[发明专利]一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器

说明书

本发明提供了一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，通过设置的调制臂位于2×2MMI结构和1×2分光结构之间，上下调制臂设计完全对称，调制臂两侧具有对称设计的调制电极起信号加载的作用，对称的电极结构也保证了马赫曾德尔干涉结构上下臂之间不会引入相位差，光从所述2×2MMI结构的一个输入端口或者所述1×2分光结构进入，由于所述2×2MMI结构的自映像效应，会引入π/2的相位差，使得调制器的工作点自动稳定在3dB工作点，而无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间与温度等外界因素影响，可以长期稳定在线性工作区中心位置保持不动。

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器。

背景技术

随着5G通信的迅速发展，现代通信对信息大容量与高速化的需求不断提高，光作为一种高速，高带宽，多维度的传输媒介，使得光通信技术迅猛发展，光调制器作为一种将电信号转换为光信号的器件，随着半导体工艺的成熟，集成光子技术迅速发展，马赫曾德尔电光调制器作为一种重要调制器件，广泛应用在光纤通信、复用技术和量子光学等众多领域。

通常MZI调制器施加电极电压与光功率成余弦函数平方的变化关系，需要将光电调制区域调整在线性工作区内，通常情况下光信号调制在电极上施加的为小信号电压，调制变化区域较小，在线性工作区域内，由于电信号与光信号的映射函数关系为简单线性关系，电调制信号所携带的信息调制到光信号中后，信息内容与信息前后之间的关系不发生变化与失真，根据以上几点原因，在使用MZI调制器进行调制时需要将工作点调整到线性工作区中心进行调制。

现有的电光调制器在使用的过程中存在一些不足之处需要进行改进，首先在实际环境下，MZI调制器容易受到温度、外界压力与机械震动等作用的影响，导致线性区工作点发生漂移，偏离之前设定的偏置工作点，从而导致输出信号稳定性下降，影响整个光通信系统的传输性能，因此需要实现对MZI的工作状态进行监控，当发生漂移后及时进行矫正，使其回归最初设置的偏置工作点，通过借助外部电路与一些自动控制系统，可以实现MZI工作点的稳定与补偿，但这些方法往往需要较为复杂的系统性设计，涉及众多电路控制部分，大大增加了器件成本，不同设计对工作点的稳定也各不相同。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种工作点自稳定型薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，以改善上述问题，本申请具体是这样的：包括2×2MMI结构、调制臂、1×2分光结构，所述调制臂位于所述2×2MMI结构和所述1×2分光结构之间，所述调制臂两侧设置有对称调制电极，光从所述2×2MMI结构的一个输入端口或者所述1×2分光结构进入，由于所述2×2MMI结构的自映像效应，会引入π/2的相位差，使调制器的工作点自动稳定在3dB工作点。

作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构包括1×2MMI耦合器结构、定向耦合器结构或Y分支结构的波导器件。

作为本申请优选的技术方案，所述1×2MMI耦合器结构传输矩阵为所述干涉臂的传输矩阵为

作为本申请优选的技术方案，所述2×2MMI结构中光从所述输入端的一个端口输入，所述输入端另一端口为零输入，两个输出端口的光强相同且相位差为90度，上下所述调制臂进入所述1×2分光结构后干涉输出，调制电极加载电压为0V时，调制器输出光功率自动偏置在3dB工作点。

作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构输入光，两个输出端口光强相位相同，经过所述调制臂进入所述2×2MMI结构，引入90度相位差，所述2×2MMI结构两个输出端口光强相同自动偏置在3dB工作点。

作为本申请优选的技术方案，所述1×2分光结构作为分路器时传输矩阵表示为所述1×2分光结构作为合路器时传输矩阵为T₃＝[1 1]。