DE102021107431B4

DE102021107431B4 - Multi-Wellenlängen-Sender mit niedriger Treiberspannung

Info

Publication number: DE102021107431B4
Application number: DE102021107431.2A
Authority: DE
Inventors: Sudharsanan Srinivasan; Di Liang; Geza Kurczveil; Raymond G Beausoleil
Original assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: CN113872698B; US11487181B2; DE102021107431A1; CN113872698A; US20210405499A1

Abstract

Ein optischer Sender (102), der so konfiguriert ist, dass er optische Signale überträgt, wobei der optische Sender folgendes umfasst:eine oder mehrere erste optische Quellen (104), die mit einem Eingangswellenleiter (106) gekoppelt sind und konfiguriert sind, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durch den Eingangswellenleiter zu emittieren; undein Mach-Zehnder-Interferometer (103), umfassend:einen ersten Arm (107) und einen zweiten Arm (109);einen ersten optischen Koppler (105), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht von dem Eingangswellenleiter in den ersten und zweiten Arm koppelt;ein Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen (110), die mit dem ersten Arm gekoppelt sind, wobei jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen so konfiguriert ist, dass sie auf eine unterschiedliche jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts, das aus der einen oder den mehreren ersten optischen Quellen übertragen wird, injektionsverriegelt wird; undeinen zweiten optischen Koppler (108), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht aus dem ersten und zweiten Arm kombiniert, nachdem es sich durch diese hindurch ausgebreitet hat.

Description

ERKLÄRUNG ÜBER DIE RECHTE DER REGIERUNG
Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter der Vertragsnummer H98230-18-3-0001 gemacht. Die US-Regierung hat bestimmte Rechte an der Erfindung.
HINTERGRUND
Optoelektronische Kommunikation (z. B. unter Verwendung optischer Signale zur Übertragung elektronischer Daten) wird immer häufiger als potenzielle Lösung, zumindest teilweise, für die ständig steigende Nachfrage nach Datenübertragung mit hoher Bandbreite, hoher Qualität und geringem Stromverbrauch in Anwendungen wie Hochleistungs-Computersystemen, Datenspeicherservern mit großer Kapazität und Netzwerkgeräten genutzt. Wellenlängenmultiplexing (WDM) ist nützlich, um die Kommunikationsbandbreite zu erhöhen, indem mehrere verschiedene Datenkanäle oder Wellenlängen von einer oder mehreren optischen Quellen über eine optische Faser kombiniert und gesendet werden. Im Allgemeinen enthalten optische Systeme oder Sender eine optische Quelle, die so konfiguriert ist, dass sie eine oder mehrere Wellenlängen emittiert, über die Datensignale übertragen werden. Ein verbessertes optisches System oder ein Sender mit einem Array optischer Quellen, die mit einer optischen Quelle mit mehreren Wellenlängen injektionsverriegelt und in einem Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) verschachtelt sind, wie hierin beschrieben, kann einen oder mehrere der folgenden Vorteile bieten: reduzierte Treiberleistung, reduzierte Gesamtfläche des optischen Senders, erhöhte oder höhere übertragene Ausgangsleistung und hohe lineare Ausgangsleistung, die eine mehrstufige Pulsamplitudenmodulation (PAM-M) unter Verwendung vereinfachter elektrischer Treiber ermöglichen kann.
Die WO 2011/031337 A1 ist auf einen optischen Modulator mit linearem Verhalten gerichtet.
Die DE 696 30 750 T2 betrifft einen Mach-Zehnder-Modulator und ein Verfahren zum Ansteuern des Modulators.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bestimmte Beispiele werden in der folgenden detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt schematisch ein Beispiel für einen optischen Sender gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für einen Kammzahnabstand eines Referenzkammlasers des optischen Senders relativ zum freien Spektralbereich (FSR) von vier injektionsverriegelten Ringlasern des optischen Senders von 1 zeigt, so dass nur eine Frequenz jedes injektionsverriegelten Ringlasers mit nur einer jeweiligen Frequenz des Referenzkammlasers überlappt, die sich von den anderen injektionsverriegelten Ringlasern unterscheidet;
Die 3A-3C zeigen Diagramme der Modulationsübertragungsfunktionen in jeder Stufe, wobei 3A die Ausgangsphase des Ringlasers in Abhängigkeit von der Eingangsansteuerung, 3B die optische Ausgangsamplitude in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Arm des MZI von 1 und 3C die kombinierte Antwort der 3A und 3B als optische Ausgangsamplitude in Abhängigkeit von der Eingangsansteuerung zeigt;
4 zeigt schematisch ein Beispiel für einen weiteren optischen Sender gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 zeigt schematisch ein Beispiel für ein optisches System, das einen oder mehrere der hier beschriebenen optischen Sender gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten kann; und
6 zeigt schematisch ein Beispiel für einen weiteren optischen Sender gemäß der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON SPEZIFISCHEN BEISPIELEN
Die vorliegende Offenbarung beschreibt verschiedene Beispiele für optische Systeme (z. B. optische Transceiver), die einen optischen Sender enthalten. Gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen umfasst der optische Sender eine erste optische Quelle mit mehreren Wellenlängen, die so konfiguriert ist, dass sie Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert, und ein Array von zweiten optischen Quellen, die mit der ersten optischen Quelle mit mehreren Wellenlängen injektionsverriegelt sind. Die zweiten optischen Quellen sind innerhalb eines Mach-Zehnder-Interferometers (MZI) verschachtelt. Jede der zweiten optischen Quellen ist so konfiguriert, dass sie auf eine andere jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts injektionsverriegelt wird.
Typischerweise erhöht das Multiplexen von Sendern mit einer Wellenlänge die Chipgröße. Einige konventionelle Lösungen können auch mehrere Epitaxiematerialien oder längere Fertigungszyklen erfordern. Große Antriebsschwankungen für die Modulation implizieren eine größere Leistungsaufnahme des Treibers. Die nichtlineare optische Modulationsantwort impliziert, dass PAM-M-Treiber eine höhere Komplexität benötigen können, was die Chipfläche und den Stromverbrauch weiter erhöht.
