專利名稱：用于改變光束的光路長度和相位的光學(xué)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一個包括形成兩個或更多個傳輸光束的光路的元件的光學(xué)系統(tǒng)和改變兩個選擇光路長度的結(jié)構(gòu)，以及有關(guān)于改變光路長度的方法。如果沿兩個選擇的光路傳輸光束，而且每個光路的長度變化，那么每個光束的相位將被改變。
這樣的光學(xué)系統(tǒng)可包括兩個平行地結(jié)合在一起的不同長度的光路。如果一個光束傳輸?shù)絻晒饴返囊粋€(前部)結(jié)合處，此光束將被分成兩個光束分量，其中之一將沿并行光路之一傳輸，而另一個將沿另一個并行光路傳輸。這兩個分量光束將在兩光路的另一個(后部)結(jié)合處相遇。由于兩分量光束所經(jīng)過的光路長度不同，因此當它們在下游結(jié)合處相遇時兩分量光束之間將具有相位差。光束以取決于相位差的大小的方式彼此結(jié)合和干涉。
通過采用一種叫做調(diào)相器的器件改變透明介質(zhì)中的光路長度，從而改變沿光路傳輸?shù)墓馐南辔皇潜娝苤?。這種器件可以是諸如PIN二極管的電子集成器件，包括與光路毗鄰的重攙雜區(qū)(分別為n攙雜和p攙雜)。通過將電流施加到PIN二極管，載流子被注入透明介質(zhì)形成光路的毗鄰區(qū)，以便改變此區(qū)域內(nèi)光路的折射率。這種折射率變化有效地導(dǎo)致光路長度的變化。這種光路長度的變化引起沿光路傳輸?shù)墓馐南辔坏淖兓?br> 形成光路的集成無源或有源硅絕緣(SOI)波導(dǎo)具有廣泛的應(yīng)用。偶合到波導(dǎo)上的有源集成光學(xué)元件可以是基于調(diào)相器，諸如上面描述的PIN二極管調(diào)制器。許多集成光學(xué)器件，例如衍射儀、開關(guān)和幅度衰減器都可以由這種集成調(diào)相器結(jié)構(gòu)制成。當調(diào)相器偶合到如上所描述的具有兩個光路的光學(xué)系統(tǒng)的一個光路上時，能夠改變兩個光路的長度差。因此改變兩個光束的干涉特性。
大多數(shù)的調(diào)相器，例如上面描述的PIN二極管調(diào)相器都要求采用電流驅(qū)動器。由于在大多數(shù)的調(diào)相器的電流響應(yīng)特性，光路長度變化和相位的變化是驅(qū)動電流的非線性函數(shù)。而且，由于注入光路材料中的載流子引起的光散射，通過所述光路部分傳輸?shù)墓馐舶l(fā)生幅度調(diào)制，所述光路部分耦合到包括一個PIN二極管的調(diào)相器上。
另一種類型的調(diào)相器是熱調(diào)相器。在這種類型的調(diào)制器中，將電壓施加到加熱或冷卻裝置上，改變材料的溫度使得沿光路傳輸?shù)墓馐南辔蛔兓?。對于上面描述的PIN二極管型調(diào)相器，相位變化是所施加電壓的非線性函數(shù)。
包括調(diào)相器的集成光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在比如傳感器應(yīng)用中，這里傳感系統(tǒng)依賴調(diào)相器解調(diào)或處理信號。這樣調(diào)相器的任何非相性就在傳感系統(tǒng)的輸出端重現(xiàn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)相器的非線性直接地影響傳感器系統(tǒng)的準確度。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中必需采用復(fù)雜的線性化電路以便彌補這種缺陷。
