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使用光学调制器的高级调制格式

阅读：1037发布：2020-06-10

专利汇可以提供使用光学调制器的高级调制格式专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种例如光学调制器的系统，其包含光学波导及多个光学共振器。所述光学波导沿平坦衬底的表面定位。所述多个光学共振器也沿所述表面定位且耦合到所述光学波导。所述光学共振器的中的每一者经配置以在不同光学频率处共振耦合到所述光学波导。，下面是使用光学调制器的高级调制格式专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光学通信系统，其包括：
衬底，其具有平坦表面；
第一光学波导，其沿所述表面定位；以及
第一多个光学共振器，其沿所述表面定位且光学耦合到所述第一光学波导，所述第一多个光学共振器中的每一者经配置以在不同光学频率处共振耦合到所述第一光学波导；
第二光学波导；
第二多个光学共振器，其光学耦合到所述第二光学波导，其中所述第二多个光学共振器中的每一者经配置以在与所述第一多个光学共振器中的对应者的光学频率大约相同的光学频率处共振耦合到所述第二光学波导；以及
光学组合器，其具有连接到所述第一光学波导及所述第二光学波导中的对应者的端部的第一及第二输入，且其中所述第一光学波导将光学功率分配器的第一输出在端部连接到所述光学功率组合器的第一输入，且所述第二光学波导将所述光学功率分配器的第二输出在端部连接到所述光学功率组合器的第二输入，且
其中所述第一光学波导与所述第二光学波导及所述第一多个光学共振器与所述第二多个光学共振器经配置以正交相移键控QPSK光学调制一序列波长处的光学载波。
2.根据权利要求1所述的光学通信系统，其中所述第二光学波导沿所述表面定位。
3.根据权利要求1所述的光学通信系统，其中所述第一光学波导与所述第二光学波导及所述第一多个光学共振器与所述第二多个光学共振器的光学核心区域以硅形成、定位于电介质层之上。
4.一种用于制造光学通信装置的方法，其包括：
沿衬底的表面形成第一光学波导及第一多个光学共振器，使得所述第一多个光学共振器中的每一者邻近于所述第一光学波导的区段且光学耦合到所述第一光学波导，所述第一多个光学共振器中的每一者经配置以在不同光学频率处共振；
沿所述表面形成第二光学波导及第二多个光学共振器，使得所述第二多个光学共振器邻近于所述第二光学波导的区段且光学耦合到所述第二光学波导，其中所述第二多个光学共振器中的每一者经配置以大约在所述第一多个光学共振器中的对应者的光学共振频率处共振；
制造具有连接到所述第一光学波导及所述第二光学波导中的对应者的端部的第一及第二输入的光学组合器；以及
制造具有连接到所述第一光学波导及所述第二光学波导中的对应者的端部的第一及第二输出的光学功率分配器，且
其中所述第一光学波导与所述第二光学波导及所述第一多个光学共振器与所述第二多个光学共振器经配置以正交相移键控QPSK光学调制一序列波长处的光学载波。

说明书全文

使用光学调制器的高级调制格式

技术领域

[0001] 本申请案大体上涉及光学通信系统及方法。

背景技术

[0002] 此部分介绍可助于促进更好地理解本发明的方面。因此，此部分的叙述应在此意义上理解且不应理解对现有技术中的内容的承认或对并非现有技术中的内容的承认。

[0003] 光学调制器常使用一或多个马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪。这些装置通常包含电光学调制器。已在多种光学媒体(包含硅、化合物半导体及LiNbO3)中实施此类调制器。尽管这些装置能够高速执行，但其也可消耗显著的功率，(例如)以加热或电偏振波导区段以调制所述区段的折射率。当集成到光学系统中时，所述系统的功率消耗的显著部分可由所述光学调制器所致。

发明内容

[0004] 一个方面提供一种系统，例如，光学调制器。所述系统包含光学波导及多个光学共振器。所述光学波导沿平坦衬底的表面定位。所述多个光学共振器也沿所述表面定位且耦合到所述光学波导。所述光学共振器中的每一者经配置以在不同光学频率处共振耦合到所述光学波导。

