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TWI516041B - 提供具有主動式載波跳躍之分波多工光學通訊系統的方法及裝置 - Google Patents

提供具有主動式載波跳躍之分波多工光學通訊系統的方法及裝置 Download PDF

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TWI516041B
TWI516041B TW102124401A TW102124401A TWI516041B TW I516041 B TWI516041 B TW I516041B TW 102124401 A TW102124401 A TW 102124401A TW 102124401 A TW102124401 A TW 102124401A TW I516041 B TWI516041 B TW I516041B
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Taiwan
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optical
optical communication
circuit
resonant
modulator
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Application number
TW102124401A
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TW201412042A (zh
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羅伊 米迪
高提傑 珊得胡
Original Assignee
美光科技公司
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Publication date
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

提供具有主動式載波跳躍之分波多工光學通訊系統的方法及裝置
本發明之實施例係關於補償因溫度變化而引起之光學器件操作變化之分波多工光學通訊系統。
基於矽之積體電路一直用作微電子應用之一平台。最近，隨著速度、頻寬及信號處理要求增加，光學系統現在亦整合於基於矽之積體電路上。
因此，代替或補充使用矽來促進電之流動，使用矽來引導光之流動。雖然電之速度與光之速度相同，但光能夠經由一既定光學路徑攜載較電能夠經由一預定電路徑攜載為多之資料。因此，存在使用光作為一資料載體之顯著優點。此外，使用矽作為光學介質實現對現有矽積體電路技術之應用及與現有矽積體電路技術之緊密整合。矽對具有高於約1.1微米之波長的紅外光透明。對於電信波長，矽具有約3.45之一折射率，而二氧化矽具有約1.44之一折射率。由此高折射率對比提供之嚴格光學限制實現可具有僅幾百奈米之截面尺寸之顯微光學波導，從而促進與當前半導體技術之整合。此外，矽光子器件可使用用於CMOS電路之現有半導體製作技術來製造，且由於矽已經用作大多 數積體電路之基板，因而可創建其中光學組件及電子組件整合至一單個微晶片上之混合式器件。
實際上，矽光子學可使用絕緣體上矽(SOI)技術或大塊矽技術來實施。不論是哪種情況，為了使諸如波導之矽光子組件與該等組件製作於其上之晶圓之下伏矽光學獨立，必須具有一介入介電材料。此材料通常係具有遠低於處於感興趣波長範圍內之矽之一折射率(約1.44)之一電介質，諸如矽石(二氧化矽)。矽亦用於一矽波導核心之頂部及側面上，從而在整個波導核心周圍形成一覆層。此導致光於矽核心矽石覆層界面處之全內反射且因此所傳輸光留在矽波導核心中。
