Способ изготовления и эксплуатации оптического модулятора

Способ изготовления и эксплуатации оптического модулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США № 13/831334, поданной 14 марта 2013 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптической системе передачи для аналоговых или цифровых радиочастотных (РЧ) сигналов с использованием твердотельного лазера с внешней модуляцией, и, в частности, к оптическому модулятору, соединенному с таким лазером.

Уровень техники

Оптическая телекоммуникационная система передает информацию из одного места в другое посредством оптического носителя, чья частота обычно находится в видимой или ближней инфракрасной области электромагнитного спектра. Носитель с такой высокой частотой иногда называется оптическим сигналом, оптическим носителем, световым пучком или световым сигналом. Оптическая телекоммуникационная система включает в себя несколько оптических волокон, и каждое оптическое волокно включает в себя несколько каналов. Канал является заданной полосой частот электромагнитного сигнала и иногда называется длиной волны. Целью использования нескольких каналов в одном и том же оптическом волокне (называемого мультиплексированием с разделением по плотности длины волны (DWDM)) является извлечение выгоды из высокой пропускной способности (то есть полосы пропускания), предлагаемой оптическими волокнами. По существу, каждый канал обладает своей длиной волны, и все длины волн достаточно разделены, чтобы предотвратить перекрытие. Стандарты Международного союза электросвязи (ITU) в настоящее время определяют разделения каналов.

Одна линия связи оптической телекоммуникационной системы обычно содержит передатчик, оптическое волокно и приемник. Оптический передатчик содержит лазер, который преобразует электрический сигнал в оптический сигнал и запускает его в оптическое волокно. Оптическое волокно перемещает оптический сигнал в приемник. Приемник преобразует оптический сигнал обратно в электрический сигнал.

Оптические передатчики для передачи аналоговых или цифровых радиочастотных (РЧ) сигналов по оптическому волокну могут использовать либо лазер с прямой модуляцией, либо лазер непрерывного излучения (CW), соединенный с внешним модулятором.

Прямое модулирование аналоговой интенсивности светоизлучающего диода (LED) или полупроводникового лазера с помощью электрического сигнала рассматривается как один из самых простых способов, известных в данной области техники для передачи аналоговых сигналов, например речевых и видеосигналов, по оптическим волокнам. Хотя такие методики аналоговой передачи обладают преимуществом существенно меньших требований к полосе пропускания, нежели цифровая передача, например цифровая импульсно-кодовая модуляция, либо аналоговая или частотно-импульсная модуляция, использование амплитудной модуляции обычно предъявляет более строгие требования к характеристикам шума и искажения у передатчика. Ограничивающим фактором на таких линиях связи может быть искажение второго порядка из-за сочетания оптической частотной модуляции, или паразитной модуляции несущей, и дисперсии волокна.

По этим причинам методики прямой модуляции обычно использовались применительно к 1310-нанометровым лазерам, где применение относится к коротким линиям передачи, которые применяют волоконно-оптические линии связи с низкой дисперсией. Также можно использовать прямую модуляцию у 1550-нанометровых лазеров, но в этом случае искажение, созданное паразитной модуляцией несущей и дисперсией, должно быть компенсировано с использованием устройства предыскажений, которое настраивается на конкретную длину волокна. В некоторых случаях, например, когда сигнал должен быть отправлен более чем в одно местоположение или по избыточным волоконным линиям связи разной длины, такое программируемое устройство предыскажений может быть нежелательным.

Чтобы избежать проблем с искажениями, связанных с паразитной модуляцией несущей и дисперсией на 1550 нм при прямой модуляции, внешние оптические модуляторы с низкой паразитной модуляцией несущей широко применяются в аналоговых волоконно-оптических системах связи, например в распределении сигналов CATV, чтобы амплитудно модулировать оптический носитель информацией или сигналом, имеющим содержимое, такое как звук, видео или сигналы данных.

Существует два общих типа внешних оптических модуляторов, реализованных в виде полупроводниковых устройств, известных в уровне техники: модуляторы Маха-Цендера и электро-абсорбционные модуляторы. Модулятор Маха-Цендера в полупроводниковом устройстве разделяет оптический пучок на две ветви или траектории, причем одна ветвь заключает в себе фазовый модулятор. Пучки затем рекомбинируются, что приводит к взаимным помехам двух волновых фронтов, посредством этого амплитудно модулируя результирующий световой пучок в зависимости от модулированного сигнала смещения, поданного на фазомодулированную ветвь. Электро-абсорбционный модулятор реализуется в виде волновода в полупроводниковом устройстве, в котором спектр поглощения в волноводе модулируется приложенным электрическим полем смещения, которое изменяет энергию свободного электрона в той области полупроводника, посредством этого модулируя амплитуду или интенсивность светового пучка, проходящего через волновод.