因為某些調(diào)相器的性質(zhì)，比如前面描述的PIN二極管調(diào)相器，驅(qū)動電流在調(diào)制器中總是只沿一個方向流動。因此，這些調(diào)相器僅能夠在一個方向上被驅(qū)動，而能夠使得電流在兩個方向上流過調(diào)相器的標準的推挽操作方法通常是不可能實現(xiàn)的。諸如干涉儀和開關(guān)的有源光學(xué)系統(tǒng)包括兩個光路，而且在兩個光路之一上使用調(diào)相器，以便改變兩個光路之間的光程差(OPD)從而改變系統(tǒng)的光學(xué)特性?？蓪⒄{(diào)相器耦合到任意一個光路，以便對系統(tǒng)的OPD變化產(chǎn)生類似的影響。因此，在這樣的干涉儀或開關(guān)中通常僅采用一個調(diào)相器。
另一個調(diào)相器可加到系統(tǒng)的另一個光路上。然而，由于調(diào)相器的特性，每個調(diào)相器對與之相關(guān)的光路產(chǎn)生相似的影響，亦即當增加驅(qū)動電流時，它使得光路長度減小，反之減小驅(qū)動電流時，使得光路長度增加。結(jié)果在已知系統(tǒng)中，調(diào)相器引起的光路的變化基本上相互抵消。因此在現(xiàn)有的使用另外一個調(diào)相器的光學(xué)系統(tǒng)中，它通常與第一調(diào)相器串聯(lián)并在相同的光路上用作備用調(diào)相器。
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)包括形成兩個或多個用于傳輸光束的光路的元件，并具有用于改變光路長度的改進結(jié)構(gòu)，以便改變沿光路傳輸?shù)墓馐南辔弧?br> 依據(jù)本發(fā)明的一個方面，光學(xué)系統(tǒng)包括形成至少兩個光路的元件和用于改變兩個選擇光路長度的結(jié)構(gòu)，所述兩個選擇光路包括兩個調(diào)相器，每個調(diào)相器耦合到所選光路之一上，和一個驅(qū)動系統(tǒng)，用來將功率施加到調(diào)相器上以便沿相同的方向驅(qū)動它們，和用于沿相反方向改變施加到調(diào)相器上的功率，以便沿不同方向改變每個光路的長度。
施加到調(diào)相器上的沿相反方向變化的功率量最好相等。
施加到調(diào)相器上的功率量可以同時或連續(xù)變化。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種改變兩個光路長度的方法，每個光路包括一個調(diào)相器，該方法包括如下步驟將功率施加到兩個調(diào)相器上以便在相同方向上驅(qū)動調(diào)相器，沿相反方向改變施加到調(diào)相器上的功率量，以便沿不同方向改變每個光路的長度。
如果光束沿每個選擇光路傳輸，當每個光路的長度發(fā)生變化時，每個光束將發(fā)生相移。一般地，施加于耦合到光路中的調(diào)相器上的功率量變化和沿光路傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生的相位變化之間的關(guān)系是非線性的。采用上面結(jié)構(gòu)的調(diào)相器和為調(diào)相器施加功率的結(jié)構(gòu)，把光束的相位變化組合在一起，基本上消除了非線性。結(jié)果，施加到調(diào)相器上的功率量變化與所產(chǎn)生的光束相位變化之間的關(guān)系變成基本上是線性的。
在包括形成至少兩個光路的元件和用于改變兩個選擇光路長度的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，所述兩個選擇光路包括兩個調(diào)相器，每個調(diào)相器耦合到所選光路之一上，本發(fā)明的目的是沿相同的方向驅(qū)動調(diào)相器，和沿相反方向把施加到調(diào)相器上的電流、電壓或功率量中的任何一個改變一個量，每個都在相同的時間間隔內(nèi)，使得相對于施加到調(diào)相器上相同的電流、電壓或功率變化光束相位變化的非線性差異最小。
在沒有任何功率施加到任何調(diào)相器的條件下，傳輸光束所沿的光路的長度可以是相同的或不同的。在后一種情況下，稱為光路具有初始光程差(OPD0)。