In einigen Implementierungen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die erste optische Quelle ein Referenzkammlaser und die zwei oder mehr zweiten optischen Quellen sind injektionsverriegelte Ringlaser. Die hier beschriebene Injektionsverriegelung von zwei oder mehr (z. B. mehreren) Ringlasern, die in einem MZI verschachtelt sind, mit einem Referenzkammlaser kann verwendet werden, um einen optischen WDM-Sender (WDM = Wavelength Division Multiplexing) mit großem Durchsatz bereitzustellen. Die gleichzeitige Erzeugung oder Injektionsverriegelung mehrerer linearer Sender bei unterschiedlichen Wellenlängen für einen großen Datendurchsatz über eine einzige Faser führt zu einer Architektur mit geringem oder verringertem Gesamtflächenbedarf. Die niedrige Ansteuerspannung sorgt für eine geringe Leistungsaufnahme. Darüber hinaus ermöglicht die lineare Modulation eine PAM-M-Übertragung auf jeder Wellenlänge, um den Durchsatz zu skalieren und dadurch die Kosten zu senken. Weitere Vorteile und Verbesserungen in Bezug auf bestimmte Implementierungen der hier beschriebenen optischen Sender oder Systeme werden im Folgenden näher erläutert.
Eine „optische Faser“, wie hier beschrieben, kann sich auf eine einzelne optische Faser beziehen (z. B. mit einem Kern, einem Mantel, einem Puffer und einer oder mehreren Schichten von Schutzmänteln), um entweder unidirektionale oder bidirektionale optische Kommunikation zu ermöglichen (z. B. sowohl Sende- als auch Empfangskommunikation in einem optischen Netzwerk). Ein Signal- oder Kommunikationspfad einer optischen Faser kann sich zusammenhängend und ununterbrochen zwischen optischen Modulen erstrecken. In anderen Beispielen umfasst die optische Faser ein Array aus zwei oder mehr Fasern oder zwei oder mehr Fasern, die (z. B. sequentiell) über Faser-zu-Faser-Verbindungen verbunden sind, so dass die Fasern als ein einziger Kommunikationspfad funktionieren oder auftreten. Um die Beschreibung nicht unnötig zu verkomplizieren, werden konventionelle oder bekannte Strukturen und Komponenten optischer Systeme in der Beschreibung weggelassen, z. B. optische Steckverbinder, Abstimmschaltungen, Sensoren und CMOS-Treiber/Empfänger zum Abstimmen, Umwandeln oder Modulieren optischer Signale oder Resonatoren.
1 zeigt ein Beispiel für einen optischen Sender 102 und dessen Komponenten gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der optische Sender 102 ist so konfiguriert, dass er optische Signale überträgt. Der optische Sender 102 umfasst mindestens eine erste optische Quelle 104, die mit einem Eingangswellenleiter 106 gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie Licht (z. B. Trägerwellen) mit unterschiedlichen Wellenlängen oder Kanälen durch den Eingangswellenleiter 106 emittiert. Der Eingangswellenleiter 106 kann z.B. ein Bus-Wellenleiter sein. Der optische Sender 102 kann einen optischen Koppler (in 1 nicht dargestellt) enthalten, um das von der ersten optischen Quelle 104 emittierte Licht in den Eingangswellenleiter 106 einzukoppeln. Ein solcher optischer Koppler kann z. B. ein Gitterkoppler sein. In anderen Beispielen kann der optische Koppler ein Prisma, eine Kollimationslinse, eine Lichtumlenkungslinse, einen Parabolreflektor, einen Punktgrößenwandler, einen invers verjüngten Wellenleiter, einen gebogenen Wellenleiter oder eine Kombination davon umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Der optische Sender 102 umfasst ferner ein Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) 103, das einen ersten Arm 107 und einen zweiten Arm 109 (z. B. einen ersten Wellenleiter und einen zweiten Wellenleiter) umfasst. Das MZI 103 enthält ferner einen ersten optischen Koppler 105, der so konfiguriert ist, dass er das vom Eingangswellenleiter 106 emittierte Licht in den ersten und zweiten Arm 107 und 109 koppelt. Das MZI 103 umfasst ein Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110 (z.B. bis zu einer Anzahl von N zweiten optischen Quellen, wobei N gleich vier, acht, sechzehn, zweiunddreißig, vierundsechzig sein kann), die mit dem ersten Arm 107 gekoppelt sind. Jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110 ist auf eine andere jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts (z. B. auf die elektrische Datensignale moduliert werden können), das aus der ersten optischen Quelle 104 übertragen wird, injektionsverriegelt. Das MZI 103 umfasst ferner einen zweiten optischen Koppler 108, der so konfiguriert ist, dass er das vom ersten und zweiten Arm 107 und 109 emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diesen kombiniert.
Die zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110 werden individuell als zweite optische Quellen 11 0a-1, 11 0a-2, bis zu 11 0a-n identifiziert, die jeweils auf unterschiedliche jeweilige Wellenlängen des emittierten Lichts, das über den Eingangswellenleiter 106 aus der ersten optischen Quelle 104 übertragen wird, injektionsverriegelt oder so konfiguriert sind, dass sie injektionsverriegelt werden. In einigen Ausführungsformen kann die erste optische Quelle 104 einen Mehrwellenlängen-Kammlaser (z.B. einen Referenz-Kammlaser) enthalten, der so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl verschiedener Laser- oder Kammlinien (z.B. Töne, Frequenzen oder Wellenlängen) erzeugt oder ausgibt, und das Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110 kann zwei oder mehr Ringlaser (z.B. injektionsverriegelte Ringlaser) enthalten, die durch Injektion auf unterschiedliche jeweilige Wellenlängen des Mehrwellenlängen-Kammlasers verriegelt sind. In anderen Beispielen kann die erste optische Quelle 104 ein Array oder eine Bank von zwei oder mehr Einzelwellenlängen-Lasern oder -Quellen enthalten. Die injektionsverriegelten Ringlaser können direkt modulierte Ringlaser sein. Beispielsweise können die injektionsverriegelten Ringlaser direkt modulierte Quantenpunkt (QD)-Mikroringlaser mit Mikrokavitäten sein, die (z. B. über Vorspannung oder thermische Abstimmung, wie unten ausführlicher beschrieben) auf unterschiedliche Resonanzwellenlängen abgestimmt werden können, die jeweils unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts entsprechen, das von dem Referenzkammlaser oder mehreren Referenz-Einzelwellenlängenlasern emittiert wird.
Der Mehrwellenlängen-Kammlaserausgang umfasst mehrere optische Frequenzen mit einem festen Abstand (z. B. dem Kammzahnabstand) zwischen zwei beliebigen benachbarten Frequenzen. Wie weiter unten genauer beschrieben, wird dieser Ausgang dann in den ersten und zweiten Arm 107 und 109 des MZI 103 aufgeteilt, wobei der erste Arm 107 mit dem Array aus zwei oder mehr Ringlasern gekoppelt ist und der zweite Arm 109 eine Verzögerungslänge ΔL relativ zum ersten Arm 107 aufweist.