Раскрытие изобретения

Задачи изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованной оптической системы передачи, использующей лазер с внешней модуляцией.

Другая задача настоящего изобретения состоит в создании электрооптического модулятора для использования в 1550-нанометровой оптической системе передачи с внешней модуляцией с большой мощностью и хорошей линейностью, использующего модулированный полупроводниковый насыщающийся поглотитель.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в создании высоколинейной оптической системы передачи, подходящей для протяженных диспергирующих волоконно-оптических сред, использующей лазер с внешней модуляцией с заданным смещением и оптический модулятор с меньшим электрическим смещением.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в создании оптического модулятора, имеющего область волновода, эксплуатируемую в области с характеристикой положительного напряжения и отрицательного тока, подходящего для использования в аналоговой оптической системе передачи, использующей протяженные диспергирующие волоконно-оптические среды.

Также задача настоящего изобретения состоит в создании способа смещения полупроводниковой волноводной области в электрооптическом модуляторе в широкополосной аналоговой оптической системе передачи таким образом, чтобы носители возбуждались в зону проводимости и экстрагировались из полупроводника с помощью электрического поля.

Также задача настоящего изобретения состоит в создании способа изготовления оптического модулятора путем оценивания пиковой длины волны усиления у полупроводникового материала и изготовления модулятора с вещественным составом области квантовой ямы, чтобы модулятор имел рабочую длину волны меньше пиковой длины волны усиления у полупроводникового материала.

Также задача настоящего изобретения состоит в создании способа изготовления оптического модулятора путем определения вещественного состава области квантовой ямы, чтобы модулятор был прозрачным при пиковой длине волны усиления, которая больше заданной длины волны на заданную величину.

Также задача настоящего изобретения состоит в создании способа изготовления оптического модулятора с использованием измерения электролюминесценции для определения вещественного состава области квантовой ямы перед изготовлением решетки лазера.

Также задача настоящего изобретения состоит в создании способа изготовления объединенных лазера и оптического модулятора, компонующих решетку лазера, чтобы пиковая длина волны усиления, ассоциированная с модуляторной частью этой структуры, была по меньшей мере на 10 нм меньше длины волны светового пучка из лазера.

Некоторые реализации или варианты осуществления могут решать не все из вышеупомянутых задач.

Признаки изобретения

Вкратце и в общих чертах настоящее изобретение обеспечивает способ эксплуатации оптического модулятора, включающего в себя полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка непрерывного излучения, имеющего заданную мощность, волновод для переноса светового пучка, электрод, соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводе и оптического модулирования светового пучка, когда пучок проходит через волновод, и оптический выход, соединенный с волноводом, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ включает в себя направление когерентного светового пучка непрерывного излучения (cw) на оптический вход; и подачу напряжения смещения на электрод, чтобы когерентный световой пучок оптически модулировался сигналом, модулирующим характеристику поглощения в полупроводниковом устройстве, чтобы волновод работал в области поглощения при длинах волн меньше пиковой длины волны усиления.

В некоторых вариантах осуществления модулятор формирует электрический ток из фотогальванического эффекта, причем ток выводится или экстрагируется из модулятора.

В некоторых вариантах осуществления модулируется плотность носителей по длине полупроводникового модулятора в направлении оптического пучка, посредством этого оптически модулируя оптический пучок непрерывного излучения, входящий в модулятор.

В некоторых вариантах осуществления пиковая длина волны усиления у оптического сигнала в зависимости от длины волны по меньшей мере на 10 нм больше длины волны оптического пучка непрерывного излучения.

В некоторых вариантах осуществления полупроводниковое устройство эксплуатируется в области отрицательного тока у характеристики I-V.

В некоторых вариантах осуществления пиковая длина волны усиления, ассоциированная с модулятором, от 20 до 40 нм больше длины волны света, направленного на модулятор.

В некоторых вариантах осуществления смещение находится в диапазоне от 0,6 до 1,0 вольта при когерентном световом пучке, направленном на оптический вход.

