一种光信号调制通路、电光调制器以及光发射机的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光信号调制通路、电光调制器以及光发射机。

背景技术：

电光调制器主要基于电光晶体以及各向异性聚合物中的线性电光效应的基本原理，即电光晶体的折射率会随着所施加的外加电场而变化。目前，相干光通信系统中比较常用的电光调制器是LiNbO3晶体制作的马赫增德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)，LiNbO3晶体的折射率明显随施加的外加电场的电压而改变。如图1所示的MZM的结构，LiNbO3晶体在上下两个电压信号V1(t)和V2(t)的作用下折射率发生改变，光信号Ein(t)分成上下两路入射至LiNbO3晶体中，输出的两路光信号相位随LiNbO3晶体折射率的改变分别改变和两束改变相位的光信号在输出端合路后获得输出光信号Eout(t)。

电光调制器中包括两种电极，一种直流电极，一种射频电极，射频电极是数据调制端口，接收放大后的模拟电信号，实现电光调制。多个射频电极从光信号输入端口至光信号输出端口依次相连形成一条光信号调制通路。通常一个电光调制器包括两条光信号调制通路来实现推挽的工作方式，如图2所示，将电光调制器的光输入端与光输出端之间的两条光信号调制通路上的电极分成多段，每段电极相互独立，改变每段电极的长度，从而光信号经过每段电极传输后都有一个相位的变化，电极长度不同，光信号经过电极后所改变的相位的大小不同，每条光信号调制通路电极最终输出光信号相位的变化就是每段电极对光信号共同作用下的相位差的累加。在调制器的输出端，上下两条光信号调制通路的光信号的相位差反向起到推挽的作用。

本领域技术人员采用上述电光调制器实现对光信号的相位调制时，发现有如下缺点：

上述电光调制器采用改变每段电极长度的方法来改变输出光经每段电极传输后所改变的相位的大小，这种方式只改变了电极的长度，当每段电极长度相等时，其它参数不变的情况下，若想增加每条光信号调制通路的电极累计所改变的光信号相位，需要增加电极的个数，这样会导致电光调制器所用的电极数量很多；当每段电极长度不等时，其它参数不变的情况下，若想增加每条光信号调制通路的电极累计所改变的光信号相位，需要增加某个或是多个电极的长度，这样会导致电光调制器中电极所耗费的电光材料增加。上述电光调制器中单位长度的电极可以改变光信号的相位是一个定值，通过增加电极的个数或改变电极的长度来实现增加每条光信号调制通路的电极累计所改变的光信号相位的大小，会增加光信号调制通路的尺寸，进而增加电光调制器的尺寸，不利于集成。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光信号调制通路、电光调制器以及光发射机。

本发明实施例第一方面提供一种光信号调制通路，应用于电光调制器，所述光信号调制通路包括：

至少两个电极从光信号输入端口至光信号输出端口依次相连，每个电极用于在外部输入电信号为高电平时改变输入光信号的相位；

所述至少两个电极包括基准电极，所述基准电极是外部输入高电平时所改变输入光信号相位最小的电极，所述基准电极所改变的相位为基准相位，其他电极的电极参数与所述基准电极的电极参数不同，其他电极在外部输入高电平时所改变的输入光信号的相位大于基准相位，所述电极参数包括电极的电光晶体的材料参数和/或电场作用方向与输入光信号传输方向垂直时的电场宽度；

其中，所述材料参数为电极的电光晶体的折射率的立方与电极的电光晶体的电光系数的乘积。

本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式中：

所有电极所接入的外部电信号都为高电平时，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极对输入光信号所改变的相位比为：1∶2∶…2^n-2∶2^n-1；

其中，n为电极的个数。

结合本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中：

按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电光晶体的材料参数的比为：1∶2∶2²∶…∶2^n-2∶2^n-1，其中，n为电极的个数。

结合本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中：

所述电场作用方向与输入光信号传输方向垂直，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电场宽度的比为：其中，n为电极的个数。

