一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，包括行波電極，鈮酸鋰波導層，下包層，地電極和襯底，所述的襯底上表面覆蓋所述的地電極；所述的地電極上表面覆蓋所述的下包層；所述的下包層上表面覆蓋所述的鈮酸鋰鈮酸鋰波導層；所述的鈮酸鋰波導層上表面覆蓋所述的行波電極；所述的鈮酸鋰波導層包括鈮酸鋰晶體和鈦擴散條波導，所述的鈮酸鋰晶體設置在鈦擴散條波導的下表面中部。本發(fā)明的鈮酸鋰波導層的設置，在實現(xiàn)低功耗驅動的同時降低了調制器的尺寸，提高了器件的穩(wěn)定性，具有制作工藝簡便，器件尺寸小，穩(wěn)定性好等優(yōu)點，便于推廣和使用。
【專利說明】
一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于光學領域，尤其涉及一種光調制器。
【背景技術】
[0002]馬赫曾德(Mach-Zehnder)調制器是基于馬赫曾德干涉原理的波導型電介質光調制器件，MZ由兩端的兩個Y分支器和中間兩個單波導調制器組成。
[0003]調制器是產(chǎn)生光信號的關鍵器件。在TDM和WDM系統(tǒng)的發(fā)射機中，從連續(xù)波(CW)激光器發(fā)出的光載波信號進入調制器，高速數(shù)據(jù)流以驅動電壓的方式迭加到光載波信號上從而完成調制。
[0004]在網(wǎng)絡容量呈指數(shù)增長和全球一體化的驅動下，光通信系統(tǒng)正朝著大容量高速率長距離傳輸?shù)姆较蚩焖侔l(fā)展。而調制器的性能和效率首要的決定著光通信系統(tǒng)能否實現(xiàn)這個目標。近年來，由于鈮酸鋰(LiNb03)波導的低損耗、高電光效率等特性，基于馬赫曾德波導結構的LiNb03調制器(簡稱LiNb03馬赫曾德調制器)更是以其啁啾可調，驅動電壓低以及帶寬大等優(yōu)點成為光通信系統(tǒng)中使用最廣泛的高速調制器。但是由于材料電光系數(shù)較小，Z軸方向上LiNb03的電光系數(shù)為32pm/V，為保證較小半波電壓，需要增加器件的長度，因此目前基于鈮酸鋰的馬赫曾德調制器尺寸很大，無法滿足未來小型化模塊的需求，另外要降低驅動電壓需要增加長度，由于長度已經(jīng)太大，因此目前鈮酸鋰無法實現(xiàn)低驅動，不利于降低功耗。
[0005]目前的鈮酸鋰光調制器產(chǎn)品多使用同成分的鈮酸鋰晶體作為基底，然而在光調制過程中，對于不同波長、不同強度的光信號，對應的光損耗也不同，作為全光通信的核心器件，其穩(wěn)定新尚有欠缺。
[0006]因此，發(fā)明一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器顯得非常必要。

【發(fā)明內容】

[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，以解決現(xiàn)有技術存在著低功率驅動的同時調制器的尺寸過大，穩(wěn)定性差，制作工藝復雜的問題，包括行波電極，鈮酸鋰波導層，下包層，地電極和襯底，所述的襯底上表面覆蓋所述的地電極；所述的地電極上表面覆蓋所述的下包層；所述的下包層上表面覆蓋所述的鈮酸鋰鈮酸鋰波導層；所述的鈮酸鋰波導層上表面覆蓋所述的行波電極；所述的鈮酸鋰波導層包括鈮酸鋰晶體和鈦擴散條波導；所述的鈮酸鋰晶體設置在鈦擴散條波導的下表面中部。
[0008]所述的鈮酸鋰晶體采用的是局部摻鎂的近化學計量比鈮酸鋰晶體；所述的鈮酸鋰晶體位于鈮酸鋰波導層基底。
[0009]所述的襯底是娃。
[0010]所述的鈮酸鋰波導層采用的是以鈮酸鋰晶體為基底的鈦擴散條波導結構；所述的鈦擴散條波導區(qū)域的下表面為下包層的上表面。
[0011]所述的鈮酸鋰波導層中的鈦擴散條波導沿晶體的Y方向。
[0012]所述行波電極到所述地電極的距離為2 μπι至20 μπι ;即所述的鈮酸鋰波導層的厚度為 2 μπι 至 20 μπι。
[0013]所述的鈮酸鋰波導層上表面覆蓋行波電極。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:由于本發(fā)明的一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器廣泛應用于光學領域。在實現(xiàn)低功耗驅動的同時降低了調制器的尺寸，提高了器件的穩(wěn)定性，具有制作工藝簡便，器件尺寸小，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1是馬赫曾德調制器結構示意圖。
[0016]圖2是基于本發(fā)明實施例的一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1-行波電極，2-鈮酸鋰波導層，21-鈮酸鋰晶體，22-鈦擴散條波導，3-下包層，4-地電極，5-襯底。
[0019]01-輸入光纖，02-Υ型波導分支，03-行波電極，04-地電極，05-外殼，06-輸出光纖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發(fā)明做進一步描述:
[0021]實施例:
[0022]如附圖1至附圖2所示
[0023]本發(fā)明實施例提供的一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器如圖1所示，包括行波電極1，鈮酸鋰波導層2，下包層3，地電極4和襯底5，所述的襯底5上表面覆蓋所述的地電極4 ;所述的地電極4上表面覆蓋所述的下包層3 ;所述的下包層3上表面覆蓋所述的鈮酸鋰鈮酸鋰波導層2 ;所述的鈮酸鋰波導層2上表面覆蓋所述的行波電極I ;所述的鈮酸鋰波導層2包括鈮酸鋰晶體21和鈦擴散條波導22，所述的鈮酸鋰晶體21設置在鈦擴散條波導22的下表面中部。
