[发明专利]单片DQPSK接收机

说明书

技术领域

本发明总体涉及光通信领域，具体涉及由InP或其他半导体材料制造的单片差分相移键控(QPSK)或差分正交相移键控(DQPSK)接收机，并展示了低极化灵敏度。

背景技术

光差分相移键控(DPSK)是一种光信号格式，其中每一个符号是“1”或“-1”。其被称为差分是因为信息被编码成相邻比特之间的相位差。差分正交相移键控(DQPSK)是一种光信号格式，其中每一个符号是“1+j”、“1-j”、“-1+j”或“-1-j”。DQPSK具有原点周围等距离的四个点的星座图，并且是允许使用仅约为N/2GHz光带宽来传输N Gb/s且允许仅在N/2Gb/s处操作的电子装置的多级格式[参见R.A.Griffinet al，“10Gb/s Optical differential quadrature phase shift key(DQPSK)transmission using GaAs/AlGaAs Integration，”Optical FiberCommunication Conference，paper FD6，2002]。尽管有这种期望的属性，然而，DPSK和DQPSK传输需要相对复杂的接收机。

具体地，传统的DQPSK接收机需要两个Mach-Zehnder延迟干涉计(DI)和两对光电探测器(PD)，并且将组件进行连接的路径长度必须精确。将Mach-Zehnder延迟干涉计的数目减少到一个提供了一些简化，而将光电探测器与该延迟干涉计进行集成产生了甚至进一步的简化。单片集成到半导体材料上可能提供甚至进一步的简化并极大地减小接收机的足迹(footprint)。然而，已经证明了产生这种也对极化不敏感的单片集成接收机对本领域来说是难以理解的

发明内容

根据本发明的原理在本领域中取得进步，从而将单片DQPSK接收机集成在磷化铟(InP)中，同时展示了低极化灵敏度。根据本发明的一方面，接收机包括光解调器，该光解调器包括在其两个臂的任一端具有多模干涉(MMI)耦合器和星形耦合器的Mach-Zehnder延迟干涉计(MZDI)。MZDI包括一个或多个极化相关移相器。

根据本发明的另一方面，当MZDI臂中的一个包括波导环时实现进一步的极化无关，电流注入移相器位于该波导环中，同时该环位于紧贴热光移相器处。当在星形耦合器的特定输出端口上采用监控光电探测器时，构造了反馈控制系统，从而自动调整MZDI中的移相器。

附图说明

通过参照附图，可以实现对本发明的更完整理解，在附图中：

图1是根据本发明的InP DPSK接收机的布局的示意图；

图2是根据本发明的InP DQPSK接收机中的布局的示意图；

图3是根据本发明的InP DQPSK接收机芯片的波导布局；

图4是图3的InP DQPSK接收机芯片的波导布局，示出了长移相器和加热器块；

图5示出了输入和输出测试波导之间测量到的光纤对光纤的频谱响应，该频谱响应是以(图5A)i_ps＝0mA和(图5B)i_ps＝5.1mA在所有的极化上测量到的；

图6是针对TE和TM极化示出了测量到的MZDI峰值谱位置相对于进入内臂上的长移相器中的移相器电流的变化的曲线图，MZDI峰值谱位置被归一化为DFSR；

图7是以下四种不同条件下来自PD#1的一个正交的一系列测量到的21.5Gbaud眼图：图7A没有极化加扰，移相器电流1.6mA；图7B有极化加扰，相移电流1.6mA；图7C没有极化加扰，移相器电流5.7mA状态；以及图7D有极化加扰，相移电流5.7mA；

图8是根据本发明的备选InP DQPSK接收机(图8(A))及其布局(图8(B))的示意图；

图9是根据本发明的在InP DQPSK接收机芯片中使用的波导和光电探测器的横截面视图；

图10针对所有输入极化处的四个星形耦合器输出示出了测量到的透射率相对于经过图9的Mach-Zehnder延迟干涉计(MZDI)的波长的变化，其中，图10(A)是没有对电流注入移相器的偏置的情况，图10(B)是对电流注入移相器的18mA电流的情况；

图11是以下四种不同条件下来自PD#1的一个正交的一系列测量到的26.75Gbaud眼图：图11A没有极化加扰，移相器电流1.6mA；图11B有极化加扰，移相器电流1.6mA；图11C没有极化加扰，移相器电流5.7mA；以及图11D有极化加扰，移相器电流5.7mA；以及