调制器、光模块、光通信设备及系统的制作方法

本技术涉及光通信，特别涉及一种调制器、光模块、光通信设备及系统。

背景技术：

1、光通信设备之间能够利用光通信，调制器是光通信设备中的重要组成部分，调制器能够基于射频信号将光调制为光信号，实现电信号到光信号的转换。

2、调制器包括：光波导结构和多个电极结构。其中，光波导结构划分为依次连接的多个光波导段，多个电极结构与多个光波导段并行排布，且多个电极结构与多个光波导段一一对应，电极结构上会传输射频信号，电极结构可以基于该射频信号向对应的光波导段提供电场，以对该光波导段中传输的光进行调制。

3、但是，高频的射频信号在调制器中的衰减较大，导致电极结构基于衰减后的高频的射频信号对光的调制效果较差，使得调制器能够支持的带宽较小。

技术实现思路

1、本技术提供了一种调制器、光模块、光通信设备及系统，可以解决调制器能够支持的带宽较小的问题，所述技术方案如下：

2、第一方面，本技术提供了一种调制器，该调制器包括：马赫-增德(mach-zehnder，mz)型的光波导结构，以及多个电极结构。mz型的光波导结构包括：分路器、两个波导臂和合路器。分路器具有一个入端口和两个出端口，这两个出端口分别连接这两个波导臂的一端。合路器具有两个入端口和一个出端口，这两个入端口分别连接这两个波导臂的另一端。

3、光波导结构划分为与多个电极结构一一对应且依次连接的多个光波导段，所述多个电极结构与所述多个光波导段并行排布；该多个电极结构中的每个电极结构均连接射频信号源，电极结构用于基于来自所述射频信号源的射频信号向对应的所述光波导段提供电场，以对所述光波导段中传输的光进行调制；其中，所述多个电极结构包括相邻的第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构提供的所述电场的方向相反。

4、另外，多个电极结构也可以包括相邻且向对应的光波导段提供方向相同的电场的电极结构。在相邻的两个电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向不相反时，这两个电极结构向对应的光波导段提供的电场的方向相同。当然，多个电极结构也可以不包括相邻且向对应的光波导段提供方向相同的电场的电极结构，本技术对此不作限定。

5、本技术提供的调制器中，光波导结构包括依次连接的多个光波导段，这些光波导段中传输的光能够在对应的电极结构提供的电场中被调制。并且，第一电极结构和第二电极结构基于射频信号向对应的光波导段提供的电场的方向相反。这相当于在调制器中传输的光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。在调制器中传输的光被均衡后，能够均衡调制器中的电极结构基于高频和低频的射频信号对光进行调制的效果，从而实现对调制器的带宽的提升。

6、进一步地，第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源连接，可以通过设计第一电极结构和第二电极结构与射频信号源的连接方式，使得第一电极结构与第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场。以下将以其中的几种可实现方式为例，对第一电极结构与第二电极结构均与射频信号源的连接方式进行讲解。

7、(1)第一种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的相同射频信号向对应的光波导段提供电场。

8、比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。上述相同射频信号包括：第一射频信号和第二射频信号中的至少一种信号，比如，该相同射频信号包括：第一射频信号，或者，第二射频信号，或者，第一射频信号和第二射频信号。

9、(1.1)示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述调制器还包括：第一导电条和第二导电条；所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导、所述第三电极和所述第二导电条依次排布，所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条和所述第二导电条并行排布；所述第一导电条连接所述第一端口，所述第二导电条连接所述第二端口；所述第一电极结构中的所述第一电极和所述第二电极结构中的所述第三电极均连接所述第一导电条；所述多个电极结构中的多个所述第二电极相连接；所述第一电极结构中的所述第三电极和所述第二电极结构中的所述第一电极均连接所述第二导电条。

10、第一电极结构和第二电极结构的第一电极连接射频信号源的不同端口，第一电极结构和第二电极结构的第三电极也连接射频信号源的不同端口。多个电极结构中的多个第二电极相连接，比如这些第二电极均接入某一直流信号源。这样一来，就能够使得第一电极结构的电极之间产生的电场的方向与第二电极结构的电极之间产生的电场的方向相反。

11、在(1.1)的示例中，射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉，在交叉前后，每个射频信号加载至的光波导发生了变化。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

