CN206178309U - 光调制器及光调制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光调制器及光调制系统，属于光电子技术领域。该光调制器包括调制芯片，所述调制芯片包括光波导衬底、第一马赫‑曾德尔干涉仪、第二马赫‑曾德尔干涉仪以及按照预设规则设置在第一马赫‑曾德尔干涉仪和第二马赫‑曾德尔干涉仪上的第一电极组和第二电极组。第一马赫‑曾德尔干涉仪和第二马赫‑曾德尔干涉仪对称设置在光波导衬底表面。第一马赫‑曾德尔干涉仪的第一相位差与第二马赫‑曾德尔干涉仪的第二相位差之间的差值满足预设条件。本实用新型提供的光调制器能够在满足对外加信号无干扰的条件下抑制现有集成光波导调制器所存在的工作点直流漂移问题，有效地保证了采用该光调制器的光调制系统工作的稳定性。

Description

光调制器及光调制系统

技术领域

本实用新型涉及光电子技术领域，具体而言，涉及一种光调制器及光调制系统。

背景技术

随着光电子技术的发展，集成光学器件已经由实验过程走向了生产实用阶段。然而，由于光调制器的光波导材料的物理特性，集成光波导马赫-曾德尔调制器一直存在工作点的直流漂移问题，包括温度漂移、光折变效应引起的直流漂移、应力引起的直流漂移等，由于直流漂移引起的工作点不稳定会使光调制器工作不稳定，导致光调制器功能异常。因此采用对外加信号无干扰的方法消除这种直流漂移，非常有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光调制器及光调制系统，以有效地改善上述问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种光调制器，包括调制芯片，所述调制芯片包括光波导衬底、第一马赫-曾德尔干涉仪、第二马赫-曾德尔干涉仪以及按照预设规则设置在所述第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪上的第一电极组和第二电极组。所述第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪对称设置在所述光波导衬底表面。所述第一马赫-曾德尔干涉仪包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导的长度大于所述第二光波导的长度，所述第二马赫-曾德尔干涉仪包括第三光波导和第四光波导，所述第三光波导的长度大于所述第四光波导的长度。所述第一光波导与所述第二光波导之间的光相位差为第一相位差，所述第三光波导与所述第四光波导之间的光相位差为第二相位差，所述第一相位差与所述第二相位差之间的差值满足预设条件以使得外部干扰导致的相移相互抵消。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一马赫-曾德尔干涉仪还包括第一入射波导和第一出射波导，所述第二马赫-曾德尔干涉仪还包括第二入射波导和第二出射波导。所述第一光波导与所述第二光波导的一端均与所述第一入射波导光学耦合，另一端均与所述第一出射波导光学耦合。所述第三光波导与所述第四光波导的一端均与所述第二入射波导光学耦合，另一端均与所述第二出射波导光学耦合。所述光波导衬底上还设置有Y型波导，所述Y型波导包括输入波导、第一分支波导和第二分支波导，所述第一分支波导用于将所述输入波导光学耦合到所述第一入射波导，所述第二分支波导用于将所述输入波导光学耦合到所述第二入射波导。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一光波导和所述第三光波导为弧线形波导。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二光波导和所述第四光波导为直线形波导，所述第一电极组包括第一子电极和第二子电极，所述第二电极组包括第三子电极和第四子电极，所述第一子电极和所述第二子电极对称设置在所述第二光波导的两侧，所述第三子电极和所述第四子电极对称设置在所述第四光波导的两侧。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一光波导和所述第三光波导相互靠近设置。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一光波导和所述第三光波导相互远离设置。

