專(zhuān)利名稱(chēng)：與調(diào)制器集成的衰減器用于使用它的wdm系統(tǒng)的發(fā)射模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括在光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)射器內(nèi)的一種集成光學(xué)器件。尤其是，本發(fā)明涉及包括在波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)射器內(nèi)的集成衰減器的一種調(diào)制器，其中光纖傳輸系統(tǒng)基于使用預(yù)調(diào)節(jié)信道電源的摻鉺光纖放大器。另外，本發(fā)明涉及減小集成在一塊基底上的器件之間交擾的一種方法。
背景技術(shù)：
對(duì)在本地和和長(zhǎng)途這兩種光通信網(wǎng)使用摻鉺光纖放大器(EDFA)來(lái)放大弱光信號(hào)一事存在著很大的興趣，摻稀土光放大光纖成本低，呈現(xiàn)出低噪聲，提供與偏振無(wú)關(guān)的比較大的帶寬，顯示顯著地減小的交擾問(wèn)題，在用于光通信的有關(guān)工作波長(zhǎng)上呈現(xiàn)低插入損耗。
一個(gè)當(dāng)前特別關(guān)注的區(qū)域是增大現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的容量，最近在摻鉺光纖放大器技術(shù)的發(fā)展中，提出可用波分復(fù)用(WDM)信通來(lái)最佳地獲得增加容量。
在光傳輸系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用信道的主要問(wèn)題是缺乏增益的均衡。更準(zhǔn)確地說(shuō)，因?yàn)榉蔷鶆虻?、與波長(zhǎng)有關(guān)的增益分布和諸如摻鉺光纖放大器的光纖放大器的飽和特性，所以在波分復(fù)用系統(tǒng)中的后信道將遇到一個(gè)不同的光增益，它反過(guò)來(lái)可以對(duì)低增益的信道導(dǎo)致過(guò)大的比特誤差率。
在授予AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bell Laboratories)的第5,225,922號(hào)的美國(guó)專(zhuān)利中，指出了解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方法，它揭示的一個(gè)光傳輸系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)節(jié)光輸入信號(hào)的功率來(lái)有選擇地均衡波分復(fù)用系統(tǒng)中信道的輸出功率和信-噪比。功率調(diào)節(jié)器可以或者是光放大器，或是光衰減器，或是任何能夠用于有選擇地增加或減小每個(gè)信道的信號(hào)功率的裝置。
在波分復(fù)用系統(tǒng)的領(lǐng)域中，基于鈮酸鋰技術(shù)的集成光學(xué)器件是眾所周知的(例如參閱S.Bosso，“在長(zhǎng)途通信中鈮酸鋰集成光學(xué)的應(yīng)用”一文)。
光調(diào)節(jié)器是最常用的集成光學(xué)元件之一。它們通過(guò)控制從發(fā)射偏振光的連續(xù)波(CW)激光器射入光纖鏈路的光量起作用。一種用于數(shù)字應(yīng)用的常用光調(diào)節(jié)器包括-Mach Zehnder干擾波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，它具有兩個(gè)Y-結(jié)以及在它們之間的兩個(gè)波導(dǎo)臂，集成在具有行波電極的鈮酸鋰基底上。在過(guò)去的幾年中已經(jīng)完成了最佳的努力來(lái)減小數(shù)字Mech-Zchnder調(diào)制器的電壓，而典型值為3-4伏的驅(qū)動(dòng)電壓(在2.5Gbit/s)在商品器件上已能重復(fù)獲得。最近，為了補(bǔ)償EDFA增益形狀而調(diào)節(jié)每條信道的功率，已經(jīng)推出了在同一塊鈮酸鋰基底上集成了帶調(diào)制器的可變衰減器的新器件。
一個(gè)例子是由SDL集成光學(xué)公司出售的型號(hào)為IOAP-MOD9189-F-F-O的“OC192，集成10Gb/s振幅調(diào)制器和衰減器”。根據(jù)SDL集成光學(xué)日期為24/09/99的記錄表，為了便于供在市場(chǎng)能買(mǎi)到的各種驅(qū)動(dòng)器使用，該調(diào)制器具有低驅(qū)動(dòng)電壓的好處。關(guān)于衰減端，同一記錄表記錄了包括在8V和12V之間的驅(qū)動(dòng)電壓值。
另一個(gè)例子是由JDS Uniphase出售的，型號(hào)為10150-002193的“帶有集成可變光衰減器(VOA)的10Gb/s數(shù)據(jù)調(diào)制器”。
根據(jù)JDS Uniphase的日期為11/99的記錄表，該調(diào)制器具有用于VOA部分的驅(qū)動(dòng)電壓不超過(guò)4V。
Y-支路電光衰減器在本技術(shù)領(lǐng)域中是熟知的。一般來(lái)說(shuō)，這器件包括帶有沉積在波導(dǎo)附近的電極的Y-支路波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。加到電極的典型電壓高于15-20V并能高達(dá)30-50V。
授于Lucent Technologies的美國(guó)專(zhuān)利5,970,201透露了用于穩(wěn)定光功率電平的線(xiàn)路。用做成Y-支路的電光衰減器來(lái)控制光輸出強(qiáng)度是借助于從Y-支路衰減器的輸出到衰減器電極的反饋環(huán)路，故這些Y-支路衰減器決定到達(dá)輸出端的光量。
上面專(zhuān)利所面臨的問(wèn)題是要獲得一與偏振無(wú)關(guān)的衰減器，它能夠被引入光網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制在偏振態(tài)時(shí)具有無(wú)規(guī)則變化的光信號(hào)的功率，象在加入或取出一個(gè)或幾個(gè)波長(zhǎng)信道時(shí)的光放大器傳播系統(tǒng)那樣。與一Y-支路衰減器一起使用的快速反饋環(huán)路能獲得與偏振無(wú)關(guān)的自動(dòng)功率控制器件，它能與光開(kāi)關(guān)陣開(kāi)結(jié)合在一起使用。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人通過(guò)采用集成在Mach-Zehnder調(diào)制器同一塊基底上的Y-支路衰減器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了帶有集成衰減器的調(diào)制器。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在Mach-Zehnder調(diào)制器同一塊基底上集成Y-支路衰減器時(shí)，Y-支路衰減器高驅(qū)動(dòng)電壓并不是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了采用信道預(yù)先均衡的方法來(lái)滿(mǎn)足波分復(fù)用系統(tǒng)的要求，包括Mach-Zehnder調(diào)制器和集成在同一塊基底上的Y-支路衰減器的電光器件的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題是要減少該兩個(gè)集成器件之間的交擾。這樣一種交擾是由散布在屬于上游器件的，從波導(dǎo)段開(kāi)始的基底上部分未導(dǎo)向的光功率所造成的，然后，它的光功率被屬于下游器件的波導(dǎo)段再導(dǎo)向。
在這個(gè)方面，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Y-支路衰減器相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器的特殊配置可以有效地減小在這兩個(gè)器件間的交擾，而其它配置時(shí)的交據(jù)值要高到波分復(fù)用系統(tǒng)不可接受的值。
尤其是，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于包括一耦合到Y(jié)-支路衰減器的普通波導(dǎo)的Mach-Zehnder調(diào)制器來(lái)說(shuō)，包括一耦合到Y(jié)-支路衰減器其中一臂的Mach-Zehnder調(diào)制器的結(jié)構(gòu)，能有效地減小在該兩個(gè)集成器件之間的交擾。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用傾斜的Y-支路衰減器也能有效地減小交擾。
申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，濾除和/或“迅速擴(kuò)散”在兩集成器件之間輻射在基底上的部分光功率，也可有效地減小交擾。
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一集成光學(xué)器件，包括一平面基底，集成在所述基底上的一Mach-Zehnder調(diào)制器，集成在所述基底上以提供一衰減范圍的Y-支路光衰減器，所述Y-支路衰減器被光耦合到所述Mach-Zehnder調(diào)制器，以及用于減小在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器之間交擾的裝置，從而，在衰減范圍至少為6dB時(shí)該光學(xué)器件的消光比至少為18dB。
較佳的是，在該衰減范圍內(nèi)，該光學(xué)器件的消光比至少為20dB。
在一個(gè)實(shí)施例中，該Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到Y(jié)-支路衰減器的一個(gè)臂。
在另一實(shí)施例中，該Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到Y(jié)-支路衰減器的普通波導(dǎo)上。
用于減小交擾的方法可能包括把所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂設(shè)置成與縱向平行。
