光调制器及其控制方法与流程

1.本技术实施例涉及但不限于光电子器件领域，尤其涉及一种光调制器及其控制方法。


背景技术：

2.随着光电子技术的发展，硅基集成光电子技术具有集成度高、cmos工艺兼容、可大规模批量生产等优点，已成为光通信领域集成化的主流研究方向。
3.现代社会对数据通信容量的需求持续不断地攀升，对光通信模块(如光调制器)的指标(如消光比)要求越来越高。然而，相关技术的光调制器存在消光比较低的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了光调制器及其控制方法，能够通过可调环形谐振腔对光信号进行二次叠加谐振调节，以提高光信号的消光比。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种光调制器，光调制器包括：
6.输入波导，用于接收初始光信号；
7.可调环形谐振腔，与所述输入波导耦合连接，用于对所述初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号；
8.反馈回路波导，与可调环形谐振腔耦合连接，用于接收并传输所述第一光信号；
9.第一模式转换器，与所述反馈回路波导耦合连接，用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号；
10.所述可调环形谐振腔还用于对所述第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号；
11.输出波导，与所述可调环形谐振腔耦合连接，用于接收并输出所述第三光信号。
12.第二方面，本技术实施例提供了一种光调制器控制方法，包括：
13.通过输入波导接收初始光信号；
14.通过可调环形谐振腔对所述初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号；
15.通过反馈回路波导接收所述第一光信号并传输至第一模式转换器；
16.通过所述第一模式转换器用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号；
17.通过所述可调环形谐振腔对所述第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号；
18.通过输出波导接收并输出所述第三光信号。
19.本技术实施例包括：通过可调环形谐振腔对初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号，第一模式转换器对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号，并通过可调环形谐振腔对所述第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号，通过可调环形谐振腔对光信号进行二次叠加谐振及调制处理，以提高光信号的消光比。即通过对可调环形谐振腔进行模式复用以对多个模式的光信号同时进行调制，以提高光信号的消光比。
20.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
22.图1是本技术一实施例提供的光调制器结构示意图；
23.图2a是本技术一实施例中的硅基光电调制模组模组的截面结构示意图；
24.图2b是本技术另一实施例中的硅基光电调制模组模组的截面结构示意图；
25.图3a是本技术一实施例中的第一/第二模式转换器结构示意图；
26.图3b是本技术另一实施例中的第一/第二模式转换器结构示意图；
27.图4a是本技术另一实施例提供的对te0模式的第一光信号进行调制的仿真示意图；
28.图4b是本技术另一实施例提供的对tm0模式的第二光信号进行调制的仿真示意图；
29.图5a是本技术另一实施例提供的谐振光谱仿真示意图；
30.图5b是本技术另一实施例提供的谐振光谱漂移仿真示意图；
31.图6a是本技术另一实施例提供的对te0模式的第一光信号进行调制的仿真示意图；
32.图6b是本技术另一实施例提供的对te1模式的第二光信号进行调制的仿真示意图；
33.图7a是本技术另一实施例提供的谐振光谱仿真示意图；
34.图7b是本技术另一实施例提供的谐振光谱漂移仿真示意图。
35.附图标记：100、输入波导；101、单模输入波导；102、第一拉锥波导；103、多模输入波导；200、反馈回路波导；201、反馈多模波导；202、弧形波导；203、第二拉锥波导；300、环形谐振腔；301、第一半环波导；302、第二半环波导；303、第一直波导；304、第二直波导；400、第一模式转换器；401、第一输入单模波导；402、第一单模耦合波导；403、第一多模耦合波导；404、第一转换拉锥波导；405、第一输出多模波导；500、第二模式转换器；501、输出波导；601、第一电极；602、第二电极；6011、第一金属过孔；6021、第二金属过孔；603、上包层；604、下表面；605、硅衬底层；606、硅波导层；6061、第一p型重掺杂区域；6062、第一p型轻掺杂区域；6063、第一n型轻掺杂区域；6064、第一n型重掺杂区域。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
37.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别
类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
38.随着光电子技术的发展，硅基集成光电子技术具有集成度高、cmos工艺兼容、可大规模批量生产等优点，已成为光通信领域集成化的主流研究方向。在光通信系统中，模式复用是一种有效提升单个通道传输容量的技术，通过多个模式在同一光纤/光波导信道中传输，大大提升了同一信道中光信号的密度，使总传输容量实现倍增。在片上集成光互连系统中，模式复用器件的研究也已日趋成熟，可有效提升片上互连的传输密度。