Der erste und der zweite optische Koppler 105 und 108 können ein Splitter bzw. ein Kombinierer sein. Der erste optische Koppler 105 kann z. B. ein Eingangskoppler oder passiver Leistungsteiler sein (z. B. ein Y-Verzweigungswellenleiter, ein 1x2-Multimoden-Interferenzkoppler). Der zweite optische Koppler 108 kann ein Ausgangskoppler oder Kombinierer sein (z. B. ein 2X1-Multimoden-Interferenzkoppler). Auf diese Weise wird das von der ersten optischen Quelle 104 emittierte Licht (z. B. mit gleichen Wellenlängen, Gesamtzahl der Wellenlängen) sowohl an den ersten als auch an den zweiten Arm 107 und 109 des MZI ausgegeben, so dass das Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110, die mit dem ersten Arm 107 gekoppelt sind, auf die gleichen jeweiligen Wellenlängen des emittierten Lichts, die sich durch den zweiten Arm 109 ausbreiten, injiziert wird. In solchen Beispielen ist aufgrund der Verstärkung im ersten Arm durch die zweiten optischen Quellen 110 ein Verhältnis der Leistungspegel der Wellenlängen, die durch den ersten optischen Koppler 105 zwischen dem ersten und zweiten Arm aufgeteilt werden, so ausgelegt oder konfiguriert, dass die Leistungspegel der Wellenlängen, die am zweiten optischen Koppler 108 rekombiniert werden, gleich oder im Wesentlichen gleich sind. In einigen Beispielen kann der erste optische Koppler 105 abstimmbar sein, um Herstellungsfehler, Unvollkommenheiten oder Toleranzen zu kompensieren.
Während sich die jeweiligen Wellenlängen des emittierten Lichts durch den zweiten Arm 109 ausbreiten, wie in 1 dargestellt, ist nur der erste Arm 107 mit dem Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 110 gekoppelt. Der zweite Arm 109 (z. B. ein Referenzarm des MZI) ist nicht direkt mit einer der optischen Quellen gekoppelt, sondern beinhaltet die Verzögerungslänge relativ zum ersten Arm 107, wie weiter unten näher beschrieben. Die Wellenlängen des emittierten Lichts können dann durch den zweiten optischen Koppler 108 kombiniert werden oder interferieren, nachdem sie sich durch den ersten und zweiten Arm 107 und 109 ausgebreitet haben (z. B. um von einem Chip oder Gerät, auf dem der optische Sender angeordnet ist, über eine optische Faser und einen Ausgangswellenleiter übertragen zu werden, wie unten mit Bezug auf 5 näher beschrieben).
Wie hierin beschrieben, können die Komponenten des optischen Senders 102 alle auf oder in einem einzigen Chip, Die oder photonischen integrierten Schaltkreis integriert oder ausgebildet sein. Zum Beispiel können die erste optische Quelle 104 und das MZI 103 heterogen auf einem Silizium- oder Silizium-auf-Isolator-Substrat integriert sein. In einigen Beispielen können der Referenzkammlaser oder mehrere Referenz-Einzelwellenlängenlaser und das Array aus zwei oder mehr injektionsverriegelten Ringlasern monolithisch auf einem Silizium- oder Silizium-auf-Isolator-Substrat gewachsen oder ausgebildet sein.
Wie in 1 dargestellt, hat der zweite Arm 109 eine Verzögerungslänge ΔL relativ zum ersten Arm 107, so dass Sendewellenlängen eine Phasendifferenz von π/2 zwischen dem ersten und zweiten Arm haben. Die Verzögerungslänge ΔL des zweiten Arms 109 ist so konfiguriert oder ausgelegt, dass jede Frequenz der ersten optischen Quelle 104 (z. B. Kammlaserausgang) in einer Quadratur des MZI 103 liegt. Mit anderen Worten: Der frei-spektrale Bereich (FSR) des MZI 103 ist gleich dem Kammzahnabstand der ersten optischen Quelle 104 (z. B. des Mehrwellenlängen-Kammlasers). Die Verzögerungslänge ΔL des zweiten Arms 109 kann gemäß den folgenden Gleichungen ermittelt oder ausgelegt werden. $\begin{matrix} β_{i} Δ L = 2 π (P + i) + (π / 2) & \forall i \in {0,1,2, \dots, N - 1}, P \in ℤ + \end{matrix}$
$β_{i} = \frac{2 π n_{e f f} (λ_{i})}{λ_{i}}$
n_eff ist der effektive Brechungsindex, λ ist die Wellenlänge einer beliebigen Kammmode, P ist eine positive ganze Zahl, N ist die Anzahl der injektionsverriegelten Laser, i ist der Iterationsindex.
Ein optischer Sender 102 oder MZI 103, wie hier beschrieben, kann auch erfordern, dass die optische Phase am zweiten Arm 109 (z. B. dem Referenzarm) zur Kompensation von Herstellungsfehlern abstimmbar ist. Beispielsweise kann eine Heizung oberhalb des zweiten Arms 109 oder des Wellenleiters als Phasenschieber zusätzlich zur Verzögerungslänge eine Abstimmung ermöglichen, die zur Kompensation von Fertigungsfehlern oder Toleranzen erforderlich ist. Ein solcher Ansatz zur Realisierung einer gleichen Phasenverschiebung für alle Kammlinien eines Referenzkammlasers kann für kleine bis mittlere Kamm-Bandbreiten (z. B. 5 nm - 10 nm) zufriedenstellend sein. Bei größeren Bandbreiten (z. B. größer als 10 nm und im oberen Bereich/Maximum durch eine Spanne des Frequenzkamms begrenzt) kann jedoch die Dispersion im effektiven Brechungsindex des zweiten Arms 109 oder des Wellenleiters das Erreichen einer 90-Grad- oder π/2-Phasenverschiebung über eine volle Spanne schwierig machen, wenn nur eine Verzögerungslänge verwendet wird. Daher enthält das MZI 103 in einigen Beispielen einen breitbandigen Halbleiter-Isolator-Halbleiter (SIS)-Kondensator-Phasenschieber (z. B. anstelle einer Verzögerungslänge), der einen Plasma-Dispersions-Effekt nutzen kann, der viel weniger wellenlängenabhängig ist.
