相關(guān)申請(qǐng)案交叉申請(qǐng)

本發(fā)明要求morganchen等人于2015年1月22日遞交的發(fā)明名稱為“使用馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(mzm)的多電平相移的數(shù)字生成(digitalgenerationofmulti-levelphaseshiftingwithamach-zehndermodulator(mzm))”的第62/106,512號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案以及相同發(fā)明人于2016年1月7日遞交的發(fā)明名稱為“使用馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(mzm)的多電平相移的數(shù)字生成(digitalgenerationofmulti-levelphaseshiftingwithamach-zehndermodulator(mzm))”的第14/989,966號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)，該在先申請(qǐng)兩者的內(nèi)容以引入的方式并入本文本中。

光通信、電光調(diào)制、硅光子。

背景技術(shù)：

光纖已經(jīng)廣泛用于提供高速通信鏈路。采用光纖的光鏈路提供與電鏈接相比的許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包含帶寬大、抗噪聲度高、功率耗散減小以及串音減少。在使用光纖輸送光通信信號(hào)的通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中，使用各種光電設(shè)備來(lái)控制、修改和處理光信號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包含裝置，其包括：第一電驅(qū)動(dòng)器，其用于根據(jù)第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一二進(jìn)制電壓信號(hào)；第二電驅(qū)動(dòng)器，其用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二二進(jìn)制電壓信號(hào)，其中第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)不同；以及第一光波導(dǎo)支路，其耦合到第一電驅(qū)動(dòng)器和第二電驅(qū)動(dòng)器，其中第一光波導(dǎo)支路用于根據(jù)第一二進(jìn)制電壓信號(hào)與第二二進(jìn)制電壓信號(hào)之間的第一電壓差使沿著第一光波導(dǎo)支路傳播的第一光信號(hào)的第一相位移位從而產(chǎn)生第一多電平相移光信號(hào)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還包含第一電驅(qū)動(dòng)器，其進(jìn)一步用于提供第一二進(jìn)制電壓信號(hào)的第一電壓擺幅，其中第二電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步用于提供第二二進(jìn)制電壓信號(hào)的第二電壓擺幅，其中第一電壓擺幅不同于第二電壓擺幅，并且其中第一多電平相移光信號(hào)包括至少四個(gè)信號(hào)電平，和/或進(jìn)一步包括電平轉(zhuǎn)換，所述電平轉(zhuǎn)換耦合到第一電驅(qū)動(dòng)器并用于使第一二進(jìn)制電壓信號(hào)的電壓電平移位，使得第一電壓差包括至少四個(gè)電壓階躍，和/或其中第一電驅(qū)動(dòng)器和第二電驅(qū)動(dòng)器是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetal-oxidesemiconductor，cmos)驅(qū)動(dòng)器，和/或其中第一二進(jìn)制電壓信號(hào)和所述第二二進(jìn)制電壓信號(hào)包括同步的比特轉(zhuǎn)移，和/或其中第一光波導(dǎo)支路包括沿著光程的多個(gè)分段，其中第一電驅(qū)動(dòng)器和第二電驅(qū)動(dòng)器位于多個(gè)分段的第一分段，其中所述裝置進(jìn)一步包括：第三電驅(qū)動(dòng)器，其在多個(gè)分段的第二分段處耦合到第一光波導(dǎo)支路，其中第三電驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)第三數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三二進(jìn)制電壓信號(hào)；以及第四電驅(qū)動(dòng)器，其在第二分段處耦合到第一光波導(dǎo)支路，其中第四電驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)第四數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四二進(jìn)制電壓信號(hào)，其中第一數(shù)據(jù)、第二數(shù)據(jù)、第三數(shù)據(jù)以及第四數(shù)據(jù)不同，并且其中第一光波導(dǎo)支路進(jìn)一步用于根據(jù)第三二進(jìn)制電壓信號(hào)與第四二進(jìn)制電壓信號(hào)之間的第二電壓差使第一相位移位，和/或第一光波導(dǎo)支路包括沿著光程的多個(gè)分段，其中第一電驅(qū)動(dòng)器和第二電驅(qū)動(dòng)器位于多個(gè)分段的第一分段，其中所述裝置進(jìn)一步包括：第三電驅(qū)動(dòng)器，其在多個(gè)分段的第二分段處耦合到第一光波導(dǎo)支路，其中第三電驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)延遲之后的第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三二進(jìn)制電壓信號(hào)；以及第四電驅(qū)動(dòng)器，其在第二分段處耦合到第一光波導(dǎo)支路，其中第四電驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)延遲之后的第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四二進(jìn)制電壓信號(hào)，并且其中第一光波導(dǎo)支路進(jìn)一步用于根據(jù)第三二進(jìn)制電壓信號(hào)與第四二進(jìn)制電壓信號(hào)之間的第二電壓差使第一相位移位，和/或進(jìn)一步包括第一馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(mach-zehndermodulator，mzm)，其中第一電驅(qū)動(dòng)器、第二電驅(qū)動(dòng)器以及第一光波導(dǎo)支路是第一mzm的部分，和/或其中第一mzm進(jìn)一步包括：第一光分路器，其耦合到第一光波導(dǎo)支路并用于將第三光信號(hào)分成第一光信號(hào)和第二光信號(hào)；第二光波導(dǎo)支路，其耦合到第一光分路器，并用于根據(jù)第一數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)使第二光信號(hào)的第二相位移位從而產(chǎn)生第二多電平相移光信號(hào)；以及第一光合路器，其耦合到第一光波導(dǎo)支路和第二光波導(dǎo)支路，并用于組合第一多電平相移光信號(hào)和第二多電平相移光信號(hào)以產(chǎn)生包括至少四個(gè)電平的第一脈沖幅度調(diào)制(pulse-amplitudemodulation，pam)信號(hào)，和/或進(jìn)一步包括同相正交相(in-phasequadrature-phase，iq)調(diào)制器，其中第一mzm是iq調(diào)制器的部分，并且其中第一pam信號(hào)對(duì)應(yīng)于同相(in-phase，i)分量，和/或其中iq調(diào)制器進(jìn)一步包括：第二光分路器，其耦合到第一mzm并用于將第四光信號(hào)分成第三光信號(hào)和第五光信號(hào)；第二mzm，其耦合到第二光分路器，其中第二mzm用于根據(jù)第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)調(diào)制第五光信號(hào)以產(chǎn)生第二pam光信號(hào)；移相器，其耦合到第二mzm并用于將第二pam光信號(hào)的相位移位圓周率(π)/2弧度從而產(chǎn)生正交相(quadrature-phase，q)分量；以及第二光合路器，其耦合到第一mzm和移相器，其中第二光合路器用于組合i分量和q分量從而產(chǎn)生第一16階正交幅度調(diào)制(16quadrature-amplitudemodulation，16qam)信號(hào)。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種方法，其包括：根據(jù)第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一數(shù)字電信號(hào)；根據(jù)第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二數(shù)字電信號(hào)，其中第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是不同的數(shù)據(jù)；以及根據(jù)第一電信號(hào)與第二數(shù)字電信號(hào)之間的第一電壓差調(diào)制沿著第一光波導(dǎo)支路傳播的第一光信號(hào)的第一相位從而產(chǎn)生包括至少四個(gè)電平的第一多電平調(diào)相信號(hào)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還包含使至少第一數(shù)字電信號(hào)的電壓電平移位，使得第一電壓差包括交錯(cuò)的電壓階躍，和/或跨第一光波導(dǎo)支路的第一電接面應(yīng)用第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，和/或根據(jù)第三數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)，和/或根據(jù)第四數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)，和/或跨第一光波導(dǎo)支路的第二電接面應(yīng)用第三電信號(hào)和第四電信號(hào)，和/或進(jìn)一步根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的第二電壓差調(diào)制第一相位，其中第一數(shù)據(jù)、第二數(shù)據(jù)、第三數(shù)據(jù)以及第四數(shù)據(jù)是不同的數(shù)據(jù)，和/或跨第一光波導(dǎo)支路的第一電接面應(yīng)用第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，和/或根據(jù)延遲之后的第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)，和/或根據(jù)延遲之后的第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)，和/或跨第一光波導(dǎo)支路的第二電接面應(yīng)用第三電信號(hào)和第四電信號(hào)，和/或進(jìn)一步根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的第二電壓差調(diào)制第一光信號(hào)的第一相位，和/或根據(jù)第一數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)，和/或根據(jù)第四數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)，和/或根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的第二電壓差調(diào)制沿著第二光波導(dǎo)支路傳播的第二光信號(hào)的第二相位從而產(chǎn)生第二多電平調(diào)相信號(hào)，以及組合第一多電平調(diào)相信號(hào)和第二多電平調(diào)相信號(hào)以產(chǎn)生四階脈沖幅度調(diào)制(four-levelpulse-amplitudemodulation，pam-4)信號(hào)。

