提供具有主動載波跳頻的波分多路復(fù)用光學(xué)通信系統(tǒng)的方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及補(bǔ)償由于溫度改變而引起的光子裝置的操作改變的波分多路復(fù)用光學(xué)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于硅的集成電路一直用作微電子應(yīng)用的平臺。最近，隨著速度、帶寬及信號處理要求增加，光學(xué)系統(tǒng)現(xiàn)在也集成于基于硅的集成電路上。
[0003]因此，代替使用硅來促進(jìn)電的流動或除了使用硅來促進(jìn)電的流動以外，也使用硅來引導(dǎo)光的流動。雖然電的速度與光的速度相同，但光能夠經(jīng)由給定光學(xué)路徑攜載比電可經(jīng)由給定電路徑多的數(shù)據(jù)。因此，存在使用光作為數(shù)據(jù)載體的顯著優(yōu)點。此外，使用硅作為光學(xué)介質(zhì)允許應(yīng)用現(xiàn)有硅集成電路技術(shù)以及與所述現(xiàn)有硅集成電路技術(shù)的緊密集成。硅對具有高于約1.1微米的波長的紅外光透明。對于電信波長，硅具有約3.45的折射率，而二氧化硅具有約1.44的折射率。此高折射率對比所提供的嚴(yán)格光學(xué)限制允許可具有僅幾百納米的橫截面尺寸的顯微光學(xué)波導(dǎo)，從而促進(jìn)與當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)的集成。此外，可使用用于CMOS電路的現(xiàn)有半導(dǎo)體制作技術(shù)來制造硅光子裝置，且由于硅已用作大多數(shù)集成電路的襯底，因此可形成其中將光學(xué)組件及電子組件集成到單個微芯片上的混合式裝置。
[0004]實際上，可使用絕緣體上硅(SOI)技術(shù)或體硅技術(shù)來實施硅光子學(xué)。無論何種情形，為了使例如波導(dǎo)的硅光子組件與將所述硅光子組件制作于其上的晶片的下伏硅在光學(xué)上保持獨立，必須具有介入電介質(zhì)材料。此通常是具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于處于所關(guān)注波長范圍內(nèi)的硅的折射率(約1.44)的電介質(zhì)，例如硅石(二氧化硅)。硅也用于硅波導(dǎo)芯的頂部及側(cè)上，從而在整個波導(dǎo)芯周圍形成包層。此致使光在硅芯-硅石包層界面處的全內(nèi)反射且因此所透射光留在硅波導(dǎo)芯中。
[0005]一種可經(jīng)由波導(dǎo)光學(xué)鏈路傳遞大量數(shù)據(jù)的通信技術(shù)已知為波分多路復(fù)用(WDM)。圖1中圖解說明WDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳播的典型實例。如所展示，舉例來說，光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)100包含共同展不為110的多個娃波導(dǎo)110a...1lOn,每一娃波導(dǎo)110a...1lOn攜載光學(xué)通信信道的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)100包含共同展示為120的多個數(shù)據(jù)輸入信道120a...120η，其中每一數(shù)據(jù)輸入信道120a...120η以光脈沖的形式或作為電信號發(fā)射數(shù)據(jù)。為同時發(fā)射攜載于所述多個數(shù)據(jù)輸入信道120a...120η上的數(shù)據(jù)，由相應(yīng)諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η將每一數(shù)據(jù)輸入信道120a...120η中的數(shù)據(jù)調(diào)制到具有波長A1...λη的相應(yīng)光學(xué)載波上。調(diào)制器130a...130η的輸出形成相應(yīng)光學(xué)傳遞信道。諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η共同展示為130。處于波長A1...λ ?的光學(xué)載波可通過高度精確溫度控制激光源136供應(yīng)到每一諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η。將從每一諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η輸出的經(jīng)調(diào)制光提供到相應(yīng)波導(dǎo)110a...1lOn且然后由光學(xué)多路復(fù)用器140將來自波導(dǎo)110的輸出多路復(fù)用到單個光學(xué)發(fā)射信道波導(dǎo)150中。然后沿著波導(dǎo)150將經(jīng)多路復(fù)用光發(fā)射到端點(未展示)，在所述端點處將數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制光在由端點裝置使用之前多路分用并解調(diào)。
[0006]可為環(huán)形調(diào)制器的諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η經(jīng)設(shè)計以在其相應(yīng)載波波長A1...入?下諧振。諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η具有諧振腔且由具有折射率的材料構(gòu)成，諧振腔及材料兩者均受溫度改變影響。諧振光學(xué)調(diào)制器130a...130η的溫度的改變致使其相應(yīng)諧振頻率改變且遠(yuǎn)離其相應(yīng)載波波長A1...λη移動。因此，調(diào)制器130a...130η的調(diào)制指數(shù)降低，從而產(chǎn)生減少的信號對噪聲比及減少的數(shù)據(jù)發(fā)射誤差的可能性。因此，需要一種可適應(yīng)于可負(fù)面地影響由諧振光學(xué)調(diào)制器將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到光學(xué)通信信道上的溫度或其它改變的WDM光學(xué)通信系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0007]圖1展示常規(guī)波分多路復(fù)用發(fā)射系統(tǒng)的實例；
