[发明专利]一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器

说明书

本发明提出了一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器，将传统硅光子麦克詹达调制器改良为双推挽传输线结构，即一种四信号电极结构。实现了在硅光子高集成环境中单信号源幅度受限的前提下，有效利用多组小幅度信号输入来满足较大调制深度。

技术领域

本发明属于通信信号调制技术领域，具体地说，涉及一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器。

背景技术

传统硅光子麦克詹达调制器（Mach-Zender modulator），又名马赫-曾德尔调制器，基本结构为一个两臂均衡或不均衡的麦克詹达干涉仪（将一个同源的光按比例分离，进行不同的相位操作后耦合回一路）。调制器结构为，将一个或一对或多组带有PN掺杂的各种形式的波导作为相迁器，置于金属电极下。在金属电极上驱动信号（电压），使得麦克詹达干涉仪两路光造成不同的相位耦合后制造不同的相位和强度特性。在高速传输应用中，金属电极与PN掺杂的波导结构通常被描述和设计为一个电信号传播速度与波导内光信号群速趋近一致的传输线模型。

在应用领域中，为了有效追求高带宽，并为降低插入损耗减小长度，常见的高速传输应用的硅光子麦克詹达调制器会使用推挽结构（push-pull），即两根传输线分别驱动一根带PN结的相迁器，因此两臂光自然成为损耗一致的平衡的麦克詹达干涉仪。常见的单根带有相迁器的传输线，为了更好的匹配光电传播速度一致，也为了合理的系统传输效果，通常被设计为一个50欧姆左右，甚至是低于50欧姆传输特性的传输线。伴随着技术的持续演进，硅光子调制器效率越来越好，但目前看，常见的推挽结构硅光子麦克詹达调制器依旧需要两路较高摆幅的差分信号。而伴随着深亚微米技术电子设计与制造技术的前进，在高速领域提供高摆幅信号的难度却越来越大。

图1中阐述了一个基本的推挽结构麦克詹达调制器，连续光载波被均分后经过两个波导相迁器（此处使用了载流子扩散型调制器为例）。两个波导相迁器将根据产生折射率变化，进而改变两路光信号的相位信息。两路变化相位信息的光被重新偶合后（图中省略了一般会出现的静态工作点相位调制器段），会因两路同源光信号的相位差而耦合出一（或二以及更多）路新的带有强度和相位信息的光信号。而驱动于波导相迁器的高速电学调制信号被送入两根传输线模型的高速电极，信号通常为差分信号并且带有偏置电压。相迁器（PN结）另一端电学接触通常为地或额外的偏置电压点，与信号偏置电压产生一个压差使相迁器（PN结）工作在合理的工作偏压下。

但上述的结构在硅光子高集成环境中单信号源幅度受限的前提下，难以满足较大的调制深度。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷和需求，提出了一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器，将传统硅光子麦克詹达调制器改良为双推挽传输线结构，即一种四信号电极结构。实现了在硅光子高集成环境中单信号源幅度受限的前提下，有效利用多组小幅度信号输入来满足较大调制深度。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种双差分电极的硅光子推挽麦克詹达调制器，包括分光单元、波导单元、驱动器单元、耦合单元、第一压差传输线电极单元、第二压差传输线电极单元、第一波导相迁器、第二波导相迁器；

所述波导单元与分光单元连接，并经过分光单元后分为第一波导单元和第二波导单元两路波导；

所述第一压差传输线电极单元和第二压差传输线电极单元都包括第一传输线电极单元和第二传输线电极单元；

所述第一波导相迁器对应设置在第一波导单元上；且第一波导相迁器的两端分别与所述第一压差传输线电极单元的第一传输线电极单元和第二传输线电极单元连接；

所述第二波导相迁器对应设置在第二波导单元上；且第二波导相迁器的两端分别与所述第二压差传输线电极单元的第一传输线电极单元和第二传输线电极单元连接；

所述第一波导单元和第二波导单元的输出末端与所述耦合单元连接，经由耦合单元耦合后输出至少一路输出；