[实用新型]一种低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤通信与光纤传感技术领域，特别是涉及一种低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器。

背景技术

目前，铌酸锂宽带电光调制器在光纤通信、光载微波或毫米波通信等工程领域中，以其低插入损耗、高调制带宽、零啁啾等特点，已成为应用最为广泛的一种外调制器。由于铌酸锂晶体具有较高的介电常数，处于微波频段的电磁波在铌酸锂晶体中传输时的折射率与光波的折射率有着较大的差值，导致微波与光波的相速度匹配程度较差，难以实现高调制带宽。为了降低微波折射率，达到较好的相速度匹配程度，常选择具有低介电常数的材料作为缓冲层置于铌酸锂晶体表面与调制电极之间。常见的缓冲层材料是二氧化硅。

二氧化硅缓冲层的引入一方面导致了半波电压增大的问题，另一方面，也更为严重的是，导致了铌酸锂电光调制器直流漂移现象的存在。直流漂移现象会引起铌酸锂电光调制器输出状态的漂移，对器件的长期可靠性有着严重的影响，而当前的光纤通信网络系统一般要求光学外调制器在常规工作条件下的使用寿命在20年左右。因此，为保证铌酸锂电光调制器的长期工作性能，需尽可能地把器件直流漂移现象抑制至最低水平。

现有铌酸锂电光调制器由于需要采用二氧化硅缓冲层以实现高调制带宽，因此通过去除二氧化硅缓冲层以实现直流漂移现象的完全消除显然是不可能的。因此，如附图1所示，常采用对二氧化硅缓冲层进行部分地刻蚀或腐蚀，在保持器件高工作带宽的同时，减少二氧化硅缓冲层面积，降低直流漂移现象对铌酸锂电光调制器工作性能的影响。

现有铌酸锂电光调制器常使用干法刻蚀或湿法腐蚀方式对二氧化硅缓冲层进行刻蚀，增加了器件制备的成本，降低了产品制作的一致性和合格率。更为重要的是，部分地刻蚀二氧化硅缓冲层仍未实现缓冲层的完全去除，因而直流漂移现象并未得到完全消除，铌酸锂电光调制器工作性能仍然受到了直流漂移现象的影响。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器，以实现在保持铌酸锂强度调制器高调制带宽(或高调制速率)的同时，通过去除二氧化硅缓冲层实现了直流漂移现象的大幅抑制，能够显著提升铌酸锂强度调制器的长期工作性能和可靠性。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器，包括：基底晶片5、铌酸锂薄膜6、光学波导2、调制电极4、信号电极4-1、地电极4-2、直流偏压电极7。

所述基底晶片5的厚度为0.1mm至2mm，采用具有低介电常数的材料，如石英晶片或硅基二氧化硅晶片。

所述铌酸锂薄膜6为单晶结构、X切Y传晶向的光学级铌酸锂单晶薄膜，厚度为1μm至20μm。

所述光学波导2为钛扩散波导或退火质子交换波导，波导扩散宽度为1μm至10μm，扩散深度为1μm至10μm。

所述调制电极4为推挽型行波式电极结构，由一根信号电极4-1与两根地电极4-2组成，其中信号电极4-1置于光学波导2的中间，地电极4-2分置于光学波导2的左侧和右侧。调制电极4的厚度为1μm至30μm。信号电极4-1的宽度为10μm至100μm。左侧地电极4-2的右边缘与信号电极4-1的左边缘之间的间距为10μm至30μm，右侧地电极4-2的左边缘与信号电极4-1的右边缘之间的间距为10μm至30μm。

所述直流偏压电极7为推挽型集总式电极结构，厚度为0.1μm至30μm，用于补偿由于温度变化以及压电效应等因素导致的强度调制器工作点的漂移。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为，通过采用基于低介电常数基底晶片的铌酸锂薄膜结构，可有效地提升微波与光波的折射率匹配、提升器件的阻抗匹配，无需采用二氧化硅缓冲层即可实现高调制带宽(或高调制速率)，因而可去除现有铌酸锂强度调制器中的二氧化硅缓冲层，实现直流漂移现象的大幅抑制，显著提升铌酸锂强度调制器的长期工作性能和可靠性。

附图说明

图1所示为现有技术中采用对二氧化硅缓冲层进行部分刻蚀的铌酸锂强度调制器的横截面示意图；

图2所示为本实用新型的低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器的横截面示意图；

图3所示为本实用新型的低直流漂移的铌酸锂薄膜强度调制器的结构示意图；

图中，1.铌酸锂晶片；2.光学波导；3.二氧化硅缓冲层；4.调制电极；4-1.信号电极；4-2.地电极；5.基底晶片；6.铌酸锂薄膜；7.直流偏压电极。

具体实施方式