本发明实施例第一方面的第四种可能的实现方式中：

电场作用方向与输入光信号传输方向垂直，其中，r0∶r1∶r2∶…rn-1分别表示电极的电光晶体的电光系数，d0∶d1∶d2∶…dn-1分别表示电极的电场宽度，N0∶N1∶N2∶…Nn-1分别表示电极的电光晶体的折射率，n为电极的个数。

结合本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，至少两个电极依次相连包括：

电极的个数与输入电信号的位宽相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

本发明实施例第二方面提供一种电光调制器，所述电光调制器包括：

第一光信号调制通路，所述第一光信号调制通路为本发明实施例第一方面至第一方面第五种可能的实现方式任意一项所述光信号调制通路，第一光信号调制通路两端分别与光信号输入端口以及光信号输出端口相连，第一光信号调制通路中的每个电极分别接入输入电信号的一位数据；

光信号输入端口，用于接收调制前的光信号；

光信号输出端口，用于输出利用输入电信号调制后的光信号。

本发明实施例第二方面的第一种可能的实现方式中，所述电光调制器还包括：

第二光信号调制通路，所述第二光信号调制通路为本发明实施例第一方面至第一方面第五种可能的实现方式任意一项所述的光信号调制通路，第二光信号调制通路两端分别与光信号输入端口以及光信号输出端口相连，第二光信号调制通路中的每个电极分别接入输入电信号的一位数据；

所述第一光信号调制通路上的各个电极与第二光信号调制通路的各个电极的外加电场方向相反。

结合本发明实施例第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述电光调制器还包括：

两个直流电极，所述两个直流电极分别设置在第一光信号调制通路以及第二光信号调制通路的光信号输入端口，用于调节调制器的工作电压，从而调节调制器的调制格式。

本发明实施例第三方面提供一种光发射机，应用于相干光通信系统的发射端。所述光发射机包括：

编码器，多个放大器通路以及一个本发明第二方面至第二方面第二种可能的实现方式任意一项所述的电光调制器；

所述编码器将输入数据编码后转换成输入电信号输出至多个放大器通路；

所述放大器通路的个数与所述电光调制器中信号调制通路上的电极的个数相等，每个所述放大器通路用于将输入电信号的一位数据放大后输出至所述电光调制器中与其相连的一个电极。

本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述光发射机还包括：

一个数模转换器，所述数模转换器将从编码器接收的所述输入电信号进行数模转换后，输出至所述多个放大器。

由上述内容可知，本发明实施例有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种光信号调制通路，电光调制器以及光发射机，所述光信号调制通路包括：至少两个电极从光信号输入端口至光信号输出端口依次相连，每个电极用于在外部输入电信号为高电平时改变输入光信号的相位；所述至少两个电极包括基准电极，所述基准电极是外部输入高电平时所改变输入光信号相位最小的电极，所述基准电极所改变的相位为基准相位，其他电极的电极参数与所述基准电极的电极参数不同，其他电极在外部输入高电平时所改变的输入光信号的相位大于基准相位，所述电极参数包括电极的电光晶体的折射率材料参数和/或在电场作用方向为横向时的电场宽度。光信号调制通路上除基准电极以外的其他电极与基准电极的电光晶体的材料参数和/或在电场作用方向为横向时的电场宽度不同，其他电极所改变的输入光信号的相位大于基准电极所改变的输入光信号的相位，在整个光信号调制通路所占空间一定的情况下，使得光信号调制通路上的电极都接入高电平时，与光信号调制通路上只有基准电极相比，增大所改变的输入光信号的相位大小，无需增加电极的个数或者增加单个电极的长度，即可实现增大整个光信号调制通路所能改变的输入光信号的相位的累计大小。本发明实施例提供的光信号调制通路尺寸小，便于集成，灵活度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中MZM结构示意图；

图2为现有技术中电光调制器的结构示意图；

图3(a)为电场作用方向为纵向示意图；

图3(b)为电场作用方向为横向示意图；

图4本发明一种光信号调制通路实施例一结构示意图；

图5为本发明一种电光调制器实施例六结构示意图；

图6为本发明一种电光调制器实施例七结构示意图；

图7为本发明一种光发射机实施例八结构示意图。

具体实施方式

为了给出在电极所占空间一定的情况下，增大整个光信号调制通路所能改变的光信号的相位的累计大小的实现方案，本发明实施例提供了一种电光调制器以及电光调制方法，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图3所示，电极上所加的电场有两种类型：

