專利名稱：電光式數(shù)字波導(dǎo)調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字集成光調(diào)制器，特別用于光纖的信號(hào)傳輸或測(cè)量設(shè)備。此種調(diào)制器配備有電極布置，其實(shí)現(xiàn)了在保留公知的布置的芯片長(zhǎng)度的條件下相對(duì)更高的分辨率。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)DE103078525B4給出一種用于光纖的信號(hào)傳輸或測(cè)量設(shè)備的帶有更高分辨率的數(shù)字相位調(diào)制器。在此通過二元和非二元電極組合為一個(gè)粗調(diào)制器和一個(gè)細(xì)調(diào)制器可以將數(shù)字電極的分辨率提高至12bit到13bit，同時(shí)所需的芯片長(zhǎng)度與一個(gè)純二元9bit布置相比保持不變。在上述的出版物中描述的解決方案雖說是實(shí)現(xiàn)了在保留總芯片長(zhǎng)度的前提下的增加到12bit或13bit的分辨率，不過依照該處所表述的結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)一步增加分辨率，因?yàn)槔鐏?lái)自DE10307525B4的公知配置中的總芯片長(zhǎng)度無(wú)法被保留。其原因在于，最少必需的總芯片長(zhǎng)度取決于最小電極(LSB電極)的最小結(jié)構(gòu)尺寸。為一個(gè)非常短的LSB電極進(jìn)行精確的bit權(quán)重確定，尤其是對(duì)于二元/非二元布置，是非常困難的，因此LSB電極的一定的最小長(zhǎng)度是必須的。LSB電極的長(zhǎng)度反之也制約了最長(zhǎng)或者最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)的長(zhǎng)度，其相對(duì)于第二長(zhǎng)電極必須具有兩倍的長(zhǎng)度。但是因?yàn)榧夹g(shù)要求集中在經(jīng)由一個(gè)16bit相位調(diào)制器而進(jìn)一步提高的分辨率上，以便例如在光纖光陀螺儀中減小量化誤差從而減小量化噪聲，因而有必要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)更高的bit設(shè)計(jì)，然而不須要同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸做出不利的改變。除了在反相干涉儀(光纖光陀螺儀，光纖的電流傳感器)中的數(shù)字相位調(diào)制器的應(yīng)用，在集成的光調(diào)幅器(馬克詹德干涉儀)中的應(yīng)用也是可能的。此類的數(shù)字調(diào)制器可以適用于用于宇宙間光傳輸?shù)男l(wèi)星追蹤中或數(shù)字激光曝光儀(數(shù)字生成色階)。另外一個(gè)應(yīng)用是作為激光-多普勒-風(fēng)速計(jì)中的數(shù)字調(diào)頻器。相位調(diào)制器同時(shí)是調(diào)頻器(產(chǎn)生邊帶)。一般說來(lái)，所有使用一個(gè)純粹模擬的相位調(diào)制器、調(diào)頻器或者調(diào)幅器并結(jié)合以一個(gè)集成的光調(diào)制器的應(yīng)用都可以實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
由此得出本發(fā)明所需解決的問題是，提供一種用于光纖的信號(hào)傳輸或測(cè)量設(shè)備的數(shù)字調(diào)制器，其保留了目前公知的電極布置的總芯片長(zhǎng)度并能夠通過新的合適的電極布置使一個(gè)16bit的數(shù)字電極布置變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。本發(fā)明要解決的問題由根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1的調(diào)制器來(lái)解決。
以下結(jié)合附圖舉例詳細(xì)解釋本發(fā)明和其他有利的細(xì)節(jié)。其中
圖1示出16bit調(diào)制器的可能的電極布置；
圖2示出集成的光調(diào)制器中的波導(dǎo)體段的顯示；圖3示出16bit調(diào)制器的五個(gè)最小的電極的布置。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了作為本發(fā)明的具體的實(shí)施方式的一個(gè)帶有兩條波導(dǎo)臂13a、13b的16bit相位調(diào)制器可能的電極布置。(各個(gè)波導(dǎo)體段連同其附屬的Y型分叉12在圖2被再次放大示出，其中為了獲得更一目了然的顯示僅僅示范性地出了 elO到el5四個(gè)電極。)在此涉及到一種用于光纖的信號(hào)傳輸或測(cè)量設(shè)備的數(shù)字相位調(diào)制器，其具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)電極eO到el5，這些電極沿著兩條波導(dǎo)臂13a，13b與其平行地在光襯底之中或之上被布置。分別根據(jù)電極eO到el5之于光導(dǎo)軌道或光導(dǎo)臂的位置，所述有電壓加載的電極會(huì)在調(diào)制器的輸出端導(dǎo)致光相位的正或負(fù)的偏移。