TW201215020A - Photonic integrated transmitter - Google Patents
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Description
201215020 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於光學裝置,尤其本發明關於光子積 傳送器。 【先前技術】 分波長多工(WDM)爲一種愈來愈常被用來 網路中提供較高傳輸容量的技術。在WDM技術中 數個光學載波信號多工處理以被傳送於光纖上,在 中將不同波長用來攜載不同信號。典型將此種載波 各個載波信號稱爲WDM通道。 想要降低WDM傳輸中所使用的光學設備大小 低製造成本以及功率消耗。因此將光子積體 photonic integrated circuit,PIC)用來達成此種目 【發明內容】 此種使用光子積體電路的一個實例爲在WDM 中。然而,此種傳送器典型使用數個(N個)雷射 務N個WDM通道。 第1圖爲對使用複數個雷射源(例如一陣列的 雷射二極體,在圖中以通用符號CWL所表示)之 送器架構的已知解決方案之示意圖。PIC傳送器進 含:一陣列的調變器,在圖中以通用符號Μ所表 調變被傳送的信號;一陣列的半導體光放大器,在 體電路 在光學 ,將複 該光纖 信號的 以便降 電路( 的。 傳送器 源以服 連續波 PIC傳 一步包 示用以 圖中以 201215020 通用符號SOA所表示用以放大該被傳送的信號;及一陣 列的可變光衰減器,在圖中以通用符號V〇A所表示用以 均等化來自所有通道的功率。接著將該等通道多工處理於 多工器MUX中以供傳輸。 此種配置(儘管使用PIC)仍然很消耗功率,因爲典 型上各雷射由一個獨立的電流所偏壓,且該雷射的波長典 型上需要準確地受到控制,例如經由一個個別歐姆加熱器 〇 爲了克服使用複數個雷射源的問題,一些解決方案針 對使用鎖模雷射爲基礎的頻梳源(fre quency comb source ,FCS)。第2圖爲此種範例性傳送器的示意圖。 第2圖的傳送器包含FCS,其產生複數個被多工處理 且被饋送至解多工器(DEMUX)中的波長,該解多工器 典型爲負責解多工處理該等已多工的波長而成爲個別通道 之陣列波導光樹(Arrayed Waveguide grating,AWG)。 接著將該等個別通道的各者輸入至:一陣列的調變器(在 圖中以通用符號Μ所表示用以調變被傳送的信號)之各 別調變器;一陣列的半導體光放大器,在圖中以通用符號 SOA所表示用以放大該被傳送的信號;及一陣列的可變光 衰減器,在圖中以通用符號VOA所表示用以均等化來自 所有通道的功率。接著將該等通道多工處理於多工器 MUX中以供傳輸。 第2圖的傳送器具有的優點爲使用了功率消耗節省提 高的FCS,因爲Ν(典型爲8或10)個雷射由一個雷射源
S -6- 201215020 (FCS )所替換。此外,該波長在ιτυ_τ柵格上的對準對 該梳源而言較容易’因爲相當數量的用於各個源之獨立溫 度控制器由僅僅一個溫度控制器所替換。 然而,第2圖中所示的架構具有的缺點在於,其需要 使用用以分配該等波長至個別調變器的解多工器DEMUX 以及用以在傳送器的輸出重新組合所有已編碼通道的多工 器MUX。多工器及解多工器功能典型藉由陣列波導光柵 (AWG )所提供’該陣列波導光柵爲具有相當大小的裝置 。因此’儘管所描述的優點,以上已知解決方案可能典型 上無法顯著降低底面積(footprint )或它們可能甚至導致 比使用先前已知技藝所達成的底面積更大的底面積。 因此一些實施例特徵在於一種光子積體電路傳送器, 包含:雷射源,配置成產生頻梳光信號;多工器/解多工 器,配置成接收來自該雷射源的頻梳光信號且解多工處理 該頻梳光信號而成爲複數個個別光信號;以及複數個反射 調變器,其中該複數個反射調變器的至少一些反射調變器 係各配置成接收該等已解多工之個別光信號的各別光信號 、調變該已接收個別光信號、及反射該已調變光信號回到 該多工器/解多工器,其中該多工器/解多工器係進一步配 置成多工處理所接收的已調變光信號而成爲已多工的輸出 光信號。 