电光调制器.pdf

电光调制器设备包括部分地由波导部分定义的光信号通路，部分地由导线部分定义的射频(RF)信号通路，交互区域，在该交互区域中在所述RF信号通路中传播的RF信号与在所述光信号通路中传播的光信号交互以调制所述光信号，以及位于所述导线部分附近的第一调整部分，所述第一调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关部分用于将所述传导部分连接到地。

权利要求书
1.  一种电光调制器设备，包括：
部分地由波导部分定义的光信号通路；
部分地由导线部分定义的射频(RF)信号通路；
交互区域，在该交互区域中，在所述RF信号通路中传播的RF信 号与在所述光信号通路中传播的光信号交互以调制所述光信号；以及
第一调整部分，该第一调整部分位于导线部分的附近，且所述第 一调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关部分可被操作以将所 述传导部分连接到地。

2.  如权利要求1所述的设备，其中，所述第一调整部分包括连接到 所述传导部分和地的第一开关部分。

3.  如权利要求2所述的设备，其中，所述第一调整部分包括连接到 所述传导部分和地的第二开关部分。

4.  如权利要求1所述的设备，其中，所述传导部分位于与导线部分 重叠的位置中。

5.  如权利要求1所述的设备，其中，所述第一调整部分的所述传导 部分与所述导线部分电绝缘。

6.  如权利要求1所述的设备，进一步包括第二调整部分，所述第二 调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关部分可被操作以将所述 传导部分连接到地。

7.  如权利要求1所述的设备，进一步包括控制器部分，该控制器部 分与所述第一调整部分的所述开关部分通信连接，所述控制器部分可 被操作以控制所述开关部分的状态。

8.  如权利要求6所述的设备，进一步包括控制器部分，该控制器部 分与所述第一调整部分的所述开关部分和所述第二调整部分的所述开 关部分通信连接，所述控制器部分可被操作以控制所述第一调整部分 的所述开关部分的状态和所述第二调整部分的所述开关部分的状态。

9.  一种电光调制设备系统，包括：
部分地由波导部分定义的光信号通路；
部分地由导线部分定义的射频(RF)信号通路；
交互区域，在该交互区域中在所述RF信号通路中传播的RF信号 与在所述光信号通路中传播的光信号交互以调制所述光信号；
第一调整部分，该第一调整部分位于导线部分的附近，所述第一 调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关部分可被操作以将所述 传导部分连接到地；以及
控制器部分，该控制器部分与所述第一调整部分的所述开关部分 通信连接，所述控制器部分可被操作以控制所述开关部分的状态。

10.  如权利要求9所述的系统，其中，所述第一调整部分包括连接 到所述传导部分和地的第一开关部分。

11.  如权利要求10所述的系统，其中，所述第一调整部分包括连接 到所述传导部分和地的第二开关部分。

12.  如权利要求9所述的系统，其中，所述传导部分位于与所述导 线部分重叠的位置中。

13.  如权利要求9所述的系统，其中，所述第一调整部分的所述传 导部分与导线部分电绝缘。

14.  如权利要求9所述的系统，进一步包括第二调整部分，所述第 二调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关部分可被操作以将所 述传导部分连接到地。

15.  如权利要求14所述的系统，其中所述控制器部分与所述第一调 整部分的所述开关部分和所述第二调整部分的所述开关部分通信连 接，所述控制器部分可被操作以控制所述第一调整部分的所述开关部 分的状态和所述第二调整部分的所述开关部分的状态。

16.  一种电光调制器设备，包括：
衬底；
部分地由位于所述衬底上的导线部分定义的射频(RF)信号通 路；
部分地由位于所述衬底上的波导部分定义的光信号通路；
交互区域，在所述交互区域中，在所述RF信号通路中传播的RF 信号和在所述光信号通路中传播的光信号交互以调制所述光信号；以 及
位于所述衬底上的第一调整部分，该第一调整部分位于所述导线 部分的附近，所述第一调整部分包括传导部分和开关部分，所述开关 部分可被操作以将所述传导部分连接到地。

17.  如权利要求16所述的设备，其中，所述第一调整部分包括连接 到所述传导部分和地的第一开关部分。

18.  如权利要求2所述的设备，其中，所述第一调整部分包括连接 到所述传导部分和地的第二开关部分。

19.  如权利要求1所述的设备，其中所述传导部分位于与所述导线 部分重叠的位置中。

20.  如权利要求1所述的设备，其中所述第一调整部分的所述传导 部分与所述导线部分电绝缘。

21.  一种控制电光调制器设备的方法，所述方法包括：
测量所述设备的性能度量以定义第一测量性能值；以及
将所述设备的第一调整部分的状态改变为将所述第一调整部分连 接到地。

