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傳輸或測量設(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度的條件下相對更高的分辨率。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)DE103078525B4給出一種用于光纖的信號傳輸或測量設(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)無法進(jìn)一步增加分辨率，因?yàn)槔鐏碜訢E10307525B4的公知配置中的總芯片長度無法被保留。其原因在于，最少必需的總芯片長度取決于最小電極(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度是必須的。LSB電極的長度反之也制約了最長或者最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)的長度，其相對于第二長電極必須具有兩倍的長度。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，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傳輸或測量設(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傳輸或測量設(shè)備的數(shù)字相位調(diào)制器，其具有不同長度的多個(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。與之相對應(yīng)，這些電極也會(huì)被標(biāo)識為“正”或“負(fù)”電極。在圖1中示出，最長(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)域布置著不僅最長電極el5的若干部分，還有例如第二長電極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)制器長度的減少。
除此以外還具有優(yōu)勢的是，將最長或者說最顯著加權(quán)的電極(MSB電極)分別布置在兩條波導(dǎo)臂上的其一半的長度并且隨之造成按照份額來說在兩條波導(dǎo)臂中大約相同的相位偏移，因?yàn)槠渌菍ΨQ方式的方案更加復(fù)雜和昂貴。對此圖1和圖2示出了所述最長或者說最顯著加權(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)臂的分別一半的長度來形成。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)一步的長度減少。所述第二長電極el4相對所述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)制器的長度加權(quán)的實(shí)例。這些在對光相位偏移的貢獻(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傳輸或測量設(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G02F1/03GK103189784SQ201180048426
公開日2013年7月3日 申請日期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 申請人:諾思路格魯曼利特夫有限責(zé)任公司