第一种类型如图3(a)所示，电极外加电场的方向与电极中光信号的传播方向平行，此时电场作用方向为纵向，采用公式(1)计算单个电极所改变的光信号的相位

第二种类型如图3(b)所示，电极外加电场的方向与电极中光信号的传播方向垂直，此时电场作用方向为横向，采用公式(2)计算单个电极所改变的光信号的相位

其中，r为线性电光系数，N为电光晶体的折射率，v为外加电场的电压，λ0为输入光信号的波长，l为电极长度，d为电场宽度。

当然，外加电场的方向可以与电极中光信号的传播方向有大于0°且小于90°的夹角，此时，外加电场的方向可以分为平行于电极中光信号的传播方向的分量以及垂直于电极中光信号的传播方向的分量。相应的光信号的相位的改变即为平行于电极中光信号的传播方向的电场分量所改变的相位，和垂直于电极中光信号的传播方向的电场分量的和。

由于现有技术中是通过改变电极的长度l来改变电极对光信号所改变的相位的大小，因此，在现有技术中，所加的外电场的方向为横向，由于当外加电场的方向为纵向时，改变电极的长度无法改变电极对光信号所改变的相位的大小。现有技术中只采用了通过改变电极长度l实现对光信号调制通路对光信号所改变的相位进行细分量化，一种方法是，光信号调制通路上每个电极的长度相同，所改变的光信号的相位相同，累计改变相位实现在光信号调制通路上对相位均分的细分量化；另一种方式是，光信号调制通路上每个电极的长度不同，所改变的光信号的相位也不同，累计改变相位实现在光信号调制通路上对相位不均分的细分量化。上述两种方式都仅仅通过改变电极的长度l实现对相位的细分量化，当外加电场的方向为纵向，或者光信号调制通路所占空间一定时，不能通过改变长度l实现细分量化时，现有技术中没有给出对相位的细分量化其他的实现方式。

由公式(1)和公式(2)可以看出，与相位有关的电极参数除了电极长度以外，还有电光晶体的折射率N，线性电光系数r，外加电场方向为横向时电场宽度d以及外加电场的电压v。本发明下述实施例主要讨论电极在电光晶体的材料参数不同，或者在外加电场方向为横向时电场宽度d不同，再或者材料参数不同以及在外加电场方向为横向时电场宽度d不同，还或者材料参数不同、外加电场作用方向不同以及在外加电场方向为横向时电场宽度d不同的情况下实现对光信号调制通路上相位的细分量化，以实现在不增加电极个数或改变电极长度的前提下，增大整个光信号调制通路对光信号累计所改变的相位的大小。

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

图4为本发明一种光信号调制通路实施例一结构示意图，所述光信号调制通路应用于电光调制器，所述光信号调制通路包括：

至少两个电极从光信号输入端口至光信号输出端口依次相连，每个电极用于在外部输入电信号为高电平时改变输入光信号的相位。

如图4所示的光信号调制通路，左端与光信号输入端口相连，右端与光信号输出端口相连，从光信号调制通路的光信号输出端口至光信号输入端口，电极B0，电极B1，电极B2，...，电极Bn-1一共n个电极依次连接组成光信号调制通路。

所述光信号调制通路中，电极的个数与输入电信号的位宽相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

在光信号调制通路上依次相连的各个电极，每个电极接入输入电信号的一位数据，从光信号的输出端口至光信号的输入端口，依次接入输入电信号的最低位至最高位。如图4所示，电极B0接入输入信号的最低位，电极B1接入输入信号的第二位，电极B3接入输入信号的第三位，以此类推，电极Bn-1接入输入信号的第n位(最高位)。每个电极在其所接入的输入电信号为高电平时，改变输入光信号的相位。整个光信号调制通路所改变的光信号的相位的大小，为各个电极利用所接入的电信号所改变的光信号相位的累加。