22.  如权利要求21所述的方法，进一步包括：
响应于将所述设备的第一调整部分的状态改变为将所述第一调整 部分连接到地，测量所述设备的所述性能度量以定义第二测量性能 值；以及
判断所述第二测量性能值是否大于所述第一测量性能值。

23.  如权利要求22所述的方法，进一步包括：
响应于判断所述第二测量性能值不大于所述第一测量性能值，判 断所述第二测量性能值是否小于所述第一测量性能值；以及
响应于确定所述第二测量性能值小于所述第一测量性能值，将所 述设备的所述第一调整部分的状态改变为将所述第一调整部分从地断 开。

24.  如权利要求23所述的方法，其中，所述方法进一步包括响应于 确定所述第二测量性能值大于所述第一测量性能值，将所述设备的第 二调整部分的状态改变为将所述第二调整部分连接到地。

25.  如权利要求24所述的方法，响应于将所述设备的第二调整部 分的状态改变为将所述第二调整部分连接到地，测量所述设备的性能 度量以定义第三测量性能值；以及
判断所述第三测量性能值是否大于所述第二测量性能值。

26.  如权利要求25所述的方法，进一步包括：
响应于判断所述第三测量性能值不大于所述第二测量性能值，判 断所述第三测量性能值是否小于所述第二测量性能值；以及
响应于确定所述第三测量性能值小于所述第二测量性能值，将所 述设备的第二调整部分的状态改变为将所述第二调整部分从地断开。

27.  一种用于控制电光调制器设备的方法，所述方法包括：
测量所述设备的性能度量以定义第一测量性能值；以及
将所述设备的第一调整部分的状态改变为将所述第一调整部分连 接到地，其中所述第一调整部分包括位于与该电光设备的导线部分重 叠的位置中的传导部分，将所述第一调整部分连接到地可用于增加所 述传导部分的电容。

28.  如权利要求27所述的方法，进一步包括：
响应于将所述设备的第一调整部分的状态改变为将所述第一调整 部分连接到地，测量所述设备的性能度量以定义第二测量性能值；以 及
判断所述第二测量性能值是否大于所述第一测量性能值。

29.  如权利要求28所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述第二测量性能值不大于所述第一测量性能值，判 断所述第二测量性能值是否小于所述第一测量性能值；以及
响应于确定所述第二测量性能值小于所述第一测量性能值，将所 述设备的所述第一调整部分的状态改变为将所述第一调整部分从地断 开。

30.  如权利要求29所述的方法，其中，所述方法进一步包括响应于 确定所述第二测量性能值大于所述第一测量性能值，将所述设备的第 二调整部分的状态改变为将所述第二调整部分连接到地。

31.  如权利要求30所述的方法，其中，响应于将所述设备的第二调 整部分的状态改变为将所述第二调整部分连接到地，测量所述设备的 所述性能度量以定义第三测量性能值；以及
判断所述第三测量性能值是否大于所述第二测量性能值。

32.  如权利要求31所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述第三测量性能值不大于所述第二测量性能值，判 断所述第三测量性能值是否小于所述第二测量性能值；以及
响应于确定所述第三测量性能值小于所述第二测量性能值，将所 述设备的所述第二调整部分的状态改变为将所述第二调整部分从地断 开。

33.  一种用于控制电光调制器的方法，所述方法包括改变所述电光 调制器设备的导线部分的电容，所述导线部分用于传播射频(RF)信 号，所述RF信号用于与光信号交互并调制所述光信号。

