本發(fā)明總體上涉及電光調(diào)制器（electro-opticalmodulator），具體而言，本發(fā)明涉及電光單邊帶調(diào)制器（electro-opticalsingle-sidebandmodulator）（EOSSBM）。

背景技術(shù)：
眾所周知，電光調(diào)制器為用于進(jìn)行信號傳輸和處理的光數(shù)字和模擬鏈路（link）的重要光元件，這是因?yàn)殡姽庹{(diào)制器能夠通過驅(qū)動(dòng)電信號調(diào)制光載波的光功率。EOSSBM尤其用于光纖通信系統(tǒng)中，諸如，由于光功率降低而使得非線性光效應(yīng)減小，因而用于較高密度波長復(fù)用（wavelengthmultiplexing）和長距離光纖傳輸。SSB調(diào)制后的光信號的光譜內(nèi)的單個(gè)旁瓣（sidelobe）的存在帶來一些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，主要的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于，與標(biāo)準(zhǔn)雙邊帶（DSB）調(diào)制相比，占據(jù)了一半的光譜，并且當(dāng)所使用的光纖分散時(shí)，在光鏈路的終點(diǎn)光信號沒有衰減。另一方面，EOSSBM在其內(nèi)部構(gòu)造方面、在其操作方面、以及在其操作所需要的外部驅(qū)動(dòng)器方面通常相當(dāng)復(fù)雜。已知的馬赫曾德爾（MZ）型EOSSBM公開在Higuma,K.,Hashimoto,Y.，Nagata,H.,Oikawa,S.,Izutsu,M.,“X-cutLiNbO3opticalSSBmodulators（X切LiNbO3光學(xué)SSB調(diào)制器）”，電子快報(bào)，37（2001）卷，515-516頁中，并且在圖1中示意性地示出。EOSSBM形成在X切Y傳LiNbO3（LiNbO3,X-cut,Ypropagation）基板內(nèi)，并且包括由兩個(gè)光學(xué)Ti擴(kuò)散MZ波導(dǎo)路徑構(gòu)成的主嵌套MZ結(jié)構(gòu)，每個(gè)波導(dǎo)路徑包括子MZ結(jié)構(gòu)MZA、MZB。提供兩個(gè)RF調(diào)制端口RFA和RFB以及三個(gè)DC偏置端口DCA、DCB和DCC。DC供電從偏置端口DCA供應(yīng)至子結(jié)構(gòu)MZA，以在子結(jié)構(gòu)MZA內(nèi)的兩個(gè)子臂之間產(chǎn)生π相移，DC供電從偏置端口DCB中供應(yīng)至子結(jié)構(gòu)MZB，以在子結(jié)構(gòu)MZB內(nèi)的兩個(gè)子臂之間產(chǎn)生π相移，并且DC供電從偏置端口DCC供應(yīng)至主結(jié)構(gòu)MZ中，以在子結(jié)構(gòu)MZA和MZB之間產(chǎn)生π/2相移。RF調(diào)制信號Φ1(t)=Φ·cosΩt從調(diào)制端口RFA供應(yīng)至子結(jié)構(gòu)MZA，RF調(diào)制信號Φ2(t)=Φ·sinΩt從調(diào)制端口RFB供應(yīng)至子結(jié)構(gòu)MZB并且由以Φ1(t)輸入的寬帶90度移相器生成。即使其在載波抑制率方面具有不可否認(rèn)的性能，但是同樣不可否認(rèn)的是，該EOSSBM復(fù)雜：實(shí)際上，提供了符合該光學(xué)圖案的兩級嵌套MZ調(diào)制器，在使用恰當(dāng)?shù)碾娮臃€(wěn)定回路進(jìn)行操作的過程中，需要三個(gè)DC偏置信號，并且需要兩個(gè)不同的π/2偏移的RF驅(qū)動(dòng)信號。已知的MZ型EOSSBM的更標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造公開在Smith,G.H.,Novak,D.,Ahmed,Z.,“TechniqueforopticalSSBgenerationtoovercomedispersionpenaltiesinfibre-radiosystems（用于克服光纖無線系統(tǒng)中的色散代價(jià)的光學(xué)SSB生成技術(shù)）”，電子快報(bào)，33（1997）卷，74-75頁中，并且在圖2中示意性地示出。即使其特征在于具有一個(gè)MZ調(diào)制器，但是仍需要進(jìn)行合適的DC偏置點(diǎn)穩(wěn)定以及RF調(diào)制信號的寬帶處理，這包括信號分離和分離后的兩個(gè)信號中的一個(gè)的π/2相移。