CN118112827A - 调制器、光模块、光通信设备及系统 - Google Patents

Abstract

一种调制器、光模块、光通信设备及系统，属于光通信技术领域。该调制器包括：马赫‑增德型的光波导结构，以及多个电极结构。光波导结构划分为与多个电极结构一一对应且依次连接的多个光波导段，所述多个电极结构与所述多个光波导段并行排布；该多个电极结构中的每个电极结构均连接射频信号源，电极结构用于基于来自所述射频信号源的射频信号向对应的所述光波导段提供电场，以对所述光波导段中传输的光进行调制；其中，所述多个电极结构包括相邻的第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构提供的所述电场的方向相反。本申请可以解决调制器能够支持的带宽较小的问题，本申请用于调制器。

Description

调制器、光模块、光通信设备及系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种调制器、光模块、光通信设备及系统。

背景技术

光通信设备之间能够利用光通信，调制器是光通信设备中的重要组成部分，调制器能够基于射频信号将光调制为光信号，实现电信号到光信号的转换。

调制器包括：光波导结构和多个电极结构。其中，光波导结构划分为依次连接的多个光波导段，多个电极结构与多个光波导段并行排布，且多个电极结构与多个光波导段一一对应，电极结构上会传输射频信号，电极结构可以基于该射频信号向对应的光波导段提供电场，以对该光波导段中传输的光进行调制。

但是，高频的射频信号在调制器中的衰减较大，导致电极结构基于衰减后的高频的射频信号对光的调制效果较差，使得调制器能够支持的带宽较小。

发明内容

本申请提供了一种调制器、光模块、光通信设备及系统，可以解决调制器能够支持的带宽较小的问题，所述技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种调制器，该调制器包括：马赫-增德(mach-zehnder，MZ)型的光波导结构，以及多个电极结构。MZ型的光波导结构包括：分路器、两个波导臂和合路器。分路器具有一个入端口和两个出端口，这两个出端口分别连接这两个波导臂的一端。合路器具有两个入端口和一个出端口，这两个入端口分别连接这两个波导臂的另一端。

光波导结构划分为与多个电极结构一一对应且依次连接的多个光波导段，所述多个电极结构与所述多个光波导段并行排布；该多个电极结构中的每个电极结构均连接射频信号源，电极结构用于基于来自所述射频信号源的射频信号向对应的所述光波导段提供电场，以对所述光波导段中传输的光进行调制；其中，所述多个电极结构包括相邻的第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构提供的所述电场的方向相反。

另外，多个电极结构也可以包括相邻且向对应的光波导段提供方向相同的电场的电极结构。在相邻的两个电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向不相反时，这两个电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向相同。当然，多个电极结构也可以不包括相邻且向对应的光波导段提供方向相同的电场的电极结构，本申请对此不作限定。

本申请提供的调制器中，光波导结构包括依次连接的多个光波导段，这些光波导段中传输的光能够在对应的电极结构提供的电场中被调制。并且，第一电极结构和第二电极结构基于射频信号向对应的光波导段提供的电场的方向相反。这相当于在调制器中传输的光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。在调制器中传输的光被均衡后，能够均衡调制器中的电极结构基于高频和低频的射频信号对光进行调制的效果，从而实现对调制器的带宽的提升。

进一步地，第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源连接，可以通过设计第一电极结构和第二电极结构与射频信号源的连接方式，使得第一电极结构与第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场。以下将以其中的几种可实现方式为例，对第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源的连接方式进行讲解。

(1)第一种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的相同射频信号向对应的光波导段提供电场。

比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。上述相同射频信号包括：第一射频信号和第二射频信号中的至少一种信号，比如，该相同射频信号包括：第一射频信号，或者，第二射频信号，或者，第一射频信号和第二射频信号。

(1.1)示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述调制器还包括：第一导电条和第二导电条；所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导、所述第三电极和所述第二导电条依次排布，所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条和所述第二导电条并行排布；所述第一导电条连接所述第一端口，所述第二导电条连接所述第二端口；所述第一电极结构中的所述第一电极和所述第二电极结构中的所述第三电极均连接所述第一导电条；所述多个电极结构中的多个所述第二电极相连接；所述第一电极结构中的所述第三电极和所述第二电极结构中的所述第一电极均连接所述第二导电条。

第一电极结构和第二电极结构的第一电极连接射频信号源的不同端口，第一电极结构和第二电极结构的第三电极也连接射频信号源的不同端口。多个电极结构中的多个第二电极相连接，比如这些第二电极均接入某一直流信号源。这样一来，就能够使得第一电极结构的电极之间产生的电场的方向与第二电极结构的电极之间产生的电场的方向相反。

在(1.1)的示例中，射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉，在交叉前后，每个射频信号加载至的光波导发生了变化。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

(1.2)又示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述调制器还包括：第一导电条、第二导电条和第三导电条；所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二导电条、所述第三电极、所述第二光波导、所述第四电极和所述第三导电条依次排布，且所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条、所述第二导电条和所述第三导电条并行排布；所述第二导电条连接所述第一端口；或者，所述第一导电条连接所述第一端口，所述第三导电条连接所述第二端口；所述第一电极结构中的所述第一电极与所述第二电极结构中所述第二电极均连接所述第一导电条；所述第一电极结构中的所述第二电极，所述第二电极结构中所述第一电极，所述第一电极结构中的所述第三电极，以及，所述第二电极结构中所述第四电极，均连接所述第二导电条；所述第一电极结构中的所述第四电极与所述第二电极结构中所述第三电极均连接所述第三导电条。

在(1.2)的示例中，射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号中的每个射频信号与直流信号源提供的直流信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

进一步地，在上述示例(1.1)和(1.2)中，对于电极结构中连接有导电条的电极(比如上述第一电极和第三电极)，该电极呈平行于该导电条的条状，该电极的一端通过该连接条连接该导电条。可见，该电极和该连接条连接得到的结构呈L形，且L形的一端连接导电条。在电极通过连接条连接导电条的情况下，在电极结构中，与相邻导电条连接的两个电极可以位于这两个电极连接的连接条之间。在导电条的延伸方向上，电极结构中与相邻导电条连接的两个电极的距离小于(A+B)/2，A和B分别表示这两个电极在延伸方向上的长度。两个电极在该延伸方向上的距离是指：这两个电极的中心在该延伸方向上的距离。可见，电极结构中与相邻导电条连接的两个电极在该导电条的延伸方向上存在交叠，从而使得这些电极及其连接条排布的较为紧凑，整个调制器的芯片面积较小。

(2)第二种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的不同射频信号向对应的光波导段提供电场。

比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。第一电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号向对应的光波导段提供电场，第二电极结构用于基于来自射频信号源的第二射频信号向对应的光波导段提供电场。

示例地，所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均呈条状；所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导和所述第三电极依次排布，且并行排布；所述第一电极结构中所述第二电极的长度与所述第二电极结构中所述第二电极的长度不同；所述第一电极结构中的所述第二电极连接所述第一端口，所述第二电极结构中的所述第二电极连接所述第二端口。

可选地，第一电极结构中的第一电极和第三电极，以及第二电极结构中的第一电极和第三电极均可以接地或者接入某一直流信号源。

由于第一电极结构和第二电极结构中的第一电极、第三电极均接入相同的信号，且第二电极分别接入第一射频信号和第二射频信号，且第一射频信号和第二射频信号为差分信号，因此，第一电极结构中第一电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第一电极和第二电极之间形成的电场的方向相反；第一电极结构中第三电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第三电极和第二电极之间形成的电场的方向相反。这样一来，第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导结构提供的电场的方向便相反。

