[发明专利]波导耦合型D型细芯光纤高速电光信号强度调制器

说明书

波导耦合型D型细芯光纤高速电光信号强度调制器，涉及光纤通信器件领域，负电极4覆于硅凹槽基底5凹槽位置，电光聚合物层3在负电极4之上。正电极2覆于电光聚合物层3、上表面与硅凹槽基底上边面齐平。D型细芯光纤1抛光面置于正电极2之上。硅凹槽基地对正电极2和负电极4供电，改变电光聚合物层3对载波的吸收作用。

技术领域

本发明涉及一种波导耦合型D型细芯光纤高速电光信号强度调制器，属于光纤通信器件领域。

背景技术

光信号调制器是光通信系统中极其重要的一部分，是高速、长距离光通信的关键器件。其功能是把输入的电信号转换成光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路，其中把电信号转换为光信号的过程就是光调制。调制后的光波经过光纤送到接收端，由光接收机鉴别出它的变化，再恢复原来的信息，这个过程就是光解调。

光调制器是一种光器件，可以将电信号转化为光信号，是光纤通信中离不开的关键器件。光调制能够将电信号加载至光信号上，从而使得光信号的某一种或某几种特性发生变化，比如振幅、相位、频率和偏振等。根据调制方式可分为直接调制和间接调制。

所谓电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象。电光效应是在外加电场作用下，物体的光学性质所发生的各种变化的统称。与光的频率相比，通常这一外加电场随时间的变化非常缓慢。

直接调制是指直接将电信号加载在激光器的驱动电流上来控制输出光信号，从而实现对光信号的调制。直接调制的结构简单、控制方便、成本低；但由于啁啾现象的存在使得直接调制带宽无法扩展，对于其应用于高速通信系统有极大的影响。

间接调制则是在激光器之外再另设调制器，当电信号作用于调制器时，通过磁光、电光、弹光等效应使得光信号特性随之变化，从而实现调制。外调制器按照光束的传播媒质来分类，可以分为空间型和波导型。空间型主要代表是机械性和微机械型，机械型技术成熟，可以实现较高的消光比，但是体积大，响应速度慢。波导型则是利用材料的各种效应实现波导折射率的变化实现对光信号的调制或者切换。

在不考虑器件大小的情况下，光纤作为波导材料，具有插入损耗小，热稳定性高，可靠性强，隔离度高等优势，通过特殊设计的微结构光纤如光子晶体光纤、无芯光纤、薄芯光纤等光纤可实现对各种特性的优化。光纤调制器一直是国内外研究的热点。

细芯光纤作为特种光纤，其特殊的芯子设计，将普通单模光纤中被芯子束缚的基模能量部分散布在包层中。通过将包层研磨成D型，可以有效增加耦合效率，降低调制电压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服目前光纤调制器中所需要的电压要求过高这一难题，并且能使用较低电光系数的电光聚合物实现电光调制，提供一种易于实现的光纤高速电光信号强度调制器

本发明采用的技术方案：

芯子半径较小时，其对于基模的束缚能力下降，一部分的能量分布在包层中。两个正负金属金电极以及电光聚合物材料形成的矩形波导可以在一定的折射率范围内及距离与芯子的基模发生耦合。通过将包层研磨至靠近芯子的距离，并在正负电极上施加电压，从而将低损耗的光纤中的能量耦合到高损耗的矩形波导内，可以实现强度调制。当在电光聚合物两侧的正负电极施加电压时，由于材料的电光效应，其有效折射率与施加电压有一定的对应关系，从而调节材料的有效折射率。施加高电压时，整体光路损耗增加，此时为断路；施加低电压时，整体光路损耗较低，此时为通路。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果如下：

本发明采用电光聚合物材料，由于该电光聚合物的折射率较低，与光纤的折射率差较低，可以实现较高的调制速率。整个结构主体包括一个细芯光纤，易于与现有的设备匹配，可以实现很低的插入损耗。与已有技术比对，其所需要的调制电压显著降低，或可在简单结构下，实现低的调制电压。

附图说明