[0005] 另一方面提供一种例如用于制造光学系统(例如调制器)的方法。所述方法包含沿衬底的表面形成光学波导及多个光学共振器。执行所述形成，使得所述共振器中的每一者邻近于所述光学波导的区段且光学耦合到所述光学波导。所述共振器中的每一者经配置以在不同光学频率处共振。

[0006] 上述实施例中的一些包含第二光学波导及光学耦合到所述第二光学波导的第二多个光学共振器。所述第二多个光学共振器中的每一者经配置以在与所述第一多个光学共振器中的对应者的光学频率大约相同的光学频率处共振耦合到所述第二光学波导。在一些此类实施例中，所述第一光学波导可将光学功率分配器的第一输出在端部连接到光学功率组合器的第一输入，且所述第二光学波导可将所述光学功率分配器的第二输出在端部连接到光学功率组合器的第二输入。在一些此类实施例中，所述第一及第二光学波导及所述光学共振器经配置以在一序列波长处正交相移键控(QPSK)光学调制光学载波。

[0007] 在上述实施例中的任一者中，光学共振器中的一些可过耦合到其相关联的光学波导。在任一实施例中，光学波导及共振器的光学核心区域可以硅形成、定位于电介质层之上。任一实施例可包含光源，所述光源经配置以输出光学信号使得所述光学信号包含对应于光学共振器的共振频率的频率分量。在任一实施例中，每一光学共振器可包含经配置以对其实现准静态光学路径调整的第一光学相位调制器及经配置以在至少约1GHz的频率处实现光学路径调整的第二光学相位调制器。附图说明

[0008] 现将结合附图参考以下描述，在附图中：

[0009] 图1说明本发明的实施例，其中光学系统(例如正交相移键控(QPSK)调制器)使用分配器、组合器、将所述分配器的输出耦合到所述组合器的输入的一对两个光学波导及多对光学微腔共振器(例如环共振器)而实施；

[0010] 图2说明根据光学系统的一个实施例的图1的光学路径及邻近的环共振器的截面图；

[0011] 图3A到3D说明耦合到环共振器的波导的实例振幅及相位特性；

[0012] 图4说明单个环共振器(例如，图1的环共振器中的一者)，其具有准静态光学路径长度调整器及经配置以依介于1GHz或几GHz与几十GHz之间的速率调制路径长度的高速光学路径长度调整器；

[0013] 图5A到5E说明图4的共振器的各种实施例的截面图，其展示可用于改变共振器的光学路径长度的特征(包含电光学调制器(图5A及5B)及热移相器(图5C到5E))；

[0014] 图6A、6B、7A及7B说明例如具有欠耦合环共振器(图6A及6B)及过耦合环共振器(图7A及7B)的图1的波导中的一者的振幅及相位特性；

[0015] 图8A及8B分别说明与耦合到图1中的四个环共振器的波导相关联的四个传输特性的振幅及相位响应，其中每一环共振器可控制以具有高于及低于WDM信道频率的两个预定共振频率中的一者；

[0016] 图9A及9B说明经配置以控制图1的环共振器的共振频率以调制载波信号的控制器的实施例；以及

[0017] 图10呈现例如用于制造例如通过本文的各种实施例(例如，图1到9)所描述的光学系统的方法。

具体实施方式

[0018] 发明者已确定可通过使用光学耦合到波导以调制多个波长中的每一者处的光学载波信号的相位的多个可控制光学微腔共振器(例如环共振器)而克服常规调制器的一些限制。此组合件可形成紧凑且低功率的光学调制器的基础，所述光学调制器可提供在WDM(波分多路复用)通信系统中的多个信道的QPSK(正交相移键控)调制。预期一些所描述的实施例通过提供每一环共振器的共振频率的准静态调整来补偿制造变化而对此类制造变化相对稳健。一些所描述的实施例可使用常用于半导体处理中的处理工具而形成于常见且低廉的半导体衬底(例如硅晶片)上。因此，期望一些实施例可使用其它架构(例如使用MZI(March-Zehnder干涉仪)的架构)而以比类似系统低的成本进行制造。