在根據(jù)本發(fā)明的光路具有非零OPD0的光學(xué)系統(tǒng)中，可以利用上述技術(shù)改變系統(tǒng)的OPD，即提高施加到一個調(diào)相器上的功率的同時降低施加到另一個調(diào)相器上的功率。兩個調(diào)相器對系統(tǒng)的OPD產(chǎn)生相反的影響，這些影響將疊加在一起產(chǎn)生總POD變化。對于給定的光路變化范圍，這將加倍總OPD的變化，從而加倍總相位變化，或者對于要求的OPD變化，功率變化范圍將降低到一半，只要引起OPD變化的功率變化不超過OPD0。
由于施加到兩個調(diào)相器上的功率量沿相反的方向變化，耦合到調(diào)相器之一的光路的長度將增加而耦合到另一個調(diào)相器上的光路的長度將減小。如果兩個光束后來組合，比如說在干涉儀中，兩個光束的相位變化就疊加在一起。通過把兩個光束中的相位變化疊加在一起，施加到每個調(diào)相器上的功率量變化與沿著耦合有調(diào)相器的光路傳輸?shù)墓馐南鄳?yīng)相位變化之間的任何非線性將基本上被抵消。
通過沿相反方向改變光束相位的結(jié)構(gòu)將降低由于調(diào)相器工作引起的光束中的任何幅度調(diào)制。
上面所指的調(diào)相器可以是包括PIN二極管的類型。在這種結(jié)構(gòu)中，改變施加到PIN二極管的電流以便改變光路的長度。
或者，調(diào)相器可以是已知的熱調(diào)相器類型。在這種結(jié)構(gòu)中，改變施加到調(diào)相器上的電壓以便改變光路的長度。
在本發(fā)明的優(yōu)化結(jié)構(gòu)中，其中調(diào)相器是上述的PIN二極管類型，在改變兩個調(diào)相器中的電流之前，流經(jīng)第一調(diào)相器的初始電流為零，而流經(jīng)第二調(diào)相器的初始電流是一個選擇的最大值。為了引起沿耦合到調(diào)相器上的光路傳輸?shù)墓馐南辔蛔兓训谝徽{(diào)相器中的電流增加一個選擇量，把第二調(diào)相器中的電流降低相同的選擇量。這種增加和減低可以同時或連續(xù)進行。在任何一種情況下，當兩電流以相反的方向變化時，兩光束之間產(chǎn)生要求的總相位變化。如果相位變化之后將兩光束組合，那么總相位變化將是各光束的相位變化之和。結(jié)果，對于給定的電流變化，總的相位變化將加倍。
應(yīng)該理解具有非零初始電流值的調(diào)相器中的電流不能降低到低于初始電流值。
因為在上述的光學(xué)系統(tǒng)和功率應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，就功率變化而言，總是沿相反方向驅(qū)動兩個調(diào)相器，所以這種結(jié)構(gòu)稱為工作在推挽方式，即使事實上兩個調(diào)相器的驅(qū)動是同方向的。因此稱所述的這種結(jié)構(gòu)為“準推挽”功率應(yīng)用結(jié)構(gòu)。通過利用這種結(jié)構(gòu)，光學(xué)系統(tǒng)的整體準確度比如在傳感器應(yīng)用中，大大地提高了。
為了更容易理解本發(fā)明，參考附圖，僅以舉例形式描述本發(fā)明的參考

圖1，該圖說明施加高于閾值的電壓V，就有電流I流過PIN二極管調(diào)相器。二極管只能正向偏置以便把電流注入光路中，從而改變自由載流子的濃度。光路中的折射率變化Δn是載流子濃度(由驅(qū)動電流改變)和沿光路傳播的光束波長的函數(shù)。在調(diào)相器中光路長度的變化ΔL與折射率變化Δn和光路長度L成正比。
ΔL=Δn*L(1)應(yīng)注意到相對于電流變化ΔI而言Δn是負值。
因為包括調(diào)相器的大多數(shù)有源光學(xué)系統(tǒng)是基于干涉原理，下面的描述中以干涉儀作為一個例子。
所要描述的本發(fā)明的一個具體的實施例是基于包括兩個光路的有源光學(xué)系統(tǒng)。光路開始具有不同的長度，亦即OPD0不為零。系統(tǒng)至少包括兩個PIN二極管調(diào)相器。
