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CN111181653B - 波分复用偏振无关反射调制器 - Google Patents

波分复用偏振无关反射调制器 Download PDF

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CN111181653B CN202010067444.2A CN202010067444A CN111181653B CN 111181653 B CN111181653 B CN 111181653B CN 202010067444 A CN202010067444 A CN 202010067444A CN 111181653 B CN111181653 B CN 111181653B
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Abstract

一种装置，包括偏振分束器，该偏振分束器光耦合至第一光路和第二光路并被配置成：接收具有多个波长的CW光；沿着第一光路发送CW光的第一光束；并且沿着第二光路发送CW光的第二光束。第一复用器耦合至第一光路并被配置成将第一光束解复用成第一多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。第二复用器耦合至第二光路并被配置成将第二光束解复用成第二多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。调制器耦合至第一复用器和第二复用器并被配置成调制第一多个通道和第二多个通道。

Description

波分复用偏振无关反射调制器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月21日提交的题为“Wavelength Division MultiplexedPolarization Independent Reflective Modulators”的美国非临时专利申请序列号15/357,199的优先权和权益，该申请通过引用并入本文中。
背景技术
在短距离光网络——例如在数据中心中实现的光网络——中，具有载波分布的远程调制已经被认为是实现用于数据通信的低成本光源的有前景的方案。为了进一步降低光源的成本，可以通过利用单个集中式光源的多个波长来在多个部件之间共享该集中式光源。在这种情况下，对于调制器可以期望将数据适当地调制到集中式光源的多个波长的特定期望波长上。
发明内容
现有技术中的光调制器通常有依赖于入射光学光的偏振取向的问题。本文公开的发明构思通过实现诸如由波分复用(wavelength division multiplexed，WDM)偏振不敏感反射调制器(polarization insensitive reflective modulator，PIRM)执行的对光束的多个波长的偏振不敏感调制来解决现有技术中的该问题，下文将进行更详细的讨论。
在一个实施方式中，本公开内容包括一种装置，其包括光耦合至第一光路和第二光路的偏振分束器(polarization beam splitter，PBS)。该PBS被配置成：接收具有多个波长的连续波(continuous wave，CW)光；沿着第一光路发送CW光的第一光束；并且沿着第二光路发送CW光的第二光束，其中，在离开PBS时，第一光束包括与第二光束的第二偏振垂直的第一偏振。该装置还包括第一复用器，其耦合至第一光路并被配置成将第一光束解复用成第一多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。该装置还包括第二复用器，其耦合至第二光路并被配置成将第二光束解复用成第二多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。该装置还包括第一光调制器，其耦合至第一复用器和第二复用器并被配置成通过电信号调制第一多个通道中的第一通道和第二多个通道中的第二通道，其中，第一多个通道中的第一通道的波长和第二多个通道中的第二通道的波长相同。
在一些实施方式中，本公开内容还包括：其中，调制第一通道和第二通道包括：经由第一光调制器的第一侧从第一复用器接收第一多个通道中的第一通道；经由第一光调制器的第二侧从第二复用器接收第二多个通道中的第二通道；调制第一通道以生成第一调制通道；调制第二通道以生成第二调制通道；经由第一光调制器的第二侧将第一调制通道输出至第二复用器；以及经由第一光调制器的第一侧将第二调制通道输出至第一复用器；并且/或者还包括第二光调制器，其耦合至第一复用器和第二复用器并且被配置成：经由第二光调制器的第一侧从第一复用器接收第一多个通道中的第三通道；经由第二光调制器的第二侧从第二复用器接收第二多个通道中的第四通道；调制第三通道以生成第三调制通道；调制第四通道以生成第四调制通道；经由第二光调制器的第二侧将第三调制通道输出至第二复用器；并且经由第二光调制器的第一侧将第四调制通道输出至第一复用器；并且/或者其中，第一复用器还被配置成复用第二调制通道和第四调制通道以形成第二调制光束，并且其中，第二复用器还被配置成复用第一调制通道和第三调制通道以形成第一调制光束，并且/或者其中，PBS还被配置成：将第一调制光束和第二调制光束组合成调制光信号；并且沿着与接收CW光的方向相反的方向发送该调制光信号，并且/或者还包括偏振旋转器(polarization rotator,PR)，其沿第一光路定位并被配置成将第一光束的第一偏振旋转成与第二光束的第二偏振平行，并且/或者其中，PBS和PR被包括在偏振分束旋转器(polarization splitter rotator,PSR)中，并且/或者其中，PBS、第一复用器、第二复用器和第一光调制器被包括在WDM PIRM中，并且其中，所述装置还包括：耦合至WDM PIRM的光环行器、耦合至该光环行器的下行链路通信介质以及耦合至该光环行器的分路器，并且/或者其中，WDM PIRM经由光环行器从分路器接收CW光，并且经由光环行器将调制光信号发送至下行链路通信介质，并且/或者其中，PBS经由第一光波导耦合至第一复用器，并且其中，PBS经由第二光波导耦合至第二复用器。