[0019] 相比于LiNbO3及III-V半导体，硅具有相对较弱的电光响应。此小响应对使用基于Si的调制器(其利用低电压硅MZI)提出重大挑战。然而，发明者已认知到，硅的电光响应可基于微腔共振器而足以实现有效的且具有成本效益的光学调制器。此外，低电压硅调制器具有显著减小一些集成光子装置的功率消耗的潜力。

[0020] 转到图1，说明根据一个实施例的设备100，例如，WDM QPSK调制器。1×2耦合器110接收待调制的光学载波信号120，例如，具有多个WDM信道波长λ1、λ2、λ3…λM或(等效地)多个WDM信道频率f1、f2、f3…fM的未调制(CW)激光输出。在一些实施例中，载波信号120可能已经用与由设备100施加的额外调制不兼容的方式而调制。例如，载波信号120可能还包含并非为先前已调制以传输数据的组{f1、f2、f3…fM}的成员的频率。

[0021] 光源125可产生载波信号120。光源125可包含(若干)光学组件(举例而言，例如激光器及组合器)以产生载波信号120。在一些实施例中，光源125产生通过在信道频率f1、f2、f3…fM处具有信号分量的梳127所例示的频率梳。所述频率不限于任何特定值，且可处于用于光学通信的任何波段中，例如，在S波段(1460纳米到1530纳米)、C波段(1530纳米到1565纳米)或L波段(1565纳米到1625纳米)中。此外，梳127的频率分量可隔开WDM栅格间距Δf，例如，所述频率分量的规则、大致平均的间距达相同频率差(例如，约100GHz)。

[0022] 耦合器110可使载波信号120的功率大致相等地分配，以将第一载波部分120a引导到第一光学波导130(例如平坦或隆脊波导)。耦合器110将第二载波部分120b引导到第二光学波导140(例如平坦或隆脊波导)。光学波导130及140的核心区域被包覆层145环绕，包覆层145可包含(例如)下伏电介质材料及/或上伏电介质材料及/或空气。在一些实施例中，移相器180具有位于光学波导140的光学路径中的一部分。在所说明的实施例中，移相器180经配置以将净相移外加于约π/2(例如π/2±20％，或更一般来说，(π/2±10％)+nπ)的载波部分120b上，其中n＝0、1、2…。光学组合器170从光学波导130及140接收第一及第二信号部分，且将这些信号部分组合成输出信号199。

[0023] 设备100包含微腔共振器(例如，环共振器)的第一组150及第二组160。为方便起见，第一组150及第二组160可分别称为环共振器150及环共振器160，且在无需进一步区别时，单个环共振器可称为环共振器150或160。环共振器150及160各自在由所述环共振器的自由光谱范围(FSR)而分离的一系列共振频率中的一者处共振。可从环核心及包覆材料的光学性质以及特定环的几何形状而确定特定环共振器的共振频率。在各种实施例中，载波信号120的光的频率范围通常被约束在具有最小FSR的环共振器的一个FER周期内。FSR通常与环共振器的光学路径长度成反比，因此较小的环直径将导致环共振器150及160的较大FSR，从而减轻对载波信号120频率范围的约束。因此，载波信号120的频率范围通常可仅包含环共振器150、160中的每一者的单个共振频率。此单个共振频率可在本文大体称为fr。第一组150包含具有接近f1、f2、f3…fM的对应共振频率的环共振器150-1、150-2、150-3…150-M。第二组160包含也具有接近f1、f2、f3…fM的对应共振频率的环共振器160-1、160-2、160-3…160-M。“接近”意味着可如下文所描述而将环共振器150及160中的每一者的fr控制在窄范围内，其包含对应WDM信道频率(例如，f1、f2…fM中的一者)。所述范围可例如小于约栅格间距Δf。在一些实施例中，所述范围可不大于Δf的约10％。

