本發(fā)明涉及一種集成光學(xué)器件構(gòu)成的光信號(hào)收發(fā)裝置，特別涉及應(yīng)用于光接入與光互聯(lián)的可集成光信號(hào)收發(fā)裝置。

背景技術(shù)：

集成光子器件是光電子領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诠杌牧蠘?gòu)成的光學(xué)芯片上已經(jīng)可以制作出光耦合器、光分束器、光濾波器等無源光學(xué)器件，或是光調(diào)制器、電光開關(guān)等有源光學(xué)器件。由于采用絕緣襯底上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)技術(shù)的硅基集成器件能夠很好的與CMOS工藝相兼容，因此硅基器件便于大規(guī)模生產(chǎn)且具有成本優(yōu)勢(shì)，人們希望將計(jì)算機(jī)間的光互聯(lián)設(shè)備、光通信和光網(wǎng)絡(luò)中的器件集成在單個(gè)硅基光學(xué)芯片上，最終實(shí)現(xiàn)片上光網(wǎng)絡(luò)(network on chip，NOC)，從而使集成光學(xué)回路(Photonic integrated circuits，PIC)像集成電路一樣，能夠很好的提供未來信息傳輸和信息處理中的光模塊資源。

硅基光器件具有尺寸小，設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，便于將一些已有的光模塊結(jié)構(gòu)集成在單個(gè)的硅片上。例利用半導(dǎo)體的CMOS工藝，能夠在硅片上制作出包含大量微環(huán)等諧振結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件，可以應(yīng)用在光學(xué)濾波器和調(diào)制器當(dāng)中。除此之外，硅基光器件也可以直接應(yīng)用在光通信當(dāng)中，例如一些研究人員將光接入系統(tǒng)中的某些模塊集成在硅基芯片上，形成如圖1和2所示的結(jié)構(gòu)^1-2。在圖1中，光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)中的光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)可以通過波分復(fù)用器相連，其中，光發(fā)射機(jī)包括光調(diào)制器 和調(diào)制電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，光接收機(jī)包括光電探測(cè)器、跨阻放大器和線性放大器。由于器件中沒有光源，這些器件從原理上看，都可以集成在單個(gè)的硅片上，從而大大減小器件尺寸。除了當(dāng)前光接入系統(tǒng)ONU中的光模塊可以采用硅基光子集成技術(shù)，波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)中的無色ONU同樣可以采用硅基集成器件來實(shí)現(xiàn)。在用戶端，無色ONU的技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，無色ONU技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式直接關(guān)系到WDM-PON的商用前景。在圖2中，研究人員采用硅基光子集成技術(shù)將環(huán)形波分復(fù)用器、光電探測(cè)器和微環(huán)光調(diào)制器集成在一塊硅基芯片²，該模塊可以直接接收包含下行光信號(hào)的波長(zhǎng)λ1，同時(shí)可以將上行光信號(hào)通過微環(huán)光調(diào)制器調(diào)制到λ2上。雖然文獻(xiàn)2中并未真正實(shí)現(xiàn)無色ONU的硅基光子集成，僅僅提出了上述概念，但是在該器件中，一個(gè)集成的模塊將兼具接收和發(fā)射光信號(hào)的功能，對(duì)光通信等方面的應(yīng)用而言，還是很具有吸引力的。

硅基光子集成技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，從技術(shù)層面上說還存在不少需要解決的問題，但是，隨著成本和性能要求越來越嚴(yán)苛的光纖通信等領(lǐng)域的需求不斷發(fā)展，硅基光子集成技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，考慮到技術(shù)的進(jìn)步，在未來5年中，適合不同應(yīng)用場(chǎng)合的硅基光子器件將會(huì)逐步出現(xiàn)，其應(yīng)用也將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

1.Jing Zhang*，Tsung-Yang Liow，Guo-Qiang Lo，etal，“10Gbps monolithic silicon FTTH transceiver without laser diode for a new PON configuration，”O(jiān)pt.Expre.，18(5)：5135-5141(2010)

2.Lin Xu，Qi Li，Noam Ophir，etal，“Colorless Optical Network Unit Based on Silicon Photonic Components for WDM PON”IEEE Photon.Technol.Lett.24，1372-1374(2012).