用于減小交擾的方法可能包括一個(gè)散布在所述基底上未導(dǎo)向的輻射的濾光器，該濾光器被安置在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器之間的區(qū)域中。
這樣一個(gè)濾光器可能包括放置在耦合Y-支路衰減器和Mach-Zehnder調(diào)制器的一連接光波導(dǎo)一側(cè)的一些金屬條。
金屬條間的間隙可約為所述連接光波導(dǎo)MFD(模場(chǎng)直徑)的170％。
在一個(gè)例子中，金屬狹條的長(zhǎng)度約為4mm。
把金屬狹條集成在Y-支路衰減器電極的延伸部分是有利的，以致在延伸的第一部分在電極間的間隙逐漸地從連接波導(dǎo)MFD的約100％增加到約170％，而在延伸的第二部分約為連接波導(dǎo)MFD的170％。
用于減小交擾的裝置可能包括用于Y-支路衰減器的波導(dǎo)，其寬度相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器波導(dǎo)寬度小5％～16％。
較佳的是，Y-支路衰減器的波導(dǎo)寬度比Mach-Zehnder調(diào)制器波導(dǎo)寬度小8％。
在第二方面，本發(fā)明涉及一集成光學(xué)器件，包括一基底，集成在所述基底上的一Mach-Zehnder調(diào)制器，集成在所述基底上的Y-支路衰減器，所述Mach-Zehnder調(diào)制器光耦合到所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂。
在第三方面，本發(fā)明涉及一用于在包括集成在一基底上的光波導(dǎo)的至少兩個(gè)器件之間減小交擾的方法，每個(gè)所述光學(xué)器件包括光波導(dǎo)的至少一個(gè)多模態(tài)部件，交擾是由在所述基底上包括在所述光器件之間的一個(gè)區(qū)域中傳播的、未導(dǎo)向的光輻射產(chǎn)生的，所述方法包括在所述區(qū)域中濾除所述未導(dǎo)向的輻射。
在第四方面，本發(fā)明涉及一發(fā)射模塊，包括一用于發(fā)射光信號(hào)的激光源，一用于調(diào)制所述光信號(hào)強(qiáng)度的集成光學(xué)器件，包括在一基底上形成的Mach-Zehnder調(diào)制器，一在同一基底上形成的、光耦合到所述調(diào)制器，以提供一個(gè)衰減范圍的Y-支路光衰減器，以及用于減小在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器間的交擾的裝置，從而，該光學(xué)器件在衰減范圍至少為6dB時(shí)，其消光比至少為18dB。
在第五方面，本發(fā)明涉及一發(fā)射模塊，包括一發(fā)射光信號(hào)的激光源，一用于調(diào)制所述光信號(hào)強(qiáng)度的集成光學(xué)器件，包括在基底上形成的一Mach-Zehnder調(diào)制器，和一在所述基底上形成的Y-支路光衰減器，所述Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到所述Y-支路衰減器中的一個(gè)臂。
較佳的是，把Y-支路衰減器放在相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器的上游處。
在另一實(shí)施例中，把Y-支路衰減器放在相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器的下游處。
集成光學(xué)器件可能包括一耦合到所述Y-支路衰減器的第二個(gè)臂的仿真波導(dǎo)，和一光連接到所述仿真波導(dǎo)的反饋電路，所述反饋電路包括用于控制所述發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的控制電路。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示意地示出一采用摻鉺光纖放大器的(EDFA)波分復(fù)用系統(tǒng)。
圖2示意地示出一內(nèi)裝帶有集成衰減器的調(diào)制器的發(fā)射模塊。
圖3示意地示出一Y-支路衰減器。
圖4示意地示出Y-支路衰減器的特性曲線(xiàn)。
圖5示意地示出Mach-Zehnder調(diào)制器。
圖6示意地示出Mach-Zehnder調(diào)制器的特性曲線(xiàn)。
圖7示出地示出帶有集成衰減器的調(diào)制器的第一實(shí)施例，這調(diào)制器具有的Mach-Zehnder調(diào)制器在相對(duì)于Y-支路衰減器的下游處。
圖8示意地示出供測(cè)量帶有集成衰減器的調(diào)制器的消光比和衰減范圍之用的一實(shí)驗(yàn)裝置。
圖9示出按照第一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的帶有集成衰減器的調(diào)制器第一實(shí)例之消光比對(duì)衰減范圍的曲線(xiàn)圖。
圖10示意地示出按照第一實(shí)施例采用傾斜的Y-支路衰減器的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。
圖11示意地示出按照第一實(shí)施例采用濾光金屬狹條的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。
圖12示出按照第一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的帶有集成衰減器的調(diào)制器三個(gè)例子之消光比對(duì)衰減范圍的曲線(xiàn)圖。
圖13示意地示出Y-支路衰減器電極區(qū)的放大圖，電極延伸包封濾光金屬狹條。
圖14示意地示出帶有集成衰減器的調(diào)制器的第二實(shí)施例，Mach-Zehnder調(diào)制器在Y-支路衰減器的上游處。
圖15示意地示出根據(jù)第二實(shí)施例采用傾斜的Y-支路衰減器的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。
圖16示意地示出帶有集成衰減器的調(diào)制器的第三實(shí)施例，Mach-Zehnder調(diào)制器在反向Y-支路衰減器的上游處。
圖17示意地示出根據(jù)第三實(shí)施例采用傾斜逆向的Y-支路衰減器的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。
圖18示出根據(jù)圖17實(shí)現(xiàn)的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例之消光比對(duì)衰減范圍的曲線(xiàn)圖。
圖19示意地示出帶有集成衰減器的調(diào)制器的第四實(shí)施例，Mach-Zehnder調(diào)制器在逆向的Y-支路衰減器的下游處。
圖20示意地示出根據(jù)第四實(shí)施例采用傾斜的Y-支路衰減器衰減器的帶有集成衰減器的調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。
圖21示意地出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于控制激光源發(fā)射波長(zhǎng)的反饋電路。
圖22示意地示出根據(jù)本發(fā)明用于控制激光源發(fā)射波長(zhǎng)的反饋電路。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1示意地示出WDM系統(tǒng)100，它至少包括一發(fā)射臺(tái)101，至少一接收臺(tái)102和包括光放大臺(tái)103被光纖拉線(xiàn)104隔開(kāi)的一根光傳輸線(xiàn)。
發(fā)射臺(tái)101具有N個(gè)發(fā)射器模塊T1，T2，…TN，用來(lái)發(fā)射不同波長(zhǎng)λ1，λ2，…λN的N個(gè)調(diào)制信號(hào)，N的數(shù)目可以是，例如，32或64或128。在這里和下面的描述中，我們將把“波長(zhǎng)為λ的調(diào)制光信號(hào)”稱(chēng)為一個(gè)“信道”，在一較佳的實(shí)施例中，將參考圖2在下面作較詳細(xì)的描述，發(fā)射器模塊T1，T2，…TN是轉(zhuǎn)發(fā)器模塊，它適于接收饋到發(fā)射臺(tái)101的外部原光信號(hào)(未在圖1中示出)，用新的適合于WDM系統(tǒng)100的參數(shù)特性(諸如波長(zhǎng)、格式等)來(lái)檢測(cè)和恢復(fù)它們。這些外部原光信號(hào)可能來(lái)自，例如，WDM系統(tǒng)100是其一部分的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中前面的節(jié)點(diǎn)。
發(fā)射臺(tái)101也包括多路復(fù)用器105，它把發(fā)射模塊T1，T2，…TN出射的信道一起組合到光纖107上。多路復(fù)用器105可以用對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域中的科技人員認(rèn)為方便的任何方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如用無(wú)源分束器、干擾濾光器的級(jí)聯(lián)、熔凝光纖耦合器或陣列波導(dǎo)光柵。
光纖107以單模光纖為較佳。更為較佳的光纖107是階躍折射率的光纖。
為了使光信號(hào)能在相同的第一拉線(xiàn)104的末端處保持足夠的功率水平在第一光纖拉線(xiàn)104上傳輸以保證好的傳輸質(zhì)量，發(fā)射臺(tái)101也可能包括一用于把信道功率水平提升到一合適值的發(fā)射器光放大器109。該發(fā)射器光放大器109至少包括一摻鉺光纖放大器。
一些包括摻鉺光放大器的光放大臺(tái)103是沿著傳輸線(xiàn)來(lái)布置的。放大臺(tái)的數(shù)目，還有確切的配置、結(jié)構(gòu)、泵激方案和在每個(gè)放大臺(tái)103的摻鉺光纖放大器的數(shù)目，可由在本技術(shù)領(lǐng)域中的科技人員來(lái)適配以達(dá)到在每個(gè)實(shí)際情況下的特殊需要。
由光纖拉線(xiàn)104把光放大臺(tái)103分開(kāi)，光纖拉線(xiàn)可由階躍折射率光纖、色散偏移光纖或甚至階躍折射率和色散偏移光纖的串級(jí)來(lái)形成。色散偏移光纖包括，例如非零色散光纖和有效的大面積光纖。一般，形成拉線(xiàn)104的光纖是單模光纖。
接收臺(tái)102包括K個(gè)接收器模塊R1，R2，…Rk和多路分離器106，為了把通過(guò)光纖108來(lái)自光傳輸線(xiàn)的不同波長(zhǎng)λ1，λ2，…λk的K個(gè)信道送到接收器模塊R1，R2，…Rk，多路分離器把它們分開(kāi)。
