[發明專利]馬赫曾德爾電光調制器及調制方法

有效

• 申請號: 202110474166.7
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113126332B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 韓海龍;劉曉平;李凌云;原蒲升;尤立星
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/035
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

本發明提供一種馬赫曾德爾電光調制器及調制方法，包括第一2×2MMI結構、第二2×2MMI結構及2個相位調制臂，其中，相位調制臂位于所述第一2×2MMI結構及第二2×2MMI結構之間，且相位調制臂的兩側具有DC電極及RF電極，以構成包括1個輸入光波導及3個輸出光波導的電光調制器；且電光調制器位于第一環境中，3個輸出光波導分別與位于第二環境中的3個輸出光纖耦合，且第一環境中的溫度小于第二環境中的溫度。本發明可減少光波在低溫區域的耗散，從而可降低制冷能耗，同時，降低傳輸系統比特能耗；進一步的，電光調制器偏置在工作區域，使第一輸出光波導輸出最小光強，使得調制信號具有較高的消光比。

技術領域

本發明屬于光通信領域，涉及一種馬赫曾德爾電光調制器及調制方法。

背景技術

目前，基于室溫CMOS技術的數據中心和高性能計算機(HPC)的功耗不斷增長，人們開始轉向高速率低功耗的低溫計算領域尋求替代方案。然而，所有的低溫處理器的實現，都需要在低溫和室溫之間進行大量的高速數據傳輸。例如，基于單磁通量子(SFQ)信號的經典處理器需要工作在約4K溫區，而超導量子計算的工作溫度需要低于100mK。因此，它們都需要在低溫和室溫設備之間進行高速低功耗的數據傳輸。顯然，光互聯技術比傳統的電互聯技術更加適合這一應用場景。

在基于外調制的光互聯技術中，只需要將電光調制器置于低溫區域工作，而光源和探測器則可以工作在室溫區域，這樣可以最大限度地減少低溫區域的熱量耗散，減輕制冷方面的壓力和傳輸系統比特能耗。因此，基于高效電光調制器的外調制光互聯技術有望成為實現低溫-室溫微弱信號傳輸的理想解決方案。但是，傳統的室溫電光調制器由于其結構設計和工作偏置點的選擇，使得大量的光場耗散在低溫區域，使得制冷功耗增加，導致其比特能耗較高。例如，基于Y型結構的馬赫增德爾電光調制器，其工作原理是：當兩個支路信號合在一起時，合成的光信號將是一個強度大小受調制信號影響變化的干涉信號，干涉增強時，大部分光輸出低溫區域，但是，干涉減弱時，大部分光將耗散在低溫區域。另外，為了適應微弱信號傳輸，通常調制器會被偏置在線性最佳區域來工作，而在這種情況下，會有大部分光耗散在低溫區域，增加數據傳輸的比特能耗。

鑒于此，提供一種馬赫曾德爾電光調制器及調制方法，實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種馬赫曾德爾電光調制器及調制方法，用于解決現有技術中電光調制器的光場耗散在低溫區域，使得制冷功耗增加，導致比特能耗較高的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種馬赫曾德爾電光調制器，所述電光調制器包括：

第一2×2MMI結構、第二2×2MMI結構及2個相位調制臂，所述相位調制臂位于所述第一2×2MMI結構及第二2×2MMI結構之間，且所述相位調制臂的兩側具有DC電極及RF電極，以通過所述DC電極對所述第一2×2MMI結構分成的兩束光進行偏置，并通過所述RF電極施加調制信號，以構成包括1個輸入光波導及3個輸出光波導的電光調制器；

其中，所述電光調制器位于第一環境中，3個所述輸出光波導分別與位于第二環境中的3個輸出光纖耦合，且所述第一環境中的溫度小于所述第二環境中的溫度。

可選地，所述第二環境中的溫度為20℃～25℃。

可選地，所述第一環境中的溫度為0℃以下。

可選地，所述電光調制器包括鈮酸鋰電光調制器、硅電光調制器及氮化硅電光調制器中的一種。

可選地，所述電光調制器包括應用于單磁通量子信號的電光調制器或應用于超導量子計算的電光調制器。

本發明還提供一種馬赫曾德爾電光調制器的調制方法，包括以下步驟：