34.  如权利要求33所述的方法，其中所述光信号在所述电光调制器 设备的波导部分中传播，其所述波导部分位于部分的所述导线部分的 附近。

35.  如权利要求33所述的方法，其中所述改变所述导线部分的电容 包括增加所述导线部分的电容。

36.  如权利要求35所述的方法，其中增加所述导线部分的电容影响 所述RF信号的速度。

37.  如权利要求36所述的方法，其中增加所述导线部分的电容用于 贾少所述RF信号和所述光信号的速度之间的差异。

38.  如权利要求33所述的方法，其中改变所述的导线部分的电容包 括减少所述导线部分的电容。

39.  如权利要求38所述的方法，其中所述减少所述导线部分的电容 影响所述RF信号的速度。

40.  如权利要求39所述的方法，其中所述减少所述导线部分的电容 用于减少所述RF信号和所述光信号的速度之间的差异。

说明书电光调制器
技术领域
本发明涉及电光设备和方法，更具体地涉及电光调制器。
背景技术
电光调节器包括光波导部分和导线部分的布置。可以操作光波导 部分以促进光信号的传播，并且导线部分传播输入射频(RF)信号。当射 频信号与波导材料交互时，射频信号可导致改变波导材料的折射率的 电光效应。这样的布置提供了光信号和射频信号之间的交互，这样光 信号可以由输入射频信号进行调制。
发明内容
根据本发明一实施例，电光调制器设备包括部分地由波导部分定义 的光信号通路，部分地由导线部分定义的射频信号通路，交互区域， 在该交互区域中，在射频信号通路中传播的射频信号与在光信号通路 中传播的光信号交互以调制该光信号，以及位于接近导线部分的第一 调整部分，该第一调整部分包括传导部分和开关部分，该开关部分可 被操作以将该传导部分连接到地。
根据本发明的另一实施例，电光调制器设备系统包括部分地由波 导部分定义的光信号通路，部分地由导线部分定义的射频信号通路， 交互区域，在该交互区域中，在射频信号通路中传播的射频信号与在 光信号通路中传播的光信号交互以调制该光信号，位于接近导线部分 的第一调整部分，所述第一调整部分包括传导部分和开关部分，该开 关部分可被操作以将该传导部分连接到地，以及控制器部分，该控制 器部分通信地链接到所述第一调整部分的开关部分，所述控制器部分 可被操作以控制所述开关部分的状态。
根据本发明又一实施例，电光调制器设备包括衬底，部分地由位 于所述衬底上的导线部分定义的射频信号通路，部分地由位于所述衬 底上的波导部分定义的光信号通路，交互区域，在该交互区域中在所 述射频通路中传播的射频信号和在所述光信号通路中传播的光信号交 互以调制该光信号，以及位于所述衬底上接近导线部分的第一调整部 分，所述第一调整部份包括传导部分和开关部分，该开关部分可被操 作以将所述传导部分连接到地。
更多的特征和优点将通过本发明的技术实现。本发明的其他实施 例和部分将在下文中详细描述，并且被认为是请求保护的本发明的一 部分。通过参考下面的描述和附图，将获得对本发明的优点和特征的 更好的理解。
附图说明
在对说明书结论处的权利要求中具体地指出并清楚地要求保护被 认为是发明的主题。从下述详细描述并结合附图，本发明的上述和其 它特征、优点将显而易见。
图1示出了电光调制器设备的一示例性实施例的部分的俯视图；
图2示出了导线和调整部分的示例性布置的俯视图；
图3示出了调整部分的示例性实施例的一侧的部分的剖视图；
图4示出了电光调制器设备另一示例性实施例的部分的俯视图；
图5示出了图4中区域5中的设备的示例性实施例的部分；
图6示出了图4中区域5中的设备的另一替代示例性实施例；
图7示出了操作所述电光设备的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以前的电光调制器包括波导部分和导线部分，其中波导部分传播 光信号，导线部分传播射频(RF)信号。RF信号与光信号的交互被用 于调制光信号。尽管设备被倾向设计为光信号和RF信号基本以相似的 速度传播，电光调制器的材质和构造可能影响光信号的和RF信号相对 传播速度。如果，例如，在电光设备的交互区域中RF信号的传播速度 与光信号的传播速度不匹配，调制器的带宽可能会被减少，这种减少 显然是不期望的。
在此描述的图示的示例性实施例提供了一种方法和系统用于使得 在电光设备的交互区域中RF信号的传播速度与光信号的传播速度匹 配。这种信号速度的匹配(或调谐)可以增加电光设备和系统的有效 带宽。