在本实用新型较佳的实施例中，上述光波导衬底为铌酸锂衬底。

在本实用新型较佳的实施例中，上述光调制器还包括壳体，所述调制芯片封装在所述壳体内。所述壳体上设置有第一光波导端口和第二光波导端口，所述第一光波导端口用于输入信号光，所述第二光波导端口用于输出经所述调制芯片调制后的信号光。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种光调制系统，包括激光器、第一光电探测器、第二光电探测器及上述的光调制器。所述第一光电探测器与所述第二光电探测器均与所述光调制器耦合。所述激光器产生的信号光传输至所述光调制器、被分束为第一信号光和第二信号光，所述第一信号光经第一马赫-曾德尔干涉仪及第一调制信号处理后形成第一干涉信号，所述第二信号光经第二马赫-曾德尔干涉仪及第二调制信号处理后形成第二干涉信号，所述第一干涉信号入射到所述第一光电探测器，所述第二干涉信号入射到所述第二光电探测器。

在本实用新型较佳的实施例中，上述光调制系统还包括电合路器。所述电合路器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端与所述第一光电探测器的输出端电连接，所述第二输入端与所述第二光电探测器的输出端电连接。所述电合路器用于将所述第一光电探测器输出的第一电信号和所述第二光电探测器输出的第二电信号进行叠加后由所述输出端输出。

本实用新型实施例提供的光调制器及光调制系统，通过在光波导衬底上对称设置第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪，并使得第一马赫-曾德尔干涉仪的第一光波导和第二光波导的光相位差与第二马赫-曾德尔干涉仪的第三光波导和第四光波导的光相位差之间的差值满足预设条件以使得外部干扰导致的相移相互抵消，能够在满足对外加信号无干扰的条件下抑制现有集成光波导调制器所存在的工作点直流漂移问题，包括温度漂移、光折变效应引起的直流漂移、应力引起的直流漂移等，有效地保证了采用该光调制器的光调制系统工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的光调制器的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的光调制器中第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪的一种排布结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的光调制器中第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪的另一种排布结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的光调制系统的一种结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的光调制系统的另一种结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例提供的光调制系统中第一马赫-曾德尔干涉仪和第一马赫-曾德尔干涉仪输出的光功率分别与其相位差的关系曲线。

图中：1-光调制器；10-光波导衬底；11-Y型波导；111-输入波导；1110-对称线；112-第一分支波导；113-第二分支波导；12-第一马赫-曾德尔干涉仪；121-第一入射波导；122-第一光波导；123-第二光波导；124-第一出射波导；13-第二马赫-曾德尔干涉仪；131-第二入射波导；132-第三光波导；133-第四光波导；134-第二出射波导；14-第一电极组；141-第一子电极；142-第二子电极；15-第二电极组；151-第三子电极；152-第四子电极；100-光调制系统；2-激光器；3-保偏光纤；41-第一光电探测器；42-第二光电探测器；5-电合路器。

具体实施方式

由于光调制器光波导材料的物理特性，集成光波导马赫-曾德尔调制器一直存在工作点的直流漂移问题，包括温度漂移、光折变效应引起的直流漂移、应力引起的直流漂移等，由于直流漂移引起的工作点不稳定会使光调制器工作不稳定，导致光调制器功能异常。因此采用对外加信号无干扰的方法消除这种直流漂移，非常有必要。

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种光调制器及光调制系统，以有效地改善由于直流漂移引起的工作点不稳定会使光调制器工作不稳定，导致光调制器功能异常的问题。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“电连接”、“光学耦合”应做广义理解，例如，可以是直接连接或耦合，也可以通过中间媒介间接连接或耦合，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种光调制器1，该光调制器1包括调制芯片。调制芯片包括光波导衬底10、第一马赫-曾德尔干涉仪12、第二马赫-曾德尔干涉仪13以及按照预设规则设置在第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13上的第一电极组14和第二电极组15。第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13对称设置在光波导衬底10表面。

如图2所示，第一马赫-曾德尔干涉仪12包括第一入射波导121、第一光波导122、第二光波导123及第一出射波导124。其中，第一光波导122的长度大于第二光波导123的长度。第一入射波导121通过第一Y分支波导与第一光波导122及第二光波导123光学耦合，第一光波导122及第二光波导123通过第二Y分支波导与第一出射波导124光学耦合。