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對(duì)背景技術(shù)中的需求，本發(fā)明的目的在于提供一種用于光信號(hào)收發(fā)的三端口器件，它可以完成光信號(hào)接收和發(fā)送的功能，還可以充當(dāng)路由器件，同時(shí)還可以作為光信號(hào)的時(shí)隙分離器，即將不同時(shí)隙的光信號(hào)按照應(yīng)用的要求分配至不同的端口。這些功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依靠器件上加載電壓的不同來實(shí)現(xiàn)，因此便于控制。該器件便于集成在硅基光學(xué)芯片上，因此便于構(gòu)成低成本和高可靠性的光學(xué)模塊應(yīng)用于光通信與光互聯(lián)系統(tǒng)中。

本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括如下結(jié)構(gòu)：1)第一2×2光學(xué)耦合器(10)，該器件用于將a端口或者b端口的光信號(hào)耦合到所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中，該第一2×2光學(xué)耦合器(10)的兩個(gè)端口作為所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)的兩個(gè)端口；2)第二2×2光學(xué)耦合器(20)，該器件用于將所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中的光信號(hào)耦合到c端口或者耦合至光接收機(jī)，該第二2×2光學(xué)耦合器的其中一個(gè)端口作為所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)的一個(gè)端口，該第二2×2光學(xué)耦合器的一個(gè)端口還連接著光接收機(jī)；3)第一直波導(dǎo)(30)，用于連接第一2×2光學(xué)耦合器(10)的一個(gè)端口和第二2×2光學(xué)耦合器(20)的一個(gè)端口；4)第二直波導(dǎo)(40)，用于連接第一2×2光學(xué)耦合器(10)的另一個(gè)端口和第二2×2光學(xué)耦合器(20)的另一個(gè)端口；5)第一電極(50)，固定于第一直波導(dǎo)上，通過加載電壓，用于改變第一直波導(dǎo)的折射率等光學(xué)參數(shù)；6)第二電極(60)，固定于第二直波導(dǎo)上，通過加載電壓，用于改變第二直波導(dǎo)的折射率等光學(xué)參數(shù)；7)光接收機(jī)(70)，用于接收發(fā)送于此光接收機(jī)的光信號(hào)；8)a端口(80)，為所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)的其中一個(gè)端口；9)b端口(90)，為所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)的其中一個(gè)端口；10)c端口(95)，為所述光信 號(hào)收發(fā)一體機(jī)的其中一個(gè)端口。在本發(fā)明中，第一2×2光學(xué)耦合器(10)和第二2×2光學(xué)耦合器(20)可以采用50∶50耦合比例的光學(xué)耦合器，也可以采用接近于50∶50耦合比例的光學(xué)耦合器。

在本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中，光波既可以從a端口或者b端口入射，光信號(hào)輸出至光接收機(jī)或c端口，或者，光接收機(jī)和c端口均存在光信號(hào)；光波也可以從a端口和b端口同時(shí)入射，光信號(hào)輸出至光接收機(jī)或c端口，或者，光接收機(jī)和c端口均存在光信號(hào)；與此同時(shí)，光波可以從反方向，即c端口入射，光信號(hào)輸出至a端口或b端口，或者，a端口和b端口均存在光信號(hào)。