與之相對(duì)應(yīng)，這些電極也會(huì)被標(biāo)識(shí)為“正”或“負(fù)”電極。在圖1中示出，最長(zhǎng)(MSB:最高有效位)的電極el5緊貼著兩條波導(dǎo)臂13a，13b。電極el4到e5分別緊貼著波導(dǎo)臂13a，13b之中各一條的僅一面。最長(zhǎng)電極el5沿著波導(dǎo)臂13b被分成片段，其中這些片段分別面對(duì)著短電極el3到e5并且通過連接導(dǎo)線20相互連接。電極eO到el5在此可以優(yōu)選地加載一個(gè)對(duì)所有電極相同的電壓。這樣進(jìn)行該加載，即通過在給定的值域內(nèi)交替地激活選擇電極組合來(lái)設(shè)置多個(gè)相位值。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器一般以在多功能集成光芯片(MIOC)之中或者之上的結(jié)構(gòu)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，在所述光芯片的襯底之上或之中，維持偏振的光導(dǎo)軌道作為光導(dǎo)臂來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述襯底由例如鈮酸鋰(LiNbO3)制成。在調(diào)制器被用于光纖的陀螺儀(FOG)情況下，這樣的MIOC除了分光鏡以外，還包括例如偏光器。所述調(diào)制器自身，也即是說其不同長(zhǎng)度的正或負(fù)的電極，會(huì)影響兩個(gè)經(jīng)過分叉之后的相反的光路的相位。因?yàn)閹в屑蓴?shù)字調(diào)制器的MIOC原理上是公知的，其大體上對(duì)于本發(fā)明沒有意義的細(xì)節(jié)不再繼續(xù)深入。如圖2所示在所述芯片的襯底中經(jīng)過Y分叉12之后延伸出兩條平行的波導(dǎo)臂13a和13b，用于穿過光纖陀螺儀的測(cè)量線圈的偏振光波的向前和向后路徑。在此更一目了然的，在Y分叉12的區(qū)域布置著不僅最長(zhǎng)電極el5的若干部分，還有例如第二長(zhǎng)電極el4的若干部分。圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的二元/非二元16bit調(diào)制器的電極eO到el5被布置在位置b0到bl5上。所述電極關(guān)于二元和非二元電極的劃分，如同已經(jīng)公知的一樣，例如源自DE10307525B4，例如保持存在。在根據(jù)圖1的本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中，得出一個(gè)所謂的“11+5配置”，其中電極e5到el5擁有二元加權(quán)并構(gòu)成被稱為“粗調(diào)制器”的電極組，與此同時(shí)電極eO到e4通過合適的內(nèi)部互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了所追求的更高的分辨率。此第二組電極構(gòu)成了 “細(xì)調(diào)制器”，其布置在圖3中被再次具體示出。在此所有五個(gè)電極eO到e4在所示的“細(xì)調(diào)制器”的實(shí)例中應(yīng)具有不同的大小，以避免消光。通過所述電極在兩條波導(dǎo)臂上的分布的自由布置產(chǎn)生如下可能性，即，在兩條波導(dǎo)臂中設(shè)置不同的光相位偏移一例如一 2/3 π和1/3 π的總相位偏移。此外相對(duì)于公知的在兩條波導(dǎo)臂上配備相同電極布置的“推一拉一布置”，可以得出調(diào)制器長(zhǎng)度的減少。
除此以外還具有優(yōu)勢(shì)的是，將最長(zhǎng)或者說最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)分別布置在兩條波導(dǎo)臂上的其一半的長(zhǎng)度并且隨之造成按照份額來(lái)說在兩條波導(dǎo)臂中大約相同的相位偏移，因?yàn)槠渌菍?duì)稱方式的方案更加復(fù)雜和昂貴。對(duì)此圖1和圖2示出了所述最長(zhǎng)或者說最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)el5。這個(gè)是沿著兩條波導(dǎo)臂13a，13b布置的。該布置可以借助沿著波導(dǎo)臂的分別一半的長(zhǎng)度來(lái)形成。此外可以把所述布置配備在兩條波導(dǎo)臂的互相相對(duì)的面上一也就是如圖1和圖2所示沿著上波導(dǎo)臂13a的下面和沿著下波導(dǎo)臂13b的上面。在此該MSB電極el5的至少一部分可以布置在兩條波導(dǎo)臂13a，13b的Y分叉12的區(qū)域中。通過Y分叉12的區(qū)域的使用可以獲得更進(jìn)一步的長(zhǎng)度減少。所述第二長(zhǎng)電極el4相對(duì)所述MSB電極el5的一個(gè)片段沿著第一條波導(dǎo)臂布置。該第二長(zhǎng)電極el4同樣可以至少部分地在該第一條波導(dǎo)臂的Y分叉12的區(qū)域的中布置。其余的電極eO到el3可以相對(duì)MSB電極el5的另一半布置在兩條波導(dǎo)臂的第二條上，其中在第二條波導(dǎo)臂上布置的電極中至少另一個(gè)電極能夠至少部分地布置在該第二條波導(dǎo)臂的Y分叉12的彎曲區(qū)域中。通過圖1所示的電極布置相對(duì)于公知的12bit調(diào)制器設(shè)計(jì)減少了電極送料的或者說波導(dǎo)體上的交叉點(diǎn)的數(shù)目，從而改善芯片的光傳輸。所述電極的長(zhǎng)度與它們的光相位偏移方面的加權(quán)相應(yīng)。下表I不出了這樣一個(gè)16bit相位調(diào)制器的長(zhǎng)度加權(quán)的實(shí)例。這些在對(duì)光相位偏移的貢獻(xiàn)方面有更高顯著加權(quán)的電極e5到el5構(gòu)成了粗調(diào)制器而五個(gè)較低顯著加權(quán)的電極eO到e4被歸入細(xì)調(diào)制器:表I