В некоторых вариантах осуществления смещение находится в диапазоне от 0,7 до 0,9 вольта при когерентном световом пучке, направленном на оптический вход.

В некоторых вариантах осуществления напряжение на переходе модулятора без инжекции или экстракции полного тока находится в диапазоне от 0,7 до 0,9 вольта при когерентном световом пучке, направленном на оптический вход.

В некоторых вариантах осуществления напряжение на переходе модулятора без инжекции или экстракции полного тока составляет 0,8 вольта при когерентном световом пучке, направленном на оптический вход.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления оптического модулятора, включающего в себя полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка непрерывного излучения, имеющего заданную мощность, волноводный слой для переноса светового пучка, электрод, соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводе и оптического модулирования светового пучка, когда пучок проходит через волновод, и оптический выход, соединенный с волноводом, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ включает в себя определение длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор; определение усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны для различных заданных составов волноводного слоя; и изготовление волноводного слоя с конкретным составом, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В некоторых вариантах осуществления пик усиления оптического сигнала в волноводном слое от 20 до 40 нм больше длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления лазерного передатчика для оптической связи, включающего в себя полупроводниковое устройство, включающее в себя (a) первую полупроводниковую область для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока; и (b) вторую полупроводниковую область, расположенную рядом с первой полупроводниковой областью и отделенную от нее каналом, причем вторая полупроводниковая область имеет оптический вход, оптически соединенный с ней для приема когерентного светового выхода из первой полупроводниковой области, и оптический выход, соединенный со второй полупроводниковой областью, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ включает в себя формирование лазерного резонатора в первой полупроводниковой области, чтобы работать на выходной длине волны; формирование полупроводниковой волноводной структуры во второй полупроводниковой области для переноса когерентного светового выхода от светового пучка первой полупроводниковой области; формирование оптического модулятора в полупроводниковой волноводной структуре, причем оптический модулятор включает в себя активный слой, включающий в себя область квантовой ямы, и электрод, соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводной структуре, чтобы когерентный световой выход оптически модулировался, когда световой пучок проходит через волновод; определение вещественного состава области квантовой ямы, чтобы модулятор был прозрачным при пиковой длине волны усиления, которая больше выходной длины волны лазерного резонатора на заданную величину; и изготовление модулятора с упомянутым определенным вещественным составом.

В некоторых вариантах осуществления пиковая длина волны усиления, ассоциированная с модулятором, от 20 до 40 нм больше выходной длины волны света, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ выполнения измерения электролюминесценции над волноводной структурой.

В некоторых вариантах осуществления измерение электролюминесценции над волноводной структурой проводится перед изготовлением лазерного резонатора.

В некоторых вариантах осуществления выходная длина волны лазерного резонатора определяется по решетке в лазерном резонаторе, и решетка формируется так, что пиковая длина волны усиления, ассоциированная с лазерным резонатором, от 20 до 40 нм меньше пиковой длины волны усиления, при которой модуляторная область прозрачна.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает электрооптическую систему, содержащую полупроводниковое устройство, включающее в себя: (a) первую полупроводниковую область, включающую в себя лазерный резонатор, работающий для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока; и (b) вторую полупроводниковую область, расположенную рядом с первой полупроводниковой областью и отделенную от нее каналом, причем вторая полупроводниковая область имеет такой же состав, как и первая полупроводниковая область, и включает в себя оптический вход, оптически соединенный с первой полупроводниковой областью, для приема когерентного светового выхода из первой полупроводниковой области, причем второе полупроводниковое устройство электрически смещается при более низком втором напряжении смещения, чем первое полупроводниковое устройство, и электрически соединяется с источником содержащего информацию радиочастотного сигнала, чтобы ток формировался во втором полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, пока когерентный световой пучок оптически модулируется сигналом.

В некоторых вариантах осуществления первое напряжение смещения является положительным смещением, а второе смещение находится в диапазоне от 0,7 до 0,9 вольта при когерентном световом выходе, поданном на оптический вход.

В некоторых вариантах осуществления полупроводниковая область содержит фосфид-индиевую полупроводниковую волноводную структуру.

В некоторых вариантах осуществления первая полупроводниковая область содержит фосфид-индиевую полупроводниковую усилительную структуру, содержащую зеркальные первую концевую область и вторую концевую область, расположенные рядом с модулятором.