可选地，所述光波导结构沿S形延伸，所述第一电极结构和所述第二电极结构沿所述第一光波导和所述第二光波导的排布方向依次排布。

以上内容中通过第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场，实现在调制器中传输的光中添加均衡抽头，从而实现对调制器中传输的光的均衡效果。

进一步地，还可以在至少部分光波导段之间连接时延结构，以调整调制器中传输的光的均衡时延量，进一步提升调制器中传输的光的均衡效果。时延结构用于增加该时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延，且时延结构中传输的光不会被电极结构调制。可以理解的是，在两个光波导段的位置不变的情况下，在这两个光波导段之间通过时延结构连接时光在这两个光波导段之间的时延，大于这两个光波导段之间通过最短的光波导连接时光在该这两个光波导段之间的时延。

在上述第一种可实现方式(1)中，调制器还包括：第一时延结构和第二时延结构中的至少一种时延结构。第一时延结构和第二时延结构沿光波导结构中光的传输方向依次排布；第一时延结构和第二时延结构均连接多个光波导段中的相邻光波导段；第一时延结构连接的相邻光波导段包括：第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段；第二时延结构连接的相邻光波导段与第一时延结构连接的相邻光波导段不同。示例地，所述第二时延结构连接的所述相邻光波导段包括：第二电极结构组对应的光波导段与第三电极结构组对应的光波导段。调制器中的多个电极结构包括依次排布的多个电极结构组，不同电极结构组包括的电极结构的数量(该数量可以是1、2、3等任意整数)相同；第一电极结构组、第二电极结构组和第三电极结构组为多个电极结构组中连续的三个电极结构组，第一电极结构属于第一电极结构组，第二电极结构属于第二电极结构组。

在上述第二种可实现方式(2)中，在光波导结构沿S形延伸，且第一电极结构和第二电极结构沿第一光波导和第二光波导的排布方向依次排布时，第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段之间的距离较远，这两段光波导段之间的光波导可以作为一个时延结构。

进一步地，在上述第二种可实现方式(2)中，光波导结构中传输的光依次经过第一电极结构和第二电极结构，第二电极结构对应的光波导段包括：依次连接的第一光波导子段和第二光波导子段，调制器还包括：连接第一光波导子段和第二光波导子段的时延结构(调制器中的另一个时延结构)。

本申请中以调制器中的时延结构是光波导(可以称为辅助光波导)为例，该辅助光波导可以通过弯曲的方式增长，以提升时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延。由于本申请中的光波导结构为MZ型光波导结构，光波导段和光波导子段均包括两个光波导，因此，在时延结构通过光波导实现时，时延结构也包括两个光波导。时延结构中的两个光波导与该时延结构连接的每个光波导段(或者光波导子段)中的两个光波导一一对应连接。

可以理解的是，时延结构也可以有其他实现方式，比如，时延结构可以通过慢波结构(也称慢光波导结构)或亚波长光栅等结构实现。

进一步地，本申请提供的调制器还可以包括：信号处理单元。信号处理单元连接在射频信号源和多个电极结构之间，信号处理单元用于对经过的射频信号进行处理，比如信号放大、信号补偿等处理。可以看出，来自射频信号源的射频信号会在经过信号处理单元之后，再传输至电极结构中，这样便可以通过信号处理单元对射频信号进行预处理，提升射频信号的质量，提升光通信效果。

可以理解的是，信号处理单元也可以包括：多个信号处理子单元；信号处理子单元连接在射频信号源与至少一个电极结构之间，且不同信号处理子单元连接的电极结构不同，信号处理子单元用于对经过的射频信号进行处理。

多个信号处理子单元对经过的射频信号的处理可以相同，也可以不同。比如，在多个信号处理子单元均为放大器时，多个放大器对经过的射频信号的放大倍数可以相同也可以不同。

可选地，多个信号处理子单元可以与前述多个电极结构组一一对应，每个信号处理子单元连接在射频信号源与对应的电极结构组之间。

第二方面，本申请提供了一种光模块，包括：光源和射频信号源，以及第一方面中任一设计所述的调制器，所述光源用于向所述调制器发射光，所述射频信号源用于向所述调制器提供射频信号，所述调制器用于基于来自所述射频信号源的射频信号对来自所述光源的光进行调制。

第三方面，本申请提供了一种光通信设备，包括：处理器和存储器，以及第二方面所述的光模块，所述存储器中存储有程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，所述处理器还用于通过所述光模块与其他光通信设备进行通信。

第四方面，本申请提供了一种光通信系统，包括多个光通信设备，至少一个所述光通信设备为如第三方面所述的光通信设备。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种调制器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种MZ型的光波导结构的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的图4所示的调制器的原理图；

图6为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的图7所示的调制器的原理图；

图9为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的图9所示的调制器的原理图；

图11为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种调制器的原理图；

图16为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的一种慢波结构的示意图；

图18为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的一种图18中截面AA的示意图；

图20为本申请实施例提供的一种图18中截面BB的示意图；

图21为本申请实施例提供的一种图18中截面CC的示意图；

图22为本申请实施例提供的一种图18中截面DD的示意图；

图23为本申请实施例提供的一种图18中截面EE的示意图；

图24为本申请实施例提供的一种图18中截面FF的示意图；

图25为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图26为本申请实施例提供的一种图25中截面AA的示意图；

图27为本申请实施例提供的一种图25中截面BB的示意图；

图28为本申请实施例提供的一种图25中截面CC的示意图；

图29为本申请实施例提供的一种图25中截面DD的示意图；

图30为本申请实施例提供的一种图25中截面EE的示意图；

图31为本申请实施例提供的一种图25中截面FF的示意图；

图32为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图33为本申请实施例提供的一种图32中截面AA的示意图；

图34为本申请实施例提供的一种图33中截面BB的示意图；

图35为本申请实施例提供的一种光波导结构与电极的层级关系示意图；

图36为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图37为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图38为本申请实施例提供的另一种调制器的结构示意图；

图39为一种相关技术中调制器的工作曲线示意图；

图40为本申请实施例提供的调制器的工作曲线示意图。

具体实施方式

为使本申请的原理和技术方案更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

光通信系统(也称光纤通信系统)是一种利用光信号进行通信的系统。光通信系统包括多个光通信设备，多个光通信设备之间可以传输光信号，以进行通信。

以光通信系统为无源光网络(passive optical network，PON)系统为例，PON系统中的光通信设备可以是光线路终端(optical line terminal，OLT)、光网络终端(opticalnetwork unit，ONU)等。

光通信设备通常包括：处理器、存储器和光模块。其中，存储器中存储有程序，处理器用于执行存储器中存储的程序，处理器还用于通过光模块与其他光通信设备进行通信。光模块是该光通信设备中的重要组成部分，光通信设备可以利用光模块向其他光通信设备发出用于通信的光信号。示例地，图1为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图，如图1所示，光模块通常包括：光源001、射频信号源002和调制器003。其中，光源001用于向调制器003发射光。射频信号源002用于向调制器003提供射频(radio frequency，RF)信号(一种电信号，也称驱动信号)。调制器003可以根据来自射频信号源002的射频信号对来自光源001的光进行调制，得到携带有数据的光信号。可选地，光模块还可以包括信号处理单元(图1中未示出)，射频信号源通过信号处理单元连接调制器003，信号处理单元用于对经过的信号进行处理，如信号放大、信号补偿等处理。