權(quán)利要求
1.一種帶有兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)和沿著兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)在光襯底之中或之上布置的電極(θ0...θ15)的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，沿著兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)的電極(θ0...θ15)的布置互不相同。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)(el5)被沿著兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)布置。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，所述MSB電極(el5)沿著兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)分別布置了其一半的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求2或3所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，所述MSB電極(el5)布置于兩條波導(dǎo)臂(13a, 13b)相互面對(duì)的面上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，第二長(zhǎng)電極(el4)沿著兩條波導(dǎo)臂的第一條(13a)并且與MSB電極(el5)相對(duì)布置。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求5所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，所有其余電極(e0...el3)沿著兩條波導(dǎo)臂的第二條(13b)并且與MSB電極(el5)相對(duì)布置。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，MSB電極(el5)的至少一部分沿著和所述兩條波導(dǎo)臂(13a，13b)相連接的Y型分叉(12)的兩條另外的波導(dǎo)臂布置。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，上述第二長(zhǎng)電極(el4)沿著兩條另外的波導(dǎo)臂之中與第一條波導(dǎo)臂(13a)相連接的第一條布置，以及，至少另一個(gè)沿著第二條波導(dǎo)臂(13b)布置的電極(e0...el3)沿著Y型分叉(12)的與上述第二條波導(dǎo)臂(13b)相連接的第二條波導(dǎo)臂布置。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，所有沿著一條或兩條波導(dǎo)臂附加布置的非二元的電極，構(gòu)成了微調(diào)制器。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，位于波導(dǎo)臂(13b)的兩側(cè)相對(duì)布置的電極(θ0...θ5)的距離(g0" g5)是不同的。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字集成光調(diào)制器，其特征在于，此調(diào)制器被設(shè)計(jì)為相位調(diào)制器。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字光集成調(diào)制器，其特征在于，此調(diào)制器被設(shè)計(jì)為調(diào)幅器。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字光集成調(diào)制器，其特征在于，此調(diào)制器被設(shè)計(jì)為調(diào)頻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字集成光調(diào)制器，特別用于光纖的信號(hào)傳輸或測(cè)量設(shè)備，帶有兩條波導(dǎo)臂(13a,13b)和被布置在沿著兩條波導(dǎo)臂(13a,13b)的光襯底之中或之上的電極(eO…e15)，其中電極(eO…e15)沿著兩條波導(dǎo)臂(13a,13b)的布置互不相同。
文檔編號(hào)G02F1/03GK103189784SQ201180048426
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者S.沃伊特 申請(qǐng)人:諾思路格魯曼利特夫有限責(zé)任公司