Mit Bezug auf 2 ist ein weiterer Konstruktionsparameter der FSR der Ringlaser (z.B. der zweiten optischen Quellen 110), die sich vom Kammzahnabstand des Kammlasers (z.B. der ersten optischen Quelle 104) unterscheiden müssen, so dass nur eine Frequenz eines Ringlasers mit einer Frequenz des Kammlaserausgangs überlappen kann und sich von den anderen jeweiligen Ringlasern unterscheidet. Eine Methode oder Art und Weise, eine solche Konfiguration zu gewährleisten, besteht darin, Primzahlen für die Ringlaser-FSRs und den Kamm-ZahnAbstand zu wählen. Wenn z. B. N=4 (z. B. 4 Ringlaser) ist, kann der Kammzahnabstand so gewählt oder konfiguriert werden, dass er 89GHz beträgt, während die 4 Ringlaser-FSRs so gewählt oder konfiguriert werden können, dass sie 101 GHz, 103GHz, 107GHz und 109GHz betragen. Auf diese Weise ist die Differenz zwischen dem Kammzahnabstand und jedem FSR ausreichend groß, um für alle Frequenzen außer einer außerhalb der Injektionssperrbandbreite zu liegen. Mit anderen Worten, wie in 2 dargestellt, überlappt nur eine Ringlasermode für jeden Kanal (z. B. 4 Kanäle, wenn N=4) des optischen Senders 102 mit nur einer Mode des Kammlasers, die sich von den anderen Ringlasern oder Kanälen unterscheidet.
Weiterhin modulieren unabhängige elektrische Datensignale, die jeden Ringlaser erreichen, eine effektive Kavitätslänge des Ringlasers. Dies kann erreicht werden, indem der Brechungsindex des Ringlasermediums mit Hilfe von Verstärkungsstrom oder einer unabhängigen Elektrode geändert wird, um Ladungsträger in das Material zu injizieren oder zu verarmen, das den optischen Modus unterstützt (z. B. Bias-Tuning). In anderen Beispielen kann zusätzlich oder anstelle des Bias-Tunings eine thermische Abstimmung (z. B. mit einer Heizung) verwendet werden, um den Brechungsindex des Ringlasermediums zu ändern.
Unter Bezugnahme auf die 3A-3C zusammen ändert sich die optische Ausgangsfrequenz der jeweiligen Ringlaser, die mit dem Referenzkammlaser injektionsverriegelt sind, nicht. Stattdessen folgt, wie in 3A dargestellt, eine große Ausgangsphasenverschiebung einem inversen Sinus in Abhängigkeit von einer Offset-Frequenz des Ringlasers und des Referenzkammlasers. Das phasenverschobene Ausgangslicht erzeugt in Kombination mit dem Licht des Referenzarms (z. B. des zweiten Arms 109), das direkt vom Referenzkammlaser kommt (z. B. ohne die Ringlaser zu durchlaufen), ein Interferenzmuster, das einem Sinus in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den beiden Armen (z. B. dem ersten und zweiten Arm 107 und 109) folgt, wie in 3B dargestellt. Die Kombination der in den 3A und 3B dargestellten inversen Sinus- und Sinusübertragungsfunktionen liefert eine lineare Änderung des optischen Ausgangs mit der Eingangsansteuerung, wie in 3C dargestellt.
Die Resonanzeigenschaften der injektionsverriegelten Ringlaser auf dem ersten Arm 107 können auch eine energieeffiziente und selektive Verstärkung einzelner Wellenlängen bieten, die vom Referenzkammlaser ausgegeben oder emittiert werden, mit wenig zusätzlichem Rauschen und hoher Sättigungsleistung (z. B. aufgrund der Tatsache, dass jeder Ring nur eine einzelne Wellenlänge und nicht das gesamte Wellenlängen- oder Kammspektrum verstärkt) des Referenzkammlasers. Jeder Ringlaser kann auch unabhängig vorgespannt werden (z. B. unabhängig von den anderen Ringlasern mit unterschiedlichen Vorspannströmen), um eine Kammform des Referenzkammlasers auszugleichen (z. B. so, dass die Leistungspegel über die verschiedenen Wellenlängen der injektionsverriegelten Ringlaser gleich oder im Wesentlichen gleich sind.
4 zeigt ein weiteres Beispiel eines optischen Senders 402 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der optische Sender 402 kann ganz oder teilweise eine oder mehrere der Komponenten enthalten, die oben in Bezug auf den optischen Sender 102 beschrieben wurden (z. B. wenn sich ähnliche Referenzbezeichnungen auf ähnliche oder identische Komponenten beziehen). Der optische Sender 402 kann bei Verwendung von IQ-Modulation die doppelte Datenrate aufweisen wie der optische Sender 102. Der optische Sender 402 umfasst eine erste optische Quelle 404 (z. B. einen Referenz-Mehrwellenlängen-Kammlaser, eine Bank von zwei oder mehr Referenz-Einzelwellenlängen-Lasern), die mit einem Eingangswellenleiter 406 gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durch den Eingangswellenleiter 406 emittiert. Der optische Sender 402 enthält ein Mach-Zehnder-Interferometer 403, das einen ersten optischen Koppler 422 (z. B. einen Eingangskoppler oder passiven Leistungsteiler) enthält, der so konfiguriert ist, dass er das vom Eingangswellenleiter emittierte Licht in die ersten und zweiten Arme 407 und 409 der jeweiligen ersten und zweiten Zweige 412 und 414 des MZI 403 koppelt.
Der erste optische Koppler 422 teilt das emittierte Licht so auf, dass ein erster Satz von Wellenlängen des emittierten Lichts mit dem ersten Arm 407 gekoppelt wird und ein zweiter Satz von Wellenlängen des emittierten Lichts (z. B. mit denselben Wellenlängen wie der erste Satz) mit dem zweiten Arm 409 gekoppelt wird. Der erste und der zweite Satz von Wellenlängen, die durch den ersten optischen Koppler 422 geteilt werden, umfassen die gleichen Wellenlängen und die gleiche Anzahl von Wellenlängen und können den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Leistungspegel haben (z. B. hat jeder der ersten und zweiten Sätze die Hälfte des gesamten Leistungspegels, wie er von der ersten optischen Quelle 404 ausgegeben wird).
