[發明專利]一種全光相位調制器

有效

• 申請號: 201710205287.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107070559B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 吳重慶
• 申請（專利權）人: 南京恒高光電研究院有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/54;H04B10/548;H04B10/564;G02F1/35;G02F2/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種全光相位調制器，包括差動平衡信號形成單元和光相位調制單元，光相位調制單元包括半導體光放大器；差動平衡信號形成單元，用于將波長為λ₁的強度調制的光信號變成兩路差動平衡信號，這兩路差動平衡信號分別與探測光同向、反向注入半導體光放大器；這兩路差動平衡信號分別為波長為λ₁的第一路光信號和波長為λ′₁的反碼后的第二路光信號，第一路光信號和反碼后的第二路光信號互為反碼；半導體光放大器，用于根據兩路差動平衡信號與需要被調制的探測光相互作用，產生交叉相位調制。本發明可實現快速調諧、結構簡單且使用方便。

技術領域

本發明涉及相位調制器技術領域，特別是一種全光相位調制器。

背景技術

相移鍵控信號是高速光通信系統廣泛使用的一種調制格式，包括差分相移鍵控信號(DPSK)，四相位相移鍵控信號(QPSK)，以及正交幅度調制信號(QAM)等。隨著通信速率的不斷提高，相移鍵控(PSK)信號成為40Gb/s、100Gb/s以上高速光通信的主流技術。在應用相移鍵控(PSK)信號的系統中，調制器與解調器是兩個關鍵器件。目前國內外已知的相移鍵控(PSK)信號的調制器都是基于電光調制的調制器。

基于馬赫—曾德爾干涉原理的鈮酸鋰(LiNbO₃)電光調制器，其結構如圖1所示.。它是在鈮酸鋰晶體表面上用鈦擴散波導構成的馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)。輸入光經過一個Y型波導分成兩路，在經過上下兩路干涉臂時受到電光調制產生相移差，在另一個Y型波導進行干涉疊加，其輸出幅度與兩個臂的相位差有關。因此，輸出光功率與調制電壓有關。為了選擇合適的工作點，除了調制電壓以外，還要加一個直流偏置電壓，以確保實現調制器的不同功能。

在實現相位調制的時候，需要把直流偏置工作點放在零點，控制電壓為雙極性信號，在調制器的輸出端就可以得到[0,π]相位變化的信號。目前，單通道的40Gb/s電光調制器已經成熟(國產電光調制器仍然存在不穩定的問題)，但是進一步提高電光調制器的單通道速率難度很大(這里，不包括采用雙通道而導致的速率提高)。因為隨著調制速率的增加，要求調制器中的電信號與光信號以行波方式同步傳輸，而且極間電容要非常小，工藝上難以做到。尤其是當超窄光脈沖為fs量級時，要利用電光調制器實現fs級的光調制幾乎是不可能的，不僅無法產生fs級的電脈沖，而且也無法進行電光調制。所以要將fs級的信號調制到光上，從而突破電光調制器的速率極限，是未來調制技術的重大需求之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種全光相位調制器，本發明可實現快速調諧、結構簡單且使用方便。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種全光相位調制器，包括差動平衡信號形成單元和光相位調制單元，光相位調制單元包括半導體光放大器；其中，

差動平衡信號形成單元，用于將波長為λ₁的強度調制的光信號變成兩路差動平衡信號，這兩路差動平衡信號分別與探測光同向、反向注入半導體光放大器；這兩路差動平衡信號分別為波長為λ₁的第一路光信號和波長為λ₁′的反碼后的第二路光信號，第一路光信號和反碼后的第二路光信號互為反碼；其中，|λ₁-λ₁′|＜f，f為預設的最大波長相差值，P₁(t,λ₁)+P₂(t,λ₁′)≡P₀，P₁(t,λ₁)為在時間t時的第一路光信號的功率，P₂(t,λ₁′)在時間t時反碼后的第二路光信號的功率，P₀為常數；

半導體光放大器，用于根據兩路差動平衡信號與需要被調制的探測光相互作用，產生交叉相位調制。