[实用新型]一种光相位调制器和光束扫描器

说明书

本实用新型公开了一种光相位调制器和光束扫描器，所述光相位调制器包括：衬底；在所述衬底上按照第一方向设置的条形光波导结构；覆盖在部分所述条形光波导结构上的石墨烯薄膜；在第二方向上设置在所述条形光波导结构一侧的第一金属电极，和设置在所述条形光波导结构另一侧的第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极均与所述石墨烯薄膜接触连接；其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于所述衬底，且所述第一方向与所述第二方向垂直。该光相位调制器采用石墨烯薄膜为加热材料，在实现相位调制的前提下，极大程度的提高了加热效率和器件的工作速度。

技术领域

本实用新型涉及光通信网络、光互连、空间光通信和激光雷达技术领域，更具体地说，尤其涉及一种光相位调制器和光束扫描器。

背景技术

热光开关是光通信网络中的重要组件，一个典型的热光开关结构为M-Z干涉型热光开关，该结构热光开关的工作原理为利用热效应改变波导折射率，从而改变一路光传播的相位，光再次干涉时强度发生改变。

光相控阵列光束扫描器可以对发射光束的形状和方向进行调整，由于没有机械组件，因此具有更高的可靠性和工作速度，在空间通信、全固态激光雷达等领域有广泛的应用价值。其中，硅基光相控阵列光束扫描器的工作原理是利用热光效应改变波导折射率，从而改变各发射单元的相位，以此改变光束的发射方向。

上述两种应用的核心器件均是热光光相位调制器，因此实现高加热效率和高工作速度的热光光相位调制器具有重要意义。

目前国际上制备的硅基热光光相位调制器通常采用硅PN结产热或金属电极产热两种方法。对于第一种方法而言，利用正向偏置的硅PN结产生较大的电流，从而产生焦耳热，但是硅PN结正向偏置时向硅波导注入载流子，引入的载流子会对光进行吸收，且该方法制备工艺复杂，设计绝热结构复杂；对于第二种方法而言，通过给金属电极通过电流，从而产生焦耳热，但是金属电极有很强的光吸收，因此金属电极和硅波导之间通常有一定厚度的氧化硅或空气层，这不利于热传导，限制器件的加热效率和工作速度。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种光相位调制器和光束扫描器，该光相位调制器采用石墨烯薄膜为加热材料，在实现相位调制的前提下，极大程度的提高了加热效率和器件的工作速度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光相位调制器，所述光相位调制器包括：

衬底；

在所述衬底上按照第一方向设置的条形光波导结构；

覆盖在部分所述条形光波导结构上的石墨烯薄膜；

在第二方向上设置在所述条形光波导结构一侧的第一金属电极，和设置在所述条形光波导结构另一侧的第二金属电极；

所述第一金属电极和所述第二金属电极均与所述石墨烯薄膜接触连接；

其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于所述衬底，且所述第一方向与所述第二方向垂直。

优选的，在上述光相位调制器中，所述衬底为SOI衬底。

优选的，在上述光相位调制器中，所述条形光波导结构在所述第二方向上的宽度为300nm-500nm，包括端点值。

优选的，在上述光相位调制器中，所述石墨烯薄膜的厚度范围为0.3nm-10nm，包括端点值。

优选的，在上述光相位调制器中，所述条形光波导结构的一端设置有输入耦合光栅，所述输入耦合光栅位于所述石墨烯薄膜的一侧。

优选的，在上述光相位调制器中，所述第一金属电极和所述第二金属电极的材料相同。

本实用新型还提供了一种光束扫描器，所述光束扫描器包括：