[发明专利]调制效率与偏振无关的低频电光相位调制器

说明书

一种调制效率与偏振无关的低频电光相位调制器，其创新在于：所述电光相位调制器由两块钛扩散铌酸锂波导芯片拼接而成，其中一块钛扩散铌酸锂波导芯片采用X切Y传模式，另一块钛扩散铌酸锂波导芯片采用Z切Y传模式。本发明的有益技术效果是：提供了一种调制效率与偏振无关的低频电光相位调制器，该低频电光相位调制器可与普通单模光纤系统适配，应用范围更广。

技术领域

本发明涉及一种低频电光相位调制器，尤其涉及一种调制效率与偏振无关的低频电光相位调制器。

背景技术

电光相位调制器在现代光电系统中有着重要的应用价值，如光纤电流传感器、光纤陀螺等；目前，在技术上较为成熟的电光相位调制器要算钛扩散铌酸锂调制器，但现有的钛扩散铌酸锂调制器只能在光信号具有单一的偏振态时(TE模或TM模)才能有效地工作，而普通单模光纤输出光的偏振态却是随机的，导致钛扩散铌酸锂调制器无法有效工作，大大的限制了钛扩散铌酸锂调制器的应用；

为了使钛扩散铌酸锂调制器能够适用于普通的单模光纤系统，亟待研制一种与偏振无关的钛扩散铌酸锂调制器，为此，本领域技术人员进行了大量的研究：1977年，R·A·Steinberg等人，提出在LiNbO3方向耦合型光开关中采用两组电极，分别提供水平场和竖直场以实现器件与偏振无关；1978年W·K·Burns等人运用上述采用两组电极的思想，设计制作了马赫-泽簿(Mach-Zehnder，缩写成M-Z)型调制器；1984年Y·Bourb1等人用调节电极与波导的相对位置建立非均匀场的方法，采用一组电极设计制作了与偏振无关的M-Z型调制器，但这种器件的设计难度较大，工艺精度要求较高；另外，国内还有报道利用Z传Ti扩散LiNbO₃波导在X和Y轴方向上具有相同电光系数来实现制作的，但同时由于LiNbO3在X和Y轴方向上的电光系数只有Z轴方向的电光系数的几分之一，导致制作的器件往往需要较高的半波电压，效果不尽如人意。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种调制效率与偏振无关的低频电光相位调制器，包括由铌酸锂基底、调制电极和条形波导所组成的钛扩散铌酸锂波导芯片，所述调制电极由一根正电极和一根负电极组成，其创新在于：所述电光相位调制器由两块钛扩散铌酸锂波导芯片拼接而成，其中一块钛扩散铌酸锂波导芯片采用X切Y传模式，此钛扩散铌酸锂波导芯片记为第一钛扩散铌酸锂波导芯片，另一块钛扩散铌酸锂波导芯片采用Z切Y传模式，此钛扩散铌酸锂波导芯片记为第二钛扩散铌酸锂波导芯片；调制电极发出的电场记为调制电场，调制电场与条形波导重叠的区域形成调制区；

当第一钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区范围内的调制电场方向与对应的铌酸锂基底的Z轴方向相反时，第二钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区范围内的调制电场方向也与对应的铌酸锂基底的Z轴方向相反，或者，当第一钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区范围内的调制电场方向与对应的铌酸锂基底的Z轴方向同向时，第二钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区范围内的调制电场方向也与对应的铌酸锂基底的Z轴方向同向；

另外，两块钛扩散铌酸锂波导芯片还满足如下条件：

其中，L_X为第一钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区的长度，L_Z为第二钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区的长度，E_ZX为第一钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区的电场强度，E_ZZ为第二钛扩散铌酸锂波导芯片上的调制区的电场强度。

本发明的原理是：