[0024] 在一些实施例中，环共振器150及160被组织为环共振器对(如所说明)，使得一对包含来自具有约相同的共振波长且与垂直于波导130及140的轴大约对准的组150及160中的每一者的环共振器。然而，实施例不限于此种配对。在所说明的实施例中，第一对包含具有接近f1的共振频率的环共振器150-1及环共振器160-1。第二对包含具有接近f2的共振频率的环共振器150-2及环共振器160-2。第三对包含具有接近f3的共振频率的环共振器150-3及环共振器160-3。第M对包含具有接近fM的共振频率的环共振器150-M及环共振器160-M。
实施例不限于第一环共振器组150及第二环共振器组160中的环共振器的任何特定数目。此外，组150及160中的一者或两者可包含未通过组150及160中的另一者中的具有相同共振频率的环共振器而匹配的一或多个环共振器。

[0025] 图2示意性地说明波导130的核心及代表性环共振器150的截面图。为供稍后参考，波导130的核心及环共振器150的光学核心的区段经展示为分离横向距离D。波导130及环共振器150各自具有宽度W及高度H。尽管波导130的核心及环共振器150的光学核心的区段经展示为各自具有相同宽度，但实施例不限于此类情况。可在衬底210(例如硅晶片)上由半导体(例如硅)形成波导130及环共振器150的核心。包覆层145可包含位于衬底210与波导130之间且位于衬底210与波导环共振器150之间的电介质层220。包覆层145还可包含覆盖电介质层220的电介质230。电介质层220及电介质230充当用于波导130及环共振器150-1的包覆层，使得光学信号实质上被限制在这些结构中且通过这些结构引导。

[0026] 其上形成设备100的便利平台为绝缘体上硅(SOI)晶片，但本发明的实施例不限于此。例如，可于任何合适结构上形成CVD电介质层(例如等离子氧化物)，且可通过任何合适方法在其上形成硅层。其它实施例可使用由例如玻璃、蓝宝石或化合物半导体形成的衬底。电介质230可为合适电介质材料，例如，氧化硅、氮化硅、苯并环丁烯(BCB)或空气。出于本发明的目的，“空气”包含真空。

[0027] 波导130及环共振器150可由任何常规或非常规光学材料系统(例如，硅、LiNbO3、例如GaAs或InP的化合物半导体，或电光聚合物)形成。作为非限制性实例，本文所描述的一些实施例以Si实施。尽管本发明的范围内的实施例不限于Si，但此材料相对于其它材料系统提供一些益处，例如，相对较低的成本及发展良好的制造基础结构。

[0028] 再次参考图1，所述组150中的每一环共振器光学耦合到波导130。所述组160中的每一环共振器光学耦合到波导140。在本文及权利要求书中，当一环共振器过耦合或欠耦合到波导时，所述环共振器被界定为光学耦合到所述波导，如下文进一步描述。

[0029] 如光学组件技术领域的技术人员所了解，在波导130内传播的光可例如经由消散波耦合而耦合到所述组150的环共振器，且在波导140内传播的光可例如经由消散光耦合而耦合到所述组160的环共振器。通过此耦合，在波导130、140中传播的光能量的一部分耦合到环共振器150、160。耦合度取决于传播光的波长以及其它因素。当微腔共振器的光学路径长度为耦合光的波长的整数倍时，可发生相对最大耦合，以在波导的通带中产生陷波。如下文进一步论述，可采用此陷波响应以用在低功率光学调制器中。