在又另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種裝置，其包括：馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x(mach-zehnderinterferometer，mzi)支路，其包括電接面，其中所述電接面包括第一端子和第二端子；第一cmos驅(qū)動(dòng)器，其耦合到第一端子并用于提供第一輸出電壓擺幅；以及第二cmos驅(qū)動(dòng)器，其耦合到第二端子并用于提供第二輸出電壓擺幅，其中第一輸出電壓擺幅和第二輸出電壓擺幅不同，并且其中跨第一端子和第二端子的電壓差包括至少四個(gè)電壓階躍。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還包含：第一輸出電壓擺幅在第一電壓電平與第二電壓電平之間，其中所述裝置進(jìn)一步包括位于第一cmos驅(qū)動(dòng)器與第一端子之間的電壓電平移位元件，并且其中電壓電平移位元件用于使第一電壓電平和第二電壓電平移位到更高電壓電平，和/或第一端子對(duì)應(yīng)于電接面的負(fù)端子，并且第二端子對(duì)應(yīng)于電接面的正端子，使得電接面配置成具有反向偏置，和/或其中第一cmos驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步用于接收大于第一cmos驅(qū)動(dòng)器的第一擊穿電壓的第一輸入電壓，其中第二cmos驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步用于接收大于第二cmos驅(qū)動(dòng)器的第二擊穿電壓的第二輸入電壓，并且其中電壓差大于第一輸入電壓和第二輸入電壓。

從結(jié)合附圖以及權(quán)利要求書進(jìn)行的以下詳細(xì)描述中將更清楚地理解這些以及其他特征。

附圖說(shuō)明

為了更透徹地理解本發(fā)明，現(xiàn)參閱結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式而描述的以下簡(jiǎn)要說(shuō)明，其中的相同參考標(biāo)號(hào)表示相同部分。

圖1是硅mzm的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的以數(shù)字方式產(chǎn)生多電平相移的硅mzm的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分的示意圖。

圖4a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分的正-負(fù)(positive-negative，pn)接面處的端電壓的圖表。

圖4b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分產(chǎn)生的調(diào)制電壓的圖表。

圖4c是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分的pn接面處的端電壓的圖表。

圖4d是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器配置產(chǎn)生的調(diào)制電壓的圖表。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電平轉(zhuǎn)換的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由cmos驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的mzm的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分段式mzm的示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有分布式調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器配置的mzm的示意圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙偏振16階正交幅度調(diào)制(dual-polarization16quadrature-amplitudemodulation，dp-16qam)調(diào)制器的示意圖。

圖10a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由iq調(diào)制器產(chǎn)生的i分量的星座圖。

圖10b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由iq調(diào)制器產(chǎn)生的q分量的星座圖。

圖10c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通過(guò)iq調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的星座圖。

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x(mach-zehnderinterferometer，mzi)支路分段處的強(qiáng)度和電(electric，e)場(chǎng)的圖表。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的解調(diào)光信號(hào)的眼圖的圖表。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生多電平相移信號(hào)的方法的流程圖。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的調(diào)制深度的多電平相移信號(hào)的方法的流程圖。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的輸出數(shù)據(jù)速率的多電平相移信號(hào)的方法的流程圖。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的輸出帶寬的多電平相移信號(hào)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

