专利名称：电光式数字波导调制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字集成光调制器，特别用于光纤的信号传输或测量设备。此种调制器配备有电极布置，其实现了在保留公知的布置的芯片长度的条件下相对更高的分辨率。
背景技术：
专利文献DE103078525B4给出一种用于光纤的信号传输或测量设备的带有更高分辨率的数字相位调制器。在此通过二元和非二元电极组合为一个粗调制器和一个细调制器可以将数字电极的分辨率提高至12bit到13bit，同时所需的芯片长度与一个纯二元9bit布置相比保持不变。在上述的出版物中描述的解决方案虽说是实现了在保留总芯片长度的前提下的增加到12bit或13bit的分辨率，不过依照该处所表述的结构无法进一步增加分辨率，因为例如来自DE10307525B4的公知配置中的总芯片长度无法被保留。其原因在于，最少必需的总芯片长度取决于最小电极(LSB电极)的最小结构尺寸。为一个非常短的LSB电极进行精确的bit权重确定，尤其是对于二元/非二元布置，是非常困难的，因此LSB电极的一定的最小长度是必须的。LSB电极的长度反之也制约了最长或者最显著加权的电极(MSB电极)的长度，其相对于第二长电极必须具有两倍的长度。但是因为技术要求集中在经由一个16bit相位调制器而进一步提高的分辨率上，以便例如在光纤光陀螺仪中减小量化误差从而减小量化噪声，因而有必要创造一个更高的bit设计，然而不须要同时对结构尺寸做出不利的改变。除了在反相干涉仪(光纤光陀螺仪，光纤的电流传感器)中的数字相位调制器的应用，在集成的光调幅器(马克詹德干涉仪)中的应用也是可能的。此类的数字调制器可以适用于用于宇宙间光传输的卫星追踪中或数字激光曝光仪(数字生成色阶)。另外一个应用是作为激光-多普勒-风速计中的数字调频器。相位调制器同时是调频器(产生边带)。一般说来，所有使用一个纯粹模拟的相位调制器、调频器或者调幅器并结合以一个集成的光调制器的应用都可以实现。
发明内容
由此得出本发明所需解决的问题是，提供一种用于光纤的信号传输或测量设备的数字调制器，其保留了目前公知的电极布置的总芯片长度并能够通过新的合适的电极布置使一个16bit的数字电极布置变为现实。本发明要解决的问题由根据本发明的权利要求1的调制器来解决。
以下结合附图举例详细解释本发明和其他有利的细节。其中
图1示出16bit调制器的可能的电极布置；
图2示出集成的光调制器中的波导体段的显示；图3示出16bit调制器的五个最小的电极的布置。
具体实施例方式图1显示了作为本发明的具体的实施方式的一个带有两条波导臂13a、13b的16bit相位调制器可能的电极布置。(各个波导体段连同其附属的Y型分叉12在图2被再次放大示出，其中为了获得更一目了然的显示仅仅示范性地出了 elO到el5四个电极。)在此涉及到一种用于光纤的信号传输或测量设备的数字相位调制器，其具有不同长度的多个电极eO到el5，这些电极沿着两条波导臂13a，13b与其平行地在光衬底之中或之上被布置。分别根据电极eO到el5之于光导轨道或光导臂的位置，所述有电压加载的电极会在调制器的输出端导致光相位的正或负的偏移。与之相对应，这些电极也会被标识为“正”或“负”电极。在图1中示出，最长(MSB:最高有效位)的电极el5紧贴着两条波导臂13a，13b。电极el4到e5分别紧贴着波导臂13a，13b之中各一条的仅一面。最长电极el5沿着波导臂13b被分成片段，其中这些片段分别面对着短电极el3到e5并且通过连接导线20相互连接。电极eO到el5在此可以优选地加载一个对所有电极相同的电压。这样进行该加载，即通过在给定的值域内交替地激活选择电极组合来设置多个相位值。根据本发明的调制器一般以在多功能集成光芯片(MIOC)之中或者之上的结构单元来实现，在所述光芯片的衬底之上或之中，维持偏振的光导轨道作为光导臂来实现，所述衬底由例如铌酸锂(LiNbO3)制成。在调制器被用于光纤的陀螺仪(FOG)情况下，这样的MIOC除了分光镜以外，还包括例如偏光器。所述调制器自身，也即是说其不同长度的正或负的电极，会影响两个经过分叉之后的相反的光路的相位。因为带有集成数字调制器的MIOC原理上是公知的，其大体上对于本发明没有意义的细节不再继续深入。如图2所示在所述芯片的衬底中经过Y分叉12之后延伸出两条平行的波导臂13a和13b，用于穿过光纤陀螺仪的测量线圈的偏振光波的向前和向后路径。在此更一目了然的，在Y分叉12的区域布置着不仅最长电极el5的若干部分，还有例如第二长电极el4的若干部分。图1所示的根据本发明的二元/非二元16bit调制器的电极eO到el5被布置在位置b0到bl5上。所述电极关于二元和非二元电极的划分，如同已经公知的一样，例如源自DE10307525B4，例如保持存在。在根据图1的本发明的设计方案中，得出一个所谓的“11+5配置”，其中电极e5到el5拥有二元加权并构成被称为“粗调制器”的电极组，与此同时电极eO到e4通过合适的内部互联实现了所追求的更高的分辨率。此第二组电极构成了 “细调制器”，其布置在图3中被再次具体示出。在此所有五个电极eO到e4在所示的“细调制器”的实例中应具有不同的大小，以避免消光。通过所述电极在两条波导臂上的分布的自由布置产生如下可能性，即，在两条波导臂中设置不同的光相位偏移一例如一 2/3 π和1/3 π的总相位偏移。此外相对于公知的在两条波导臂上配备相同电极布置的“推一拉一布置”，可以得出调制器长度的减少。
