为两路，其中一路光经后面的偏振旋转器后实现两路光的偏振态互相垂直；
[0022]偏振旋转器2用来将其中一路光的偏振态相对另一路旋转90度，这样经前面的光功率分束器l_a和该偏振旋转器2后两束光具有互相垂直的偏振态；
[0023]光功率分束器Ι-b和Ι-c分别把其中一个偏振态上的光分两路后再分别输入到两个Mach-Zehnder干涉仪结构的强度调制器。
[0024]Mach-Zehnder强度调制器3用来进行对光载波进行强度和相位调制。其中Mach-Zehnder调制器3_a和3_b分别在一个偏振态上(如x偏振方向)进行调制幅度和相位调制。当对娃基Mach-Zehnder干涉仪的一个臂加电压时，所在臂的波导中的折射率就会发生变化，这样光在其中传播时就会发生额外的由外加电压引起的相移。如果这两臂又构成了 Mach-Zehnder干涉仪结构，则输出光强度就会随外加电压而变化。利用Mach-Zehnder调制器进行幅度和相位调制的原理可用图2所示的Mach-Zehnder调制器的光功率和光电场传输曲线来说明。
[0025]图2实线描绘的是Mach-Zehnder调制器输出光功率随外加偏置电压的变化曲线，由此实线可以看出，当给调制器加不同偏置电压时其输出光功率会发生变化，如当外加偏置电压为零时输出光功率最大，而当外加偏置电压为V 时输出光功率为最小，即光载波幅度随外加偏置电压变化而变化；这样当输入电信号的高低电平在O和Vji之间变化时就实现了光波的幅度调制；图2的虚线所示是输出光信号的光电场随外加偏置电压的变化曲线，由图示曲线可见，当外加偏置电压变化时，输出光电场的会产生不同的相移:偏置电压为O和2V π时，这两个偏置电压下输出的光电场相位恰好相差180度，这就是利用Mach-Zehnder结构强度调制器实现相位调制的原理。当然利用这个原理不仅可以实现180度相移，事实上可以实现任意角度的相移。相比于相位调制器，利用Mach-Zehnder强度调制器实现相位调制的主要优势在于实现相位调制时无频率啁啾，可以实现完美的180度相移。
[0026]光移相器4用来将该支路的光相对另一支路移相90度。移相功能主要是通过增加硅基波导结构的长度来实现的，当然也可以在该段掺入杂质改变波导折射率实现90度相移。
[0027]光功率合束器5用来将经过调制器和移相器的光以及两个垂直偏振态上的光合为一路，以便于经过调制的光信号能耦合到光纤或其它光传输介质中去，实现光信号的传输。
[0028]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于DP-16QAM硅基光调制器，该硅基光调制器包括: 1)娃基微纳波导结构的光功率分束器，用来把输入的光载波分为两束输出； 2)硅基Mach-Zehnder干涉仪结构的强度调制器以及相匹配的高速电路，实现把电信号加载到光载波上，对光载波的幅度和相位进行调制； 3)娃基微纳波导结构的偏振选择器，实现对输入光信号偏振态的旋转； 4)硅基微纳波导结构的移相器，用来对所在支路的光信号实现相位的调节； 5)娃基微纳波导结构的光功率合束器，用来把多路光信号親合到一路中输出。2.根据权利要求1所述的基于DP-16QAM硅基光调制器，其特征在于，其中基于硅基微纳波导结构的光功率分束器将从一端输入的光分成功率相同的两束输出，其中一束经过偏振旋转器时可以调整该束光的偏振态，从而调整后使得这两束光的偏振态互相垂直。3.根据权利要求2所述的基于DP-16QAM硅基光调制器，其特征在于，其中在两个垂直偏振态上分别构成两个Mach-Zehnder干涉仪结构的强度调制器。4.根据权利要求3所述的基于DP-16QAM硅基光调制器，其特征在于，其中基于硅基微纳波导结构的光功率合束器，它用来所述的两束垂直偏振态的光合为一路，也将所述的Mach-Zehnder干涉仪结构的两路光合为一路。5.根据权利要求4所述的基于DP-16QAM硅基光调制器，其特征在于，其中基于硅基微纳波导结构的移相器对两路偏振态中的其中一个Mach-Zehnder干涉仪结构的强度调制器输出信号进行90度移相。6.根据权利要求1所述的基于DP-16QAM硅基光调制器的制备方法，采用CMOS工艺平台将所述功能单元集成到原型芯片中，并通过高速封装技术与电磁兼容设计集合光学与电学功能单元，利用光刻工艺进行加工，首先利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所衬底上。
【专利摘要】本发明公开了一种基于硅基材料的在两个垂直偏振态上可同时实现DP-16QAM调制格式的集成光学调制器，它包括硅基波导分束器与合束器、4个Mach-Zehnder强度调制器、2个90度移相器、光偏振合束器和高速电路。本发明利用硅基光子学技术实现光功率分束与合束、光幅度多阶调制和相位调制、光偏振旋转与合束和光移相器等先进光调制单元，采用CMOS(互补金属氧化物半导体器件及相应工艺)工艺平台将上述功能单元集成到原型芯片中，并通过高速封装技术与电磁兼容设计集合光学与电学功能单元，最终实现满足400Gb/s下一代光通信系统要求的双偏振16QAM(DP-16QAM)(双偏振16进制正交振幅调制)光调制器模块。
【IPC分类】G02F1/01
【公开号】CN105158933
【申请号】CN201510520857
【发明人】李明, 黄宁博, 袁海庆, 刘宇, 祝宁华
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月24日