多路分離器105可用對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域中的科技人員認(rèn)為方便的任何方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如由無(wú)源分裂器、干擾濾光器的級(jí)聯(lián)、熔凝光纖耦合器或陣列波導(dǎo)光柵。
為了補(bǔ)償由光纖的最后拉線(xiàn)和多路分離器106引起的損耗，在接收臺(tái)102中加入接收器光放大器110是有利的。接收器光放大器110包括至少一個(gè)摻鉺光纖放大器。
WDM系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)要求，也可能包括沿傳輸線(xiàn)的加入或取出臺(tái)，在此可加入或取出單個(gè)信道或一組信道，還包括色散均衡器。
如果在中間位置所加入或取出的信道數(shù)目彼此有區(qū)別的話(huà)，則接收信道K的數(shù)目可能與發(fā)射信道N的數(shù)目不同。
因?yàn)樵诜糯笈_(tái)103中所包括的摻鉺光纖放大器(還有在發(fā)射器和接收器中的光放大器109，110)的與波長(zhǎng)有關(guān)的非均勻增益曲線(xiàn)和飽和特性，所以在WDM系統(tǒng)100中的每個(gè)信道沿傳輸線(xiàn)經(jīng)歷不同的光增益。在一包括一個(gè)或幾個(gè)放大臺(tái)的光發(fā)射系統(tǒng)中，在各種WDM信道之間光增益大的差別可以在某幾個(gè)信道中導(dǎo)致不能接受的比特誤差率(BER)性能。為補(bǔ)償這個(gè)光增益差異，通過(guò)使用包括在發(fā)射器模塊T1，T2，…TN中的可電控制衰減器，可在發(fā)射臺(tái)101各種信道之間引入一個(gè)已預(yù)先決定的功率電平差別。在實(shí)踐中，根據(jù)信道的波長(zhǎng)通過(guò)可由控制的衰減器來(lái)仔細(xì)地調(diào)整每個(gè)發(fā)射信道的功率電平，用這樣的方法在發(fā)射臺(tái)101把受到較大增益支配的信道作較多的衰減(去加重)。這樣一種方法被稱(chēng)之為去加重WDM。為了優(yōu)化發(fā)射系統(tǒng)100的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，可以對(duì)各種信道的功率電平作精細(xì)調(diào)節(jié)例如，為了均衡在接收臺(tái)102所有信道的功率電平或信噪比(SNR)或BER，可能要調(diào)節(jié)信道的去加重水平。
參考圖2，它示出了特別適宜在采用去加重的WDM系統(tǒng)中用作發(fā)射模塊的轉(zhuǎn)發(fā)器模塊40。為了清晰起見(jiàn)，用實(shí)線(xiàn)示出光路，而用虛線(xiàn)代表電路。
轉(zhuǎn)發(fā)器40包括一光探測(cè)器41、一電子放大器42和一般由44來(lái)標(biāo)記的已調(diào)制的激光發(fā)射器的一導(dǎo)頻電路43。
可方便地把一般由45標(biāo)記的產(chǎn)生中繼增補(bǔ)控制信號(hào)的電路連接到導(dǎo)頻電路43。
已調(diào)制的激光發(fā)射器44包括一激光器46和一外部光強(qiáng)度調(diào)制器47，一般用保持偏振(polarization maintaining)光纖連接。
外部光強(qiáng)度調(diào)制器47包括一調(diào)制部分49和一衰減部分48。調(diào)制部分49包括一集成在平面基底上的Mach-Zehnder調(diào)制器。衰減部分48包括一集成在Mach-Zehnder調(diào)制器同一塊基底上的可電控的衰減器。在圖2中，衰減部分相對(duì)于調(diào)制部分49處于上游在另一實(shí)施例中，調(diào)制部分49相對(duì)于衰減部分48處于上游。在這里和下面的描述中，“上游”和“下游”指的是引入到強(qiáng)度調(diào)制器47中的光信號(hào)的傳播方向。外部光強(qiáng)度調(diào)制器47將在下面的描述中參考圖7到20作詳細(xì)的描述。
轉(zhuǎn)換器模塊40也包括連接到激光器46的一波長(zhǎng)控制電路50和連接到衰減部分48的一衰減器控制電路51。
輸入光纖52和輸出光纖53也被固定到模塊40。
轉(zhuǎn)發(fā)器模塊40的工作如下光探測(cè)器41通過(guò)輸入光纖52收到一已知傳播特性(波長(zhǎng)，規(guī)約，比特率…)的外部原光信號(hào)，它把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。把該電信號(hào)饋入電子放大器42，然后饋到導(dǎo)頻電路43。
激光器46根據(jù)WDM系統(tǒng)100(見(jiàn)圖1)的特殊需要，發(fā)射出一個(gè)具有預(yù)先選定波長(zhǎng)值的偏振(通常是TE)連續(xù)波(CW)光信號(hào)，并由電路50精確地控制。把通過(guò)激光器46發(fā)射的光信號(hào)饋給外部光調(diào)制器47。
導(dǎo)頻電路43給于來(lái)自電子放大器42的電信號(hào)以預(yù)先選定的最佳化的調(diào)制特性。根據(jù)WDM傳輸系統(tǒng)100(見(jiàn)圖1)的特殊需要，該調(diào)制特性適宜于被轉(zhuǎn)移到從激光器46出射的光信號(hào)。例如，可以在電信號(hào)上完成對(duì)已知調(diào)制比特率最優(yōu)化的電子3R(再定時(shí)、再整形和再生)。借助于容納電路(admitting circuit)45，也可能加入增補(bǔ)控制信號(hào)，。例如，F(xiàn)EC(正向誤差校正)信號(hào)可能與再生信號(hào)相互交織。作為另一例子，可能加入一服務(wù)信道(service channel)。
將新調(diào)制特性傳遞給激光器46出射的光信號(hào)是借助于外部光調(diào)制器47實(shí)現(xiàn)的。為此，從導(dǎo)頻線(xiàn)路43出射的和在從幾百兆赫(MHz)到幾十千兆赫(6Hz)的頻率范圍中載運(yùn)調(diào)制信息的電信號(hào)被饋到外部光調(diào)制器47的調(diào)制部分49。
外部光調(diào)制器47的衰減部分48提供光信號(hào)準(zhǔn)確的和預(yù)先選定的功率電平，這功率電平是根據(jù)與光信號(hào)本身波長(zhǎng)相關(guān)的特殊去加重水平來(lái)校正的，如前面所描述的那樣。為此，控制單元51將一個(gè)電控制信號(hào)送到衰減部分48。在下文，我們一般地把衰減部分48稱(chēng)之為“衰減器”48，而把調(diào)制部分49稱(chēng)之為“調(diào)制器”49。
然后通過(guò)輸出光纖53把具有已調(diào)整、來(lái)自外部調(diào)制器47的功率電平的信道送往多路復(fù)用器105(見(jiàn)圖1)。
集成在調(diào)制器49同一基底上的衰減器48讓一非常致密而又有低損耗的器件47調(diào)整每信道功率。
雖然，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)組件48、49的集成必須要非常仔細(xì)地來(lái)完成，因?yàn)檎{(diào)制器49的特性會(huì)受到構(gòu)成衰減器48的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單存在的不利影響，或者反之亦然這就是說(shuō)，這兩個(gè)器件的交擾可能通過(guò)集成產(chǎn)生。在下面的描述中，將詳細(xì)地描述，帶有集成衰減器47的光調(diào)制器的實(shí)施例和實(shí)例，指出如何克服交擾問(wèn)題。
帶有集成衰減器47的調(diào)制器的兩結(jié)構(gòu)單元是用于調(diào)制部分49的Mach-Zehnder強(qiáng)度調(diào)制器和用于衰減部分48的Y-支路衰減器。下面參考圖3到6，對(duì)這兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元首先作出簡(jiǎn)單描述。
圖3示出地示出該衰減器48，它包括的Y分支包括一普通單模光纖波導(dǎo)21和兩個(gè)單模波導(dǎo)臂23a，23b，在它們之間形成了一個(gè)銳角，每個(gè)臂都從結(jié)22分開(kāi)，形成-多模態(tài)(multimodal)區(qū)，它在圖3中用虛線(xiàn)來(lái)示意地加以強(qiáng)調(diào)。波導(dǎo)21，23a，23b被集成在平面電-光基底上，例如一塊X-切割，Y-傳播的LiNbO(鈮酸鋰)基底。為了要保持一個(gè)希望想要的電極對(duì)電極的間隙，把一在中央的，基本上成三角形的電極24和橫向電極25a，25b以適合于波導(dǎo)的形狀沉積在靠近波導(dǎo)的基底上。通過(guò)本技術(shù)領(lǐng)域中的科技人員按照所要滿(mǎn)足的特殊要求來(lái)完成在基底上電極的布局和確切的形狀。借助于合適的發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)器把一低頻的，一般是DC的電信號(hào)施加到中心電極24上。在圖2的發(fā)射器模塊40中，提供DC電壓的發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)于示意地標(biāo)為51的電路。
把橫向電極25a，25b連接到一參考電壓，一般是接地電壓。
把輸入光信號(hào)發(fā)射到輸入波導(dǎo)21(在圖3中自左到右)。在圖2的發(fā)射器模塊40中，由激光器46供給輸入光信號(hào)。
當(dāng)沒(méi)有施加電壓到中央電極24時(shí)，光信號(hào)功率在兩個(gè)波導(dǎo)臂23a，23b之間被相等的分開(kāi)。通過(guò)施加電壓Vatt≠0到中央電極24時(shí)，改變了多模態(tài)區(qū)22附近的折射率，并能修改和準(zhǔn)確地調(diào)諧來(lái)自波導(dǎo)臂23a，23b的光信號(hào)功率的比率。在這種情況下，我們把來(lái)自衰減器48的光信號(hào)“稱(chēng)之為來(lái)自波導(dǎo)臂23a，23b中的一個(gè)臂好比說(shuō)臂23a的光信號(hào)。