第一電極和第二電極上所加載電壓分別為V1和V2，它們可以是直流電壓，也可以是交流電壓，也可以按照某個(gè)比例同時(shí)加載直流電壓和交流電壓。例如，V1＝3+2cos(ω_ct)，V2＝-V1，或者V1＝3+2cos(ω_ct)，V2＝0v。當(dāng)所加載電壓類型或者數(shù)值不同時(shí)，所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)可以工作在不同的模式，這些模式包括：1)接收模式(101)，即完成輸入光信號(hào)僅僅到達(dá)光接收機(jī)的功能，在此模式中，光信號(hào)從a端口或者b端口入射，輸出至光接收機(jī)；2)通路模式(102)，即完成輸入光信號(hào)僅僅到達(dá)a端口，或者b端口，或者c端口的功能，在此模式中，光信號(hào)從a端口或者b端口入射，輸出至c端口，或者，光信號(hào)從c端口入射，輸出至a端口或者b端口；3)可變耦合比例光學(xué)耦合器模式(103)，即完成輸入光信號(hào)部分到達(dá)光接收機(jī)，部分到達(dá)c端口，且這兩部分的比例可以調(diào)諧的功能，或者，完成輸入光信號(hào)部分到達(dá)a端口，部分到達(dá)b端口，且這兩部分的比例可以調(diào)諧的功能，在此模式中，光信號(hào)的方向同樣是雙向的；4)本地信號(hào)調(diào)制模式(104)，即完成將本地電信號(hào)調(diào)制在光載波上的功能，在此模式中，連續(xù)光波從a端口或者b端口入射，已調(diào)制 光信號(hào)輸出至c端口；5)時(shí)域光信號(hào)交叉分離模式(105)，即完成將接收到的光信號(hào)在時(shí)間上交叉分離到c端口和光接收機(jī)的功能，在此模式中，光信號(hào)從a端口或者b端口入射，時(shí)隙分離后的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)和c端口。6)波分復(fù)用器模式(106)，即該器件等效于一個(gè)波分復(fù)用器，公共端口為a端口或者b端口，下行波長(zhǎng)連接光接收機(jī)，用于接收下行光信號(hào)，上行波長(zhǎng)連接c端口，將包含調(diào)制的光信號(hào)發(fā)送至公共端口。

本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中六種模式的適用條件和控制方法在實(shí)施例1-6中進(jìn)行陳述。由于不同模式之間的主要差別在于控制電壓V1和V2的不同，因此，存儲(chǔ)不同模式下V1和V2電壓的數(shù)值也是很必要的，這六種模式下的電壓值可以存儲(chǔ)于本地的存儲(chǔ)器中，需要用到時(shí)，直接查找相應(yīng)的數(shù)值，并進(jìn)行調(diào)用。考慮到硅基器件的器件參數(shù)可能會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)發(fā)生變化，或者外界環(huán)境的隨機(jī)變化會(huì)影響到相關(guān)器件參數(shù)，因此，可以不斷調(diào)整這些電壓的數(shù)值。

本發(fā)明所述的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)可以應(yīng)用在光接入網(wǎng)絡(luò)中或者應(yīng)用在光互聯(lián)系統(tǒng)中作為收發(fā)模塊使用?？紤]到集成光子器件技術(shù)的進(jìn)步，整個(gè)光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)，包括光接收機(jī)部分，極有可能集成在單個(gè)硅片上，從而形成小尺寸的器件。該器件直接應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中將會(huì)降低系統(tǒng)成本，同時(shí)提供新的功能。

附圖說明

根據(jù)下面結(jié)合附圖的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得明顯，在附圖中：

圖1是利用硅基光子集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)TDM-PON光網(wǎng)絡(luò)單元收發(fā)模塊的示意圖。

圖2是利用硅基光子集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)WDM-PON光網(wǎng)絡(luò)單元收發(fā)模塊的示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的多功能光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于接收模式的兩種信號(hào)圖：(a)光信號(hào)從a端口輸入至光接收機(jī)，(b)光信號(hào)從b端口輸入至光接收機(jī)。

圖5是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于通路模式的兩種信號(hào)圖：(a)光信號(hào)從a端口輸入而從c端口輸出，或者從c端口輸入而從a端口輸出；(b)光信號(hào)從b端口輸入而從c端口輸出，或者從c端口輸入而從b端口輸出。

