[发明专利]高隔离度的多通道高速电光调制器

说明书

本发明属于集成光学领域，具体为一种高隔离度的多通道高速电光调制器，其包括衬底，在衬底内包括多个并行的光波导通道；在衬底上表面设置有缓冲层，在缓冲层的表面，对应为每个光波导通道设置有行波电极；其中，光波导通道的输入端连接有输入光纤，光波导通道的输出端连接有输出光纤；靠近光波导通道输入端一侧的行波电极端口作为外部射频信号输入，靠近光波导通道输出端一侧的行波电极端口接有终端负载。本发明不仅实现了单只器件内集成多个调制通道，而且还能解决多通道阵列集成的高速铌酸锂电光调制器通道间的微波隔离度问题。

技术领域

本发明属于集成光学领域，用于提升单片集成化的多通道高速电光调制器各通道间的信号隔离度，具体为一种高隔离度的多通道高速电光调制器。

背景技术

集成光学技术起源于二十世纪八十年代初，综合了微电子学的薄膜工艺、微电子图形制作工艺、扩散工艺、微波技术等多门学科，把多个光学分离器件集成在同一芯片上，减小系统的体积和重量，提高系统可靠性。

铌酸锂电光调制器具有插入损耗低、高速宽带、抗电磁干扰、保密性能好等优异性能，因此广泛应用于高速网络计算机的互连、传感器融合、数据融合、图像融合、综合探测、光控相控阵雷达、电子战等领域。

然而由于铌酸锂电光调制器电光系数较低，因此器件体积通常较大，限制了其在一些对体积有限制的系统中的应用(如相控阵雷达，往往一套系统就需要成百上千只调制器，并且还要保证与天线孔径的匹配等)。

常规商用M-Z型波导结构的高速铌酸锂电光调制器芯片结构如图1和图2所示。在这类器件中，调制器芯片由X切晶向的铌酸锂衬底1和设置于铌酸锂衬底上的光波导10(M-Z型)、CPW结构的行波电极4以及偏置电极5组成，行波电极4与铌酸锂衬底1之间设置有缓冲层11。光波导通道的输入端3(IN)连接有输入光纤2，光波导通道的输出端6(OUT)连接有输出光纤7。靠近光波导输入端(IN)一侧的行波电极端口作为外部射频信号输入(将该端口命名为RF_in)，靠近光波导输出端(OUT)一侧的行波电极端口接有终端负载。微波信号通过射频接口(RF_in)被施加到行波电极上形成电场，电场会改变光波导的折射率(电光效应)进而改变在M-Z型光波导中分束后的两臂传输的光的相位，两臂光的相位在发生改变后会导致在合束时因干涉造成光强度的变化，从而将微波信号调制到了光路中。但是该结构仅能实现将一路射频信号调制到光路。

基于此，一个可行的技术方案就是在单只器件内集成多个调制通道的集成化电光调制器；但多通道集成化的技术方案中，由于各个通道间的微波隔离度太低，非常容易形成串扰，导致微波信号调制到相邻甚至间隔的另一个光路上去。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于提升单片集成化的多通道高速电光调制器各通道间的信号隔离度，具体为一种高隔离度的多通道高速电光调制器；其包括衬底，在衬底内包括多个并行的光波导通道；在衬底上表面设置有缓冲层，在缓冲层的表面，对应为每个光波导通道设置有行波电极；所述并行的光波导通道采用反向设置或光波导通道中的内部波导进行转弯处理，即每个通道与其相邻通道的光波传输方向相反；从而使得在光波和微波互作用区中传输的光波信号，其传输方向相反；

其中，光波导通道的输入端连接有输入光纤，光波导通道的输出端连接有输出光纤；靠近光波导通道输入端一侧的行波电极端口作为外部射频信号输入，靠近光波导通道输出端一侧的行波电极端口接有终端负载。

进一步的，相邻的光波导通道其转弯的位置相反；

具体的，所述转弯处理包括奇数位的光波导通道的输入端以弯曲半径r进行转弯，偶数位的光波导通道的输出端以弯曲半径r进行光波导转弯。

优选的，所述转弯处理还包括奇数位的光波导通道的输出端以弯曲半径r进行光波导转弯，偶数位的光波导通道的输入端以弯曲半径r进行光波导转弯。

优选的，所述弯曲半径r为5微米～5000微米；其转弯的角度为180°。