一種可經由一波導光學鏈路傳遞大量資料之通訊技術習知為分波多工(WDM)。一WDM系統中之資料傳播之一典型實例圖解說明於圖1中。如所示，一光學傳輸系統100包括舉例而言共同展示為110之複數個矽波導110a...110n，每一矽波導110a...110n攜載一光學通訊頻道之資料。系統100包括共同展示為120之多個資料輸入頻道120a...120n，其中每一資料輸入頻道120a...120n傳輸呈光之脈衝之形式或作為電信號之資料。為同時傳輸攜載於該多個資料輸入頻道120a...120n上之資料，每一資料輸入頻道120a...120n中之資料由一各別諧振光學調變器130a...130n調變至具有一波長λ1...λn之一各別光學波導上。調變器130a...130n之輸出形成各別光學傳遞頻道。諧振光學調變器130a...130n共同展示為130。處於波長λ1...λn下之光學波導可由一高度精確溫度控制雷射源136供應至每一諧振光學調變器130a...130n。自每一諧振光學調變器130a...130n輸出之經調變光提供至一各別波導110a...110n且來自波導110之輸出隨後由一光學多工器140多工至一單個光學傳輸頻道波導150中。經多工光隨後沿著波導150傳輸至其中經資料調變光在由一端點器件使用之前被解多工及解調變之一端點(未展示)。
可係環形調變器之諧振光學調變器130a...130n經設計以在各別載波波長λ1...λn下諧振。諧振光學調變器130a...130n具有諧振腔且由具有折射率之材料構造而成，其兩者均受溫度變化影響。諧振光學調變器130a...130n之溫度之變化致使其各別諧振頻率改變且遠離其各別載波波長λ1...λn移動。因此，調變器130a...130n之調變指標因降低之信雜比及產生傳輸錯誤之可能性而下降。因此，需要一種可適應於可能對由一諧振光學調變器將資料信號調變至一光學通訊頻道上產生負面影響之溫度或其他變化之WDM光學通訊系統。
「0」‧‧‧邏輯值
「1」‧‧‧邏輯值
10‧‧‧多工側
12‧‧‧解多工側
100‧‧‧光學傳輸系統
101‧‧‧雷射源
104‧‧‧光學調變器電路
104a‧‧‧光學調變器電路
106‧‧‧驅動器電路
106a‧‧‧驅動器電路
107‧‧‧環形調變器
107a‧‧‧環形調變器
108‧‧‧光學調變器電路
108a‧‧‧光學調變器電路
109'‧‧‧解調變器
109"‧‧‧解調變器
109'''‧‧‧解調變器
109a‧‧‧解調變器
109b‧‧‧解調變器
109n‧‧‧解調變器
110‧‧‧矽波導
110a‧‧‧矽波導
110b‧‧‧矽波導
110c‧‧‧矽波導
110d‧‧‧矽波導
110n‧‧‧矽波導
111‧‧‧控制線
113‧‧‧光學調變器電路
115‧‧‧波長/載波/驅動電路
115a‧‧‧驅動器電路
117‧‧‧載波
120‧‧‧資料輸入頻道
120a‧‧‧資料輸入頻道
120b‧‧‧資料輸入頻道
120c‧‧‧資料輸入頻道
120d‧‧‧資料輸入頻道
120n‧‧‧資料輸入頻道
123‧‧‧解調變器/光電偵測器
123a‧‧‧解調變器/光電偵測器
124‧‧‧光分接頭
124a‧‧‧光分接頭
125‧‧‧光電偵測器
125a‧‧‧光電偵測器
126‧‧‧比較器
126a‧‧‧比較器
127‧‧‧遲滯電路
127a‧‧‧遲滯電路
129‧‧‧功率值
130‧‧‧諧振光學調變器
130a‧‧‧諧振光學調變器
130b‧‧‧諧振光學調變器
130c‧‧‧諧振光學調變器
130d‧‧‧諧振光學調變器
130n‧‧‧諧振光學調變器
131‧‧‧功率值
133‧‧‧溫度感測器
134‧‧‧比較器
135‧‧‧光電偵測器
135a‧‧‧光電偵測器
136‧‧‧高度精確溫度控制雷射源
137‧‧‧光電偵測器
137a‧‧‧光電偵測器
140‧‧‧光學多工器
142‧‧‧波導
147‧‧‧光學解多工器
150‧‧‧光學傳輸頻道波導
170a‧‧‧諧振光學調變器
170a'‧‧‧調變器
170b‧‧‧諧振光學調變器
170n‧‧‧諧振光學調變器
172a‧‧‧波導
172b‧‧‧波導
172n‧‧‧波導
200‧‧‧解調變器電路
200a‧‧‧解調變器電路
201‧‧‧解調變器電路
201a‧‧‧解調變器電路
205‧‧‧解調變器電路
205a‧‧‧解調變器電路
220‧‧‧窄頻環形解調變器
220a‧‧‧窄頻環形解調變器
222‧‧‧窄頻環形解調變器
222a‧‧‧窄頻環形解調變器
223‧‧‧解調變器/光電偵測器
223a‧‧‧解調變器/光電偵測器
323‧‧‧光電偵測器
323a‧‧‧光電偵測器
λ1‧‧‧波長/載波
λ1 '‧‧‧波長/載波
λ1a‧‧‧諧振頻率
λ1b‧‧‧波長
λ2‧‧‧波長/載波
λ2 '‧‧‧波長/載波
λ2a‧‧‧諧振頻率