可见，调制器是光模块中的重要组成部分，调制器能够完成从电信号到光信号的转换。相关技术中，调制器包括：光波导结构和多个电极结构。其中，光波导结构划分为依次连接的多个光波导段，多个电极结构与多个光波导段并行排布，且多个电极结构与多个光波导段一一对应。这些电极结构均与射频信号源连接，使得来自射频信号源的射频信号会传输至各个电极结构，各个电极结构可以基于该射频信号向对应的光波导段提供相同的电场，以对该光波导段中传输的光进行调制。但是，由于来自射频信号源的高频的射频信号在调制器中的衰减较大等一系列原因，导致调制器能够支持的带宽较小，调制器的性能较差。比如，目前采用硅材质的光波导的硅光调制器由于其低成本、小尺寸及与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)工艺兼容等特点，在100吉赫兹(GHz)及以下带宽的光模块中应用较为广泛。但是硅光调制器的理论带宽上限约70GHz，较难满足100GHz以上的需求。

为了提升调制器的带宽，可以对调制器作出如下改进。

比如，可以在信号处理单元中采用电均衡模块对射频信号进行预处理，以使得高频和低频的射频信号在调制器中的衰减较为均衡，提升调制器的带宽。但是，电均衡模块的引入会导致射频信号源和信号处理单元所在的电芯片尺寸和功耗均增大，并且，电均衡模块在对射频信号进行预处理会放大射频信号的高频噪声，进而影响光通信系统的性能。

又比如，调制器中的多个电极结构在串联后，通常可以在远离射频信号源的电极结构后连接一个终端电阻。在对调制器进行改进时，可以通过设计该终端电阻的阻抗，实现调制器的带宽提升。比如，将该终端电阻的阻抗降低至小于该多个电极结构的阻抗时，则会带来带宽剧烈增加(peaking)效应，使硅光调制器的带宽提升。但是，这种情况下，由于终端电阻的阻抗降低，因此，射频信号源的输出幅度降低，导致光通信系统的信噪比降低。并且，在带来带宽剧烈增加效应后，调制器中传输的低频的射频信号会与电芯片中的某些模块中的射频信号产生混叠，影响光通信系统的误码率。

再比如，还可以在调制器所在的光芯片上增加由较多无源器件和波导线组成的均衡模块，该均衡模块连接在光源和调制器的光波导结构之间，能够对来自光源的光进行预处理，以使得调制器中的电极结构基于高频和低频的射频信号对光进行调制的效果较为均衡，提升调制器的带宽。但是，由于采用了较多的无源光器件和波导线，导致光芯片面积较大，并且，均衡模块也需要额外的电控模块进行控制，增加了调制器的复杂度。

本申请实施例提供了一种调制器，该调制器为行波调制器。该调制器可以不通过上述三种方案提升带宽，而是通过对调制器原有的结构进行设计，使得该原有的结构具有均衡功能，提升调制器的带宽，从而能够实现内置光均衡器的高速调制器。本申请实施例提供的光通信系统中至少一个光通信设备的光模块包括本申请实施例提供的这种调制器。

示例地，图2为本申请实施例提供的一种调制器的结构示意图，如图2所示，该调制器包括：MZ型的光波导结构101，以及多个电极结构102。

如图3所示，MZ型的光波导结构101包括：分路器、两个波导臂和合路器。分路器具有一个入端口和两个出端口，这两个出端口分别连接这两个波导臂的一端。合路器具有两个入端口和一个出端口，这两个入端口分别连接这两个波导臂的另一端。

请继续参考图2，光波导结构101划分为依次连接的多个光波导段1011，比如上述两个波导臂所在的部分划分为多个光波导段1011。多个电极结构102与多个光波导段1011并行排布，且多个电极结构102与多个光波导段1011一一对应。图2中以多个电极结构102包括三个电极结构102为例，电极结构102的个数也可以是其他数值，比如8、9等，本申请实施例不对电极结构102的个数进行限制。

每个电极结构102均连接射频信号源(图2中未示出射频信号源，也未示出电极结构102与射频信号源的连接)，电极结构102用于基于来自射频信号源的射频信号向对应的光波导段1011提供电场，以对该光波导段1011中传输的光进行调制。

多个电极结构102包括：相邻的第一电极结构102A和第二电极结构102B，第一电极结构102A和第二电极结构102B向对应的光波导段1011提供的电场的方向相反。比如，如图2所示，第一电极结构102A向对应的光波导段1011提供的电场的方向是向光波导段1011的中心的方向，而第二电极结构102B向对应的光波导段1011提供的电场的方向是向光波导段1011外的方向。又比如，第一电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向是向光波导段外的方向，而第二电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向是向光波导段的中心的方向。

另外，多个电极结构102也可以包括相邻且向对应的光波导段提供方向相同的电场的电极结构。比如，图2所示的多个电极结构102中，第二电极结构102B与第二电极结构102B远离第一电极结构102A一侧的电极结构102向对应的光波导段1011提供的电场的方向均是向该光波导段1011外的方向。

综上所述，本申请实施例提供的调制器中，光波导结构包括依次连接的多个光波导段，这些光波导段中传输的光能够在对应的电极结构提供的电场中被调制。并且，第一电极结构和第二电极结构基于射频信号向对应的光波导段提供的电场的方向相反。这相当于在调制器中传输的光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。在调制器中传输的光被均衡后，能够均衡调制器中的电极结构基于高频和低频的射频信号对光进行调制的效果，从而实现对调制器的带宽的提升。

并且，由于本申请实施例并未在射频信号源中采用电均衡模块对射频信号进行预处理，因此，不会导致射频信号源的芯片尺寸和功耗均增大，也不会放大高频的射频信号的噪声。可以理解的是，本申请实施例也支持在射频信号源中采用电均衡模块对射频信号进行预处理的方案。

由于本申请实施例可以不依靠终端电阻带来的带宽剧烈增加效应，因此，也不会存在射频信号源的输出幅度降低，以及光通信系统的信噪比降低的问题；更不存在调制器中传输的低频的射频信号会与射频信号源中的某些模块中的射频信号产生混叠，影响光通信系统的误码率的问题。可以理解的是，本申请实施例也支持利用终端电阻带来的带宽剧烈增加效应来提升带宽的方案。

由于本申请实施例也可以不依靠调制器外部的较多无源器件和波导线组成的均衡模块，因此，也不会导致光模块的芯片面积较大，更不会增加调制器的复杂度。可以理解的是，本申请实施例也支持在调制器外部增加较多无源器件和波导线组成的均衡模块以提升带宽的方案。

进一步地，第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源连接，可以通过设计第一电极结构和第二电极结构与射频信号源的连接方式，使得第一电极结构与第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场。以下将以其中的几种可实现方式为例，对第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源的连接方式进行讲解。

(1)第一种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的相同射频信号向对应的光波导段提供电场。比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。上述相同射频信号包括：第一射频信号和第二射频信号中的至少一种信号，比如，该相同射频信号包括：第一射频信号，或者，第二射频信号，或者，第一射频信号和第二射频信号。可以理解的是，射频信号源也可以具有第一端口和第二端口中的一个端口，且该相同射频信号为该一个端口输出的射频信号。

(1.1)示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。这种方案适用于光波导结构的材质为硅等材质的情况。

这种情况下，第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源的连接方式可以如图4所示。每个光波导段1011包括：第一光波导C1和第二光波导C2，各个光波导段1011中的第一光波导C1依次连接，各个光波导段101中的第二光波导C2也依次连接。第一光波导C1属于光波导结构101中的一个波导臂，第二光波导C2属于光波导结构101中的另一个波导臂。