Der erste Zweig 412 umfasst den ersten Arm 407 und den dritten, vierten und siebten Arm 416, 418 und 420 (z. B. Wellenleiter) und einen zweiten optischen Koppler 405 (z. B. einen Eingangskoppler oder passiven Leistungsteiler), der so konfiguriert ist, dass er Licht mit dem ersten Satz von Wellenlängen vom ersten Arm 407 an den dritten und vierten Arm 416 und 418 koppelt. Der erste Zweig 412 umfasst auch ein erstes Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 410 (z. B. Ringlaser, die einzeln als zweite optische Quellen Data 1, Data 2 bis Data N bezeichnet werden), die mit dem dritten Arm 416 gekoppelt sind. Jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 410 ist auf eine andere jeweilige Wellenlänge des ersten Satzes von Wellenlängen des aus der ersten optischen Quelle 404 übertragenen emittierten Lichts injektionsverriegelt.
Wie oben in Bezug auf den optischen Sender 102 beschrieben, teilt der zweite optische Koppler 405 das von der ersten optischen Quelle 404 emittierte Licht so auf, dass es (z. B. mit gleichen Wellenlängen, Gesamtzahl der Wellenlängen) sowohl an den dritten als auch den vierten Arm 416 und 418 ausgegeben wird. Der vierte Arm 418 enthält auch eine Verzögerungslänge ΔL relativ zum dritten Arm 416 (z. B. wie oben in Bezug auf den ersten und zweiten Arm 107 und 109 besprochen, so dass jede Frequenz des Kammlaserausgangs in Quadratur des MZI 403 ist). Das Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 410, die mit dem dritten Arm 416 gekoppelt sind, ist auf die gleichen jeweiligen Wellenlängen des emittierten Lichts injektionsverriegelt, die sich durch den vierten Arm 418 ausbreiten, der nicht direkt mit optischen Quellen gekoppelt ist.
In solchen Beispielen, wie oben in ähnlicher Weise in Bezug auf den optischen Sender 102 erörtert, ist aufgrund der Verstärkung im dritten Arm 416 von den zweiten optischen Quellen 410 ein Verhältnis der Leistungspegel des ersten Satzes von Wellenlängen, die durch den zweiten optischen Koppler 405 zwischen dem dritten und vierten Arm 416 und 418 aufgeteilt werden, so ausgelegt oder konfiguriert, dass die Leistungspegel der Wellenlängen, die an einem dritten optischen Koppler 408 (z. B. nach der Ausbreitung durch den dritten und vierten Arm) rekombiniert werden, gleich oder im Wesentlichen gleich sind. In einigen Beispielen kann der zweite optische Koppler 405 abstimmbar sein, um Herstellungsfehler, Unvollkommenheiten oder Toleranzen zu kompensieren.
Der erste Zweig 412 umfasst ferner den dritten optischen Koppler 408 (z. B. einen Ausgangskoppler oder Kombinierer), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht vom dritten und vierten Arm 416 und 418 nach der Ausbreitung durch diese kombiniert. Der siebte Arm 420 ist mit dem dritten Koppler 408 gekoppelt, um das jeweilige kombinierte emittierte Licht von dem dritten und vierten Arm 416 und 418 zu empfangen.
Der zweite Zweig 414 umfasst den zweiten Arm 409 und den fünften, sechsten und achten Arm 415, 417 und 419 (z. B. Wellenleiter) und einen vierten optischen Koppler 424 (z. B. einen Eingangskoppler oder passiven Leistungsteiler), der so konfiguriert ist, dass er Licht mit dem zweiten Satz von Wellenlängen vom zweiten Arm 409 in den fünften und sechsten Arm 415 und 417 koppelt. Der zweite Zweig 414 enthält auch ein zweites Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 411 (z. B. Ringlaser, die einzeln als zweite optische Quellen Data N+1, Data N+2, bis zu Data 2N identifiziert werden), die mit dem fünften Arm 415 gekoppelt sind. Jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 411 ist auf eine andere jeweilige Wellenlänge des zweiten Satzes von Wellenlängen des emittierten Lichts, das aus der ersten optischen Quelle 404 übertragen wird, injektionsverriegelt.
Wie oben in Bezug auf den zweiten optischen Koppler 405 beschrieben, teilt der vierte optische Koppler 424 das von der ersten optischen Quelle 404 emittierte Licht so auf, dass es (z. B. mit gleichen Wellenlängen, Gesamtzahl der Wellenlängen) sowohl an den fünften als auch den sechsten Arm 415 und 417 ausgegeben wird. Der sechste Arm 417 enthält auch eine Verzögerungslänge ΔL relativ zum fünften Arm 415 (z. B. wie oben in Bezug auf den ersten und zweiten Arm 107 und 109 besprochen, so dass jede Frequenz des Kammlaserausgangs bei einer Quadratur des MZI 403 liegt). Das Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen 411, die mit dem fünften Arm 415 gekoppelt sind, ist auf denselben jeweiligen zweiten Satz von Wellenlängen des emittierten Lichts injektionsverriegelt, die sich durch den sechsten Arm 417 ausbreiten, der nicht direkt mit optischen Quellen gekoppelt ist.
In solchen Beispielen ist, wie oben in ähnlicher Weise in Bezug auf den ersten Zweig 412 erörtert, aufgrund der Verstärkung im fünften Arm 415 von den zweiten optischen Quellen 411 ein Verhältnis der Leistungspegel des zweiten Satzes von Wellenlängen, die durch den vierten optischen Koppler 424 zwischen dem fünften und sechsten Arm 415 und 417 aufgeteilt werden, so ausgelegt oder konfiguriert, dass die Leistungspegel der Wellenlängen, die an einem fünften optischen Koppler 426 rekombiniert werden (z. B. nach der Ausbreitung durch den fünften und sechsten Arm), gleich oder im Wesentlichen gleich sind. In einigen Beispielen kann der vierte Koppler 424 abstimmbar sein, um Herstellungsfehler, Unvollkommenheiten oder Toleranzen zu kompensieren.
In einigen Beispielen kann eine Überwachungs- und Steuerschaltung oder -logik enthalten sein, um die Leistungspegel des ersten Satzes von Wellenlängen, des zweiten Satzes von Wellenlängen oder beider zu überwachen und auszugleichen, bevor sie in die Arme der jeweiligen ersten und zweiten Zweige 412 und 414 des MZI 403 gelangen.