[0030] 在本文中，当环共振器与波导的紧邻区段(例如环共振器150及波导130的邻近区段)之间的耦合约等于环共振器中的往返损失时，环共振器及波导的紧邻区段被界定为临界耦合。在此情况中，D＝Dc(图2)。例如，如果所述往返损失为约1dB，那么当环共振器150与波导130之间的耦合也为约1dB时，环共振器150与波导130临界耦合。换句话说，在紧邻环共振器的波导中传播的光学信号的约1dB部分通过例如消散波耦合而传送到环共振器。当DDc时，所述环共振器与所述波导欠耦合，例如，所述耦合小于所述环共振器中的往返损失。如下文进一步提供，当D大于最大耦合距离Dmax时，所述环共振器与所述波导可被视为非耦合。

[0031] 这些方面通过图3A到3D进一步说明，其中任意环共振器的共振频率为约f'。图3A及3B分别展示耦合到环共振器(例如环共振器150-1)的邻近区段的波导(例如波导130)的转移函数Guc(f)的简化且非限制性振幅及相位特性，对于所述情况，所述波导与环共振器欠耦合。图3C及3D分别展示耦合到环共振器(例如环共振器150-1)的波导(例如波导130)的转移函数Goc(f)的简化且非限制性振幅及相位特性，对于所述情况，波导与环共振器过耦合。

[0032] 所述转移函数Guc(f)及Goc(f)的振幅特性在性质上是类似的，针对欠耦合情况(图3A)及过耦合情况(图3C)各自在f'处具有局部最小值。对于欠耦合情况，转移函数Guc(f)(图
3B)的相位从f<>f'处的所述相位可在约f'处具有不定值。对于过耦合情况，转移函数Goc(f)(图3D)的相位从f<>fr处的最终值在图3B及3D两者中，是任意的，且可在两个图中
不同。

[0033] 如下文进一步论述，当为约π弧度时，可采用环共振器150与波导130之间的耦合以产生对在所述波导130中传播的信号的BPSK(二元相移键控)调制。在过耦合情况中，预期始终满足此条件。在欠耦合情况中，当环共振器与波导之间的耦合足够强劲时(例如，当D≤DMAX时)，可为至少约π。

[0034] 因此，在本文及在权利要求书中，当光学波导与微腔共振器过耦合、临界耦合或欠耦合时，光学波导与微腔共振器“光学耦合”。关于环共振器及紧邻波导的术语“欠耦合”被界定为意味着环共振器与波导并非过耦合，但经充分耦合以产生至少约π弧度的波导的转移函数的相位改变。核心区段距波导足够距离(例如，D>Dmax)使得由环共振器产生的转移函数的任何相位变化小于约π弧度的环共振器被视为“非耦合”。

[0035] 返回参考图1，所述组150中的每一者可具有不同的物理路径长度。所述环共振器不限于任何特定路径形状。例如，所述环共振器的光学路径可具有圆形、椭圆形或“跑道”形状，但圆形路径形状可为优选的以减少环共振器中的损失。在圆形路径的实例情况中，环共振器150-1可具有半径r1，环共振器150-2可具有半径r2>r1，环共振器150-3可具有半径r3>r2等等。半径r1可经选择使得环共振器150-1具有引起波导130光学耦合到其以在约f1处共振的物理路径长度。半径r2可经选择使得环共振器150-2具有引起波导130光学耦合到其以在约f2处共振的物理路径长度。半径r3可经选择使得环共振器150-3具有引起波导130光学耦合到其以在约f3处共振的物理路径长度，以此类推，如所说明。

[0036] 图4说明可表示环共振器150、160的任一者的具有共振频率f'的单个环共振器410的非限制性实施例。环共振器410具有光学路径长度l，且包含两个可电控制或可热控制光学路径长度调整器(例如，移相器420及430)。控制器440提供经适当配置的信号以控制可电控制或可热控制移相器420。控制器450提供经适当配置的信号以经由控制线460控制可电控制或可热控制移相器430。