每个电极结构102包括：第一电极1021、第二电极1022和第三电极1023；调制器10还包括：第一导电条103和第二导电条104。第一导电条103、第一电极1021、第一光波导C1、第二电极1022、第二光波导C2、第三电极1023和第二导电条104依次排布(比如沿图4中从上到下的方向依次排布)。第一光波导C1、第二光波导C2、第一导电条103和第二导电条104并行排布。第一电极1021和第二电极1022之间形成的电场用于对第一光波导C1上传输的光进行调制，第三电极1023和第二电极1022之间形成的电场用于对第二光波导C2上传输的光进行调制。

第一导电条103连接射频信号源20的第一端口201，第二导电条104连接射频信号源20的第二端口202。第一电极结构(如图4中从左往右数的第一个电极结构)中的第一电极1021和第二电极结构(如图4中从左往右数的第二个电极结构)中的第三电极1023均连接第一导电条103；第一电极结构中的第三电极1023和第二电极结构中的第一电极1021均连接第二导电条104。

本申请实施例中以第一电极结构中的第一电极1021和第二电极结构中的第三电极1023通过第一导电条103连接第一端口201，以及第一电极结构中的第三电极1023和第二电极结构中的第一电极1021通过第二导电条104连接第二端口2022为例。可以理解的是，第一电极结构中的第一电极1021和第二电极结构中的第三电极1023也可以采用其他方式连接第一端口201(比如分别通过不同的引线连接第一端口201)；第一电极结构中的第三电极1023和第二电极结构中的第一电极1021也可以采用其他方式连接第二端口202(比如分别通过不同的引线连接第二端口202)，本申请实施例对此不作限定。

在图4所示的示例中，第一电极结构和第二电极结构的第一电极连接射频信号源20的不同端口，第一电极结构和第二电极结构的第三电极也连接射频信号源的不同端口。多个电极结构102中的多个第二电极1022相连接(图4中未示出这一连接关系)，比如这些第二电极1022均接入某一直流信号源。这样一来，就能够使得第一电极结构的电极之间产生的电场的方向与第二电极结构的电极之间产生的电场的方向相反。

图4所示的示例的原理图如图5所示，图4所示的示例可以理解为：射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉，在交叉前后，每个射频信号加载至的光波导发生了变化。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

进一步地，在图4的示例中，对于电极结构102中连接有导电条的电极(比如上述第一电极1021和第三电极1023)，该电极呈平行于该导电条的条状，该电极的一端通过该连接条105连接该导电条。可见，该电极和该连接条105连接得到的结构呈L形，且L形的一端连接导电条。当然，本申请实施例不对电极的形状及其连接导电条的方式进行限定，电极也可以是其他形状，比如圆形、椭圆形等，电极与连接条连接得到的结构也可以呈其他形状(如T形)，电极也可以不通过连接条105连接导电条。

在电极通过连接条105连接导电条的情况下，在电极结构102中，与相邻导电条(如第一导电条103和第二导电条104)连接的两个电极可以位于这两个电极连接的连接条105之间。比如图4中，第一电极结构中的第一电极1021位于其连接的连接条105的右侧，第三电极1023位于其连接的连接条105的左侧，以使得第一电极1021和第三电极1023位于这俩连接条105之间。又比如，图4中，第二电极结构中的第一电极1021位于其连接的连接条105的左侧，第三电极1023位于其连接的连接条105的右侧，以使得第一电极1021和第三电极1023位于这俩连接条105之间。

在导电条的延伸方向(如图4中的左右方向)上，电极结构102中与相邻导电条(如第一导电条103和第二导电条104)连接的两个电极的距离小于(A+B)/2，A和B分别表示这两个电极在延伸方向上的长度。两个电极在该延伸方向上的距离是指：这两个电极的中心在该延伸方向上的距离。比如图4中，第一电极结构中的第一电极1021和第三电极1023在左右方向上的距离小于这两个电极在该延伸方向上的总长度，并且该距离可以等于零；第二电极结构中的第一电极1021和第三电极1023在左右方向上的距离大于零，且小于这俩电极在该延伸方向上的总长度。可见，电极结构102中与相邻导电条连接的两个电极在该导电条的延伸方向上存在交叠，从而使得这些电极及其连接条105排布的较为紧凑，整个调制器的芯片面积较小。

可选地，图4所示的方案适用于光波导结构的材质为硅的情况。在这种情况下，请继续参考图4，上述电极结构102还可以包括：第一掺杂结构1024和第二掺杂结构1025。并且，第二电极1022也是掺杂结构。第一电极1021通过第一掺杂结构1024连接第一光波导C1，第二电极1022连接第一光波导C1和第二光波导C2，第三电极1023通过第二掺杂结构1025连接第二光波导C2。

第一掺杂结构1024与第二掺杂结构1025的掺杂类型相同，且与第二电极1022的掺杂类型不同。比如，第一掺杂结构1024的掺杂类型为N型，第二电极1022的掺杂类型为P型；或者，第一掺杂结构1024的掺杂类型为P型，第二电极1022的掺杂类型为N型。其中，掺杂类型为P型的结构中空穴密度远大于电子密度，掺杂类型为N型的结构中电子密度远大于空穴密度。

可以理解的是，第一掺杂结构1024、第二电极1022、第二掺杂结构1025中的每个掺杂结构中可以有一种或多种浓度的掺杂区域，并且，在掺杂结构包括多种浓度的掺杂区域时，本申请实施例不对这些掺杂区域的排布方式不作限定。比如，第一掺杂结构1024和第二掺杂结构1025的掺杂类型均为P型时，第一掺杂结构1024和第二掺杂结构1025均可以包括沿靠近第二电极1022的方向依次排布的多个掺杂区域，这些掺杂区域的掺杂类型均为P型，但这些掺杂区域的掺杂浓度沿靠近第二电极1022的方向依次降低。第二电极1022也包括沿第一掺杂结构1024和第二掺杂结构1025的排布方向依次排布的多个掺杂区域，这些掺杂区域的掺杂类型均为N型，且这些掺杂区域的掺杂浓度沿远离第二电极1022的中心的方向依次降低。

可选地，调制器中的多个电极结构包括依次排布的多个电极结构组，不同电极结构组包括的电极结构的数量(该数量可以是1、2、3等任意整数)相同；在电极结构组包括多个电极结构时，每个电极结构组中的各个电极结构中，第一掺杂结构可以相连接，第二掺杂结构也可以相连接。但不同电极结构组中的第一掺杂结构相互间隔，不同电极结构组中的第二掺杂结构也相互间隔。每个电极结构组中相连接的第一掺杂结构可以称为一个调制臂，电极结构组中相连接的第二掺杂结构可以称为另一个调制臂。来自射频信号源的射频信号会分别通过第一电极和第三电极加载至这两个调制臂上，以对第一光波导和第二光波导中的光进行调制。

可选地，图4所示的方案也可以适用于光波导结构的材质为三五族材质(如磷化铟(InP))的情况。此时，电极结构不包括第一掺杂结构1024和第二掺杂结构1025，且第一电极1021和第一光波导C1连接，第三电极1023与第二光波导C2连接，得到如图6所示的结构。

(1.2)又示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。这种方案适用于光波导结构的材质为电光材料晶体(如薄膜铌酸锂)的情况。

如图7所示，每个光波导段1011包括：第一光波导C1和第二光波导C2(可以参考图4中第一光波导和第二光波导的介绍)。每个电极结构102包括：第一电极1021、第二电极1022、第三电极1023和第四电极1024；调制器10还包括：第一导电条103、第二导电条104和第三导电条106。