較佳地,該雷射源爲鎖模雷射二極體》 較佳地,該傳送器進一步包含複數個可變光衰減器》 較佳地,該傳送器進一步包含複數個半導體光放大器 201215020 —些實施例特徵在於一種傳送光信號的方法,包含: •藉由雷射源產生頻梳光信號; •藉由多工器/解多工器接收來自該雷射源的頻梳光 信號且解多工處理該頻梳光信號而成爲複數個個別 光信號; •藉由各別反射調變器接收該等已解多工之個別光信 號的各別光信號、調變該已接收個別光信號、及反 射該已調變光信號回到該多工器/解多工器;及 •藉由該多工器/解多工器多工處理所接收的已調變 光信號而成爲已多工的輸出光信號。 藉助隨附的圖式將本發明的這些及另外的特徵與優點 較詳細地描述(爲了例示而非限制之目的)於下列說明中 以及申請專利範圍中。 【實施方式】 第3圖中,顯示了依據一些實施例之傳送器的範例性 示意圖。 第3圖的傳送器T包含雷射源,配置成產生光信號的 頻梳,在圖中以符號FCS所表示。尤其,該頻梳包含複 數個被多工處理的波長,如在圖中以符號CO所表示。 在此非限制性實例中,將雷射源假設爲鎖模雷射二極 體,其具有產生該光信號的頻梳之性能。 將已多工的梳光信號CO輸入至多工器/解多工器
S -8 - 201215020 MUX中,較佳爲陣列波導光柵(AWG ),其被配置成解 多工處理該等已多工的波長而成爲複數個個別通道。接著 將個別通道<^輸入至一陣列的調變器(在圖中以通用符 號Μ所表示)中所含括之各別反射調變器Mi中。反射調 變器Mi調變已接收個別光通道Ci且反射已調變通道Cim 回到多工器/解多工器MUX以供傳輸。 較佳將自調變器Mi反射回來的已調變通道Cim輸入 至來自一陣列的半導體光放大器(在圖中以通用符號SO A 所表示)之中的各別半導體光放大器SOAi中。將半導體 光放大器SOAi配置成放大該已調變通道Cirn。較佳將自 半導體光放大器所輸出之被放大的已調變通道Cim輸出至 來自一陣列的可變光衰減器(在圖中以通用符號V0A所 表示)之中的各別可變光衰減器VOAi中。將可變光衰減 器VOAi配置成相對於所有被傳送的通道均等化各別已調 變通道Cim中的功率。接著將已調變通道Cim多工處理於 多工器/解多工器MUX中以產生一個WDM調變的(編碼 的)信號以供在傳輸線TX上的傳輸。 在本文中所描述的反射模式操作中,AWG具有 DeMux及Mux兩種功能。因此,VOA及SOA也具有雙重 功能。此意指對於來自FCS的CW信號而言’ VOA及 SOA分別具有功率預均等化及預放大的功能;且對於自反 射調變器反射回來的已編碼信號而言,SOA具有功率放大 功能且VOA具有最終的功率均等化功能。隨著該信號通 過VOA及SOA裝置兩次(因爲反射),則用於均等化的 201215020 SOA增益及衰減(其爲必需的)典型小於在傳輸模式中典 型需要的値,因此導致甚至更少的功率消耗。此仍爲本文 中所描述之解決方案中使用的反射模式之其他優點。 反射調變器Μ可爲電吸收調變器(EAM )。將EAM 用來提供典型的ΟΟΚ (開/關鍵控)調變格式,諸如RZ 或NRZ。替代地,爲了提供較先進的相移鍵控(x_PSk) 格式’可使用InP整合式馬赫-倫德爾(Mach-Zehnder) 調變器。反射模式操作可用於EAM及用於MZ調變器兩 者’這提供了裝置較短的優點,因爲光在它們中行進兩次 :即向前和向後》 反射調變器也可爲反射式半導體光放大器(R-SOA) 〇 較佳該傳送器進一步包含整合式光隔離器以便抑制到 FCS中的寄生光回授。 已調變通道(:^的調變率可爲例如在約lOGbps。 以此方式,可生產具有降低的底面積及降低的功率消 耗(與習知傳送器作比較)之傳送器,主要因爲使用僅僅 一個頻梳源而不是一陣列的雷射源而導致電力節省,經由 降低個別雷射源的數量以及降低待散發的熱量兩者。也在 整體大小上達成底面積節省,因爲使用單一多工器/解多 工器組件,其配置成實施了解多工處理該輸入梳信號且接 著多工處理該已編碼(已調變)通道以供傳輸的兩種功能 ^ 匕匕 供可 提的 所件 }組 Μ器 爲工 ^一一 I 口 多 而解 / 般器 一 Η 或多 i(一 Μ 單 器個 變一 調用 射使 反 了 由予 上給 實率 事射 . 反