Im Allgemeinen sind erste optische Quellen (z. B. ein Referenzkammlaser, zwei oder mehr Einzelwellenlängen-Laser) und injektionsverriegelte zweite optische Quellen (z. B. Ringlaser), wie hier beschrieben, den gleichen oder ähnlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt (z. B. aufgrund ihrer engen Integration). In einigen Beispielen kann jedoch jeder der hier beschriebenen optischen Sender eine Phasenregelschleife 650 als Teil einer Überwachungs- und Steuerschaltung oder -logik enthalten, um sicherzustellen, dass die Injektionsverriegelung während der Inbetriebnahme erreicht und während des Betriebs beibehalten wird.
Mit Bezug auf den optischen Sender 602 in 6, der ähnlich wie der optische Sender 102 konfiguriert sein kann, kann beispielsweise jede der jeweiligen zweiten optischen Quellen 610 jeweilige Phasenregelschleifen 650 enthalten. Jede der Phasenregelschleifen 650 kann einen On-Chip-Photodetektor 652 (z. B. einen Überwachungsphotodetektor), der an einen kleinen Teil der jeweiligen zweiten optischen Quelle 610 mit Injektionsverriegelung angezapft oder anderweitig damit gekoppelt ist, und einen Tiefpassfilter 654 umfassen, um sicherzustellen, dass die Injektionsverriegelung während des Starts erreicht und während des Betriebs beibehalten wird. In anderen Beispielen können die Spannungen jeder der injektionsverriegelten zweiten optischen Quellen 610 verwendet werden, um eine solche Phasenregelschleife zu bilden.
Der zweite Zweig 414 enthält außerdem den fünften optischen Koppler 426 (z. B. einen Ausgangskoppler oder Kombinierer), der so konfiguriert ist, dass er das vom fünften und sechsten Arm 415 und 417 emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diesen kombiniert. Der achte Arm 419 ist mit dem fünften Koppler 426 gekoppelt, um das jeweilige kombinierte emittierte Licht von dem fünften und sechsten Arm 415 und 417 zu empfangen. Das MZI 403 umfasst ferner einen sechsten optischen Koppler 428, der so konfiguriert ist, dass er das vom siebten und achten Arm 420 und 419 emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diese kombiniert (z. B. um über eine optische Faser an einen optischen Empfänger gesendet oder übertragen zu werden).
Wie oben beschrieben, können einzelne Wellenlängen der ersten optischen Quelle 404 oder des Referenzkammlasers, auf die das erste und zweite Array der zweiten optischen Quellen 410 und 411 oder Ringlaser injektionsverriegelt sind, mit elektrischen Datensignalen moduliert werden (z. B. moduliert über Abstimmschaltungen und externe oder integrierte CMOS-Treiber) und an einen optischen Empfänger (z. B. über eine optische Faser) gesendet werden, wie unten in Bezug auf das optische System 500 näher beschrieben. Während die zweiten optischen Quellen 410 und 411 auf dieselben jeweiligen optischen Wellenlängen wie oben beschrieben injektionsverriegelt sind, wird das erste Array der zweiten optischen Quellen 410 mit unterschiedlichen elektrischen Datensignalen relativ zu dem zweiten Array der optischen Quellen 411 moduliert.
Wie in 4 dargestellt, enthält der zweite Zweig 414 eine erste Verzögerungslänge ΔL_A und eine zweite Verzögerungslänge ΔL_B relativ zu dem ersten Zweig 412 des MZI 403. Der zweite Arm 409 des zweiten Zweigs 414 enthält die erste Verzögerungslänge relativ zum ersten Arm 407 des ersten Zweigs 412. Der achte Arm 419 des zweiten Zweigs 414 enthält die zweite Verzögerungslänge relativ zum siebten Arm 420 des ersten Zweigs 412. Eine kombinierte Differenz in der Weglänge zwischen dem ersten und zweiten Arm und dem siebten und achten Arm (z. B. ΔL_A+ΔL_B) ist so gewählt oder konfiguriert, dass alle Wellenlängen des von der ersten optischen Quelle 404 emittierten Lichts eine Phasendifferenz von 90 Grad zwischen dem ersten und zweiten Zweig 412 und 414 (z. B. zwischen dem ersten und zweiten Satz von Wellenlängen) des MZI 403 aufweisen. Zusätzlich kann ein solcher optischer Sender 402 zusammen mit der PAM-M-Modulation M² QAM auf jeder der N Wellenlängen des emittierten Lichts unterstützen, was einen Gesamtdurchsatz von N*log2(M²) mal der Einkanal-Datenrate ergibt.
Mit Bezug auf 5 enthält das optische System 500 einen optischen Sender 502, der über eine optische Faser 532 mit einem optischen Empfänger 530 gekoppelt ist (z. B. eine optische WDM-Verbindung bildet). Der optische Sender 502 kann ähnlich oder identisch zu den optischen Sendern 102 und 402, wie oben beschrieben, konfiguriert sein. Der optische Sender 502 umfasst eine oder mehrere Komponenten, ganz oder teilweise, wie die optischen Sender 102 und 402. Beispielsweise kann ein erstes Ende der optischen Faser 532 mit einem Ausgangskoppler 508 (z. B. dem zweiten optischen Koppler 108) des optischen Senders 502 gekoppelt sein (z. B. über einen Ausgangswellenleiter). Ein zweites Ende der optischen Faser 532 kann mit dem optischen Empfänger 530 gekoppelt werden.
Licht, das von einer ersten optischen Quelle 504 (z. B. einem Referenzkammlaser, einer Bank aus zwei oder mehr Referenzlasern mit einer Wellenlänge) mit darauf modulierten Datensignalen ausgegeben wird, nachdem es sich durch den ersten und zweiten Arm 507 und 509 eines MZI 503 ausgebreitet hat, interferiert oder wird am optischen Ausgangskoppler 508 kombiniert. In einigen Beispielen kann das Licht dann von einem Chip oder Gerät, auf dem der optische Sender 502 angeordnet ist, über die optische Faser 532 übertragen und über die optische Faser 532 gesendet werden, um durch den optischen Empfänger 530 (z. B. einen Demultiplexer und Photodetektor(en) 534) von der optischen Domäne in die elektrische Domäne demultiplexiert und umgewandelt zu werden. Der optische Empfänger 530 kann einen Eingangskoppler 538 enthalten, um die optische Faser 532 an einen Wellenleiter 536 zu koppeln. In anderen Beispielen können der optische Sender 502 und der optische Empfänger 530 auf oder in demselben Chip ausgebildet sein, so dass das Licht zwischen dem optischen Sender 502 und dem optischen Empfänger 530 über die optische Faser 532 auf demselben Chip übertragen wird.