第一导电条103、第一电极1021、第一光波导C1、第二电极1022、第二导电条104、第三电极1023、第二光波导C2、第四电极1024和第三导电条106依次排布，且第一光波导C1、第二光波导C2、第一导电条103、第二导电条104和第三导电条106并行排布。第一电极1021和第二电极1022之间形成的电场用于对第一光波导C1上传输的光进行调制，第三电极1023和第四电极1024之间形成的电场用于对第二光波导C2上传输的光进行调制。

第一导电条103连接该第一端口201，第三导电条106连接射频信号源20的第二端口202。第一电极结构(如图7中从左往后的第一个电极结构)中的第一电极1021与第二电极结构(如图7中从左往后的第二个电极结构)中第二电极1022均连接第一导电条103；第一电极结构中的第二电极1022和第三电极1023，以及第二电极结构中第一电极1021和第四电极1024，均连接第二导电条104，第二导电条104可以接入某一直流信号源；第一电极结构中的第四电极1024与第二电极结构中第三电极1023均连接第三导电条106。

本申请实施例中以电极结构中的电极通过导电条连接射频信号源的端口为例。可以理解的是，电极结构中的电极也可以通过其他方式连接射频信号源的端口，比如不同的电极分别通过不同的引线连接射频信号源的端口。

在图7所示的示例中，第一电极结构的第一电极和第二电极分别接入的信号，与第二电极结构中第二电极和第一电极分别接入的信号相同，第一电极结构的第三电极和第四电极分别接入的信号，与第二电极结构中第四电极和第三电极分别接入的信号相同。因此，第一电极结构的第一电极和第二电极之间形成的电场，与第二电极结构的第一电极和第二电极之间形成的电场的方向相反；第一电极结构的第三电极和第四电极之间形成的电场，与第二电极结构的第三电极和第四电极之间形成的电场的方向相反。这样一来，第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导结构提供的电场的方向便相反。

图7所示的示例的原理图如图8所示，图7所示的示例可以理解为：射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段1011，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号中的每个射频信号与直流信号源提供的直流信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

进一步地，图7所示的示例中连接有导电条的电极的一端也可以通过连接条105连接导电条，该电极和该连接条105连接得到的结构也可以呈L形。当然，本申请实施例不对电极的形状及其连接导电条的方式进行限定，电极也可以是其他形状，比如圆形、椭圆形等，电极与连接条连接得到的结构也可以呈其他形状(如T形)，电极也可以不通过连接条连接导电条。

在电极通过连接条105连接导电条的情况下，在电极结构中，与相邻导电条连接的两个电极也可以位于这两个电极连接的连接条105之间。在导电条的延伸方向(如图7中的左右方向)上，电极结构中与相邻导电条连接的两个电极的距离也可以小于(A+B)/2。可见，电极结构102中与相邻导电条连接的两个电极在该导电条的延伸方向上存在交叠，从而使得这些电极及其连接条105排布的较为紧凑，整个调制器的芯片面积较小。

(1.3)再示例地，如图9所示，在图7所示的示例的基础上，也可以不是第一导电条103连接该第一端口201，第三导电条106连接射频信号源20的第二端口202，而是，第二导电条104连接射频信号源20的第一端口201。这种情况下，如果射频信号源20具有第二端口202，则该第二端口202可以接地(比如图9中第二端口202在连接一个电阻之后再接地)。

在图9所示的示例中，第一电极结构的第一电极和第二电极分别接入的信号，与第二电极结构中第二电极和第一电极分别接入的信号相同，第一电极结构的第三电极和第四电极分别接入的信号，与第二电极结构中第四电极和第三电极分别接入的信号相同。因此，第一电极结构的第一电极和第二电极之间形成的电场，与第二电极结构的第一电极和第二电极之间形成的电场的方向相反；第一电极结构的第三电极和第四电极之间形成的电场，与第二电极结构的第三电极和第四电极之间形成的电场的方向相反。这样一来，第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导结构提供的电场的方向便相反。

图9所示的示例的原理图如图10所示，图9所示的示例可以理解为：射频信号源输出的第一射频信号会依次加载至各个光波导段1011中的各个光波导。第一射频信号与直流信号源提供的直流信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

可选地，在上述第一种可实现方式(1)中的可实现方式(1.1)、(1.2)、(1.3)中，电极结构及其连接的连接条组成的图案可以是中心对称图案。

(2)第二种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的不同射频信号向对应的光波导段提供电场的情况。比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。第一电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号向对应的光波导段提供电场，第二电极结构用于基于来自射频信号源的第二射频信号向对应的光波导段提供电场。

示例地，如图11所示，光波导结构101的材质为电光材料晶体(如薄膜铌酸锂)，每个光波导段1011包括：第一光波导C1和第二光波导C2(可以参考图4中第一光波导和第二光波导的介绍)。每个电极结构包括：第一电极1021、第二电极1022和第三电极1023。第一电极1021、第二电极1022和第三电极1023均呈条状。

第一电极1021、第一光波导C1、第二电极1022、第二光波导C2和第三电极1023依次排布，且均并行排布；第一电极结构(如图11中从上到下的第一个电极结构)中第二电极1022的长度与第二电极结构(如图11中从上到下的第二个电极结构)中第二电极1022的长度不同。本申请实施例中以第一电极结构中第二电极1022的长度小于第二电极结构中第二电极1022的长度为例，可以理解的是，也可以是第一电极结构中第二电极1022的长度大于第二电极结构中第二电极1022的长度。

第一电极结构中的第二电极1022连接射频信号源20的第一端口201，第二电极结构中的第二电极1022连接射频信号源20的第二端口202。可选地，第一电极结构中的第一电极1021和第三电极1023，以及第二电极结构中的第一电极1021和第三电极1023均可以接地或者接入某一直流信号源。

由于第一电极结构和第二电极结构中的第一电极、第三电极均接入相同的信号，且第二电极分别接入第一射频信号和第二射频信号，且第一射频信号和第二射频信号为差分信号，因此，第一电极结构中第一电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第一电极和第二电极之间形成的电场的方向相反；第一电极结构中第三电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第三电极和第二电极之间形成的电场的方向相反。这样一来，第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导结构提供的电场的方向便相反。

可选地，图11所示的示例中以光波导结构101沿S形延伸，且第一电极结构和第二电极结构沿第一光波导C1和第二光波导C2的排布方向(从上到下的方向)依次排布为例。可以理解的是，光波导结构101也可以不是沿S形延伸，第一电极结构和第二电极结构也可以沿其他方向排布，比如，光波导结构101采用图4所示的光波导结构101，此时，第一电极结构和第二电极结构可以沿光波导结构101的延伸方向依次排布。

进一步地，本申请实施例提供的各种调制器均还可以包括终端电阻，如图4至10所示的调制器中的终端电阻X。上述第一种可实现方式(1)中的各个电极条中未连接射频信号源(如射频信号源或者直流信号源)或者未接地的一端可以连接终端电阻X，上述第二种可实现方式(2)中的各个电极中未连接射频信号源或者未接地的一端可以连接终端电阻。可以理解的是，本申请实施例提供的调制器也可以不包括终端电阻，本申请实施例对此不作限定。

以上实施例中通过第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场，实现在调制器中传输的光中添加均衡抽头，从而实现对调制器中传输的光的均衡效果。

进一步地，还可以在至少部分光波导段之间连接时延结构，以调整调制器中传输的光的均衡时延量，进一步提升调制器中传输的光的均衡效果。时延结构用于增加该时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延，且时延结构中传输的光不会被电极结构调制。可以理解的是，在两个光波导段的位置不变的情况下，在这两个光波导段之间通过时延结构连接时光在这两个光波导段之间的时延，大于这两个光波导段之间通过最短的光波导连接时光在该这两个光波导段之间的时延。

