[发明专利]马赫曾德尔电光调制器及调制方法

说明书

本发明提供一种马赫曾德尔电光调制器及调制方法，包括第一2×2MMI结构、第二2×2MMI结构及2个相位调制臂，其中，相位调制臂位于所述第一2×2MMI结构及第二2×2MMI结构之间，且相位调制臂的两侧具有DC电极及RF电极，以构成包括1个输入光波导及3个输出光波导的电光调制器；且电光调制器位于第一环境中，3个输出光波导分别与位于第二环境中的3个输出光纤耦合，且第一环境中的温度小于第二环境中的温度。本发明可减少光波在低温区域的耗散，从而可降低制冷能耗，同时，降低传输系统比特能耗；进一步的，电光调制器偏置在工作区域，使第一输出光波导输出最小光强，使得调制信号具有较高的消光比。

技术领域

本发明属于光通信领域，涉及一种马赫曾德尔电光调制器及调制方法。

背景技术

目前，基于室温CMOS技术的数据中心和高性能计算机(HPC)的功耗不断增长，人们开始转向高速率低功耗的低温计算领域寻求替代方案。然而，所有的低温处理器的实现，都需要在低温和室温之间进行大量的高速数据传输。例如，基于单磁通量子(SFQ)信号的经典处理器需要工作在约4K温区，而超导量子计算的工作温度需要低于100mK。因此，它们都需要在低温和室温设备之间进行高速低功耗的数据传输。显然，光互联技术比传统的电互联技术更加适合这一应用场景。

在基于外调制的光互联技术中，只需要将电光调制器置于低温区域工作，而光源和探测器则可以工作在室温区域，这样可以最大限度地减少低温区域的热量耗散，减轻制冷方面的压力和传输系统比特能耗。因此，基于高效电光调制器的外调制光互联技术有望成为实现低温-室温微弱信号传输的理想解决方案。但是，传统的室温电光调制器由于其结构设计和工作偏置点的选择，使得大量的光场耗散在低温区域，使得制冷功耗增加，导致其比特能耗较高。例如，基于Y型结构的马赫增德尔电光调制器，其工作原理是：当两个支路信号合在一起时，合成的光信号将是一个强度大小受调制信号影响变化的干涉信号，干涉增强时，大部分光输出低温区域，但是，干涉减弱时，大部分光将耗散在低温区域。另外，为了适应微弱信号传输，通常调制器会被偏置在线性最佳区域来工作，而在这种情况下，会有大部分光耗散在低温区域，增加数据传输的比特能耗。

鉴于此，提供一种马赫曾德尔电光调制器及调制方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种马赫曾德尔电光调制器及调制方法，用于解决现有技术中电光调制器的光场耗散在低温区域，使得制冷功耗增加，导致比特能耗较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种马赫曾德尔电光调制器，所述电光调制器包括：

第一2×2MMI结构、第二2×2MMI结构及2个相位调制臂，所述相位调制臂位于所述第一2×2MMI结构及第二2×2MMI结构之间，且所述相位调制臂的两侧具有DC电极及RF电极，以通过所述DC电极对所述第一2×2MMI结构分成的两束光进行偏置，并通过所述RF电极施加调制信号，以构成包括1个输入光波导及3个输出光波导的电光调制器；

其中，所述电光调制器位于第一环境中，3个所述输出光波导分别与位于第二环境中的3个输出光纤耦合，且所述第一环境中的温度小于所述第二环境中的温度。

可选地，所述第二环境中的温度为20℃～25℃。

可选地，所述第一环境中的温度为0℃以下。

可选地，所述电光调制器包括铌酸锂电光调制器、硅电光调制器及氮化硅电光调制器中的一种。

可选地，所述电光调制器包括应用于单磁通量子信号的电光调制器或应用于超导量子计算的电光调制器。

本发明还提供一种马赫曾德尔电光调制器的调制方法，包括以下步骤：