也能通過(guò)把輸入光信號(hào)發(fā)射到波導(dǎo)臂的其中的一個(gè)，好比說(shuō)臂23a(在圖3中自右到左)以相反的方式使用形成衰減器48的Y-支路。當(dāng)沒(méi)有施加電壓到中央電極24時(shí)，該光信號(hào)的功率是在多模態(tài)區(qū)22以傳播的基本模式被相等地分開(kāi)的，這傳播的基本模式是通過(guò)單模波導(dǎo)21導(dǎo)向的，且以傳播的第一較高級(jí)次模式，在一連續(xù)模式譜中在基底上輻射。因此，多模態(tài)區(qū)22產(chǎn)生了-3dB的“導(dǎo)向功率”損耗。通過(guò)對(duì)中央電極24施加電壓Vatt≠0，可以修改且準(zhǔn)確地調(diào)諧在波導(dǎo)21中傳播的光信號(hào)功率。在這個(gè)情況下，我們把“來(lái)自衰減器48的光信號(hào)”稱(chēng)之為來(lái)自普通波導(dǎo)21的光信號(hào)。
圖4對(duì)下列的兩個(gè)情況示意示出了來(lái)自衰減器48的光信號(hào)功率I對(duì)所加電壓Vatt的特性曲線(xiàn)。
a)Y-支路與發(fā)射到普通輸入波導(dǎo)21的輸入光信號(hào)一起使用在此情況，I是來(lái)自波導(dǎo)臂之一，好比說(shuō)臂23a的光信號(hào)功率；b)Y-支路與發(fā)射到波導(dǎo)臂之一，好比說(shuō)臂23a的輸入光信號(hào)一起使用，在此情況，I是來(lái)自普通波導(dǎo)21的光信號(hào)功率。
正如在圖4中所見(jiàn)到的，來(lái)自衰減器48的光信號(hào)功率強(qiáng)度I的范圍單調(diào)地從0到I0，I0是進(jìn)入衰減器48的光信號(hào)強(qiáng)度。這兩個(gè)極端值與高電壓值(一般約為±30V)相對(duì)應(yīng)，足以完全切換兩波導(dǎo)臂的一個(gè)或另一個(gè)中的光信號(hào)，正如在上面標(biāo)記的例a)，或足以完全耦合在基本的或在傳播的第一較高級(jí)模式的光信號(hào)功率，正如在上面標(biāo)記的例b)。
在圖4中用虛線(xiàn)來(lái)示意地強(qiáng)調(diào)的曲線(xiàn)的中間區(qū)300中，可以把衰減器48出射的光信號(hào)功率通過(guò)合適地設(shè)定施加電壓Vatt按照所需電平來(lái)調(diào)諧。為了表示對(duì)于所加任意電壓Vatt的值的衰減范圍，我們把“衰減電平”(AL，用dB表示)定義為來(lái)自衰減器48的光信號(hào)功率相對(duì)于當(dāng)Vatt＝0時(shí)，來(lái)自衰減器4的光信號(hào)功率的變化。
AL可能是負(fù)的(來(lái)自衰減器的強(qiáng)度低于當(dāng)Vatt＝0時(shí)的強(qiáng)度)或是正的(來(lái)自衰減器的強(qiáng)度高于當(dāng)Vatt＝0時(shí)的強(qiáng)度)。
在象圖1中用100指出的長(zhǎng)途通信系統(tǒng)中，獲得的典型AL值包括在-10dB和+5dB之間的范圍內(nèi)。使用集成在鈮酸鋰基底上的Y-支路衰減器、通過(guò)施加直至約±30V范圍的驅(qū)動(dòng)電壓這種數(shù)值是可以得到的。
對(duì)要集成在與Mach-Zehnder調(diào)制器同一基底上的器件，這樣高的驅(qū)動(dòng)電壓值的選用與減小電-光器件驅(qū)動(dòng)電壓的當(dāng)前趨向直接相對(duì)。另一方面，Y-支路衰減器的特性曲線(xiàn)(圖4)是單調(diào)的函數(shù)，于是就可以使用簡(jiǎn)單的電子控制電路51(見(jiàn)圖2)。Y-支路衰減器的另一重要優(yōu)點(diǎn)就是它相對(duì)于制造工藝過(guò)程中的變化是相對(duì)穩(wěn)定的。
圖5示意地示出用于強(qiáng)度調(diào)制器49的Mach-Zehnder干擾儀的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度調(diào)制器49包括一單模輸入波導(dǎo)61、兩個(gè)長(zhǎng)度相等的波導(dǎo)臂63a，63b和一單模輸出波導(dǎo)65。兩波導(dǎo)臂63a，63b從第一結(jié)62分開(kāi)，定義了第一多模態(tài)區(qū)，而收聚在第二結(jié)64，定義了第二多模態(tài)區(qū)64。Mach-Zehner干擾儀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)多模態(tài)區(qū)在圖5中都用虛線(xiàn)示意地強(qiáng)調(diào)。波導(dǎo)61，63a，63b，65被集成在衰減器48(見(jiàn)圖3)的同一平面電-光基底上。
把射頻(RF)電極66沉積在波導(dǎo)臂63a，63b之間。把電極68，69相對(duì)于波導(dǎo)臂63a，63b橫向地沉積在干擾儀的結(jié)構(gòu)外，并接上接地的參考電壓。把狹條71，72連接到RF電極66的兩個(gè)末端，從而分別限定了調(diào)制器49的RF輸入口和Rf輸出口。
也把偏置電極67方便地沉積在波導(dǎo)臂63a，63b之間。于是可把相應(yīng)的另一接地電極70相對(duì)于波導(dǎo)臂63a，63b橫向地沉積。把一合適的狹條73接到偏置電極的一個(gè)末端，限定了偏置輸入口。電極在基底上確切的形狀和配置可由本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員根據(jù)所要滿(mǎn)足的要求來(lái)完成。
把RF電信號(hào)施加到調(diào)制器49的RF輸入口71，然后導(dǎo)向RF電極66。在圖2的發(fā)射器模塊40中，RF電信號(hào)是由導(dǎo)頻電路43供給的。一般，為了把RF功率反射減至最小，把匹配阻抗電路接到RF輸出口作為RF電路的閉合。
把由合適的發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)器(未示出)供給的低頻電信號(hào)，一般是DC信號(hào)，施加到偏置輸入口73。置偏電路一般是開(kāi)路的。
在另一實(shí)施例中，把獨(dú)特的電極沉積在波導(dǎo)臂63a，63b之間因此，電壓驅(qū)動(dòng)裝置建立了，以致該獨(dú)特的電板既作為RF電極工作又作為偏壓電極工作。
把光信號(hào)施加到輸入波導(dǎo)61，被第一結(jié)62在波導(dǎo)臂63a，63b上相等地分開(kāi)，然后被第二結(jié)64在輸出波導(dǎo)65重新組合起來(lái)。在圖2的發(fā)射器模塊40中，光信號(hào)由激光器64提供。
RF信號(hào)對(duì)電極66的作用是沿著波導(dǎo)臂63a，63b修改了折射率。根據(jù)那一點(diǎn)，可以修改光信號(hào)沿著兩個(gè)波導(dǎo)臂63a，63b而行的光路，所以光信號(hào)在波導(dǎo)臂63a，63b中行進(jìn)時(shí)可能有倒相延遲(reciprocal phase delay)。在重新組合結(jié)64中發(fā)生了兩個(gè)信號(hào)間的干擾。尤其是，當(dāng)?shù)瓜嘌舆t等于2nπ時(shí)(此處n是一個(gè)整數(shù))，達(dá)到最大的干擾，而光信號(hào)的所有功率由單模輸出波導(dǎo)65來(lái)導(dǎo)向；當(dāng)?shù)瓜嘌舆t等于π+2nπ時(shí)，達(dá)到最小的干擾，基本上光信號(hào)的所有功率都輻射到基底上，這是由于在傳播的第一較高級(jí)模式上的光功率耦合和在模式的連續(xù)譜下輻射在基底上，這較高級(jí)模式不是由單模輸出波導(dǎo)65導(dǎo)向的。
圖6示意地示出來(lái)自輸出波導(dǎo)65的光信號(hào)功率I對(duì)所加RF電壓Vmod的特性曲線(xiàn)，這根曲線(xiàn)具有交替的極大和極小值。調(diào)制器必須在長(zhǎng)途通信系統(tǒng)中準(zhǔn)確控制的一個(gè)基本參數(shù)就是它的消光比(ER，用dB表示)，被定義為特性曲線(xiàn)極大和極小功率值的比率。對(duì)在WDM系統(tǒng)中的強(qiáng)度調(diào)制器，如在圖1中用100所指的系統(tǒng)，要獲得的典型ER值是18-20dB。相當(dāng)于在發(fā)射的最小和最大值間(在DC測(cè)試)的偏移的典型電壓值約為2.5-4V。
現(xiàn)在將提供帶有集成衰減器47的調(diào)制器的各種實(shí)施例和實(shí)例。
在所有的實(shí)例中，為實(shí)現(xiàn)光信號(hào)波長(zhǎng)約為1550nm的范圍和調(diào)制比特率為2.5Gbit/s，把波導(dǎo)集成在一X-切割，Y-切割的LiNbO3的具有下列尺寸的基底上長(zhǎng)60mm，寬2mm，厚1mm。波導(dǎo)的集成是通過(guò)鈦狹條在溫度990℃，進(jìn)行10小時(shí)的約1000埃的擴(kuò)散來(lái)完成的。
第一實(shí)施例參考圖7，示意地示出帶有集成衰減器47的調(diào)制器的第一實(shí)施例，包括相對(duì)于Y-支路衰減器48處于下游的-Mach-Zehder調(diào)制器49。在調(diào)制器49中拉出一獨(dú)特的電極用于偏置和RF這兩者。為了清晰起見(jiàn)，未示出接地電極和連接狹條，但是參考圖3和圖5，根據(jù)上面所述必須要意識(shí)到兩個(gè)集成元件的每一個(gè)都有它完整的一套電極。在圖3和圖5中盡可能對(duì)相似的部件采用相同的數(shù)字標(biāo)記。器件47也包括一把Y-支路衰減器48的第一波導(dǎo)臂23a與Mach-Zehnder調(diào)制器49輸入端連接起來(lái)的單模波導(dǎo)26。連接波導(dǎo)26被示意地示出好象有一急彎，而實(shí)際上它是由逐漸彎曲的波導(dǎo)形成的，這對(duì)在本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員是能容易地理解的。較佳的是，器件47也包括從Y-支路衰減器48的第二波導(dǎo)臂23b離開(kāi)并到達(dá)基底末端的一增補(bǔ)波導(dǎo)27。典型地，一根保持偏振的光纖(未示出)與輸入波導(dǎo)21對(duì)準(zhǔn)連接，一根單模光纖(未示出)與輸出波導(dǎo)65對(duì)準(zhǔn)并連接。
把一光信號(hào)引入衰減器48的輸入波導(dǎo)21。在波導(dǎo)支路23a中轉(zhuǎn)換信號(hào)的第一部分所述光信號(hào)第一部分的功率借助于施加到中央電極24的DC信號(hào)、根據(jù)預(yù)定的電平來(lái)調(diào)整。在波導(dǎo)支路23b中轉(zhuǎn)換光信號(hào)的其余部分，于是就通過(guò)增補(bǔ)波導(dǎo)27較佳地導(dǎo)出。