在上述第一种可实现方式(1)中，调制器还包括：第一时延结构和第二时延结构中的至少一种时延结构。第一时延结构和第二时延结构沿光波导结构中光的传输方向依次排布；第一时延结构和第二时延结构均连接多个光波导段中的相邻光波导段；第一时延结构连接的相邻光波导段包括：第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段；第二时延结构连接的相邻光波导段与第一时延结构连接的相邻光波导段不同。第二时延结构连接的相邻光波导段与第一时延结构连接的相邻光波导段可以包括相同的光波导段，也可以不包括相同的光波导段，本申请实施例对此不作限定。

示例地，第一时延结构连接第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段；第二时延结构连接第二电极结构组对应的光波导段与第三电极结构组对应的光波导段。调制器中的多个电极结构包括依次排布的多个电极结构组，不同电极结构组包括的电极结构的数量(该数量可以是1、2、3等任意整数)相同；第一电极结构组、第二电极结构组和第三电极结构组为多个电极结构组中连续的三个电极结构组，第一电极结构属于第一电极结构组，第二电极结构属于第二电极结构组。

比如，在图4所示的调制器还包括第一时延结构和第二时延结构时，该调制器的结构可以如图12所示；在图7所示的调制器还包括第一时延结构和第二时延结构时，该调制器的结构可以如图13所示；在图9所示的调制器还包括第一时延结构和第二时延结构时，该调制器的结构可以如图14所示。本申请实施例中以电极结构组包括一个电极结构为例，可以理解的是，电极结构组也可以包括多个电极结构，如两个电极结构，本申请实施例对此不作限定。

以图12所示的调制器为例，该调制器中传输的光经过的处理可以如图15所示，该光相当于先经过反向处理；之后，在经过第一时延结构后，时延增加To+Td；在经过第二时延结构后，时延又增加To+Td；在经过第三个电极结构对应的光波导段后，时延增加To。其中，To表示：在两个相邻光波导段之间通过最短的光波导连接时，光在这两个光波导段之间的传输时延；To+Td表示：在这两个相邻光波导段之间通过时延结构连接时，光在这两个光波导段之间的传输时延。To+Td大于To，可见，引入时延结构之后，光的传输时延增大。

在上述第二种可实现方式(2)中，在光波导结构101沿S形延伸，且第一电极结构和第二电极结构沿第一光波导C1和第二光波导C2的排布方向依次排布时，第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段之间的距离较远，这两段光波导段之间的光波导作为一个时延结构。

进一步地，在上述第二种可实现方式(2)中，如图16所示，光波导结构中传输的光依次经过第一电极结构和第二电极结构，第二电极结构对应的光波导段包括：依次连接的第一光波导子段10111和第二光波导子段10112，调制器还包括：连接第一光波导子段10111和第二光波导子段10112的时延结构(调制器中的另一个时延结构)。

本申请实施例中以调制器中的时延结构是光波导(可以称为辅助光波导)为例，该辅助光波导可以通过相对光波导结构弯曲的方式增长，以提升时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延。由于本申请中的光波导结构为MZ型光波导结构，光波导段和光波导子段均包括两个光波导，因此，在时延结构通过光波导实现时，时延结构也包括两个光波导。时延结构中的两个光波导与该时延结构连接的每个光波导段(或者光波导子段)中的两个光波导一一对应连接。

可以理解的是，时延结构也可以有其他实现方式，比如，时延结构可以通过慢波结构(也称慢光波导结构)或亚波长光栅等结构实现。其中，慢波结构与光波导不同，在两个光部件(如前述光波导段或光波导子段)的位置不变的情况下，在这两个光部件之间通过慢波结构连接时光在这两个光部件之间的时延，大于这两个光部件之间通过最短的光波导连接时光在该这两个光部件之间的时延。亚波长光栅是指：光栅周期小于调制器用于调制的光的波长的光栅。

以慢波结构为例，慢波结构可以如图17所示，慢波结构包括结构主体，该结构主体的材质可以是光子晶体。该结构主体上具有多个周期性排布的圆孔。这些圆孔对光场有强烈的抑制作用，导致光无法通过圆孔处，因此，光只能沿图17中所示的两条光路传播。并且，由于圆孔周期性排布，能够带来群折射率的影响，使得光沿该光路传播时的速度减慢，从而能够增大光的传输时延。这两条光路用于连通该慢波结构连接的每个光波导段(或者光波导子段)中的两个光波导。可以理解的是，图17所示的慢波结构还可以有其他可实现方式，比如，图17所示的慢波结构包括四部分圆孔，这四部分圆孔依次排布，前两部分圆孔之间存在一条光路，后两部分圆孔之间存在另一条光路。

另外，本申请实施例中以多个电极结构包括相邻的第一电极结构和第二电极结构为例。可以理解的是，相邻的第一电极结构和第二电极结构可以称为一对交叉电极结构，多个电极结构中可以存在至少一对交叉电极结构，每对交叉电极结构包括相邻且向对应的光波导段提供相反方向电场的两个电极结构，每对交叉电极结构的实现方式均可以参考上述第一电极结构和第二电极结构。

并且，对于该至少一对交叉电极结构中的任一对交叉电极结构，这一对交叉电极结构对应的光波导段之间可以通过第一时延结构连接，也可以不通过第一时延结构连接；并且，这一对交叉电极结构所在的电极结构组与下一电极结构组之间可以通过第二时延结构连接，也可以不通过第二时延结构连接，本申请实施例对此不作限定。

另外，本申请实施例的附图示出的时延结构的形状也可以有其他实现方式，本申请实施例对此不作限定。

进一步地，本申请实施例提供的调制器能够与CMOS工艺兼容。

调制器中上述的各个结构(如时延结构、光波导结构和电极结构等)可以位于同层也可以位于不同层。以下将分别以图12、图14和图16所示的调制器为例，对调制器中各个膜层的层叠关系进行讲解。

(1)图12所示的调制器。

图12所示的调制器可以采用图18所示的实现方式实现。不同的是，图12中的电极结构组包括一个电极结构，而图18中的电极结构组包括两个电极结构，并且，图12和图18中时延结构的形状不同。

图12中的第一电极1021、第三电极1023、第一导电条103、第二导电条104和连接条105材质相同，并且，形成图18中的第一图案层Y1。第一图案层Y1可以通过对某一导电材质(如金属)层进行图案化处理得到。

图12中的光波导结构101、第二电极1022、第一掺杂结构1024、第二掺杂结构1025、第一时延结构和第二时延结构形成图18中的第二图案层Y2。其中，光波导结构101、第一时延结构和第二时延结构具有相同材质(比如都为硅)，第二电极1022、第一掺杂结构1024、第二掺杂结构1025均由该相同材质掺杂得到。图18中的第二图案层Y2可以通过对该相同材质的膜层进行图案化后，对部分区域进行掺杂得到。

图18中AA的截面可以如图19所示，图18中BB处的截面可以如图20所示，图18中CC的截面可以如图21所示，图18中DD处的截面可以如图22所示，图18中EE的截面可以如图23所示，图18中FF处的截面可以如图24所示。

