CN102362205A - 具有多功能波导光栅的相干光学检测器 - Google Patents

具有多功能波导光栅的相干光学检测器 Download PDF

Info

Publication number
CN102362205A
CN102362205A CN2009801582191A CN200980158219A CN102362205A CN 102362205 A CN102362205 A CN 102362205A CN 2009801582191 A CN2009801582191 A CN 2009801582191A CN 200980158219 A CN200980158219 A CN 200980158219A CN 102362205 A CN102362205 A CN 102362205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
optical
grating
equipment according
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801582191A
Other languages
English (en)
Inventor
克里斯托弗·R·多尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Nokia of America Corp
Original Assignee
Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Optical Networks Israel Ltd filed Critical Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Publication of CN102362205A publication Critical patent/CN102362205A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/126—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/002—Coherencemultiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/06—Polarisation multiplex systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/1213—Constructional arrangements comprising photonic band-gap structures or photonic lattices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

一种相干光学检测器具有波导电路，其中多个波导连接到一波导光栅。在代表性实施例中，所述波导光栅用作至少三个不同功能，例如以下各项的功能：光纤耦合器、偏振***器及两个功率***器，两个正交偏振中的每一者一个功率***器。所述相干光学检测器的各种实施例可用于解调各种形式的偏振分割多路复用PDM的QAM及/或PSK调制的光学通信信号。

Description

具有多功能波导光栅的相干光学检测器
相关申请案交叉参考
本申请案的标的物与以下申请案的标的物有关：2008年8月28日提出申请且标题为“单片式相干光学检测器(Monolithic Coherent Optical Detectors)”的第12/229,983号美国专利申请案；及2008年12月18日提出申请且标题为“用于偏振多路复用的信号的相干检测的光学混频器(Optical Mixer for Coherent Detection ofPolarization-Multiplexed Signals)”的第12/338,492号美国专利申请案，所述美国专利申请案两者均以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光学通信设备，且更具体来说(但非排他地)涉及用于光学接收器的相干检测器。
背景技术
本章节介绍可帮助促进对本发明的更好理解的方面。因此，本章节的陈述应鉴于此来阅读且不应理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。
相干光学检测方案不仅能够检测光学信号的振幅，而且能够检测信号的偏振及相位。这些能力使相干光学检测与偏振分割多路复用且与光谱高效调制格式(例如正交振幅调制(QAM)及呈各种形式的相移键控(PSK)(例如，差分PSK(DPSK)及差分正交PSK(DQPSK))的使用兼容。与不相干检测器相比，相干光学检测器提供相对容易的波长可调谐性、对来自密集波长分割多路复用(DWDM)***中的邻近信道的干扰的良好抑制、电磁场到电信号的线性变换以有效地应用现代数字信号处理技术及使用偏振分割多路复用的机会。因此，当前正积极地开发相干光学检测器。
发明内容
本文中揭示相干光学检测器的各种实施例，所述相干光学检测器具有波导电路，其中多个波导连接到一波导光栅。在代表性实施例中，所述波导光栅用作至少三个不同功能，例如以下各项的功能：光纤耦合器、偏振***器及两个功率***器，两个正交偏振中的每一者一个功率***器。所述相干光学检测器的各种实施例可用于解调各种形式的偏振分割多路复用(PDM)的QAM及/或PSK调制的光学通信信号。
根据一个实施例，提供一种设备，其具有：第一波导光栅；及第一多个波导，其连接到所述第一波导光栅。所述第一多个包括第一波导及在所述第一波导光栅处与所述第一波导共线的第二波导。施加到所述第一波导光栅的第一光学信号的第一偏振的光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第一及第二波导中。如果所述第一光学信号包括具有第一载波波长的分量，那么所述分量的所述第一偏振的光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第一及第二波导中。
附图说明
借助实例，依据以下详细说明及附图，本发明的各种实施例的其它方面、特征及益处将变得更加显而易见，附图中：
图1A到1B示意性地展示根据本发明一个实施例的差分光学检测器；
图2展示根据本发明另一实施例的差分光学检测器的示意性俯视图；且
图3展示根据本发明又一实施例的相干光学检测器的示意性俯视图。
具体实施方式