[0037] 可控制移相器420可经配置以对所述光学路径长度l提供准静态(例如相对较缓慢)的调整，而调整器430可经配置以提供相同光学路径长度l的相对快速调整。例如，可控制移相器420可为具有约一秒的响应时间的热移相器。此缓慢移相器可用于微调所述光学路径长度l以考虑例如所述光学路径长度的制造或操作温度变化的目的。可例如通过适当设定此缓慢移相器而将每一共振器的fr调谐为约等于WDM信道频率f1…fM中的一者。可控制移相器430可为用于迅速调制两个预定值中的一者之间的光学路径长度的电光移相器。例如，控制器450可以介于1GHz或几GHz与几十GHz之间的速率调制光学路径长度l以提供光学载波的数据调制。如下文进一步论述，所述调制可引起环共振器410在fn-δ与fn+δ(其中n＝1、2、3…m)的共振频率之间迅速切换，以借此将数据施加于具有信道频率f1、f2、f3…fM中的一者的光学载波信号上，其中所述载波信号在邻近及光学耦合或可耦合波导中传播。

[0038] 返回参考图1，环共振器150-1、150-2、150-3…150-M中的每一者包含对应控制线155-1、155-2、155-3…155-M。类似地，环共振器160-1、160-2、160-3…160-M中的每一者包含对应控制线165-1、165-2、165-3…165-M。控制器155及165中的每一者可经配置以将调制信号提供到如关于图4中的控制线460所描述的对应环共振器。

[0039] 图5A到5E说明但不限于由半导体(例如，硅)形成且经配置以具有可调整共振频率的环共振器的若干实例的横截面。尽管图5A到5E的实施例呈现为用于实现环共振器150及160的共振频率的可变控制的合适结构的实例，但本发明的实施例不限于共振频率控制的任何特定类型，其可通过任何常规或未来发现的方法而实施。

[0040] 图5A及5B说明可通过电光学调制控制其共振频率的环共振器。这些结构可提供高频率切换，及因此可适于可控制相位调制器430。图5A中的环共振器包含具有形成p-n结(例+ +如，p-n 二极管)的n掺杂及p掺杂部分的光学核心区域。重掺杂n及p区域提供到所述核心区域的电接触。所述核心区域经构造而使得半导体核心的折射率取决于电子浓度。可通过将可变反向偏压施加于所述p-n结上而调制所述电子浓度。通过改变所述环共振器的折射率及光学路径长度而改变所述环共振器的共振频率。图5B中的环共振器包含由纯质半导体形+ +
成的光学核心区域。掺杂n 及p区域提供到纯质区域的电接触且形成p-i-n二极管。如关于图5A所描述，还可通过透过调制所述p-i-n二极管两端的反向偏压来改变所述纯质区域的电子密度而调制图5B的环共振器的共振频率。

[0041] 图5C到5E说明可通过加热其内的环状波导核心来改变共振频率的环共振器的实施例的截面图。这些结构提供相对缓慢的光学路径长度调整，且因此可适于可控制移相器420。在图5C中，所述环共振器的波导的核心区域由p型半导体形成，且重掺杂p+区域提供到所述核心区域的电接触。图5D说明核心区域由n型半导体形成及重掺杂n+区域提供到所述核心区域的电接触的类似实施例。在这些实施例中的每一者中，可通过使电流经由所述重掺杂区域通过所述核心区域而加热所述环共振器的波导或其区段。作为响应，电阻性加热将使所述环共振器变暖，其通过热-光效应而改变其折射率，借此改变共振频率。图5E展示依靠加热的另一实施例，但对于此实施例，加热由形成于包覆层520之上的电阻加热器元件
510提供。所属领域的技术人员熟悉形成电阻加热器元件。

[0042] 现考虑图6A及6B，其说明欠耦合到环共振器(例如，环共振器150-1)的波导(例如，波导130)的转移函数的振幅及相位特性。参考环共振器150-1提出下文论述。基于此描述，所属领域的技术人员能立刻了解，所描述的原理还可适用于其它环共振器。环共振器150-1经配置以响应于对其施加控制信号而在f1-δ与f1+δ的共振频率之间切换。对于环共振器150-1，振幅特性610及相位特性620与f1-δ处的较低共振频率(即，指示为f-)相关联，且不同振幅特性630及不同相位特性640与f1+δ处的较高共振频率(即，指示为f+)相关联。