如图2所示，第二马赫-曾德尔干涉仪13包括第二入射波导131、第三光波导132、第四光波导133及第二出射波导134。其中，第三光波导132的长度大于第四光波导133的长度。第二入射波导131通过第三Y分支波导与第三光波导132及第四光波导133光学耦合，第三光波导132及第四光波导133通过第四Y分支波导与第二出射波导134光学耦合。

可以理解的是，上述第一Y分支波导、第二Y分支波导、第三Y分支波导及第四Y分支波导均为对称Y分支波导。其中，第一Y分支波导和第三Y分支波导均用作光分束器，第二Y分支波导和第四Y分支波导均用作光合束器。

本实施例中，第一光波导122与第二光波导123之间的光相位差为第一相位差，第三光波导132与第四光波导133之间的光相位差为第二相位差。上述第一相位差与第二相位差之间的差值满足预设条件以使得外部干扰导致的相移相互抵消。具体的，上述预设条件可以为：第一相位差与第二相位差之间的差值等于(2k+1)π，其中，k为整数，例如，上述差值可以为π、3π、5π等。当然，由于加工精度的限制，上述等于可以不是绝对的等于，当k一定时，在可补偿的误差范围内，上述差值也可以与(2k+1)π有微小偏差。

进一步地，如图2所示，上述光波导衬底10上还设置有Y型波导11，该Y型波导11为对称Y分支波导，用作光分束器，将入射的信号光分为两束输出。该Y型波导11包括输入波导111、第一分支波导112和第二分支波导113。第一分支波导112用于将输入波导111光学耦合到第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一入射波导121，第二分支波导113用于将输入波导111光学耦合到第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二入射波导131。为了减小光调制器1的弯曲损耗，输入波导111、第一分支波导112、第二分支波导113、第一入射波导121、第一出射波导124、第二入射波导131及第二出射波导134均为直线形波导。输入波导111所在的直线可以作为对称线1110，第一分支波导112与第二分支波导113相对于对称线1110对称设置，第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13也相对于对称线1110对称设置，且第一入射波导121、第一出射波导124、第二入射波导131、第二出射波导134均与对称线1110平行。

需要说明的是，第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13对称设置在光波导衬底10表面为位置的对称，即第一光波导122与第三光波导132的设置位置相对于对称线1110对称，但第一光波导122与第三光波导132的长度可以相等，也可以不相等。同理，第二光波导123与第四光波导133的设置位置也相对于对称线1110对称，但第二光波导123与第四光波导133的长度可以相等，也可以不相等。显然，第一光波导122与第三光波导132之间以及第二光波导123与第四光波导133之间至少有一对的长度不相等。

作为一种实施方式，如图2所示，上述第一光波导122和第三光波导132相互靠近设置，此时，第一光波导122相比于第二光波导123更靠近对称线1110，第三光波导132相比于第四光波导133更靠近对称线1110。作为另一种实施方式，如图3所示，上述第一光波导122和所述第三光波导132相互远离设置，此时，第二光波导123相比于第一光波导122更靠近对称线1110，第四光波导133相比于第三光波导132更靠近对称线1110。

使用时，信号光经Y型波导11的输入波导111输入，被分束为第一信号光和第二信号光。第一信号光经第一分支波导112传输至第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一入射波导121，由第一入射波导121传输至第一Y分支波导，被第一Y分支波导分束为第一光束和第二光束。第一光束在第一光波导122中传输，第二光束在第二光波导123中传输，分别进入第二Y分支波导后合束、发生干涉形成第一干涉信号，第一干涉信号经第一出射波导124出射。第二信号光经第一分支波导112传输至第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二入射波导131，由第二入射波导131传输至第三Y分支波导，被第三Y分支波导分束为第三光束和第四光束。第三光束在第三光波导132中传输，第四光束在第四光波导133中传输，分别进入第四Y分支波导后合束、发生干涉形成第二干涉信号，第二涉信号经第二出射波导134出射。需要说明的是，为了使得外部干扰导致的相移通过第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13相互抵消，第一信号光的光强与第二信号光的光强之间的差值的绝对值小于或等于预设值。本实施例中，所述预设值为一个很小的值，接近于零。也就是说，第一信号光的光强近似等于第二信号光的光强。