在另一实施方式中，本公开内容包括一种装置，其包括：光环行器，其被配置成接收并发送光通信；以及WDM PIRM，其耦合至光环行器。该WDM PIRM被配置成：从光环行器接收包括多个光波长的CW光；将该CW光分成第一光束和第二光束；对第一光束进行滤波以获得具有第一波长的第一通道；对第二光束进行滤波以获得具有第一波长的第二通道；将电信号调制到第一通道上以形成第一调制通道并且将电信号调制到第二通道上以形成第二调制通道；将第一调制通道和第二调制通道组合以产生调制光信号；以及经由光环行器将调制光信号发送至下游装置。在一些实施方式中，本公开内容还包括：其中，第二光束包括与第一光束的第一偏振正交的第二偏振，并且其中，WDM PIRM还被配置成将第二偏振旋转成与第一偏振平行并且基本上同时调制第一通道和第二通道二者，并且/或者其中，WDMPIRM包括：第一复用器，其被配置成解复用第一光束以获得第一通道；以及第二复用器，其被配置成解复用第二光束以获得第二通道，并且/或者其中，WDM PIRM还包括调制器，其被配置成基本上同时进行如下：将电信号调制到第一通道上以形成第一调制通道并且将电信号调制到第二通道上以形成第二调制通道，并且/或者其中，WDM PIRM包括：第一环形谐振器，其被配置成卸下来自第一光束的第一通道；以及第二环形谐振器，其被配置成卸下来自第二光束的第二通道，并且/或者其中，WDM PIRM还包括热机构，其被配置成加热第一环形谐振器或第二环形谐振器中至少之一以确定第一波长，并且/或者其中，WDM PIRM包括环形谐振器，其被配置成：对第一光束进行滤波以获得具有第一波长的第一通道；对第二光束进行滤波以获得具有第一波长的第二通道；并且基本上同时进行如下：将电信号调制到第一通道上以形成第一调制通道并且将电信号调制到第二通道上以形成第二调制通道。
在又一实施方式中，本公开内容包括一种方法，该方法包括：接收具有多个波长的CW光；将CW光分成第一光束和第二光束；对第一光束和第二光束进行滤波以获得第一通道和第二通道，其中，第一通道和第二通道具有CW光的所述多个波长中的相同波长；将电信号调制到第一通道和第二通道上以形成第一调制通道和第二调制通道；以及将第一调制通道和第二调制通道组合以产生调制光信号。在一些实施方式中，本公开内容还包括：其中，CW光的所述多个波长中的每个波长从第一光束和第二光束中被滤波并且基本上同时被单独调制，并且/或者还包括在进行滤波之前将第二光束的第二偏振旋转成与第一光束的第一偏振平行。
为了清楚起见，可以将前述实施方式中的任何一个与其他前述实施方式中的任何一个或更多个进行组合以在本公开内容的范围内创建新的实施方式。
从以下结合附图和权利要求书的详细描述中将更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
为了更完整地理解本公开内容，现在参照结合附图和详细描述的以下简要说明，在附图和详细描述中，相同的附图标记表示相同的部分。
图1是被配置成采用WDM PIRM的数据中心网络的实施方式的示意图。
图2是WDM PIRM的实施方式的示意图。
图3是WDM PIRM的另一实施方式的示意图。
图4是WDM PIRM的另一实施方式的示意图。
图5是WDM PIRM的另一实施方式的示意图。
图6是基于WDM PIRM的调制的方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
首先应当理解，尽管下文提供了一个或更多个实施方式的说明性实现方式，但是可以使用任何数量的技术——无论是目前已知的还是现有的——来实现所公开的系统和/或方法。本公开内容绝不应限于以下示出的包括本文中示出并描述的示例性设计和实现方式的说明性实现方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求的范围及其等同内容的全部范围内进行修改。
本文中公开了提供用于CW光的多个波长的偏振无关调制的各种实施方式。所公开的实施方式有助于共享光学光源以及共享光学资源(例如共享用于调制CW光的多个波长的一个或更多个光学处理部件)。所公开的实施方式还提供用于WDM PIRM，其被配置成：将包括多个波长的CW光分成分别每个处于所述多个波长的单个波长处的多个通道、调制每个通道并将调制通道重新组合以形成光信号用于从WDM PIRM传输至光学系统中的另一部件。WDM PIRM还被配置成将CW光的至少一部分的偏振旋转以补偿用于调制从CW光中分离出的通道的调制器的偏振依赖性。
图1是被配置成采用WDM PIRM的数据中心网络100的实施方式的示意图。数据中心网络100包括多个机架式服务器110，其是例如通过提供应用、操作软件、虚拟化、云计算等向客户端提供服务的硬件装置。尽管仅示出了一个机架式服务器110，但在数据中心网络100中可以存在多个机架式服务器110。机架式服务器110的每个机架可以通过机架顶部(Top of Rack，TOR)交换机(未示出)互连。TOR交换机和机架式服务器110可以被安排成行，使得每行连接到行尾(End of Row，EOR)交换机105。EOR交换机105是能够通过在光网络上执行分组交换来连接其他装置的任何装置。然后EOR交换机105(例如经由诸如激光光源的光通信耦合)耦合至核心网络(未示出)，从而允许机架式服务器110经由EOR交换机105和核心网络与客户端进行通信。在实施方式中，EOR交换机105和机架式服务器110各自分别包括用于提供调制CW光的光调制器115和120，EOR交换机105和/或机架式服务器110将该调制CW光用于下行链路通信、上行链路通信或这二者。