首先應(yīng)理解，盡管下文提供一項(xiàng)或多項(xiàng)實(shí)施例的說(shuō)明性實(shí)施方案，但所公開(kāi)的系統(tǒng)和/或方法可使用任何數(shù)目的技術(shù)來(lái)實(shí)施，無(wú)論該技術(shù)是當(dāng)前已知還是現(xiàn)有的。本發(fā)明決不應(yīng)限于下文所說(shuō)明的說(shuō)明性實(shí)施方案、附圖和技術(shù)，包括本文所說(shuō)明并描述的示例性設(shè)計(jì)和實(shí)施方案，而是可在所附權(quán)利要求書的范圍以及其等效物的完整范圍內(nèi)修改。

圖1是硅mzm100的示意圖。mzm100是基于mzi的電光(electro-optical，eo)調(diào)制器。mzm100用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)以在光通信系統(tǒng)中傳輸。mzm100包括分別經(jīng)由光分路器120和光合路器150耦合在輸入光波導(dǎo)110與輸出光波導(dǎo)160之間的一對(duì)mzi支路130、140。實(shí)線箭頭表示光信號(hào)傳播的方向。光分路器120和光合路器150可以是任何光耦合器，例如3分貝(decibel，db)耦合器、定向耦合器以及多模干涉(multi-modeinterference，mmi)耦合器。mzi支路130包括電接面134，例如pn接面或金屬-氧化物半導(dǎo)體(metal-oxidesemiconductor，mos)電容器接面。當(dāng)跨電接面134施加電壓時(shí)，在行進(jìn)通過(guò)mzi支路130的光信號(hào)中誘發(fā)相移，從而在mzi支路130處形成移相器133。為了控制跨電接面134的電場(chǎng)，一對(duì)電極131、132分別在負(fù)端子135和正端子136處連接到mzi支路130的電接面134。通常，電極131、132中的一個(gè)還接地。mzi支路140類似于mzi支路130。在mzi支路140的電接面144處形成移相器143。一對(duì)電極141、142分別在負(fù)端子145和正端子146處連接到mzi支路140的電接面144。

在操作中，輸入光波導(dǎo)110用于接收光信號(hào)。例如，光信號(hào)可以由連續(xù)波(continuouswave，cw)激光等光源產(chǎn)生。光分路器120將光信號(hào)分成第一部分和第二部分。光分路器120將第一光信號(hào)部分耦合到mzi支路130中，并將第二光信號(hào)部分耦合到mzi支路140中。在mzi支路130處跨電極131和132施加表示為a的數(shù)字電信號(hào)。移相器133根據(jù)數(shù)字電信號(hào)a調(diào)制第一光信號(hào)部分的相位從而產(chǎn)生第一調(diào)相或相移光信號(hào)。例如，數(shù)字電信號(hào)a是包括兩個(gè)電壓電平的二進(jìn)制電壓信號(hào)，一個(gè)表示二進(jìn)制數(shù)字1且另一個(gè)表示二進(jìn)制數(shù)字0。每個(gè)電壓電平使移相器133產(chǎn)生特定相移?？珉姌O141和142將數(shù)字電信號(hào)a的反向信號(hào)或補(bǔ)充信號(hào)施加至另一個(gè)mzi支路140，所述反向信號(hào)或補(bǔ)充信號(hào)表示為虛線箭頭表示電信號(hào)流動(dòng)方向。移相器143根據(jù)數(shù)字電信號(hào)調(diào)制第二光信號(hào)部分以產(chǎn)生第二調(diào)相或相移光信號(hào)。

光合路器150組合第一相移光信號(hào)和第二相移光信號(hào)以在輸出光波導(dǎo)160處產(chǎn)生調(diào)制光信號(hào)。將具有相反極性的數(shù)字電信號(hào)施加到mzi支路130、140被稱為推挽式配置，并且mzi支路140被稱為互補(bǔ)mzi支路。推挽式配置能使調(diào)制深度增加，這可以提供增大的相位擺幅、增大的輸出功率和更高的消光比(extinctionratio，er)。消光比指由激光二極管等光源產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)的兩個(gè)光功率電平的比。另外，推挽式mzm可以采用更短的mzi支路，這能減少mzm的占用面積。

mzm100等mzm可以各種配置進(jìn)行配置。光網(wǎng)絡(luò)的快速增長(zhǎng)以及對(duì)更大容量的需求已將研究和生產(chǎn)引向探究用于建造高速和高階調(diào)制器的mzm結(jié)構(gòu)。提供n階正交幅度調(diào)制(n-levelquadrature-amplitudemodulation，nqam)等高階調(diào)制的一種常見(jiàn)方法是采用多個(gè)mzm。另一種常見(jiàn)方法是將單個(gè)mzm分成一連串調(diào)制器分段。danielkucharski等人的第7,450,787號(hào)美國(guó)專利案描述了分布式放大調(diào)制器，其中每個(gè)調(diào)制器分段具有一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器以獲得高速調(diào)制，所述美國(guó)專利案以引入的方式并入本文本中。danielkucharski等人的第77,515,775號(hào)美國(guó)專利案描述了采用分布式調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器的互補(bǔ)設(shè)備，所述美國(guó)專利案以引入的方式并入本文本中。peterdedobbelaere于2013年8月26日發(fā)表的“用于集成光io與asic的硅光子技術(shù)平臺(tái)(siliconphotonicstechnologyplatformforintegrationofopticalioswithasics)”描述了使用具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)光分段來(lái)改進(jìn)性能的多電平調(diào)制方案，所述文獻(xiàn)以引入的方式并入本文本中。發(fā)明名稱為“用于可編程n階正交幅度調(diào)制產(chǎn)生的數(shù)字光調(diào)制器(digitalopticalmodulatorforprogrammablen-quadratureamplitudemodulationgeneration)”的第14/075,882號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案描述了用于qam的光技術(shù)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)案以引入的方式并入本文本中。一些其它mzm通過(guò)驅(qū)動(dòng)具有多電平電驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的mzm來(lái)提供高階調(diào)制。例如，在mzm100中，電極131由多電平模擬電驅(qū)動(dòng)器信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并且電極132接地。然而，多電平模擬電驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的產(chǎn)生需要外部設(shè)備，例如數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogconverter，dac)、衰減器和數(shù)字信號(hào)處理器(digitalsignalprocessor，dsp)，因此功耗可能高且占用面積可能大。