[0008]圖2展示根據(jù)本發(fā)明的實例性實施例的波分多路復(fù)用及多路分用系統(tǒng)；
[0009]圖3Α展示常規(guī)WDM光學(xué)通信系統(tǒng)信道結(jié)構(gòu)的實例；
[0010]圖3Β展示可與圖2實施例一起使用的WDM光學(xué)通信系統(tǒng)信道結(jié)構(gòu)的實例；
[0011]圖4圖解說明溫度改變?nèi)绾斡绊憟D2實施例的調(diào)制器的一個實例；
[0012]圖5圖解說明檢測諧振頻率的改變且可與圖2實施例一起使用的溫度檢測器的實例；
[0013]圖6Α圖解說明檢測調(diào)制器的諧振頻率的改變且可與圖2實施例一起使用的另一檢測器的實例；
[0014]圖6Β圖解說明眼圖，所述眼圖圖解說明圖6Α檢測器的操作；
[0015]圖7Α、7Β及7C展示可用于圖2實施例中的替代解調(diào)器的相應(yīng)實例性實施例。
【具體實施方式】
[0016]本文中所描述的實例性實施例提供具有可被多路復(fù)用及多路分用的多個光學(xué)通信信道的波分多路復(fù)用(WDM)光學(xué)通信系統(tǒng)。所述WDM光學(xué)通信系統(tǒng)可部分或完全地集成到裸片上。每一光學(xué)通信信道具有至少兩個間隔開的載波及數(shù)據(jù)調(diào)制器，所述數(shù)據(jù)調(diào)制器具有各自與相應(yīng)載波相關(guān)聯(lián)的至少第一及第二諧振光學(xué)調(diào)制器電路。第一諧振光學(xué)調(diào)制器電路具有處于其相應(yīng)載波波長的諧振頻率且第二諧振調(diào)制器電路具有從其相應(yīng)載波波長偏移的諧振頻率。當(dāng)溫度或其它改變致使第一諧振調(diào)制器電路的諧振沿與其相關(guān)聯(lián)載波波長不諧振的方向移動時，相同溫度或其它改變也將致使第二調(diào)制器電路的諧振頻率沿朝向與其相關(guān)聯(lián)載波波長諧振的方向移動。檢測第一調(diào)制器電路何時與其相應(yīng)載波波長不充分諧振及第二調(diào)制器電路何時與其相應(yīng)載波波長充分諧振的檢測器用以控制從第一調(diào)制器電路到第二調(diào)制器電路的數(shù)據(jù)調(diào)制的切換。因此，給定光學(xué)通信信道的數(shù)據(jù)切換到不同信道載波波長(其中所述不同信道載波波長由第二調(diào)制器電路可靠地調(diào)制)。
[0017]盡管本文中所描述及所圖解說明的實施例采用每光學(xué)通信信道兩個調(diào)制器電路及相關(guān)聯(lián)載波波長，但此僅為實例，這是因為各自具有相應(yīng)載波波長的兩個以上諧振調(diào)制器電路可用于每一光學(xué)通信信道。此外，盡管參考致使調(diào)制器電路的諧振頻率的改變的溫度改變來描述實施例，但所述實施例并不限于僅對溫度改變作出響應(yīng)。所述實施例也可用于其中存在調(diào)制器電路的諧振頻率的誘發(fā)改變的任何環(huán)境中。
[0018]從第一諧振光學(xué)調(diào)制器電路及相應(yīng)載波波長到第二諧振光學(xué)調(diào)制器電路及相應(yīng)載波波長的用于將光學(xué)通信信道上的數(shù)據(jù)發(fā)射于多路復(fù)用側(cè)上的切換可經(jīng)由現(xiàn)有光學(xué)通信信道或單獨電通信信道傳遞到所述系統(tǒng)的多路分用側(cè)。所述系統(tǒng)的多路分用側(cè)使用切換信息來切換到新的經(jīng)調(diào)制載波波長，并切換到相關(guān)聯(lián)解調(diào)器以針對每一光學(xué)通信信道進(jìn)行適當(dāng)數(shù)據(jù)解調(diào)。所述切換信息在從多路復(fù)用側(cè)上的第一諧振光學(xué)調(diào)制器電路切換到第二諧振光學(xué)調(diào)制器電路之前發(fā)射到多路分用側(cè)，使得解調(diào)器可與調(diào)制器電路的切換同步切換。
[0019]圖2圖解說明實例性實施例中的WDM系統(tǒng)的多路復(fù)用側(cè)10及多路分用側(cè)12。多路復(fù)用側(cè)10包含將至少兩個載波波長提供到每一諧振光學(xué)調(diào)制器170a...170η的激光源101。諧振光學(xué)調(diào)制器170a...170η中的每一者含有至少兩個不同的第一及第二光學(xué)調(diào)制器電路。對于諧振光學(xué)調(diào)制器170a，這些為光學(xué)調(diào)制器電路104、104a，對于光學(xué)調(diào)制器電路170b，這些為光學(xué)調(diào)制器電路108、108a，對于諧振光學(xué)調(diào)制器170η，這些為光學(xué)調(diào)制器電路113、113a。每一諧振光學(xué)調(diào)制器170a...170η輸出是供應(yīng)到相應(yīng)波導(dǎo)IlOa...IlOn的相應(yīng)光學(xué)通信信道。每一光學(xué)調(diào)制器170a...170η也接收相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入作為可供應(yīng)到給定調(diào)制器170a...170η內(nèi)的第一及第二光學(xué)調(diào)制器電路中的每一者的DATA1、DATA2...DATANo諧振光學(xué)調(diào)制器170a...170η的輸出經(jīng)由相應(yīng)波導(dǎo)IlOa...I