λ3‧‧‧波長/載波
λ4‧‧‧波長/載波
λn‧‧‧波長/載波
λn '‧‧‧波長/載波
圖1展示一習用分波多工傳輸系統之一實例；圖2展示根據本發明之一實例性實施例之一分波多工及解多工系統；圖3A展示一習用WDM光學通訊系統頻道結構之一實例；圖3B展示可與圖2實施例一起使用之一WDM光學通訊系統頻道結構之一實例；圖4圖解說明一溫度變化如何影響圖2實施例之調變器之一項實例；圖5圖解說明偵測諧振頻率之變化且可與圖2實施例一起使用之一溫度偵測器之一實例；圖6A圖解說明偵測一調變器之諧振頻率之變化且可與圖2實施例一起使用之另一偵測器之一實例；圖6B圖解說明一眼圖，該眼圖圖解說明圖6A偵測器之操作；圖7A、圖7B及圖7C展示可用於圖2實施例中之替代解調變器之各別實例性實施例。
本文中所闡述之實例性實施例提供具有可多工及解多工之複數 個光學通訊頻道之一分波多工(WDM)光學通訊系統。該WDM光學通訊系統可部分或完全整合至一晶粒上。每一光學通訊頻道具有至少兩個間隔開載波及一資料調變器，資料調變器具有各自與一各別載波相關聯之至少一第一諧振光學調變器電路及一第二諧振光學調變器電路。第一諧振光學調變器電路具有處於其各別載波波長下之一諧振頻率，且第二諧振調變器電路具有自其各別載波波長偏移之一諧振頻率。當溫度或其他變化致使第一諧振調變器電路之諧振沿與其相關聯載波波長不諧振之一方向移動時，相同溫度或其他變化亦將致使第二調變器電路之諧振頻率沿朝向與其相關聯波長之諧振之一方向移動。使用偵測第一調變器電路何時與其各別載波波長不充分諧振及第二調變器電路何時與其各別載波波長充分諧振之一偵測器來控制自第一調變器電路至第二調變器電路之資料調變切換。因而，將用於一既定光學通訊頻道之資料切換至其中其由第二調變器電路可靠地調變之一不同頻道載波波長。
儘管本文中所闡述及圖解說明之實施例採用每光學通訊頻道兩個調變器電路及相關聯載波波長，但此僅係一實例，因為可針對每一光學通訊頻道使用各自具有一各別載波波長之兩個以上諧振調變器電路。此外，儘管參照致使調變器電路之諧振頻率之變化之一溫度變化來闡述各實施例，但該等實施例並不限於僅對溫度變化作出回應。該等實施例亦可用於其中存在調變器電路之諧振頻率之一誘發變化之任一環境中。
用於在該多工側上之一光學通訊頻道上傳輸資料之第一諧振光學調變器電路及各別載波波長至第二諧振光學調變器電路及各別載波波長之切換可經由一現有光學通訊頻道或一單獨電通訊頻道傳遞至該系統之一解多工側。該系統之該解多工側使用該切換資訊來切換至新的經調變載波波長並切換至一相關聯解調變器以達成對每一光學通訊 頻道之適當資料調變。該切換資訊在自該多工側上之第一諧振光學調變器電路切換至第二諧振光學調變器電路之前傳輸至該解多工側以使得該等解調變器可與該等調變器電路之切換同步切換。
圖2圖解說明一實例性實施例之一WDM系統之多工側10及解多工側12。多工側10包括提供至少兩個載波波長至每一諧振光學調變器170a...170n之一雷射源101。諧振光學調變器170a...170n中之每一者含有至少兩個不同的第一及第二光學調變器電路。針對諧振光學調變器170a，存在光學調變器電路104、104a，針對光學調變器電路170b，存在光學調變器電路108、108a，針對諧振光學調變器170n，存在光學調變器電路113、113a。每一諧振光學調變器170a...170n輸出係供應至各別波導110a...110n之一各別光學通訊頻道。每一光學調變器170a...170n亦接收作為可供應至一既定調變器電路170a...170n內之第一及第二光學調變器電路中之每一者之DATA1、DATA2...DATN之各別資料輸入。諧振光學調變器170a...170n之輸出經由各別波導110a...110n供應至一光學多工器140，該光學多工器將波導110上之光學通訊頻道多工至一波導142上，該波導將經多工光學通訊頻道發送至該系統之解多工側12。
解多工側12包括用於解多工波導142上之信號之光學解多工器147、用於經解多工光學通訊頻道中之各別頻道之複數個波導172a...172n及用於分別解多工波導172a...172n上之所接收載波以供應作為DATA1(輸出)...DATAN(輸出)之經解多工資料之複數個解多工電路109a...109n。