圖6是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于可變耦合比例光學(xué)耦合器模式的三種信號(hào)圖：(a)光信號(hào)從a端口輸入，光信號(hào)按照某一功率比例從c端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；(b)光信號(hào)從b端口輸入，光信號(hào)按照某一功率比例從c端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；(c)光信號(hào)從c端口輸入，光信號(hào)按照某一功率比例從a端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至b端口。

圖7是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于本地信號(hào)調(diào)制模式的兩種信號(hào)圖：(a)連續(xù)光從a端口輸入的情況；(b)連續(xù)光從b端口輸入的情況。

圖8是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于時(shí)域光信號(hào)交叉分離模式的三種信號(hào)圖：(a)光信號(hào)從a端口輸入，部分時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，剩余時(shí)隙的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；(b)光信號(hào)從b端口輸入，部分時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，剩余時(shí)隙的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；(c)一種不等長(zhǎng)時(shí)隙模式，部分時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，剩余時(shí)隙 的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)。

圖9是本發(fā)明提供的光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)工作于波分復(fù)用器模式的兩種信號(hào)圖：(a)公共端口為a端口的情況；(b)公共端口為b端口的情況。

具體實(shí)施方式

1，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為光接收機(jī)使用的實(shí)施例：

按照如圖3所述的器件結(jié)構(gòu)，通過在第一電極和第二電極上同時(shí)加載直流電壓V1和V2，當(dāng)輸入光信號(hào)為如下兩種情況時(shí)，所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)可以作為光接收機(jī)使用，如圖4所示。

在圖4(a)中，光信號(hào)從a端口輸入至光接收機(jī)，V1和V2的設(shè)定應(yīng)該滿足T_a-r為最大值；在圖4(b)中，光信號(hào)從b端口輸入至光接收機(jī)，V1和V2的設(shè)定應(yīng)該滿足T_b-r為最大值。T_a-r和T_b-r可以用如下公式表示：

$T_{a-r}={|a_1{\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\δ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_1-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_1}-a_2{\mathrm{\κ}}_1{\mathrm{\κ}}_1{e}^{{-\mathrm{jkl}}_2-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_2}|}^2---\left(1\right)$

$T_{b-r}={|{\mathrm{ja}}_1{\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\κ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_1-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_1}+{\mathrm{ja}}_2{\mathrm{\κ}}_1{\mathrm{\δ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_2-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_2}|}^2---\left(2\right)$

T_a-r為光接收機(jī)接收光功率相對(duì)于a端口光功率的比值，T_b-r為光接收機(jī)接收光功率相對(duì)于b端口光功率的比值。δ₁和κ₁為第一2×2光學(xué)耦合器的波導(dǎo)耦合系數(shù)和交叉波導(dǎo)耦合系數(shù)，δ₂和κ₂為第二2×2光學(xué)耦合器的波導(dǎo)耦合系數(shù)和交叉波導(dǎo)耦合系數(shù)，a₁為第一直波導(dǎo)的損耗系數(shù)，a₂為第二直波導(dǎo)的損耗系數(shù)，a₁和a₂中包括硅基波導(dǎo)所加電壓引起的波導(dǎo)吸收系數(shù)變化。k為硅基波導(dǎo)中的相位常數(shù)，l₁為第一直波導(dǎo)的長(zhǎng)度，l₂為第二直波導(dǎo)的長(zhǎng)度。Vk(V₁)為第一直波導(dǎo) 上所加電壓為V₁時(shí)引起相位常數(shù)的改變，Vk(V₂)為第一直波導(dǎo)上所加電壓為V₂時(shí)引起相位常數(shù)的改變。

如果第一2×2光學(xué)耦合器(10)和第二2×2光學(xué)耦合器(20)均采用50∶50耦合比例的光學(xué)耦合器，且忽略上下兩臂波導(dǎo)損耗的差異，即a₁＝a₂。若V₂＝-V₁，則在圖4(a)中，V₁＝V_π/2+V_πθ/2π，在圖4(b)中，V₁＝V_πθ/2π。其中，θ＝k(l₁-l₂)mod 2π，θ為上下臂的長(zhǎng)度差導(dǎo)致的相位差對(duì)2π求模，V_π為半波電壓。

