[发明专利]一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器

权利要求书

1.一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，包括总线波导和副线波导，总线波导和副线波导均布置于硅衬底(21)以及第一二氧化硅(20)上表面；

总线波导由输入硅波导(1)、耦合区硅波导(4)和输出硅波导(7)依次连接组成，输入硅波导(1)和耦合区硅波导(4)通过两个依次相连的第一弯曲硅波导(2)和第二弯曲硅波导(3)连接，耦合区硅波导(4)和输出硅波导(7)通过两个依次相连的第三弯曲硅波导(5)和第四弯曲硅波导(6)连接；耦合区硅波导(4)两侧波导相对于耦合区硅波导(4)对称布置；副线波导由第一搭载ITO矩形波导(10)、第一搭载ITO渐变波导(9)、第一搭载ITO弯曲波导(8)、耦合区等离子激元波导(11)、第二搭载ITO弯曲波导(12)、第二搭载ITO渐变波导(13)、第二搭载ITO矩形波导(14)依次连接组成，耦合区等离子激元波导(11)两侧波导相对于耦合区等离子激元波导(11)对称布置；

耦合区等离子激元波导(11)邻近于耦合区硅波导(4)且与耦合区硅波导(4)平行布置，耦合区硅波导(4)与耦合区等离子激元波导(11)相互耦合；

光信号从输入硅波导(1)输入后依次经第一弯曲硅波导(2)和第二弯曲硅波导(3)至耦合区硅波导(4)与耦合区等离子激元波导(11)的耦合区，最后依次经第三弯曲硅波导(5)和第四弯曲硅波导(6)从输出硅波导(7)输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，第一弯曲硅波导(2)和第二弯曲硅波导(3)相连后呈S型，输入硅波导(1)与耦合区硅波导(4)平行布置，输入硅波导(1)、第一弯曲硅波导(2)、第二弯曲硅波导(3)分别与输出硅波导(7)、第四弯曲硅波导(6)、第三弯曲硅波导(5)结构相同且呈对称布置。

3.根据权利要求1所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，第一搭载ITO矩形波导(10)、第一搭载ITO渐变波导(9)、第一搭载ITO弯曲波导(8)分别与第二搭载ITO矩形波导(14)、第二搭载ITO渐变波导(13)、第二搭载ITO弯曲波导(12)呈对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，第一搭载ITO矩形波导(10)、第一搭载ITO渐变波导(9)、第一搭载ITO弯曲波导(8)结构相同，由硅材料层(18)、ITO层(17)、金属层(15)由下至上依次连接组成；所述第二搭载ITO矩形波导(14)、第二搭载ITO渐变波导(13)、第二搭载ITO弯曲波导(12)和耦合区等离子激元波导(11)结构相同，由硅材料层(18)、ITO层(17)、第二二氧化硅层(16)、金属层(15)由下至上依次连接组成；所述总线波导由硅材料层(18)组成。

5.根据权利要求4所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，所述金属层(15)采用的材料为金。

6.根据权利要求1所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，所述总线波导和副线波导的上包层均为空气包层，下包层均为第一二氧化硅层(20)；总线波导和副线波导均置于下包层上方。

7.根据权利要求1所述的一种基于ITO定向耦合器的硅电光调制器，其特征在于，当ITO层(17)处于低载流子浓度状态下时，光信号在耦合区发生强耦合，光信号主要耦合到搭载ITO的副线波导中传播；当ITO层(17)处于高载流子浓度状态下，光信号在耦合区发生弱耦合或不发生耦合，光信号主要在总线波导中传播；从而使得从输出硅波导(7)输出的光信号光场强度发生变化，实现对输入光信号的调制。