在更詳細闡述圖2系統之操作之前，參照圖3A及圖3B。圖3A展示一習用WDM系統中之一光學通訊頻道載波間隔之一實例。光學通訊頻道中之每一者圖解說明為具有可調變之λ1、λ2...λn之各別間隔開波長115。在圖2中所圖解說明之實施例中，針對每一光學通訊頻道添加至少一個額外載波117。該等額外載波自各別圖3A載波波長偏移且 在圖3B中展示為波長λ1'、λ2'...λn'。因此，至少兩個載波115、117可供用於對圖2之多工側10上之每一光學通訊頻道之資料調變。
重新參閱圖2，雷射源101受溫度控制以提供穩定載波波長且可由一或多個溫度控制雷射形成。雷射源101針對每一光學通訊頻道提供圖3B中所展示之至少兩個載波波長。舉例而言，與調變器170a相關聯之光學通訊頻道具有提供至調變器170a之處於各別波長λ1及λ1'下之兩個載波。對於與調變器170b...170n相關聯之其他光學通訊頻道中之每一者亦如此。應注意，儘管雷射源101展示為具有通至調變器170a...170n中之每一者之一各別波導連接，但實際上亦可存在饋送至所有調變器170a...170n之來自處於所有載波波長下之雷射源101之一單個輸出。一調變器170a...170n將只與其相關聯光學通訊頻道之該至少兩個載波波長中之一各別波長諧振且將資料調變至與其相關聯光學通訊頻道之該至少兩個載波波長中之一各別者上。
如所提到，每一調變器170a...170n包括經設計以與針對其相關聯光學通訊頻道提供之兩個載波中之僅一者諧振之至少一第一及第二環形諧振器光學調變電路。因此，調變器170a含有各自經設計以與該兩個所供應載波(例如，λ1'(對於104)及λ1'(對於104a))中之一者諧振之光學調變電路104及104a。同樣地，調變器170b含有與載波λ2(對於108)及λ2'(對於108a)相關聯之諧振電路108、108a，且調變器170n含有分別與載波λn(對於113)及λn'(對於113a)相關聯之諧振電路113、113a。調變器170a...170n中之每一者中之該兩個調變器電路之諧振頻率係如此以致當該兩個諧振電路中之一第一諧振電路(例如，104)在一既定溫度下與其各別載波(例如，λ1)諧振時，另一諧振電路104a因第二調變器電路104a之諧振頻率遠離其相關聯載波λ1'移位而不其各別載波λ1'不諧振。
現在使用調變器170a之調變器電路104及104a作為一實例，參照 圖4來解釋載波對調變器170a...170n中之每一者中之調變電路之關係及溫度變化對每一者之影響。圖4圖式展示存在於環境溫度(表示為T=To)下之一配置。在此情況下，環形調變器電路104具有與頻道載波波長λ1充分對準之一諧振頻率λ1a。因此，環形調變器電路104可將表示為DATA1之資料可靠地傳輸至載波波長λ1上。然而，環形調變器104a之諧振頻率λ2a並不與其相關聯載波λ1'之波長對準且因此無法將資料DATA1可靠地調變至載波λ1'上。此外，環形調變器104、104a中之每一者具有由控制線111上之一切換命令選擇性地啟用之一各別驅動器電路106、106a(圖2)。在環境溫度T=To下，僅環形調變器電路104處於作用中而調變器104a處於非作用中。
當環形調變器電路104、104a之溫度升高至T=To+△T時，環形調變器104之諧振頻率移至處於一波長λ1b下之一諧振頻率。在此諧振頻率下，調變器104仍可與其各別載波λ1諧振，但開始失去其與載波λ1諧振的能力。然而，此相同溫度變化亦使環形調變器104a之諧振頻率λ2a移至其中其與其處於λ1'下之各別載波對準且此刻可與其處於λ1'下之各別載波諧振之點。因而，在T=To+△T之一溫度下，調變器104及104a兩者能夠用資料來調變其各別載波λ1及λ1'。
若調變器電路104及104a之溫度進一步升高至T=To+2△T，則第一環形調變器電路104失去其調變其各別載波λ1上可靠地調變資料之能力而第二環形調變器104a仍然能夠與其載波λ1'諧振並將資料可靠地調變至其載波λ1'上。
圖4上之底部圖表概述環形調變器104、104a相對於其在各種溫度條件下與其各別載波λ1及λ1'諧振及在其各別載波λ1及λ1'上調變資料之能力之操作狀態。在介於T=To與T=To+2△T之間的一預定溫度下，環形調變器104將關斷且環形調變器104a接通以使得僅後者此刻將傳入資料(DATA1)調變至其各別載波λ1'上。