39.现代社会对数据通信容量的需求持续不断地攀升，对光通信模块(如光调制器)的指标(如消光比)要求越来越高。然而，相关技术的光调制器存在消光比较低的问题。
40.例如，由于硅材料对温度变化的敏感性，微环调制器由温度引起的波长漂移会使光调制器的工作具有不稳定性，对载流子耗尽型微环调制器来说，提升调制效率可通过增加硅掺杂浓度的方法实现，但会增加波导内光的吸收损耗，且消光比较低。
41.基于此，本技术实施例提供了光调制器及其控制方法，能够通过可调环形谐振腔对光信号进行二次叠加谐振调节，以提高光信号的消光比。
42.请参照图1，光调制器，包括：输入波导100，用于接收初始光信号；可调环形谐振腔，与输入波导100耦合连接，用于对初始光信号进行谐振及调制处理并输出第一光信号；反馈回路波导200，与可调环形谐振腔耦合连接，用于接收并传输第一光信号；第一模式转换器400，第一模式转换器400与反馈回路波导200耦合连接，第一模式转换器400用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号；可调环形谐振腔还用于对第二光信号进行谐振及调制处理并输出第三光信号；输出波导501，输出波导501与可调环形谐振腔300耦合连接，用于接收并输出第三光信号。
43.通过输入波导100接收初始光信号并传输至环形谐振腔300中，初始光信号在环形谐振腔300中发生谐振。由于初始光信号为连续光信号，在环形谐振腔300对初始光信号进行谐振处理后，特定频率的光信号的振幅会被放大并产生第一光信号。第一光信号通过环反馈回路波导200传输至第一模式转换器400，第一模式转换器400对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号。通过将第二光信号再次耦合至可调环形谐振腔300中，并进行谐振处理以对第二光信号中特定频率的光信号的振幅进行放大从而产生第三光信号，第三光信号通过与可调环形谐振腔300耦合连接的输出波导501输出。即通过对环形谐振腔300进行复用以对初始光信号、第二光信号进行谐振处理并放大特定频率的光信号的振幅，从而获得具有更高消光比的第三光信号。即通过对可调环形谐振腔进行模式复用以对多个模式的光信号同时进行调制，以提高光信号的消光比。
44.其中，第一模式转换器400可将第一光信号转换为不同正交模式的光信号或者不同阶模的光信号。由于第二光信号与初始光信号为不同模式的光信号，且环形谐振腔300可支持多模式光信号传输，故第二光信号与初始光信号在中环形谐振腔300传输时，两者各自传输且不发生干涉或串扰。环形谐振腔300可为圆形微环谐振腔或跑道型微环谐振腔，微环谐振腔的弯曲波导支持两种以上模式在微环谐振腔传输。
45.此外，通过第一光电调制模组、第二光电调制模组调节环形谐振腔300腔内的有效折射率，以使得光信号在腔内传输时积累相位变化并通过干涉效应将相位变化转变为强度变化以对腔内的光信号谐振波长进行调制。
46.在一些实施例中，光调制器还包括：第二模式转换器500，第二模式转换器500的输
入端与输出波导501耦合连接，用于对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号，以使得光调制器的输出信号为目标模式的光信号。
47.其中，初始光信号、第一光信号、第四光信号为第一模式光信号，第二光信号、第三光信号为第二模式光信号。
48.通过可调环形谐振腔对第一模式的初始光信号进行谐振及调制处理以生成第一模式的第一光信号；通过第一模式转换器400对第一模式的第一光信号进行转模处理以生成第二模式的第二光信号；通过可调环形谐振腔对第二模式的第二光信号进行谐振及调制处理以生成第二模式的第三光信号；通过第二模式转换器500对第二模式的第三光信号进行转模处理以生成第一模式的第四光信号。
49.需要说明的是，第一模式、第二模式可为任意的光模式。以下，以第一模式为te0模式、第二模式为te1模式或tm0模式为例进行说明。
50.在一些具体实施例中，第一模式转换器400与第二模式转换器500为相同且反向设置的模式转换器。初始光信号与第一光信号为te0模式的光信号，通过第一模式转换器400将第一光信号进行模式转换并输出te1模式或tm0模式的第二光信号，并通过可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理以产生第三光信号。第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接以对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号。其中，第三光信号为te1模式或tm0模式的光信号，第四光信号为te0模式的光信号。通过设置第一模式转换器400与第二模式转换器500，以使得初始光信号及第四光信号具有相同模式，即光调制器的输出信号与输入信号具有相同模式。
51.此外，te1模式或tm0模式的第三光信号经由反馈回路波导200传输至第一模式转换器400时，第三光信号会出现损耗以保证第一模式转换器400的输入信号为第一光信号；te0模式的第一光信号经由输出波导501传输至第二模式转换器500时，第一光信号会出现光损耗以保证第二模式转换器500的输出信号为第四光信号。通过在反馈回路波导200中设置仅支持te0模式传输的单模波导以对te1模式或tm0模式的第三光信号在传输过程中逐渐被损耗。
52.在一些实施例中，可调环形谐振腔包括第一耦合区和第二耦合区；可调环形谐振腔通过第一耦合区与输入波导100耦合连接，可调环形谐振腔通过第一耦合区与反馈回路波导200耦合连接；第一模式转换器400通过第二耦合区与可调环形谐振腔耦合连接，可调环形谐振腔通过第二耦合区与输出波导501耦合连接。
53.通过第一耦合区与输入波导100耦合、反馈回路波导200连接，以使得初始光信号可由输入波导100输入至环形谐振腔300中，第一光信号可由环形谐振腔300中输入至反馈回路波导200；通过第二耦合区与输出波导501耦合连接，以使得第二光信号可由输出波导501输入至环形谐振腔300中，第四光信号可由环形谐振腔300中输出至输出波导501。