連接波導(dǎo)26把光信號(hào)的第一部分導(dǎo)向Mach-Zehnder調(diào)制器49。這里，光信號(hào)用施加到RF電極66的合適的RF電壓來(lái)調(diào)制。最后，光信號(hào)的第一部分通過(guò)其中的輸出波導(dǎo)65從器件47出射。
實(shí)例1在根據(jù)第一實(shí)施例、由申請(qǐng)人制作的第一示范性器件中，形成調(diào)制器49的Mach-Zehder干擾儀的長(zhǎng)度約為40mm(結(jié)62到結(jié)64的距離)。為了控制該器件的損耗，形成干擾儀結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)的寬度被優(yōu)化到6μm，相當(dāng)于在1550nm的模場(chǎng)直徑(MFD)約為9μm。干擾結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)臂63a，63b之間的中心到中心距離為30μm，把兼作RF和偏置兩者之用的獨(dú)特的電極直接沉積到鈮酸鋰基底上，長(zhǎng)度為24mm，厚度5μm，寬度為15μm；在RF/偏置電極和接地電極之間的間隙為15μm。
關(guān)于Y-支路衰減器48，把波導(dǎo)臂23a，23b分別沉積成按相對(duì)于縱向方向順時(shí)針測(cè)量的角度為-0.1°和+0.1°。在這里和下面，“縱向方向”指是是平行于晶體中主傳播軸的方向(在本例中是Y軸)。波導(dǎo)的寬度為6μm。在沉積波導(dǎo)后和沉積電極前，在基底上沉積一層(0.5μm)SiO2。電極的厚度為0.1μm。中央電極的長(zhǎng)度為約10μm，為了在中央電極和接地電極間保持約MFD100％(約9μm)的間隙，它的形狀要與波導(dǎo)的形狀相配合。
圖9示出了上面描述的示范性器件測(cè)得的消光比ER與衰減水平AL的曲線(xiàn)圖，采用示意地示于圖8中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的一個(gè)試驗(yàn)中測(cè)量的。
參考圖9，把發(fā)射波長(zhǎng)為1550nm，輸出功率為0dB光的的DFB激光器200作為光信號(hào)源，第一透鏡201把該光聚焦到器件47，第二透鏡202把從器件47出射的光聚集到光兩極管203，它把該光信號(hào)變換為電信號(hào)，然后饋到功率計(jì)204。通過(guò)用兩個(gè)DC電信號(hào)的發(fā)生器205，206來(lái)引導(dǎo)帶有集成衰減器47的調(diào)制器。通過(guò)把發(fā)生器205的電壓值Vatt固定到零，并測(cè)量器件47相對(duì)于發(fā)生器206施加到調(diào)制器48的電壓Vmod的最大透射率的功率來(lái)測(cè)量衰減器48的衰減水平AL＝0，以便找出最小透射率并測(cè)其對(duì)應(yīng)的功率，于是，通過(guò)調(diào)節(jié)Vmod來(lái)測(cè)量當(dāng)AL＝0時(shí)器件的消光比ER。為了要獲得圖9所示的圖，對(duì)不同的Vatt值(對(duì)應(yīng)于有關(guān)的Al值)重復(fù)做該相同的兩步法。
正如能在圖9中看到的，在感興趣的所有間隔中ER總是大于18dB，但是對(duì)不同的AL值它不是不變的。尤其是，當(dāng)AL成為負(fù)時(shí)，器件的ER逐步地減小直至接近于WDM系統(tǒng)最小能接受的技術(shù)條件為止。而且，如果光線(xiàn)被引出到該器件，由于由引出工藝過(guò)程引進(jìn)的不可避免的損耗，ER可能仍會(huì)減小，也許達(dá)到不能接受的值。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，ER的這個(gè)特性與在單一基底上的兩個(gè)集成器件之間的交擾有關(guān)。
尤其是，申請(qǐng)人已經(jīng)懂得，有關(guān)第一實(shí)施例的一個(gè)問(wèn)題與一類(lèi)由形成Y-支路衰減器48的波導(dǎo)彎曲部分和放在Y-支路衰減器48和Mach-Zehnder干擾儀的結(jié)構(gòu)49之間的連接波導(dǎo)26(見(jiàn)圖7)的彎曲部分引入的非理想性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。
當(dāng)在傳播的基本模式的光信號(hào)在波導(dǎo)彎曲部分傳播時(shí)，小部分的光功率以傳播的較高級(jí)模式耦合。如果彎曲的波導(dǎo)是單模的，則這部分光功率不受導(dǎo)向，而以輻射模式的連續(xù)譜散布在基底上。與輻射模式相關(guān)的部分光功率在彎曲波導(dǎo)的后面部分再耦合，雖然是逐漸衰減的。尤其是，波導(dǎo)對(duì)第一較高級(jí)模式(它與波導(dǎo)的幾何尺寸有關(guān))的截止波長(zhǎng)離開(kāi)光信號(hào)波長(zhǎng)越遠(yuǎn)，則衰減越多。在實(shí)踐中，與輻射模式相關(guān)的輻射散布發(fā)生在一“散布角”之內(nèi)，角的尖頂基本上落在波導(dǎo)上波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)離光信號(hào)的波長(zhǎng)越遠(yuǎn)，則該“散布角”越是張開(kāi)，這對(duì)應(yīng)于輻射從波導(dǎo)離開(kāi)的一種“快”的散布。關(guān)于來(lái)目波導(dǎo)臂23a并在彎曲的連接波導(dǎo)26中傳播的光信號(hào)，申請(qǐng)人已經(jīng)懂得，耦合到輻射模式的部分光功率可能是小部分通過(guò)連接波導(dǎo)26本身再導(dǎo)向形成調(diào)制器49的干擾儀的結(jié)構(gòu)，而大部分則按照預(yù)定的角散布到該基底上，這兩個(gè)現(xiàn)象都與連接波導(dǎo)26的截止波長(zhǎng)值有關(guān)。
到達(dá)干擾結(jié)構(gòu)49的輸入處的多模態(tài)區(qū)62，與輻射模式的連續(xù)譜相關(guān)的、在該基底上傳播的部分光功率可能以較高次模式，尤其是反對(duì)稱(chēng)較高級(jí)模式再耦合。而且，耦合到輻射模式被連接波導(dǎo)26再導(dǎo)向的小部分光功率，雖然被強(qiáng)烈地衰減，但沿著連接波導(dǎo)26可能到達(dá)干擾儀的結(jié)構(gòu)49的第一多模態(tài)區(qū)62。
這一點(diǎn)可能導(dǎo)致在干擾儀結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)臂63a，63b中的光信號(hào)的分開(kāi)不平衡，就是說(shuō)，導(dǎo)致器件47的不準(zhǔn)確工作。在這個(gè)方面，必須注意在進(jìn)入Mach-Zehnder調(diào)制器的光信號(hào)中，由于對(duì)在傳播的較高級(jí)模式的被導(dǎo)向輻射中出現(xiàn)的由第一結(jié)62形成的多模態(tài)區(qū)的高靈敏度，所以在傳播的第一較高級(jí)模式的一小部分1％的功率，就可能造成20dB的ER上限。
事實(shí)上，進(jìn)入形成調(diào)制器49的干擾器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輻射，應(yīng)盡可能多地具有對(duì)稱(chēng)的場(chǎng)分布，而傳播的基本模式滿(mǎn)足如此的要求在輸入多模態(tài)區(qū)，如果光功率耦合到較高級(jí)模式，尤其是耦合到反對(duì)稱(chēng)的較高級(jí)模式(如第一較高級(jí)模式)，則在波導(dǎo)(兩)臂中的光信號(hào)分開(kāi)可以是不均勻的，導(dǎo)致器件的ER較差。
另一方面，在由包括在Y-支路衰減器48和Mach-Zehnder調(diào)制器49之間的一個(gè)區(qū)域中從彎曲波導(dǎo)26開(kāi)始的散布在該基底上的部分輻射可能在隨后的調(diào)制器49的干擾器結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)臂63a，63b中耦合，可能對(duì)行進(jìn)在調(diào)制器49的兩個(gè)波導(dǎo)臂63a，63b中的光信號(hào)造成不平衡。
可以對(duì)形成Y-支路衰減器48的波導(dǎo)彎曲部分作相似的考慮。
原則上，該問(wèn)題可通過(guò)把形成調(diào)制器49的干擾器結(jié)構(gòu)保持離Y-支路衰減器結(jié)構(gòu)48足夠遠(yuǎn)來(lái)解決，就是說(shuō)，使用較長(zhǎng)的基片。這個(gè)解決辦法在WDM或尤其是在DWDM系統(tǒng)中是不利的，考慮到所涉及到的大量信道數(shù)，所以在這些系統(tǒng)中應(yīng)該避免要消耗空間的器件。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)該問(wèn)題不涉及到使用較長(zhǎng)基片的解決辦法有三種。這三個(gè)方法在示范性器件上予以實(shí)現(xiàn)并在下面作解釋。圖12摘要敘述了包括目前的三個(gè)方法對(duì)示范性器件參考圖8描述的同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
實(shí)例2在第一個(gè)解決方法中，形成Y-支路衰減器48和連接波導(dǎo)26的波導(dǎo)寬度減小到5.7μm，而為了維持在技術(shù)規(guī)格內(nèi)的傳播損耗，形成調(diào)制器49的波導(dǎo)寬度仍保持在6μm。在這樣的方法中，為了使截止波長(zhǎng)與光信號(hào)波長(zhǎng)保持足夠遠(yuǎn)，減小對(duì)形成Y-支路衰減器48和連接波導(dǎo)26的波導(dǎo)傳播的第一較高級(jí)模式的截止波長(zhǎng)值。這樣，在波導(dǎo)23a和26中以輻射模式向光調(diào)制器49傳播的光功率衰減明顯加強(qiáng)了。對(duì)應(yīng)地，增大了在Y-支路衰減器48和Mach-Zehnder調(diào)制器49之間組成的區(qū)域中的該基底上傳播的輻射散布角。由于在Y-支路衰減器48和在連接波導(dǎo)26中模式傳播的較低導(dǎo)向，觀(guān)察到傳播損耗略有加強(qiáng)，但是，仍然滿(mǎn)足了最大損耗要求。