如图3所示，考虑到第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13的位置对称性，且尽量减小光调制器1中光波导的弯曲损耗，上述第一光波导122和第三光波导132均为弧线形波导。且在本实用新型较佳的实施例中，上述弧线形波导具体为类似余弦波形状的波导。此外，为了便于设置第一电极组14和第二电极组15，上述第二光波导123和第四光波导133均为直线形波导。优选的，第二光波导123和第四光波导133均与对称线1110平行。

本实施例中，第一电极组14和第二电极组15对称设置在光波导衬底10的表面。如图1所示，第一电极组14设置在第一马赫-曾德尔干涉仪12的第二光波导123处，第二电极组15设置在第二马赫-曾德尔干涉仪13的第四光波导133处。具体的，上述预设规则可以为：第一电极组14包括第一子电极141和第二子电极142，第二电极组15包括第三子电极151和第四子电极152。第一子电极141和第二子电极142对称设置在第二光波导123的两侧，第三子电极151和第四子电极152对称设置在第四光波导133的两侧。优选的，第一子电极141和第二子电极142均与第二光波导123平行设置，第三子电极151和第四子电极152均与第四光波导133平行设置。

本实施例中，上述光波导衬底10可以为铌酸锂衬底、砷化镓衬底、聚合物衬底等。由于，铌酸锂调制器具有啁啾小、传输损耗小、光电系数较高、可以实现宽带调制的优点，优选采用铌酸锂(LiNbO₃)衬底。第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13优选设置在同一块光波导衬底10表面。此外，当光调制器1的调制带宽较高(大于2GHz)时，光波导衬底10为平行四边形，且相邻两条边的夹角为82度左右，以有效减少高频信号在光波导衬底10中的振荡。

本实用新型实施例提供的光调制器1可以用于电场传感器或电光调制。当本实施例提供的光调制器1用作电场传感器时，第一电极组14和第二电极组15上不用外接电压信号，使用时，将光调制器1放置于待测电场中，第一子电极141和第二子电极142在待测电场的作用下产生感应电场以对第二光波导123中传输的光信号进行相位调制，同理，第三子电极151和第四子电极152在待测电场的作用下也产生感应电场以对第四光波导133中传输的光信号进行相位调制，进一步解调第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13输出的干涉信号即可测得待测电场。为了尽量提高电场传感器的灵敏度，将光调制器1放置于待测电场中时，待测电场与光波导衬底10的表面平行，且待测电场的方向与第一电极组14和第二电极组15的延伸方向即第二光波导123和第四光波导133的延伸方向垂直。

当本实施例提供的光调制器1用于电光调制时，第一电极组14和第二电极组15上需要外接电压信号，可以按照传统方式通过设置SMA接头，将第一电极组14和第二电极组15与外接电压信号连接。使用时，在第一电极组14和第二电极组15上均施加相同的外接电压，第一子电极141和第二子电极142在外接电压的作用下产生电场以对第二光波导123中传输的光信号进行相位调制，同理，第三子电极151和第四子电极152在外接电压的作用下也产生电场以对第四光波导133中传输的光信号进行相位调制，以实现电光调制。