所述至少两个电极包括基准电极，所述基准电极是外部输入高电平时所改变输入光信号相位最小的电极，所述基准电极所改变的相位为基准相位，其他电极的电极参数与所述基准电极的电极参数不同，其他电极在外部输入高电平时所改变的输入光信号的相位大于基准相位，所述电极参数包括电极的电光晶体的材料参数和/或电场作用方向与输入光信号传输方向垂直时的电场宽度。

其中，所述材料参数为电极的电光晶体的折射率的立方与电极的电光晶体的电光系数的乘积。

在光信号传输通路中依次相连的至少两个电极中包含基准电极，所述基准电极在外部输入高电平时所改变的输入光信号相位最小。如图4所示，以电极B0为基准电极为例，电极B0所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位为其他电极：电极B1，电极B2，...，电极Bn-1与电极B0的电极参数不同，并且，电极B1，电极B2，...，电极Bn-1在所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位大于

这里需要说明是，电极B1，电极B2，...，电极Bn-1在所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位大于有多种情况：

第一种情况：电极B1，电极B2，...，电极Bn-1在所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位只是大于但之间没有一定规律的比例关系；

第二种情况：电极B1，电极B2，...，电极Bn-1在所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位不仅大于并且之间的比例关系为2^n-1∶2^n-2∶…2∶1；

第三种情况：电极B1，电极B2，...，电极Bn-1在所接入的电信号为高电平时，所改变的光信号的相位不仅大于并且之间的比例关系为1∶2∶…2^n-2∶2^n-1。

这里需要说明的是，光信号调制通路的电极对输入光信号相位的改变不仅限于上述三种情况，还可以位于光信号调制通路中间的电极在所接入的电信号为高电平时，所改变的输入光信号的相位最大，由中间相两边的电极所接入的电信号为高电平时，所改变的输入光信号的相位依次减小；还可以是位于光信号调制通路中间的电极在所接入的电信号为高电平时，所改变的输入光信号的相位最小，由中间相两边的电极所接入的电信号为高电平时，所改变的输入光信号的相位依次增大。这里不仅限于上述几种情况，只要是光信号调制通路上相同长度的电极中，其他电极的电极参数与基准电极的电极参数不同，并且在所接入的电信号为高电平时，所改变的输入光信号的相位大于基准相位即可，这里不再一一赘述。

实际应用时，为了使用方便，一般采用第三种情况，不在电光调制器外额外的进行复杂编码即可获得输入电信号与输出光信号所改变相位之间的特定的映射关系：当光信号调制通路上的电极在所接入的电信号都为高电平时，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极对输入光信号所改变的相位比为：1∶2∶…2^n-2∶2^n-1；其中，n为电极的个数。

基准电极B0所改变的光信号的相位为电极B1所改变的光信号的相位电极B2所改变的光信号的相位...，电极Bn-1所改变的光信号的相位当光信号调制通路上的电极在所接入的电信号都为高电平时，即实现对光信号调制通路上相位的细分量化符合自然编码规律，

光信号调制通路上的各个电极B0，电极B1，电极B2，...，电极Bn-1的电极参数不同，所述电极参数包括电极的电光晶体的材料参数和/或电场作用方向与输入光信号传输方向垂直时的电场宽度，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的排列顺序，光信号调制通路上的单个电极对光信号相位的改变的大小成倍递增，实现对光信号调制通路上相位的细分量化符合自然编码的规律，此时不需要对输入电信号进行额外的复杂的编码，即可得输入电信号与输出光信号相位之间的特定的映射关系。

其中，所述材料参数为电极的电光晶体的折射率的立方与电极的电光晶体的电光系数的乘积。

由上述内容可知，本发明实施例有如下有益效果：

至少两个电极从光信号输入端口至光信号输出端口依次相连，每个电极用于在外部输入电信号为高电平时改变输入光信号的相位；所述至少两个电极包括基准电极，所述基准电极是外部输入高电平时所改变输入光信号相位最小的电极，所述基准电极所改变的相位为基准相位，其他电极的电极参数与所述基准电极的电极参数不同，其他电极在外部输入高电平时所改变的输入光信号的相位大于基准相位，所述电极参数包括电极的电光晶体的折射率材料参数和/或在电场作用方向为横向时的电场宽度。光信号调制通路上除基准电极以外的其他电极与基准电极的电光晶体的材料参数和/或在电场作用方向为横向时的电场宽度不同，其他电极所改变的输入光信号的相位大于基准电极所改变的输入光信号的相位，在整个光信号调制通路所占空间一定的情况下，使得光信号调制通路上的电极都接入高电平时，与光信号调制通路上只有基准电极相比，增大所改变的输入光信号的相位大小，无需增加电极的个数或者增加单个电极的长度，即可实现增大整个光信号调制通路所能改变的输入光信号的相位的累计大小。

