[发明专利]一种全光相位调制器

说明书

本发明公开了一种全光相位调制器，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ₁的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ₁的第一路光信号和波长为λ′₁的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。本发明可实现快速调谐、结构简单且使用方便。

技术领域

本发明涉及相位调制器技术领域，特别是一种全光相位调制器。

背景技术

相移键控信号是高速光通信系统广泛使用的一种调制格式，包括差分相移键控信号(DPSK)，四相位相移键控信号(QPSK)，以及正交幅度调制信号(QAM)等。随着通信速率的不断提高，相移键控(PSK)信号成为40Gb/s、100Gb/s以上高速光通信的主流技术。在应用相移键控(PSK)信号的系统中，调制器与解调器是两个关键器件。目前国内外已知的相移键控(PSK)信号的调制器都是基于电光调制的调制器。

基于马赫—曾德尔干涉原理的铌酸锂(LiNbO₃)电光调制器，其结构如图1所示.。它是在铌酸锂晶体表面上用钛扩散波导构成的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。输入光经过一个Y型波导分成两路，在经过上下两路干涉臂时受到电光调制产生相移差，在另一个Y型波导进行干涉叠加，其输出幅度与两个臂的相位差有关。因此，输出光功率与调制电压有关。为了选择合适的工作点，除了调制电压以外，还要加一个直流偏置电压，以确保实现调制器的不同功能。

在实现相位调制的时候，需要把直流偏置工作点放在零点，控制电压为双极性信号，在调制器的输出端就可以得到[0,π]相位变化的信号。目前，单通道的40Gb/s电光调制器已经成熟(国产电光调制器仍然存在不稳定的问题)，但是进一步提高电光调制器的单通道速率难度很大(这里，不包括采用双通道而导致的速率提高)。因为随着调制速率的增加，要求调制器中的电信号与光信号以行波方式同步传输，而且极间电容要非常小，工艺上难以做到。尤其是当超窄光脉冲为fs量级时，要利用电光调制器实现fs级的光调制几乎是不可能的，不仅无法产生fs级的电脉冲，而且也无法进行电光调制。所以要将fs级的信号调制到光上，从而突破电光调制器的速率极限，是未来调制技术的重大需求之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种全光相位调制器，本发明可实现快速调谐、结构简单且使用方便。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种全光相位调制器，包括差动平衡信号形成单元和光相位调制单元，光相位调制单元包括半导体光放大器；其中，

差动平衡信号形成单元，用于将波长为λ₁的强度调制的光信号变成两路差动平衡信号，这两路差动平衡信号分别与探测光同向、反向注入半导体光放大器；这两路差动平衡信号分别为波长为λ₁的第一路光信号和波长为λ₁′的反码后的第二路光信号，第一路光信号和反码后的第二路光信号互为反码；其中，|λ₁-λ₁′|＜f，f为预设的最大波长相差值，P₁(t,λ₁)+P₂(t,λ₁′)≡P₀，P₁(t,λ₁)为在时间t时的第一路光信号的功率，P₂(t,λ₁′)在时间t时反码后的第二路光信号的功率，P₀为常数；

半导体光放大器，用于根据两路差动平衡信号与需要被调制的探测光相互作用，产生交叉相位调制。