实施方式中，调制器还包括第三输入端口209。
第三光开关205，用于将来自于第三输入端口209的光信号分为第三光信号和第四光信号。第三光开关205可以是可调分光比的光开关，能够根据第一支路和第二支路的通道插损，确定不同支路的光功率。例如，分配更多的光功率到插损更高的支路中，从而实现不同支路的均衡。
第三光信号经过目标移相器206和第一支路处理后，传输至第一输出端口209。也就是说，第三光信号经过目标移相器206处理后，输入至第一光开关201和第一MZM202，再经过第一光开关201和第一MZM202的处理之后，由第一输出端口209输出。
第四光信号经过第二支路处理后，传输至第二输出端口211。也就是说，第四光信号输入至第二光开关203，再经过第二光开关203和第二MZM204的处理之后，由第二输出端口211输出。
基于上述说明，可以理解，在这个场景下，输入至调制器的是一路光信号，经过调制器的处理，输出两路独立的光信号，也能够实现DSFP场景下双通道的需求。在这个场景下，目标移相器，也可以不工作，也即不改变第三光信号的相位。
本申请实施例中，第三光开关可以分配第一支路与第二支路的输入光强，在两个支路的插损不一致的情况下，第三光开关可以实现功率补偿，通过分配更高的光功率到插损更高的支路中，使得两个支路的输入光信号的光强均衡。另一方面，第一光开关和第二光开关分别改变第一MZM和第二MZM中两臂的光强或者光功率比值，从而引入啁啾，也能够信道的色散进行补偿。
如图4所示，在一些可选的实施方式中，调制器还包括第三输出端口213，第三输出端口213连接目标耦合器207。
第三光开关205，用于将来自于第三输入端口209的光信号分为第五光信号和第六光信号。同样的，第三光开关205可以是可调分光比的光开关，能够根据第一支路和第二支路的通道插损，确定不同支路的光功率。例如，分配更多的光功率到插损更高的支路中，从而实现不同支路的均衡。
第五光信号经过目标移相器206和第一支路处理后，传输至目标耦合器207。其中，目标移相器206对第五光信号的处理，包括改变第五光信号的相位。第一支路对第五光信号的处理，包括第一光开关201改变第五光信号经过第一MZM202时两臂的光强或者光功率比值。第五光信号经过目标移相器206、第一光开关201和第一MZM202的处理后，得到处理后的第五光信号。
第六光信号经过第二支路处理后，传输至目标耦合器207。第二支路对第六光信号的处理，包括第二光开关203调整第六光信号经过第二MZM204的光强或者调整第六光信号经过第二MZM204时两臂之间的光功率比值。第六光信号经过第二光开关203和第一MZM204的处理后，得到处理后的第六光信号。
目标耦合器207，用于耦合处理后的第五光信号和处理后的第六光信号，并将耦合后的光信号传输至第三输出端口213。
可选的，第一MZM202和第二MZM204中均包括移相器，用于调整经过第一MZM202和第二MZM204的光信号的相位，也就是说，通过一个MZM中的移相器来调整这个MZM中两个臂上的相位。
基于上述说明，可以理解，在这个场景下，输入至调制器的是一路光信号，经过调制器的处理，包括分束和合束后，输出一路调整后的光信号。
本申请实施例中，可以通过三个光开关来调整两个MZM中四个臂上的光强，并通过目标移相器和两个MZM中的移相器来调整两个MZM中四个臂上的相位，从而实现高线性的信号调制。另外，结合前面所说明的实施方式，本申请实施例提供的调制器架构，也实现了双通道高速调制和单通道线性调制的兼容结构，也即实现了器件归一，提高集成度，降低了成本。
在一些可选的实施方式中，调制器还可以包括引脚，并通过引脚获取电压(电信号)。下面结合图5对这种情况进行说明，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的调制器的结构示意图。
如图5所示，调制器还包括第一引脚212和第二引脚213，第一MZM202连接第一引脚212，第二MZM204连接第二引脚213。可以理解的是，图5只是对MZM连接引脚的一个示例，在实际应用中，引脚还可以连在MZM的其他位置上，具体此处不做限定。
第一MZM202，用于通过第一引脚212获取第一电压。第二MZM204，用于通过第二引脚213获取第二电压，第二电压与第一电压不同。也就是说，第一MZM202和第二MZM204分别接入了电信号，电信号可以是RF信号。同一个MZM中两臂的电信号的电压相同，不同MZM的电信号的电压不同，从而调整了两个MZM上输入RF信号的功率比，能够实现更线性的信号调制。
需要注意的是，图5只是对调制器还包括第一引脚和第二引脚的示例，并不限定实际应用中，引脚的位置。
本申请实施例中，通过第一MZM和第二MZM外接电信号的方式，调整了两个MZM上输入RF信号的功率比，再结合前文所介绍的有益效果，能够实现更线性的信号调制。
在一些可选的实施方式中，MZM的类型有多种可能，第一MZM202或第二MZM204为硅基MZM或者铌酸锂MZM，具体此处不做限定。另外，各个MZM的类型可以相同，也可以不同，具体此处不做限定，从而提升了技术方案的灵活性。另外，在MZM为硅基MZM的场景下，本申请实施例提供的调制器架构，使得硅基MZM带来的等离子色散能够更好地与MZM相位干涉调制的非线性抵消，输出线性度更好。
本申请实施例还提供了一种芯片，芯片中集成了前述图1至图5所示的任意一个实施例中的调制器。
激光器等发光器件发出的光，经过光纤传输，以及芯片上的耦合器耦合入芯片中，再经过芯片中的调制器处理后输出。可选的，芯片上的耦合器可以端面耦合器，也可以是其他能够将光耦合入芯片的器件，例如光栅耦合器，具体此处不做限定。
可选的，芯片也有多种类型，可以是硅光芯片，也可以是铌酸锂(LiNbO3)芯片，除此之外，还可以是其他能够集成本申请实施例提供的调制器的芯片，例如铟磷(InP)芯片，具体此处不做限定。示例性的，如果芯片是硅光芯片，那么本申请实施例提供的调制器集成在硅光芯片的硅(Si)层。
可选的，本申请实施例提供的芯片还可以是异质集成芯片。下面，结合示意图对异质集成芯片进行说明。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的光组件的结构示意图。