12、(1.2)又示例地，第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号和第二射频信号向对应的光波导段提供电场。所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述调制器还包括：第一导电条、第二导电条和第三导电条；所述第一导电条、所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二导电条、所述第三电极、所述第二光波导、所述第四电极和所述第三导电条依次排布，且所述第一光波导、所述第二光波导、所述第一导电条、所述第二导电条和所述第三导电条并行排布；所述第二导电条连接所述第一端口；或者，所述第一导电条连接所述第一端口，所述第三导电条连接所述第二端口；所述第一电极结构中的所述第一电极与所述第二电极结构中所述第二电极均连接所述第一导电条；所述第一电极结构中的所述第二电极，所述第二电极结构中所述第一电极，所述第一电极结构中的所述第三电极，以及，所述第二电极结构中所述第四电极，均连接所述第二导电条；所述第一电极结构中的所述第四电极与所述第二电极结构中所述第三电极均连接所述第三导电条。

13、在(1.2)的示例中，射频信号源输出的射频信号会依次加载至各个光波导段，其中，第一射频信号和第二射频信号加载至光波导段中的不同光波导。第一射频信号和第二射频信号中的每个射频信号与直流信号源提供的直流信号在第一电极结构和第二电极结构对应的光波导段之间发生了交叉。这一交叉相当于对光波导中传输的光进行了反向处理，相当于在光中添加了均衡抽头，从而能够实现对调制器中传输的光的均衡效果。

14、进一步地，在上述示例(1.1)和(1.2)中，对于电极结构中连接有导电条的电极(比如上述第一电极和第三电极)，该电极呈平行于该导电条的条状，该电极的一端通过该连接条连接该导电条。可见，该电极和该连接条连接得到的结构呈l形，且l形的一端连接导电条。在电极通过连接条连接导电条的情况下，在电极结构中，与相邻导电条连接的两个电极可以位于这两个电极连接的连接条之间。在导电条的延伸方向上，电极结构中与相邻导电条连接的两个电极的距离小于(a+b)/2，a和b分别表示这两个电极在延伸方向上的长度。两个电极在该延伸方向上的距离是指：这两个电极的中心在该延伸方向上的距离。可见，电极结构中与相邻导电条连接的两个电极在该导电条的延伸方向上存在交叠，从而使得这些电极及其连接条排布的较为紧凑，整个调制器的芯片面积较小。

15、(2)第二种可实现方式适用于：第一电极结构和第二电极结构用于基于来自射频信号源的不同射频信号向对应的光波导段提供电场。

16、比如，射频信号源具有第一端口和第二端口，第一端口用于输出的第一射频信号，第二端口用于输出第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号为差分信号。第一电极结构用于基于来自射频信号源的第一射频信号向对应的光波导段提供电场，第二电极结构用于基于来自射频信号源的第二射频信号向对应的光波导段提供电场。

17、示例地，所述光波导段包括：第一光波导和第二光波导；所述电极结构包括：第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均呈条状；所述第一电极、所述第一光波导、所述第二电极、所述第二光波导和所述第三电极依次排布，且并行排布；所述第一电极结构中所述第二电极的长度与所述第二电极结构中所述第二电极的长度不同；所述第一电极结构中的所述第二电极连接所述第一端口，所述第二电极结构中的所述第二电极连接所述第二端口。

18、可选地，第一电极结构中的第一电极和第三电极，以及第二电极结构中的第一电极和第三电极均可以接地或者接入某一直流信号源。

19、由于第一电极结构和第二电极结构中的第一电极、第三电极均接入相同的信号，且第二电极分别接入第一射频信号和第二射频信号，且第一射频信号和第二射频信号为差分信号，因此，第一电极结构中第一电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第一电极和第二电极之间形成的电场的方向相反；第一电极结构中第三电极与第二电极之间形成的电场的方向，与第二电极结构中第三电极和第二电极之间形成的电场的方向相反。这样一来，第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导结构提供的电场的方向便相反。

20、可选地，所述光波导结构沿s形延伸，所述第一电极结构和所述第二电极结构沿所述第一光波导和所述第二光波导的排布方向依次排布。

21、以上内容中通过第一电极结构和第二电极结构向对应的光波导段提供相反方向的电场，实现在调制器中传输的光中添加均衡抽头，从而实现对调制器中传输的光的均衡效果。

22、进一步地，还可以在至少部分光波导段之间连接时延结构，以调整调制器中传输的光的均衡时延量，进一步提升调制器中传输的光的均衡效果。时延结构用于增加该时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延，且时延结构中传输的光不会被电极结构调制。可以理解的是，在两个光波导段的位置不变的情况下，在这两个光波导段之间通过时延结构连接时光在这两个光波导段之间的时延，大于这两个光波导段之间通过最短的光波导连接时光在该这两个光波导段之间的时延。