Ferner kann der optische Sender 502 in einigen Beispielen Filter oder Filterblöcke enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie unbrauchbare Wellenlängen des Lichts herausfiltern oder entfernen (z. B. Wellenlängen ohne entsprechende zweite optische Quelle 510). Beispielsweise können solche Filter zwischen den, vor oder nach einem der optischen Koppler positioniert oder anderweitig angeordnet sein. In einigen Beispielen werden die Filter oder Filterblöcke in einer Position oder an einem Ort angeordnet, bevor die Wellenlängen des von der ersten optischen Quelle 504 emittierten Lichts die zweiten optischen Quellen 510 erreichen. In anderen Beispielen kann die Injektionsverriegelung einer oder mehrerer der zweiten optischen Quellen 510 selektiv ausgeschaltet oder umgekehrt vorgespannt werden, wenn eine bestimmte oder jeweilige Wellenlänge nicht benötigt wird (z. B. unbrauchbar ist). Auf diese Weise werden zusätzliche optische Verluste in Verbindung mit Filtern oder Filterblöcken vermieden (z. B. Verringerung der Leistungsaufnahme des Kammlasers und letztlich der gesamten Leistungsaufnahme des Senders). Zusätzlich kann die zweite optische Quelle 510 mit ausgeschaltetem oder invertiertem Injektionsstrom ebenfalls als Resonanzabsorber wirken. Das optische System 500 kann ferner eine Steuerlogik enthalten, um die einzelnen zweiten optischen Quellen 510 so abzustimmen, dass sie auf die jeweiligen Wellenlängen der ersten optischen Quelle 504 verriegelt sind.
Ein verbessertes optisches System oder ein Sender mit einem Array optischer Quellen, die mit einer optischen Quelle mit mehreren Wellenlängen injektionsverriegelt und in einem Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) verschachtelt sind, wie hierin beschrieben, kann einen oder mehrere der folgenden Vorteile bieten: reduzierte Treiberleistung, reduzierte Gesamtfläche des optischen Senders, erhöhte oder höhere übertragene Ausgangsleistung und hohe lineare Ausgangsleistung, die eine mehrstufige Pulsamplitudenmodulation (PAM-M) unter Verwendung vereinfachter elektrischer Treiber ermöglichen kann. In der vorangehenden Beschreibung werden zahlreiche Details aufgeführt, um ein Verständnis des hier offenbarten Themas zu vermitteln.
Es können jedoch auch Implementierungen ohne einige oder alle dieser Details praktiziert werden. Andere Implementierungen können Ergänzungen, Modifikationen oder Variationen der oben beschriebenen Details enthalten. Es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche solche Modifikationen und Variationen abdecken. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend eher als illustrativ denn als einschränkend zu betrachten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“, „einschließlich“ und „mit“, wie sie hier verwendet werden, ausdrücklich als offene Begriffe der Technik zu verstehen sind. Der Begriff „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle der folgenden Interpretationen des Wortes ab: jedes der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente in der Liste. Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“ oder eine Variante davon jede Verbindung oder Kopplung, entweder direkt oder indirekt (z. B. mit zusätzlichen dazwischenliegenden Komponenten oder Elementen), zwischen zwei oder mehreren Elementen, Knoten oder Komponenten; die Kopplung oder Verbindung zwischen den Elementen kann physikalisch, mechanisch, logisch, optisch, elektrisch oder eine Kombination davon sein.
In den Figuren kennzeichnen identische Bezugszeichen identische oder zumindest allgemein ähnliche Elemente. Um die Diskussion über ein bestimmtes Element zu erleichtern, bezieht sich die höchstwertige Ziffer oder Ziffern jedes Bezugszeichens auf die Figur, in der dieses Element zuerst vorgestellt wird. So wird z. B. das Element 110 zunächst unter Bezugnahme auf 1 vorgestellt und besprochen.

Claims

Ein optischer Sender (102), der so konfiguriert ist, dass er optische Signale überträgt, wobei der optische Sender folgendes umfasst: eine oder mehrere erste optische Quellen (104), die mit einem Eingangswellenleiter (106) gekoppelt sind und konfiguriert sind, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durch den Eingangswellenleiter zu emittieren; und ein Mach-Zehnder-Interferometer (103), umfassend: einen ersten Arm (107) und einen zweiten Arm (109); einen ersten optischen Koppler (105), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht von dem Eingangswellenleiter in den ersten und zweiten Arm koppelt; ein Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen (110), die mit dem ersten Arm gekoppelt sind, wobei jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen so konfiguriert ist, dass sie auf eine unterschiedliche jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts, das aus der einen oder den mehreren ersten optischen Quellen übertragen wird, injektionsverriegelt wird; und einen zweiten optischen Koppler (108), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht aus dem ersten und zweiten Arm kombiniert, nachdem es sich durch diese hindurch ausgebreitet hat.
Optischer Sender nach Anspruch 1, wobei der zweite Arm nicht direkt mit irgendwelchen optischen Quellen gekoppelt ist.
Optischer Sender nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren ersten optischen Quellen einen Mehrwellenlängen-Kammlaser umfassen.
Optischer Sender nach Anspruch 3, wobei das Array aus zwei oder mehr zweiten optischen Quellen zwei oder mehr Ringlaser umfasst.
Optischer Sender nach Anspruch 4, wobei der zweite Arm eine Verzögerungslänge relativ zum ersten Arm aufweist.
Optischer Sender nach Anspruch 5, wobei die Verzögerungslänge des zweiten Arms so konfiguriert ist, dass jede Frequenz des Mehrwellenlängen-Kammlasers in einer Quadratur des Mach-Zehnder-Interferometers liegt.
Optischer Sender nach Anspruch 6, wobei der Kammzahnabstand des Mehrwellenlängen-Kammlasers so konfiguriert ist, dass sich nur eine einzige Frequenz von jedem der zwei oder mehr Ringlaser mit einer einzelnen jeweiligen Frequenz von einem Ausgang des Mehrwellenlängen-Kammlasers überlappt.
Optischer Sender nach Anspruch 4, wobei der erste und zweite Arm einen ersten bzw. zweiten Wellenleiter umfassen.
Optischer Sender nach Anspruch 4, wobei der erste optische Koppler einen Multimoden-Interferenzstrahlteiler umfasst, um das vom Mehrwellenlängen-Kammlaser emittierte Licht in einen ersten und einen zweiten Lichtstrahl aufzuteilen, die sich durch den jeweiligen ersten und zweiten Arm des Mach-Zehnder-Interferometers ausbreiten.