图1A到1B示意性地展示根据本发明一个实施例的差分光学检测器100。更具体来说，图1A展示检测器100的示意性俯视图。图1B展示检测器100的光纤耦合区域140的放大俯视图。检测器100可用于(例如)偏振分割多路复用(PDM)的通信信号的光学差分相移键控(DPSK)解调。替代地或另外，检测器100可用于以偏振无关的方式解调非PDM DPSK通信信号。如此项技术中已知，DPSK解调器操作以将光学DPSK信号转换成强度键控的信号且通常在光纤通信网络的接收器处使用。如本文中所使用，术语“PDM信号”是指包括具有相同波长但正交偏振状态的两个独立调制的分量的光学信号。
检测器100具有经由两个2×2光学耦合器120a-b光学耦合到四个光电检测器(例如，光电二极管)130a-d的波导电路110。在一个实施例中，波导电路110、光学耦合器120a-b及光电检测器130a-d使用(例如)揭示于上文所引用的第12/229,983号美国专利申请案中的集成技术而全部实施于单片式光子集成电路(PIC)中。可同样地使用其它已知集成技术。
参考图1B，波导电路110的耦合区域140具有波导光栅142。在代表性实施例中，光栅142包括蚀刻到脊状波导的上部表面中或形成于所述上部表面上以形成二维矩形或正方形图案的多个腔、柱及/或孔144。光栅142的四个侧中的每一者连接到脊状波导112a-d中的对应一者。在耦合区域140中，波导112a-b彼此共线且正交于波导112c-d，波导112c-d类似地彼此共线。可用作光栅142的光栅揭示于(例如)以全文引用的方式并入本文中的第7,065,272号美国专利中。
在检测器100中，光栅142用作至少三个不同功能，例如以下各项的功能：(1)光纤耦合器，(2)偏振***器，及(3)两个功率***器，光学输入信号的两个正交偏振中的每一者一个功率***器。更具体来说，如果光栅142在物理上与(例如)相对于所述光栅的上部表面正交定向(即，垂直于图1A到1B的平面)的单模式光纤邻接，那么来自所述光纤的光将以相对低的损耗从所述光纤耦合到波导112a-d中，因此实现光栅142的光纤耦合器功能性。如果光纤中的光具有两个偏振分量(例如，X偏振分量及Y偏振分量)，那么所述X偏振分量将耦合到波导112a-b中，且所述Y偏振分量将耦合到波导112c-d中，因此实现光栅142的偏振***器功能性。将在波导112a-b之间大致均匀地分割X偏振的耦合光学功率，因此针对X偏振实现光栅142的功率***器功能性。类似地，将在波导112c-d之间大致均匀地分割Y偏振的耦合光学功率，因此针对Y偏振实现光栅142的功率***器功能性。应注意，如果光学输入信号具有单个载波波长，那么所有三个上述功能均适用于具有所述载波波长的信号分量。如果光学输入信号具有多个载波波长，那么使对应于不同载波波长的信号分量中的每一者经受三个上述功能中的每一者。
可通过使用腔或孔144的对应适当图案而针对任一选定波长或波长范围来优化光栅142的光纤耦合效率。举例来说，上文所引用的第7,065,272号美国专利揭示可用于高效地耦合具有介于大约1500nm与大约1600nm之间的波长的光的图案。所属领域的技术人员将了解，为了获得适合于高效地耦合其它波长的光栅，可(例如)通过适当地改变所述光栅中的腔或孔的周期性而修改所揭示的图案。
在波导电路110的代表性实施例中，来自所邻接光纤的X偏振按对应横电(TE)波导模式高效地耦合到波导112a-b中的每一者中且沿着所述每一者传播。X偏振相对低效地耦合到波导112c-d中，且此耦合出于所有实际目的而可忽略。类似地，来自所邻接光纤的Y偏振：(i)按对应TE波导模式高效地耦合到波导112c-d中的每一者，且(ii)可忽略地耦合到波导112a-b中。
返回参考图1A，针对施加到光栅142的光学通信信号的X偏振及Y偏振中的每一者，检测器100通过比较两个顺序位的相位来实现DPSK解调。举例来说，光栅142将传入DPSK信号的X偏振***成两个束且将那些束分别耦合到波导112a-b中，波导112a-b将所述束引导到2×2光学耦合器120a。波导112a-b具有在两个束抵达光学耦合器120a的输入侧时引入对应于DPSK信号的光学符号周期(位长度)的时间延迟的光学路径差。光学耦合器120a相干地重组所接收束以产生对应于DPSK信号的邻近光学位的两个光学干涉信号。将两个干涉信号分别施加到光电检测器130a-b，光电检测器130a-b耦合到光学耦合器120a的输出侧。光电检测器130a-b将所述干涉信号中的每一者转换成对应强度键控的电信号。在一个实施例中，如此项技术中已知，光电检测器130a-b经电连接以实施平衡检测方案。传入DPSK信号的Y偏振类似于X偏振而在检测器100中加以处理，但是在具有波导112c-d、2×2光学耦合器120b及光电检测器130c-d的检测器部分中。如果检测器100接收PDM光学通信信号，那么将由光电检测器130a-b产生的电信号处理为对应于PDM数据流中的一者，且将由光电检测器130c-d产生的电信号处理为对应于PDM数据流中的另一者。如果检测器100接收非PDM信号，那么可将由光电检测器130a-b及130c-d产生的电信号加在一起以产生大致与光学通信信号的偏振状态无关的响应。
波导112a与112c相交以形成波导交叉部114。波导交叉部114中波导112a与112c之间的角度通常介于大约80度与大约100度之间。在一个实施例中，为了减少波导112a与112c之间的串扰，波导交叉部114并入有(例如)揭示于第7,058,259号美国专利中的一个或一个以上多模干涉(MMI)透镜，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。
远程发射器与检测器100之间的光学通信链路在DPSK信号被施加到波导光栅142之前将大体不受控制的偏振旋转强加到此信号上。然而，如此项技术中已知，可使用数字信号处理(DSP)技术以如下方式处理由光电检测器130a-d产生的电信号：大致对所述偏振旋转进行补偿且使得具有检测器100的接收器能够完全恢复由DPSK信号携载的两个独立PDM数据流。可适于实现必需偏振旋转补偿的代表性DSP技术揭示于(例如)第2008/0152362号及第2008/0152363号美国专利申请公开案中，所述公开案两者均以引用的方式并入本文中。
图2展示根据本发明另一实施例的差分光学检测器200的示意性俯视图。检测器200可用于(例如)PDM通信信号的光学差分正交相移键控(DQPSK)解调或非PDM通信信号的偏振不灵敏解调。如此项技术中已知，DQPSK调制使用星座图上的四个点之间的转变，所述点在以原点为中心的圆上为等间隔的。在四个不同相位增量(即，0度、90度、180度及-90度)对应于各个可能转变的情况下，DQPSK每转变编码两个位。