參考圖2，所示的Mach-Zehnder干涉儀是實施例的最簡單的情形，包括兩個并列連接的光路P1、P2。兩個光路具有不同的長度L1、L2，并且每個光路包括一個調(diào)相器M1、M2，用于改變L1、L2的值。輸入光路^連接到光路P1、P2的一個結(jié)點，而輸出光路P4連接到光路P1、P2的另個結(jié)點。在輸出光路P4中的光束輸出(密度)具有通常形式A+B*COS(φd)(2)其中φd是光路P1、P2中的部分光束之間的光學(xué)相位差φd=2π*OPD/λ，其中λ是波長，而且OPD=ABS(L1-L2)=ABS(OPD0+ΔL1-ΔL2)(3)其中，OPD0是系統(tǒng)的初始OPD，亦即在沒有任何電流的情況下的起始值，而且ΔL1和ΔL2是光路P1和P2的長度變化。
類似地，具有驅(qū)動電流的OPD變化為ΔOPD=ABS(OPD0+ΔL1-ΔL2)-OPD0(4)
其中ABS(…)指的是它的變量的絕對值的模。
從表達式(4)可看出，當只是簡單地并行驅(qū)動兩個調(diào)相器并且ΔL1等于ΔL2時，則產(chǎn)生零(或接近零)的OPD變化，因此這種方法不能用來獲得理想的結(jié)果。然而，當通過兩個調(diào)相器的驅(qū)動電流以偽推挽方式在相反方向上變化時，如同下面參考圖4所描述的一樣，ΔL1與ΔL2的變化方向相反，但是變化量相同，亦即ΔL1=-ΔL2，因此OPD變化是ΔOPDmax-ΔOPDmin=2*ABS(ΔL1,max)=2*ABS(ΔL2,max)(5)其中，ΔOPDmax=ΔL1,max，ΔOPDmin=-ΔL2，max圖3所示的電流驅(qū)動系統(tǒng)的電路原理圖，設(shè)計成以準推挽方式驅(qū)動調(diào)相器M1、M2。不象采用不同的電流方向來驅(qū)動一個負載(器件)的通常推挽驅(qū)動系統(tǒng)，所示的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計成驅(qū)動具有相同電流方向的兩個調(diào)相器并改變調(diào)相器中的電流。由于PIN二極管調(diào)相器的特性，每個調(diào)制器的驅(qū)動電流不能反向。更具體地講，驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計成一個調(diào)相器中的電流變化方向與另一個調(diào)相器中的電流變化方向相反。在所示的驅(qū)動中，運算放大器U1D用來設(shè)置中點電位的位置。在該位置上，兩個調(diào)相器具有相同的驅(qū)動電流。這種設(shè)置也確定了最大工作范圍Im，它是常數(shù)。運算放大器U1A用做輸入電壓信號Vinput的緩沖器。通過運算放大器U1B和U1C實現(xiàn)準推挽作用。當輸入電壓Vinput增加時，U1C的輸出以和U1B的輸出降低速率一樣的速率增加。晶體管Q1和Q2形成電流驅(qū)動器的基礎(chǔ)，驅(qū)動器產(chǎn)生與輸入電壓Vinput成比例的驅(qū)動電流。
雖然運算放大器U1A至U1D可以是四個單獨的運算放大器，在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，所有四個放大器最好形成在一個芯片上。這樣對于驅(qū)動系統(tǒng)的輸入/輸出將產(chǎn)生更加穩(wěn)定而且更加對稱的結(jié)果，并降低驅(qū)動系統(tǒng)所需要的空間。這樣還降低所產(chǎn)生的輻射水平，因為電路被以恒定負載驅(qū)動，在利用圖3所示的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動圖2所示的光學(xué)系統(tǒng)的準推挽方法的最佳實施例中，開始把電流I1=0和I2=Im分別施加到位于系統(tǒng)第一和第二光路P1、P2中的調(diào)相器M1、M2上。隨后，利用圖3中的驅(qū)動系統(tǒng)，調(diào)相器M1中的電流I1增加一個期望值，而調(diào)相器M2中的電流I2降低相同的值，以便另一調(diào)相器M2中的電流總是滿足關(guān)系I2=Im-I1?；蛘?，這一過程可以同樣地從不同的初始電流比I1/I2開始，但是它總是包括一個固定的電流常數(shù)Im。