进一步地，为了光调制器1的使用更加方便，上述光调制器1还包括壳体，上述调制芯片封装在壳体内。壳体上设置有第一光波导端口和第二光波导端口，第一光波导端口用于输入信号光，第二光波导端口用于输出经调制芯片调制后的信号光。第一光波导端口与输入波导111光学耦合，而第二光波导端口有两个，其中一个与第一出射波导124光学耦合，另一个与第二出射波导134光学耦合。需要说明的是，壳体的材料根据光调制器1的具体应用场景设置，当本实施例提供的光调制器1应用于电光调制器1时，壳体应采用金属材料制成；当本实施例提供的光调制器1应用于电场传感器时，壳体应采用非金属材料制成。

另外，如同4所示，本实用新型实施例还提供了一种光调制系统100，包括激光器2、第一光电探测器41、第二光电探测器42、电合路器5及上述实施例提供的光调制器1。需要说的是，对应于图2和图3所示的第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13的排布方式，本实用新型实施例提供了图4和图5两种结构的光调制系统100。

其中，激光器2的输出端与光调制器1的输入端光学耦合。激光器2用于产生信号光，并将信号光输入光调制器1。

光调制器1用于将信号光分束为第一信号光和第二信号光，通过第一马赫-曾德尔干涉仪12及第一调制信号对第一信号光进行调制，通过第二马赫-曾德尔干涉仪13及第二调制信号对第二信号光进行调制，将第一马赫-曾德尔干涉仪12输出的第一干涉信号输入第一光电探测器41，将所述第二马赫-曾德尔干涉仪13输出的第二干涉信号输入第二光电探测器42。

第一光电探测器41用于将所述第一干涉信号转换为第一电信号输出，所述第二光电探测器42用于将第二干涉信号转换为第二电信号输出。

如图5所示，电合路器5包括第一输入端a、第二输入端b和输出端c。其中，第一输入端a与第一光电探测器41的输出端电连接，第二输入端b与第二光电探测器42的输出端电连接。电合路器5用于将第一光电探测器41输出的第一电信号和第二光电探测器42输出的第二电信号进行叠加后由输出端c输出。

为了能更清楚的说明本实用新型实施例提供的光调制器1及光调制系统100，下面将以电光调制为例对本实用新型实施例提供的光调制系统100的工作原理进行说明：

如图5所示，激光器2产生的信号光通过保偏光纤3入射到光调制器1中Y型波导11的输入波导111，经Y型波导11分束为第一信号光和第二信号光。

第一信号光经Y型波导11的第一分支波导112传输至第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一入射波导121，由第一入射波导121传输至第一Y分支波导，经第一Y分支波导分束为第一光束和第二光束。第一光束在第一光波导122中传输。第二光束在第二光波导123中传输，且第二光束在第一子电极141和第二子电极142产生的第一调制信号即外加电场的作用下发生相位变化。第一光波导122输出的第一光束和第二光波导123输出的第二光束传输至第二Y分支波导，经第二Y分支波导合束、发生干涉形成第一干涉信号。第一干涉信号经第一出射波导124输出，经保偏光纤3传输至第一光电探测器41。

第二信号光经Y型波导11的第二分支波导113传输至第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二入射波导131，由第二入射波导131传输至第三Y分支波导，被第三Y分支波导分束为第三光束和第四光束。第三光束在第三光波导132中传输。第四光束在第四光波导133中传输，且第四光束在第三子电极151和第四子电极152产生的第二调制信号即外加电场的作用下发生相位变化。第三光波导132输出的第三光束和第四光波导133输出的第四光束传输至第四Y分支波导，经第四Y分支波导合束、发生干涉形成第二干涉信号。第二干涉信号经第二出射波导134输出，经保偏光纤3传输至第二光电探测器42。

第一光电探测器41将接收到的第一干涉信号转换为第一电信号输出至电合路器5的第一输入端a，第二光电探测器42将接收到的第二干涉信号转换为第二电信号输出至电合路器5的第二输入端b，电合路器5将第一电信号和第二电信号叠加后由输出端c输出。

假设第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一相位差为第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二相位差为以为例，即

