[发明专利]一种用于光波导降低应力的加热电极及其VOA

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信器件，尤其涉及一种用于为光波导降低应力的加热电极及相应的可调光衰减器VOA，属于光通信器件技术领域。

背景技术

在光波导芯片领域，比如基于MZI(Mach-Zehnder Interferometer,即马赫曾德干涉仪)结构的VOA(Variable Optical Attenuation,可调光衰减器)，OSW(Optical Switch,光开关)等，需要通过热光效应实现光功率的衰减。一般是在PLC波导的上包层上沉积加热电极，通过施加电压使加热电极发热，将热量传递到波导芯层，实现波导芯层有效折射率的变化。一般加热电极如图1所示，是有一定厚度的长条形金属板，但是由于金属的热膨胀系数比波导二氧化硅的大很多，当温度上升时，金属电极会通过上包层将应力传递到波导芯层，导致波导芯层的尺寸和折射率的变化，从而影响芯片器件的光学指标，如衰减精度、偏振相关损耗等。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明了提出了一种用于降低光波导降低应力影响的加热电极及相应的可调光衰减器VOA。

本发明的技术方案是：

一种用于光波导降低应力的加热电极，所述加热电极设置于PLC波导的上包层上，该加热电极采用两个或者两个以上相互间隔的子加热电极组合而成，相邻的子加热电极之间采用导电功能的电极相连。

所述加热电极采用电阻率为50～500nΩ·m的金属或合金，所述导电电极采用电导率为60～110％IACS的金属或合金。

所述加热电极采用钛、钨、铬、铂之一或者任意组合；所述导电电极采用金、铜、铝之一或者任意组合。

所述导电电极采用一根导电电极，或者采用一根以上的导电电极相连组成。

所述加热电极满足如下条件：a1×A₁＝a2×L/2、a1×A_m＝a2×L/2、L＝A₁+A₂……A_m、B≥2A×a1×ΔT；其中：L为加热电极总长度、A为所有子加热电极长度之和、m为子加热电极的数量，B为每一段导电电极长度、a1为加热电极材料的线性热膨胀系数、a2为波导材料的线性热膨胀系数、A1，A2，…，Am为第1个，第2个，…，第m个子加热电极的长度、△T为加热电极温度的改变量。

所述加热电极与波导芯层的膨胀幅度相同。

一种具有降低光波导应力的加热电极的可调光衰减器，采用马赫-曾德干涉仪结构，包括输入光波导、上调制光波导、下调制光波导、输出光波导，上调制光波导上设置有能够降低光波导应力的加热电极，该加热电极采用两个或者两个以上相互间隔的子加热电极串联组合而成，相邻的子加热电极之间采用导电功能的导电电极相连。

所述子加热电极采用线性热膨胀系数为8.2×10^-6/K的金属薄膜钛。

所述加热电极设计满足如下条件：a1×A₁＝a2×L/2、a1×A_m＝a2×L/2、L＝A₁+A₂……+A_m、B≥2A×a1×ΔT；其中：L为加热电极总长度、A为所有子加热电极长度之和、m为子加热电极的数量，B为每一段导电电极长度、a1为加热电极材料的线性热膨胀系数、a2为波导材料的线性热膨胀系数、A1，A2，…，Am为第1个，第2个，…，第m个子加热电极的长度、△T为加热电极温度的改变量。

所述加热电极长度L为6mm，加热电极材料的线性膨胀系数a1为8.2×10^-6/K，波导材料的线性膨胀系数a2为0.55×10^-6/K；所述每一段导电电极长度B＝0.001mm，子加热电极的数量m＝14，子加热电极的长度A1＝A14＝0.201mm；A2，A3，…，A13的长度为0.466mm。

本发明的优点是：

本发明将完整的长条形加热电极分成若干段子加热电极，在不影响加热效率的情况下，降低了对波导芯层施加的应力影响，从而有效的提高了器件光学指标的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中平面光波导MZI型VOA结构及一般电极示意图；

图2为本发明实施案例提供的一种平面光波导MZI型VOA结构及电极示意图；

图3为图2实施例的剖面图；

图中：

10：输入光波导； 11：上调制光波导；

12：下调制光波导； 13：子加热电极；