在實(shí)際過程中，V1和V2的調(diào)控方法為：調(diào)節(jié)V1和V2使得光接收機(jī)接收到的光功率為最大值。

2，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為路由器件使用的實(shí)施例：

第一電極和第二電極上同時(shí)加載直流電壓V1和V2，當(dāng)輸入光信號(hào)入射方向不同時(shí)，存在如下兩種情況：

a)如圖5(a)所示，光信號(hào)從a端口輸入，V1和V2的調(diào)控方法為：調(diào)節(jié)V1和V2使得光接收機(jī)接收到的光功率為最小值，記錄達(dá)到該最小光功率時(shí)的V1和V2數(shù)值，即V1＝V_1a和V2＝V_2a；或者光信號(hào)從b端口輸入，V1和V2的調(diào)控方法為：調(diào)節(jié)V1和V2使得光接收機(jī)接收到的光功率為最小值，記錄達(dá)到該最小光功率時(shí)的V1和V2數(shù)值，即V1＝V_1b和V2＝V_2b。

b)如圖5(b)所示，當(dāng)光信號(hào)從c端口輸入時(shí)，則光信號(hào)僅僅到達(dá)a端口時(shí)，V1和V2的數(shù)值取如下數(shù)值：V1＝V_1b和V2＝V_2b；當(dāng)光信號(hào)從c端口輸入時(shí)，則光信號(hào)僅僅到達(dá)b端口時(shí)，V1和V2的數(shù)值取如下數(shù)值：V1＝V_1a和V2＝V_2a。此處的V_1a、V_2a、V_1b和V_2b的數(shù)值為最接近本次調(diào)諧的歷史數(shù)據(jù)。

以上V_1a、V_2a、V_1b和V_2b的電壓值可以按照上述調(diào)諧的方法得到，但是實(shí)際使用時(shí)，不一定每次都要調(diào)諧一次，因此，可以采用器件運(yùn)行過程中的記錄數(shù)據(jù)。從原理上講，當(dāng)V2＝-V1，V_1a和V_2a為滿足下述T_a-c達(dá)到最大值時(shí)的電壓值。

$T_{a-c}={|{\mathrm{ja}}_1{\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\κ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_1-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_1}+{\mathrm{ja}}_2{\mathrm{\κ}}_1{\mathrm{\δ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_2-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_2}|}^2---\left(3\right)$

V_1b和V_2b為滿足下述T_b-c達(dá)到最大值時(shí)的電壓值。

$T_{b-c}={|a_1{\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\δ}}_2{e}^{{-\mathrm{jkl}}_1-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_1}-a_2{\mathrm{\κ}}_1{\mathrm{\κ}}_1{e}^{{-\mathrm{jkl}}_2-\mathrm{jVk}\left(V_1\right)l_2}|}^2---\left(4\right)$

按照實(shí)施例1中的數(shù)據(jù)，此處的電壓滿足下述關(guān)系：

V_1a＝V_πθ/2π＝-V_2a (5)

V_1b＝V_π/2+V_πθ/2π＝-V_2b (6)

3，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為可變耦合比例的光耦合器使用的實(shí)施例：

在此實(shí)施例中，第一電極和第二電極上同時(shí)加載直流電壓V1和V2，V1的數(shù)值在V_1a和V_1b之間，V2的數(shù)值在V_2a和V_2b之間。按照實(shí)施例1中的數(shù)據(jù)，V1在V_πθ/2π到V_π/2+V_πθ/2π之間取值且V2＝-V1時(shí)，可以保證該光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為可變耦合比例的光耦合器使用。具體的說，當(dāng)θ＝π/4時(shí)，V1在V_π/8到5V_π/8之間取值，V2在-5V_π/8到-V_π/8之間取值，此時(shí)該器件可以作為可變耦合比例的光耦合器使用。

