[发明专利]光学移相器、基于光学移相器的光学干涉仪、以及光学干涉仪的制造方法

说明书

提供了一种相移光学装置和制造方法。在实施例中，相移光学装置可以包括定义第一臂光路的第一臂、定义第二臂光路的第二臂、用于将输入光束分成在第一臂光路中传播的第一子光束和在第二臂光路中传播的第二子光束的分束器、以及用于将在第一臂光路中传播的所述第一子光束和在第二臂光路中传播的第二子光束组合成输出光束的合束器。第一臂包括用于在第一臂光路中引入相对于第二臂光路的相移的载流子改性元件。靠近第一臂提供了一种包层，包层的折射率温度系数(dn/dT)_cl与第一臂的折射率温度系数(dn/dT)_a符号相反。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月31日提交的申请号为15/476,313的美国专利申请的优先权，并通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本申请涉及光学装置领域，尤其涉及采用相移的光学装置。

背景技术

诸如基于自由载流子效应的光学开关的光学装置被广泛用于数据通信和处理。特别地，光学开关相对于电气开关具有许多优点，包括开关速度、功耗、和稳定性。例如，与微机电(microelectromechanical,MEMS)开关相比，还存在更广泛的机会将多个功能集成到光学开关组件中。基于干涉仪的光学开关使用光学移相器来实现所需的开关功能。

通常，诸如光学开关和调制器的光学装置构建在诸如硅基二氧化硅(silica-on-silicon)、AlGaAs/GaAs、InP、以及本领域已知的其他平台的多种平台上。由于绝缘体上硅(silicon-on-insulator,SOI)平台可以实现基于该平台固有的大折射率对比度的紧凑形状因子，因此其通常被认为是有优势的。

基于以载流子效应为基础的光学相移的装置出现的问题是，由于用电压驱动光学装置的一部分导致的自加热，可能引起在装置的不同部分中的温差(ΔT)。由于在被驱动部分中的自加热以及在光学装置未被驱动的部分中的未加热，产生了ΔT，导致相移偏离在器件设计期间优化的值。例如，在使用这种类型的移相器的基于Mach-Zehnder干涉仪的光学开关中，自加热会导致在开关操作期间在设备的第二臂和第一臂之间引起意外相移(即相位误差)的温差。该相位误差导致开关输出对比度的劣化。

ΔT是成问题的，因为对于诸如硅和二氧化硅的无机材料，光学装置的每个臂的折射率温度系数(dn/dT)通常都大于零。因此，第二臂和第一臂之间的ΔT导致第一臂相对于第二臂的折射率差，该折射率差与ΔT和dn/dT成比例。

由自加热引起的第一臂和第二臂之间的折射率差导致相对于两臂之间的期望相移的时变额外相移，该时变额外相移可能增加光学开关的串扰或在移相器中引起误差。因此，基于载流子效应的光学装置通常容易发生由在操作期间光学装置的第一臂的自加热引起的光学相位漂移。可以使用外部补偿电路作为补偿由自加热引起的相位漂移的解决方案。然而，这使得所需的控制电路复杂化，该控制电路必须考虑自加热的时间动态特性。

因此，需要一种能够抵抗驱动电流引起的串扰以及现有技术的其他限制的光学装置。

提供该背景信息是为了揭示申请人认为可能与本申请相关的信息。不允许或不应解释任何前述信息构成针对本申请的现有技术。

发明内容

在实施例中，可以提供一种光学移相器。该光学移相器可以包括光波导芯和用于在光波导芯中引入相移的载流子改性元件。包层被设置为靠近光波导芯，该包层的折射率温度系数(dn/dT)_cl与光波导芯的折射率温度系数(dn/dT)_a符号相反。