光源130可以是将包括多个波长(λ1、λ2、…、λN)的CW光传送至EOR交换机105的任何光学光源。在一些实施方式中，CW光的每个波长可以被称作光载波。在一些实施方式中，光源130被实现为密集波分复用(dense-wavelength division multiplexing，DWDM)CW光源。来自光源130的CW光被发送至EOR交换机105。可选地，可以通过光放大器135在EOR交换机105内例如通过放大从光源130接收到的CW光的功率和/或亮度来将CW光放大。可替选地，光放大器135可以位于EOR交换机105的外部并且耦合至光源130和EOR交换机105二者。适于被实现为光放大器135的光放大器的示例包括但不限于：半导体光放大器(semiconductoroptical amplifier，SOA)、反射型SOA(reflective-type SOA，RSOA)、掺铒光纤放大器(erbium doped fiber amplifier，EDFA)等。
通过分路器140将经放大的CW光从光放大器135发送以得到上行链路载波155和下行链路载波150。分路器140是被配置成将光(例如来自光源130的CW光)分成多个部分——例如分成具有降低的功率和/或亮度的多个副本——的任何装置。在一些实施方式中，分路器140可以被称为功率分配器。上行链路载波155从分路器140被发送至机架式服务器110，并且下行链路载波150在被发送至机架式服务器110之前从分路器140被发送至光调制器115以用于调制。EOR交换机105还包括光环形器(optical circulator,OC)145，其耦合至分路器140、机架式服务器110和光调制器115(其包含用于对光载波(例如诸如CW光的光学光的波长)进行调制以形成光信号的一个或更多个WDM PIRM)。OC 145可以是能够通过单个光纤将沿下游方向行进的光载波或波长与沿上游方向行进的光信号分离/组合的任何装置。可替选地，在一些实施方式中，OC 145可以是光耦合器或任何其他合适的光分离/组合装置。下行链路载波150从分路器140通过OC 145至光调制器115。光调制器115按照波长将下行链路载波150分成N个载波，经由WDM PIRM对这N个载波中的每个载波进行单独调制以形成N个对应信号，并且将这N个信号组合以形成现在调制下行链路信号152。然后光调制器115将该下行链路信号152发送通过OC 145至机架式服务器110。
机架式服务器110包括复用器(mux)160和下行链路(DL)接收器(Rx)165。mux 160可以是能够将不同波长的多个光载波/信号组合进单个光纤和/或能够根据波长将来自单个光纤的多个波长分离进多个光纤的任何装置。mux 160按照波长来分离下行链路信号152并将所分离的下行链路信号152的每个相应波长发送至DL Rx 165，以由DL Rx 165接收并转换为电气下行链路数据。机架式服务器110还包括OC 170和光调制器120，其分别与OC145和光调制器115大致相似。上行链路载波155经由OC 170被发送至光调制器120。光调制器120以类似于光调制器115的方式按照波长来分离上行链路载波155、经由WDM PIRM调制所分离的载波以形成单独的上行链路信号、将单独的上行链路信号组合以形成上行链路信号175并且发送上行链路信号175用于传输至EOR交换机105。EOR交换机105在mux 180处接收上行链路信号175。mux 180按照波长来分离上行链路信号175并且将所分离的上行链路信号的每个相应波长发送至上行链路(UP)Rx 185，以由UP Rx 185接收并转换为电气上行链路数据。应当注意，在一些实施方式中，mux 160、DL Rx 165、OC 170和光调制器120被实现在TOR中，而在一些实施方式中，mux 160、DL Rx 165、OC 170和光调制器120被实现在单个机架式服务器110中或被分布在多个机架式服务器110上。
图2是WDM PIRM 200的实施方式的示意图。在一些实施方式中，WDM PIRM 200可用作上述光调制器115和/或光调制器120。WDM PIRM 200被配置成：接收包括多个波长的光(例如，包括多个波长或载波的CW光)；分离所述多个波长；用电气数据调制每个波长；以及将波长重新组合用于传输。WDM PIRM 200包括PBS 210、PR 220、第一mux 230、第二mux 240和多个调制器250。PBS 210耦合至WDM PIRM 200的输入端口280、PR 220和第二mux 240。PR220耦合至第一mux 230。第一mux 230和第二mux 240中的每一个耦合至多个调制器250，使得第一mux 230耦合至调制器250的第一侧252并且第二mux 240耦合至调制器250的第二侧254。
WDM PIRM 200在输入端口280处接收来自包含一个或更多个波长的光源(诸如图1所示的光源130)的CW光并将该CW光发送至PBS 210。PBS 210可以是被配置成将光分成两个正交偏振光束并且分别沿第一光路260(顺时针方向)和第二光路270(逆时针方向)输出所述偏振光束的任何装置。CW光可以在离开远程装置时线性偏振，但是可以在传输至WDMPIRM 200期间变成椭圆偏振。例如，CW光可以包括单个光偏振分量，例如横向电(transverse electric,TE)偏振，但是当穿过光纤时该CW光的一部分可以旋转成横向磁(transverse magnetic，TM)偏振。在接收到CW光后，PBS 210将CW光分成具有TM偏振的第一光束和具有TE偏振的第二光束。PBS 210经由第一光路260发送第一光束并且经由第二光路270发送第二光束。当光束离开PBS 210时，沿顺时针方向(例如沿着第一光路260在PBS 210与PR 220之间)被发送的光束包含CW光中包括垂直于沿逆时针方向(例如沿着第二光路270在PBS 210与第二mux 240之间)被发送的光束的偏振的任何部分。第一光路260和第二光路270可以包括具有适于传送(例如包含多个光载波或波长的)CW光和/或光信号的折射率的任何介质，例如光波导(例如硅波导)、玻璃(例如光纤缆线)等。