根據(jù)圖6中所示的信號(hào)結(jié)構(gòu)圖，存在三種不同的光信號(hào)輸入輸出方式。在圖6(a)中，光信號(hào)從a端口輸入，光信號(hào)按照功率比例T_a-c從c端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；在圖6(b)中，光信號(hào)從b端口輸入，光信號(hào)按照功率比例T_b-c從c端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；在圖6(c)中，光信號(hào)從c端口輸入，光信號(hào)按照功率比例T_a-c從a端口輸出，剩余功率的光信號(hào)輸出至b端口。

4，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為光信號(hào)發(fā)送裝置使用的實(shí)施例：

如果僅有一個(gè)波長(zhǎng)，則光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)可以工作于本地信號(hào)調(diào)制模式，即作為光信號(hào)發(fā)送裝置使用，此時(shí)必須保證當(dāng)前光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中沒有調(diào)制的光信號(hào)，即僅有連續(xù)激光，否則將會(huì)影響器件中傳輸?shù)墓庑盘?hào)。如果滿足上述條件，則可以進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，因此該模式的啟用條件如圖7所示：在圖7(a)中，連續(xù)光波從a端口輸入，當(dāng)光接收機(jī)檢測(cè)到當(dāng)前有光但是沒有任何光信號(hào)發(fā)送時(shí)，即光波為連續(xù)激光時(shí)，可以開啟本地電信號(hào)調(diào)制的功能。同理，在圖7(b)中，是連續(xù)光波從b端口輸入的情況。

在該模式下，其控制方法如下：

a)根據(jù)光調(diào)制器靜態(tài)偏置點(diǎn)的要求，選擇第一電極上的直流分量V_1dc，同時(shí)選擇第二電極上的直流分量V_2dc；

b)根據(jù)本地調(diào)制速率和消光比的要求，分別選擇第一電極和第二電極上的交流分量V_1ac和V_2ac；

c)第一電極和第二電極上同時(shí)加載電壓V1和V2，V1＝V_1dc+V_1ac，V2＝V_2dc+V_2ac，V_1dc和V_2dc為V1和V2中的直流分量，V_1ac和V_2ac為V1和V2中的交流分量。

按照實(shí)施例1中的數(shù)據(jù)，若V2＝-V1，V_1dc＝V_π/4+V_πθ/2π，V_1ac＝(V_π/4)cos(2πf_ct)，V1＝V_1dc+V_1ac。此時(shí)，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)可以將頻率為f_c的電信號(hào)調(diào)制到光載波上，此器件作為光信號(hào)發(fā)送裝置使用。若V_1ac不為上述值，會(huì)影響實(shí)際的消光比。

5，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為光信號(hào)時(shí)隙分離裝置使用的實(shí)施例：

時(shí)域光信號(hào)交叉分離模式，其啟用條件為：光波從a端口或者b端口輸入，當(dāng)光接收機(jī)檢測(cè)到當(dāng)前存在光信號(hào)發(fā)送時(shí)，可以開啟時(shí)域光信 號(hào)交叉分離的功能。時(shí)域光信號(hào)交叉分離模式的特征是：在第一電極和第二電極上所加載電壓的控制下，光信號(hào)在某些時(shí)隙被分配至光接收機(jī)，在另外一些時(shí)隙被分配至c端口。