54.其中，第一模式转换器400、第二模式转换器500分别包括：硅衬底层；二氧化硅下包层，设置于硅衬底层一侧；硅波导层，设置于二氧化硅下包层远离硅衬底层一侧；二氧化硅上包层，设置于硅波导层远离二氧化硅下包层一侧。
55.可调环形谐振腔还包括：第一光电调模组、第二光电调模组、环形谐振腔300；第一光电调制模组用于调节环形谐振腔300的第一区域的折射率；第二光电调制模组用于调节环形谐振腔300的第二区域的折射率。环形谐振腔300包括：第一直波导303、第二直波导
304、第一半环波导301、第二半环波导302，第一半环波导301分别与第一直波导303、第二直波导304的一端连接，第二半环波导302分别与第一直波导303、第二直波导304的另一端连接，以构成一环形波导。
56.其中，第一光电调制模组、第二光电调制模组分别调节环形谐振腔300不同区域的折射率。通过调节第一区域、第二区域的折射率以使得初始光信号、第二光信号在第一区域、第二区域传输过程中积累相位变化，并在环形谐振腔300中的第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化。
57.在一些实施例中，第一直波导303、第二直波导304分别为第一耦合区、第二耦合区；第一半环波导301、第二半环波导302为环形谐振腔300的第一区域、第二区域。
58.在一些实施例中，通过增加光电调制模组的数量以对环形谐振腔300内的多个区域的有效折射率进行同步调制，以调制环形谐振腔300腔内光信号的相位变化。进一步地，通过设置环形光电调制模组以对谐振腔所有区域的有效折射率进行同步调制。
59.在一些实施例中，第一区域可为第一半环波导301，第二区域可为第二半环波导302。
60.请参照图2a，第一光电调制模组和第二光电调制模组均为硅基光电调制模组模组；硅基光电调制模组模组包括依次排列设置的：第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064、第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063；第一p型轻掺杂区域6062设置于第一p型重掺杂区域6061一侧；第一n型轻掺杂区域6063设置于第一p型轻掺杂区域6062远离第一p型重掺杂区域6061一侧；第一n型重掺杂区域6064设置于第一n型轻掺杂区域6063远离第一p型轻掺杂区域6062一侧。
61.其中，环形谐振腔300为脊型波导，环形谐振腔300的第一区域由一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063构成，且一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063可构成脊型波导。第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064分别为平板型波导，且第一p型重掺杂区域6061与第一p型轻掺杂区域6062电连接，第一n型重掺杂区域6064与第一n型轻掺杂区域6063电连接以使得平板型波导与脊型波导电连接，以构成第一光电调制模组，且第一p型轻掺杂区域6062和第一n型轻掺杂区域6063结合界面周围形成耗尽区。其中，脊型波导与第一半环波导301可为同一结构，且通过复用以实现可调环形谐振腔腔内光信号的谐振及调制处理。
62.此外，可调环形谐振腔300的第二区域由一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063构成，且一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063可构成脊型波导。第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064分别为平板型波导，且第一p型重掺杂区域6061与第一p型轻掺杂区域6062电连接，第一n型重掺杂区域6064与第一n型轻掺杂区域6063电连接以使得平板型波导与脊型波导电连接，以构成第二光电调制模组，且第一p型轻掺杂区域6062和第一n型轻掺杂区域6063结合界面周围形成耗尽区。其中，脊型波导与第二半环波导302可为同一结构，且通过复用以实现可调环形谐振腔300腔内光信号的谐振及调制处理。
63.在本实施例中，第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064、第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063同层设置以形成一硅波导层606。第一光电调制模组、第二光电调制模组还包括：设置于硅波导层606上表面的上包层603；设置于硅波导层606下
表面604的下包层；设置于下包层远离硅波导层606一侧的衬底层。其中，衬底层为硅衬底层605，上包层603、下包层为二氧化硅包层。
64.此外，上包层603远离硅波导层606一侧设有若干第一电极601、若干第二电极602，且若干第一电极601、若干第二电极602呈半环形分布。上包层603中设有第一金属过孔6011、第二金属过孔6021。通过第一金属过孔6011、第二金属过孔6021，以使得第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064分别与第一电极601、第二电极602对应连接。通过第一电极601、第二电极602与外部电信号源电连接，以将电调制信号施加至第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064中，从而调节第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063中的载流子浓度，进而改变波导内传输光模式的有效折射率。微环谐振腔的脊型波导支持多种模式传输，其中，波导层主要材料为硅，总厚度为340nm，脊型波导的脊高为290nm，脊型波导的宽度为500nm，平板波导高为50nm。
