[发明专利]非周期宽带响应电光调制器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电光调制领域的制备方法，具体是一种非周期宽带响应电光调制器的制备方法。

背景技术

随着现代信息社会对高速、大容量通信系统的要求，光电子技术得到了迅速发展。利用比电子通信载频频率高1000倍的光子作为通信载频，克服了微电子技术的局限，实现了更准确、更高效和远距离地传送信息的目的。因此，作为将电子和光子紧密结合的“桥梁”，即电光调制器，得到了蓬勃的发展。

光调制就是将电信号加载到光波上并使得光波的可光测量，如位相、频率、振幅、偏振，发生变化的过程。通过在激光器的外部设置调制器，利用调制信号作用于调制元件时所产生的物理效应，使通过调制器的激光束的某一参量随调制信号变化。如今，利用聚合物材料制成和利用属于铁电畴晶体范围的铌酸锂材料制成的相位调制器和强度调制器的制作技术已经成熟，对于聚合物材料器件，其电光响应快，介电常数小，电光系数大，转换效率高等一些特点受到了研究者的广泛注意，但是从商用开发角度上看，由于该类电光调制器在光功率耐受性和长期稳定性比较差，使得商用开发价值小。而基于铁电畴晶体制成的电光调制器，无论是从光功率性耐受性还是长期稳定性，以及制作成本，都是理想电光调制器的选择。对于该类调制器的特点是：损耗小，典型的器件插入损耗为4dB左右，无频率啁啾器件的半波电压仅为5V。但是由于铌酸锂晶体中微波与光波之间的速度失配较大，调制带宽受到限制。如果要提升器件的带宽，需要对波导和电极作复杂的设计。然而，对于目前商用微波源来说，其出射微波频率往往由于工作温度，空气湿度，工作电压波动等一些不可预计的影响因素造成了“频率漂移”，其实际频率往往与需求频率存在一段频率差，造成电光调制器由于驱动频率不匹配而调制作用低下。因此，如何克服此类问题成为了光电类研究者的关注点之一。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102004332A，公开日2011-04-06，记载了一种基于内嵌共面波导结构的行波型光调制器，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。要解决的技术问题是增强聚合物电光调制器的推挽效率，提高重叠因子，增大调制带宽，实现高速调制。本发明的行波型电光调制器电极结构，所述聚合物光波导芯层位于电极之间，构成一种内嵌共面波导电极结构；同时，过渡区采用1/4椭圆线来实现。但该现有技术光功率耐受性和长期稳定性存在偶然的因素，并且其成本高阻碍了商业开发以及大规模生产。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种非周期宽带响应电光调制器的制备方法，利用光学超晶格的非周期性来提供丰富的倒格矢，来补偿不同频率微波与光波之间的相速度差，从而迫使该类电光调制器能够同时在适用带宽下的不同频率微波驱动下，获得效果一致的调制作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种非周期宽带响应电光调制器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择一种在生长过程中长成沿介电体光轴方向自发极化的铁电单畴晶体；

步骤二、选择单个作用样本电畴区域宽度d和作用电畴总数目N，其中：d满足在现有室温电场极化的技术条件下实现电畴反转，同时小于电光调制器的电畴宽度Λ；N满足N×d≤L，L为铁电单畴晶体长度；

步骤三、计算得到每个电畴区域的极化方向以获得每个正负电畴的排列顺序，从而在铁电单畴晶体中形成非周期性光学超晶格结构；

步骤四、对非周期性光学超晶格结构进行室温电场极化,制作出实体结构；

步骤五、在步骤四所得的非周期性光学超晶格结构的+Z面上利用蒸镀的方式制备行波电极，并在行波电极的尾部串联一个高频电阻，于非周期性光学超晶格的晶体前设置一块偏振器而得到工作在室温下，能够对多频率响应的电光调制器，其中：X轴、Y轴位于水平面，Z轴位于垂直面，+Z面是与水平面垂直并面向Z轴正方向。

所述的步骤三的排列顺序具体是指选定模拟退火算法的目标函数F，对正负电畴的排列顺序进行优化计算使得目标函数最大：