PR 220被定位成沿着第一光路260在PBS 210与第一mux 230之间。PR 220可以是被配置成将偏振光束的偏振旋转特定角度的任何装置，例如，法拉第旋转器或模式转换器。PR 220将第一光束的偏振旋转，使得第一光束在离开PR 220时与沿着第二光路270按逆时针方向(例如90度旋转)被发送的第二光束平行偏振。换句话说，PR 220将第一光束的TM偏振转换为TE偏振，使得当在第一mux 230和第二mux 240处分别接收到第一光束和第二光束时，第一光束和第二光束包括相同的偏振。在将第一光束的偏振旋转之后，PR220沿着第一光路260将第一光束发送到第一mux 230。
第一mux 230和第二mux 240(其可以各自是复用器、解复用器和/或二者)可以是任何合适的复用器，例如，阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，AWG)复用器、微环谐振器(micro-ring resonator，MRR)复用器等。第一mux 230和第二mux 240分别接收第一光束和第二光束，并且对光束进行解复用以将第一光束和第二光束分成多个通道，其中每个通道具有由WDM PIRM 200接收到的CW光中包含的多个波长中的一个波长。例如，当由WDMPIRM 200接收到的CW光包括N个波长时，第一mux 230将第一光束分成N个通道，并且第二mux 240将第二光束分成同样的N个通道。第一mux 230和第二mux 240将N个通道中的每个通道发送至调制器250。例如，第一mux 230将N个通道中的每个通道发送至调制器250的第一侧252，并且第二mux 240将N个通道中的每个通道发送至调制器250的第二侧254。可以根据第一mux 230和第二mux 240将第一光束和第二光束分别分成的通道的数目来确定调制器250的量。例如，对于由WDM PIRM 200接收到的包括N个波长的CW光，其被分成N个对应的通道，那么WDM PIRM 200可以包括N个调制器250，其中调制器250中的每一个与N个通道中之一唯一对应。
调制器250可以是能够将电信号调制到CW光的光载波或波长上的任何装置。例如，调制器250可以被实现为基于硅波导的任何调制器、单个集总调制器、马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)、同相正交(In-phase Quadrature,IQ)调制器、电吸收调制器、基于微环谐振器的调制器等。调制器250被配置成在第一侧252处接收第一光束的N个通道并且在第二侧254处接收第二光束的N个通道。由于第一光束和第二光束的通道沿两个方向穿过调制器250，所以调制器250基本上同时将电信号调制到第一光束的通道和第二光束的通道二者上。此外，调制器250可以基本上同时针对多个波长中的每个波长基本上同时调制第一光束的通道和第二光束的通道二者。电信号可以由任何一个或更多个电气部件提供，其细节在本文中不受限制。调制器250可以被选择为对温度不敏感并且对偏振敏感。然而，由于PR 220已经将第一光束的TM偏振旋转为TE偏振，所以第一光束和第二光束二者共享相同偏振。因此，尽管是从相反方向接收到第一光束和第二光束，调制器250也能够调制第一光束和第二光束二者。
调制光束从相对侧离开调制器250，使得第一调制光束(例如第一调制通道)沿顺时针方向离开调制器250的第二侧254，并且第二调制光束(例如第二调制通道)沿逆时针方向离开调制器250的第一侧252。例如，调制器250经由调制器250的第一侧252从第一mux230接收沿第一光路260的第一光束的通道，将电信号调制到第一光束的通道上并且经由调制器250的第二侧254将第一光束的通道发送至第二mux 240。类似地，调制器250经由调制器250的第二侧254从第二mux 240接收沿第二光路270的第二光束的通道，将电信号调制到第二光束的通道上并且经由调制器250的第一侧252将第二光束的通道发送至第一mux230。第一调制光束经由第二光路270连续顺时针围绕光回路并且第二调制光束经由第一光路260连续逆时针围绕光回路。第一mux 230和第二mux 240从调制器250分别接收第二光束的通道和第一光束的通道，并且复用第二光束的通道和第一光束的通道以将第二光束和第一光束重新组合。第一mux 230在重新组合第二光束之后将第二光束发送至PR 220并且第二mux 240在重新组合第一光束之后将第一光束发送至PBS 210。PR 220接收来自第一mux230的第二调制光束、旋转第二调制光束(例如90度旋转)以将第二调制光束的TE偏振旋转为TM偏振，并且将第二调制光束发送至PBS 210。两个方向上的调制光束均被PBS 210接收并被组合成调制光信号，然后经由WDM PIRM 200接收CW光所通过的同一通信介质从WDMPIRM 200发送该调制光信号。通过采用WDM PIRM 200的光回路，消除了偏振对具有用于调制的多个波长的入射CW光的依赖性。此外，在一些实施方式中，在不引起从WDM PIRM 200输出的光信号改变的情况下，PR 220可替代地被定位在第二光路270上并且PBS 210 TM偏振输出连接至第二光路270。