本文中公開(kāi)的是在不采用dac的情況下在單個(gè)mzi支路分段處提供多電平相移的實(shí)施例。與上文描述的方法相比，所公開(kāi)的實(shí)施例以兩個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)流而不是單個(gè)數(shù)據(jù)流來(lái)驅(qū)動(dòng)單個(gè)mzi支路分段，并且采用具有不同電壓擺幅的一對(duì)cmos驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)所述mzi支路分段。例如，第一cmos驅(qū)動(dòng)器和第二cmos驅(qū)動(dòng)器分別耦合在mzi支路分段的電接面的負(fù)端子和正端子處。第一cmos驅(qū)動(dòng)器根據(jù)第一數(shù)據(jù)流產(chǎn)生第一二進(jìn)制電壓信號(hào)。第二cmos驅(qū)動(dòng)器根據(jù)第二數(shù)據(jù)流產(chǎn)生第二二進(jìn)制電壓信號(hào)。第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流不相關(guān)，但是比特轉(zhuǎn)移經(jīng)過(guò)同步。通過(guò)將適當(dāng)?shù)碾妷很壏峙浣ocmos驅(qū)動(dòng)器并且在cmos驅(qū)動(dòng)器中的至少一個(gè)的輸出處采用電平轉(zhuǎn)換，能跨所述mzi支路分段產(chǎn)生多電平調(diào)制電壓。因此，作為移相器操作的mzi支路分段根據(jù)多電平調(diào)制電壓產(chǎn)生多電平相移。通過(guò)將兩個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)流同步地調(diào)制到光信號(hào)的相位上，輸出數(shù)據(jù)速率是輸入數(shù)據(jù)速率的兩倍。采用電平轉(zhuǎn)換還使cmos驅(qū)動(dòng)器能夠通過(guò)如由設(shè)備擊穿所限制的低輸入電壓驅(qū)動(dòng)，但仍然產(chǎn)生高調(diào)制電壓。所公開(kāi)的實(shí)施例適用于在推挽式mzm中增加調(diào)制深度。所公開(kāi)的實(shí)施例可以延伸為采用多個(gè)分段來(lái)提供更高輸出數(shù)據(jù)速率或更高輸出帶寬。所公開(kāi)的實(shí)施例與產(chǎn)生nqam、n階脈沖幅度調(diào)制(n-levelpulse-amplitudemodulation，npam)、dp-16qam等高級(jí)調(diào)制格式的其它光技術(shù)兼容。所公開(kāi)的實(shí)施例提供各種優(yōu)勢(shì)，例如在與上文描述的方法相比時(shí)光損失減小、功率消耗降低、占用面積更小且性能更高。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的以數(shù)字方式產(chǎn)生多電平相移的硅mzm200的示意圖。mzm200包括分別經(jīng)由光分路器220和光合路器250耦合在輸入光波導(dǎo)210與輸出光波導(dǎo)260之間的一對(duì)mzi支路230、240。光分路器220和光合路器250分別類似于光分路器120和光合路器150。實(shí)線箭頭表示光信號(hào)傳播的方向。一對(duì)電極231、232分別在負(fù)端子235和正端子236處連接到mzi支路230的電接面234，從而形成移相器233。類似地，一對(duì)電極241、242分別在負(fù)端子245和正端子246處連接到mzi支路240的電接面244，從而形成移相器243。

與mzm100相比，對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的數(shù)據(jù)流的數(shù)字電信號(hào)施加至mzi支路230和240中的每一個(gè)。另外，兩個(gè)數(shù)字電信號(hào)用于產(chǎn)生不同電壓擺幅，從而使它們表示具有不同意義的二進(jìn)制數(shù)字，如下文較全面描述。因此，mzi支路230和240中的每一個(gè)產(chǎn)生包括四個(gè)不同電平的調(diào)相信號(hào)，每個(gè)電平表示一個(gè)二位的二進(jìn)制數(shù)。

如圖所示，表示為a和b的數(shù)字電信號(hào)分別在電極231和232處施加至mzi支路230。虛線箭頭表示電信號(hào)流動(dòng)方向。數(shù)字電信號(hào)a和b的補(bǔ)充信號(hào)分別在電極241和242處施加至另一個(gè)mzi支路240，所述補(bǔ)充信號(hào)表示為和數(shù)字電信號(hào)為a、b、和是二進(jìn)制電壓信號(hào)并且可以是單端信號(hào)或差動(dòng)信號(hào)。取決于跨電接面的偏置電壓的正負(fù)號(hào)，電接面可以在正向偏置或反向偏置下。為了獲得高速調(diào)制，mzi支路230和240兩者處的電接面均需要在反向偏置下操作。電平轉(zhuǎn)換可以用于偏移電極231、232241和242處的電壓，如下文較全面描述。

通過(guò)將兩個(gè)數(shù)據(jù)流同時(shí)且同步地調(diào)制到光載波信號(hào)上，mzm200以所述數(shù)據(jù)流兩倍的數(shù)據(jù)位速率產(chǎn)生調(diào)相光信號(hào)。例如，以位速率r對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流計(jì)時(shí)，調(diào)相光信號(hào)包括波特率r和位速率2×r。同步指兩個(gè)數(shù)據(jù)流包括同時(shí)的比特轉(zhuǎn)移。例如，可以采用信號(hào)同步單元使數(shù)字電信號(hào)a和b的比特轉(zhuǎn)移同步。在一些實(shí)施例中，mzi支路240可以通過(guò)信號(hào)c和信號(hào)d等具有不同電壓擺幅的不同數(shù)字電信號(hào)驅(qū)動(dòng)而不是通過(guò)和驅(qū)動(dòng)，從而進(jìn)一步增加位速率。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300的示意圖。采用mzm驅(qū)動(dòng)器部分300用于驅(qū)動(dòng)mzm支路的單個(gè)分段，例如mzi支路230和240。mzm驅(qū)動(dòng)器部分300包括分別在負(fù)端子321和正端子322處跨pn接面330耦合的一對(duì)cmos驅(qū)動(dòng)器310、320。pn接面330表示單個(gè)mzi支路處的電接面。pn接面330類似于電接面134、144、234和244。負(fù)端子321類似于負(fù)端子135、145、235和245。正端子322類似于正端子136、146、236和246。cmos驅(qū)動(dòng)器310用于接收第一數(shù)據(jù)流并根據(jù)第一數(shù)據(jù)流產(chǎn)生第一二進(jìn)制電信號(hào)。cmos驅(qū)動(dòng)器320用于接收第二數(shù)據(jù)流并根據(jù)第二數(shù)據(jù)流產(chǎn)生第二二進(jìn)制電信號(hào)。第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流不相關(guān)并且可以對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的數(shù)據(jù)信道。通過(guò)將適當(dāng)?shù)碾妷很壏峙浣ocmos驅(qū)動(dòng)器310和320，能在不采用dac的情況下跨pn接面330產(chǎn)生多電平調(diào)制電壓，如下文較全面描述。每個(gè)調(diào)制電壓階躍表示兩個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)位來(lái)自第一數(shù)據(jù)流并且另一個(gè)位來(lái)自第二數(shù)據(jù)流?？鏿n接面330施加調(diào)制電壓會(huì)在行進(jìn)通過(guò)pn接面330的光信號(hào)中誘發(fā)相移。例如，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流為25千兆比特(gb)信號(hào)時(shí)，一次調(diào)制兩個(gè)數(shù)據(jù)位以產(chǎn)生調(diào)制符號(hào)。因此，調(diào)制光信號(hào)包括25吉波特(gbd)的波特，但是50千兆比特每秒(gbps)的數(shù)據(jù)位速率。