类似于检测器100，检测器200采用波导电路110。然而，检测器200与检测器100的不同在于，在检测器200中，波导电路110光学耦合到两个2×4光学耦合器220a-b而非2×2光学耦合器120a-b。每一光学耦合器220的四个输出端口耦合到四个对应光电检测器230。使用充当光学90度混合件的2×4光学耦合器来解调DQPSK信号揭示于(例如)以全文引用的方式并入本文中的第7,343,104号美国专利中。简单地说，2×4光学耦合器的两个输入信号在其中产生干涉，使得干涉信号出现的输出端口取决于输入信号之间的相位差。因此，可使用由耦合到2×4光学耦合器220的四个光电检测器230产生的信号无歧义地确定两个相连光学DQPSK符号之间的相位增量，且因此，借此编码对应的两个位。
在检测器200中，波导电路110执行如上文参考图1所描述的偏振***。光学耦合器220a及耦合到其的四个光电检测器230执行施加到光栅140的DQPSK通信信号的X偏振的解调。类似地，光学耦合器220b及耦合到其的四个光电检测器230执行所述DQPSK通信信号的Y偏振的解调。
图3展示根据本发明又一实施例的相干光学检测器300的示意性俯视图。检测器300可用于(例如)PDM通信信号的光学正交相移键控(QPSK)或QAM接收。如此项技术中已知，QPSK调制使用星座图上的四个点，所述点在以原点为中心的圆上为等间隔的。QAM调制使用彼此异相大约90度的两个载波。这些波通常称为QAM信号的同相及正交相位分量。QPSK调制可被视为QAM调制的特殊情况且通常称为4-QAM。通过QAM符号编码的位的数目取决于星座大小且可为每光学符号两个、三个或三个以上位。
检测器300具有经由四个2×2光学耦合器320a-d光学耦合到八个光电检测器330的波导电路310。检测器300的光学耦合器320及光电检测器330分别类似于检测器100的光学耦合器120及光电检测器130(参见图1)。不同于波导电路110，波导电路310具有两个耦合区域340a-b，每一耦合区域具有类似于波导光栅142(参见图1B)的波导光栅342。每一波导光栅342连接到四个对应波导312。应注意，图3并非按比例绘制，且在每一光栅342处，对应波导312以(例如)图1B中所指示的正交/共线方式布置。
所有波导312在对应波导光栅342与对应光学耦合器320的输入侧之间均具有相同路径长度。波导312d-e中的每一者具有移相器316a-b中的对应一者。在一个实施例中，每一移相器316包括沉积在对应波导312的芯上方的电极。如果偏置所述电极，那么由于所述偏置而产生的电场诱发波导芯的材料的折射率的对应改变，此会改变沿着波导行进的光波的相移。图3中为清晰起见而省略连接到光电检测器330及移相器316的电引线。波导电路310具有两个波导交叉部314，其中的每一者类似于波导电路110的波导交叉部114(参见图1)。
在操作中，耦合区域340a-b用于分别将所接收(例如，QAM)光学通信信号及本机振荡器(LO)信号耦合到检测器300中。在代表性耦合布置中，携载光学通信信号的光纤与耦合区域340a中的波导光栅342a邻接。携载LO信号的另一光纤类似地与耦合区域340b中的波导光栅342b邻接。两个光纤垂直于波导电路310的平面(即，垂直于图3的平面)而定向。
在检测器300的代表性配置中，LO信号的偏振经选择使得电场向量平行于波导光栅342b的对角线。所属领域的技术人员将了解，此偏振状态导致将约相等的LO功率耦合到波导312b、d、e、g中的每一者中。移相器316a-b中的每一者经偏置以向从波导光栅342b引导到光学耦合器320b及320c中的对应一者的LO信号施加90度相移。具有移相器316b的一个目的是确保具有波导312a-b的两个干涉仪臂之间的相对相移等于具有312e-f的两个干涉仪臂之间的相对相移加上或减去90度。类似地，移相器316a的一个目的是确保具有波导312c-d的两个干涉仪臂之间的相对相移等于具有波导312g-h的两个干涉仪臂之间的相对相移加上或减去90度。在一个实施例中，可将移相器316a从波导312d移到波导312c、312g或312h。类似重新定位对于移相器316b为可能的。更一般来说，检测器100的各种实施例可具有两个以各种方式定位的移相器，只要那些移相器与处理不同偏振的干涉仪相关联即可。
在一个实施例中，例如上文所引用的第12/229,983号及第12/338,492号美国专利申请案以及第2008/0152362号及第2008/0152363号美国专利申请公开案中所揭示，检测器300中的八个光电检测器330经电连接以形成四个平衡光电检测器对。更具体来说，每一平衡光电检测器对具有耦合到同一光学耦合器320的两个光电检测器330。耦合到光学耦合器320a的平衡光电检测器对检测由施加到光栅342a的光学通信信号的X偏振分量与施加到光栅342b的LO信号的X偏振分量的干涉产生的光学信号。耦合到光学耦合器320b的平衡光电检测器对检测由施加到光栅342a的光学通信信号的Y偏振分量与施加到光栅342b的LO信号的经90度相移Y偏振分量的干涉产生的光学信号。耦合到光学耦合器320c的平衡光电检测器对检测由施加到光栅342a的光学通信信号的X偏振分量与施加到光栅342b的LO信号的经90度相移X偏振分量的干涉产生的光学信号。耦合到光学耦合器320d的平衡光电检测器对检测由施加到光栅342a的光学通信信号的Y偏振分量与施加到光栅342b的LO信号的Y偏振分量的干涉产生的光学信号。因此，检测器300的这四个平衡光电检测器对分别测量施加到光栅342a的光学通信信号的：(i)X偏振的同相分量IX，(ii)Y偏振的正交相位分量QY，(iii)X偏振的正交相位分量QX，及(iv)Y偏振的同相分量IY。
本发明可以其它特定设备及/或方法来体现。所描述的实施例在所有方面上均应视为仅为说明性而非限定性。特定来说，本发明的范围由所附权利要求书而非由本文中的说明及各图指示。归属于权利要求书的等效意义及范围内的所有改变均将涵盖在权利要求书的范围内。举例来说，虽然参考PDM信号描述了本发明的各种相干光学检测器，但本发明的某些原理也可适用于非PDM信号的解调。各种相干光学检测器可实施为对应单片式PIC，包含实施为大致平面接收器卡或电路。在一个实施例中，本发明的波导电路可使用硅波导来实施。虽然参考脊状波导描述了本发明的实施例，但还可使用其它类型的波导。可使用已知的DSP技术以如下方式处理由相干光学检测器的光电检测器产生的电信号：大致对光纤链路中的偏振旋转进行补偿且使得光学接收器能够充分恢复由所接收光学通信信号携载的两个独立PDM数据流。
所述说明及图式仅图解说明本发明的原理。因此，将了解，所属领域的技术人员将能够设计出虽然本文中未明确描述或展示但体现本发明的原理且包含在其精神及范围内的各种布置。此外，本文中所叙述的所有实例大体上明确地既定仅用于教示目的以帮助读者理解本发明的原理及发明人推动此项技术所贡献的概念，且应解释为不限于此些具体叙述的实例及条件。并且，本文中叙述本发明的原理、方面及实施例以及其特定实例的所有陈述既定囊括其等效内容。