图1示出了电光调制器设备100的示例性实施例的部分的俯视图。 在此实施例中，设备100布置在衬底上。该衬底例如为硅衬底材料。波 导部分102布置在衬底上。导线104布置在波导部分102之上的层或者 与波导部分102相邻的层。波导部分102被用于传播一个连续波 (CW)光输入信号，导线104被用于传播RF输入信号。波导部分 102和导线104在交互区域106重叠。RF信号和波导部分102在交互 区域106中的交互影响CW光输入光的调制，由此得到调制的或者编 码的光输出信号。如上面所讨论的，设备100的构造和材质会影响光和 RF信号的传播速度。在图示的示例性实施例中RF信号的传播速度会 高于光信号的传播速度。因此，降低RF信号的传播速度将会减少光信 号和RF信号之间传播速度的相对差。
RF信号的群速度是线路电感和导线104的电容的函数。改变导线 104的电容或者电感将会改变RF信号的群速度。图示的实施例包括多 个调整部分108，其跨过或者临近导线104。调整部分108与导线104 电绝缘，并且调整部分108例如可以被布置在衬底上的材料的层上，衬 底与导线电绝缘。每个调整部分108都通过一个或多个开关设备110与 地相连，开关设备110可以由下面描述的控制器控制。当某个调整部分 108的开关设备110闭合时(也就是说调整部分108在任一端、调整部 分108的相对的端或者开关设备110布置在调整部分108的中间区域接 地)，关联的导线104的电容会增加。导线104的电容的增加会降低 RF信号在导线104中的传播速度。
虽然图示的实施例包括2个调整部分位于并关联于每个导线104， 替代实施例中每个导线104可以对应任意数量的调整部分108。每个调 整部分108可以被独立地控制以便可以通过影响将特定调整部分108接 地的开关设备110来逐步增加导线104的有效电容。通过改变调整部分 108的状态(也就是说将调整部分108连接到地的开关设备110的状 态)，导线104的有效电容可以被增加或者减少以影响RF信号的速度 来接近或者基本匹配光信号的速度。
图2示出了导线104和调整部分108的示例性实施例的俯视图。线 负载元件包括与开关设备110连接的传导部分202。通过闭合位于调整 部分108一端的开关设备110，每个传导部分202可以选择性的、独立 的接地。开关设备110由控制器部分204控制，该控制器部分204可以 被用于输出改变开关设备110状态的信号。控制器部分204可以包括例 如处理器或者逻辑电路，其用于接收输入、处理输入并输出信号。在 图示实施例中，控制器204可以闭合开关设备110a。开关设备110a将 传导部分202a连接到地。这样的连接可以使得导线104的电容增加。 正如上面所讨论的，导线104的电容的增加会减少RF输入信号的速度 (减少RF输入和光信号之间的相对差)。如果RF输入的速度的减少 是有利的，控制器可以例如闭合开关设备110b以将传导部分202b连接 到地，这样会进一步的增加导线104的电容。如果需要，可以通过闭合 其他调整部分108的开关设备110来进一步增加电容。
图3示出了调整部分108的示例性实施例的一侧的部分剖视图。传 导部分202连接到开关设备110。在图示实施例中，开关设备110包括 一个或多个晶体管。开关设备110将节点302和控制器204连接到地。 调整部分108被布置在绝缘层303中，例如布置在衬底301上的氧化或 者氮化材料中。导线104布置在绝缘层303上。虽然图示实施例包括衬 底301和绝缘层303，设备也可以包括任意数量的、包括任意材料的 层。虽然仅示出了一个开关设备110，替代实施例可以包括两个或更多 的开关设备110，这样传导部分202的每一端都通过开关设备110连接 到地，或者替代实施例可以包括在传导部分202的中间区域的开关设备 110，其使得当开关设备110闭合时，在传导部分22端部中间有到地的 路径。
图4示出了另一电光调制器设备400的示例性实施例的俯视图。设 备400包括调制路径401和403。调制路径401和403中的每个都包括 导线404和波导部分402。导线404连接到推挽RF输入406和推挽RF 输出408。波导部分402连接到光信号输入部分410和光信号输出部分 412。在交互或者调制区域414由RF信号对光信号进行调制。多个调 整部分108位于导线404的部分的上方。调整部分108连接到地区域 416并与导线404绝缘。导线404由绝缘区域418实现与地区域416绝 缘。设备400的操作类似于上述示例性实施例中的描述并将在下面对于 图5的描述中详细解释。
