專利名稱：一種光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光通信技術(shù)，具體涉及光的相位和強度調(diào)制技術(shù)。
背景技術(shù)：
實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)電光轉(zhuǎn)換的調(diào)制器目前是光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，目前以Mach-Zehnder(MZ，馬赫-曾德)干涉為原理的強度調(diào)制器是最常用的一種。商用的MZ調(diào)制器采用共射頻電極的對稱的結(jié)構(gòu)，即光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和電極的結(jié)構(gòu)都是采用對稱結(jié)構(gòu)。圖1是MZ調(diào)制器的俯視圖，圖中的黑粗線就是代表波導(dǎo)，波導(dǎo)支路11、12又叫調(diào)制器的兩個臂，是采用對稱結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)兩旁的方框代表電極13、14、15，也是采用對稱結(jié)構(gòu)，其中波導(dǎo)支路11、12中間的電極15為工作電極，支路兩側(cè)的電極13、14為地電極。如圖所示，光射入MZ調(diào)制器之后，分成兩束在兩個對稱的波導(dǎo)支路11和12中進(jìn)行傳輸，同時在電極13、14、15提供的調(diào)制電壓下進(jìn)行強度調(diào)制。MZ調(diào)制器的電極13、14、15通常又分為兩個部分射頻(RF)電極131、141、151和直流偏置(DC Bias)電極132、142、152。射頻電極靠近調(diào)制器的輸入端，直流偏置電極靠近調(diào)制器的輸出端。
對于MZ調(diào)制器，其調(diào)制電極引起的相移與電壓成正比。在下面分別以a和b代表上下兩個臂11、12，直流偏置電壓選為Vπ。輸入光經(jīng)過兩個臂后進(jìn)行疊加，疊加后的輸出可以表示為E=ψ0exp[-j(w0t+ψa+ψb2)]cosψa-ψb2,]]>其中ψa和ψb分別為上下臂中的射頻電極引起的相移。對稱結(jié)構(gòu)的MZ調(diào)制器中，ψa＝-ψb，這時信號光可以簡化為E＝ψ0exp[-j(w0t)]cosψa啁啾的物理含義是隨時間變化的相位。由于啁啾取決于 從這個表達(dá)式中可以看出對稱結(jié)構(gòu)的MZ調(diào)制器能夠?qū)崿F(xiàn)零啁啾的強度調(diào)制。
長距離傳輸研究表明，具有一定啁啾的調(diào)制信號會有利于系統(tǒng)傳輸性能的優(yōu)化。這就是說在進(jìn)行強度調(diào)制的同時采取適當(dāng)?shù)南辔徽{(diào)制會改善傳輸性能。采用獨立的相位調(diào)制器是一種實現(xiàn)啁啾的方法。這種方法的好處是可以對啁啾進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是采用相位調(diào)制器的潛在問題是高速信號的同步存在問題，即強度調(diào)制器和相位調(diào)制器的驅(qū)動信號同步穩(wěn)定存在困難，這就為相位調(diào)制器的商用造成困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于對現(xiàn)有的光調(diào)制器進(jìn)行改進(jìn)，使得目前只能用于強度調(diào)制的MZ調(diào)制器同時能進(jìn)行相位調(diào)制，能有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的同步問題。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出的一種光調(diào)制器包括被分成兩支路的波導(dǎo)、位于波導(dǎo)支路兩側(cè)的兩個地電極和位于兩波導(dǎo)支路之間的工作電極，所述的工作電極又包括射頻電極和直流偏置電極兩部分，所述的兩個地電極又包括射頻地電極和直流偏置地電極兩部分，射頻電極和射頻地電極靠近光輸入端，直流偏置電極和直流偏置地電極靠近光輸出端，其特征在于所述兩地電極中的射頻地電極的長度不相同。