US5,022,731公開了（圖12）一種移頻器，該移頻器可用于可操作成通過在兩個(gè)光信號之間產(chǎn)生外差效果（heterodyne）而發(fā)射信號V(t)的EOSSBM裝置內(nèi)。為此，使用激光源，該激光源以某一光頻率發(fā)射大致為單色的光信號。將該光信號分成兩個(gè)，以便以同等方式激發(fā)兩個(gè)輸入光纖，其中，這兩個(gè)輸入光纖中的第一輸入光纖與接收電信號V(t)ej2πft的移頻器連接。將光頻率移信號傳遞至輸出光纖。將來自激光源并供應(yīng)至這兩個(gè)輸入光纖中的第二輸入光纖的光信號與頻移光信號結(jié)合。在此之后，所得到的光信號的光譜為SSB調(diào)制后的光信號的光譜。然而，對于具有兩個(gè)嵌套的MZ狀結(jié)構(gòu)的光電路而言，這種實(shí)施SSB調(diào)制的方法顯然顯得非常復(fù)雜，由光纖構(gòu)成的結(jié)構(gòu)還可能受到大的熱機(jī)械不穩(wěn)定性和波動(dòng)的影響。而且，仍需要進(jìn)行合適的DC偏置點(diǎn)穩(wěn)定。在該結(jié)構(gòu)中，以及在上述其他結(jié)構(gòu)中，在每個(gè)重組Y結(jié)處，出現(xiàn)局部相消干涉效應(yīng)，從而導(dǎo)致在輻射模式中損失部分光功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種EOSSBM，其在整體光學(xué)圖案和DC供電以及RF信號預(yù)處理方面更簡單。該目的通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)楸景l(fā)明涉及一種電光單邊帶調(diào)制器，該電光單邊帶調(diào)制器包括：電光基板；雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成在基板中，以支持具有相關(guān)聯(lián)的光頻率和光傳播常數(shù)的不同光學(xué)模式，該雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括用于接收具有光頻率的輸入光載波信號的光輸入以及用于輸出相應(yīng)的SSB調(diào)制后的光信號的一對光輸出，每個(gè)光輸出具有帶有單個(gè)旁瓣的光頻譜；以及電極結(jié)構(gòu)，該電極結(jié)構(gòu)形成在基板上，以接收具有相關(guān)聯(lián)的電頻率和電傳播常數(shù)的輸入電調(diào)制信號，并且作為響應(yīng)地對雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)施加電場；其中，雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)形成為使得光學(xué)模式的光傳播常數(shù)和電調(diào)制信號的電傳播常數(shù)滿足相位匹配條件，根據(jù)該相位匹配條件，光學(xué)模式中的第一光學(xué)模式的光傳播常數(shù)等于光學(xué)模式中的第二光學(xué)模式的光傳播常數(shù)和電調(diào)制信號的電傳播常數(shù)的總和，從而導(dǎo)致第一光學(xué)模式的能量至少部分地傳遞至第二光學(xué)模式，并且因此，導(dǎo)致第二光學(xué)模式的光頻率（ωA）等于第一光學(xué)模式的光頻率（ωS）上移電調(diào)制信號的電頻率。大體上，與在現(xiàn)有技術(shù)的EOSSBM內(nèi)采用的基于MZ的方法（其中，在同時(shí)調(diào)制同一光載波信號的兩個(gè)π/2相移的調(diào)制信號之間采用合適的相位關(guān)系，然后致使所得到的兩個(gè)DSB調(diào)制后的光信號相干涉，以導(dǎo)致消除不需要的旁瓣）不同，本發(fā)明并不是基于MZ方法，并且直接導(dǎo)致進(jìn)入的光譜的簡單偏移，少量的功率偏移并且剩下的大部分載波未偏移。附圖說明為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖（均未按照比例繪制）描述一個(gè)優(yōu)選的非限制性實(shí)施例（其旨在僅僅通過實(shí)例的方式并且不應(yīng)被理解為限制性的），其中：圖1和圖2示意性地描繪了已知的MZ型EOSSBM；以及圖3示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的EOSSBM。具體實(shí)施方式提出以下論述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。