為了實(shí)現(xiàn)時(shí)域光信號(hào)交叉分離模式，需要特殊的電壓控制，其控制方法如下：

a)第一電極和第二電極上同時(shí)加載電壓V1和V2，V1＝V_1dc+V_1ac，V2＝V_2dc+V_2ac，V_1dc和V_2dc為V1和V2中的直流分量，V_1ac和V_2ac為V1和V2中的交流分量。此處V1和V2的具體數(shù)值，可以參照實(shí)施例4中的情況。

b)設(shè)置V_1ac和V_2ac的頻率和光波上調(diào)制的電信號(hào)的頻率一致，或者為光波上調(diào)制的電信號(hào)頻率的1/N，N為自然數(shù)。例如，光波上調(diào)制的電信號(hào)的頻率為2.5GHz，V_1ac和V_2ac的頻率為2.5GHz、2.5/2GHz、2.5/3GHz、2.5/4GHz、2.5/5GHz等頻率，即2.5GHz、1.25GHz、0.8333GHz、0.625GHz、0.5GHz。并保證V_1ac和V_2ac載波同步，即同頻且同相，同時(shí)與所述光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)中的光信號(hào)相位同步。只有這樣才能夠保證，光波上調(diào)制的電信號(hào)被整個(gè)時(shí)隙的分配至c端口或者光接收機(jī)。

c)設(shè)置V_1ac和V_2ac的具體波形，保證光信號(hào)在某些時(shí)隙被分配至光接收機(jī)，在另外一些時(shí)隙被分配至c端口。

根據(jù)圖8中所示的信號(hào)結(jié)構(gòu)圖，存在兩種不同的光信號(hào)輸入輸出方式。在圖8(a)中，光信號(hào)從a端口輸入，t2和t4時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，剩余時(shí)隙的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)；在圖8(b)中，光信號(hào)從b端口輸入，t2和t4時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，剩余時(shí)隙的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)。在圖8(a)和(b)中，顯示的是等長(zhǎng)時(shí)隙的情況，但是從原理 上說，該模式可以支持不等長(zhǎng)時(shí)隙的情況，圖8(c)是一種不等長(zhǎng)時(shí)隙的模式，t1、t2和t4時(shí)隙的光信號(hào)從c端口輸出，t3時(shí)隙的光信號(hào)輸出至光接收機(jī)。但是t3時(shí)隙的長(zhǎng)度是t1時(shí)隙的3倍。

6，光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)作為上下行波分復(fù)用器使用的實(shí)施例：

在實(shí)際的光接入網(wǎng)絡(luò)中，往往需要支持多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)，例如GPON或者XGPON中的ONU。該光信號(hào)收發(fā)一體機(jī)經(jīng)過特殊設(shè)置，可以作為上下行波分復(fù)用器使用。下行波長(zhǎng)從a端口輸入至光接收機(jī)，上行波長(zhǎng)從c端口輸入至a端口，或者，下行波長(zhǎng)從b端口輸入至光接收機(jī)，上行波長(zhǎng)從c端口輸入至b端口。此時(shí)，該器件等效于一個(gè)上下行的波分復(fù)用器。

在該模式下，所加電壓的控制方法如下：

第一電極和第二電極上同時(shí)加載直流電壓V1和V2，選擇V1和V2滿足如下關(guān)系：

a)下行波長(zhǎng)工作于接收模式，上行波長(zhǎng)工作于通路模式。

或者，當(dāng)上述條件不能滿足時(shí)，需要滿足如下條件：

b)下行波長(zhǎng)工作于接收模式，上行波長(zhǎng)工作于可變耦合比例光學(xué)耦合器模式。

上述a)條件為上下行波長(zhǎng)的間隔為某些特殊值的情況下才能夠設(shè)置的理想情況，例如，上下行波長(zhǎng)間隔滿足30nm，或者30nm整數(shù)倍才能夠使用a)條件，因此，b)條件為一般情況，即優(yōu)先保證下行波長(zhǎng)工作于接收模式，上行波長(zhǎng)光信號(hào)的一部分功率能夠發(fā)送，另一部分功率到了無用的端口。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí) 質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟。在不出現(xiàn)邏輯沖突的情況下，上述實(shí)施例中的模式也可以單獨(dú)使用一個(gè)或組合使用多個(gè)模式，因此該集成光學(xué)器件可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，使用某個(gè)模式，或者幾種不同模式的組合。