结合图18至图24可知，调制器还包括：位于第一图案层Y1和第二图案层Y2之间的衬底(substrate)层Y3、包(box)层Y4以及覆盖(cladding)层Y5，图18中未示出衬底层Y3、缓冲层Y4以及覆盖层Y5。衬底层Y3、包层Y4、第二图案层Y2、覆盖层Y5和第一图案层Y1依次排布，并且，第一图案层Y1中的第一电极通过覆盖层Y5中的过孔与第二图案层Y2中的第一掺杂结构连接，第一图案层Y1中的第三电极通过覆盖层Y5中的过孔与第二图案层Y2中的第二掺杂结构连接。包层Y4的材质可以是二氧化硅等绝缘材质。

(2)图14所示的调制器。

图14所示的调制器可以采用图25所示的实现方式实现。不同的是，图14中的电极结构组包括一个电极结构，而图25中的电极结构组包括两个电极结构，并且，图14和图25中时延结构的形状不同。

图14中的第一电极1021、第二电极1022、第三电极1023、第四电极1024、第一导电条103、第二导电条104、第三导电条106和连接条105材质相同，并且，形成图25中的第一图案层Y1。图25中的第一图案层Y1可以通过对某一导电材质(如金属)层进行图案化处理得到。

图14中的光波导结构101、第一时延结构和第二时延结构形成图25中的第二图案层Y2。其中，光波导结构101、第一时延结构和第二时延结构具有相同材质(比如都为光子晶体)。图25中的第二图案层Y2可以通过对该相同材质的膜层进行图案化后得到。

图25中AA的截面可以如图26所示，图25中BB处的截面可以如图27所示，图25中CC的截面可以如图28所示，图25中DD处的截面可以如图29所示，图25中EE的截面可以如图30所示，图25中FF处的截面可以如图31所示。

结合图25至图31可知，调制器还包括：位于第一图案层Y1和第二图案层Y2之间的衬底层Y3、包层Y4以及覆盖层Y5，图25中未示出衬底层Y3、缓冲层Y4以及覆盖层Y5。衬底层Y3、包层Y4、第二图案层Y2、覆盖层Y5和第一图案层Y1依次排布。

(3)图16所示的调制器。

图16所示的调制器可以采用图32所示的实现方式实现。不同的是，图16和图32中时延结构的形状不同，电极结构的位置也不同。

图16中的第一电极1021、第二电极1022、第三电极1023的材质相同，并且，形成图32中的第一图案层Y1。图32中的第一图案层Y1可以通过对某一导电材质(如金属)层进行图案化处理得到。

图16中的光波导结构101和第二时延结构的材质相同，并且，形成图32中的第二图案层Y2。图32中的第二图案层Y2可以通过对相同的材质(如光子晶体)的膜层进行图案化后得到。

图32中AA的截面可以如图33所示，图32中BB处的截面可以如图34所示。结合图32至图33可知，调制器还包括：位于第一图案层Y1和第二图案层Y2之间的衬底层Y3、包层Y4以及覆盖层Y5，图25中未示出衬底层Y3、缓冲层Y4以及覆盖层Y5。衬底层Y3、包层Y4、第二图案层Y2、覆盖层Y5和第一图案层Y1依次排布。

可以理解的是，本申请中以衬底层Y3、缓冲层Y4、第二图案层Y2、覆盖层Y5和第一图案层Y1依次排布为例，也可以是衬底层Y3、缓冲层Y4、第一图案层Y1、覆盖层Y5和第二图案层Y2依次排布。

在一些实施例中，调制器也可以不包括覆盖层Y5，且第一图案层Y1和第二图案层Y2可以位于同层。比如，图11所示的调制器中截面AA的示意图如图35所示，可以看出，光波导结构101、第一电极1021、第二电极1022、第三电极1023同层，且均位于缓冲层Y4远离衬底层Y3的一侧。

本申请实施例中以光波导结构中光的传输方向与第一电极结构与第二电极结构的排布方向相同为例，可以理解的是，也可以是光波导结构中光的传输方向与第一电极结构与第二电极结构的排布方向相反。比如，在图4所示的第一电极结构和第二电极结构的排布方向与该传输方向相反时，调制器的结构可以如图36所示。

进一步地，本申请实施例提供的调制器还可以包括：信号处理单元。信号处理单元连接在射频信号源和多个电极结构之间，信号处理单元用于对经过的射频信号进行处理，比如信号放大、信号补偿等处理。可以看出，来自射频信号源的射频信号会在经过信号处理单元之后，再传输至电极结构中，这样便可以通过信号处理单元对射频信号进行预处理，提升射频信号的质量，提升光通信效果。

示例地，在调制器包括导电条的情况下(调制器如图4、6、7、9所示)，信号处理单元可以连接在射频信号源和导电条之间，导电条连接在信号处理单元与电极结构之间，从而实现信号处理单元连接在射频信号源和电极结构之间。

以图4所示的调制器为例，如图37所示，信号处理单元30可以是放大器，信号处理单元30连接射频信号源20的第一端口201和第二端口202，信号处理单元30还连接第一导电条103和第二导电条104。来自第一端口201的第一射频信号经过信号处理单元30放大后，传输至第一导电条103上，来自第二端口202的第二射频信号经过信号处理单元30放大后，传输至第二导电条103上。

又示例地，在调制器不包括导电条的情况下(调制器如图11所示)，信号处理单元可以连接在射频信号源和电极结构中的电极之间。

以图11所示的调制器为例，如图38所示，信号处理单元30可以是放大器，信号处理单元30连接射频信号源20的第一端口201和第二端口202，信号处理单元30还连接第一电极结构中的第二电极1022和第二电极结构中的第二电极1022。来自第一端口201的第一射频信号经过信号处理单元30放大后，传输至第一电极结构中的第二电极1022，来自第二端口202的第二射频信号经过信号处理单元30放大后，传输至第二电极结构中的第二电极1022。

可以理解的是，信号处理单元也可以包括：多个信号处理子单元；信号处理子单元连接在射频信号源与至少一个电极结构之间，且不同信号处理子单元连接的电极结构不同，信号处理子单元用于对经过的射频信号进行处理。

示例地，在调制器包括导电条的情况下(调制器如图4、6、7、9所示)，对于需要通过信号处理子单元连接的一个导电条和一个电极结构中的电极，该导电条和该电极之间的连接条可以分为两个连接段，信号处理子单元可以串联在这两个连接段之间。

又示例地，在调制器不包括导电条的情况下(调制器如图11所示)，信号源的第一端口和第二端口可以通过不同的信号处理子单元连接的不同的电极结构。

多个信号处理子单元对经过的射频信号的处理可以相同，也可以不同。比如，在多个信号处理子单元均为放大器时，多个放大器对经过的射频信号的放大倍数可以相同也可以不同。

可选地，多个信号处理子单元可以与前述多个电极结构组一一对应，每个信号处理子单元连接在射频信号源与对应的电极结构组之间。

综上所述，本申请实施例提供的调制器中，光波导结构包括依次连接的多个光波导段，这些光波导段中传输的光能够在对应的电极结构提供的电场中被调制。并且，第一电极结构和第二电极结构基于射频信号向对应的光波导段提供的电场的方向相反。这相当于在调制器中传输的光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。在调制器中传输的光被均衡后，能够均衡调制器中的电极结构基于高频和低频的射频信号对光进行调制的效果，从而实现对调制器的带宽的提升。

第一电极结构和第二电极结构提供的电场的方向相反，能够实现在电域对光进行均衡处理；在光波导段或者光波导子段之间连接时延结构，能够实现在光域对光进行均衡处理。本申请实施例提供的方案，相当于在调制器内部引入了光均衡器，以实现对调制器的带宽的提升。