В некоторых вариантах осуществления полупроводниковое устройство включает в себя первый электрод, расположенный над фосфид-индиевой полупроводниковой усилительной структурой, и второй электрод, расположенный над фосфид-индиевой полупроводниковой волноводной структурой.

В некоторых вариантах осуществления смещение, приложенное ко второму электроду, равно нулю.

В некоторых вариантах осуществления смещение, приложенное ко второму электроду, составляет плюс или минус 0,1 вольта от значения напряжения, которое возникло бы, если бы модулятор накачивался лазерным источником, и никакой ток не инжектировался или экстрагировался из электрода, соединенного с модулятором.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления оптического модулятора, включающего в себя полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка непрерывного излучения, имеющего заданную мощность, волновод в полупроводниковом устройстве для переноса светового пучка, электрод, расположенный на полупроводниковом устройстве и соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводе и оптического модулирования светового пучка, когда пучок проходит через волновод, и оптический выход в полупроводниковом устройстве, соединенный с волноводом, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ содержит этапы задания длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор; определения усиления оптического сигнала в волноводе в зависимости от длины волны для различных заданных составов волновода и изготовления волновода с конкретным составом, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления оптического модулятора, включающего в себя полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка непрерывного излучения, имеющего заданную мощность, волновод в полупроводниковом устройстве для переноса светового пучка, электрод, расположенный на полупроводниковом устройстве и соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводе и оптического модулирования светового пучка, когда пучок проходит через волновод, и оптический выход в полупроводниковом устройстве, соединенный с волноводом, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ содержит этапы задания длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор; проведения измерения электролюминесценции модулятора при условиях разомкнутой цепи для определения усиления оптического сигнала в волноводе в зависимости от длины волны; изготовления волновода с конкретным составом, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления лазерного передатчика для оптической связи, включающего в себя полупроводниковое устройство, включающее в себя (a) первую полупроводниковую область для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока; и (b) вторую полупроводниковую область, расположенную рядом с первой полупроводниковой областью и отделенную от нее каналом, причем вторая полупроводниковая область имеет оптический вход, оптически соединенный с ней для приема когерентного светового выхода из первой полупроводниковой области, и оптический выход, соединенный со второй полупроводниковой областью, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ содержит обеспечение заданного значения длины волны, при котором передатчик спроектирован для работы; формирование лазерного резонатора в первой полупроводниковой области; формирование полупроводниковой волноводной структуры во второй полупроводниковой области для переноса когерентного светового выхода от светового пучка первой полупроводниковой области; формирование оптического модулятора в полупроводниковой волноводной структуре, причем оптический модулятор включает в себя активный слой, включающий в себя область квантовой ямы, и электрод, соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводной структуре, чтобы когерентный световой выход оптически модулировался, когда световой пучок проходит через волновод; и проведение измерения электролюминесценции модулятора при условиях разомкнутой цепи для определения усиления оптического сигнала в волноводе в зависимости от длины волны; определение вещественного состава области квантовой ямы, чтобы модулятор был оптически прозрачным для когерентного светового выхода при пиковой длине волны усиления, которая больше заданной длины волны на заданную величину, и изготовление модулятора с упомянутым определенным вещественным составом.