65.在一些实施例中，根据具体调制要求，可对波导层中的具体参数(例如波导厚度、脊高、宽度)进行适应性调整。
66.请参照图2b，如图2b所示，在一些实施例中，第一p型轻掺杂区域6062包括至少两个表面，第一n型轻掺杂区域6063覆盖第一p型轻掺杂区域6062的至少两个表面；或者，第一n型轻掺杂区域6063包括至少两个表面，第一p型轻掺杂区域6062覆盖第一n型轻掺杂区域6063的至少两个表面。
67.其中，第一n型轻掺杂区域6063覆盖第一p型轻掺杂区域6062的至少两个表面，以构成l型pn结掺杂结构。通过使得第一n型轻掺杂区域6063覆盖第一p型轻掺杂区域6062的至少两个表面，可提高光信号模场与耗尽区的交叠面积，以有效提高第一光电调制模组的调制效率，且采用l型pn结掺杂结构可增加环形谐振腔300被调制的区域的折射率变化范围。
68.在一些实施例中，第一p型轻掺杂区域6062覆盖第一n型轻掺杂区域6063的至少两个表面，以构成l型pn结掺杂结构。通过使得第一p型轻掺杂区域6062覆盖第一n型轻掺杂区域6063的至少两个表面，可提高光信号模场与耗尽区的交叠面积，以有效提高第一光电调制模组调制效率，且采用l型pn结掺杂结构可增加环形谐振腔300被调制的区域的折射率变化范围。
69.请再参照图1，输入波导100包括：单模输入波导101、第一拉锥波导102、多模输入波导103；
70.第一拉锥波导102的一端与多模输入波导103连接，第一拉锥波导102的另一端与单模输入波导101连接。由单模输入波导101接收初始光信号接收，并经由第一拉锥波导102将初始光信号传输至多模输入波导103。通过多模输入波导103与可调环形谐振腔300耦合，将初始光信号传输至可调环形谐振腔300以对初始光信号进行谐振处理并产生第一光信号。
71.反馈回路波导200包括：反馈多模波导201、弧形波导202、第二拉锥波导203；反馈多模波导201的一端与多模输入波导103连接，反馈多模波导201的另一端与第二拉锥波导203的一端连接；第二拉锥波导203的另一端与弧形波导202的一端连接；弧形波导202的另一端与第一模式转换器400连接。其中，反馈多模波导201与可调环形谐振腔耦合连接以接收第一光信号，并经由第二拉锥波导203入射至弧形波导202中；第一光信号经由弧形波导
202入射至第一模式转换器400中。
72.其中，弧形波导202包括：硅衬底层605；二氧化硅下包层，设置于硅衬底层605一侧；硅波导层606，设置于二氧化硅下包层远离硅衬底层605一侧；二氧化硅上包层603，设置于硅波导层606远离二氧化硅下包层一侧。
73.其中，反馈多模波导201与多模输入波导103可为一体结构，通过对同一多模波导进行复用，以实现初始光信号的输出功能及第一光信号的输出功能。
74.弧形波导202包括：硅衬底层；二氧化硅下包层，设置于硅衬底层一侧；硅波导层，设置于二氧化硅下包层远离硅衬底层一侧；二氧化硅上包层，设置于硅波导层远离二氧化硅下包层一侧。其中，弧形波导202为单模波导，只支持te0模式的光信号传输，因此，其他模式的光信号在弧形波导202传输过程中会发生光损耗，使得第一模式转换器400的输入信号仅为te0模式的光信号。
75.硅波导层606设有脊型波导或条形波导。当硅波导层606设置的波导为条形波导时，弧形波导202与第一模式转换器400之间设有过渡波导以进行光信号匹配。其中，过渡波导可为脊型波导线性过渡到条型波导的拉锥型波导。
76.请参照图1、图3a，在一些实施例中，第一模式转换器400包括：第一输入单模波导401，第一输入单模波导401的一端与反馈回路波导200连接；第一单模耦合波导402，第一单模耦合波导402的一端与第一输入单模波导401的另一端连接；第一多模耦合波导403，与第一单模耦合波导402耦合连接；第一转换拉锥波导404，第一转换拉锥波导404的一端与第一多模耦合波导403连接；第一输出多模波导405，第一输出多模波导405的一端与第一转换拉锥波导404的另一端连接，第一输出多模波导405的另一端与输出波导501连接。
77.其中，第一输出多模波导405与输出波导501可为一体结构，通过对同一多模波导进行复用，以实现第二光信号的输出功能及第三光信号的输出功能。
78.在一些具体实施例中，第一单模耦合波导402与第一多模耦合波导403耦合连接并满足相位匹配条件，第一光信号经由第一输入单模波导401传输至第一单模耦合波导402中，并经由一定的耦合长度传输后，第一光信号耦合至第一多模耦合波导403中并转换为其他模式的光信号传输至第一转换拉锥波导404。第一转换拉锥波导404对其他模式的第一光信号进行转模式处理并输出第二光信号，经由第一输出多模波导405耦合至可调环形谐振腔中，可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理以产生第三光信号。
79.例如，第一光信号为te0模式，经由第一多模耦合波导403、第一单模耦合波导402进行耦合传输后，产生te1模式的光信号；te1模式的光信号在第一转换拉锥波导404中传输并逐渐转换为tm0模式的第二光信号，并经由第一输出多模波导405将tm0模式的第二光信号耦合至可调环形谐振腔300中。
80.参照图3b，在一些实施例中，第一模式转换器400包括：第一输入单模波导401，第一输入单模波导401的一端与反馈回路波导200连接；第一单模耦合波导402，第一单模耦合波导402的一端与第一输入单模波导401的另一端连接；第一多模耦合波导403，与第一单模耦合波导402耦合连接；第一输出多模波导405，第一输出多模波导405的一端与第一多模耦合波导403的一端连接，第一输出多模波导405的另一端与输出波导501连接。
81.在一些具体实施例中，第一单模耦合波导402与第一多模耦合波导403耦合连接并满足相位匹配条件，第一光信号经由第一输入单模波导401传输至第一单模耦合波导402