示例地，图39为一种相关技术中调制器的工作曲线示意图，图40为本申请实施例提供的一种调制器(如图4所示的调制器)的工作曲线示意图。图39和图40中的横坐标表示调制器调制后的光信号的频率，单位为GHz，纵坐标表示调制器调制后的光信号的响应幅度，单位为分贝(dB)。从图39可以看出，相关技术中调制器的-3dB带宽为40GHz，而本申请实施例提供的调制器的-3dB带宽能够提升至60GHz，这足以支持单波200吉比特率每秒(Gbps)速率的四电平脉冲幅度调制(4pulse amplitude modulation，PAM4)信号的传输。

在本申请中，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“至少一个”指一个或多个，“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本申请提供的相应实施例中，应该理解到，所揭露的结构可以通过其它的构成方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的。

以上所述，仅为本申请的可选实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种调制器，其特征在于，包括：马赫-增德型的光波导结构，以及多个电极结构；

所述光波导结构划分为与所述多个电极结构一一对应且依次连接的多个光波导段，所述多个电极结构与所述多个光波导段并行排布；

所述电极结构连接射频信号源，所述电极结构用于基于来自所述射频信号源的射频信号向对应的所述光波导段提供电场，以对所述光波导段中传输的光进行调制；

其中，所述多个电极结构包括相邻的第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构提供的所述电场的方向相反。

2.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述第一电极结构和所述第二电极结构用于基于来自所述射频信号源的相同射频信号向对应的所述光波导段提供电场。

3.根据权利要求2所述的调制器，其特征在于，所述射频信号源具有第一端口和第二端口，所述第一端口用于输出的第一射频信号，所述第二端口用于输出第二射频信号，所述第一射频信号和所述第二射频信号为差分信号，所述相同射频信号包括：所述第一射频信号和所述第二射频信号中的至少一种信号。

4.根据权利要求3所述的调制器，其特征在于，所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述调制器还包括：第一导电条和第二导电条；

所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导、所述第三电极和所述第二导电条依次排布，所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条和所述第二导电条并行排布；

所述第一导电条连接所述第一端口，所述第二导电条连接所述第二端口；所述第一电极结构中的所述第一电极和所述第二电极结构中的所述第三电极均连接所述第一导电条；所述多个电极结构中的多个所述第二电极相连接；所述第一电极结构中的所述第三电极和所述第二电极结构中的所述第一电极均连接所述第二导电条。

5.根据权利要求3所述的调制器，其特征在于，所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述调制器还包括：第一导电条、第二导电条和第三导电条；

所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二导电条、所述第三电极、所述第二光波导、所述第四电极和所述第三导电条依次排布，且所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条、所述第二导电条和所述第三导电条并行排布；

所述第二导电条连接所述第一端口；或者，所述第一导电条连接所述第一端口，所述第三导电条连接所述第二端口；

所述第一电极结构中的所述第一电极与所述第二电极结构中所述第二电极均连接所述第一导电条；所述第一电极结构中的所述第二电极，所述第二电极结构中所述第一电极，所述第一电极结构中的所述第三电极，以及，所述第二电极结构中所述第四电极，均连接所述第二导电条；所述第一电极结构中的所述第四电极与所述第二电极结构中所述第三电极均连接所述第三导电条。

6.根据权利要求4或5所述的调制器，其特征在于，对于所述电极结构中连接有导电条的电极，所述电极呈平行于所述导电条的条状，所述电极的一端通过连接条105连接所述导电条；

在所述电极结构中，与相邻导电条连接的两个电极位于所述两个电极连接的连接条105之间，在所述导电条的延伸方向上，所述两个电极的距离小于(A+B)/2，A和B分别表示所述两个电极在所述延伸方向上的长度。

7.根据权利要求2至6任一所述的调制器，其特征在于，所述光波导结构中光的传输方向与所述第一电极结构与所述第二电极结构的排布方向相同或相反。

8.根据权利要求2至7任一所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括：第一时延结构和第二时延结构中的至少一种时延结构；

所述第一时延结构和所述第二时延结构沿所述光波导结构中光的传输方向依次排布；所述第一时延结构和所述第二时延结构均连接所述多个光波导段中的相邻光波导段；所述第一时延结构连接的所述相邻光波导段包括：所述第一电极结构对应的光波导段和所述第二电极结构对应的光波导段；所述第二时延结构连接的所述相邻光波导段与所述第一时延结构连接的所述相邻光波导段不同；

所述时延结构用于增加所述时延结构连接的光波导段之间光的传输时延，且所述时延结构中传输的光不被所述电极结构调制。

9.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述多个电极结构包括依次排布的多个电极结构组，不同所述电极结构组包括的所述电极结构的数量相同；第一电极结构组、所述第二电极结构组和所述第三电极结构组为所述多个电极结构组中连续的三个电极结构组，所述第一电极结构属于所述第一电极结构组，所述第二电极结构属于所述第二电极结构组；

所述第二时延结构连接的所述相邻光波导段包括：所述第二电极结构组对应的光波导段与所述第三电极结构组对应的光波导段。

10.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述射频信号源具有第一端口和第二端口，所述第一端口用于输出的第一射频信号，所述第二端口用于输出第二射频信号，所述第一射频信号和所述第二射频信号为差分信号；

所述第一电极结构用于基于所述第一射频信号向对应的所述光波导段提供电场，所述第二电极结构用于基于所述第二射频信号向对应的所述光波导段提供电场。

11.根据权利要求10所述的调制器，其特征在于，所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均呈条状；

所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导和所述第三电极依次排布，且并行排布；所述第一电极结构中所述第二电极的长度与所述第二电极结构中所述第二电极的长度不同；

所述第一电极结构中的所述第二电极连接所述第一端口，所述第二电极结构中的所述第二电极连接所述第二端口。

12.根据权利要求11所述的调制器，其特征在于，所述光波导结构沿S形延伸，所述第一电极结构和所述第二电极结构沿所述第一光波导和所述第二光波导的排布方向依次排布。

13.根据权利要求10至12任一所述的调制器，其特征在于，所述光波导结构中传输的光依次经过所述第一电极结构和所述第二电极结构，所述第二电极结构对应的光波导段包括：依次连接的第一光波导子段和第二光波导子段，所述调制器还包括：连接所述第一光波导子段和所述第二光波导子段的时延结构；所述时延结构用于增加所述时延结构连接的光波导子段之间光的传输时延，所述时延结构中传输的光不被所述电极结构调制。

14.根据权利要求8、9或13所述的调制器，其特征在于，所述调制器中的时延结构包括：辅助光波导、慢波结构或者亚波长光栅。

15.根据权利要求1至14任一所述的调制器，其特征在于，所述调制器还包括：信号处理单元，所述信号处理单元连接在所述射频信号源和所述多个电极结构之间，所述信号处理单元用于对经过的射频信号进行处理。

16.根据权利要求15所述的调制器，其特征在于，所述信号处理单元包括：多个信号处理子单元；

所述信号处理子单元连接在所述射频信号源与至少一个所述电极结构之间，且不同信号处理子单元连接的所述电极结构不同，所述信号处理子单元用于对经过的射频信号进行处理。

17.一种光模块，其特征在于，包括：光源和射频信号源，以及权利要求1至16任一所述的调制器，所述光源用于向所述调制器发射光，所述射频信号源用于向所述调制器提供射频信号，所述调制器用于基于来自所述射频信号源的射频信号对来自所述光源的光进行调制。

18.一种光通信设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，以及权利要求17所述的光模块，所述存储器中存储有程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，所述处理器还用于通过所述光模块与其他光通信设备进行通信。

19.一种光通信系统，其特征在于，包括多个光通信设备，至少一个所述光通信设备为如权利要求18所述的光通信设备。