[0043] 首先考虑环共振器的共振频率为f1-δ的情况，当在波导130内传播具有f1的频率的光学信号部分120a时，所述信号通过振幅特性610而衰减到值650。所述光学信号的频率由于约等于振幅特性610与630交叉处的频率(例如，f1)而被视为对应于环共振器的共振频率。所述信号的相位通过相位特性620而移位到指示为的值660。现在，当所述环共振器的共振频率为f1+δ，所述信号再次通过振幅特性630而衰减到约相同的值650。然而，所述信号的相位通过相位特性640而位移到指示为的值670。δ的大小可经设定使得相对相位位移为约π弧度。因此，可通过使所述环共振器的共振频率可控制地在f1-δ与f1+δ之间切换而对所述传播信号进行BPSK调制。

[0044] 图7A及7B说明两个不同调制状态期间的波导(例如，波导130)过耦合到可控制环共振器(例如，环共振器150-1)的实例情况的振幅及相位特性。振幅特性710及相位特性720分别描述在环共振器150-1的共振频率fr为f1-δ(即，指示为f-)时由环共振器与波导之间的耦合产生的振幅减小及相位位移。振幅特性730及相位特性740分别描述在fr＝f1+δ(即，指示为f+)时由环共振器与波导之间的耦合产生的振幅减小及相位位移。对于振幅特性710及730两者，传播信号振幅在载波频率f1处减小到值750。对于fr＝f1-δ的情况，光学载波在频率f1处的相位位移通过相位特性720而展示为参考数字760处的对于fr＝f1+δ的情况，光学载波在频率f1处的相位位移通过相位特性740而展示为参考数字770处的如先前所描述，δ的值可经选择使得两个不同调制状态的相对相位位移为约π弧度。因此，可通过过耦合环共振器上的此操作而对载波频率f1处及在波导130中传播的光学载波信号进行BPSK调制。

[0045] 图8A及8B分别示意性地说明波导(例如，波导130)在过耦合到多个环共振器(例如，环共振器150-1、150-2、150-3…150-M)时的振幅及相位特性。所述波导可传输如由光源125(例如，WDM多信道光源或波长可调光源)产生的在多个频率(例如，f1、f2、f3…fM)处传播的光学载波。通过适当地切换环共振器150的调制状态，可用其到波导130的耦合特性如图
8A到8B所展示的一系列环共振器而对在f1、f2、f3…fM处的光学载波部分120a的任何信号分量进行独立地BPSK调制。类似地，通过适当地调制所述系列环共振器160的状态，在f1、f2、f3…fM处的光学载波部分120b的任何信号分量可进行BPSK调制。

[0046] 回顾图1，与波导140(图1)对齐或耦合到波导140的移相器180可将约相对π/2相位位移施加到载波部分120b。接着，当组合器170重新组合载波部分120a与120b时，经QPSK调制的输出信号199将产生，使得波导130及波导140产生经QPSK调制的输出信号199的相应同相及正交分量。由于环共振器150与160可独立调制载波信号120的多个波长分量，所以设备100提供执行WDM QPSK的能力。设备100的实施方案可非常紧凑(例如，集成光学装置)，借此在一些实施例中提供小型且低成本的WDM QPSK光学调制器。

[0047] 图9A及9B说明用于将输入数据映射到如图1所展示的控制线155-1、155-2、155-3…155-M及165-1、165-2、165-3…165-M的电模块的两个代表性及非限制性实施例。图9A说明电切换模块910。切换模块910经配置以在用于控制线155-1、155-2、155-3…155-M中的对应者的输入920-1、920-2、920-3…920-M处接收数据流。切换模块910经进一步配置以在用于控制线165-1、165-2、165-3…165-M中的对应者的输入930-1、930-2、930-3…930-M处接收数据。可控制电切换模块910以排列所述输入920-1到920-M及930-1到930-M处的数据流到所述组控制线155-1到155-M及165-1到165-M上的映射。出于此原因，切换模块910实现所接收的WDM数据流到通过图1的设备100调制的信道上的不同映射。图9B说明经配置以在输入950处接收单个电调制信号且对所述信号进行功率分配以对控制线155-1、155-2、155-
3…155-M中的每一者及控制线165-1、165-2、165-3…165-M中的每一者产生其个别电控制信号的电功率分配器模块940。