下面结合具体的实例对不同的电极参数实现对光信号调制通路的相位的细分量化进行详细描述，下述实例中，光信号调制通路上按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极对输入光信号所改变的相位比为：1∶2∶…2^n-2∶2^n-1。实施例二至实施例四以由三个电极相连所组成的光信号调制通路为例，其他个数的电极相连所组成的光信号调制通路与之类似，这里不再一一赘述。

实施例二

实施例二中，光信号调制通路上各个电极的电光晶体的材料参数不同，实现对光信号调制通路所改变的相位的细分量化：

至少两个电极依次相连，各个电极的电光晶体的材料参数不同，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电光晶体的材料参数的比为：1∶2∶2²∶…∶2^n-2∶2^n-1，其中，n为电极的个数。其中，所述材料参数为电极的电光晶体的折射率的立方与电极的电光晶体的电光系数的乘积。

根据公式(1)和公式(2)，可以看出外加电场为纵向或横向时，电极所改变的相位都与电极的电光晶体的折射率N以及电极的电光晶体的电光系数r有关，即各个电极的电光晶体的折射率N以及电光系数r不同，各个电极对光信号的相位所改变的大小不同。由于相位与电光晶体的折射率N的立方以及电光系数r的乘积成正比，因此，设置光信号调制通路上的各个电极B0，B1，B2…Bn-1的电光晶体的材料参数的比为：r0N0³∶r1N1³∶r2N2³∶…∶rn-1Nn-1³＝1∶2∶2²∶…∶2^n-1，实现各个电极B0，B1，B2…Bn-1对光信调制通路上的相位的细分量化符合自然编码规律。

假设电极B0的电光晶体的折射率为N0，对光信号的相位改变大小为以三个电极相连所组成的光信号调制通路为例，表1中列出了三个电极B0、B1和B2的折射率，以及每个电极对光信号所改变的相位的大小。

表1电极的折射率不同

由表1中可以看出，电极B0所改变的光信号的相位的大小为电极B1所改变的光信号的相位的大小为电极B2所改变的光信号的相位的大小为通过设置电极B0、B1和B2不同的电光晶体的折射率，实现对光信号调制通路上所改变的相位进行细分量化符合自然规律，使电极B0、B1和B2所改变的光信号的相位的大小成倍递增。

电极的个数与输入电信号的位宽相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

在光信号调制通路上依次相连的各个电极，每个电极接入输入电信号的一位数据，从光信号的输出端口至光信号的输入端口，依次接入输入电信号的最低位至最高位。如图4所示，电极B0接入输入信号的最低位，电极B1接入输入信号的第二位，电极B3接入输入信号的第三位，以此类推，电极Bn-1接入输入信号的第n位(最高位)。整个光信号调制通路所改变的光信号的相位的大小，为各个电极利用所接收到的电信号所改变的光信号相位的累加。

表2为输入电信号的编码与光信号在输出端相对于输入端所改变的相位对照表。由表2中的内容可知，光信号经过光信号调制通路进行调制后，在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

表2输入电信号编码与光信号在输出端相对于输入端所改变的相位

这里需要说明是，改变电极的电光晶体的折射率可以通过对电极的电光晶体中添加金属杂质或金属化合物实现，例如：可以在电光晶体中添加不同浓度的铁元素或氧化镁等，实现对电光晶体折射率的改变。