所属领域的技术人员应了解，本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念图。类似地，将了解，任何流程图表、流程图、状态转变图、伪代码等表示可大致表示于计算机可读媒体中且因此由计算机或处理器执行的各种过程，不论此计算机或处理器是否明确展示。
除非另有明确陈述，否则每一数值及范围应解释为近似值，好像词“大约”或“约”在所述值或范围的值之前。
将进一步理解，所属领域的技术人员可做出为解释本发明的性质而已描述及图解说明的部件的细节、材料及布置的各种改变，而不背离以上权利要求书中所表述的本发明范围。
虽然以上方法权利要求书(如果有的话)中的元素是以具有对应标示的特定序列加以叙述，但除非权利要求书叙述另外暗示用于实施那些元素中的一些或全部的特定序列，否则那些元素未必既定限于以所述特定序列来实施。
本文中提及“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性可包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明的各个地方出现短语“在一个实施例中”未必全部是指同一实施例，单独或替代实施例也未必与其它实施例相互排斥。相同情形适用于术语“实施方案”。
在整个详细说明中，未按比例绘制的图式仅为说明性且加以使用旨在解释而非限制本发明。例如高度、长度、宽度、顶部、底部等术语的使用完全用以促进本发明的说明且不既定将本发明限于特定定向。举例来说，高度并不暗示仅垂直上升限制，而是用于识别如各图中所示的三维结构的三个维度中的一者。此“高度”在电极是水平的情况下将为垂直的，但在电极是垂直的情况下将为水平的，等等。类似地，尽管所有图将不同层展示为水平层，但此定向仅出于描述性目的且不应解释为限制。
此外，出于本发明的目的，术语“耦合(couple、coupling、coupled)”、“连接(connect、connecting或connected)”是指此项技术中已知或稍后开发的允许能量在两个或两个以上元件之间传送的任一方式，且涵盖一个或一个以上额外元件的间置，但并非所需的。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在此些额外元件。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：
第一波导光栅；及
第一多个波导，其连接到所述第一波导光栅，其中：
所述第一多个包括第一波导及在所述第一波导光栅处与所述第一波导共线的第二波导；且
施加到所述第一波导光栅的第一光学信号的第一偏振的光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第一及第二波导中。
2.根据权利要求1所述的设备，其中如果所述第一光学信号包括具有第一载波波长的分量，那么所述分量的所述第一偏振的光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第一及第二波导中。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述第一多个进一步包括在所述第一波导光栅处正交于所述第一及第二波导的第三波导；且
所述第一光学信号的第二偏振的光学功率由所述第一波导光栅耦合到所述第三波导中，所述第二偏振正交于所述第一偏振。
4.根据权利要求3所述的设备，其中：
所述第一多个进一步包括在所述第一波导光栅处与所述第三波导共线的第四波导；及
所述第一光学信号的所述第二偏振的所述光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第三及第四波导中。
5.根据权利要求4所述的设备，其进一步包括第一光学耦合器及第二光学耦合器，其中：
所述第一及第二波导连接到所述第一光学耦合器的第一侧；
所述第三及第四波导连接到所述第二光学耦合器的第一侧；
所述第一波导在所述第一波导光栅与所述第一光学耦合器之间具有第一长度；
所述第二波导在所述第一波导光栅与所述第一光学耦合器之间具有第二长度，所述第二长度不同于所述第一长度；
所述第三波导在所述第一波导光栅与所述第二光学耦合器之间具有所述第一长度；及
所述第四波导在所述第一波导光栅与所述第二光学耦合器之间具有所述第二长度。
6.根据权利要求5所述的设备，其中：
所述第一光学信号的特征在于光学符号周期；且
穿过所述第一与第二波导长度的光学信号传播时间差约为所述光学符号周期。
7.根据权利要求5所述的设备，其进一步包括耦合到所述第一光学耦合器的第二侧及所述第二光学耦合器的第二侧的多个光电检测器。
8.根据权利要求7所述的设备，其中如果所述第一光学信号为偏振分割多路复用PDM的差分相移键控DPSK信号，那么所述光电检测器产生指示由所述PDM DPSK信号携载的数据的电信号。
9.根据权利要求7所述的设备，其中如果所述第一光学信号为偏振分割多路复用PDM的差分正交相移键控DQPSK信号，那么所述光电检测器产生指示由所述PDMDQPSK信号携载的数据的电信号。
10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括光学耦合器，其中：
所述第一及第二波导连接到所述光学耦合器的第一侧；
所述第一波导在所述第一波导光栅与所述光学耦合器之间具有第一长度；且
所述第二波导在所述第一波导光栅与所述光学耦合器之间具有第二长度，所述第二长度不同于所述第一长度。
11.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述第一光学信号的特征在于光学符号周期；且
穿过所述第一与第二波导长度的光学信号传播时间差约为所述符号周期。
12.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括耦合到所述光学耦合器的第二侧的两个光电检测器，其中如果所述第一光学信号为差分相移键控DPSK信号，那么所述两个光电检测器产生指示由所述DPSK信号携载的数据的电信号。
13.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括耦合到所述光学耦合器的第二侧的四个光电检测器，其中如果所述第一光学信号为差分正交相移键控DQPSK信号，那么所述四个光电检测器产生指示由所述DQPSK信号携载的数据的电信号。
14.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述第一光栅包括脊状波导，所述脊状波导在一表面上具有形成周期性二维图案的多个腔或孔；且
所述第一光学信号被施加到所述表面。
15.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一波导光栅及所述第一多个波导实施于单片式光子集成电路中。