中，并经由一定的耦合长度传输后，第一光信号耦合至第一多模耦合波导403中并转换为其他模式的第二光信号传输至第一输出多模波导405；第二光信号经由第一输出多模波导405耦合至可调环形谐振腔300中，可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理以产生第三光信号。
82.例如，第一光信号为te0模式，经由第一多模耦合波导403、第一单模耦合波导402进行耦合传输后，产生te1模式的第二光信号，并经由第一输出多模波导405将te1模式的第二光信号耦合至可调环形谐振腔300中。
83.在一些实施例中，第二模式转换器500包括：第二输入多模波导，第二输入多模波导的一端与输出波导连接；第二转换拉锥波导，第二转换拉锥波导的一端与第二输入多模波导的另一端连接；第二多模耦合波导，第二多模耦合波导的一端与第二转换拉锥波导的另一端连接；第二单模耦合波导，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导耦合连接；第二输出单模波导，第二输出单模波导的一端与第二单模耦合波导的一端连接。
84.在一些具体实施例中，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导耦合连接并满足相位匹配条件，第三光信号经由第二输入多模波导传输第二转换拉锥波导，并在第二转换拉锥波导传输一定距离后转换为其他模式的光信号并传输至第二多模耦合波导，并经由一定的耦合长度传输后，其他模式的光信号耦合至第二单模耦合波导中并转换为第四光信号。
85.例如，第三光信号为tm0模式在第二转换拉锥波导中传输并逐渐转换为te1模式的光信号；te1模式的光信号经由第二多模耦合波导、第二单模耦合波导进行耦合传输后，在第二单模耦合波导中产生te0模式的光信号。
86.在一些实施例中，第二模式转换器500包括：第二输入多模波导，第二输入多模波导的一端与输出波导连接；第二多模耦合波导，第二多模耦合波导的一端与第二输入多模波导的另一端连接；第二单模耦合波导，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导连接；第二输出单模波导，第二输出单模波导的一端与第二单模耦合波导的一端连接。
87.在一些具体实施例中，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导耦合连接并满足相位匹配条件，第三光信号经由第二输入多模波导传输第二多模耦合波导，并经由一定的耦合长度传输后，第三光信号被耦合至第二单模耦合波导中并转换为其他模式的第四光信号。
88.例如，第三光信号为te1模式的光信号，te1模式的光信号经由第二多模耦合波导、第二单模耦合波导进行耦合传输后，在第二单模耦合波导中产生te0模式的光信号。
89.请一并参照图1、图2a、图3a，在一具体实施例中，光调制器，包括：输入波导100，用于接收初始光信号；可调环形谐振腔，可调环形谐振腔与输入波导100耦合连接，用于对初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号；反馈回路波导200，与可调环形谐振腔耦合连接，用于接收并传输第一光信号；第一模式转换器400，第一模式转换器400与反馈回路波导200耦合连接，第一模式转换器400用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号；可调环形谐振腔还用于对第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号；输出波导501，输出波导501与可调环形谐振腔耦合连接，用于接收并输出第三光信号；第二模式转换器500，第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接，用于对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号，以使得输出信号为目标模式的光信号。通过对可调环形谐振腔进行模式复用以对多个模式的光信号同时进行调制，以提高光信号的消光比。
90.其中，第一模式转换器400与第二模式转换器500为相同且反向设置的模式转换器。
91.可调环形谐振腔包括：第一光电调制模组、第二光电调制模组、环形谐振腔300；第一光电调制模组用于调节环形谐振腔300的第一区域的折射率；第二光电调制模组用于调节环形谐振腔300的第二区域的折射率。
92.第一光电调制模组和第二光电调制模组均为硅基光电调制模组；硅基光电调制模组包括：第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064、第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063；第一p型轻掺杂区域6062设置于第一p型重掺杂区域6061一侧；第一n型轻掺杂区域6063设置于第一p型轻掺杂区域6062远离第一p型重掺杂区域6061一侧；第一n型重掺杂区域6064设置于第一n型轻掺杂区域6063远离第一p型轻掺杂区域6062一侧。
93.其中，可调环形谐振腔300为脊型波导，可调环形谐振腔300的第一区域、第二区域均由一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063构成，且一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063可构成脊型波导。第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064分别为平板型波导，且第一p型重掺杂区域6061与第一p型轻掺杂区域6062电连接，第一n型重掺杂区域6064与第一n型轻掺杂区域6063电连接以使得平板型波导与脊型波导电连接，以构成pn结型光调制器，且第一p型轻掺杂区域6062和第一n型轻掺杂区域6063结合界面周围形成耗尽区。
