[实用新型]具有保护层的铌酸锂电光器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铌酸锂电光器件，尤其是一种能够在潮湿或低温环境下工作并保持优异电光特性的具有保护层的铌酸锂电光器件。

背景技术

铌酸锂(LiNbO₃)晶体是一种新型无机材料，其性质稳定，且具有非常优异的电光特性。铌酸锂作为电光材料在光通讯中起到光调制作用，是制作电光器件的理想材料。铌酸锂电光器件的制备方法通常是通过钛扩散或者退火质子交换的方法在靠近铌酸锂晶体表面的铌酸锂晶体衬底中制作光波导，然后再采用蒸发、光刻、电镀、腐蚀等半导体工艺，在波导附近制作电极。通过在电极上施加各种调制信号，改变位于电极对中的光波导中的光信号的传输相位，达到电光信号转换的目的。通过改变光波导和电极的形状，可在铌酸锂晶体上制作不同类型的铌酸锂电光器件，满足不同应用领域的需求。

在铌酸锂电光器件中，波导宽度一般在6至9um。为了提高电光作用的效率、降低半波电压，通常使波导两侧电极的间距尽可能小，尽可能与波导宽度大小相同。但是，当铌酸锂电光器件工作在潮湿或者低温环境下时，外部湿气或由于低温所产生的凝霜会凝聚在电极以及电极之间的区域，通常，空气中的水汽会降低电极之间电介质材料的绝缘性能并腐蚀电极，引起电漂移甚至短路，使得施加于波导的电场发生变化，造成铌酸锂电光器件的电光响应性能下降。

通常为了解决上述问题，对于部分铌酸锂电光器件，如强度调制器、相位调制器等，可采用管壳内部充入保护性干燥气体并对管壳进行气密封装，从而阻止外部湿气进入铌酸锂电光器件腔体。但是，气密封装技术也有其局限性，主要体现在以下两个方面：1)采用气密封装技术成本比较高，并且需要具备专用的封装设备；2)某些铌酸锂电光器件无法采用气密封装技术，如Y波导集成光学器件。

Y波导集成光学器件主要通过采用退火质子交换技术在X切Y传的铌酸锂晶体上制作高消光比单偏振工作的Y分支形状的波导而实现。Y波导集成光学器件具备多种功能，如检偏/起偏、分束/合束、相位调制等，是光纤陀螺系统的重要组件之一。随着光纤陀螺市场的逐渐兴起，关于光纤陀螺系统和配套产品的研究也不断深入。由于Y波导属于双光纤输出器件，如果采用上述气密封装技术，就需要使用光纤阵列，而金属化光纤阵列的耦合、封装难度很大，并且，金属化光纤封装时引入的应力比较大，无法满足Y波导尾纤偏振串音的技术要求。

所以一直以来Y波导电光器件在低温以及潮湿环境下工作都无法保证其理想的电光响应性能，使得采用该电光器件的光纤陀螺的精确度以及稳定性受到影响，限制了Y波导的运用。

因此，实有必要针对现有的铌酸锂电光器件，尤其是Y波导电光器件，设计一种新型的器件结构，以克服现有技术中所存在的上述缺陷。本实用新型中的铌酸锂电光器件，正是针对上述问题提出的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的铌酸锂电光器件，当所述铌酸锂电光器件在潮湿或者低温环境下工作时，能够保持其在大体理想的工作环境下所能实现的电光响应性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种铌酸锂电光器件，其包括铌酸锂光波导芯片以及保护层，所述铌酸锂光波导芯片通常包括铌酸锂晶体衬底、光波导以及电极，所述光波导在铌酸锂晶体衬底中形成，并且靠近所述铌酸锂晶体衬底一侧表面，并且所述电极被置于所述铌酸锂光波导芯片的表面并靠近所述光波导设置；所述保护层在所述铌酸锂光波导芯片的设置有所述电极的一侧表面上至少涂覆在所述电极的表面以及所述电极之间的区域。

优选地，所述保护层的电击穿阈值至少大于10KV/mm，且固化后硬度小于shore A 50。

根据本实用新型的实施例，所述保护层材料为有机硅类胶、环氧类胶、以及亚克力类胶中的一种。

根据本实用新型的实施例，所述铌酸锂光波导芯片还包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述铌酸锂晶体衬底与所述电极之间。

根据本实用新型的实施例，所述铌酸锂光波导芯片中的光波导为Y波导。