該切換點係其中指示該兩個調變器電路104、104a中之一第一調變電路104停止用資料來調變其各別載波λ1且指示第二調變器電路104a開始用資料來調變其各別載波λ1'之一預定溫度。此預定溫度切換點可全域應用以便當偵測到該切換點溫度時，所有環形調變器170a...170n各自將同時自其第一調變器電路移至其第二調變器電路。由於調變器170a...170n可提供於一共同積體電路晶粒上，因而一晶粒溫度偵測器可共同用於判定所有調變器170a...170n之一切換點。該切換命令藉由一控制線111共同應用於所有調變器170a...170n。
圖5圖解說明可用於判定何時達到該切換點且何時在控制線111(圖2)上向調變器170a...170n發佈一對應切換命令之一溫度偵測器電路。該溫度偵測器電路包括具有連接至一比較器134之一個輸入之一輸出之一溫度感測器133，諸如一熱敏電阻。通至比較器134之另一輸入提供針對比較器134必須超過以切換一輸入信號之值之一臨限參考值。此參考值可經選擇以對應於針對欲發佈之切換命令必須達到之預定溫度。圖5亦展示在控制線111上提供切換命令信號以控制針對所有調變器170a...170n自第一環形調變器電路至第二環形調變器電路之一移位之呈一施密特觸發器之形式之一遲滯電路127。
重新參閱圖2，一調變器170a...170n內之環形調變器電路中之每一者包括用於用各別輸入資料(例如，DATA1、...DATAN)來驅動每一調變器170a...170n之第一及第二調變器電路之一相關聯驅動器電路106、106a；107、107a；115、115a。該等驅動器電路對控制線111上來自圖5電路之切換命令信號作出回應以控制針對調變器170a...170n自第一調變器電路至第二調變器電路之切換。舉例而言，驅動器電路106、106a控制針對調變器170a自第一調變器電路104至第二調變器電路104a之切換。驅動器電路106、106a具有自控制線111接收該切換命令之一啟用/停用輸入線。驅動器電路(例如，106、106a)可係接收電 資料輸入之電氣電路或接收光學資料輸入之光學電路。對於針對調變器170a...170n中之每一者使用兩個內部調變電路之一系統，作為該切換命令，施密特觸發器127可在控制線111上供應「1」或「0」之一邏輯值。
該切換命令亦需要傳遞至圖2系統之解多工側12上之解調變電路以使得正在解調變一光學通訊頻道之一特定載波(例如，λ1、λ1')之解調變器知道解調變哪一頻道載波。該切換命令可在多工側10上之一特定光學資料頻道上發送至解多工側12。舉例而言，圖2實施例展示為了此目的使用調變器170n，因為該波長切換命令可係輸入DATAN之部分，但亦可使用任一光學資料頻道。另行選擇為，可使用一單獨的電氣頻道來將該切換命令自多工側10傳輸至解多工側12。該切換命令係在於多工側10上進行自調變器170a...170n內之第一調變器電路至第二調變器電路之一實際切換之前發送以使得該等解調變器知道何時切換且可與調變器170a...170n同步切換。
圖6A及圖6B展示用於在控制線111上提供一切換命令信號之另一配置。圖6A展示具有各別調變器電路104、104a及相關聯驅動器電路106、106a之一替代調變器170a'。一光分接頭124、124a可提供成與一各別調變器電路104、104a之輸出相關聯以接收表示由各別調變器電路104、104a輸出之光之一小部分經調變光。光分接頭124、124a與各別光電偵測器125、125a連接。光電偵測器125、125a之輸出饋送至具有表示由光電偵測器125、125a傳送之一特定信號功率位準之信號臨限值之各別比較器126、126a。當調變器電路104之所偵測功率降至低於由比較器126設定之一臨限值時，此指示正失去諧振電路104與其各別載波λ1之諧振。圖6B展示表示一調變電路之調變指標之一眼圖。當諧振電路104與其相關聯載波λ1完全諧振時，由功率值129所表示之一高調變指標很明顯。然而，當諧振電路104開始變成與其相關聯載波 λ1不諧振時，功率降低且調變指標根據調變器電路104之諧振頻率相對於載波波長λ1的移位量下降。此降低之調變指標由圖6B中之功率值131表示。比較器125可用於判定何時達成降低之調變指標(舉例而言，降低8dB之一調變指標)，並提供指示應進行自第一調變電路104至第二調變電路104a之一切換之一切換信號。諸如一施密特觸發器之一遲滯電路127提供該切換控制信號。