16.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
第二波导光栅；及
第二多个波导，其连接到所述第二波导光栅，其中：
所述第二多个包括第一波导及在所述第二波导光栅处与所述第一波导共线的第二波导；且
施加到所述第二波导光栅的第二光学信号的所述第一偏振的光学功率由所述第二波导光栅***并耦合到所述第二多个的所述第一及第二波导中。
17.根据权利要求16所述的设备，其中：
所述第一多个包括在所述第一波导光栅处正交于所述第一多个的所述第一及第二波导且彼此共线的第三波导及第四波导；
所述第二多个包括在所述第二波导光栅处正交于所述第二多个的所述第一及第二波导且彼此共线的第三波导及第四波导；
所述第一光学信号的第二偏振的光学功率由所述第一波导光栅***并耦合到所述第一多个的所述第三及第四波导中；且
所述第二光学信号的所述第二偏振的光学功率由所述第二波导光栅***并耦合到所述第二多个的所述第三及第四波导中。
18.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括第一、第二、第三及第四光学耦合器，其中：
所述第一多个的所述第一波导及所述第二多个的所述第一波导连接到所述第一光学耦合器的第一侧；
所述第一多个的所述第二波导及所述第二多个的所述第二波导连接到所述第二光学耦合器的第一侧；
所述第一多个的所述第三波导及所述第二多个的所述第三波导连接到所述第三光学耦合器的第一侧；且
所述第一多个的所述第四波导及所述第二多个的所述第四波导连接到所述第四光学耦合器的第一侧。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第一及第二多个中的所述第一、第二、第三及第四波导在所述对应波导光栅与所述对应光学耦合器之间具有相等长度。
20.根据权利要求18所述的设备，其中：
所述第二多个的所述第二波导包括第一移相器；
所述第二多个的所述第三波导包括第二移相器；且
所述设备进一步包括耦合到所述第一、第二、第三及第四光学耦合器的第二侧的多个光电检测器，其中如果：
所述第一光学信号为偏振分割多路复用PDM的正交振幅调制QAM信号；
所述第二光学信号为本机振荡器信号；且
所述第一及第二移相器中的每一者将对应相位差设定为大约90度，那么所述光电检测器产生指示由所述PDM QAM信号携载的数据的电信号。
CN2009801582191A 2009-03-20 2009-03-20 具有多功能波导光栅的相干光学检测器 Pending CN102362205A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2009/037746 WO2010107439A1 (en) 2009-03-20 2009-03-20 Coherent optical detector having a multifunctional waveguide grating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102362205A true CN102362205A (zh) 2012-02-22

Family

ID=40933987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801582191A Pending CN102362205A (zh) 2009-03-20 2009-03-20 具有多功能波导光栅的相干光学检测器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8588565B2 (zh)
EP (1) EP2409187B1 (zh)
JP (1) JP2012521153A (zh)
KR (1) KR101329453B1 (zh)
CN (1) CN102362205A (zh)
MY (1) MY167202A (zh)
SG (1) SG174462A1 (zh)
WO (1) WO2010107439A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105227260A (zh) * 2015-08-31 2016-01-06 浙江大学 微环谐振腔谐振器型的双偏振多波长的相干探测接收器
CN105359435A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 阿尔卡特朗讯 使用偏分复用和qpsk进行光学数据传输的方法
CN106575017A (zh) * 2014-06-30 2017-04-19 奎纳吉***公司 平面波束形成和操纵的光学相控阵列芯片以及使用其的方法
CN107884876A (zh) * 2017-12-23 2018-04-06 长安大学 一种基于波导光栅耦合器的光偏振态检测芯片
CN114556813A (zh) * 2019-08-20 2022-05-27 Oam光电有限公司 光子相干检测阵列

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102822707A (zh) * 2010-03-17 2012-12-12 日本电气株式会社 光波导和光波导器件
US8660433B2 (en) 2010-12-10 2014-02-25 Alcatel Lucent Pilot-assisted data transmission in a coherent optical-communication system
US8515286B2 (en) 2010-12-10 2013-08-20 Alcatel Lucent Coherent optical receiver for pilot-assisted data transmission
US8958703B2 (en) 2011-03-04 2015-02-17 Alcatel Lucent Multipath channel for optical subcarrier modulation
US8682119B2 (en) 2011-05-09 2014-03-25 Alcatel Lucent High performance optical polarization diversity circuit
US9300400B2 (en) 2011-09-16 2016-03-29 Alcatel Lucent Communication through multiplexed one-dimensional optical signals
US8934786B2 (en) 2011-09-16 2015-01-13 Alcatel Lucent Communication through pre-dispersion-compensated phase-conjugated optical variants