[0024]該光調制器可以通過對行波電極I的電壓控制來達到輸出光的強度調制。所述的鈮酸鋰晶體21采用的是局部摻鎂的近化學計量比鈮酸鋰晶體；所述的鈮酸鋰晶體21位于鈮酸鋰波導層2基底。
[0025]所述的鈮酸鋰波導層2采用的是以鈮酸鋰晶體21為基底的鈦擴散條波導結構；所述的鈦擴散條波導22區(qū)域的下表面為下包層4的上表面。
[0026]所述的地電極4可以采用金Au等材料
[0027]所述的鈮酸鋰波導層2中的鈦擴散條波導22沿晶體的Y方向。
[0028]所述行波電極I到所述地電極4的距離為2 μπι至20 μπι ;即所述的鈮酸鋰波導層2的厚度為2 μπι至20 μπι。
[0029]所述的鈮酸鋰波導層2上表面覆蓋行波電極I ;
[0030]所述下包層3可以采用二氧化硅。
[0031]該硅基鈮酸鋰薄膜光調制器的調制原理如圖2，其調制電壓與所需調制長度的關系如下:
[0032]Vpt = λ.d/ (2 Γ.η03.γ 33.L)
[0033]L= λ.d/ (2 Γ.η03.γ 33.Vpt)
[0034]其中，Vpt為半波電壓，λ為波長，Γ為電場交疊因子，η03為折射率，γ 33為電光系數(shù)，L為行波電極長度，d為電廠路徑長度，所述L決定所述調制器的長度。通常情況下，本發(fā)明的電場路徑相對于傳統(tǒng)路徑，至少縮小了 8至10倍。
[0035]參考圖2，圖2是本發(fā)明實施例提供的一種模塊結構示意圖，包括01輸入光纖，02Y型波導分支，03行波電極，04地電極，05外殼，06輸出光纖:
[0036]所述輸入光纖01用于將光傳輸?shù)剿龉庹{制器；
[0037]所述行波電極I用于根據(jù)電信號對所述輸入光進行調制；
[0038]所述輸出光纖06用于將調制光輸出；
[0039]所述外殼05用于對耦合好的光纖與波導進行封裝。
[0040]工作原理
[0041]本發(fā)明中，本發(fā)明提供一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，所述調制器包括行波電極1，鈮酸鋰波導層2，下包層3，地電極4和襯底5，所述的襯底5上表面覆蓋所述的地電極4 ;所述的地電極4上表面覆蓋所述的下包層3 ;所述的下包層3上表面覆蓋所述的鈮酸鋰鈮酸鋰波導層2 ;所述的鈮酸鋰波導層2上表面覆蓋所述的行波電極1，可以大幅度減小鈮酸鋰調制器的尺寸，本發(fā)明所述的鈮酸鋰波導層2的厚度可以為2 μπι至20 μπι，對于傳統(tǒng)調制器而言，本發(fā)明的尺寸至少可以縮小8至10倍，可以用于小型化光模塊，微電子或光電子器件，此外，本發(fā)明所述的鈮酸鋰波導層2為局域摻鎂的近化學計量比鈦擴散條形條波導，能夠在常溫下實現(xiàn)抗光折變，有效地提高光調制器功能的穩(wěn)定性。
[0042]利用本發(fā)明所述的技術方案，或本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案的啟發(fā)下，設計出類似的技術方案，而達到上述技術效果的，均是落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，該基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器包括行波電極(1)，鈮酸鋰波導層(2)，下包層(3)，地電極⑷和襯底(5)，所述的襯底(5)上表面覆蓋所述的地電極⑷；所述的地電極⑷上表面覆蓋所述的下包層(3);所述的下包層(3)上表面覆蓋所述的鈮酸鋰鈮酸鋰波導層(2);所述的鈮酸鋰波導層(2)上表面覆蓋所述的行波電極(I);所述的鈮酸鋰波導層(2)包括鈮酸鋰晶體(21)和鈦擴散條波導(22);所述的鈮酸鋰晶體(21)設置在鈦擴散條波導(22)的下表面中部。2.如權利要求1所述的基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，所述的鈮酸鋰晶體(21)采用的是局部摻鎂的近化學計量比鈮酸鋰晶體；所述的鈮酸鋰晶體(21)位于鈮酸鋰波導層(2)基底。3.如權利要求1所述的基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，所述的鈮酸鋰波導層(2)采用的是以鈮酸鋰晶體(21)為基底的鈦擴散條波導結構；所述的鈦擴散條波導(22)區(qū)域的下表面為下包層(3)的上表面。4.如權利要求1所述的基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，所述的鈮酸鋰波導層(2)中的鈦擴散條波導(22)沿晶體的Y方向。5.如權利要求1所述的基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，所述行波電極⑴到所述地電極⑷的距離為2μπι至20μπι;即所述的鈮酸鋰波導層(2)的厚度為2 μπι至20 μπι。6.如權利要求1所述的基于馬赫-曾德干涉的硅基鈮酸鋰薄膜光調制器，其特征在于，所述的鈮酸鋰波導層(2)上表面覆蓋行波電極(I)。
【文檔編號】G02F1/035GK106033154SQ201510875527
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年12月2日
【發(fā)明人】姜城
【申請人】派尼爾科技（天津）有限公司