圖4a到4d示出了用于在不具有dac的情況下通過(guò)采用調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300產(chǎn)生多電平調(diào)制電壓的各種電壓配置。x軸表示呈某些恒定時(shí)間單位的時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)位的持續(xù)時(shí)間。y軸表示以伏特單位的電壓。圖4a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300的pn接面330處的端電壓的圖表410。波形411示出了負(fù)端子321處的端電壓，其擺幅從1伏特(volt，v)到1.5v。例如，1v對(duì)應(yīng)于第一數(shù)據(jù)流中的位值0并且1.5v對(duì)應(yīng)于第一數(shù)據(jù)流中的位值1。波形412示出了正端子322處的端電壓，其擺幅從0v到1v。例如，0v對(duì)應(yīng)于第二數(shù)據(jù)流中的位值0并且1v對(duì)應(yīng)于第二數(shù)據(jù)流中的位值1。

圖4b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300產(chǎn)生的調(diào)制電壓的圖表420。波形421示出了當(dāng)負(fù)端子321和正端子322處的端電壓分別如波形411和412中所示時(shí)跨pn接面330的調(diào)制電壓。在波形421中，1.5v、1v、0.5v和0v的電壓電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制值10、00、11和01。因此，包括較高幅度的負(fù)端子321處的信號(hào)控制較高有效二進(jìn)制數(shù)字，而包括較低幅度的正端子322處的信號(hào)控制較低有效二進(jìn)制數(shù)字。

圖4c是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300的pn接面330處的端電壓的圖表430。波形431和432分別表示在負(fù)端子321和正端子322處的端電壓。波形431和432分別是波形411和412的補(bǔ)充。例如，波形411和412對(duì)應(yīng)于跨mzm的mzi支路230等單個(gè)mzi支路分段施加的電壓，而波形431和432對(duì)應(yīng)于跨mzm的mzi支路240等相應(yīng)互補(bǔ)mzi支路分段施加的電壓。

圖4d是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300產(chǎn)生的調(diào)制電壓的圖表440。波形441示出了當(dāng)負(fù)端子321和正端子322處的端電壓分別如波形431和432中所示時(shí)跨pn接面330的調(diào)制電壓。例如，波形421對(duì)應(yīng)于跨mzm的mzi支路230等單個(gè)mzi支路分段施加的調(diào)制電壓，而波形441對(duì)應(yīng)于跨mzm的mzi支路240等相應(yīng)互補(bǔ)mzi支路分段施加的調(diào)制電壓。

為了產(chǎn)生如圖4a到4d中所示的端電壓和調(diào)制電壓，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300可以至少在負(fù)端子321和正端子322之一處采用電平轉(zhuǎn)換。已知cmos設(shè)備歸因于擊穿限制而依靠低操作電壓提供高雙態(tài)觸變速率。因此，根據(jù)cmos驅(qū)動(dòng)器310和320的設(shè)備擊穿電壓，需要以低電壓操作cmos驅(qū)動(dòng)器310和320。然而，更高調(diào)制電壓能提供更好調(diào)制性能并且可以允許更短的mzi支路長(zhǎng)度。通過(guò)采用電平轉(zhuǎn)換，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300允許cmos驅(qū)動(dòng)器310和320以低輸入電壓操作，但仍產(chǎn)生高調(diào)制電壓。舉例來(lái)說(shuō)，cmos驅(qū)動(dòng)器310和320可以包括接近1v的設(shè)備擊穿電壓。cmos驅(qū)動(dòng)器320可以用于以0v和1v的電壓軌操作從而在正端子322處提供0v與1v之間的端電壓。可以采用電平轉(zhuǎn)換使cmos驅(qū)動(dòng)器310的輸出電壓移位從而在負(fù)端子322處提供1v與1.5v之間的端電壓。因此，通過(guò)采用電平轉(zhuǎn)換，跨pn接面330產(chǎn)生3伏特峰間值(vpp)的調(diào)制電壓。

此類調(diào)制電壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)可以提供高功率效率。每個(gè)擺幅的功耗與f×c×v²成正比，其中f是開(kāi)關(guān)頻率，c是電容且v是電壓。使用衰減元件可以產(chǎn)生不同的電壓擺幅，但是可能導(dǎo)致降低功率效率。

