[发明专利]基于内嵌共面波导结构的行波型光调制器

说明书

技术领域

本发明涉及电光调制器波导和电极的设计技术，属于光通信技术领域，涉及集成光学和光波导技术。

背景技术

行波型电光调制器是高速光通信系统的核心。电光调制器的频率响应特性直接决定了系统的信号传输速度。通过对电光调制器的电极进行优化设计可以有效地增强电光调制器的频率响应。

目前，限制行波型电光调制器的调制速率的主要因素主要有速度不匹配、电极损耗以及阻抗不匹配等。

以前的电光调制器中的电极采用共面波导(CPW)结构，由于在电极与芯层之间还存在一层缓冲层，这样就减弱了电光相互作用强度。同时，过渡区电极的阻抗变换不连续会导致微波信号在弯曲段的发射很大，进而使电光调制器的工作带宽受到限制。

发明内容

本发明的目的在于设计一种内嵌型共面波导电极结构，采用内嵌共面波导电极结构和1/4椭圆线的过渡电极，分别实现减小半波电压和反射损耗。同时采用厚的电极来减小导体损耗，进而实现大的调制带宽。

本发明针对现有普通共面波导电光调制器的半波电压较高，提出一种内嵌共面波导电极结构，除了拥有传统的共面波导的优势外，还改善了重叠因子和直流偏置漂移问题。本发明特别适用于光电开光、微波光子学系统中。本发明通过利用1/4椭圆线结构来实现电极的过渡。这样，由于是平滑过渡，因而很大程度上减小了回波损耗。另外，本发明通过采用厚的电极来减小导体的欧姆损耗，进而可以获得宽带特性。

本发明的行波型电光调制器包括波导和电极两部分。其中光波导芯层采用有机聚合物CLD-1/APC作为电光材料，上包层材料为UFC-170，下包层材料为UV-15，衬底材料为Si。

本发明提出的一种基于内嵌共面波导电极结构的行波型光调制器，可以满足频率在0～200GHz范围内的调制。而且还具有以下特点和优点：

1、本发明的行波型电光调制器的驱动电压较低，仅为3V。

2、本发明的行波型电光调制器的直流偏置漂移小，偏置点的稳定性好。

3、本发明的行波型电光调制器的微波损耗低，适合于高速调制。

附图说明

图1是设计的内嵌共面波导电极结构的俯视图。1是光波导的芯层，2是调制区的电极，3是过渡区的电极，4是输入区的电极，5是输出区的电极。

图2是设计的内嵌共面波导电极结构的截面图。1是光波导的芯层，2是调制区的电极，6是光波导的上包层，7是光波导的下包层，8是基板和下包曾的连接材料(SiO₂)，9是衬底材料。

具体实施方式

本发明提出的一种基于内嵌共面波导电极结构的行波型光调制器，其结构如图1所示。采用具有电光效应的聚合物1，通过在衬底旋涂下包层7、旋涂芯层1及光刻胶、光刻、反应离子束刻蚀、旋涂上包层6完成光波导和Y分支的制作，互相平行的两段光波导的两侧设置共面波导电极2，采用过渡电极3将电极过渡到输入/输出区的电极4、5与K连接器相连。

聚合物的制作采用集成光电工艺制作。上电极的制作利用真空镀膜技术，聚合物的极化采用平行板电极极化方式。

本发明提出的一种基于内嵌共面波导电极结构的行波型光调制器的工作原理是：调制系统中的光线输入到本发明的电光调制器，输入端的Y分叉将光束分配成两个功率相等的光束在两个对称的光波导中传输，当不存在外加电信号时，两条分支光波导中传播的光束存在着固有相位差0；当射频信号从输入端进入到共面波导传输线后，在电光相互作用的区域2之间会产生均匀电场，作用于分支光波导。由于Pockels效应，在两个分支光波导中传输的光束增加了相移。由于两条光路中的光波再合成时发生了干涉，这样就可以转变为强度调制，从而输出光功率就受到了输入射频信号的调制。