专利名称：可整形式平面光波光路高速光调制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电子学和集成光学技术领域，涉及一种用于高速光通信系 统、光计算机系统及光信号处理模块的可进行信号整形的平面光波光路光调制 器。二、 背景技术光调制器是密集波分复用(DWDM)光通信系统的核心器件之一，其性能决定了 整个系统的性能。对于高速光纤传输系统，由于激光器的直接调制方式已不能满 足系统需求，所以采用外调制器进行光信号调制的方式是必然的选择。这样，可 以使光波在很窄的波道上得到高速调制，同时，还可以利用调制器产生的啁啾， 部分补偿光纤的色散效应及非线性效应。光波调制的机理主要基于晶体材料或聚 合物的电光、磁光、声光、热光、非线性效应、半导体量子阱的量子限制Stark 效应(QCSE)和其它特殊的效应等。无论由何种材料构成的平面光波光路(PLC)光调制器，由于材料结构、材 料生长、工艺加工、行波电极制作等因素，在外加高速电信号的作用下，将产生 一些附加效应，叠加在调制后的光信号上，引起髙速光信号的波长漂移、时间抖 动、突发颤抖等现象。三、 发明内容为了克服现有高速光调制器的不足，本实用新型的目的是提供一种可整形式 平面光波光路高速光调制器，该调制器将光调制与信号在线瞬态整形作用相结 合，实现光波高速调制和光信号整形，具有整形元件与光波通道一体化、可调谐、 外接便利等优点。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种可整形式平面光波光路光调制器，包括光调制模块、光信号整形模块、 中间传输通道、输入通道和输出通道，其特征在于光波输入通道和光波输出通 道分别位于光调制模块与光信号整形模块的两侧；在光波输入通道和光波输出通 道间设置有一组整形部件，输入的光波经过光调制模块、光信号整形模块和整形 部件的在线调制和整形后由输出通道输出。本实用新型中，在光调制模块中设置有整形部件，高速调制部件设置在整形 部件的表面。整形部件也可设置在光波输入通道和光波输出通道间的任意位置。 如沿平面光波光路设置有整形部件。在光信号整形模块中补充设置有调制部件7。所述光信号整形模块由一组平面光波光路光栅、谐振腔组件、光栅与谐振腔组合中的任意一种构成。所述平面光波光路光栅是折射率纵向调制型或纵向周期结构型；或是从周期 结构与传输方向的关系区分中的普通式或倾斜式；或是从纵向折射率分布区分的 均匀光栅或各类非均匀光栅。所述谐振腔组件是环状、盘状或矩形中的一种或几种组合。本实用新型的可整形式平面光波光路光调制器由光调制模块、光信号整形模 块、中间传输通道、输入/出通道组成。光波输入、出通道分别位于功能模块的 左、右两侧；光调制模块依据构成PLC的材料和结构的各类物理效应可对光波进 行高速调制，其中也可加入整形部件，直接对光信号产生作用；光整形模块可由 一至数个光栅，或谐振腔滤波组件，或光栅与谐振腔组合，或可对光信号直接产 生作用的其它PLC部件构成，若接入外加物理量，还具有可调谐功能。因此，由 输入通道引入的光波进入光调制模块后，在高性能光调制器的作用下形成高速宽 带信号的光载波，同时由于整形元件的作用，进行光信号的初步整形。接着，光 信号进入中间传输通道，在该通道中可调式整形元件的作用下，受到调整，可以 部分改善由光调制器模块引入的波长漂移、啁啾、抖动等现象。然后，光信号传 输入整形模块，在可调组合式整形元件和部件的共同作用下，可降低信号的突发 颤抖，补偿由波长漂移、抖动带来的影响，从而形成高质量宽带高速光信号。可 调式信号调整模块可以通过调整外加物理量，对光信号进行在线整形，达到提高 光调制器性能、保证高速光信号质量的目的。本实用新型所提出的PLC光栅，可以是折射率纵向调制型或纵向周期结构 型；从周期结构与传输方向的关系区分，可以是普通式或倾斜式；从纵向折射率 分布区分(或周期结构分布)，可以是均匀光栅或各类非均匀光栅。本实用新型的有益效果是整形元件与光波通道一体化，实现.光波高速宽带 调制和光信号瞬态整形，器件结构紧凑，外接便利，信号在线可调，提高了光调 制器性能和成品率。
图l是本实用新型的结构框图；图2是平面光波光路光栅示意图；图3是平面光波光路谐振腔单元的扫描电镜俯视图；图4是可整形式平面光波光路光调制器第一个实例的示意图；图5是可整形式平面光波光路光调制器第二个实例的示意图200620074711.4说明书第3/4页图6是可整形式直条型光调制器芯片的扫描电镜俯视图；图7是可整形式直条型光调制器芯片测试结果图，调制电压(a)0々；(b)4,2V; (c)8.4V。附图标记说明11. PLC光栅；12. PLC芯层；13. PLC隔离层；14. PLC衬底；五具体实施方式实施例1图4是本实用新型的第一个实例，由输入通道4、输出通道5、定向耦合器 7、具有整形部件6的M-Z型光调制模块l和可调式光整形模块2组成。光波从 输入通道4输入，进入3dB定向耦合器8，被功分后，分两路进入M-Z型光调制 模块l中，在行波电极上外加高速宽带电信号与材料互作用下，使得下光路的折 射率改变，在M-Z干涉仪输出端的光波受到调制。