由上述内容可知，实施例二还有如下有益效果：

实施例二给光信号调制通路上各个电极的电光晶体的折射率N以及电光系数r不同，则电极对输入光信号的的折射率不同，因此对光信号所改变的相位的大小也不同，在外加电场为纵向时，也可以实现从光信号输出端口至光信号输入端口所排列的各个电极对光信号的相位的改变符合自然编码规律；同时，由于电极的电光晶体的材料参数的不同，从光信号输出端口至光信号输入端口所排列各个电极对光信号相位的改变成倍增加，与现有技术相比，对光信号改变相同大小的相位所需的电极个数较少，减小了光信号调制通路所占的空间，以及所花费的成本。

实施例三

实施例三中，光信号调制通路上各个电极的电场作用方向与光信号传输方向垂直时电场宽度不同，实现对光信号调制通路所改变的相位的细分量化：

至少两个电极依次相连，各个电极的电场宽度不同，所述电场作用方向与光信号传输方向垂直时，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电场作用方向为横向时电场宽度的比为：其中，n为电极的个数。

根据公式(2)可知，在外加电场为横向(外加电场方向与光信号传输方向垂直)时，电极所改变的相位与外加电场的电场宽度d有关，其他条件一定时，电极的电场宽度d不同，电极所改变的光信号的相位不同。由于相位与电场宽度d成反比，因此，设置光信号调制通路上各个电极B0，B1，B2…Bn-1的电场宽度的比为：实现各个电极B0，B1，B2…Bn-1对光信调制通路上的相位的细分量化符合自然编码规律。这里需要说明的是，上述外加电场还可以与输入光信号的方向有一定的夹角，但是在与光信号传输方向垂直的方向上有分量。

假设电极B0的电场宽度为d0，对光信号的相位改变大小为以三个电极相连所组成的光信号调制通路为例，表3中列出了三个电极B0、B1和B2的电场宽度，以及每个电极对光信号所改变的相位的大小。

表3电极的电场宽度不同

由表3中可以看出，电极B0所改变的光信号的相位的大小为电极B1所改变的光信号的相位的大小为电极B2所改变的光信号的相位的大小为通过设置电极B0、B1和B2不同的电场宽度，实现对光信号调制通路上所改变的相位进行细分量化符合自然规律，使电极B0、B1和B2所改变的光信号的相位的大小成倍递增。

电极的个数与输入电信号的位宽相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

在光信号调制通路上依次相连的各个电极，每个电极接入输入电信号的一位数据，从光信号的输出端口至光信号的输入端口，依次接入输入电信号的最低位至最高位。如图4所示，电极B0接入输入信号的最低位，电极B1接入输入信号的第二位，电极B3接入输入信号的第三位，以此类推，电极Bn-1接入输入信号的第n位(最高位)。整个光信号调制通路所改变的光信号的相位的大小，为各个电极利用所接收到的电信号所改变的光信号相位的累加。

输入电信号的编码与光信号在输出端相对于输入段所改变的相位与表2相同，参考实施例一中的描述，光信号经过光信号调制通路进行调制后，在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

有上述内容可知，实施例三有如下有益效果：

在改变光信号的相位时，只需改变电极的外加电场宽度即可，操作简单，无需改变电极的长度或增加电极的个数，实现在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

实施例四

实施例二中，光信号调制通路上各个电极的电光晶体的材料参数以及在电场作用方向与光信号传输方向垂直时电场宽度不同，实现对光信号调制通路所改变的相位的细分量化：

至少两个电极依次相连，各个电极的材料参数和电场宽度不同，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电光晶体的材料参数的比为：电场作用方向与输入光信号传输方向垂直，按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序所排列的电极的电场作用方向为横向时电场宽度的比为：d0∶d1∶d2∶…dn-1；使其中，n为电极的个数。

假设电极B0的电光晶体的折射率为N0，电场宽度为d0，对光信号的相位改变大小为以四个电极相连所组成的光信号调制通路为例，表4中列出了四个电极B0、B1、B2和B3的折射率，电场宽度以及每个电极对光信号所改变的相位的大小。

表4折射率以及电场宽度不同

由表4中可以看出，电极B0所改变的光信号的相位的大小为电极B1所改变的光信号的相位的大小为电极B2所改变的光信号的相位的大小为电极B3所改变的光信号的相位的大小为通过设置电极B0、B1、B2和B3不同的电光晶体的折射率以及电场宽度实现对光信号调制通路上所改变的相位进行细分量化符合自然规律，使电极B0、B1、B2和B3所改变的光信号的相位的大小成倍递增。