Optischer Sender nach Anspruch 9, wobei das emittierte Licht in den ersten und zweiten Lichtstrahl aufgeteilt wird, so dass jeweils die gleichen Wellenlängen des emittierten Lichts durch den ersten bzw. zweiten Arm propagiert werden.
Optischer Sender nach Anspruch 9, wobei der zweite optische Koppler einen Multimoden-Interferenzkoppler umfasst, um den ersten und den zweiten Lichtstrahl nach der Ausbreitung durch den ersten bzw. den zweiten Arm in einen Einzellichtstrahl zu kombinieren.
Optischer Sender nach Anspruch 11, ferner umfassend eine optische Faser mit einem ersten Ende, das an ein Ausgangsende des Mach-Zehnder-Interferometers gekoppelt ist, und wobei der kombinierte Einzellichtstrahl auf die optische Faser ausgegeben wird.
Optischer Sender nach Anspruch 12, der ferner einen Ausgangswellenleiter umfasst, der zwischen der optischen Faser und dem Ausgangsende des Mach-Zehnder-Interferometers angeordnet ist.
Optischer Sender nach Anspruch 12, wobei ein zweites Ende der optischen Faser mit einem optischen Empfänger gekoppelt ist, so dass der kombinierte Einzellichtstrahl von dem optischen Sender über die optische Faser zu dem optischen Empfänger übertragen werden kann.
Optischer Sender nach Anspruch 12, wobei die erste optische Quelle und das Mach-Zehnder-Interferometer zusammen auf einem einzigen photonischen integrierten Schaltkreis integriert sind.
Ein optischer Sender (402), der so konfiguriert ist, dass er optische Signale überträgt, wobei der optische Sender umfasst: eine oder mehrere erste optische Quellen (404), die mit einem Eingangswellenleiter (406) gekoppelt sind und konfiguriert sind, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durch den Eingangswellenleiter zu emittieren; und ein Mach-Zehnder-Interferometer (403), umfassend: einen ersten optischen Koppler (422), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht von dem Eingangswellenleiter in erste und zweite Arme (407, 409) jeweiliger erster und zweiter Zweige (407, 409) des Mach-Zehnder-Interferometers koppelt; wobei der erste Zweig umfasst: den ersten Arm und den dritten, vierten und siebten Arm (416, 418, 420); einen zweiten optischen Koppler (405), der so konfiguriert ist, dass er Licht vom ersten Arm in den dritten und vierten Arm koppelt; ein erstes Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen (410), die mit dem dritten Arm gekoppelt sind, wobei jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen so konfiguriert ist, dass sie auf eine unterschiedliche jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts, das aus der einen oder den mehreren ersten optischen Quellen übertragen wird, injektionsverriegelt wird; einen dritten optischen Koppler (408), der so konfiguriert ist, dass er das vom dritten und vierten Arm emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diese kombiniert; wobei der siebte Arm mit dem dritten Koppler gekoppelt ist, um das jeweilige kombinierte emittierte Licht vom dritten Koppler zu empfangen; wobei der zweite Zweig umfasst: den zweiten Arm und den fünften, sechsten und achten Arm (415, 417, 419); einen vierten optischen Koppler (424), der so konfiguriert ist, dass er Licht vom zweiten Arm in den fünften und sechsten Arm koppelt; ein zweites Array von zwei oder mehr zweiten optischen Quellen (411), die mit dem fünften Arm gekoppelt sind, wobei jede der zwei oder mehr zweiten optischen Quellen so konfiguriert ist, dass sie auf eine andere jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts, das aus der einen oder den mehreren ersten optischen Quellen übertragen wird, injektionsverriegelt wird; einen fünften optischen Koppler (426), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht aus dem fünften und sechsten Arm nach der Ausbreitung durch diese kombiniert; wobei der achte Arm mit dem fünften Koppler gekoppelt ist, um das jeweilige kombinierte emittierte Licht von dem fünften Koppler zu empfangen; und einen sechsten optischen Koppler (428), der so konfiguriert ist, dass er das vom siebten und achten Arm emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diese kombiniert.
Optischer Sender nach Anspruch 16, wobei ein kombinierter Unterschied in der Weglänge zwischen dem ersten und zweiten Arm und dem siebten und achten Arm so konfiguriert ist, dass alle Wellenlängen des emittierten Lichts, das aus der einen oder mehreren ersten optischen Quellen übertragen wird, eine Phasendifferenz von 90 Grad zwischen dem ersten und zweiten Zweig aufweisen.
Ein optisches System (500), umfassend: einen optischen Sender (502), umfassend: einen oder mehrere Referenzlaser (504), die mit einem Eingangswellenleiter (506) gekoppelt und so konfiguriert sind, dass sie Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durch den Eingangswellenleiter emittieren; und ein Mach-Zehnder-Interferometer (503), umfassend: einen ersten Arm (507) und einen zweiten Arm (509); einen ersten optischen Koppler (505), der so konfiguriert ist, dass er das emittierte Licht vom Eingangswellenleiter mit den ersten und zweiten Armen koppelt; ein Array aus zwei oder mehr injektionsverriegelten Ringlasern (510), welche mit dem ersten Arm gekoppelt sind, wobei jeder der zwei oder mehr injektionsverriegelten Ringlaser so konfiguriert ist, dass er auf eine unterschiedliche jeweilige Wellenlänge des emittierten Lichts, das aus dem einen oder den mehreren Referenzlasern übertragen wird, injektionsverriegelt wird; und einen zweiten optischen Koppler (508), der so konfiguriert ist, dass er das vom ersten und zweiten Arm emittierte Licht nach der Ausbreitung durch diese kombiniert; und einen optischen Empfänger (530) und eine optische Faser (532), die den optischen Sender mit dem optischen Empfänger koppelt, wobei der optische Empfänger so konfiguriert ist, dass er das vom optischen Sender über die optische Faser emittierte kombinierte Licht empfängt.
Optisches System nach Anspruch 18, wobei der optische Sender auf oder innerhalb eines ersten Chips ausgebildet ist und der optische Empfänger auf oder innerhalb eines zweiten Chips ausgebildet ist, so dass das von dem optischen Sender emittierte Licht von dem ersten Chip und auf den zweiten Chip über die optische Faser übertragen wird.
Optisches System nach Anspruch 18, wobei der eine oder die mehreren Referenzlaser und das Array aus zwei oder mehreren injektionsverriegelten Ringlasern heterogen auf einem Silizium-auf-Isolator-Substrat integriert sind.