US8824501B2 (en) 2011-09-16 2014-09-02 Alcatel Lucent Performance enhancement through optical variants
US9195079B2 (en) * 2012-01-01 2015-11-24 Acacia Communications, Inc. Three port transceiver
US9374185B2 (en) * 2012-01-09 2016-06-21 Alcatel Lucent Dual-polarization multi-wavelength coherent receiver frontend
US8693888B2 (en) 2012-01-10 2014-04-08 Alcatel Lucent Noise-resilient constellations for an optical transport system
US8897655B2 (en) 2012-06-18 2014-11-25 Alcatel Lucent Adaptive constellations and decision regions for an optical transport system
US8983294B2 (en) 2012-06-29 2015-03-17 Alcatel Lucent Forward error correction for an optical transport system
US9264145B2 (en) 2013-05-31 2016-02-16 Alcatel Lucent Optical receiver having a chromatic-dispersion compensation module with a multibranch filter-bank structure
US9166628B2 (en) 2013-12-13 2015-10-20 Alcatel Lucent Use of parity-check coding for carrier-phase estimation in an optical transport system
KR102119589B1 (ko) 2015-06-24 2020-06-09 한국전자통신연구원 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기
US10488593B2 (en) 2016-04-08 2019-11-26 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Polarization diverse distributed perturbation receivers
US10613274B2 (en) * 2016-05-13 2020-04-07 Luxtera, Inc. Method and system for integrated multi-port waveguide photodetectors
US9960845B2 (en) 2016-06-30 2018-05-01 Alcatel-Lucent Usa Inc. In-band optical-link monitoring for a WDM network

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050286911A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Lucent Technologies Inc. Apparatus and method for receiving a quadrature differential phase shift key modulated optical pulsetrain

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4114257A (en) 1976-09-23 1978-09-19 Texas Instruments Incorporated Method of fabrication of a monolithic integrated optical circuit
DE3142918A1 (de) 1981-10-29 1983-05-11 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Opto-elektrische koppelanordnung
GB8514264D0 (en) 1985-06-06 1985-07-10 British Telecomm Coherent optical receivers
US4718120A (en) 1986-11-24 1988-01-05 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Polarization insensitive coherent lightwave detector
US5060312A (en) 1990-03-05 1991-10-22 At&T Bell Laboratories Polarization independent coherent lightwave detection arrangement
IT1239609B (it) 1990-05-11 1993-11-11 Bordoni Ugo Fondazione Metodo per la formazione di un segnale multilivello su una portante ottica coerente mediante modulazione di fase e di polarizzazione della portante e apparato di trasmissione e di ricezione eterodina di segnali formati con tale metodo
CH683648A5 (fr) 1990-07-06 1994-04-15 Suisse Electronique Microtech Dispositif optique intégré séparateur de polarisation et système optique intégré interférométrique comprenant le dispositif.