圖12中的曲線(xiàn)30示出對(duì)包括第一解決辦法的器件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正如能見(jiàn)到的，獲得了一個(gè)非常良好的結(jié)果，ER總是大大地高于20dB，而最小值僅稍低于25dB。所獲得的結(jié)果確認(rèn)有效地衰減了與連接波導(dǎo)26中再導(dǎo)向的輻射模式相關(guān)的光功率，還有快速地驅(qū)開(kāi)與散布在Y-支路衰減器48和Mach-Zehnder調(diào)制器49之間區(qū)域中該基底上的輻射模相關(guān)的光功率，從而減小了在兩個(gè)集成器件48、49之間的交擾。
依據(jù)所需要的性能，被減小的寬度可能為整個(gè)衰減器結(jié)構(gòu)48或只是為連接波導(dǎo)26所使用。較佳的是，波導(dǎo)寬度減小量5～16％，更佳的是8％。
實(shí)例3在第二個(gè)解決方法中，把“傾斜的”Y-支路作為衰減器來(lái)使用，示意地示于圖10。在實(shí)踐中，在支路23a，23b之間保持著相同的0.2°角，但是，把光導(dǎo)向調(diào)制器49的支路23a，定向成平行于縱向方向。
在這種方法中，由于彎曲部分引起的輻射模式的觸發(fā)，在感興趣的部分光信號(hào)，就是進(jìn)入調(diào)制器49的部分光信號(hào)，所沿著行進(jìn)的光路上基本上被消除。
圖12的曲線(xiàn)31示出對(duì)包括第二解決方法的器件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正如能見(jiàn)到的，ER與AL稍為更加強(qiáng)的關(guān)系保持不變，但是，所達(dá)到的值都大大超過(guò)20dB，從而全部滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)格。
由于在實(shí)踐中，連接波導(dǎo)26是一筆直的波導(dǎo)件，所以這結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得一非常致密的器件，從而，消除了彎曲部分要消耗基片空間逐步設(shè)計(jì)的需要。
實(shí)例4在第三個(gè)解決方法中，實(shí)現(xiàn)了散布在Y-支路衰減器48和Mach-Zehnder調(diào)制器49之間，從彎曲連接波導(dǎo)26開(kāi)始的一個(gè)區(qū)域的基底上的輻射濾光，示意地示于圖11。濾光是用合適的材料在基底上沉積來(lái)完成的，例如，在離波導(dǎo)本身一個(gè)恰當(dāng)?shù)木嚯x，除去緩沖層SiO2之后，在連接波導(dǎo)26的兩側(cè)沉積金屬狹條28。在由申請(qǐng)人實(shí)現(xiàn)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，把具有長(zhǎng)度為4mm的兩金屬狹條沉積在靠近連接波導(dǎo)26兩側(cè)的基底上，因此在它們之間留下約等于波導(dǎo)的MFD的170％的間隙(約16μm)。如圖13所示，把濾光金屬狹條集成在中央電極24和其中一個(gè)接地電極25a的延伸部分是有利的，通過(guò)恰當(dāng)?shù)碾姌O形狀，在延伸的第一部分33逐漸地從MFD的約100％放大到連接波導(dǎo)26MFD的約170％，然后，在延伸的第二部分保持連接波導(dǎo)26MFD的170％的間隙。
圖12中的曲線(xiàn)32示出了對(duì)包括第三解決方法的這個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正如能看到的，獲得了非常良好的結(jié)果，在所有感興趣的AL范圍中相對(duì)于A(yíng)L具有減小很多的ER起伏，而且ER值都大大超過(guò)25dB。
在實(shí)例2到4的每一實(shí)例中所獲得的改進(jìn)確認(rèn)了根據(jù)輻射模式在基底上兩個(gè)集成器件48、49之間的區(qū)域中的輻射傳播能夠?qū)@兩個(gè)集成器件48、49的集成引起嚴(yán)重的問(wèn)題。
在實(shí)例2到4中描述的這三個(gè)解決方法，可以單獨(dú)或彼此組合起來(lái)使用，正象下面較佳實(shí)施例中所解釋的。
實(shí)例5為了測(cè)試對(duì)制造中牽涉到的技術(shù)參數(shù)方面(象金電極的厚度、形成波導(dǎo)的鈦狹條的厚度、擴(kuò)散時(shí)間和溫度等)變化的強(qiáng)度，根據(jù)包括實(shí)例2到4的所有三個(gè)解決方法的第一實(shí)施例制備了一系列的34個(gè)器件。器件的幾何和結(jié)構(gòu)參數(shù)是—Mach-Zehnder波導(dǎo)寬度6μm—Y-支路波導(dǎo)寬度5.7μm—Y支路23a、23b的角度(相對(duì)于縱方向順時(shí)針)0°/+0.2—濾光區(qū)長(zhǎng)度4mm—濾光區(qū)波導(dǎo)間隙16μm—Y-支路中中央和接地電極間的間隙9μm濾光區(qū)28是通過(guò)恰當(dāng)?shù)厥怪醒腚姌O24和鄰近衰減器的筆直支路23a的接地電極25a成形，用相對(duì)于已在例4中解釋的并示意地示于圖13的相似方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在用所加電壓為±26V達(dá)到的AL為10.8dB的范圍內(nèi)，ER達(dá)到的最大平均值為27.21dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.74dB，而ER達(dá)到的最小平均值為21.67dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.83dB。MFD的平均值為9.25μm，而集成器件的插入損耗平均值為4.53dB。
要滿(mǎn)足能用于使用去加重的WDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格是最小插入損耗低于5dB；由在-26V和+26V之間組成的所加電壓的衰減范圍為大于6dB，整個(gè)衰減范圍內(nèi)的ER最小值為大于18dB。
通過(guò)比較所需要的和所獲得的結(jié)果，正如能看到的那樣，這個(gè)試驗(yàn)是完全滿(mǎn)意的。
第一實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是能把耦合在接有“仿真”波導(dǎo)27的Y-支路衰減器48的波導(dǎo)臂23中的光信號(hào)的第二部分用作輸出來(lái)完成轉(zhuǎn)發(fā)器模塊40(見(jiàn)圖2)中的反饋控制。
例如，光信號(hào)的第二部分可在圖2的發(fā)射器模塊中用作激光器46發(fā)射波長(zhǎng)的反饋控制。事實(shí)上，在DWDM系統(tǒng)中，對(duì)各種信道的波長(zhǎng)有十分嚴(yán)格的要求尤其是激光器的發(fā)射波長(zhǎng)必須以10-2的精密度固定。
一般，激光器46發(fā)射波長(zhǎng)的控制是通過(guò)分開(kāi)激光器46在同一激光器和外部調(diào)制器的光路上所發(fā)射的未調(diào)制的小部分信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，正如圖21所示意地示出的。分離器80把一部分光信號(hào)取向稱(chēng)之為“波長(zhǎng)鎖定器”的裝置81，后者輸出的電信號(hào)準(zhǔn)備饋給激光器46的波長(zhǎng)控制電路50。
使用第一實(shí)施例帶有集成衰減器47的調(diào)制器結(jié)構(gòu)，在Y-支路48中分開(kāi)激光器46出射的未調(diào)制信號(hào)。參考圖7、10或11，通過(guò)運(yùn)送被第二波導(dǎo)臂23b所耦合的和來(lái)自仿真波導(dǎo)27的部分光信號(hào)，例如通過(guò)與仿真波導(dǎo)27的輸出對(duì)準(zhǔn)的合適附接的光纖(未示出)，可在激光器和外部調(diào)制器之間的光路上不使用耦合器而實(shí)現(xiàn)反饋控制。正如在圖22中示意地示出的，第二部分光信號(hào)的輸出是與波長(zhǎng)鎖定器81連接的，以便為激光器46的發(fā)射波長(zhǎng)封閉反饋回路。
另一方面，如果沒(méi)有仿真波導(dǎo)27，則通過(guò)Y-支路48的第二波導(dǎo)臂23b轉(zhuǎn)向的部分光信號(hào)就丟失了；為了從基底除去那部分不用的光信號(hào)，可在同一23b的末端沉積濾光金屬狹條或其它合適的吸光材料。如果是這樣，可以使用示于圖21的反饋控制。
第二實(shí)施例參考圖14，示意地圖示了包括相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器49處于下游的Y-支路衰減器48的帶有集成衰減器47的調(diào)制器的第二實(shí)施例。在調(diào)制器49中使用了用于RF和偏置這兩者的獨(dú)特的電極66。為了清晰起見(jiàn)，圖中不顯示出接地電極，但是必須意識(shí)到該兩個(gè)集成元件的每一個(gè)都有它一整套的電極。對(duì)無(wú)論在那里的相同部件采用在前面圖中所使用的相同數(shù)字標(biāo)記。
在第二實(shí)施例中，光信號(hào)首先在Mach-Zehnder調(diào)制器49中被調(diào)制，然后通過(guò)連接波導(dǎo)26進(jìn)入衰減器48。在這里，在兩個(gè)波導(dǎo)支路23a、23b中，以一個(gè)與施加到中央電極24上的電壓有關(guān)的比率分開(kāi)這個(gè)已調(diào)制的信號(hào)。選擇支路23a，23b中的一個(gè)，好比說(shuō)是波導(dǎo)支路23a作為器件47的輸出，并把部分已調(diào)制好的信號(hào)通過(guò)輸出波導(dǎo)29導(dǎo)向基片的末端。已調(diào)制信號(hào)的其余部分由第二波導(dǎo)支路23b轉(zhuǎn)向離去。
在幾個(gè)按照第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示范性器件中，申請(qǐng)人觀(guān)察到ER的顯著衰退，直至數(shù)值降到10dB。因此，在這種情況下，在兩個(gè)集成器件之間牽涉到非常強(qiáng)的交擾，導(dǎo)致在WDM系統(tǒng)中使器件無(wú)法實(shí)際使用。
由于輻射在基底上從多模態(tài)區(qū)64開(kāi)始的兩個(gè)集成器件49、48之間區(qū)域中散布，所以申請(qǐng)人假設(shè)，這種非常強(qiáng)的交擾部分是由分別屬于Mach-Zehnder調(diào)制器49和Y-支路衰減器48的兩個(gè)多模態(tài)區(qū)64，22的相互貼近造成的。