圖4示出的是電流-光路長度變化特性的計算結(jié)果，是采用上述光學(xué)系統(tǒng)和準推挽驅(qū)動系統(tǒng)來改變兩個調(diào)相器M1、M2中的電流而獲得的。圖4中的曲線說明單個光路的光路長度變化ΔL1、ΔL2以及所產(chǎn)生的組合光路長度變化ΔOPD依賴于驅(qū)動電流。結(jié)果表明，通過準推挽系統(tǒng)實現(xiàn)的與兩個調(diào)相器相關(guān)的光束的總光路長度變化的線性度很好，即使每個調(diào)相器引起的光路長度變化相對于驅(qū)動電流而言線性度很差。這可以通過分析計算進行說明。當調(diào)相器M1的驅(qū)動電流I1從I1=0變化到最大電流I1=Im時，依據(jù)準推挽原理，調(diào)相器M2中的電流將從I2=Im變化到I2=0。
曲線示出I1從0增加到Im，同時I2從Im減小到0。在這一電流變化過程中，正如所示的L1增加(ΔL1)而L2減小(ΔL2)。如圖所示OPD從初始值OPD0-ΔL2變化到OPD0+ΔL1。
假定光路長度變化ΔL1和調(diào)制器M1中的電流I1之間的關(guān)系是拋物線，即ΔL1=a+b*I1+c*I12(6)其中，a、b和c是常系數(shù)，而且它們的值是依據(jù)調(diào)相器的特性而定的。系數(shù)a必須為0，因為當電流I1等于0時光路長度變化ΔL1為0。同時，調(diào)相器M2中的光路長度變化ΔL2和電流I2將滿足下列等式ΔL2=a+b*I2+c*I22(7)由于準推挽結(jié)構(gòu)，I2≡Im-I1。這里Im是依據(jù)電路調(diào)整的常數(shù)值。對于每個調(diào)相器，它通常等于最大驅(qū)動電流。這樣，我們就有ΔL2=a+b*(Im-I1)+c*(Im-I1)2(8)系統(tǒng)的總OPD變化是ΔOPD=ΔL1-ΔL2=-(b*Im+c*Im2)+2(b+c*Im)*I1(9)這與電流I1的變化呈線性關(guān)系。結(jié)果由準推挽驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生的相位變化與驅(qū)動電流之間呈非常好的線性關(guān)系(如圖4所示)。
當驅(qū)動電流從0變化到Im時，我們很容易從方程9得出最大OPD變化ΔOPDmin=-(b*Im+c*Im2)=-ΔL1,max，I1=0時，ΔOPDmax=b*Im+c*Im2=-ΔL1,max,I1=Im(10)這樣最大相位變化為Δφd,max=φd,max-φd,min=2*φ1,max=2*Δφ2,max=2π*2ΔL1,max/λ=2π*2ΔL2,max/λ(11)這表明，采用準推挽驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動兩個調(diào)相器的最大相位變化是僅包括一個調(diào)相器的系統(tǒng)的最大范圍的兩倍。
同樣地，可以計算幅度調(diào)制并表示在圖5中。在圖5中，示出的所有曲線在它們的最大值點都歸一化為功率比1。如上所述，與調(diào)相器相關(guān)的光束的相位調(diào)制是由注入到光路中的電流引起的。當電流注入到光路中時33，載流子和形成光路的波導(dǎo)內(nèi)的光子作用并引起光散射，這引起光學(xué)系統(tǒng)一定的光強度損失或幅度調(diào)制。幅度調(diào)制是調(diào)相器的一個負面影響，應(yīng)盡可能地減小。通常，幅度調(diào)制的重要度量是對于給定電流(或給定相位)的幅度與最大幅度之比。使用兩個利用準推挽驅(qū)動系統(tǒng)控制的調(diào)相器引起的幅度調(diào)制比相位調(diào)制更加復(fù)雜，因此計算(圖5所示)是基于非常近似于真實調(diào)相器特性的數(shù)據(jù)。標有功率1的曲線示出的是如果僅驅(qū)動第一個調(diào)相器時的幅度調(diào)制，標有功率2的曲線示出的是僅驅(qū)動第二個調(diào)相器時的幅度調(diào)制，而標有推挽功率的曲線示出的是采用準推挽技術(shù)驅(qū)動兩個調(diào)相器時的幅度調(diào)制。圖中示出準推挽驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生較小的幅度調(diào)制。