94.第一模式转换器400包括：第一输入单模波导401、第一单模耦合波导402、第一多模耦合波导403、第一转换拉锥波导404、第一输出多模波导405；第一输入单模波导401的一端与反馈回路波导200连接，第一输入单模波导401的另一端与第一单模耦合波导402连接；第一转换拉锥波导404的一端与第一多模耦合波导403连接，第一转换拉锥波导404的另一端与第一输出多模波导405的一端连接，第一输出多模波导405的另一端与输出波导501连接；其中，第一单模耦合波导402与第一多模耦合波导403耦合连接。第二模式转换器500包括：第二输入多模波导、第二单模耦合波导、第二多模耦合波导、第二转换拉锥波导、第二输出单模波导；第二输入多模波导的一端与输出波导501连接，第二输入多模波导的另一端与第二转换拉锥波导的一端连接；第二转换拉锥波导的另一端与第二多模耦合波导连接；第二单模耦合波导的一端与第二输出单模波导连接；其中，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导耦接。
95.初始光信号为te0模式的连续光信号，由单模输入波导101接收初始光信号接收，并经由第一拉锥波导102将初始光信号传输至多模输入波导103。通过多模输入波导103与环形谐振腔300耦合，将初始光信号传输至环形谐振腔300以对初始光信号进行谐振处理并产生第一光信号。其中，第一光信号为te0模式。
96.具体地，通过若干电极对第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064施加电调制信号，以调节第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063中的载流子浓度，进而改变波导内传输光模式的有效折射率。第一光信号在环形谐振腔300传输过程中积累相位变化，并在环形谐振腔300的第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化，从而调制可调环形谐振腔300内的谐振波长。
97.通过第一模式转换器400将te0模式的第一光信号转换为tm0模式的第二光信号并经由第一输出多模波导405将tm0模式的第二光信号耦合至环形谐振腔300中；环形谐振腔
300对第二光信号进行谐振处理并产生第三光信号，以获得具有高消光比的第三光信号。其中，第三光信号为tm0模式。通过对可调环形谐振腔进行模式复用以对多个模式的光信号同时进行调制，以提高光信号的消光比。
98.通过第二模式转换器500将tm0模式的第三光信号进行转换为te0模式的第四光信号，以获得具有高消光比的te0模式的光信号。
99.请参照图4a、4b，横坐标为分别第一光电调制模组、第二光电调制模组的施加电压值(电压绝对值，单位为v)，左侧纵坐标为有效折射率，右侧纵坐标为单位功率损耗(单位为db/cm)。l41为施加电压值与te0模式有效折射率的关系曲线，l43为施加电压值与tm0模式有效折射率的关系曲线，l42为施加电压值与te0模式单位功率损耗(单位为db/cm)的关系曲线，l43为施加电压值与tm0模式单位功率损耗的关系曲线。
100.如图4a所示，随着第一光电调制模组的施加电压值逐渐增加，在可调环形谐振腔300中，te0模式的有效折射率逐渐增加，且单位功率损耗变小；随着第二光电调制模组的施加电压值逐渐增加，在可调环形谐振腔300中，tm0模式的有效折射率逐渐增加，且单位功率损耗变小。
101.通过改变第一光电调制模组、第二光电调制模组施加不同的电压值，以改变环形谐振腔300中第一区域、第二区域的有效折射率，使得te0模式、tm0模式的光信号在环形谐振腔300中积累相位变化。te0模式、tm0模式的光信号在第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化，从而改变可调环形谐振腔300内的谐振波长。
102.请一并参照图5a、5b，横坐标为波长(单位为nm)，纵坐标为信号功率(单位为db)。l
te0
、l
tm0
为不同模式谐振波长的曲线，l
te0 tm0
为总谐振光谱，l1至ln为不同施加电压与谐振波长的关系曲线。
103.如图5a所示，te0模式与tm0模式谐振波长完全重合，故可通过对te0模式的初始波长进行谐振处理并获取te0模式的第一光信号，通过第一模式转换器400将te0模式的第一光信号转换为tm0模式的第二光信号并经由第一输出多模波导405将tm0模式的第二光信号耦合至可调环形谐振腔300中；可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理并产生第三光信号，以获得具有高消光比的第三光信号。即通过对光信号进行二次谐振处理，以获得高消光比的光信号，且通过同一可调环形谐振腔300对两种不同模式的光信号进行谐振处理。
104.如图5b所示，通过对分别te0模式、tm0模式分别进行谐振以获得具有高消光比的光信号，该光信号光谱中，随着反置电压的增加，谐振峰逐渐发生漂移。其中，l1对应曲线施加的反置电压为0v，ln对应曲线施加的反置电压为10v。具体地，随着反置电压的增加，谐振波长逐渐增加。
105.请一并参照图1、图2b、图3b，在一具体实施例中，光调制器，包括：输入波导100，用于接收初始光信号；可调环形谐振腔300，可调环形谐振腔300与输入波导100耦合连接，用于对初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号；反馈回路波导200，与可调环形谐振腔300耦合连接，用于接收并传输第一光信号；第一模式转换器400，第一模式转换器400与反馈回路波导200耦合连接，第一模式转换器400用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号；可调环形谐振腔300还用于对第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号；输出波导501，输出波导501与可调环形谐振腔300耦合连接，用于接收并输出第三光信号；第二模式转换器500，第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接，用于对第三光信号进