圖6A亦展示用於偵測第二調變器電路104a'與其各別載波λ1 '之諧振之失去之一單獨的偵測器，該偵測器包括分接頭124a、光電偵測器125a、比較器126a、一施密特觸發器及遲滯電路127a。此偵測器用於判定調變器170a...170n之溫度何時已降低至其中應進行自調變其載波λ1 '之第二調變器電路104a回至用於調變其載波λ1之第一調變器電路104之一切換之點。圖5溫度偵測器輸出亦可用於當所偵測溫度降至低於由比較器134設定之切換臨限值時自第二調變器電路104a切換回至第一調變器電路104。
重新參閱圖2，光學通訊頻道之載波由解多工器147解多工且經解多工光學通訊頻道提供於各別波導172a...172n上。經解多工光學通訊頻道中之每一者可具有在通訊頻道之至少兩個載波中之一者(例如，對於與多工側10上之調變器170a相關聯之光學通訊頻道，λ1或λ1')上調變之資料。各別波導172a...172n上之每一光學通訊頻道具有一相關聯解調變器109a...109n，其中每一者含有至少一第一及第二寬頻諧振環形解調變器電路。舉例而言，解調變器109a包括用於分別解調變載波λ1、λ1'之第一及第二諧振環形解調變器電路200、200a。同樣地，解調變器109b及109n分別具有解調變器電路201、201a及205、205a。解調變器電路200、200a；201、201a；205、205a中之每一者係寬頻諧振環形解調變器電路，其能夠在原本對一調變電路(例如，104、104a)產生負面影響之寬溫度變化範圍上與一各別載波諧振並解 調變一各別載波。
產生於多工器側10上且發送至解多工器側12之切換命令告知解調變器109a...109n對應於正針對對應光學通訊頻道調變之載波波長使用哪一內部解調變電路。在於一解調變器109a...109n內進行自一第一解調變器電路(例如，200)至第二解調變器電路(例如，200a)之一移位之前，接收該切換命令，將其自傳遞其之通訊頻道(例如，解調變器109n)解調變出並在控制線113上將其發送至所有解調變器109a...109n以指示自第一內部解調變器電路(例如，200)至第二內部解調變器電路(例如，200a)之一切換。每一解調變器電路(例如，200、200a)具有用於接收經解調變資料並將其傳遞至一各別光電偵測器(例如，對於解調變器109a，123、123a、對於解調變器109b，223、223a且對於解調變器109n，323、323a)之一相關聯光分接頭。各別光電偵測器123、123a、223、223a、323、323a可由控制線113上之所接收切換命令接通或關斷以使得一次僅接通每對中之一個光電偵測器。
對於使用每調變器170a...170n兩個調變器電路之一系統，可使用一切換命令之一個邏輯狀態(例如，「1」)來接通一第一光電偵測器(例如，123)同時關斷一第二光電偵測器(例如，123a)。同樣地，另一邏輯狀態(例如，「0」)關斷第一光電偵測器123並接收第二光電偵測器123a。解調變器109a...109n中之每一者具有經組合以為解調變器109a提供一資料輸出信號(例如，DATA1(輸出))之光電偵測器(例如，123、123a)之輸出。以此方式，選擇解調變其相關聯頻道載波λ1、λ1'之解調變器電路(例如，200、200a)中之一者來為其相關聯光學通訊頻道提供一資料輸出信號(例如，DATA1(輸出))。
圖7A圖解說明可在圖2系統中用來代替解調變器109a...109n之一經修改解調變器109'。此處，代替組合光電偵測器135與135a之輸出，該等光電偵測器輸出保持分開。此外，使用線113上之切換命令 來選擇光電偵測器135、135a中之一者或另一者用於輸出。
圖7B圖解說明可在圖2系統中用來代替解調變器109a...109n之另一解調變器109"。此處，解調變器109"內之每一解調變器電路係由成對的窄頻環形解調變器220、222及220a、222a形成。第一對環形解調變器(例如，220、222)具有彼此稍微偏移之諧振頻率，其中一者以一光學通訊頻道之第一載波為中心且另一者自彼載波偏移。根據圖7B配置，若一溫度變化足以使窄頻環形解調變器220之諧振移位與與載波λ1之不諧振，但該溫度變化尚不足以致使調變器170a...170n切換至載波λ1'，則解調變器電路222移動成與第一載波λ1之更緊密諧振。在此情況下，光學組合環形解調變器220及222兩者之輸出並將其饋送至提供一資料輸出信號(例如，DATA1(輸出))之一單個光電偵測器137。