电极的个数与输入电信号的位宽相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

在光信号调制通路上依次相连的各个电极，每个电极接入输入电信号的一位数据，从光信号的输出端口至光信号的输入端口，依次接入输入电信号的最低位至最高位。如图4所示，电极B0接入输入信号的最低位，电极B1接入输入信号的第二位，电极B3接入输入信号的第三位，以此类推，电极Bn-1接入输入信号的第n位(最高位)。整个光信号调制通路所改变的光信号的相位的大小，为各个电极利用所接收到的电信号所改变的光信号相位的累加。

表5为输入电信号的编码与光信号在输出端相对于输入端所改变的相位对照表。由表5中的内容可知，光信号经过光信号调制通路进行调制后，在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

表5输入电信号编码与光信号在输出端相对于输入端所改变的相位

实施例四中，采用折射率以及电场宽度两个参数共同改变电极对光信号所改变的相位的大小，并不仅限于上述实例中四个电极的折射率与电场宽度的具体设置方式，还可以采用其他的折射率与电场宽度两个参数的组合设置方式，只要保证用以实现在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律即可。

采用折射率与电场宽度两个参数共同控制电极所改变的光信号的相位，有如下优点：

对于仅仅改变电极的折射率来说，改变每一个电极的电光晶体的材料参数操作比较复杂，并且需要对不同的电极掺杂不同浓度的金属或者金属混合物，操作复杂；对于只改变电极的电场宽度来说，电场宽度成倍减小，电场宽度很难减小到初始电场宽度的1/4，甚至更小。采用电光晶体的材料参数以及电场宽度两个参数总和改变电极对光信号相位所改变的大小，可以简化对电极折射率以及电场宽度改变操作的复杂度。

在实施例四中，四个电极，只改变两个电极的折射率，并且两个电极的折射率改变一致；只需要将两个电极的电场宽度减小初始电场宽度d0的二分之一，无需改变为初始电场宽度d0的1/4和1/8，减小了实现的复杂度。

实施例五

所述电极参数包括电场作用方向，电极的电极长度与电场宽度的比、电光晶体的材料参数不同，实现对光信号调制通路所改变的相位的细分量化：

当电场作用方向为纵向(电场作用方向与光信号传输方向平行)时，电极对光信号相位的改变与电极长度以及电场宽度无关。

至少两个电极依次相连，各个电极的电极的电极长度与电场宽度的比、电场作用方向以及电光晶体的材料参数不同，以使得各个电极所改变的所述光信号的相位按照从光信号输出端口至光信号输入端口的顺序符合自然编码的规律。

以四个电极相连所组成的光信号调制通路为例，表6中列出了四个电极B0、B1、B2和B3的电场作用方向，折射率，电极长度与电场宽度的比，以及每个电极对光信号所改变的相位的大小。

表6电极的电极长度与电场宽度的比、电场作用方向以及折射率不同

由表6可以看出，电极B0和电极B1的折射率，电极长度与电场宽度的比值两个参数虽然相同，由于电极B0的电场作用方向是纵向，电极所改变的光信号的相位与电极长度和电场宽度无关，因此，电极B0所改变的光信号的相位为而不是当电场作用方向为纵向时，电极所改变的光信号的相位与电极长度和电场宽度有关，如表6中，电极B1和电极B2，电极B2中，电极长度与电场宽度的比为电极B1中比值的二倍，则电极B2所改变的光信号的相位的大小为电极B1所改变光信号大小的二倍。

通过在电场作用方向不同时设置电极B0、B1、B2和B3不同的电光晶体的材料参数以及电场宽度实现对光信号调制通路上所改变的相位进行细分量化符合自然规律，使电极B0、B1、B2和B3所改变的光信号的相位的大小成倍递增。

光信号调制通路上，电极的个数与输入电信号的位数相同，每个电极接入输入电信号的一位数据，其中，自光信号输出端起的第m个电极接入自输入电信号最低位起的第m位数据，其中，m为大于0且小于或等于电极个数的正整数。