行转模处理并输出第四光信号，以使得输出信号为目标模式的光信号。
106.其中，第一模式转换器400与第二模式转换器500为相同且反向设置的模式转换器。
107.其中，可调环形谐振腔300为脊型波导，可调环形谐振腔300的第一区域、第二区域均由一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063构成，且一个第一p型轻掺杂区域6062和一个第一n型轻掺杂区域6063可构成脊型波导。第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064分别为平板型波导，且第一p型重掺杂区域6061与第一p型轻掺杂区域6062电连接，第一n型重掺杂区域6064与第一n型轻掺杂区域6063电连接以使得平板型波导与脊型波导电连接，以构成pn结型光调制器，且第一p型轻掺杂区域6062和第一n型轻掺杂区域6063结合界面周围形成耗尽区。
108.第一模式转换器400包括：第一输入单模波导401，第一单模耦合波导402，第一多模耦合波导403，第一输出多模波导405；第一输入单模波导401的一端与反馈回路波导200连接，第一输入单模波导401的另一端与第一单模耦合波导402连接；第一输出多模波导405的一端与第一多模耦合波导403的连接，第一输出多模波导405的另一端与输出波导501连接；其中，第一单模耦合波导402与第一多模耦合波导403耦合连接。
109.第二模式转换器500包括：第二输入多模波导、第二单模耦合波导、第二多模耦合波导、第二转换拉锥波导、第二输出单模波导；第二输入多模波导的一端与输出波导501连接，第二输入多模波导的另一端与第二转换拉锥波导的一端连接；第二转换拉锥波导的另一端与第二多模耦合波导连接；第二单模耦合波导的一端与第二输出单模波导连接；其中，第二单模耦合波导与第二多模耦合波导耦接。
110.初始光信号为te0模式的连续光信号，由单模输入波导101接收初始光信号接收，并经由第一拉锥波导102将初始光信号传输至多模输入波导103。通过多模输入波导103与可调环形谐振腔300耦合，将初始光信号传输至可调环形谐振腔300以对初始光信号进行谐振处理并产生第一光信号。其中，第一光信号为te0模式。
111.具体地，通过若干电极对第一p型重掺杂区域6061、第一n型重掺杂区域6064施加电调制信号，以调节第一p型轻掺杂区域6062、第一n型轻掺杂区域6063中的载流子浓度，进而改变波导内传输光模式的有效折射率。第一光信号在可调环形谐振腔300传输过程中积累相位变化，并在可调环形谐振腔300的第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化，从而调制可调环形谐振腔300内的谐振波长。
112.te0模式的第一光信号通过第一模式转换器400转换为te1模式的第二光信号并经由第一输出多模波导405将te1模式的第二光信号耦合至可调环形谐振腔300中；可调环形谐振腔300以对第二光信号进行谐振处理并产生第三光信号，以获得具有高消光比的第三光信号。其中，第三光信号为te1模式。
113.通过第二模式转换器500将te1模式的第三光信号进行转换为te0模式的第四光信号，以获得具有高消光比的te0模式的光信号。
114.请参照图6a、6b，横坐标为分别第一光电调制模组、第二光电调制模组的施加电压值(电压绝对值，单位为v)，左侧纵坐标为有效折射率，右侧纵坐标为单位功率损耗(单位为db/cm)。l61为施加电压值与te0模式有效折射率的关系曲线，l63为施加电压值与te1模式有效折射率的关系曲线，l62为施加电压值与te0模式单位功率损耗的关系曲线，l43为施加电
压值与te1模式单位功率损耗的关系曲线。
115.如图6a所示，随着第一光电调制模组的施加电压值逐渐增加，在可调环形谐振腔300中，te0模式的有效折射率逐渐增加，且单位功率损耗变小；随着第二光电调制模组的施加电压值逐渐增加，在可调环形谐振腔300中，te1模式的有效折射率逐渐增加，且单位功率损耗变小。
116.通过改变第一光电调制模组、第二光电调制模组施加的电压值，以改变可调环形谐振腔300中第一区域、第二区域的有效折射率，使得te0模式、te1模式的光信号在可调环形谐振腔300中积累相位变化。te0模式、te1模式的光信号在第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化，从而改变可调环形谐振腔300内的谐振波长。
117.请一并参照图7a、7b，横坐标为波长(单位为nm)，纵坐标为信号功率(单位为db)。l
te0
、l
te1
为不同模式谐振波长的曲线，l
te0 te1
为总谐振光谱，l1至ln为不同施加电压与谐振波长的关系曲线。
118.如图7a所示，te0模式与te1模式谐振波长完全重合，故可通过对te0模式的初始波长进行谐振处理并获取te0模式的第一光信号，通过第一模式转换器400将te0模式的第一光信号转换为tm0模式的第二光信号并经由第一输出多模波导405将te1模式的第二光信号耦合至可调环形谐振腔300中；可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理并产生第三光信号，以获得具有高消光比的第三光信号。即通过对光信号进行二次谐振处理，以获得高消光比的光信号，且通过同一可调环形谐振腔300对两种不同模式的光信号进行谐振处理。
119.如图7b所示，通过对分别te0模式、te1模式分别进行谐振以获得具有高消光比的光信号，该光信号光谱中，随着反置电压的增加，谐振峰逐渐发生漂移。l1至ln为不同施加电压与谐振波长的关系曲线。其中，l1对应曲线施加的反置电压为0v，ln对应曲线施加的反置电压为10v。