尤其是，當(dāng)行進(jìn)在Mach-Zehnder調(diào)制器49的波導(dǎo)臂63a，63b中的信號(hào)之間達(dá)到最小干擾時(shí)，就是說(shuō)，當(dāng)調(diào)制器達(dá)到消光條件時(shí)，散布在從第二結(jié)64開(kāi)始的基底上的部分輻射(正如在上面參考Mach-Zehnder調(diào)制器所討論的)可能在形成這衰減器48的后續(xù)波導(dǎo)中重新被耦合，尤其是在對(duì)應(yīng)于結(jié)22的后續(xù)多模態(tài)區(qū)中，因此，導(dǎo)致整個(gè)器件47的最小光強(qiáng)度提搞。
另外，與傳播的輻射模式相關(guān)的一小部分光功率，雖然已強(qiáng)烈地衰減，但在波導(dǎo)26中還是被再耦合，并到達(dá)Y-支路衰減器48的多模態(tài)區(qū)22，可能有利于最小光強(qiáng)度的提高。
這兩個(gè)現(xiàn)象都依賴(lài)于連接波導(dǎo)26的截止波長(zhǎng)。
原則上，這個(gè)問(wèn)題的解決方法是保持這兩個(gè)面對(duì)的多模態(tài)區(qū)64，22足夠遠(yuǎn)，與留在連接波導(dǎo)26中的較高級(jí)模式相關(guān)的小部分光功率被充分地衰減和在兩個(gè)集成器件49，48之間的基底上傳播的輻射散布角不與Y-支路衰減器48的波導(dǎo)相交。這個(gè)解決方法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是使得基片太長(zhǎng)，正如將在下面參考一個(gè)實(shí)例所闡明的。
申請(qǐng)人已經(jīng)懂得，某些用來(lái)解決第一實(shí)施例中的交擾問(wèn)題的方法也能用來(lái)解決有關(guān)第二實(shí)施例的問(wèn)題。
尤其是，可把濾光金屬狹條相對(duì)于連接波導(dǎo)26橫向地敷設(shè)，以便基本上減小或消天散布在兩個(gè)集成器件49，48之間基底上的輻射。
對(duì)于輻射模式，減少連接波導(dǎo)26的寬度，或一般減小波導(dǎo)26的截止值，也能用來(lái)使得散布在兩個(gè)集成器件之間基底上的輻射有一個(gè)較開(kāi)闊的開(kāi)口角來(lái)輻照。在這種方法中，在屬于衰減器48的后續(xù)波導(dǎo)中，這種輻射耦合明顯減小了。另外，連接波導(dǎo)26寬度的減小有利于增加與在波導(dǎo)本身傳播的輻射模式相關(guān)的光功率的衰減。
這兩種解決方法都能有利地用來(lái)在一短基片上保持這兩個(gè)集成電路48、49較靠近，并減小交擾電平。
實(shí)例6作為一個(gè)例子，在一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中，申請(qǐng)人已經(jīng)評(píng)估了第二實(shí)施例中在集成器件48、49的兩個(gè)面對(duì)的多模態(tài)區(qū)64，22之間必須保持的距離，就是說(shuō)，通過(guò)一個(gè)其連接波導(dǎo)26的寬度為6μm的例子與一個(gè)其連接波導(dǎo)26的寬度為5.5μm的例子的比較，得出了連接波導(dǎo)26的長(zhǎng)度。形成調(diào)制器49和衰減器48的波導(dǎo)寬度為6μm。對(duì)這兩個(gè)已被模擬的例子，用一合適的計(jì)算機(jī)程序，把在調(diào)制器49中光信號(hào)的引入保持在消光條件，這條件對(duì)應(yīng)于把落在傳播的第一較高級(jí)模式的光信號(hào)應(yīng)用到調(diào)制器49的多模態(tài)區(qū)64。為了決定散布在從多模態(tài)區(qū)64開(kāi)始的基底上并耦合在形成衰減器48的波導(dǎo)中的部分光功能，評(píng)估衰減器48的兩個(gè)波導(dǎo)臂23a，23b出射的部分輻射的光功率。為了得到許多統(tǒng)計(jì)點(diǎn)，用了從1mm到15mm范圍內(nèi)的連接波導(dǎo)26的許多長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬試驗(yàn)。根據(jù)從波導(dǎo)臂23a、23b出射的光功率測(cè)量，對(duì)這兩個(gè)例子計(jì)算了與第一較高級(jí)模式相關(guān)的衰減系統(tǒng)。
模擬的結(jié)果是，具有寬度為6μm的連接導(dǎo)波26的衰減系數(shù)為11.7dB/cm，而具有寬度為5.5μm的連接波導(dǎo)的衰減系數(shù)為38.5dB/cm。
因此，為了要在兩個(gè)集成器件48、49之間有一個(gè)減小的交擾電平，通過(guò)對(duì)第一級(jí)模式固定一合適的衰減電平，可以容易判斷出一個(gè)合適的連接波導(dǎo)26的長(zhǎng)度。例如，通過(guò)固定一所希望要的40dB的衰減電平，如果具有6μm的寬，則長(zhǎng)度必須使用至少為3.5cm的；如果具有5.5μm的寬，則長(zhǎng)度必須比1cm稍大一點(diǎn)，才能有利地在較短的基片上集成化。
示意地示于圖15的一種包括傾斜的Y-支路結(jié)構(gòu)，也能用于第二實(shí)施例中，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，使波導(dǎo)臂23a，就是器件47的輸出，朝向平行于縱向方向。這個(gè)事實(shí)具有的優(yōu)點(diǎn)是在光信號(hào)的光路上沒(méi)有被衰減器48引入彎曲部分因此，可以把兩個(gè)面對(duì)的多模態(tài)區(qū)64、22盡可能地互相遠(yuǎn)離，和基底與集成器48、49的幾何尺寸相容。為了有利地減小兩個(gè)多模態(tài)區(qū)64、22之間的距離，在連接波導(dǎo)26的兩側(cè)，在兩個(gè)多模態(tài)區(qū)64、22之間濾光金屬狹條的敷設(shè)，連接波導(dǎo)26寬度的減小，兩者一起或兩者擇一，仍舊可在圖15的結(jié)構(gòu)中使用，因此，能允許在一較短的基底上集成化。
第三實(shí)施例第三實(shí)施例與已經(jīng)描述的第一實(shí)施例有區(qū)別，其不同點(diǎn)在于把引入的光信號(hào)方向反了過(guò)來(lái)。正如在圖16中所示意地示出的(它基本上對(duì)應(yīng)于從右到左來(lái)看的圖7)，該集成器件47包括通過(guò)連接波導(dǎo)26光連接的一相對(duì)于反向的Y-支路衰減器48處于上游的調(diào)制器49。在第三實(shí)施例中，把一個(gè)光信號(hào)引入輸入波導(dǎo)61，通過(guò)Mach-Zehnder調(diào)制器49來(lái)調(diào)制，用連接波導(dǎo)26導(dǎo)向反向的Y-支路衰減器48的其中一個(gè)臂23a，且從輸出波導(dǎo)21出射。正如前面參考Y-支路衰減器的反向用法所解釋的，在衰減器48中傳播的光信號(hào)的衰減電平仍由加到中央電極24的DC電壓來(lái)決定，它根據(jù)在停留在基本傳輸模式上的光功率(通過(guò)輸出單模波導(dǎo)21導(dǎo)向)和在衰減器48多模態(tài)區(qū)22的出口處轉(zhuǎn)移在第一級(jí)傳輸模式(輻射到基底上的)上的光功率之間的比例來(lái)工作的。
正如對(duì)前面的實(shí)施例所討論的，將容易理解到與第三實(shí)施例有關(guān)的問(wèn)題是，當(dāng)調(diào)制器49在消光條件或從彎曲波導(dǎo)26開(kāi)始時(shí)，散布在基底上兩個(gè)集成器件49，48之間從多模態(tài)區(qū)64開(kāi)始的區(qū)域中的部分輻射，在形成衰減器48的波導(dǎo)中尤其在多模態(tài)區(qū)22中可能被耦合，從而造成交擾。
在這個(gè)方面，必須注意到散布在基底上的輻射是傳播的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)“模式”的連續(xù)譜。例如，在多模態(tài)區(qū)22，連續(xù)譜的一個(gè)對(duì)稱(chēng)模式可以在傳播的基本模式上耦合部分光功率，這光功率是通過(guò)后續(xù)的單模輸出波導(dǎo)導(dǎo)向的。于是，當(dāng)調(diào)制器是理想地在消光條件時(shí)，確實(shí)加強(qiáng)了最小發(fā)射率。
正如能通過(guò)圖16推出，在基底上以“反方向”來(lái)處理Y-支路衰減器的選擇，能讓多模態(tài)區(qū)64、22相對(duì)于示于圖14的實(shí)施例有一個(gè)較大的相互間距，其長(zhǎng)度至少等于Y-支路衰減器的幾何長(zhǎng)度。在這種方法中，散布在基底上并到達(dá)多模態(tài)區(qū)22和輸出波導(dǎo)21的剩余部分輻射的光功率相對(duì)于圖14中的結(jié)構(gòu)，在圖16中的結(jié)構(gòu)中被降低了。因此，圖16中反向Y-支路衰減器48放在Mach-Zehnder調(diào)制器49之后的結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到所需的ER值。
包括如圖17所示傾斜的反向Y-支路結(jié)構(gòu)(基本對(duì)應(yīng)于從右到左來(lái)看的圖10)也能用于本實(shí)施例中，能消除連接波導(dǎo)26中的彎曲部分。這具有降低傳輸損耗和能使用較短的基片長(zhǎng)度的另外優(yōu)點(diǎn)。
為了有效地減少散布在基底上兩個(gè)集成器件49、48之間的區(qū)域中的輻射，仍可以把濾光金屬狹條添加應(yīng)到該實(shí)施例中。
三個(gè)解決方法也可能一起應(yīng)用到一單一的器件上，正如下面實(shí)例7中所描述的。
實(shí)例7申請(qǐng)人測(cè)試了在前面描述的實(shí)例3中的帶有傾斜的Y-支路衰減器的示范性器件(見(jiàn)第一實(shí)施例的討論)，用的是圖8的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，簡(jiǎn)單地把器件反向。
圖18示出最后得到的圖。正如能夠看到的，獲得了非常良好的ER結(jié)果。
第四實(shí)施例第四實(shí)施例與已經(jīng)描述過(guò)的第二實(shí)施例不同，即顛倒了引入光信號(hào)的方向。
正如示意地在圖19中示出的， (基本對(duì)應(yīng)于從右到左來(lái)看的圖14)，該集成器件47包括相對(duì)于Mach-Zehnder調(diào)制器49處于上游的通過(guò)波導(dǎo)26光連接的反向Y-支路衰減器48。