在光信号调制通路上依次相连的各个电极，每个电极接入输入电信号的一位数据，从光信号的输出端口至光信号的输入端口，依次接入输入电信号的最低位至最高位。如图4所示，电极B0接入输入信号的最低位，电极B1接入输入信号的第二位，电极B3接入输入信号的第三位，以此类推，电极Bn-1接入输入信号的第n位(最高位)。整个光信号调制通路所改变的光信号的相位的大小，为各个电极利用所接收到的电信号所改变的光信号相位的累加。

输入电信号的编码与光信号在输出端相对于输入段所改变的相位与表5相同，参考实施例四中的描述，光信号经过光信号调制通路进行调制后，在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

实施例五还有如下有益效果：

电极参数还包括电场的作用方向，可以灵活的设置电极的各个参数，实现光信号调制通路上各个电极，在输出端相对于输入端所改变的相位符合自然编码规律。

实施例六

图5为本发明一种电光调制器实施例六结构示意图，所述电光调制器包括：

第一光信号调制通路501，所述第一光信号调制通路501为本发明实施例一至实施例五任意一个实施例所述的光信号调制通路，第一光信号调制通路两端分别与光信号输入端口以及光信号输出端口相连，第一光信号调制通路中的每个电极分别接入输入电信号的一位数据。

光信号输入端口502，用于接收调制前的光信号。

光信号输出端口503，用于输出利用输入电信号调制后的光信号。

实施例六中，光电调制器只有一条光信号调制通路，光信号从电光调制器的输入端口传输至第一光信号调制通路，第一光信号调制通路利用输入电信号对光信号进行调制后从电光调制器的光信号输出端口输出。

实施例七

图6为本发明一种电光调制器实施例七结构示意图，所述电光调制器包括：

第一光信号调制通路501，所述第一光信号调制通路为本发明实施例一至实施例五任意一个实施例所述光信号调制通，第一光信号调制通路两端分别与光信号输入端口以及光信号输出端口相连，第一光信号调制通路中的每个电极分别接入输入电信号的一位数据路。

第二光信号调制通路601，所述第二光信号调制通路为本发明实施例一至实施例五任意一个实施例所述光信号调制通路，第二光信号调制通路两端分别与光信号输入端口以及光信号输出端口相连，第二光信号调制通路中的每个电极分别接入输入电信号的一位数据。

光信号输入端口502，用于接收调制前的光信号。

光信号输出端口503，用于输出利用输入电信号调制后的光信号。

可选的，所述电光调制器还包括：

两个直流电极602和603，所述两个直流电极分别设置在第一光信号调制通路以及第二光信号调制通路的光信号输入端口，用于调节调制器的工作电压，从而调节调制器的调制格式。

直流电极602和603主要用于分别调节第一光信号调制通路以及第二光信号调制通路上的工作电压或工作电流的工作点位置，用来调节电光调制器的调制格式。

这里需要说明的是，可以改变第一光信号调制通路或第二光信号调制通路外加电场电压的正负方向或改变输入电信号的正负来实现第一光信号调制通路以及第二光信号通路对光信号所改变的相位相反，实现电光调制器的推挽作用。当然，电光调制器中的第一光信号调制通路以及第二光信号调制通路中电极对相位的量化方式可以相同，也可以不同，这里不进行具体限定，也可以采用不同的量化方式，不实现推挽的工作方式。

实施例八

图7为本发明一种光发射机实施例八结构示意图，应用与相干光通信系统的发射端，所述光发射机包括：

编码器701，多个放大器通路F0～Fn-1和D0～Dn-1以及一个实施例六至实施例七所述的电光调制器702。

所述编码器701将输入数据编码后转换成输入电信号输出至多个放大器通路；

所述放大器通路的个数与所述电光调制器701中一个信号调制通路上的电极B0～Bn-1的个数相等，每个所述放大器通路用于将输入电信号的一位数据放大后输出至所述电光调制器中与其相连的一个电极。

可选的，所述光发射机还包括：

一个数模转换器，所述数模转换器将从编码器接收的所述输入电信号进行数模转换后，输出至所述多个放大器F0～Fn-1以及D0～Dn-1。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。