實驗結(jié)果驗證了上面的計算。圖6示出相位調(diào)制的測試結(jié)果，而圖7示出的是幅度調(diào)制的測試結(jié)果。
如上所述綜合利用具有雙調(diào)相器的光學(xué)系統(tǒng)和用來控制調(diào)相器的準推挽驅(qū)動系統(tǒng)進行相位及幅度調(diào)制的結(jié)果，可以歸納如下·總相位變化是雙調(diào)相器產(chǎn)生的相位變化的相位之和。
·雖然由于單個調(diào)制器產(chǎn)生的相位變化偏離理想拋物線響應(yīng)，相位變化不是理想線性的，但是相位變化的線性度有很大的改善。通常，從相位變化線性度的角度來看，大概提高一個數(shù)量級或稍小。
所述的光學(xué)系統(tǒng)可以用在有源硅絕緣體(SOI)光學(xué)裝置上，它包括兩個光路，基于干涉原理工作，諸如開關(guān)或幅度衰減器。它也可用在干涉儀上，比如說用于解調(diào)或處理來自傳感器的信號。光學(xué)干涉測量是廣泛用于高準確度測量的技術(shù)。對于這些應(yīng)用而言，系統(tǒng)準確度取決于調(diào)相器的性能。提高線性度或減小幅度調(diào)制使得能夠達到較高準確度。
上述優(yōu)點在應(yīng)用中導(dǎo)致如下結(jié)果·可以應(yīng)用于要求大相位變化范圍諸如在干涉?zhèn)鞲衅髦小?br> ·對于固定的相位變化范圍，要求較小(大約一半)驅(qū)動電流變化。對于開關(guān)而言，這意味著接通/斷開的脈沖電流減半，這使得更容易提高驅(qū)動速度并減小對其它電路的噪聲干擾。
·當使用如上所述的驅(qū)動電路時，不管光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)如何，準推挽控制系統(tǒng)從電源得到的電流是常數(shù)。因此所述的控制器件減小系統(tǒng)的電輻射，從而使得能夠?qū)Ⅱ?qū)動電路和器件的其余部分包裝在一起。
作為PIN二極管調(diào)相器的替換品，上述準推挽驅(qū)動系統(tǒng)可以與熱調(diào)相器一起使用。由于有熱調(diào)相器，沿著其中連接有熱調(diào)相器的光路傳輸?shù)墓馐南辔蛔兓c施加到光路中的熱功率有關(guān)。由于熱功率與電流的平方成比例，因此相位調(diào)制一般形式為a*I2，亦即具有拋物線形狀。這表明相位隨電流變化是高度非線性的，特別是當電流大的時候。然而如果光學(xué)系統(tǒng)(比如干涉儀)采用上述的帶有準推挽驅(qū)動系統(tǒng)的雙熱調(diào)相器，將有效地消除單個調(diào)相器的高度非線性，并產(chǎn)生線性的電流響應(yīng)。
還應(yīng)注意到，盡管上述本發(fā)明最佳實施例，本發(fā)明也可與不具有初始OPD(亦即OPD0=0)的有源光學(xué)器件一起使用。在這種情形下主要區(qū)別是，根據(jù)方程4，采用本方法和器件能夠獲得的相位變化范圍與一個調(diào)相器的范圍相同，而不是雙調(diào)相器的范圍之和(見圖8)，然而，除了這個限制外，此結(jié)構(gòu)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的其它所有優(yōu)點，諸如改善非線性度，有效地降低幅度調(diào)制，電源驅(qū)動負載恒定，以及對于給定的相位范圍需要較小電流變化(減半)。
正如上面指出的，雖然所述的系統(tǒng)和驅(qū)動方法可應(yīng)用到其它形式的器件，光學(xué)系統(tǒng)最好制作在硅絕緣體(SOI)芯片上。