上述光調(diào)制器中，所述的射頻電極和其中較長的射頻地電極等長且位置對齊，所述直流偏置電極和兩個直流偏置地電極等長并位置對齊，較短的射頻地電極與較長的射頻地電極及射頻電極的一端對齊。
上述光調(diào)制器中，所述兩射頻地電極的長度比例是根據(jù)啁啾系數(shù)確定的，滿足關(guān)系k＝(a+1)/(1-a)，其中k為兩電極的長度比例，a為啁啾系數(shù)，根據(jù)實際需要確定。
由于本實用新型是將原本用于強度調(diào)制的MZ調(diào)制器進(jìn)行改進(jìn)，將兩個對稱的射頻地電極改成不對稱，導(dǎo)致射頻電極產(chǎn)生的相位ψa和ψb大小不相等，所以 不為零，從而在強度調(diào)制的同時實現(xiàn)啁啾調(diào)制，這樣就可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的啁啾和強度調(diào)制的不同步問題。而且啁啾調(diào)制的大小還可以通過調(diào)節(jié)兩地電極的長度比例來實現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1傳統(tǒng)的MZ調(diào)制器結(jié)構(gòu)圖；圖2本實用新型提供的MZ調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
利用現(xiàn)有技術(shù)部分對ψa和ψb等的定義對本實用新型的具體實現(xiàn)進(jìn)行說明。
從表達(dá)式E=ψ0exp[-j(w0t+ψa+ψb2)]cosψa-ψb2,]]>可以看出如果需要光調(diào)制器存在啁啾，就必須讓 項不為常數(shù)。由于直流偏置電極采用對稱結(jié)構(gòu)， 項取決于由射頻電極產(chǎn)生的相位RF和RF。
啁啾系數(shù)大小α可以用下面表達(dá)式的絕對值表示。α=ψaRF+ψbRFψaRF-ψbRF]]>如果ψaRF=-ψbRF,]]>啁啾為零。
因此，為了實現(xiàn)啁啾調(diào)制，本實用新型采用圖2所示結(jié)構(gòu)的調(diào)制器，和圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)一樣，該共射頻電極MZ調(diào)制器包括用黑粗線表示的波導(dǎo)，波導(dǎo)又分成兩支路21、22，是采用對稱結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)兩旁的方框代表電極23、24、25，其中波導(dǎo)支路21、22中間的電極25為工作電極，支路兩側(cè)的電極23、24為地電極。光射入MZ調(diào)制器之后，分成兩束在兩個對稱的波導(dǎo)支路21和22中進(jìn)行傳輸，同時在電極23、24、25提供的調(diào)制電壓下進(jìn)行強度調(diào)制。MZ調(diào)制器的地電極23、24通常又分為兩個部分射頻(RF)地電極231、241和直流偏置(DC Bias)地電極232、242。工作電極也分成兩部分射頻電極251和直流偏置電極252，射頻電極和射頻地電極靠近調(diào)制器的輸入端，直流偏置電極和直流偏置地電極靠近調(diào)制器的輸出端。直流偏置地電極232、242及直流偏置電極252是等長的，且在位置上對齊。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是其中射頻地電極231、241是不對稱的，如圖2所示，其中射頻地電極231、241的長度是不一樣的，但射頻電極251的長度與地電極241、251中的較長一個等長，并對齊，圖中以上長下短為例，因此射頻電極251就和長的射頻地電極231等長，并對齊。當(dāng)然也可以上短下長，這時，射頻電極251就和射頻地電極241一樣長。在圖2中還可以看出，其中較短的射頻地電極241與較長的射頻地電極231、射頻電極251一端(右側(cè))對齊。用和分別表示上下兩射頻地電極231、241的長度，這時啁啾系數(shù)大小α就可以表示為α=La-LbLa+Lb]]>可以看出，啁啾系數(shù)的大小取決于射頻電極臂長的比例k=LaLb,]]>這種結(jié)構(gòu)得到的啁啾系數(shù)不會超過1?？梢詫⑸鲜街貙憺閗=a+11-a]]>因此，在具體應(yīng)用中，可以根據(jù)實際需要的啁啾系數(shù)大小來確定調(diào)制器中射頻電極的長度比例。表1為兩射頻電極長度比k和啁啾系數(shù)α的關(guān)系。