图5示出了在图4的区域5中的设备400的示例性实施例的部分。 在此实施例中，调整部分108a、108b以及108c分别于组501、503和 505中，其每个都与控制器214通信连接并由控制器214控制，以使控 制器214可以选择性的改变分别位于组501、503和505中的调整部分 108a、108b和108c中的每个的开关设备110(图2中的)的状态。
图6示出了在图4中的区域5中的设备400的另一替代示例性实施 例。在此实施例中，调整部分108a、108b、108c、108d、108e、108f、 108g、108h和108i中的每个都与控制器214通信连接并且可由控制器 214独立的控制，这样控制器214可以选择性的独立的改变108a、 108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h和108i中的每个(图2 中的)的开关设备110(图2中的)的状态。如图7所示，每个控制器 部分214可用于接收指示设备的性能测量(性能度量)的信号，例如设 备400的带宽的测量或者设备的调制损耗的测量。该信号可以被用于实 施例以按照如下描述的方式控制设备400。为特定的调制模式定义调制 损耗。存在多种调制模式，例如不归零(NRZ)、差分相移键控 (DPSK)和多层编码(PAM4或者PAM8)。例如，NRZ的调制损耗 定义为消光比转换为调制损耗， 能量损耗(PowerPenalty)＝10*Log[(ER-1)/(ER+1)]，其中，ER是消光 比，其为0比特的能量除以1比特的能量得到的比值。
图7示出了操作如上所述的电光设备的示例性方法的流程图。在本 实施例中，在块702中，测量电光设备的性能。一旦测量完设备的性 能，将(图1中的)调整部分108的状态改变为通过用控制器214改变 开关设备110的状态将调整部分108连接到地。在块706中，测量电光 设备的性能。在块708中，如果电光设备的性能有所改善(例如将在块 702中第一次测量的带宽与在块706中第二次测量的带宽进行比较以判 断第二次测量的带宽是否大于第一次测量的带宽)，可以重复块704和 块706中的操作。在块710中，如果电光设备的性能没有改善，判断设 备的性能是否变劣。如果变劣，通过例如在块712中断开开关设备110 以将调整部分108的状态改变为将调整部分108从地断开。图7中所描 述的方法例如可以由控制器214执行，该控制器214接收指示电光设备 的性能的信号或者技术人员对控制器发送输入以控制调整部分108的状 态。
可替代的，可以实时监控数据传输，数据传输的特性可以被作为 控制器的输入信息以适当的修改哪些开关被打开以及如何配置电光调 制器的带宽。此外，如果传输系统是一个带有光插分模块的网状网络 (mesh network)，可以监控在网络中现存的数据的特性，这样新加到 网络中的数据可以与经过光插分模块的数据有相似的失真。
一旦调整部分108的状态被设定，在一些实施例中，在电光设备在 正常操作状态下调制光信号时，该状态可以被动态的改变，或者该状 态对于特定操作模式进行设定或校准。
虽然图7中图示的实施例包括通过改变调整部分108的状态来改善 设备的性能，在某些实施例中，可能会希望降低设备的性能(例如减 少设备的带宽)。这样，可以采用类似逻辑的方法，通过改变调整部 分108的状态来将设备的性能降低到希望的性能水平。
本文所使用的术语仅用于描述特定的实施例，不旨在限制本发 明。如本文所用的单数形式“一”、“一个”、“所述”也旨在包括复数形 式，除非文中另有明确说明。要进一步理解，在本说明书中使用的用 语“包括”和/或“包含”详述所述特征、总体(integers)、步骤、操作、 元素和/或部件的存在，但不排除一个或者多个其它特征、总体、步 骤、操作、元素部件和/或其组。
下面权利要求中的相应的结构、材料、作用及所有装置或步骤加 上功能元件的等价物，均旨在包括用于与其它具体要求保护的要求权 利的元素相结合执行功能的任何结构、材料或者作用。已经介绍的本 发明的描述用于说明和描述目的，并非旨在穷尽的或限制于所公开形 式的发明。在不脱离本发明的范围和精神下的很多修改和变化对本领 域技术人员将是显而易见的。选取和描述实施例以便最佳解释本发明 的原理和实际应用，以及使得本领域技术人员理解本发明针对所想到 的适于特定应用的各种修改的各种实施例。
本文所绘的图仅为一个实例。在不脱离本发明精神的情况下，有 许多对本文所描述的图或者步骤(或操作)的变化。例如，用不同的 顺序执行步骤或者加入、删除或修改步骤。所有这些变化都被认为是 所要求权利的发明的一部分。
已经描述了本发明的优选实施例，要理解，本领域技术人员，现 在或者将来，可以进行落入所附权利要求保护范围之内的各种改进和 提高。这些权利要求将解释为对前述本发明提供合适保护。