120.具体地，随着反置电压的增加，谐振波长逐渐增加。
121.请再参图1，一种光调制器控制方法，包括：通过输入波导100接收初始光信号；通过可调环形谐振腔300对初始光信号进行谐振处理并输出第一光信号；通过反馈回路波导200接收第一光信号并传输至第一模式转换器400；通过第一模式转换器400用于对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号，并通过可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理并输出第三光信号；通过输出波导501接收并输出第三光信号。
122.通过输入波导100接收初始光信号并传输至可调环形谐振腔300中，初始光信号在可调环形谐振腔300中发生谐振。由于初始光信号为连续光信号，在可调环形谐振腔300对初始光信号进行谐振处理后，特定频率的光信号的振幅会被放大并产生第一光信号。第一光信号通过环反馈回路波导200传输至第一模式转换器400，第一模式转换器400对第一光信号进行转模处理并输出第二光信号。通过将第二光信号再次耦合至可调环形谐振腔300中，并进行谐振处理以对第二光信号中特定频率的光信号的振幅进行放大从而产生第三光信号，第三光信号通过与可调环形谐振腔300耦合连接的输出波导501输出。即通过对可调环形谐振腔300进行复用以同时对初始光信号、第二光信号进行谐振处理以放大特定频率的光信号的振幅，从而获得具有更好消光比的第三光信号。
123.其中，第一模式转换器400可将第一光信号转换为不同正交模式的光信号或者不
同阶模的光信号。由于第二光信号与初始光信号为不同模式的光信号，且可调环形谐振腔300可支持多模式光信号传输，故第二光信号与初始光信号在中可调环形谐振腔300传输时，两者各自传输且不发生干涉或串扰。微环谐振腔可为圆可调环形谐振腔300或跑道型微环谐振腔，微环谐振腔的弯曲波导支持两种以上模式在微环谐振腔传输。通过对可调环形谐振腔进行模式复用以对多个模式的光信号同时进行调制，以提高光信号的消光比。
124.光调制器控制方法，还包括：通过第二模式转换器500对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号；第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接。
125.在一些具体实施例中，第一模式转换器400与第二模式转换器500为相同且反向设置的模式转换器。初始光信号与第一光信号为te0模式的光信号，通过第一模式转换器400将第一光信号进行模式转换并输出te1模式或tm0模式的第二光信号，并通过可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理以产生第三光信号。第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接以对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号。其中，第三光信号为te1模式或tm0模式的光信号，第四光信号为te0模式的光信号。通过设置第一模式转换器400与第二模式转换器500，以使得初始光信号及第四光信号具有相同模式，即光调制器的输出信号与输入信号具有相同模式。
126.此外，te1模式或tm0模式的第三光信号经由反馈回路波导200传输至第一模式转换器400时，第三光信号会出现损耗以保证第一模式转换器400的输出信号为第一光信号；te0模式的第一光信号经由输出波导501传输至第二模式转换器500时，第一光信号会出现光损耗以保证第二模式转换器500的输出信号为第四光信号。
127.光调制器控制方法，还包括：通过设置第一光电调制模组以调节可调环形谐振腔300的第一区域的折射率；通过设置第二光电调制模组以调节可调环形谐振腔300的第二区域的折射率。
128.其中，第一光电调制模组、第二光电调制模组分别调节可调环形谐振腔300不同区域的折射率。通过调节第一区域、第二区域的折射率以使得初始光信号、第二光信号在第一区域、第二区域传输过程中积累相位变化，并在可调环形谐振腔300中的第一直波导303、第二直波导304中分别发生干涉，以将相位变化转换为强度变化。
129.光调制器控制方法，还包括：初始光信号、第一光信号及第四光信号处于te0模式；第二光信号及第三光信号处于tm0模式或te1模式中的任一种。通过第一模式转换器400、第二模式转换器500对光信号进行转换，以使得不同模式的光信号在可调环形谐振腔300进行谐振且不相互干扰。
130.在一些具体实施例中，第一模式转换器400与第二模式转换器500为相同且反向设置的模式转换器。初始光信号与第一光信号为te0模式的光信号，通过第一模式转换器400将第一光信号进行模式转换并输出te1模式或tm0模式的第二光信号，并通过可调环形谐振腔300对第二光信号进行谐振处理以产生第三光信号。第二模式转换器500的输入端与输出波导501耦合连接以对第三光信号进行转模处理并输出第四光信号。其中，第三光信号为te1模式或tm0模式的光信号，第四光信号为te0模式的光信号。通过设置第一模式转换器400与第二模式转换器500，以使得初始光信号及第四光信号具有相同模式，即光调制器的输出信号与输入信号具有相同模式。
131.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是
或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
132.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
133.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。