雖然波形421和441示出均等的調(diào)制電壓階躍，但是階躍可以具有交錯(cuò)量。舉例來(lái)說(shuō)，可以使用0v、0.8v、1v和1.8v而不是0v、0.5v、1v和1.5v來(lái)提供3.6vpp的調(diào)制電壓。因此，可以根據(jù)mzm的設(shè)計(jì)選擇調(diào)制電壓階躍從而提供調(diào)制線性。例如，當(dāng)相移接近2個(gè)圓周率(π)弧度時(shí)，由mzm產(chǎn)生的16-qam被認(rèn)為包括非線性的正交響應(yīng)。因此，可以選擇調(diào)制電壓階躍來(lái)解釋非線性，如下文較全面描述。在一些實(shí)施例中，可以另外采用堆疊晶體管和其它輸入/輸出(input/output，i/o)設(shè)備來(lái)進(jìn)一步增加調(diào)制電壓。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電平轉(zhuǎn)換500的示意圖。電平轉(zhuǎn)換500由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300用來(lái)通過(guò)低cmos驅(qū)動(dòng)器輸入電壓產(chǎn)生高調(diào)制電壓。例如，電平轉(zhuǎn)換500可以位于cmos驅(qū)動(dòng)器310的輸出與pn接面330的負(fù)端子321之間或位于cmos驅(qū)動(dòng)器320的輸出與正端子322之間。電平轉(zhuǎn)換500包括耦合到增益元件520和反饋保持器元件530的隔直流(directcurrent，dc)電容器510。隔直電容器510將增益元件520和反饋保持器元件530與cmos驅(qū)動(dòng)器310和320等其它電路級(jí)隔離。增益元件520和保持器反饋元件530可以是任何放大器，例如基于cmos逆變器的放大器。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由cmos驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的mzm600的示意圖。mzm600類似于mzm200并且采用調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300來(lái)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。mzm600包括分別經(jīng)由類似于光分路器120和220的光分路器620以及類似于光合路器150和250的光合路器650耦合在輸入波導(dǎo)610與輸出波導(dǎo)660之間的一對(duì)mzi支路630、640。mzi支路630和640類似于mzi支路130、140、230和240。輸入波導(dǎo)610和輸出波導(dǎo)660類似于輸入波導(dǎo)110和210以及輸出波導(dǎo)160和260。mzi支路630和640分別由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分635和645驅(qū)動(dòng)。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分635和645類似于調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分635包括跨mzi支路630的電接面633耦合的一對(duì)cmos驅(qū)動(dòng)器631、632。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分645包括跨mzi支路640的電接面643耦合的一對(duì)cmos驅(qū)動(dòng)器641、642。cmos驅(qū)動(dòng)器631、632、641和642類似于cmos驅(qū)動(dòng)器310和320。cmos驅(qū)動(dòng)器631和632通過(guò)示出為ch1_p和ch2_p的兩個(gè)單獨(dú)的信道數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。cmos驅(qū)動(dòng)器641和642通過(guò)示出為ch1_n和ch2_n的信道數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)或補(bǔ)充數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。在ch1_p、ch1_n、ch2_p和ch2_n之間施加低電壓差分輸入時(shí)，可以通過(guò)充當(dāng)限制放大器的cmos逆變器均衡并增強(qiáng)調(diào)制信號(hào)。輸入靈敏度可以低至每個(gè)信道50毫伏峰間值(mvpp)。

在操作中，輸入波導(dǎo)610用于接收光信號(hào)。光分路器620將光信號(hào)分成兩個(gè)部分，將第一部分耦合到mzi支路630，并將第二部分耦合到mzi支路640。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分635根據(jù)信道數(shù)據(jù)ch1_p和ch2_p調(diào)制沿著mzi支路630傳播的第一光信號(hào)部分的相位。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分645根據(jù)信道數(shù)據(jù)ch1_n和ch2_n調(diào)制沿著mzi支路640傳播的第二光信號(hào)部分的相位。光合路器650組合調(diào)制后的第一光信號(hào)部分和調(diào)制后的第二光信號(hào)部分以在輸出波導(dǎo)660處產(chǎn)生調(diào)制光信號(hào)。mzm600可以在cmos驅(qū)動(dòng)器631和641的每一個(gè)輸出處采用電平轉(zhuǎn)換500等電平轉(zhuǎn)換，使得電接面633和643在反向偏置下，這可以提供更高速調(diào)制。

在實(shí)施例中，協(xié)同設(shè)計(jì)cmos驅(qū)動(dòng)器631、632、641和642以及mzi支路630和640，從而考慮光指數(shù)、光損耗、偏置電壓長(zhǎng)度乘積(vpi-l)、電容和電阻等參數(shù)。對(duì)于具體光傳輸鏈路，cmos驅(qū)動(dòng)器631、632、641和642的電壓擺幅和雙態(tài)觸變速率可以確定mzm600的消光比(extinctionratio，er)和數(shù)據(jù)速率等參數(shù)。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分段式mzm700的示意圖。mzm700基于mzm600，向mzm700的不同分段770串聯(lián)添加多個(gè)數(shù)據(jù)流以產(chǎn)生較高輸出數(shù)據(jù)速率。mzm700包括類似于mzi支路130、140、230、240、630和640的一對(duì)mzi支路730、740。這對(duì)mzi支路730和740被分成多個(gè)分段770。每個(gè)分段770通過(guò)在mzi支路730處類似于調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300、635和645的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分735以及在mzi支路740處的另一個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分745驅(qū)動(dòng)。每個(gè)分段770中的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分735通過(guò)不同對(duì)數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，示出為ch1_p、ch2_p、ch3_p、ch4_p、…、chn-1_p、chn_p。每個(gè)分段770中的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分745通過(guò)相應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)流的反向數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，示出為ch1_n、ch2_n、ch3_n、ch4_n、…、chn-1_n、chn_n。由于分段770位于mzi支路730和740的不同長(zhǎng)度處，因此不同分段770產(chǎn)生不同量的相移。在操作中，每個(gè)分段770將r數(shù)據(jù)位速率下的一對(duì)數(shù)據(jù)流合并成具有波特率r和數(shù)據(jù)位速率2r的單個(gè)光流。在mzm700的輸出處累計(jì)所有分段770的調(diào)制效果，其中每個(gè)調(diào)制符號(hào)表示具有多個(gè)二進(jìn)制數(shù)字的二進(jìn)制數(shù)。例如，相比通過(guò)位于距mzi支路730和740的輸入處更遠(yuǎn)的分段770調(diào)制的數(shù)據(jù)流，通過(guò)位于距mzi支路730和740的輸入處更近的分段770調(diào)制的數(shù)據(jù)流可以對(duì)應(yīng)于更低有效性的二進(jìn)制數(shù)字。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有分布式調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器配置的mzm800的示意圖。mzm800基于mzm600，并采用分布式調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器配置來(lái)增加帶寬。mzm800包括類似于mzi支路130、140、230、240、630、640、730和740的一對(duì)mzi支路830、840。這對(duì)mzi支路830和840被分成多個(gè)分段870。每個(gè)分段870通過(guò)在mzi支路830處類似于調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300、635、645、735和745的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分835以及在mzi支路840處的另一個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分845驅(qū)動(dòng)。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分835通過(guò)示出為ch1_p和ch2_p的具有各種延遲的一對(duì)數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，并且調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分845通過(guò)示出為ch1_n和ch2_n的具有各種相應(yīng)延遲的數(shù)據(jù)流的反向數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)。在操作中，通過(guò)連續(xù)的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分835調(diào)制傳播通過(guò)mzi支路830的光信號(hào)，并且通過(guò)連續(xù)的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分845調(diào)制傳播通過(guò)mzi支路840的光信號(hào)。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的dp-16qam光調(diào)制器900的示意圖。調(diào)制器900基于mzm600，并采用嵌套mzm配置提供dp-16qam。調(diào)制器900包括分別經(jīng)由偏振分束器(polarizationbeamsplitter，pbs)920和偏振合束器(polarizationbeamcombiner，pbc)950耦合在輸入波導(dǎo)910與輸出波導(dǎo)960之間的一對(duì)mzi支路901、902。mzi支路901和902類似于mzi支路130、140、230、240、630、640、730和740。輸入波導(dǎo)910和輸出波導(dǎo)960類似于輸入波導(dǎo)110、210、610、710和810以及輸出波導(dǎo)160、260、660、760和860。pbs920是用于將光信號(hào)分成x偏振和y偏振的光學(xué)設(shè)備或組件，其中x偏振和y偏振彼此正交。pbc950是用于將x-偏振分量和y-偏振分量合并成單個(gè)光信號(hào)的光學(xué)設(shè)備或組件。mzi支路901包括iq調(diào)制器930。mzi支路902包括iq調(diào)制器940。iq調(diào)制器930和940中的每一個(gè)包括類似于mzi支路130、140、230、240、630、640、730和740的一對(duì)mzi支路903、904，其經(jīng)由類似于光分路器120和220的光分路器925以及類似于光合路器150和250的光合路器955耦合。mzi支路903包括mzm905。mzi支路904包括mzm906和移相器907。mzm905和906類似于mzm600。mzm905和906中的每一個(gè)用于通過(guò)采用調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300、635、645、735、745、835和845等調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分調(diào)制兩個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)流。

