[实用新型]以导电聚合物为缓冲层的电光波导调制器

说明书

本实用新型是一种通过改变器件的介质光学性质，控制光波的传播特性装置，适用光通信，光信息处理和光计算等领域。

目前用无机晶体材料LiNbO₃制备的电光波导调制器，在实验室条件下其半波电压最低能达到5伏，且器件长度为1．5cm。这么大的器件尺寸显然不适合与其它光电子器件的集成。聚合物电光波导调制器采用的是五层平板结构，中间的有源层为光波的传播层，通过施加调制电压可以改变其折射率，从而控制光波的传播特性。有源层两侧的缓冲层能有效降低金属层对有源层中光波的吸收，同时使得光波能够有效地限制在有源层中传播。上下金属层为驱动电源的电极。这种结构的电光调制器的半波电压(所谓半波电压是指它的大小代表器件的驱动电压的大小)可以表示为：

V_n=(λd)／(n³_eγ₃₃L)式中λ为调制光波波长，d为两电极间距离，n_e为有源层材料的非寻常光折射率，γ₃₃为有源层材料的电光系数，L为光波与电极的相互作用距离。其中，λ由所用光波决定，n_e和γ₃₃为有源层材料的特性所决定。因此若想获得低的器件驱动半波电压，一是减小电极间距d，二是增加光波与电极的相互作用距离L。减小电极间距d意味着减小有源层和缓冲层的厚度。对于不同的聚合物材料，从理论上可以计算出有源层的截止厚度和保持光波在有源层中传播所需要的缓冲层厚度。可见，依靠减小d来降低器件的半波电压是行不通的。增加光波与电极的相互作用距离L，势必增大器件的尺寸及制备工艺的难度，况且，在目前用高电阻缓冲层材料的情况下，L已经达到1．5～3．0cm，这么大的尺寸无法使其与其它光电子器件有效地集成起来。另外，集成电路的工作电压一般要求在3V以下，并且越低越好。工作电压过高，容易造成集成电路发热，直接影响其工作的稳定性。因此，减小电光调制器尺寸和降低器件的半波电压，使其能与其它光电子器件集成，是目前电光调制应用中的急需解决的问题。

本实用新型的目的是提供一种具有较低的驱动电压，易于同其它光电子器件集成的以导电聚合物为缓冲材料的聚合物电光波导调制器。

本实用新型采用五层平板结构，中间为有源层，有源层的两侧为缓冲层，缓冲层的另一侧为金属电极。

附图为本实用新型的结构图。图中1为有源层，2下缓冲层，3上缓冲层，4下金属电极，5上金属电极，6玻璃衬底，7电极引线位置。

在玻璃衬底6表面上制备下金属电极4，在下金属电极4的表面是导电聚合物下缓冲层2薄膜，导电聚合物下缓冲层2上面是有源层1。有源层1的上表面同下缓冲层2相对应的是上缓冲层3，上缓冲层3上表面同下金属电极4相对应的是上金属电极5。

本实用新型的上缓冲层3和下缓冲层2是一种导电聚合物，电阻率小于10¹²Ω-cm。

以导电聚合物作缓冲层后，施加给器件的驱动电压可以简单表示为如下形式：

V=I(R_有源层+R_上缓冲层+R_下缓冲层+R_上电极+R_下电极)其中V为驱动电压，I为通过器件的电流，R_有源层为有源层电阻率，