此时，第一马赫-曾德尔干涉仪12输出的光功率P与第一相位差的关系曲线如图6中的A曲线所示，第二马赫-曾德尔干涉仪13输出的光功率P与第二相位差的关系曲线如图6中的B曲线所示。已知第一马赫-曾德尔干涉仪12的光功率输出可以表示为第二马赫-曾德尔干涉仪13的光功率输出可以表示为其中，I₁表示第一信号光的光强，I₂表示第二信号光的光强。根据式(1)：

得到

依据上述的推导，则有第一马赫-曾德尔干涉仪12的输出功率为第二马赫-曾德尔干涉仪13的输出功率为由于第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13处于同一光波导衬底10且位置对称，当I₁≈I₂＝I₀时，第一信号光和第二信号光分别经过第一相位差和第二相位差之间的差值为π的双马赫-曾德尔干涉仪结构后，将第一马赫-曾德尔干涉仪12输出的第一干涉信号经第一光电探测器41转换为的第一电信号和将第一马赫-曾德尔干涉仪12输出的第二干涉信号经第二光电探测器42转换为的第二电信号叠加合成后，得到的输出总光功率如式(2)所示。

上述分析表明，当I₁≈I₂＝I₀时，经过上述双马赫-曾德尔干涉仪结构，得到的第一干涉信号和第二干涉信号的总光功率为一个不变的常量。在同一均匀且没有任何缺陷的LiNbO₃衬底上，产生的直流漂移基本上是相同的，即对称设置的第一马赫-曾德尔干涉仪12与第二马赫-曾德尔干涉仪13具有直流漂移相同性。通常采用的LiNbO₃衬底的宽度只有几个毫米，这更能支持上述直流漂移相同性的基础。假设第一马赫-曾德尔干涉仪12的直流漂移表现为第二马赫-曾德尔干涉仪13的直流漂移表现为满足上述直流漂移相同性时，此时，仍然能保持总的光功率输出不变。

因此，利用上述第一相位差和第二相位差之间的差值为π的双马赫-曾德尔干涉仪输出的干涉信号的双函数特性，即正弦函数和余弦函数的平方和等于1的特性，第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二双马赫-曾德尔干涉仪输出的光功率分别为同一相位角的正弦函数平方和余弦函数平方，使得外部干扰导致的相移相互抵消，有效地抑制了光调制器1的直流漂移。

当在第一电极组14和第二电极组15上外加第一调制信号和第二调制信号，也就是电压信号时，若引起的相位变化量为则第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13的光输出功率总和如式(3)所示。

若引起的相位变化量为时，显然，需要的调制量体现在常数“1”可理解为直流光分量。需要说明的是，为保证光调制器1处于有效的工作状态，必须要使即第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一相位差和第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二相位差均不等于kπ。需要说明的是，由于在LiNbO₃衬底上制作第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13时，存在误差，可能导致很小从而使得调制输出降低，此时，可以通过适当调制激光器2的输出波长来调节第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一相位差和第二马赫-曾德尔干涉仪13的第二相位差，以使得

本实施例提供的光调制器1可以利用常规微光学技术，如光刻、质子交换、薄膜沉积、电镀、耦合、封装等技术制造。当在LiNbO₃衬底上制作第一马赫-曾德尔干涉仪12和第二马赫-曾德尔干涉仪13时，确定第一相位差和第二相位差后，可以根据下述式(4)至式(6)计算第一光波导122和第二光波导123的长度差，以及第三光波导132和第四光波导133的长度差。

具体的，假设

这里，取信号的光波长λ₀＝1.546μm，信号光的有效折射率N_eff＝2.1395。

同理，取则得

此时，其中，ΔL₁为第一马赫-曾德尔干涉仪12的第一光波导122和第二光波导123的长度差，ΔL₂为第二马赫-曾德尔干涉仪13的长度差，在波导掩膜版设计时很容易实现的。