JPH04278737A (ja) 1991-03-06 1992-10-05 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> コヒーレント光受信器
NL9100852A (nl) 1991-05-16 1992-12-16 Nederland Ptt Modusomzetter.
US5333000A (en) 1992-04-03 1994-07-26 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Coherent optical monolithic phased-array antenna steering system
JPH0764033A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Olympus Optical Co Ltd 光入力装置
US5448581A (en) 1993-11-29 1995-09-05 Northern Telecom Limited Circular grating lasers
US5539850A (en) 1994-12-30 1996-07-23 At&T Corp. Polarization and wavelength independent optical waveguide tap
US6014256A (en) 1997-07-18 2000-01-11 Cheng; Yihao Polarizing beam splitter/combiner
US6282025B1 (en) 1999-08-02 2001-08-28 New Focus, Inc. Optical polarization beam combiner/splitter
US6259529B1 (en) 2000-02-17 2001-07-10 Agilent Technologies, Inc. Wavelength-selective polarization-diverse optical heterodyne receiver
US20020113938A1 (en) 2000-11-20 2002-08-22 Galpern Alexander D. Free-space optical cross-connect
US6862130B2 (en) 2001-01-08 2005-03-01 Lightbit Corporation, Inc. Polarization-insensitive integrated wavelength converter
AU2002334906A1 (en) 2001-10-09 2003-04-22 Infinera Corporation Transmitter photonic integrated circuits (txpic) and optical transport networks employing txpics
US7050663B2 (en) 2001-10-17 2006-05-23 Intel Corporation Integrated optical circuit having an integrated arrayed waveguide grating (AWG) and optical amplifier(s)
JP2003234532A (ja) 2002-02-08 2003-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US6757469B2 (en) 2002-03-18 2004-06-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Temperature insensitive optical waveguide device
US20030185514A1 (en) 2002-03-29 2003-10-02 Bendett Mark P. Method and apparatus for tapping a waveguide on a substrate
GB0208255D0 (en) 2002-04-10 2002-05-22 Imec Inter Uni Micro Electr Photonic crystal based fiber-to-waveguide coupler for polarisation independent photonic integrated circuits
JP4052065B2 (ja) * 2002-07-12 2008-02-27 三菱電機株式会社 光受信装置、光通信システム及び光受信方法
US7460793B2 (en) 2002-12-11 2008-12-02 Michael George Taylor Coherent optical detection and signal processing method and system
US7269356B2 (en) 2003-07-09 2007-09-11 Lucent Technologies Inc. Optical device with tunable coherent receiver
US7058259B2 (en) 2003-08-14 2006-06-06 Lucent Technologies Inc. Optical device having a waveguide lens with multimode interference
JP4593894B2 (ja) 2003-09-01 2010-12-08 キヤノン株式会社 光学式エンコーダ
US7356206B2 (en) 2003-09-15 2008-04-08 Infinera Corporation Integrated optics polarization beam splitter using form birefringence
US7580454B2 (en) 2004-07-14 2009-08-25 Fundacion Tarpuy Multidimensional decision-directed trained adaptive equalization
US7570849B2 (en) 2005-06-21 2009-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated circuit device having optically coupled layers
US7747177B2 (en) 2005-08-15 2010-06-29 Alcatel-Lucent Usa Inc. Coherent phase-shift-keying
US7809284B2 (en) 2006-06-23 2010-10-05 Alcatel-Lucent Usa Inc. System and method for receiving coherent, polarization-multiplexed optical signals
JP4531740B2 (ja) 2006-12-15 2010-08-25 富士通株式会社 コヒーレント光受信機
US8073345B2 (en) 2006-12-22 2011-12-06 Alcatel Lucent Frequency estimation in an intradyne optical receiver
US7747169B2 (en) 2006-12-22 2010-06-29 Alcatel-Lucent Usa Inc. Adaptive polarization tracking and equalization in coherent optical receivers
US8078065B2 (en) 2006-12-22 2011-12-13 Alcatel Lucent Polarization tracking and signal equalization for optical receivers configured for on-off keying or pulse amplitude modulation signaling
EP2000836A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-10 Interuniversitair Microelektronica Centrum Method and system for a grating multiplexer with optical waveguide coupling
JP4918400B2 (ja) 2007-04-27 2012-04-18 富士通株式会社 光信号受信装置
US8463141B2 (en) 2007-09-14 2013-06-11 Alcatel Lucent Reconstruction and restoration of two polarization components of an optical signal field