В некоторых вариантах осуществления заданная величина разницы в длине волны больше 10 нм, но меньше 50 нм.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает электрооптическую систему, содержащую полупроводниковое устройство, включающее в себя: (a) первую полупроводниковую область, включающую в себя лазерный резонатор, работающий для создания когерентного светового выхода непрерывного излучения в ответ на инжекцию тока на заданной длине волны; и (b) вторую полупроводниковую область, расположенную рядом с первой полупроводниковой областью и отделенную от нее каналом, причем вторая полупроводниковая область имеет такой же состав, как и первая полупроводниковая область, и включает в себя оптический вход, оптически соединенный с первой полупроводниковой областью, для приема когерентного светового выхода из первой полупроводниковой области, причем второе полупроводниковое устройство электрически смещается при более низком втором напряжении смещения, чем первое полупроводниковое устройство, и электрически соединяется с источником содержащего информацию радиочастотного сигнала, чтобы ток формировался во втором полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, пока когерентный световой пучок, переданный во второй полупроводниковой области, оптически модулируется сигналом, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает оптический модулятор, содержащий вход содержащего информацию радиочастотного сигнала; полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка, и электрод, соединенный с упомянутым входом радиочастотного сигнала и имеющий модулированное напряжение смещения, чтобы ток формировался в полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, компонуя волновод с конкретным составом, чтобы в то время, как когерентный световой пучок оптически модулируется сигналом, пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления оптического модулятора, содержащего вход содержащего информацию радиочастотного сигнала; полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка, и электрод, соединенный с упомянутым входом радиочастотного сигнала и имеющий модулированное напряжение смещения, чтобы ток формировался в полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, пока когерентный световой пучок оптически модулируется сигналом, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает электрооптическую систему, содержащую полупроводниковое устройство, включающее в себя первую полупроводниковую область, включающую в себя лазерный резонатор, работающий для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока; и вторую полупроводниковую область, расположенную рядом с первой полупроводниковой областью и отделенную от нее каналом, причем вторая полупроводниковая область имеет оптический вход, оптически соединенный с ней для приема когерентного светового выхода из первой полупроводниковой области, причем второе полупроводниковое устройство электрически смещается при более низком втором напряжении смещения, чем первое полупроводниковое устройство, и электрически соединяется с источником содержащего информацию радиочастотного сигнала, чтобы ток формировался во втором полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, пока когерентный световой пучок оптически модулируется, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает лазерный передатчик для оптической связи, содержащий первое полупроводниковое устройство, включающее в себя лазерный резонатор, работающий для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока при первом напряжении смещения; второе полупроводниковое устройство, расположенное рядом с первым полупроводниковым устройством и имеющее оптический вход, оптически соединенный с ним для приема когерентного светового выхода, причем второе полупроводниковое устройство электрически смещается при более низком втором напряжении смещения, чем первое полупроводниковое устройство, и электрически соединяется с источником содержащего информацию радиочастотного сигнала, чтобы ток формировался во втором полупроводниковом устройстве и экстрагировался из него, пока когерентный световой пучок оптически модулируется, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления лазерного передатчика для оптической связи, содержащего первое полупроводниковое устройство, включающее в себя лазерный резонатор, работающий для создания когерентного светового выхода в ответ на инжекцию тока при первом напряжении смещения; второе полупроводниковое устройство, расположенное рядом с первым полупроводниковым устройством и имеющее оптический вход, оптически соединенный с ним для приема когерентного светового выхода, причем второе полупроводниковое устройство электрически смещается при более низком втором напряжении смещения, чем первое полупроводниковое устройство, и электрически соединяется с источником содержащего информацию радиочастотного сигнала, чтобы ток формировался во втором полупроводниковом устройстве, пока когерентный световой пучок оптически модулируется, чтобы пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 10 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ эксплуатации оптического модулятора, включающего в себя полупроводниковое устройство, имеющее оптический вход для приема когерентного светового пучка непрерывного излучения, имеющего заданную мощность, волноводный слой для переноса светового пучка, электрод, соединенный с входом радиочастотного сигнала и напряжением смещения для создания электрического поля в волноводе и оптического модулирования светового пучка, когда пучок проходит через волновод, и оптический выход, соединенный с волноводом, для переноса модулированного оптического сигнала, причем способ содержит: направление когерентного светового пучка непрерывного излучения на оптический вход; и подачу напряжения смещения на электрод, чтобы когерентный световой пучок оптически модулировался, и пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны был более чем на 30 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, направленного на модулятор.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ создания оптического модулятора путем определения вещественного состава области квантовой ямы в волноводной части модулятора, чтобы модулятор был прозрачным при пиковой длине волны усиления, которая больше заданной длины волны на заданную величину, и изготовления модулятора с определенным вещественным составом.

В некоторых вариантах осуществления рабочая длина волны модулятора составляет от 1540 до 1550 нм.

В некоторых вариантах осуществления пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны более чем на 20 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В некоторых вариантах осуществления пик усиления оптического сигнала в зависимости от длины волны на 30 нм больше заданной длины волны у когерентного светового пучка непрерывного излучения, который будет направлен на модулятор.

В некоторых вариантах осуществления рабочая длина волны модулятора по меньшей мере на 30 нм меньше пиковой длины волны усиления.

В некоторых вариантах осуществления рабочая длина волны модулятора от 30 до 40 нм меньше пиковой длины волны усиления.

В некоторых вариантах осуществления рабочая длина волны модулятора на 40 нм меньше пиковой длины волны усиления.