除此以外还具有优势的是，将最长或者说最显著加权的电极(MSB电极)分别布置在两条波导臂上的其一半的长度并且随之造成按照份额来说在两条波导臂中大约相同的相位偏移，因为其它非对称方式的方案更加复杂和昂贵。对此图1和图2示出了所述最长或者说最显著加权的电极(MSB电极)el5。这个是沿着两条波导臂13a，13b布置的。该布置可以借助沿着波导臂的分别一半的长度来形成。此外可以把所述布置配备在两条波导臂的互相相对的面上一也就是如图1和图2所示沿着上波导臂13a的下面和沿着下波导臂13b的上面。在此该MSB电极el5的至少一部分可以布置在两条波导臂13a，13b的Y分叉12的区域中。通过Y分叉12的区域的使用可以获得更进一步的长度减少。所述第二长电极el4相对所述MSB电极el5的一个片段沿着第一条波导臂布置。该第二长电极el4同样可以至少部分地在该第一条波导臂的Y分叉12的区域的中布置。其余的电极eO到el3可以相对MSB电极el5的另一半布置在两条波导臂的第二条上，其中在第二条波导臂上布置的电极中至少另一个电极能够至少部分地布置在该第二条波导臂的Y分叉12的弯曲区域中。通过图1所示的电极布置相对于公知的12bit调制器设计减少了电极送料的或者说波导体上的交叉点的数目，从而改善芯片的光传输。所述电极的长度与它们的光相位偏移方面的加权相应。下表I不出了这样一个16bit相位调制器的长度加权的实例。这些在对光相位偏移的贡献方面有更高显著加权的电极e5到el5构成了粗调制器而五个较低显著加权的电极eO到e4被归入细调制器:表I
权利要求
1.一种带有两条波导臂(13a，13b)和沿着两条波导臂(13a，13b)在光衬底之中或之上布置的电极(θ0...θ15)的数字集成光调制器，其特征在于，沿着两条波导臂(13a，13b)的电极(θ0...θ15)的布置互不相同。
2.根据上述权利要求1所述的数字集成光调制器，其特征在于，最显著加权的电极(MSB电极)(el5)被沿着两条波导臂(13a，13b)布置。
3.根据上述权利要求2所述的数字集成光调制器，其特征在于，所述MSB电极(el5)沿着两条波导臂(13a，13b)分别布置了其一半的长度。
4.根据上述权利要求2或3所述的数字集成光调制器，其特征在于，所述MSB电极(el5)布置于两条波导臂(13a, 13b)相互面对的面上。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，第二长电极(el4)沿着两条波导臂的第一条(13a)并且与MSB电极(el5)相对布置。
6.根据上述权利要求5所述的数字集成光调制器，其特征在于，所有其余电极(e0...el3)沿着两条波导臂的第二条(13b)并且与MSB电极(el5)相对布置。
7.根据上述权利要求2至6中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，MSB电极(el5)的至少一部分沿着和所述两条波导臂(13a，13b)相连接的Y型分叉(12)的两条另外的波导臂布置。
8.根据上述权利要求5至7中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，上述第二长电极(el4)沿着两条另外的波导臂之中与第一条波导臂(13a)相连接的第一条布置，以及，至少另一个沿着第二条波导臂(13b)布置的电极(e0...el3)沿着Y型分叉(12)的与上述第二条波导臂(13b)相连接的第二条波导臂布置。
9.根据上述权利要求1至8中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，所有沿着一条或两条波导臂附加布置的非二元的电极，构成了微调制器。
10.根据上述权利要求1至9中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，位于波导臂(13b)的两侧相对布置的电极(θ0...θ5)的距离(g0" g5)是不同的。
11.根据上述权利要求1至10中任一项所述的数字集成光调制器，其特征在于，此调制器被设计为相位调制器。
12.根据上述权利要求1至10中任一项所述的数字光集成调制器，其特征在于，此调制器被设计为调幅器。
13.根据上述权利要求1至10中任一项所述的数字光集成调制器，其特征在于，此调制器被设计为调频器。
全文摘要
本发明涉及一种数字集成光调制器，特别用于光纤的信号传输或测量设备，带有两条波导臂(13a,13b)和被布置在沿着两条波导臂(13a,13b)的光衬底之中或之上的电极(eO…e15)，其中电极(eO…e15)沿着两条波导臂(13a,13b)的布置互不相同。
文档编号G02F1/03GK103189784SQ201180048426
公开日2013年7月3日 申请日期2011年8月10日 优先权日2010年10月14日
发明者S.沃伊特 申请人:诺思路格鲁曼利特夫有限责任公司