在不背離所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的情況下，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，這些實(shí)施例的各種修改將是顯而易見的。因此，本發(fā)明并非旨在限于所示出的實(shí)施例，而是旨在符合與本文中所公開的以及所附權(quán)利要求中所限定的原理和特征相一致的最廣范圍。根據(jù)本發(fā)明的EOSSBM在圖3中示意性地描繪，并且總體上由參考標(biāo)號1表示。EOSSBM1主要包括：電光基板2，方便地為X切LiNbO3基板（其他合適的電光材料，與LiNbO3不同，但是仍具有電光特性，可為LiTaO3、KTP、GaAs等）；雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)3，以普通方式形成在基板2內(nèi)，例如通過將Ti選擇性地?cái)U(kuò)散到基板2內(nèi)，用于接收待進(jìn)行SSB調(diào)制的且具有光學(xué)頻率ωS的輸入光載波信號；以及電極結(jié)構(gòu)4，形成在基板2上，用于接收具有電頻率Ω和電傳播常數(shù)βΩ的輸入電RF調(diào)制信號，并且作為響應(yīng)地對光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)施加電場。雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)3，該雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括：用于接收輸入光載波信號的光輸入IN以及用于輸出相應(yīng)的SSB調(diào)制后的光信號的一對光輸出OUT1和OUT2，每個(gè)光輸出具有帶有單個(gè)旁瓣的光頻譜；輸入部分5，該輸入部分包括：分束器6，該分束器為Y結(jié)的形式，并且該分束器包括：與用于接收輸入光載波信號的光輸入IN連接的輸入波導(dǎo)7；以及從輸入波導(dǎo)7分叉的一對發(fā)散輸出波導(dǎo)8；以及一對輸出波導(dǎo)9，這對輸出波導(dǎo)與分束器6的相應(yīng)輸出波導(dǎo)8光學(xué)地連接，并且這對輸出波導(dǎo)這樣相互隔開地布置：使得導(dǎo)致這對輸出波導(dǎo)相互光學(xué)地耦合；以及輸出部分10，該輸出部分包括：一對發(fā)散輸入波導(dǎo)11，這對發(fā)散輸入波導(dǎo)與輸入部分5的相應(yīng)輸出波導(dǎo)9連接，并且這對發(fā)散輸入波導(dǎo)形成為以這樣的方式延伸：增大它們的相互距離，直至這種相互分隔導(dǎo)致它們相互光學(xué)地非耦合（uncouple）；以及可選地一對輸出波導(dǎo)12，這對輸出波導(dǎo)光學(xué)地連接在相應(yīng)的輸入波導(dǎo)11和相應(yīng)的光輸出OUT1和OUT2之間，并且因此這樣相互隔開地布置：使得它們相互光學(xué)地非耦合。因此，分束器6的輸入波導(dǎo)7、輸入部分5的輸出波導(dǎo)9、以及輸出部分10的輸出波導(dǎo)12形成為平直地延伸；輸入部分5的輸出波導(dǎo)9形成為彼此平行地延伸，優(yōu)選地平行于分束器6的輸入波導(dǎo)7以及平行于輸出部分10的輸出波導(dǎo)12；分束器6的輸出波導(dǎo)8和輸出部分10的輸入波導(dǎo)11形成為彎曲地延伸。認(rèn)為有利于使讀者注意到旨在用于使用措辭“相互光學(xué)地耦合”以及“相互光學(xué)地非耦合”來分別限定輸入部分5的輸出波導(dǎo)9和輸出部分10的輸出波導(dǎo)12之間的相互光耦合度的客觀技術(shù)意義。具體而言，措辭“相互光學(xué)地非耦合”意在向技能熟練的讀者表示在輸出部分10的輸出波導(dǎo)12之間沒有特意地獲得光耦合，在這個(gè)意義上來說，輸出波導(dǎo)12之間的任何存在的光耦合僅為剩余的偽效應(yīng)，這種偽效應(yīng)造成EOSSBM1的性能（例如消光比）降低，而措辭“相互光學(xué)地耦合”意在向技能熟練的讀者表示在輸入部分5的輸出波導(dǎo)9之間特意地獲得適當(dāng)?shù)墓怦詈隙龋詫?dǎo)致獲得下述相關(guān)聯(lián)的技術(shù)效應(yīng)（在輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9的端部處在每個(gè)光信號的光頻譜內(nèi)生成單個(gè)旁瓣ωA=ωS+Ω）。此外，特意地獲得的輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9的光耦合度κCOUP為通過比例因子e-αS的波導(dǎo)間間距S的函數(shù)，其中，α為光耦合因子減小為零距離處的外推值的分?jǐn)?shù)1/e時(shí)的距離的倒數(shù)。