[发明专利]一种极低半波电压的波导电光强度调制装置

说明书

一种极低半波电压的波导电光强度调制装置，包括基底、光波导、微电极、外加驱动电源(11)；以电光透明陶瓷做基底，以飞秒激光微加工的方法在电光透明陶瓷基底上诱导出光波导和制作微电极，集成为马赫曾德尔电光调制器，微电极分别与外加驱动电源(11)相连。本发明具有半波电压低、响应速度快和消光比高的特点，可应用于激光光电子器件和光通信等领域。

技术领域

本发明涉及一种波导电光强度调制装置。

背景技术

透明PLZT/PMNT电光陶瓷具有宽的传输波段(0.4～7μm)、大的二次电光系数(等效条件下比LiNbO₃高两个数量)、高的激光损伤阈值(500MW/cm²)、快的响应速度(几十纳秒)等诸多的优点，使得透明PLZT/PMNT电光陶瓷在新型高功率电光开关领域有了很多研究，在器件的创新性上取得了一定的研究成果。结合当前社会迅猛发展的飞秒激光脉冲，利用其可以聚焦在材料体内中进行微加工的独特优势，使得陶瓷在降低尺寸或者激光诱导改性来改善器件的损耗和提高材料的响应速度等方面有着重要意义，另外陶瓷在不加电压时为各项同性介质，因此对于波导集成光电器件无须晶轴的选择方面有着优势，两种小学科的结合使得材料和激光技术的应用相得益彰。

飞秒激光微加工波导技术可应用于玻璃、晶体、陶瓷等各种材料，开创了波导三维刻写的可能。仅采用振荡器的技术能够将刻写的速度增加三到四个数量级，并能够在不改变聚焦情况的条件下，很容易的控制横截面直径。尽管飞秒激光刻写是一个连续的过程，在10×10平方毫米的区域内刻写10um长、间距为10um的波导微结构，能够在10分钟内完成。因为这种技术既不需要掩膜版，也不需要后处理，如今的飞秒激光刻写技术的速度已经接近光刻技术的水平。在过去十年间，飞秒激光微刻的传输损耗、折射率对比以及弯曲半径等特征的内部联系已经被表述。对于很大一部分材料和加工工艺而言，传输损耗是0.1dB/mm量级。波导折射率的空间特性与材料和加工工艺密切相关，接近从石英基底制备光纤。此外，最小弯曲半径已经达到数十毫米量级。

截至到现在，利用PLZT透明陶瓷的电光双折射效应，只有薄膜波导结构有做报道。Kawaguchi在1984年利用离子刻蚀的方法制作了PLZT薄膜波导,波导长度在20μm的情况下损耗为5dB/cm(通讯波段),并制作了早期的MZ电光调制器，半波电压为10V,调制深度为30％。G.H.Jin等也利用固相外延法制成了PLZT薄膜波导，在1550nm波段的损耗为2.7dB/cm，响应制作的MZ调制器半波电压为8.5V。Nashimoto等人用在前期的基础之上也制作了PLZT薄膜波导并提出了一些光电器件应用，如薄膜光束偏转器，电光开关、滤波器等。

综上所述，以飞秒激光未加工技术制作波导结构的工艺既能使得电光陶瓷保留其电光系数大等优点，又能利用其微结构获得极低的电压和更快的响应速度。将激光诱导波导结构器件应用与透明电光陶瓷相结合，开创了透明电光陶瓷和飞秒激光的交叉学科。既为透明电光陶瓷在高速电光器件上的应用指明了新的方向，又为波导器件的发展和集成提供了更多的可能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明将激光诱导波导结构器件应用与透明电光陶瓷相结合，提出了一种极低半波电压的波导电光强度调制装置，具有驱动电压低、响应速度快和消光比高的特点，可应用于激光光电子器件和光通信等领域。

本发明所采用的技术方案是：一种极低半波电压的波导电光强度调制装置，包括基底、光波导、微电极、外加驱动电源；以电光透明陶瓷做基底，以飞秒激光微加工的方法在电光透明陶瓷基底上诱导出光波导和制作微电极，集成为马赫曾德尔电光调制器，微电极分别与外加驱动电源相连。