在示例性实施方式中，WDM PIRM 200包括：接收模块，其接收具有多个波长的连续波(CW)光；分路器模块，其将CW光分成第一光束和第二光束；滤波器模块，其对第一光束和第二光束进行滤波以获得第一通道和第二通道，其中，第一通道和第二通道具有CW光中的所述多个波长中的相同波长；调制模块，其将电信号调制到第一通道和第二通道上以形成第一调制通道和第二调制通道；以及合路器模块，其将第一调制通道和第二调制通道组合以产生调制光信号。在一些实施方式中，WDM PIRM 200可以包括用于执行实施方式中描述的步骤中的任何一个或其组合的其他或附加模块。此外，在任何附图中所示或者在任何权利要求中所记载的方法的任何附加或替选实施方式或方面也被认为包括类似的模块。
图3是WDM PIRM 300的另一实施方式的示意图。WDM PIRM 300包括PSR 310、第一mux 320，第二mux 330、调制器340、第一光路350和第二光路360。第一mux 320、第二mux330、调制器340、第一光路350和第二光路360可以以分别与以上参照图2讨论的第一mux230、第二mux 240、调制器250、第一光路260和第二光路270大致类似的方式被耦合并被配置以进行操作，此处不再重复此类描述。PSR 310耦合至WDM PIRM 300的输入端口370、经由第一光路350耦合至第一mux 320以及经由第二光路360耦合至第二mux 330。WDM PIRM 300在输入端口370处接收来自光源(诸如图1所示的光源130)的包含一个或更多个波长的CW光并将该CW光发送至PSR 310。PSR 310可以是被配置成在分别沿着光路350(沿顺时针方向)和光路360(沿逆时针方向)发送偏振光束之前将CW光分成两个正交偏振光束并且将光束的TM偏振分量旋转以形成TE偏振分量的任何装置。例如，在一些实施方式中，PSR 310可作为PBS 210和PR 220的组合操作，其被配置成如以上参照图2所讨论的那样起作用。调制器340可以是任何合适的光调制器，其被配置成在第一侧342或第二侧344中之一处接收光束，利用电气数据来调制光束并经由未接收到该光束的一侧——该侧选自第一侧342或第二侧344——将调制光束传递至另一部件。
图4是WDM PIRM 400的另一实施方式的示意图。WDM PIRM 400包括PSR 410、第一环形谐振器420、第二环形谐振器430、调制器440、第一光路450、第二光路460和吸收器470。WDM PIRM 400被配置成接收包括多个波长的CW光、分离所述多个波长、调制每个波长并且将波长重新组合用于传输。PSR 410可以与PSR 310大致类似，PSR 410被配置成将由WDMPIRM 400在输入端口480处接收到的CW光分离并旋转成具有TE偏振的第一光束和具有TE偏振的第二光束。应当注意，PSR 410可以由例如以上参照图2讨论的PBS和PR来替代。PSR 410沿着第一光路450发送第一光束并且沿着第二光路460发送第二光束(其中每个光路可以是例如诸如硅波导的波导)。在一些实施方式中，第一光路450和第二光路460中的每个光路可以包括能够将包含光载波或光信号的CW光双向传输至或自一个或更多个环形谐振器(例如一个或更多个第一环形谐振器420和/或一个或更多个第二环形谐振器430)的波导总线。例如，各自被实现为波导总线的第一光路450和第二光路460可以分别使第一环形谐振器和第二环形谐振器能够通过将光从波导总线分离来从光束移除给定波长的光通道(例如未调制光通道)或者通过将光向波导总线发送来将给定波长的光通道(例如调制光通道)添加到光束。
第一环形谐振器420和第二环形谐振器430分别耦合至第一光路450和第二光路460。第一环形谐振器420还耦合至调制器440的第一侧442并且第二环形谐振器430还耦合至调制器440的第二侧444。第一环形谐振器420和第二环形谐振器430中的每个都被配置成以特定波长谐振并且可以是例如弯曲以形成光信号可以通过的环的波导(诸如硅波导)。应当理解，尽管第一环形谐振器420和第二环形谐振器430二者均在图4中被示为包括两个环(例如双耦合环形谐振器)，但是基于第一环形谐振器420和第二环形谐振器430的所期望的性能，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430可以包括任何数目的环(例如一个环、三个环、四个环等)。例如，在第一环形谐振器420和第二环形谐振器430中的每个中包括更多数目的环可以导致在特定波长(例如第一环形谐振器420和第二环形谐振器430各自被配置成进行谐振的波长)处更精确(例如更敏锐)的频率响应。此外，在一些实施方式中，WDM PIRM400包括多个第一环形谐振器420、第二环形谐振器430和调制器440，使得WDM PIRM中的第一环形谐振器420、第二环形谐振器430和调制器440的量与包括在CW光中的多个波长的量对应。在这样的实施方式中，第一环形谐振器420、第二环形谐振器430和调制器440的每个耦合组可以被配置成与CW光的多个波长中的特定一个波长相互作用。例如，为了指定或选择第一环形谐振器420和第二环形谐振器430与之相互作用的CW光的多个波长中的特定波长，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430可以被调谐至特定的期望波长。在一些实施方式中，通过将热机构490(例如加热器)与第一环形谐振器420和第二环形谐振器430中的每一个相关联(例如通过将热机构490定位在第一环形谐振器420和第二环形谐振器430附近或与之接触)并且控制每个热机构490的温度以调谐第一环形谐振器420和第二环形谐振器430来执行这样的调谐(其可以被称为偏置控制(bias controlling))。在一些实施方式中，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430中的每一个可以具有独立的(或专用的)热机构490，而在其他实施方式中，耦合至同一调制器440的第一环形谐振器420和第二环形谐振器430可以共享单个热机构490。