如图6所示，激光器阵列可以作为光源，其发出的光被异质集成芯片耦合。异质集成芯片内部集成调制器，外部连接光纤，调制器对耦合入异质集成芯片的光进行处理，再通过光纤输出。
本申请实施例中，异质集成芯片也有多种类型，下面结合示意图对异质集成芯片进一步进行说明。
请参阅图7至图9，图7至图9均为本申请实施例提供的异质集成芯片的结构示意图。
在一些可选的实施方式中，如图7所示，异质集成芯片可以是硅技术(silicon-on-insulator，SOI)与氮化硅(SiN)异质集成芯片。
在这种情况下，异质集成芯片包括二氧化硅(SiO2)器件层、SiN器件层、Si器件层和Si衬底。本申请实施例提供的调制器中的第一MZM和第二MZM集成在Si器件层，调制器中的各个光开关和目标移相器集成在SiN器件层。
在一些可选的实施方式中，与图7所示实施例不同，异质集成芯片还可以包括多个SiN器件层。如图8所示，SOI与SiN异质集成芯片中包括多个SiN器件层，可以称为SOI与多层SiN异质集成芯片。类似的，图7所示的异质集成芯片可以称为SOI与单层SiN异质集成芯片。可以理解的是，SOI与多层SiN异质集成芯片中包括的SiN器件层的数量可以根据实际应用的需要选择，具体此处不做限定。
在一些可选的实施方式中，如图9所示，异质集成芯片可以是SOI与铌酸锂(LiNbO3)异质集成芯片。
在这种情况下，异质集成芯片包括SiO2器件层、LiNbO3器件层、Si器件层和Si衬底。LiNbO3器件层在芯片中的位置有多种可能，既可以如图9中的a图所示，在Si器件层的上方；也可以如图9中的b图所示，在Si器件层的下方；除此之外，SOI与LiNbO3异质集成芯片还可以包括更多数量的LiNbO3器件层，只要使得LiNbO3器件层与Si器件层相邻即可，具体此处不做限定。
在图9所示的SOI与LiNbO3异质集成芯片中，本申请实施例提供的调制器集成在SiLiNbO3器件层中。
本申请实施例中，芯片的种类有多种类型，能够适应不同的场景需求，提升了技术方案的灵活性和实用性。
本申请实施还提供了一种光模块，包括前述图1至图5所示的任意一个实施例中的调制器。
在实际应用中，光模块可以作为板载光或者光引擎(optical engine)等，应用于光通信领域。
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，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，具体此处不做限定。
Claims (10)
1.一种调制器，其特征在于，包括：
第一支路、第二支路、目标移相器、目标耦合器、第三光开关；
所述第一支路包括依次连接的第一光开关和第一马赫-曾德调制器MZM，所述第二支路包括依次连接的第二光开关和第二MZM，所述第一MZM和所述第二MZM均与所述目标耦合器连接；
所述第三光开关连接所述目标移相器和所述第二支路，所述目标移相器连接所述第一支路；
所述第一光开关，用于调整经过所述第一MZM的光信号的光强；
所述第二光开关，用于调整经过所述第二MZM的光信号的光强；
所述第三光开关，用于调整经过所述第一MZM和所述第二MZM的光信号的光强；
所述目标移相器，用于调整经过所述第一MZM和所述第二MZM的光信号的相位差。
2.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口；
所述第一支路，用于处理来自于所述第一输入端口的第一光信号，并将处理后的第一光信号传输至所述第一输出端口；
所述第二支路，用于处理来自于所述第二输入端口的第二光信号，并将处理后的第二光信号传输至所述第二输出端口。
3.根据权利要求2所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括第三输入端口；
所述第三光开关，用于将来自于所述第三输入端口的光信号分为第三光信号和第四光信号；
所述第三光信号经过所述目标移相器和所述第一支路处理后，传输至所述第一输出端口；
所述第四光信号经过所述第二支路处理后，传输至所述第二输出端口。
4.根据权利要求3所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括第三输出端口，所述第三输出端口连接所述目标耦合器；
所述第三光开关，用于将来自于所述第三输入端口的光信号分为第五光信号和第六光信号；
所述第五光信号经过所述目标移相器和所述第一支路处理后，传输至所述目标耦合器；
所述第六光信号经过所述第二支路处理后，传输至所述目标耦合器；
所述目标耦合器，用于耦合处理后的第五光信号和处理后的第六光信号，并将耦合后的光信号传输至所述第三输出端口。
5.根据权利要求1至4所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括第一引脚和第二引脚，所述第一MZM连接所述第一引脚，所述第二MZM连接所述第二引脚；
所述第一MZM，用于通过所述第一引脚获取第一电压；
所述第二MZM，用于通过所述第二引脚获取第二电压，所述第二电压与所述第一电压不同。
6.根据权利要求1至5所述的调制器，其特征在于，所述第一MZM或所述第二MZM为硅基MZM或者铌酸锂MZM。
7.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括权利要求1至6中任一项所述的调制器。
8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，所述芯片包括硅光芯片、铌酸锂芯片、或者铟磷芯片。
9.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，所述芯片包括异质集成芯片。