一第二解調變電路亦包括於解調變器109"內且由一第二對窄頻環形解調變器220a、222a形成。第二對窄頻環形解調變器220a、222a經配置以使得環形解調變器220a中之一者具有以一通訊頻道之第二載波波長(例如，對於與調變器170a相關聯之光學通訊頻道，λ1')為中心之一諧振頻率且其中另一環形解調變器220b與彼載波波長稍微偏移。因此，若該光學通訊頻道正使用第二載波λ1'，且存在使解調變器電路220a之諧振遠離載波λ1'移動解調變器電路222a移動成與載波λ1'之諧振之溫度變化，則組合環形解調變器220a、222a兩者之輸出並將其發送至一光電偵測器137a。使用線113上之所接收切換命令來選擇光電偵測器137、137a中之一者作為用於提供輸出資料(例如，DATA1(輸出))之輸出。
圖7C展示可在圖2系統中使用之另一解調變器109'''。解調變器109"'類似於解調變器109"。然而，與在其中首先光學組合成對的環形解調變器220、222及220a、222a之光學輸出並將其發送至各別光電 二極體137、137a之解調變器109"中不同，在解調變器109'''中，來自成對的窄頻環形解調變器220、222及220a、222a之光學信號直接發送至各別光電偵測器137、137a。
雖然已闡述並圖解說明各種實施例，但此等實施例僅係如何可實施本發明之實例。因此，本發明不應視為受上述說明限定，而僅受隨附申請專利範圍之範疇限定。
100‧‧‧光學傳輸系統
110‧‧‧矽波導
110a‧‧‧矽波導
110b‧‧‧矽波導
110c‧‧‧矽波導
110d‧‧‧矽波導
110n‧‧‧矽波導
120‧‧‧資料輸入頻道
120a‧‧‧資料輸入頻道
120b‧‧‧資料輸入頻道
120c‧‧‧資料輸入頻道
120d‧‧‧資料輸入頻道
120n‧‧‧資料輸入頻道
130‧‧‧諧振光學調變器
130a‧‧‧諧振光學調變器
130b‧‧‧諧振光學調變器
130c‧‧‧諧振光學調變器
130d‧‧‧諧振光學調變器
130n‧‧‧諧振光學調變器
136‧‧‧高度精確溫度控制雷射源
140‧‧‧光學多工器
150‧‧‧光學傳輸頻道波導
λ1‧‧‧波長
λ2‧‧‧波長
λ3‧‧‧波長
λ4‧‧‧波長
λn‧‧‧波長

Claims (32)

  1. 一種光學通訊系統，其包含：至少一個光學信號源，其提供形成複數個光學通訊頻道之複數個間隔開之光學載波波長，每一光學通訊頻道具有可用資料來調變之至少兩個載波波長；及用於每一光學通訊頻道之一各別光學調變器，每一光學調變器包含各自用於用資料來選擇性地調變與該光學通訊頻道相關聯之該等載波波長中之一者之至少一第一及第二諧振調變器電路，該第一諧振調變器電路具有處於該相關聯光學通訊頻道之該等載波波長中之一第一載波波長之一諧振頻率且該第二諧振調變器電路具有自該相關聯光學通訊頻道之該等載波波長中之一第二載波波長移位且與該第二載波波長不諧振之一諧振頻率。
  2. 如請求項1之系統，其中對於每一光學通訊頻道，該等第一及第二諧振調變器電路之該諧振頻率可隨著一溫度增加而移位，且該第二諧振調變電路之諧振頻率隨著一溫度增加之該移位有助於獲得與該等載波波長中之該第二載波波長之諧振。
  3. 如請求項2之系統，其進一步包含用於回應於一切換命令而自每一光學通訊頻道之該第一調變器電路切換至每一光學通訊頻道之該第二諧振調變器電路之一第一切換電路。
  4. 如請求項3之系統，其進一步包含用於當偵測到一特定溫度時發佈該切換命令之一偵測器電路。
  5. 如請求項3之系統，其進一步包含用於當相對於該等光學通訊中之至少一者中之該第一載波波長偵測到一第一調變器電路之該諧振頻率之一預定移位量時發佈該切換命令之一偵測器電路。
  6. 如請求項5之系統，其中該偵測器電路偵測該第一調變器電路之一調變指標之一下降。
  7. 如請求項4之系統，其中該偵測器電路偵測該等光學調變器位於其上之一晶粒之溫度。
  8. 如請求項4之系統，其中該偵測器電路包含提供一輸出至一遲滯電路之一溫度感測器。
  9. 如請求項8之系統，其中該遲滯電路包含一施密特觸發器。
  10. 如請求項6之系統，其中該偵測器電路進一步包含一遲滯電路。
  11. 如請求項10之系統，其中該遲滯電路包含一施密特觸發器。
