[发明专利]一种光调制器及平面光子器件模组

说明书

本发明提供了一种光调制器，其包括聚合物波导、至少一个第一电容器极板和至少一个第二电容器极板，所述聚合物波导包括芯层，所述第一电容器极板和第二电容器极板相互分离且均延伸至所述芯层内，在横截面的径向上，所述第一电容器极板的投影于所述第二电容器的投影至少部分重合，所述第一电容器极板和/或第二电容器极板采用石墨烯薄膜制成，在所述第一电容器极板与第二电容器极板之间施加调制电压信号，改变第一电容器极板和/或第二电容器极板内的石墨烯光学吸收系数，从而实现对通过聚合物波导的光进行调制。本发明的光调制器具有较小集成尺寸，并具有较低的功耗及较大的调制带宽。本发明还提供了一种包括所述光调制器的平面光子器件模组。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光调制器及平面光子器件模组。

背景技术

光作为信息传输的载体具有低功耗、低延迟和大传输带宽等一系列优点，包括远距离的跨洋光缆传输到数据中心服务器间光互连的相关技术已相对成熟并成功商业化。目前研究显示，在电路板间以及板上,乃至深入众核处理器内核的片间和片上信号传输等应用场景使用光互连技术同样存在着巨大的优势，足以优化处理器芯片总体的功耗、速度、性能等参数指标。

在光电混合印刷电路板(PCB，包括柔性PCB等)，常用的光信号传输载体为聚合物波导，在此应用场景中使用聚合物波导是因为聚合物材料具有种类繁多、制备流程简单、成本低廉、兼容性好(无定形态可集成)、低光学传输损耗(<1dB/cm)、低插入损耗(导波模场和光纤模场匹配)等优点，所以在集成度要求一般的光电混合PCB的板上光互连等应用场景存在较大优势。在光电混合PCB中，一般包含光源、调制器、光学波导、探测器等模块，光调制器作为将电信号转化为光信号的基本单元器件，在光电混合PCB上发挥着不可替代的作用。此外，在一般基于二氧化硅波导或聚合物波导的平面光子器件(PLC)中，设计一种和现有PLC兼容、性能表现优异的光调制器模块也具有相当的商业价值。

目前通常使用的铌酸锂(LiNbO₃)电光调制器的设计一般遵循以下流程：基于LiNbO₃基底材料，沿晶体x方向和z方向切割，并使用Ti元素扩散，在LiNbO₃基底上形成波导，并设计马赫-曾德(M-Z)调制器结构。LiNbO₃电光调制器的调制原理利用LiNbO₃材料的非线性二次电光效应，通过调节电压调制材料的非线性折射率，并通过M-Z干涉仪结构把信号的相位调制转化为强度调制。

所述LiNbO₃电光调制器具有如下不足：首先，由于LiNbO₃材料较为昂贵，且波导的制作及结构的设计较为复杂，因此，LiNbO₃电光调制器的生产成本较高，制作工艺较为复杂。其次，LiNbO₃电光调制器的长度一般约为1毫米，尺寸较大。再者，由LiNbO₃材料决定的LiNbO₃电光调制器的调制带宽的上限约为40GHz。

此外，现有技术中还有采用垂直腔面发射激光器(VCSEL)来实现利用板上光互连技术实现光PCB上各模块间的信号传输。具体的光源及调制器方案如下：使用倒装封装的VCSEL激光器，利用内调制的方式把电信号调制到光载波上，然后利用透镜耦合等方式将加载数据信息的光波耦合到片上聚合物波导。此种方法中，携带数据信息的光载波是由内调制型VCSEL激光器产生的，所述VCSEL激光器通过倒装封装的方式与聚合物波导耦合，实际生产中存在下列问题：1.内调制激光器和聚合物波导不在一个平面耦合，耦合的对准精度要求高；2.光电混合PCB在三维方向存在集成，系统复杂度升高，集成度和稳定性降低；3.光信号的质量和信号带宽受限于VCSEL内调制激光器的发展。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光调制器及平面光子器件模组，所述光调制器具有较小集成尺寸并具有较高性能。

第一方面，提供了一种光调制器。