第一环形谐振器420和第二环形谐振器430被配置成分别与第一光路450和第二光路460相互作用，使得第一光束的多个波长中之一通过第一环形谐振器420被发送至调制器440，并且使得第二光束的多个波长中之一通过第二环形谐振器430被发送至调制器440。如此，在一些实施方式中，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430可以起到基本类似于如下滤光器的作用：其被配置成使具有CW光中包括的多个波长中的特定波长的光信号从该多个波长中的其余部分通过(或卸下(drop))。应当注意，对于第一环形谐振器420、第二环形谐振器430和调制器440的任何给定的耦合组，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430被配置成与CW光的多个波长中的大致相同的波长相互作用。例如，当由WDM PIRM400接收到的CW光包括N个波长时，第一环形谐振器420从PSR 410接收第一光束并且对第一光束的第一通道进行滤波(或卸下)，并且第二环形谐振器430从PSR 410接收第二光束并且对第二光束的第二通道进行滤波(或卸下)，其中，第一通道和第二通道具有大致相同的波长。类似地，随后第一环形谐振器420和第二环形谐振器分别对来自第一光束和第二光束的附加通道进行滤波，直到来自第一光束和第二光束的所有波长已经被滤波为止。在将第一光束和第二光束滤波成通道之后，第一环形谐振器420和第二环形谐振器430分别将第一通道和第二通道发送至调制器440。在一些实施方式中，经由波导(诸如硅波导)或其他光学介质来将第一通道和第二通道发送至调制器440。例如，第一环形谐振器420将第一通道发送至调制器440的第一侧442，并且第二环形谐振器430将第二通道发送至调制器440的第二侧444。
调制器440可以是能够将电信号调制到接收到的CW光上的任何装置。对于包括多个调制器440的WDM PIRM 400，每个调制器440可以被实现为独立于调制器440中的其余部分的独立调制器。例如，调制器440可以被实现为任何基于硅波导的调制器、单个集总调制器、MZM、IQ调制器、电吸收调制器、基于微环谐振器的调制器等。如上文所讨论的，可以根据WDM PIRM 400中包括的第一环形谐振器420和第二环形谐振器430的数目(以及相应地由WDM PIRM 400接收到的CW光中包括的多个波长的数目)来确定WDM PIRM 400中包括的调制器440的量。例如，对于包括N个波长的CW光，WDM PIRM 400针对其包括N个第一环形谐振器420和N个第二环形谐振器430，WDM PIRM 400还包括N个调制器440，其中第一环形谐振器420、第二环形谐振器430和调制器440中的每一个与N个通道中的一个唯一对应。
调制器440被配置成分别在调制器440的第一侧442和第二侧444处接收第一通道和第二通道，并且调制第一通道和第二通道以形成第一调制通道和第二调制通道。当第一通道和第二通道在两个方向上穿过调制器440时，调制器440基本上同时使用电信号调制第一光束的通道和第二光束的通道二者以形成第一调制通道和第二调制通道。电信号可以由任何一个或更多个电气部件来提供，其细节在本文中不受限制。调制器440可以被选择为对温度不敏感并且对偏振敏感。然而，由于PSR 410已经将第二光束的TM偏振旋转为TE偏振，所以第一光束和第二光束二者共享相同偏振。因此，尽管是从相反方向接收到第一光束和第二光束，调制器440也能够调制第一光束和第二光束二者。
调制通道从相对端离开调制器440，使得第一调制通道沿顺时针方向离开调制器440的第二侧444朝向第二环形谐振器430，并且第二调制通道沿逆时针方向离开调制器440的第一侧442朝向第一环形谐振器420。例如，调制器440经由调制器440的第一侧442从第一环形谐振器420接收第一通道，将电信号调制到第一通道上以形成第一调制通道，并且经由调制器440的第二侧444将第一调制通道发送至第二环形谐振器430。类似地，调制器440经由调制器440的第二侧444从第二环形谐振器430接收第二通道，将电信号调制到第二通道上以形成第二调制通道，并且经由调制器440的第一侧442将第二调制通道发送至第一环形谐振器420。第一环形谐振器420和第二环形谐振器430分别将第二调制通道和第一调制通道发送至第一光路450和第二光路460。分别在第一光路450和第二光路460上将第二调制通道和第一调制通道组合以形成被发送至PSR 410的第一调制光束和第二调制光束。
PSR 410经由第二光路460接收第一调制光束、旋转第一调制光束(例如90度旋转)以将第一调制光束的TE偏振旋转为TM偏振并且将第一调制光束与经由第一光路450接收到的第二调制光束组合以形成调制光信号。然后经由WDM PIRM 400接收CW光所通过的同一通信介质从WDM PIRM 400发送调制光信号。通过采用WDM PIRM 400的光回路，消除了偏振对具有用于调制的多个波长的入射CW光的依赖性。吸收器470耦合至第一光路450和第二光路460并且被配置成吸收未被第一环形谐振器420或第二环形谐振器430从第一光束或第二光束滤波或卸下的残余光(例如来自第一光路450和/或第二光路460上的第一或第二光束或调制光束的光)。
图5是WDM PIRM 500的另一实施方式的示意图。WDM PIRM 500包括PSR 510、环形谐振器520、第一光路530、第二光路540和吸收器550。WDM PIRM 500被配置成接收包括多个波长的CW光、分离所述多个波长、调制每个波长并将波长重新组合用于传输。PSR 510可以与PSR 310大致类似，其被配置成将由WDM PIRM 500在输入端口570处接收到的CW光分离并旋转成具有TE偏振的第一光束和具有TE偏振的第二光束。应当注意，PSR 510可以由例如以上参照图2讨论的PBS和PR来替代。PSR 510沿着第一光路530发送第一光束并且沿着第二光路540发送第二光束(其中每个光路可以是例如诸如硅波导的波导，并且可以如以上关于图4所讨论的操作)。