光路最好是形成于SOI芯片的上硅層的肋狀波導(dǎo)，而PIN二極管調(diào)相器最好形成在肋狀波導(dǎo)的橫向區(qū)域上。這種波導(dǎo)和PIN二極管的進一步的詳細情況在WO95/08787中給出，它的內(nèi)容包括在這里以供參考。
權(quán)利要求
1．一種光學(xué)系統(tǒng)，包括形成至少兩個光路的元件，和用于改變兩個選擇光路長度的結(jié)構(gòu)，所述兩個選擇光路包括兩個調(diào)相器，每個調(diào)相器耦合到所選光路之一上，和一個驅(qū)動系統(tǒng)，用來將功率施加到調(diào)相器上以便沿相同的方向驅(qū)動它們，和用于沿相反方向改變施加到調(diào)相器上的功率量，以便沿不同方向改變每個光路的長度。
2．如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動系統(tǒng)包括沿相反方向把施加到調(diào)制器的功率量改變相等量的裝置。
3．如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動系統(tǒng)包括同時改變施加到調(diào)相器上的功率量的裝置
4．如權(quán)利要求1、2或3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中兩個選擇的光路具有非零的初始光程差。
5．如前述權(quán)利要求中任何一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中調(diào)相器包括PIN二極管，其中驅(qū)動系統(tǒng)向PIN二極管提供電流，還包括用于改變電流以便改變光路長度的裝置。
6．如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中調(diào)相器包括熱調(diào)相器，其中驅(qū)動系統(tǒng)向調(diào)相器提供電壓，還包括用于改變電壓以便改變光路長度的裝置。
7．如前述權(quán)利要求中任何一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路包括運算放大器，運算放大器設(shè)置成使得當將輸入電壓施加到驅(qū)動電路時，一個運算放大器的輸出以與另一個運算放大器的輸出的減小速率相同的速率增加。
8．如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中驅(qū)動電路設(shè)置成使得在它工作期間產(chǎn)生恒定的驅(qū)動電流。
9．如權(quán)利要求7或8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所有運算放大器都設(shè)置在同一芯片上。
10．如前述權(quán)利要求中任何一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，形成在硅絕緣體芯片上。
11．如權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中光路包括肋狀波導(dǎo)。
12．如前述權(quán)利要求中任何一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，形成Mach-Zehnder干涉儀的一部分。
13．一種改變兩個光路長度的方法，每個光路包括一個調(diào)相器，該方法包括如下步驟將功率施加到兩個調(diào)相器上以便在相同方向上驅(qū)動調(diào)相器，沿相反方向改變施加到調(diào)相器上的功率量，以便沿不同方向改變每個光路的長度。
全文摘要
一種光學(xué)系統(tǒng)包括兩個光路(P
文檔編號G02F1/01GK1285931SQ9881307
公開日2001年2月28日 申請日期1998年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月12日
發(fā)明者R·D·佩克斯特德特, Y·盧 申請人:布克哈姆技術(shù)有限公司