综上所述，本实用新型实施例提供的光调制器1，通过在光波导衬底10上设置双马赫-曾德尔光干涉仪式结构，使得该光调制器1在满足对外加信号无干扰的条件下有效地抑制了现有集成光波导调制器所存在的工作点直流漂移问题，包括温度漂移、光折变效应引起的直流漂移、应力引起的直流漂移等，从而保证了采用该光调制器1的光调制系统100工作的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光调制器，其特征在于，包括调制芯片，所述调制芯片包括光波导衬底、第一马赫-曾德尔干涉仪、第二马赫-曾德尔干涉仪以及按照预设规则设置在所述第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪上的第一电极组和第二电极组；

所述第一马赫-曾德尔干涉仪和第二马赫-曾德尔干涉仪对称设置在所述光波导衬底表面，所述第一马赫-曾德尔干涉仪包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导的长度大于所述第二光波导的长度，所述第二马赫-曾德尔干涉仪包括第三光波导和第四光波导，所述第三光波导的长度大于所述第四光波导的长度；

所述第一光波导与所述第二光波导之间的光相位差为第一相位差，所述第三光波导与所述第四光波导之间的光相位差为第二相位差，所述第一相位差与所述第二相位差之间的差值满足预设条件以使得外部干扰导致的相移相互抵消。

2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一马赫-曾德尔干涉仪还包括第一入射波导和第一出射波导，所述第二马赫-曾德尔干涉仪还包括第二入射波导和第二出射波导；所述第一光波导与所述第二光波导的一端均与所述第一入射波导光学耦合，另一端均与所述第一出射波导光学耦合；所述第三光波导与所述第四光波导的一端均与所述第二入射波导光学耦合，另一端均与所述第二出射波导光学耦合；

所述光波导衬底上还设置有Y型波导，所述Y型波导包括输入波导、第一分支波导和第二分支波导，所述第一分支波导用于将所述输入波导光学耦合到所述第一入射波导，所述第二分支波导用于将所述输入波导光学耦合到所述第二入射波导。

3.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一光波导和所述第三光波导均为弧线形波导。

4.根据权利要求3所述的光调制器，其特征在于，所述第二光波导和所述第四光波导为直线形波导，所述第一电极组包括第一子电极和第二子电极，所述第二电极组包括第三子电极和第四子电极，所述第一子电极和所述第二子电极对称设置在所述第二光波导的两侧，所述第三子电极和所述第四子电极对称设置在所述第四光波导的两侧。

5.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一光波导和所述第三光波导相互靠近设置。

6.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一光波导和所述第三光波导相互远离设置。

7.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述光波导衬底为铌酸锂衬底。

8.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，还包括壳体，所述调制芯片封装在所述壳体内，所述壳体上设置有第一光波导端口和第二光波导端口，所述第一光波导端口用于输入信号光，所述第二光波导端口用于输出经所述调制芯片调制后的信号光。

9.一种光调制系统，其特征在于，包括激光器、第一光电探测器、第二光电探测器及权利要求1-8中任一项所述的光调制器，所述第一光电探测器与所述第二光电探测器均与所述光调制器耦合；

所述激光器产生的信号光传输至所述光调制器、被分束为第一信号光和第二信号光，所述第一信号光经第一马赫-曾德尔干涉仪及第一调制信号处理后形成第一干涉信号，所述第二信号光经第二马赫-曾德尔干涉仪及第二调制信号处理后形成第二干涉信号，所述第一干涉信号入射到所述第一光电探测器，所述第二干涉信号入射到所述第二光电探测器。

10.根据权利要求9所述的光调制系统，其特征在于，还包括电合路器，所述电合路器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端与所述第一光电探测器的输出端电连接，所述第二输入端与所述第二光电探测器的输出端电连接，所述电合路器用于将所述第一光电探测器输出的第一电信号和所述第二光电探测器输出的第二电信号进行叠加后由所述输出端输出。