在操作中，輸入波導(dǎo)910用于接收輸入光信號(hào)。pbs920將光信號(hào)分成x-偏振分量和y-偏振分量。pbs920將x-偏振分量耦合到mzi支路901并將y-偏振分量耦合到mzi支路902。x-偏振分量通過(guò)iq調(diào)制器930調(diào)制，并且y-偏振分量通過(guò)iq調(diào)制器940調(diào)制。

在iq調(diào)制器930和940中的每一個(gè)處，光分路器925將可以是x-偏振分量或y-偏振分量的輸入光信號(hào)分成兩個(gè)部分，將第一部分耦合到mzi支路903并將第二部分耦合到mzi支路904。mzm905將一對(duì)數(shù)據(jù)流調(diào)制到第一光信號(hào)部分的相位上以產(chǎn)生具有四個(gè)不同電平的i分量。mzm906將另一對(duì)數(shù)據(jù)流調(diào)制到第二光信號(hào)部分的相位上以產(chǎn)生具有四個(gè)不同電平的調(diào)制光信號(hào)。移相器943對(duì)通過(guò)mzm906輸出的調(diào)制光信號(hào)應(yīng)用π/2弧度的額外光相移。因此，移相器907產(chǎn)生具有四個(gè)不同電平的q分量。在用于x偏振的iq調(diào)制器930中，i分量和q分量分別表示為xi和xq。在用于y偏振的iq調(diào)制器940中，i分量和q分量分別表示為yi和yq。光合路器955合并每個(gè)偏振中的i分量和q分量以產(chǎn)生16qam信號(hào)。通過(guò)pbc950合并示出為x的x-偏振分量和示出為y的y-偏振分量以產(chǎn)生雙偏振調(diào)制光信號(hào)。如圖所示，調(diào)制器900在不采用任何dac、線性驅(qū)動(dòng)器或其它外部設(shè)備的情況下產(chǎn)生dp-16qam。因此，所公開(kāi)的實(shí)施例能減少功耗、成本、大小和光損耗。

圖10a到10c示出了由調(diào)制器900產(chǎn)生的星座。x軸表示i分量，y軸表示q分量。圖10a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由iq調(diào)制器920和930產(chǎn)生的i分量的星座圖1010。例如，i分量對(duì)應(yīng)于圖9中的i分量xi和yi。圖10b是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例由iq調(diào)制器920和930產(chǎn)生的q分量的星座圖1020。例如，q分量對(duì)應(yīng)于圖9中的q分量xq和yq。圖10c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由iq調(diào)制器920和930產(chǎn)生的輸出信號(hào)的星座圖1030。例如，輸出對(duì)應(yīng)于圖9中的x-偏振分量x和y-偏振分量y。