环形谐振器520被耦合在第一光路530与第二光路540之间，并且被配置成与第一光路530和第二光路540相互作用以滤波(或卸下)具有来自第一光束和第二光束的CW光的多个波长中的一个波长的通道。尽管环形谐振器520被示为具有三个环，但是其可以包括任意奇数(例如1、3、5等)个环以提供与CW光的多个波长中的波长相互作用的期望的频率响应，如以上关于图4所讨论的。例如，基于WDM PIRM 500被配置以调制的多个波长，WDM PIRM500可以包括多个环形谐振器520。例如，对于被分成N个对应通道的包括N个波长的CW光，WDM PIRM 500可以包括N个环形谐振器520，其中环形谐振器520中的每个与N个通道中之一唯一对应，使得通过环形谐振器520从第一光路530和第二光路540中滤波N个通道中的每个通道。环形谐振器520可以被配置成例如通过使用热机构580执行调谐来与CW光的多个波长中的特定波长相互作用，如以上关于图4所讨论的。
环形谐振器520从第一光路530滤波具有特定波长的第一通道并且从第二光路540滤波具有相同的特定波长的第二通道。环形谐振器520还被配置成将电气数据调制到第一通道和第二通道上。例如，环形谐振器520的一个或更多个环被耦合至电源560。电源560被配置成向环形谐振器520的所述一个或更多个环引入可变电偏压，从而改变环形谐振器520的所述一个或更多个环的光学性能。这种经改变的性能导致当第一通道和第二通道穿过环形谐振器520时被引入第一通道和第二通道的第一通道功率水平和第二通道功率水平的波动。通过操纵由电源560提供的可变电偏压(例如通过基于被调制到第一通道和第二通道上的数据内容将可变电偏压调谐为打开或关闭)，电源560使环形谐振器520按照功率变化将数据分别调制到第一通道和第二通道上。环形谐振器520将第一调制通道发送至第二光路540，并且将第二调制通道发送至第一光路530。分别在第一光路530和第二光路540上组合第二调制通道和第一调制通道以形成被发送至PSR 510的第一调制光束和第二调制光束。
PSR 510经由第二光路540接收第一调制光束，将第一调制光束旋转(例如90度旋转)以将第一调制光束的TE偏振旋转为TM偏振并且将第一调制光束与经由第一光路530接收到的第二调制光束组合以形成调制光信号。然后经由WDM PIRM 500接收CW光所通过的同一通信介质从WDM PIRM 500发送调制光信号。通过采用WDM PIRM 500的光回路，消除了偏振对具有用于调制的多个波长的入射CW光的依赖性。吸收器550被耦合至第一光路530和第二光路540并且被配置成吸收未被环形谐振器520从第一光束或第二光束滤波或卸下的残余光(例如来自第一光路530和/或第二光路540上的第一或第二光束或调制光束的光)。
图6是用于基于WDM PIRM的调制的方法600的实施方式的流程图。方法600例如通过诸如WDM PIRM 200、300、400和/或500的WDM PIRM在诸如数据中心网络100的网络中以利用电气数据调制光载波(例如CW光的波长)来实现。在一些实施方式中，当WDM PIRM在其作为调制下行链路信号传输至下游装置之前接收到用于调制的CW光时实现方法600。在步骤610处，通过WDM PIRM接收具有多个波长的CW光。在一些实施方式中，从诸如DWDM CW激光器的光源直接或间接地(例如经由位于WDM PIRM与光源之间的部件)接收CW光。在步骤620处，(例如通过PBS)将CW光分成第一光束和第二光束，其中，第一光束的偏振与第二光束的偏振正交(例如垂直)。在步骤630处，(例如通过PR)将第二光束的偏振旋转成与第一光束的偏振平行。可选地，在一些实施方式中，步骤620和630由被配置成执行分光器和偏振旋转器二者的功能的单个光学部件(例如PSR)来执行，使得步骤620和630可以作为单个步骤或操作被执行。在步骤640处，对第一光束和第二光束进行滤波以产生具有CW光的多个波长中的相同波长的对应的第一通道和第二通道。例如，可以通过对第一光束和第二光束进行解复用，经由环形谐振器或者用于从光束中选择性地去除特定波长以用于处理的任何其他合适的装置从第一光束和第二光束中卸下波长来对第一光束和第二光束进行滤波。在步骤650处，基于电信号或电气数据调制第一通道和第二通道以形成第一调制通道和第二调制通道。该调制例如通过任何合适的调制技术来执行，并且可以在第一通道和第二通道上基本同时被执行。如以上所讨论的，第一通道和第二通道以相反的方向穿过调制器，使得WDM PIRM对CW光的处理以顺时针环和逆时针环执行。在步骤660处，(例如通过诸如PBS或PSR的光合路器)将第一调制通道和第二调制通道组合成调制光信号以用于由WDM PIRM进行传输。例如，在第一调制通道和第二调制通道(例如通过复用器和/或环形谐振器)被添加到包括其他调制通道的光束之后，可以将第一调制通道和第二调制通道组合。第一调制通道或第二调制通道中的一个可以在被组合之前被旋转(例如被旋转成相对于第一调制通道和第二调制通道中的另一个正交)。
在一些实施方式中，本公开内容包括一种装置，其包括：偏振分束装置，其光耦合至第一光路和第二光路，并且被配置成接收具有多个波长的CW光、沿着第一光路发送CW光的第一光束并且沿着第二光路发送CW光的第二光束，其中，在离开偏振分束器时，第一光束包括与第二光束的第二偏振垂直的第一偏振。该装置还包括第一复用装置，其耦合至第一光路并被配置成将第一光束解复用成第一多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。该装置还包括第二复用装置，其耦合至第二光路并被配置成将第二光束解复用成第二多个通道，每个通道与所述多个波长中的一个对应。该装置还包括第一光调制装置，其耦合至第一复用装置和第二复用装置，并被配置成通过电信号调制第一多个通道中的第一通道和第二多个通道中的第二通道，其中，第一多个通道中的第一通道的波长与第二多个通道中的第二通道的波长相同。