В некоторых вариантах осуществления лазер и модулятор объединяются на одной полупроводниковой подложке.

В другом аспекте напряжение смещения, поданное на лазер, меньше напряжения смещения, поданного на модулятор.

В некоторых вариантах осуществления внешнее напряжение смещения, поданное на модулятор, составляет плюс или минус 0,1 вольта.

В некоторых вариантах осуществления модулятор оптически накачивается световым пучком от лазера до уровня 0,8 вольта.

В другом аспекте при работе модулятор формирует электрический ток из фотогальванического эффекта, который выводится из модулятора.

В другом аспекте модулируется плотность носителей по длине полупроводникового модулятора в направлении оптического пучка, посредством этого оптически модулируя оптический пучок непрерывного излучения, входящий в модулятор.

В другом аспекте модулятор содержит фосфид-индиевую полупроводниковую волноводную структуру.

В другом аспекте лазер содержит фосфид-индиевую полупроводниковую усилительную структуру, содержащую зеркальные первую концевую область и вторую концевую область, расположенные рядом с модулятором.

В другом аспекте лазер включает в себя первый электрод, расположенный над фосфид-индиевой полупроводниковой усилительной структурой.

В другом аспекте модулятор включает в себя второй электрод, расположенный над фосфид-индиевой полупроводниковой волноводной структурой.

В другом аспекте лазер и модулятор объединяются на одной полупроводниковой подложке, и вертикальный зазор, простирающийся приблизительно на один микрон в ту подложку, электрически разделяет лазер и модулятор. Лазер и модулятор оптически соединены общим оптическим волноводом.

Дополнительные задачи, преимущества и новые признаки настоящего изобретения станут очевидны специалистам в данной области техники из данного раскрытия, включая нижеследующее подробное описание, а также путем применения изобретения на практике. Хотя изобретение описано ниже в отношении предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что изобретение этим не ограничивается. Специалистам в данной области техники, имеющим доступ к идеям, представленным в этом документе, будут понятны другие применения, модификации и варианты осуществления в других областях, которые входят в объем изобретения, которое раскрыто и заявлено в настоящем документе, и по отношению к которым изобретение могло бы быть полезным.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки и преимущества данного изобретения будут более и полнее понятны по нижеследующему подробному описанию при рассмотрении в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 - пример оптической системы передачи с внешней модуляцией, известной в уровне техники;

Фиг. 2 - первый вариант осуществления внешнего модулятора, соединенного с лазером, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3 - второй вариант осуществления внешнего модулятора, соединенного с лазером, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 4 - график вольтамперных рабочих характеристик у электрооптического модулятора для различных входных мощностей в уровне техники и в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 - график, изображающий выходную мощность модулятора в зависимости от входной мощности модулятора при различных рабочих уровнях тока в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 - график, изображающий выходную мощность модулятора в зависимости от входной мощности модулятора при различных рабочих уровнях в соответствии с модулятором Маха-Цендера или модулятором EA, известными в уровне техники;

Фиг. 7 - график, изображающий модальное усиление в зависимости от длины волны, показывающий пиковую длину волны усиления для данного состава волновода модулятора;

Фиг. 8 - график, изображающий модальное усиление в зависимости от длины волны, показывающий пиковую длину волны усиления и диапазон возможных рабочих длин волн для исполнения волновода модулятора;

Фиг. 9 - график, изображающий модальное усиление в зависимости от длины волны, показывающий пиковую длину волны усиления и выбранную рабочую длину волны для данного состава волновода модулятора;

Фиг. 10 - график, изображающий модальное усиление в зависимости от длины волны, показывающий пиковую длину волны усиления из измерения электролюминесценции у модулятора-образца при различных значениях тока модулятора; и

Фиг. 11 - график, изображающий пиковую длину волны усиления в зависимости от тока из измерения электролюминесценции у модулятора-образца при различных значениях тока модулятора.

Дополнительные задачи, преимущества и новые признаки настоящего изобретения станут очевидны специалистам в данной области техники из данного раскрытия, включая нижеследующее подробное описание, а также путем применения изобретения на практике. Хотя изобретение описано ниже в отношении предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что изобретение этим не ограничивается. Специалистам в данной области техники, имеющим доступ к идеям, представленным в этом документе, будут понятны другие применения, модификации и варианты осуществления в других областях, которые входят в объем изобретения, которое раскрыто и заявлено в настоящем документе, и по отношению к котор