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在mzi支路230、340、630、640、730、740、830、840、901、902、903和904等mzi支路分段處的強(qiáng)度和e場(chǎng)的圖表1100。x軸表示以v為單位的電壓。曲線1110示出了取決于電壓的呈某些恒定單位的光強(qiáng)度。曲線1120示出了取決于電壓的呈某些恒定單位的e場(chǎng)。線1130示出通過(guò)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300、635、645、735、745、835和845等調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分產(chǎn)生的四個(gè)不同的電壓電平。四個(gè)不同的電壓電平擺幅越過(guò)2π的完全相移，其中每個(gè)電壓電平對(duì)應(yīng)于特定相移。如圖所示，四個(gè)電壓電平不均勻地間隔開(kāi)。選擇不均勻的電壓階躍以提供高調(diào)制線性或更好的星座間隔和高強(qiáng)度。因此，所公開(kāi)的實(shí)施例可以用于克服典型mzm產(chǎn)生的16qam中的非線性。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的解調(diào)光信號(hào)的眼圖1200的圖表1200。經(jīng)由mzm200、600、700、800和900等mzm通過(guò)采用如圖表1100中所示的不均勻的調(diào)制電壓階躍產(chǎn)生光信號(hào)。x軸表示呈某些恒定單位的時(shí)間。y軸表示呈某些恒定單位的光功率。在解調(diào)光信號(hào)之后產(chǎn)生眼圖1210。眼圖1210包括均勻地成型的光眼。因此，根據(jù)mzm的設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)胤峙潆妷耗塬@得均勻地成型的光眼并提高性能。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生多電平相移信號(hào)的方法1300的流程圖。方法1300通過(guò)mzm200、600、700、800和900等mzm實(shí)施。當(dāng)針對(duì)光傳輸調(diào)制數(shù)據(jù)信息時(shí)實(shí)施方法1300。在步驟1310，根據(jù)第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一數(shù)字電信號(hào)。在步驟1320，根據(jù)第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二數(shù)字電信號(hào)。例如，第一電信號(hào)和第二電信號(hào)各自通過(guò)電驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生，例如cmos驅(qū)動(dòng)器310、320、631、632、641和642。第一電信號(hào)和第二電信號(hào)可以是包括不同電壓擺幅的二進(jìn)制電壓信號(hào)。例如，第一電信號(hào)可以包括類似于波形411的波形，并且第二電信號(hào)可以包括類似于波形412的波形。第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是不相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)可以來(lái)自不同數(shù)據(jù)流。

在步驟1330，通過(guò)類似于電平轉(zhuǎn)換500的電壓電平轉(zhuǎn)換使至少第一數(shù)字電信號(hào)的電壓電平移位。在步驟1340，跨第一光波導(dǎo)支路的第一電接面施加第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，如調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器部分300和mzm600中所示。例如，可以使第一數(shù)字電信號(hào)的電壓電平移位以跨第一電接面提供具有交錯(cuò)電壓階躍的電壓差，如波形421中所示。在步驟1350，根據(jù)第一電信號(hào)與第二數(shù)字電信號(hào)之間的電壓差調(diào)制沿著第一光波導(dǎo)支路傳播的第一光信號(hào)的相位從而產(chǎn)生包括至少四個(gè)電平的第一多電平調(diào)相信號(hào)。例如，第一多電平調(diào)相信號(hào)可以包括類似于星座圖1010的星座。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的調(diào)制深度的多電平相移信號(hào)的方法1400的流程圖。通過(guò)mzm200、600、700、800和900等mzm實(shí)施方法1400。結(jié)合方法1300實(shí)施方法1400。在步驟1410，根據(jù)第一數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)。第三數(shù)字電信號(hào)和第一數(shù)字電信號(hào)包括相反極性。在步驟1420，根據(jù)第二數(shù)據(jù)的反向數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)。第四數(shù)字電信號(hào)和第二數(shù)字電信號(hào)包括相反極性。在步驟1430，根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的電壓差調(diào)制沿著第二光波導(dǎo)支路傳播的第二光信號(hào)的相位從而產(chǎn)生第二多電平調(diào)相信號(hào)。例如，第一光波導(dǎo)支路和第二波導(dǎo)支路以類似于mzm600中示出的mzi支路630和640的配置彼此并聯(lián)定位。在步驟1440，合并第一多電平調(diào)相信號(hào)和第二多電平調(diào)相信號(hào)以產(chǎn)生pam-4信號(hào)。通過(guò)以相反極性的電壓偏置第一光波導(dǎo)支路和第二光波導(dǎo)支路，pam-4信號(hào)可以包括更大調(diào)制深度。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的輸出數(shù)據(jù)速率的多電平相移信號(hào)的方法1500的流程圖。通過(guò)mzm700等mzm實(shí)施方法1500。結(jié)合方法1300實(shí)施方法1500。在步驟1510，根據(jù)第三數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)。在步驟1520，根據(jù)第四數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)。第一數(shù)據(jù)、第二數(shù)據(jù)、第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)是不同的數(shù)據(jù)。在步驟1530，跨第一光波導(dǎo)支路的第二電接面施加第三電信號(hào)和第四電信號(hào)。例如，第一光波導(dǎo)支路可以包括分段770等多個(gè)分段，其中第一電接面在第一分段處并且第二電接面在第二分段處。在步驟1540，根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的電壓差進(jìn)一步調(diào)制第一光信號(hào)的相位。在第一光信號(hào)沿著第一光波導(dǎo)支路傳播時(shí)累計(jì)由第一數(shù)據(jù)、第二數(shù)據(jù)、第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)產(chǎn)生的調(diào)制效果從而產(chǎn)生較高的總輸出數(shù)據(jù)速率。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)生具有增大的輸出帶寬的多電平相移信號(hào)的方法1600的流程圖。通過(guò)mzm800等mzm實(shí)施方法1600。結(jié)合方法1300實(shí)施方法1600。在步驟1610，根據(jù)延遲之后的第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第三數(shù)字電信號(hào)。在步驟1620，根據(jù)延遲之后的第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生第四數(shù)字電信號(hào)。在步驟1630，跨第一光波導(dǎo)支路的第二電接面施加第三電信號(hào)和第四電信號(hào)。例如，第一光波導(dǎo)支路可以包括分段870等多個(gè)分段，其中第一電接面在第一分段處并且第二電接面在第二分段處。在步驟1640，根據(jù)第三電信號(hào)與第四數(shù)字電信號(hào)之間的電壓差進(jìn)一步調(diào)制第一光信號(hào)的相位。

雖然本發(fā)明中已提供若干實(shí)施例，但應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本發(fā)明所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以許多其他特定形式來(lái)體現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)例應(yīng)被視為說(shuō)明性而非限制性的，且本發(fā)明并不限于本文本所給出的細(xì)節(jié)。例如，各種元件或部件可以在另一系統(tǒng)中組合或合并，或者某些特征可以省略或不實(shí)施。

此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種實(shí)施例中描述和說(shuō)明為離散或單獨(dú)的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可以與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法進(jìn)行組合或合并。展示或論述為彼此耦合或直接耦合或通信的其它項(xiàng)也可以采用電方式、機(jī)械方式或其它方式通過(guò)某一接口、設(shè)備或中間部件間接地耦合或通信。其他變化、替代和改變的示例可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本文精神和所公開(kāi)的范圍的情況下確定。