在第四實(shí)施例中，輸入波導(dǎo)29把光信號(hào)引入衰減器48的其中一個(gè)波導(dǎo)臂，好比說(shuō)臂23a，在通過(guò)多模態(tài)區(qū)22時(shí)被合適地衰減，然后通過(guò)連接波導(dǎo)26被傳輸?shù)叫纬烧{(diào)制器49的干擾器的結(jié)構(gòu)。在這里，該已衰減的光信號(hào)被調(diào)制，然后通過(guò)輸出波導(dǎo)65從器件47出射。
正如對(duì)前面的實(shí)施例所討論的，將容易理解到與第四實(shí)施例有關(guān)的問(wèn)題是，由于連接波導(dǎo)26的單模性能，在衰減器48的多模態(tài)區(qū)22中耦合到傳播的第一較高級(jí)模式的該部分光功率，以輻射模式的連續(xù)譜散布到基底上，并且可能在形成調(diào)制器干擾器結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)中，尤其是在第一多模態(tài)區(qū)62中被耦合。
就是說(shuō)，與第四實(shí)施例有關(guān)的問(wèn)題相似于與第二實(shí)施例有關(guān)的問(wèn)題。
因此，在第二實(shí)施例所指出的解決方法也能適用于第四實(shí)施例。尤其是，為了消除在光信號(hào)光路中彎曲的部分，可能采用如圖20中示意地所示的(基本上對(duì)應(yīng)于從右到左看的圖15)包括傾斜的Y-支路衰減器的結(jié)構(gòu)，可以保持兩個(gè)面對(duì)的多模態(tài)區(qū)22、64盡可能地相互遠(yuǎn)離，這要取決于基底和兩個(gè)集成器件48、49的幾何尺寸。
使用如圖1中的系統(tǒng)100在發(fā)射臺(tái)信道的去加重，在上面提出的帶有集成衰減器47的調(diào)制器的實(shí)施例，滿(mǎn)足供在WDM或DWDM系統(tǒng)中之用的要求。獲得了大大超過(guò)20-25dB的消光比值，在感興趣的整個(gè)衰減范圍，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于兩個(gè)集成器件48、49之間非常低的交擾電平。
在同一基底上集成兩個(gè)器件，可以使用較短的基片這在像轉(zhuǎn)換器(圖2)的復(fù)雜器件中是非常重要的，在那里許多元件必須在一個(gè)有限的空間中裝配和包封在一起。在這個(gè)方面，由于Y-支路是一非常致密的和短的器件，所以選擇Y一支路48作為衰減器是有利的。雖然Y-支路衰減器的驅(qū)動(dòng)電壓相當(dāng)較高(例如，±26V)，但是它的特性曲線(xiàn)是單調(diào)函數(shù)，允許用一簡(jiǎn)單的電子控制線(xiàn)路有效地控制施加于各種信道上的衰減。
尤其是，一包括耦合到Y(jié)支路衰減器一條臂的Mach-Zehnder調(diào)制器的實(shí)施例，諸如上面討論的第一或第三實(shí)施例，對(duì)減小兩個(gè)器件間的交擾以及在一短基片上的集成是有效的。
有利的是，在上面討論的參考圖7、10、11的第一實(shí)施例，對(duì)信道波長(zhǎng)的反饋控制線(xiàn)路允許使用通過(guò)“仿真”波導(dǎo)27轉(zhuǎn)換的部分光信號(hào)，因此不必在該轉(zhuǎn)換器中用另外的元件實(shí)現(xiàn)反饋。
權(quán)利要求
1.一集成光學(xué)器件，包括一平面基底，一集成在所述基底上的Mach-Zehnder調(diào)制器，其特征在于，它還包括一集成在所述基底上提供衰減范圍的Y-支路衰減器，所述Y-支路衰減器被光耦合到所述Mach-Zehnder調(diào)制器，以及減小在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器之間交擾的裝置，從而該光學(xué)器件在衰減范圍至少為6dB時(shí)，其消光比至少為18dB。
2.如權(quán)利要求1所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，該光學(xué)器件在衰減范圍至少為6dB時(shí)，其消光比至少為20dB。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂。
4.如權(quán)利要求1或2所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到所述Y-支路衰減器的普通波導(dǎo)。
5.如權(quán)利要求1到4所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述用于減小交擾的裝置包括平行于縱向方向配置的所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂。
6.如權(quán)利要求1至5所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述用于減小交擾的裝置包括散布在所述基底上的未導(dǎo)向輻射的濾波器，該濾光器被安裝在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器之間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述濾光器包括配置在耦合所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器的連接光波導(dǎo)一側(cè)的金屬狹條。
8.如權(quán)利要求7所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述金屬狹條之間的間隙約為所述連接光波導(dǎo)MFD的170％。
9.如權(quán)利要求7所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述金屬狹條的長(zhǎng)度約為4mm。
10.如權(quán)利要求7所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述金屬狹條被集成于所述Y-支路衰減器電極的一個(gè)延伸區(qū)，使得在所述電極之間的間隙，在所述延伸區(qū)的第一部分，從所述光波導(dǎo)MFD的約100％逐漸增加到約170％，而在所述延伸區(qū)的第二部分約為所述光波導(dǎo)MFD的約170％。
11.如權(quán)利要求10所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述延伸區(qū)的第二部分具有約為4mm的長(zhǎng)度。
12.如權(quán)利要求1到11所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述用于減小交擾的裝置包括用于所述Y-支路衰減器的波導(dǎo)，其寬度比所述Mach-Zehnder調(diào)制器波導(dǎo)的寬度小5％和16％之間。
13.如權(quán)利要求12所述的集成光學(xué)器件，其特征在于，所述Y-支路衰減器的波導(dǎo)寬度比所述Mach-Zehnder調(diào)制器的波導(dǎo)寬度小8％。
14.一集成光學(xué)器件，包括一基底，一集成在所述基底上的Mach-Zehnder調(diào)制器，其特征在于，它還包括一集成在所述基底上的Y-支路衰減器，所述Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂。
15.一種用于減少包括集成在基底上的光波導(dǎo)的至少兩個(gè)器件間的交擾的方法，所述光學(xué)器件的每個(gè)包括至少一個(gè)光波導(dǎo)的多模區(qū)部分，所述交擾是由在基底上所述光學(xué)器件之間所組成的一個(gè)區(qū)域中傳播的未導(dǎo)向光輻射所產(chǎn)生的，所述方法包括濾除在所述區(qū)域中的所述未導(dǎo)向的輻射。
16.一發(fā)射模塊，包括一發(fā)射一光信號(hào)的激光源，一用于調(diào)制所述光信號(hào)強(qiáng)度的集成光學(xué)器件，包括一在基底上形成的Mach-Zehnder調(diào)制器，其特征在于，所述集成光學(xué)器件還包括一在所述基底上形成的、被光耦合到所述調(diào)制器的Y-支路衰減器，以提供一衰減范圍，以及減小在所述Y-支路衰減器和所述Mach-Zehnder調(diào)制器之間交擾的裝置，從而該光學(xué)器件在衰減范圍至少為6dB時(shí)，其消光比至少為18dB。
17.一發(fā)射模塊，包括一發(fā)射光信號(hào)的激光源，一用于調(diào)制所述光信號(hào)強(qiáng)度的集成光學(xué)器件，包括一基底上形成的Mach-Zehnder調(diào)制器，其特征在于，所述集成光學(xué)器件還包括一在所述基底上形成的Y-支路光衰減器，以及所述Mach-Zehnder調(diào)制器被光耦合到所述Y-支路衰減器的一個(gè)臂。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)射模塊，其特征在于，所述Y-支路衰減器位于所述Mach-Zehnder調(diào)制器的上游。
19.如權(quán)利要求17所述的發(fā)射模塊，其特征在于，所述Y-支路衰減器位于所述Mach-Zehnder調(diào)制器的下游。
20.如權(quán)利要求18所述的發(fā)射模塊，其特征在于，所述集成光學(xué)器件包括一耦合到所述Y-支路衰減器的第二臂的仿真波導(dǎo)和光耦合到所述仿真波導(dǎo)的反饋電路，所述反饋電路包括用于控制所述發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的電控制電路。
全文摘要
透露了集成在一平面基底上、包括被光耦合到Mach－Zehnder調(diào)制器的Y－支路衰減器的光學(xué)器件。該器件也包括用于減小由在Y－支路衰減器和Mach－Zehnder調(diào)制器之間造成的交擾的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)把Mach－Zehnder調(diào)制器連接到Y(jié)－支路衰減器的一個(gè)臂，減小了交擾。本發(fā)明也包括含該集成器件的反射模塊。
文檔編號(hào)H04B10/85GK1395771SQ01803775
公開(kāi)日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月17日
發(fā)明者A·卡斯托爾迪, D·夏恩卡勒波爾, F·德?tīng)枈W托 申請(qǐng)人:康寧O.T.I股份公司