23、在上述第一种可实现方式(1)中，调制器还包括：第一时延结构和第二时延结构中的至少一种时延结构。第一时延结构和第二时延结构沿光波导结构中光的传输方向依次排布；第一时延结构和第二时延结构均连接多个光波导段中的相邻光波导段；第一时延结构连接的相邻光波导段包括：第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段；第二时延结构连接的相邻光波导段与第一时延结构连接的相邻光波导段不同。示例地，所述第二时延结构连接的所述相邻光波导段包括：第二电极结构组对应的光波导段与第三电极结构组对应的光波导段。调制器中的多个电极结构包括依次排布的多个电极结构组，不同电极结构组包括的电极结构的数量(该数量可以是1、2、3等任意整数)相同；第一电极结构组、第二电极结构组和第三电极结构组为多个电极结构组中连续的三个电极结构组，第一电极结构属于第一电极结构组，第二电极结构属于第二电极结构组。

24、在上述第二种可实现方式(2)中，在光波导结构沿s形延伸，且第一电极结构和第二电极结构沿第一光波导和第二光波导的排布方向依次排布时，第一电极结构对应的光波导段和第二电极结构对应的光波导段之间的距离较远，这两段光波导段之间的光波导可以作为一个时延结构。

25、进一步地，在上述第二种可实现方式(2)中，光波导结构中传输的光依次经过第一电极结构和第二电极结构，第二电极结构对应的光波导段包括：依次连接的第一光波导子段和第二光波导子段，调制器还包括：连接第一光波导子段和第二光波导子段的时延结构(调制器中的另一个时延结构)。

26、本技术中以调制器中的时延结构是光波导(可以称为辅助光波导)为例，该辅助光波导可以通过弯曲的方式增长，以提升时延结构在光波导结构中连接的部分之间光的传输时延。由于本技术中的光波导结构为mz型光波导结构，光波导段和光波导子段均包括两个光波导，因此，在时延结构通过光波导实现时，时延结构也包括两个光波导。时延结构中的两个光波导与该时延结构连接的每个光波导段(或者光波导子段)中的两个光波导一一对应连接。

27、可以理解的是，时延结构也可以有其他实现方式，比如，时延结构可以通过慢波结构(也称慢光波导结构)或亚波长光栅等结构实现。

28、进一步地，本技术提供的调制器还可以包括：信号处理单元。信号处理单元连接在射频信号源和多个电极结构之间，信号处理单元用于对经过的射频信号进行处理，比如信号放大、信号补偿等处理。可以看出，来自射频信号源的射频信号会在经过信号处理单元之后，再传输至电极结构中，这样便可以通过信号处理单元对射频信号进行预处理，提升射频信号的质量，提升光通信效果。

29、可以理解的是，信号处理单元也可以包括：多个信号处理子单元；信号处理子单元连接在射频信号源与至少一个电极结构之间，且不同信号处理子单元连接的电极结构不同，信号处理子单元用于对经过的射频信号进行处理。

30、多个信号处理子单元对经过的射频信号的处理可以相同，也可以不同。比如，在多个信号处理子单元均为放大器时，多个放大器对经过的射频信号的放大倍数可以相同也可以不同。

31、可选地，多个信号处理子单元可以与前述多个电极结构组一一对应，每个信号处理子单元连接在射频信号源与对应的电极结构组之间。

32、第二方面，本技术提供了一种光模块，包括：光源和射频信号源，以及第一方面中任一设计所述的调制器，所述光源用于向所述调制器发射光，所述射频信号源用于向所述调制器提供射频信号，所述调制器用于基于来自所述射频信号源的射频信号对来自所述光源的光进行调制。

33、第三方面，本技术提供了一种光通信设备，包括：处理器和存储器，以及第二方面所述的光模块，所述存储器中存储有程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，所述处理器还用于通过所述光模块与其他光通信设备进行通信。

34、第四方面，本技术提供了一种光通信系统，包括多个光通信设备，至少一个所述光通信设备为如第三方面所述的光通信设备。