US8131120B2 (en) 2008-08-19 2012-03-06 Alcatel Lucent Planar polarization splitter
US20100054761A1 (en) 2008-08-28 2010-03-04 Young-Kai Chen Monolithic coherent optical detectors
US20100158521A1 (en) 2008-12-18 2010-06-24 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical mixer for coherent detection of polarization-multiplexed signals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050286911A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Lucent Technologies Inc. Apparatus and method for receiving a quadrature differential phase shift key modulated optical pulsetrain

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUENTHER ROELKENS 等: "silicon-on-insulator ultra-compact duplexer based on a diffractive grating structure", 《OPTICS EXPRESS》 *
R.A.GRIFFIN 等: "optical differential quadrature phase-shift key for high capacity optical transmission", 《OFC POSTCONFERENCE TECHNICAL DIGEST. POSTDEADLINE PAPERS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105359435A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 阿尔卡特朗讯 使用偏分复用和qpsk进行光学数据传输的方法
CN105359435B (zh) * 2013-06-28 2017-10-31 阿尔卡特朗讯 使用偏分复用和qpsk进行光学数据传输的方法
CN106575017A (zh) * 2014-06-30 2017-04-19 奎纳吉***公司 平面波束形成和操纵的光学相控阵列芯片以及使用其的方法
CN106575017B (zh) * 2014-06-30 2020-01-14 奎纳吉***公司 平面波束形成和操纵的光学相控阵列芯片以及使用其的方法
CN105227260A (zh) * 2015-08-31 2016-01-06 浙江大学 微环谐振腔谐振器型的双偏振多波长的相干探测接收器
CN105227260B (zh) * 2015-08-31 2017-09-01 浙江大学 微环谐振腔谐振器型的双偏振多波长的相干探测接收器
CN107884876A (zh) * 2017-12-23 2018-04-06 长安大学 一种基于波导光栅耦合器的光偏振态检测芯片
CN107884876B (zh) * 2017-12-23 2023-09-08 长安大学 一种基于波导光栅耦合器的光偏振态检测芯片
CN114556813A (zh) * 2019-08-20 2022-05-27 Oam光电有限公司 光子相干检测阵列
CN114556813B (zh) * 2019-08-20 2024-06-11 Oam光电有限公司 光子相干检测阵列

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110117260A (ko) 2011-10-26
EP2409187B1 (en) 2016-05-11
EP2409187A1 (en) 2012-01-25
JP2012521153A (ja) 2012-09-10
WO2010107439A1 (en) 2010-09-23
US8588565B2 (en) 2013-11-19
KR101329453B1 (ko) 2013-11-15
SG174462A1 (en) 2011-10-28
MY167202A (en) 2018-08-13
US20120045173A1 (en) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102362205A (zh) 具有多功能波导光栅的相干光学检测器
CN102598548B (zh) 具有交错啁啾阵列波导光栅的相干接收器
US20100158521A1 (en) Optical mixer for coherent detection of polarization-multiplexed signals
US20120002971A1 (en) Polarization-tracking device having a waveguide-grating coupler
US8861984B2 (en) Compact polarization-insensitive optical receiver
US9077454B2 (en) Optical detector for detecting optical signal beams, method to detect optical signals, and use of an optical detector to detect optical signals
US7724991B1 (en) Compact optical receiver
US8588560B2 (en) Optical 90-degree hybrid circuit
US8682119B2 (en) High performance optical polarization diversity circuit
CN102124387A (zh) 单片相干光探测器
Boffi et al. Mode-division multiplexing in fibre-optic communications based on orbital angular momentum
CN102681094A (zh) 光混合器电路和光接收器
CN103270440A (zh) 光波导装置和光波导装置的制造方法
WO2009105779A1 (en) Optical receiver with two photonic ic
CN104467981A (zh) 一种硅基单片集成相干光接收机
CN102736181A (zh) 一种用于模式复用***的集成光波导偏振分束器
Houtsma et al. Manufacturable monolithically integrated InP dual-port coherent receiver for 100G PDM-QPSK applications
CN104639259B (zh) 一种混频器，混频方法及光接收机
Kunkel et al. Athermal InP-based 90-hybrid Rx OEICs with pin-PDs> 60 GHz for coherent DP-QPSK photoreceivers
Milanizadeh et al. Multibeam free space optics receiver enabled by a programmable photonic mesh
JP5718986B2 (ja) 多機能導波路格子を有するコヒーレント光検出器
Dong et al. Monolithic coherent receiver based on 120-degree optical hybrids on silicon
Halir et al. High performance multimode interference couplers for coherent communications in silicon
Li et al. A dual polarization optical 90o-hybrid in silicon-on-insulator waveguides
Soma et al. Polarization-Splitter-Rotator-Free Dual-Polarization Coherent Receiver with a Single Optical Hybrid

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120222