10.一种光模块，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的调制器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211296290.XA CN117917868A (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种调制器、芯片和光模块 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211296290.XA CN117917868A (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种调制器、芯片和光模块 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117917868A true CN117917868A (zh) | 2024-04-23 |
Family
ID=90729708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211296290.XA Pending CN117917868A (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种调制器、芯片和光模块 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117917868A (zh) |
-
2022
- 2022-10-21 CN CN202211296290.XA patent/CN117917868A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10629989B2 (en) | Phased array communication system with remote RF transceiver and antenna beam control | |
| US9641255B1 (en) | Wavelength control of two-channel DEMUX/MUX in silicon photonics | |
| EP2690803B1 (en) | Reconfigurable optical transmitter | |
| US9571218B2 (en) | Power efficient subcarrier aggregator and subcarrier combiner for multi-direction variable optical transceiver | |
| US20140133868A1 (en) | Intensity-based modulator | |
| CN111756451B (zh) | 一种四通道磷化铟光i/q零中频信道化接收芯片 | |
| US12099266B2 (en) | Optical circuit with common ground configuration for resistors and thermo-optic phase shifters | |
| CN117240368B (zh) | 光域频谱合成系统及光域频谱合成方法 | |
| Kato et al. | 10-Gb/s-80-km operation of full C-band InP MZ modulator with linear-accelerator-type tiny in-line centipede electrode structure directly driven by logic IC of 90-nm CMOS process | |
| CN102841406B (zh) | 一种光学交错滤波设备 | |
| AU2009275308B2 (en) | Multi-function array antenna | |
| CN117917868A (zh) | 一种调制器、芯片和光模块 | |
| US11418264B2 (en) | Method and system for electro-optic modulation | |
| US11385517B1 (en) | Dual polarization optical modulator with independent phase tuning for each polarization state and its application in an optical integrated circuit architecture for optically-controlled RF phased-array beam forming | |
| CN113132019B (zh) | 一种外调型多信道协同的模拟多维微波光子采集芯片 | |
| CN104422989A (zh) | 光组件、光隔离器组件和光发射系统 | |
| US11493776B2 (en) | Polarization multiplexed optical transmitter circuit and polarization multi/demultiplexed optical transceiver circuit | |
| KR101999589B1 (ko) | 고주파 대역용 광학빔 형성시스템 | |
| JP2014038173A (ja) | 光変調器 | |
| KR102079029B1 (ko) | 광빔포밍장치 | |
| CN117728896A (zh) | 一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统 | |
| Idres | Silicon Photonics Integrated Circuits for Analog and Digital Optical Signal Processing | |
| CN116300153A (zh) | 一种电光调制器和光收发模块 | |
| CN116707551A (zh) | 基于微波光子技术的先进多功能射频系统及其实现方法 | |
| JPH07202846A (ja) | 光波長多重ネットワークシステム |
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 |