[发明专利]分段光调制器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年10月7日提交的美国申请第60/849,894号的权益。

技术领域

本发明是关于光调制器，且更具体地，关于包括用于动态调整调制器 内的光信号路径的有效长度的可调驱动装置的光调制器。

发明背景

光传输系统通常基于两种光信号调制方法中的一种，即，直接调制或 外部调制。在这些方法的第一种方法中，调制直接应用到激光器的偏置电 流，激光器“开启”和“关闭”。这个方法的缺点是，当需要更快的开关 速度时，激光器自身的半导体材料的动态表现引入失真，主要以啁啾的形 式。通过将电调制信号应用到来自激光源的连续波(CW)输出来完成光 信号的外部调制。因为这种装置产生的已调制的光输出信号的啁啾显著减 少，因此，外部调制器变得优选用于高速应用。特别地，电光调制器，例 如Mach Zehnder干涉仪(MZI)，典型用于高速应用。

多年以来，已经用电光材料，例如铌酸锂来制造外部调制器。光波导 在电光材料里形成，且金属接触区域布置在每个波导臂的表面上。电压应 用到金属接触区将改变在接触区下面的波导区域的折射率，从而改变沿波 导的传播速度。通过应用在两臂之间产生π相移的电压，形成非线性(数 字)Mach-Zehnder调制器。特别地，光信号进入波导，I/O电数字信号应 用到接触区(使用如以上提到的适当的电压电平)。然后“调制”CW光输 入信号来生成光I/O输出信号。对于线性(模拟)光输出信号，相似的结 果是可能的。

尽管已经证明这种类型的外部调制器非常有用，但是越来越期望在基 于硅的平台上形成各种光学部件、子系统和系统。进一步期望使与这样的 系统(例如，电光调制器的输入电子数据驱动电路)关联的各种电子部件 与光学部件集成在在相同的硅衬底上。明显地，在这样情况下，基于铌酸 锂的光学器件的使用不在选择之列。各种其它的传统电光器件是不直接与 硅平台兼容的相似的材料(例如III-V化合物)。

已经有了新发展，即，基于自由载流子调制而在硅平台内形成光学器 件(例如以上描述的调制器)的能力。以这种结构，形成调制器臂的相移 元件采用沿硅波导形成的MOS电容器的形式。所施加的电压导致电荷在 电容器的栅极电介质附近积聚，这又改变了波导的折射率分布且最终改变 了通过波导的光的光相位。例如，见转让给本申请受让人的美国专利 6,845,198和7,065,301。

当设计外部调制器的电驱动部分时，为了使设计的光学参数和电子参 数都最优化，应考虑调制器自身的物理参数。由于功率耗散的原因，例如， 期望设计一种能以光消光比换取功率的调制器驱动器。调整大多数驱动器 的输出振幅来完成这个目标是有问题的：经常导致边缘速率的变化，以及 依赖于驱动器布局，可能不减少功率耗散。

发明内容

本领域中所保留的需要由本发明解决，本发明涉及光调制器，以及更 具体地，涉及包括用于动态调整调制器内的光信号路径的可调驱动装置的 光调制器。

已经实现了光调制器的消光比基于在调制器的两个臂之间的相移。因 此，代替调整驱动器的振幅来改变消光比(如现有技术所教授的)，本发 明所针对的是，动态调整结构的调制部分的有效长度，同时维持来自驱动 器的恒定电输入电压摆动。

依照本发明，每个驱动器臂分割为多段，每段耦合到单独的驱动器。 因此，在任意时刻对于每个调制器臂而言，每个臂的有效长度将是被启动 的驱动器数量的函数。反馈装置可与多个驱动器一同使用，通过测量作为 光功率函数的消光比，相应地“开启”或“关闭”单独的驱动器，来动态 调整调制器的操作。

本发明的一个方面是，单独的驱动器被独立地启用/禁用。当驱动器被 启用时，关联的驱动器段将对传播的光信号的相移做出贡献。当驱动器被 禁用时，调制器的那部分将不影响信号的相位，并将对调制器的“有效长 度”没有贡献。由于每段具有它自己的驱动器，所以，当挑选的段被禁用 时，驱动器那段的功率耗散是可忽略的。

在以下讨论的过程期间并参考附图，本发明的其它以及进一步方面和 实施方式将变得明显。

附图简述

现在参考附图，

图1以简化的形式示出典型的现有技术电光调制器；

图2示出依照本发明形成的示例性的分段的电光调制器；