S -10- 201215020 此外,由於對單一頻梳產生器而言需要僅僅一個溫度 控制器,對於獨立控制各雷射源(其爲一些習知傳送器的 情況)的溫度之需要被排除。 將注意到的是,對應於所主張之手段的結構列表不是 窮盡性,且熟習本技藝之人士會理解到等效結構可取代所 陳述的結構而不背離本發明的範圍。例如反射式電吸收調 變器(R-E AM)可由先前所描述之反射式半導體光放大器 (R-SOA)或反射馬赫-倫德爾干涉儀所替換。 此外,對於第3圖所描述的反射調變器及SOA可由 一條處於反射模式之直接調變注入鎖定雷射所替換,其爲 波長注入(seeded或injected)式且因此受來自FCS的梳 光信號CO所控制,導致進一步的電力節省。這是由於事 實上在該調變直接發生於注入鎖定雷射中時,不需要外腔 調變器且不需要SOA以放大該功率。 與順 圖 述的 塊 描述 方 所描 何。 中與 任圖 圍現 的視 範呈 中念 利所 文槪 專於。本之 請限圍,路 申不範是電 的序的的示 應順明解例 對的發理的 在驟本應理 , 步離士原 是法背人之 的方不之明 到之而藝發 意明化技本 注發變本現 將本可習體 也的且熟了 述, 示 陳序 表 [圖式簡單說明】 第1圖爲對使用複數個雷射源之PIC傳送器架構的已 知解決方案之示意圖。 -11 - 201215020 第2圖爲顯示了使用鎖模雷射爲基礎的頻梳源之範例 性傳送器的已知解決方案之示意圖。 第3圖爲依據一些實施例之傳送器的範例性示意圖。 s -12-
Claims (1)
- 201215020 七、申請專利範圍: 1. 一種光子積體電路傳送器’包含:雷射源,配置 成產生頻梳光信號;多工器/解多工器’配置成接收來自 該雷射源的頻梳光信號且解多工處理該頻梳光信號而成爲 複數個個別光信號;以及複數個反射調變器’其中該複數 個反射調變器的至少一些反射調變器係各配置成接收該等 已解多工之個別光信號的各別光信號、調變該已接收個別 光信號、及反射該已調變光信號回到該多工器/解多工器 ,其中該多工器/解多工器係進一步配置成多工處理所接 收的已調變光信號而成爲已多工的輸出光信號。 2. 如申請專利範圍第1項之傳送器,其中該雷射源 爲鎖模雷射二極體。 3. 如申請專利範圍第1項之傳送器,其包含複數個 可變光衰減器。 4. 如申請專利範圍第1項之傳送器,其進一步包含 複數個半導體光放大器。 5. 如申請專利範圍第1項之傳送器,其中該多工器/ 解多工器爲陣列波導光柵。 6. 如申請專利範圍第1項之傳送器,其中該反射調 變器爲反射式電吸收調變器或反射式半導Μ光放大器或馬 赫-倫德爾(Mach-Zehnder)干涉儀。 7. —種傳送光信號的方法,包含: •藉由雷射源產生頻梳光信號, •藉由多工器/解多工器接收來自該雷射源的頻梳光 -13- 201215020 信號且解多工處理該頻梳光信號而成爲複數個個 別光信號; •藉由各別反射調變器接收該等已解多工之個別光信 號的各別光信號、調變該已接收個別光信號、及 反射該已調變光信號回到該多工器/解多工器;及 •藉由該多工器/解多工器多工處理所接收的已調變 光信號而成爲已多工的輸出光信號。 8. 如申請專利範圍第7項之方法,進一步包含:藉 由鎖模雷射二極體產生頻梳光信號。 9. 如申請專利範圍第7或8項之方法,進一步包含 :藉由半導體光放大器放大該已調變光信號。 10·如申請專利範圍第7項之方法,其包含:藉由可 變光衰減器對該已調變光信號進行均等化程序。 S -14-
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