硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片的制作方法

文档序号:12490424阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,包括第一单模垂直耦合光栅(1a)、第一调制模块(1)、第二单模垂直耦合光栅(1b)、第二调制模块(2)、2×1多模干涉耦合器(7)和双模垂直耦合光栅(8),其中:

第一单模垂直耦合光栅(1a)接收外部输入的激光光束a,将激光光束a耦合入第一调制模块(1),第一调制模块(1)对激光光束a进行移相、强度调制和模式转换处理后输出给2×1多模干涉耦合器(7);

第二单模垂直耦合光栅(1b)接收外部输入的激光光束b,将激光光束b耦合入第二调制模块(2),第二调制模块(2)对激光光束b进行移相、强度调制和模式转换处理后输出给2×1多模干涉耦合器(7);

其中激光光束a与激光光束b是两束波长不同的激光;

2×1多模干涉耦合器(7)将接收的两束激光耦合为一束激光,然后送入双模垂直耦合光栅(8),双模垂直耦合光栅(8)将不同模式的光同时耦合入多模光纤。

2.根据权利要求1所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述第一调制模块(1)和所述第二调制模块(2),器件组成结构及连接关系相同,每个调制模块均包括1个1×4多模干涉耦合器,2个电光移相器,4个马赫曾德调制器,2个2×1多模干涉耦合器,以及1个模式转换耦合器;调制模块中各器件之间通过硅基横电模波导连接,其中传输横电模(TE0)。

3.根据权利要求2所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述第一调制模块(1)包括第一1×4多模干涉耦合器(2a)、第一电光移相器(3a)、第二电光移相器(3b)、第一马赫曾德尔调制器(4a)、第二马赫曾德尔调制器(4b)、第三马赫曾德尔调制器(4c)、第四马赫曾德尔调制器(4d)、第一2×1多模干涉耦合器(5a)、第二2×1多模干涉耦合器(5b)和第一模式转换耦合器(6a),其中:

第一1×4多模干涉耦合器(2a)接收第一单模垂直耦合光栅(1a)输出的激光光束a,第一1×4多模干涉耦合器(2a)将一个波导中的光平分到四个波导,则一束激光光束分为四束激光光束;

四束激光光束中的第一束激光,进入第一马赫曾德尔调制器(4a),第一马赫曾德尔调制器(4a)将电学数字信号调制到光学载波上,进入第一2×1多模干涉耦合器(5a);

四束激光光束中的第二束激光经第一电光移相器(3a)进行移相后进入第二马赫曾德尔调制器(4b),第二马赫曾德尔调制器(4b)将电学数字信号调制到光学载波上,进入第一2×1多模干涉耦合器(5a);

第一2×1多模干涉耦合器(5a)将两个波导中的两束激光耦合入一个波导,然后进入第一模式转换耦合器(6a);

四束激光光束中的第三束激光,进入第三马赫曾德尔调制器(4c),第三马赫曾德尔调制器(4c)将电学数字信号调制到光学载波上,进入第二2×1多模干涉耦合器(5b);

四束激光光束中的第四束激光经第二电光移相器(3b)进行移相后进入第四马赫曾德尔调制器(4d),第四马赫曾德尔调制器(4d)将电学数字信号调制到光学载波上,进入第二2×1多模干涉耦合器(5b);

第二2×1多模干涉耦合器(5b)将两个波导中的两束激光耦合入一个波导,然后进入第一模式转换耦合器(6a);

第一模式转换耦合器(6a)将两束相同模式的激光耦合入一个波导,在此过程中其中一束激光模式发生转换,另一束激光光束模式保持不变;

第一模式转换耦合器(6a)输出的激光光束进入2×1多模干涉耦合器(7)。

4.根据权利要求2所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述1×4多模干涉耦合器由三个1×2多模干涉耦合器级联而成,一束激光经过第一1×2多模干涉耦合器2-1后分为两束激光,其中一束激光进入第二1×2多模干涉耦合器2-2后再次分为两束激光,相同地,另一束激光进入第三1×2多模干涉耦合器2-3后也再次分为两束激光,由此,一束激光经过1×4多模干涉耦合器后变为四束激光。

5.根据权利要求2所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述电光移相器采用参杂注入的PIN结构,用于通过改变偏压来控制光相移量。

6.根据权利要求2所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述马赫曾德调制器采用微环调制器或微环增强马赫曾德调制器。

7.根据权利要求2所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述模式转换耦合器接收与之相连接的2个2×1多模干涉耦合器的光信号;模式转换耦合器对其中一个2×1多模干涉耦合器的光信号输入的横电模(TE0)光信号保持模式不变,以横电模(TE0)由尾端多模波导输出;对另一个2×1多模干涉耦合器的光信号输入的横电模(TE0)光信号,通过波导耦合转换,变为横磁模(TM0)由尾端多模波导输出。

8.根据权利要求1所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述双模垂直耦合光栅(8)为二维光栅,用于同时将两个模式的光耦合入对准光纤。

9.根据权利要求1所述的硅基高速双载波双偏振调制器集成芯片,其特征在于,所述第一单模垂直耦合光栅(1a)和第二单模垂直耦合光栅(1b),分别由一个窄线宽激光器来替换。

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