表1

在實際應(yīng)用中，啁啾系數(shù)α是有正負(fù)的。在本實用新型專利中，啁啾系數(shù)α的正負(fù)可以通過調(diào)節(jié)偏置電流DC來實現(xiàn)。
當(dāng)(1)c·VDC·LDC=π2,]]>這時啁啾為正，啁啾系數(shù)α=La-LbLa+Lb.]]>(2)c·VDC·LDC=-π2]]>或c·VDC·LDC=32π,]]>這時啁啾為負(fù)，啁啾系數(shù)α=La-LbLa+Lb.]]>其中是耦合常數(shù)，它與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以及材料的折射率有關(guān)。RF是射頻電極的峰值電壓，它的取值與耦合常數(shù)和射頻電極的長度有關(guān)。LDC是直流偏置電極的長度。
其中Lb仍表示較短射頻電極的長度，因此取值滿足下面關(guān)系0≤Lb≤La。
結(jié)合以上具體實施方式
，可以看出本實用新型采用的不對稱射頻電極結(jié)構(gòu)可以在實現(xiàn)強度調(diào)制的同時，實行相位調(diào)制或啁啾調(diào)制。由于相位調(diào)制和強度調(diào)制同時進(jìn)行，所以可以解決兩種調(diào)制的同步問題。
權(quán)利要求1.一種光調(diào)制器包括被分成兩支路(21、22)的波導(dǎo)、位于波導(dǎo)支路(21、22)兩側(cè)的兩個地電極(23)和位于兩波導(dǎo)支路(21、22)之間的工作電極(25)，所述的工作電極(25)又包括射頻電極(251)和直流偏置電極(252)兩部分，所述的兩個地電極(23、24)又包括射頻地電極(231、241)和直流偏置地電極(232、242)兩部分，射頻電極(251)和射頻地電極(231、241)靠近光輸入端，直流偏置電極(252)和直流偏置地電極(232、242)靠近光輸出端，其特征在于所述兩地電極(23、24)中的射頻地電極(231、241)的長度不相同。
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述的射頻電極(251)和其中較長的射頻地電極(231)等長且位置對齊，所述直流偏置電極(252)和兩個直流偏置地電極(232、242)等長并位置對齊，較短的射頻地電極(241)與較長的射頻地電極(231)及射頻電極(251)的一端對齊。
3.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述兩個地電極(23、24)中射頻地電極(231、241)的長度比例是根據(jù)啁啾系數(shù)確定的，滿足關(guān)系k＝(a+1)/(1-a)，其中k為兩射頻地電極的長度比例，a為啁啾系數(shù)，根據(jù)實際需要確定。
專利摘要一種光調(diào)制器包括被分成兩支路(11、12)的波導(dǎo)、位于波導(dǎo)支路兩側(cè)的地電極(13、14)和位于兩波導(dǎo)支路之間的工作電極(15)，所述工作電極又包括射頻電極(151)和直流偏置電極(152)兩部分，所述地電極又包括射頻地電極(131、141)和直流偏置地電極(132、142)兩部分，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述射頻地電極(131、141)的長度不相同。其長度比例是根據(jù)啁啾系數(shù)確定的，滿足關(guān)系k＝(a+1)/(1－a)，其中k為兩電極的長度比例，a為啁啾系數(shù)，根據(jù)實際需要確定。本實用新型是將原用于強度調(diào)制的MZ調(diào)制器進(jìn)行改進(jìn)，將兩個對稱的射頻地電極改成不對稱，導(dǎo)致兩個支路產(chǎn)生的相位Ψa和Ψb大小不相等，所以(Ψa+Ψb)/2不為零，從而在強度調(diào)制的同時實現(xiàn)啁啾調(diào)制，解決了現(xiàn)有技術(shù)中啁啾和強度調(diào)制不同步問題。
文檔編號G02F1/01GK2531411SQ0220363
公開日2003年1月15日 申請日期2002年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月19日
發(fā)明者余力, 李長春 申請人:華為技術(shù)有限公司