[0048] 运用切换模块910，环共振器150及160中的每一者可视为用于独立于WDM光学载波的其它频率信道而调制的单频率信道的调制器。模块910实现将分离数据流重新布置在所述组光学调制信道上。运用模块940，经由输入950接收的数据流可在控制线155及165之间进行功率划分，以用协调方式调制环共振器150与160以传输所述所接收的数据流。所属领域的技术人员将了解，环共振器150及160可通过模块(例如模块910、940)及其变体而操作以提供独立且协调调制的各种组合以发射数据。模块910及940中的每一者可包含如实施所接收的数据的所要映射以控制输出所需的电子组件的任何组合。电输出的类型可对应于适于环共振器150、160的调制结构的控制信号类型，例如，如图4所说明。

[0049] 现转到图10，描述一种例如用于形成根据各种实施例的光学装置的方法1000。通过但不限于参考先前例如在图1到9中所描述的元件而描述方法1000的步骤。方法1000的步骤可以不同于所说明顺序的另一顺序执行，且在一些实施例中可被完全省略及/或同时或在并行群组中执行。方法1000通过但不限于以并行方式(例如通过同时处理共同衬底)执行的步骤而说明。例如，利用多个衬底的其它实施例可部分或完全按顺序且以任何顺序执行所述步骤。

[0050] 方法1000以项目1001开始。在步骤1010中，沿衬底的表面形成光学波导(例如，波导130)及多个光学共振器(例如，共振器150)。所述形成经执行使得所述共振器中的每一者邻近于所述光学波导的区段且光学耦合到所述光学波导。所述共振器中的每一者经配置以在不同光学频率处共振。

[0051] 方法1000的一些实施例包含沿所述表面形成第二光学波导(例如，波导140)及第二多个共振器(例如，共振器160)的步骤1020。所述第二多个共振器邻近于所述第二光学波导的区段且光学耦合到所述第二光学波导。所述第二多个共振器中的每一者经配置以大约在所述第一多个共振器中的对应者的光学共振频率处共振。

[0052] 所述方法1000的一些实施例包含形成控制器(例如，控制器440及450)的步骤1030。所述控制器能够改变所述共振器的共振频率。方法1000的一些实施例包含将光源(例如，光源125)在端部耦合到光学波导的步骤1040。所述光源经配置以输出包含对应于多个共振器的共振频率的频率分量的光学信号。

[0053] 在方法1000的任何实施例中，所述形成可包含制造光学功率分配器(例如，分配器110)。所述分配器具有连接到所述光学波导中的对应者的端部的第一及第二输出。在任何此类实施例中，所述第一及第二多个光学共振器可操作以WDM QPSK调制通过所述光学功率分配器接收的光学载波。

[0054] 在方法1000的任何实施例中，所述形成可包含制造光学组合器(例如，组合器170)。所述组合器具有连接到所述光学波导中的对应者的端部的第一及第二输入。在任何实施例中，所述共振器中的一些可过耦合到所述光学波导。在任何实施例中，所述光学波导及所述共振器的光学核心区域可以定位于电介质层上的硅区域形成。在任何实施例中，每一共振器可包含经配置以实现所述每一共振器的准静态光学路径调整的第一光学移相器，且可包含能够在1GHz或1GHz以上的频率处改变光学路径长度的第二光学移相器。

[0055] 与本申请案相关的技术领域的技术人员将了解，可对所描述的实施例做其它及进一步添加、删除、代替及修改。

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