在雙模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)3的輸入部分5處，電極結(jié)構(gòu)4形成在基板2上，并且該電極結(jié)構(gòu)包括三個(gè)隔開的電極，這些電極形成為方便地沿著其整個(gè)長度平行于輸入部分5的輸出波導(dǎo)9延伸，并且這些電極包括：內(nèi)部電極13，該內(nèi)部電極設(shè)置在輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9之間；以及一對外部電極14，這對外部電極在內(nèi)部電極13的相對側(cè)上布置在輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9外部。方便地，內(nèi)部電極13和外部電極14形成為平直地且彼此平行地延伸，外部電極14相對于內(nèi)部電極13等距地隔開，該內(nèi)部電極形成為沿著與輸入部分5的分束器6的輸入波導(dǎo)7的延伸方向一致的延伸方向延伸。外部電極14用于電接地，而內(nèi)部電極13布置成接收輸入電RF調(diào)制信號，從而導(dǎo)致在內(nèi)部電極13和外部電極14之間施加RF調(diào)制電壓。在X切LiNbO3基板2內(nèi)，基板的晶體結(jié)構(gòu)的取向?qū)е峦ㄟ^輸入電RF調(diào)制信號和輸入光載波信號產(chǎn)生的電場和光場主要沿著晶體結(jié)構(gòu)的Z晶軸耦合。實(shí)際上，電光效應(yīng)導(dǎo)致電光基板的折射率在根據(jù)對其施加的電場的強(qiáng)度和方向形成光波導(dǎo)的區(qū)域內(nèi)變化。具體而言，沿著指定的空間方向，折射率與電場沿著該方向的幅度成比例地變化。折射率沿著電光基板的三個(gè)晶軸X、Y和Z的變化可通過將電場向量以標(biāo)量方式（scalarly）乘以電光系數(shù)的3×3矩陣來計(jì)算。對于LiNbO3晶體而言，在電光張量的系數(shù)rij中，具有最高值的電光系數(shù)為r33（≈30pm/V），其使沿著Z晶軸偏振的電磁波所經(jīng)歷的折射率的變化與電場沿著同一軸的分量相關(guān)。因此，與沿著Z晶軸的電光耦合相比，沿著另外兩個(gè)晶軸的電光耦合可忽略不計(jì)。由于輸入部分5的輸出波導(dǎo)9之間的相互光耦合，所以輸入部分5在操作上被輸入光載波信號視為單個(gè)光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)支持具有相反奇偶性的兩種不同光超模，被稱為對稱超模和反對稱超模。當(dāng)不存在其他現(xiàn)象時(shí)，即，沒有內(nèi)在的不對稱和/或電擾動(dòng)時(shí)，如果將具有對稱光場空間分布的輸入光載波信號供應(yīng)至輸入部分5，那么僅將傳播對稱超模。因此，僅是具有與輸入光載波信號的功率相同的功率、折射率NS、光頻率ωS以及光傳播常數(shù)βS=NS·ωS/c的單個(gè)對稱超模開始沿著輸入部分5傳播。在沿著輸入部分5傳播的過程中，由于對電光基板內(nèi)的光波導(dǎo)施加電場，所以對稱超模經(jīng)歷上述折射率的變化。這種經(jīng)歷導(dǎo)致將對稱超模（其為基本光超模或零級光超模）的能量至少部分地傳遞至反對稱超模，該反對稱超模為激發(fā)光超模，并且除對稱超模之外，該反對稱超模開始傳播，其中，由于在對稱超模內(nèi)傳播的光載波信號和電RF調(diào)制信號之間的非線性相互作用，所以引起的反對稱超模具有的頻率ωA等于對稱超模的頻率ωS上移對內(nèi)部電極施加的電RF調(diào)制信號的頻率Ω，即，ωA=ωS+Ω。同時(shí)出現(xiàn)這種頻率變化和模態(tài)變換所需要的條件（被稱為相位匹配條件并屬于一般動(dòng)量守恒原則）為：反對稱超模的光傳播常數(shù)βA（其等于NA·ωA/c）等于對稱超模的光傳播常數(shù)βS和對內(nèi)部電極13施加的電RF調(diào)制信號的電傳播常數(shù)βΩ的總和，即，βA=βS+βΩ，其中，βΩ=NΩ·ωΩ/c，并且NΩ為沿著內(nèi)部電極13傳播的電RF調(diào)制信號的折射率。結(jié)果，在輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9的端部處，存在剩余的對稱超模和反對稱超模，這些超模每個(gè)具有輸入光載波信號的部分光功率，其中，具有在幅度和符號方面相等的兩個(gè)波瓣的對稱超模的頻率為ωS，而具有在幅度方面相等但是在符號方面相反的兩個(gè)波瓣的反對稱超模的頻率為ωA。