同时，在M-Z型光调制模块中的整形元件进行光信号的初步整形。接着，光信号通过中间传输通道再次进入定 向耦合器，在可调式整形元件的作用下，受到调整，部分改善由光调制器模块引 入的波长漂移、啁啾、抖动等现象。然后，光信号传输入光整形模块，在可调组 合式整形元件和部件的共同作用下，可降低信号的突发颤抖，补偿由波长漂移、 抖动带来的影响，从而形成高质量宽带高速光信号。可调式信号调整模块可以通 过调整外加物理量，对光信号进行在线整形，提高了光调制器性能、保证了高速 光信号的质量。 实施例2图5是本实用新型的第二个实例。釆用单端口输入、输出、单条形光调制器 和单环行谐振腔调形结构。图6为该芯片的扫描电镜照片，行波电极的终端为 50 Q的匹配电阻。图7给出了该光调制器的静电测试结果，测试时光信号从图6所示左边输入。 从图7(a)可见，由于在调制器上集成了环行谐振腔，无外加电场时，由MQW中的 室温激子吸收和谐振腔产生了共同效应，使得光谱在1540nm处下陷，在约1560nm 处出现一个滤波波峰；当电压加至4.2V时(图7(b))，吸收凹陷的位置右移至 1555nm处，而在1535nm、 1565nm处出现两个谐振滤波波峰；当电压加至8.4V时 (图7(c))，吸收凹陷的位置进一步右移至1560nm处，两个谐振滤波波峰的位置5
也右移到1540nm和1570nm;再增大电压，测试结果几乎没有变化。从而可知1) 该光调制器在外加电压为0-8v范围内，电吸收效应十分明显，光信号滤 波波峰的位置出现漂移；2) 波谷随电压变化率呈非线性，在0-4. 2v范围，约为3. 71nm/v;在4. 2-8.4v范围内，约为1.2 nm/v;3) 在无外加电场的条件下，光谱的凹陷以环形谐振腔的作用为主，MQW也 存在较弱的室温电吸收效应，参与作用；4) 在1540- 1560 nm波长内，外加电压幅度小于4. 2v时，光功率变化率达 到0. 09-0.10/v，是此调制器比较理想的工作范围。通过以上实施例可知，本实用新型将整形元件与光波通道一体化，实现光波 高速宽带调制和光信号瞬态整形，器件结构紧凑，外接便利，信号在线可调，提 高了光调制器性能、保证了高速光信号质量。
权利要求1、一种可整形式平面光波光路光调制器，包括光调制模块(1)、光信号整形模块(2)、中间传输通道(3)、输入通道(4)和输出通道(5)，其特征在于光波输入通道(4)和光波输出通道(5)分别位于光调制模块(1)与光信号整形模块(2)的两侧；在光波输入通道(4)和光波输出通道(5)间设置有一组整形部件(6)，输入的光波经过光调制模块(1)、光信号整形模块(2)和整形部件(6)的在线调制和整形后由输出通道(5)输出。
2、 根据权利要求1所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于-在光调制模块(1)中设置有整形部件(6),高速调制部件设置在整形部件(6) 的表面。
3、 根据权利要求1所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于-沿平面光波光路设置有整形部件(6)。
4、 根据权利要求1所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于-在光信号整形模块(2)中补充设置有调制部件(7)。
5、 根据权利要求1所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于 所述光信号整形模块(2)由一组平面光波光路光栅(21)、谐振腔组件(22)、 光栅与谐振腔组合中的任意一种构成。
6、 根据权利要求5所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于-所述平面光波光路光栅(21)是折射率纵向调制型或纵向周期结构型；或是从周 期结构与传输方向的关系区分中的普通式或倾斜式；或是从纵向折射率分布区分 的均匀光栅或各类非均勾光栅。
7、 根据权利要求5所述的可整形式平面光波光路光调制器，其特征在于 所述谐振腔组件(22)是环状、盘状或矩形中的一种或几种组合。
专利摘要本实用新型公开了一种可整形式平面光波光路光调制器，包括光调制模块、光信号整形模块、中间传输通道、输入通道和输出通道，其特征在于光波输入通道和光波输出通道分别位于光调制模块与光信号整形模块的两侧；可控调制型光调制模块和可控调制型光信号整形模块内均设置有整形部件，输入的光波经过光调制模块和光信号整形模块的在线调制和整形后由输出通道输出。本实用新型将光调制与信号在线瞬态整形作用相结合，利用外接控制部件和整形元件，降低高速光信号的突发颤抖，补偿由波长漂移、抖动带来的影响，从而形成高质量宽带高速光信号。
文档编号G02F1/01GK201017058SQ20062007471
公开日2008年2月6日 申请日期2006年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者旭 刘, 孙小菡, 樊鹤红, 肖金标, 纯 蔡 申请人:东南大学