  12. 如請求項3之系統，其進一步包含用於將該複數個光學通訊頻道多工至一波導上之一光學多工器。
  13. 如請求項12之系統，其進一步包含用於自該波導接收該等光學通訊頻道並將其解多工成各別所接收光學通訊頻道之一光學解多工器。
  14. 如請求項13之系統，其進一步包含分別與每一經解多工光學通訊頻道相關聯之一光學解調變器，每一光學解調變器包含至少兩個光學解調變器電路：用於解調變與該各別光學通訊頻道相關聯之該第一載波波長上之資料信號之一第一光學解調變器電路及用於解調變與該各別光學通訊頻道相關聯之該第二載波波長上之光學信號之一第二光學解調變器電路。
  15. 如請求項14之系統，其進一步包含與每一光學解調變器相關聯以選擇該等第一及第二光學解調變器電路中之一者來提供經解調變輸出資料之一第二切換電路。
  16. 如請求項15之系統，其中該第二切換電路對一所接收切換命令作出回應。
  17. 如請求項16之系統，其中經由該等經解多工光學通訊頻道中之 一者接收該所接收切換命令。
  18. 如請求項16之系統，其中經由一電通訊頻道接收該切換命令。
  19. 如請求項14之系統，其中每一光學解調變器電路具有用於將一光學輸出信號提供至一各別光電偵測器之一相關聯光學分接頭。
  20. 如請求項14之系統，其中一光學解調變器之該等第一及第二光學解調變器電路中之每一者包含具有彼此移位之光學諧振頻率之一對光學解調變器電路。
  21. 如請求項1之系統，其中對於每一光學通訊頻道，該等第一及第二諧振調變器電路之該諧振頻率可移位以使得當該第一諧振調變器電路之該諧振頻率遠離該相關聯通訊頻道之該等載波波長中之該第一載波波長移位時，該第二諧振調變器電路之該諧振頻率朝向該相關聯光學通訊頻道之該等載波波長中之該第二載波波長移位。
  22. 一種光學通訊方法，其包含：建立至少一個光學通訊頻道之複數個載波波長；使用一第一諧振調變器在該至少一個光學通訊頻道之該等載波波長中之一第一載波波長上調變資料；判定該第一諧振調變器是否正失去與該第一載波波長之諧振且，若如此，則關斷該第一諧振調變器並接通在該至少一個光學通訊頻道之該等載波波長中之一第二載波波長上調變資料之一第二諧振調變器。
  23. 如請求項22之方法，其中提供複數個光學通訊頻道，每一光學通訊頻道具有一第一及第二載波波長以及用於在該第一載波波長上調變資料之一第一諧振調變器電路及用於在該第二載波波長上調變資料之一第二諧振調變器電路，該方法進一步包含實 質上同時關斷每一光學通訊頻道之該第一諧振調變器電路並接通每一光學通訊頻道之該第二諧振調變器電路。
  24. 如請求項23之方法，其中每一相關聯光學通訊頻道之該第一諧振調變器電路具有處於該相關聯光學通訊頻道之該第一載波波長之波長之一諧振頻率，且每一相關聯光學通訊頻道之該第二諧振調變器電路具有自該相關聯通訊頻道之該第二載波波長位移之一諧振頻率，以使得當該第一諧振調變器移動成與該第一載波波長不諧振時，該第二諧振調變器移動成與該第二載波波長諧振。
  25. 如請求項22之方法，其中基於感測影響該等第一及第二諧振調變器電路之一溫度而作出該判定。
  26. 如請求項22之方法，其中基於感測由該第一諧振調變器執行之該調變之品質而作出該判定。
  27. 如請求項24之方法，其進一步包含在該系統之一多工側上將該複數個光學通訊頻道分波多工至一經多工通訊頻道上。
  28. 如請求項27之方法，其進一步包含在該系統之一解多工側上自該經多工通訊頻道解多工該複數個光學通訊頻道，並自已用資料調變之每一光學通訊頻道之該等第一及第二載波波長中之該一者解調變出資料。
  29. 如請求項28之方法，其進一步包含將指示何時關斷該第一調變器且何時接通該第二調變器之一信號自該多工側發送至該解多工側。
  30. 如請求項29之方法，其中由與一光學通訊頻道之該第一載波波長相關聯之至少一第一解調變器電路及與一光學通訊頻道之該第二載波波長相關聯之一第二解調變器電路中之一選定解調變器電路執行對資料之該解調變，該選擇係基於來自該多工側之 該信號。
  31. 如請求項29之方法，其進一步包含在該等光學頻道中之一者上發送該信號。
  32. 如請求項29之方法，其進一步包含在一電通訊頻道上發送該信號。
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