在一些实施方式中，本公开内容包括一种装置，其包括：光环形装置，其被配置成接收并发送光通信；以及偏振无关反射调制装置，其耦合至光环行器并且被配置成从光环形装置接收包括多个光波长的CW光、将CW光分成第一光束和第二光束、对第一光束进行滤波以获得具有第一波长的第一通道、对第二光束进行滤波以获得具有第一波长的第二通道、将电信号调制到第一通道上以形成第一调制通道并且将电信号调制到第二通道上以形成第二调制通道、将第一调制通道和第二调制通道组合以产生调制信号以及经由光环形装置将调制光信号发送至下游装置。
一种用于光调制的方法，其包括：接收具有多个波长的CW光；将CW光分成第一光束和第二光束；对第一光束和第二光束进行滤波以获得第一通道和第二通道，其中，第一通道和第二通道具有所述多个波长中的相同波长；将电信号调制到第一通道和第二通道上以形成第一调制通道和第二调制通道；以及将第一调制通道和第二调制通道组合以产生调制光信号。
尽管在本公开内容中已经提供了若干实施方式，但应当理解，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，所公开的系统和方法可以被实施为许多其他特定形式。当前的示例被认为是说明性的而不是限制性的，并且不意图限于本文给出的细节。例如，可以将各种元件或部件组合或集成在另一系统中，或者可以省略或不实施特定的特征。
此外，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以将各种实施方式中描述和示为分立或单独的技术、系统、子系统和方法与其他系统、模块、技术或方法组合或集成。被示出或讨论为彼此耦合或直接耦合或通信的其他项可以通过一些接口、装置或中间部件以无论是电、机械或其他方式间接耦合或通信。本领域技术人员可以确定并且可以在不脱离本文所公开的精神和范围的情况下做出改变、替换和变更的其他示例。

Claims (10)

1.一种光调制装置，包括：
光环行器，所述光环行器被配置成接收并发送光通信；以及
波分复用偏振无关反射调制器(WDM-PIRM)，所述WDM-PIRM耦合至所述光环行器并被配置成：
从所述光环行器接收包括多个光波长的连续波(CW)光；
将所述CW光分成第一光束和第二光束；
对所述第一光束进行滤波以获得具有第一波长的第一通道；
对所述第二光束进行滤波以获得具有所述第一波长的第二通道；
将电信号调制到所述第一通道上以形成第一调制通道，并且将所述电信号调制到所述第二通道上以形成第二调制通道；
将所述第一调制通道和所述第二调制通道组合以产生调制光信号；以及
经由所述光环行器将所述调制光信号发送至下游装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二光束包括与所述第一光束的第一偏振正交的第二偏振，并且其中，所述WDM-PIRM还被配置成将所述第二偏振旋转成与所述第一偏振平行并且基本上同时调制所述第一通道和所述第二通道二者。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，所述WDM-PIRM包括：
第一复用器，所述第一复用器被配置成解复用所述第一光束以获得所述第一通道；以及
第二复用器，所述第二复用器被配置成解复用所述第二光束以获得所述第二通道。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述WDM-PIRM还包括调制器，所述调制器被配置成基本上同时进行如下：将所述电信号调制到所述第一通道上以形成所述第一调制通道，并且将所述电信号调制到所述第二通道上以形成所述第二调制通道。
5.根据权利要求1中所述的装置，其中，所述WDM-PIRM包括：
第一环形谐振器，所述第一环形谐振器被配置成卸下来自所述第一光束的所述第一通道；以及
第二环形谐振器，所述第二环形谐振器被配置成卸下来自所述第二光束的所述第二通道。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述WDM-PIRM还包括热机构，所述热机构被配置成加热所述第一环形谐振器或所述第二环形谐振器中至少之一以确定所述第一波长。
7.根据权利要求1中所述的装置，其中，所述WDM-PIRM包括环形谐振器，所述环形谐振器被配置成：
对所述第一光束进行滤波以获得具有所述第一波长的所述第一通道；
对所述第二光束进行滤波以获得具有所述第一波长的第二通道；并且
基本上同时进行如下：将所述电信号调制到所述第一通道上以形成所述第一调制通道，并且将所述电信号调制到所述第二通道上以形成所述第二调制通道。
8.一种光调制方法，包括：
接收具有多个波长的连续波(CW)光；
将所述CW光分成第一光束和第二光束；
对所述第一光束和所述第二光束进行滤波以获得第一通道和第二通道，其中，所述第一通道和所述第二通道具有所述CW光的所述多个波长中的相同波长；
将电信号调制到所述第一通道和所述第二通道上以形成第一调制通道和第二调制通道；以及
将所述第一调制通道和所述第二调制通道组合以产生调制光信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述CW光的所述多个波长中的每个波长从所述第一光束和所述第二光束中被滤波并且基本上同时被单独调制。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在进行滤波之前将所述第二光束的第二偏振旋转成与所述第一光束的第一偏振平行。
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