[發明專利]硅基高速雙載波雙偏振調制器集成芯片

有效

• 申請號: 201611088806.6
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106788765B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李明;唐健;劉宇;袁海慶;祝寧華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;H04B10/54
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種硅基高速雙載波雙偏振調制器集成芯片，其特征在于，包括第一單模垂直耦合光柵(1a)、第一調制模塊(1)、第二單模垂直耦合光柵(1b)、第二調制模塊(2)、2×1多模干涉耦合器(7)和雙模垂直耦合光柵(8)，其中：

第一單模垂直耦合光柵(1a)接收外部輸入的激光光束a，將激光光束a耦合入第一調制模塊(1)，第一調制模塊(1)對激光光束a進行移相、強度調制和模式轉換處理后輸出給2×1多模干涉耦合器(7)；

第二單模垂直耦合光柵(1b)接收外部輸入的激光光束b，將激光光束b耦合入第二調制模塊(2)，第二調制模塊(2)對激光光束b進行移相、強度調制和模式轉換處理后輸出給2×1多模干涉耦合器(7)；

其中激光光束a與激光光束b是兩束波長不同的激光；

2×1多模干涉耦合器(7)將接收的兩束激光耦合為一束激光，然后送入雙模垂直耦合光柵(8)，雙模垂直耦合光柵(8)將不同模式的光同時耦合入多模光纖。

2.根據權利要求1所述的硅基高速雙載波雙偏振調制器集成芯片，其特征在于，所述第一調制模塊(1)和所述第二調制模塊(2)，器件組成結構及連接關系相同，每個調制模塊均包括1個1×4多模干涉耦合器，2個電光移相器，4個馬赫曾德調制器，2個2×1多模干涉耦合器，以及1個模式轉換耦合器；調制模塊中各器件之間通過硅基橫電模波導連接，其中傳輸橫電模(TE0)。

3.根據權利要求2所述的硅基高速雙載波雙偏振調制器集成芯片，其特征在于，所述第一調制模塊(1)包括第一1×4多模干涉耦合器(2a)、第一電光移相器(3a)、第二電光移相器(3b)、第一馬赫曾德爾調制器(4a)、第二馬赫曾德爾調制器(4b)、第三馬赫曾德爾調制器(4c)、第四馬赫曾德爾調制器(4d)、第一2×1多模干涉耦合器(5a)、第二2×1多模干涉耦合器(5b)和第一模式轉換耦合器(6a)，其中：

第一1×4多模干涉耦合器(2a)接收第一單模垂直耦合光柵(1a)輸出的激光光束a，第一1×4多模干涉耦合器(2a)將一個波導中的光平分到四個波導，則一束激光光束分為四束激光光束；

四束激光光束中的第一束激光，進入第一馬赫曾德爾調制器(4a)，第一馬赫曾德爾調制器(4a)將電學數字信號調制到光學載波上，進入第一2×1多模干涉耦合器(5a)；

四束激光光束中的第二束激光經第一電光移相器(3a)進行移相后進入第二馬赫曾德爾調制器(4b)，第二馬赫曾德爾調制器(4b)將電學數字信號調制到光學載波上，進入第一2×1多模干涉耦合器(5a)；

第一2×1多模干涉耦合器(5a)將兩個波導中的兩束激光耦合入一個波導，然后進入第一模式轉換耦合器(6a)；

四束激光光束中的第三束激光，進入第三馬赫曾德爾調制器(4c)，第三馬赫曾德爾調制器(4c)將電學數字信號調制到光學載波上，進入第二2×1多模干涉耦合器(5b)；

四束激光光束中的第四束激光經第二電光移相器(3b)進行移相后進入第四馬赫曾德爾調制器(4d)，第四馬赫曾德爾調制器(4d)將電學數字信號調制到光學載波上，進入第二2×1多模干涉耦合器(5b)；

第二2×1多模干涉耦合器(5b)將兩個波導中的兩束激光耦合入一個波導，然后進入第一模式轉換耦合器(6a)；

第一模式轉換耦合器(6a)將兩束相同模式的激光耦合入一個波導，在此過程中其中一束激光模式發生轉換，另一束激光光束模式保持不變；

第一模式轉換耦合器(6a)輸出的激光光束進入2×1多模干涉耦合器(7)。

4.根據權利要求2所述的硅基高速雙載波雙偏振調制器集成芯片，其特征在于，所述1×4多模干涉耦合器由三個1×2多模干涉耦合器級聯而成，第二1×2多模干涉耦合器和第三1×2多模干涉耦合器并列設置，第一1×2多模干涉耦合器與第二1×2多模干涉耦合器和第三1×2多模干涉耦合器均級聯，一束激光經過第一1×2多模干涉耦合器(2-1)后分為兩束激光，其中一束激光進入第二1×2多模干涉耦合器(2-2)后再次分為兩束激光，相同地，另一束激光進入第三1×2多模干涉耦合器(2-3)后也再次分為兩束激光，則一束激光經過1×4多模干涉耦合器后變為四束激光。