應(yīng)注意以下事實(shí)：從實(shí)際角度來看，電RF調(diào)制信號沒有大到足以通過將輸入能量完全傳遞到偏移的載波內(nèi)而引起完全“耗盡”輸入光載波信號。因此，剩余的未頻移的光載波信號保持在輸出光信號內(nèi)，而偏移的波瓣的功率與輸入RF調(diào)制功率線性地相關(guān)（PSHIFTED∝PΩ），這是期望的光學(xué)調(diào)制器的性能。還應(yīng)注意，對稱超模的折射率NS比反對稱模式的折射率NA高，并且這導(dǎo)致βA<βS。與上述相位匹配條件βA=βS+βΩ相結(jié)合，該條件導(dǎo)致βΩ<0，這在技術(shù)上表示，為了滿足相位匹配條件，將電RF調(diào)制信號供應(yīng)至內(nèi)部電極13，以在與光載波信號沿著輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9的傳播方向相反的傳播方向上沿著內(nèi)部電極13傳播。最后，將存在于輸入部分5的相互光學(xué)地耦合的輸出波導(dǎo)9的端部處的兩個(gè)合成的光信號（即，光頻率為ωS的對稱模式和光頻率為ωA的反對稱模式）供應(yīng)至輸出部分10的輸入波導(dǎo)11，增大其沿著合成的光信號的傳播方向的相互間距導(dǎo)致每個(gè)合成的光信號的兩個(gè)波瓣空間地分離，從而僅將空間上成形為單瓣的模式供應(yīng)至輸出部分10的輸出波導(dǎo)12。當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)中的EOSSBM相比時(shí)，可容易地理解根據(jù)本發(fā)明的EOSSBM的優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)圖案簡單得多，并且包括更短的光路和更少數(shù)量的Y結(jié)，因此導(dǎo)致更少的光損耗；不需要用于將EOSSBM放置到適當(dāng)?shù)牟僮鼽c(diǎn)內(nèi)的外部DC偏置信號，因此導(dǎo)致不需要用于使DC偏置信號穩(wěn)定在正確的值的外部電子元件（偏置控制回路）；以及不需要對輸入電RF調(diào)制信號進(jìn)行信號預(yù)處理（π/2相移），將該信號照原樣供應(yīng)至RF電極結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致不需要電子信號處理元件。具體而言，當(dāng)與US5,022,731中公開的移頻器相比時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的EOSSBM具有一些優(yōu)點(diǎn)。具體地說，光學(xué)結(jié)構(gòu)簡單得多，這是因?yàn)槠鋬H包括一個(gè)Y結(jié)和兩個(gè)耦合的波導(dǎo)。沒有由于光干涉而意味著光損耗和不穩(wěn)定性的進(jìn)一步重組。而且，在本實(shí)例中，不需要通常需要外部電子設(shè)備來對抗電壓偏移效應(yīng)的DC偏置。而且，還應(yīng)理解，在US5,022,731中公開的移頻器中，由于一半功率經(jīng)歷相消干涉光，因此光重組在由V0電壓驅(qū)動(dòng)的DC部分的π相移之后使調(diào)制的功率效率降低。另一方面，在本發(fā)明中，所有功率在裝置的端部處傳送，一半功率在兩個(gè)輸出中的每個(gè)輸出處傳送，可用于多種用途，例如用于進(jìn)行通信和監(jiān)測等等。而且，根據(jù)本發(fā)明的EOSSBM輸出兩個(gè)SSB調(diào)制后的光信號，這些光信號可用于進(jìn)行監(jiān)測、平行信號分布等等。最后，顯然，可對本發(fā)明做出修改和變化，所有這些修改和變化落在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。具體而言，技能熟練的讀者應(yīng)注意到以下事實(shí)：如果光學(xué)模式的光傳播常數(shù)和電調(diào)制信號的電傳播常數(shù)滿足上述相位匹配條件，那么當(dāng)采用與上述這些光學(xué)模式不同類型的光學(xué)模式（例如在光場空間分布和/或偏振方面）時(shí)，也已證明本發(fā)明所依據(jù)的教導(dǎo)是有效的，根據(jù)該相位匹配條件，光學(xué)模式中的第一光學(xué)模式的光傳播常數(shù)等于光學(xué)模式中的第二光學(xué)模式的光傳播常數(shù)和電調(diào)制信號的電傳播常數(shù)βΩ的總和，從而導(dǎo)致第一光學(xué)模式的能量至少部分地傳遞至第二光學(xué)模式，并且因此，導(dǎo)致第二光學(xué)模式的光頻率等于第一光學(xué)模式的光頻率上移電調(diào)制信號的電頻率Ω。