[发明专利]用于监控调制器的输出特性的组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于监控光学调制器的输出特征的方法和组件，特别是Mach-Zehnder（马赫-曾德尔）调制器的输出特征的方法和组件。

背景技术

在本说明书中，术语“光”将被用于光学系统的感知，这意味着不仅是可见光，而且包括具有在可见范围之外的波长的电磁辐射。

在光学通信元件领域中，单片集成光学电路被广泛使用。这类光学电路一般包括多个通过光学分离器连接的光学波导（即，脊波导），在该光分离器处光被分离或重组成不同的分支波导或根据不同的分支波导重组。这类光学电路的示例是Mach-Zehnder干涉仪（MZI）设备，诸如Mach-Zehnder调制器（MZM）。MZM用于通过将光学信号分离成两个分量，相对于另一个分量来相位调制一个分量，并重组这些分量，来利用电数据信号调制光学信号。由于适当选择相位调制，在分量之间的建设性和/或破坏性的光学干涉将发生重组（recombination），结果是振幅调制组合信号。

对于波导的一个分支相对于另一分支的预定电偏压差的应用由于电光效应使分支中材料折射的综合指数（complex indices）发生不同的变化，以使分支的有效光程长（和吸收（absorption））相应地发生变化。在本领域中已知的为V_π的偏压情况下，有效的光程长已经改变为以下程度：与在没有应用偏压时的情况相比，从分支呈现的光学信号为180°异相位。如果无偏调制器的路径长度相同，则在偏压V_π处，光学信号将破坏性地干扰并相互抵消，以使在光学输出处产生零输出。如果无偏调制器的路径长度相差半整数个波长，那么在偏压V_π处，光学信号将建设性地进行干扰以使光学输出信号基本类似于光学输入信号。通常微波频率范围中的电数据信号被应用于一个或两个臂。从设备输出的光学载波信号因而由数据信号进行调制。

对于许多光学通信应用，需要在电压V_π/2处偏置调制器。然而，设备不稳定性和环境影响，特别是温度变化，使操作点随时间漂移，且需要进行经常（constant）的重新调整以维持合适的操作点。必须在操作期间维持偏置点以获得最大动态范围，因此二阶谐波失真随着偏执电压误差的增加而快速增加。

在一些情况中还有必要在其他操作点（即其他偏置电压）处监控调制器的输出。为了监控该输出，光电二极管一般用于检测在调制器下游的一些点处的光。

基于Mach-Zehnder干涉仪的调制器需要非常精确地控制特性曲线上的操作点，以为了得到传输中的最佳性能（包括零啁啾、最大消减比率、50%通过光学眼）。这依据过程控制和相位偏移导致了对光学二极管的严格限制。

新的调制格式甚至强加了更多严格的限制。一个关键参数是方向性：也就是，对于广电二极管必须能够检测何时没有功率通过输出端口被发出。

现有技术中采用的用于监控输出特性的传统结构包括角镜，该角镜通过光学设备的基底（例如，如在US66681403和US2005/0105848中所述的）或通过用于将设备连接至输出纤维的纤维块进行耦合。

获得良好隔离的的另一种方式是使用光学3dB耦合器代替Y分支来作为对调制器干涉仪的输出的合成器。但是，这种解决方案使设备对波导过程变化和波长非常敏感。

在调制器自身的输出特性的没有退化的情况下需要监控Mach-Zehnder干涉仪（MZI）调制器的输出特性。还需要维持与设备的输出波导的强隔离（也就是，任何经过调制器的输出端口的光学功率不应耦合至光电二极管）。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种光子组件。该组件包括基底和光学振幅调制器，该光学振幅调制器具有至少两个用于通过输出合成器将光传送至输出端口的臂，该输出端口耦合至安装在基底内或基底上的输出波导。溢出（spiller）波导安装在基底内或基底上。该溢出波导具有输入端，该输入端物理上与输出波导分离但接近所述输出波导，以便收集从输出端口或输出波导溢出的光。该调制器可以为MZI调制器。