[发明专利]一种电极和波导群折射率匹配的电光调制器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种电极和波导群折射率匹配的电光调制器及其设计方法，涉及光通信器件技术领域，电光调制器包括多个周期性重复的电光调制单元，电光调制单元的电极和波导的等效长度相等，电光调制单元包括射频电极和波导，所述射频电极的长度为所述电光调制器的一个周期长度L；所述波导包括依次相连的第一部分和第二部分，所述第一部分为调制器的光波导，所述第二部分为具有延迟功能的光子晶体波导；同时，所述光子晶体波导的长度需满足以下条件：X*Np+(L‑X)*No＝L*Ne。本发明提供的电极和波导群折射率匹配的电光调制器，结构简单，可以有效实现电极和波导群折射率匹配，易于实现，成本较低。

技术领域

本发明涉及光通信器件技术领域，具体涉及一种电极和波导群折射率匹配的电光调制器及其设计方法。

背景技术

在行波电极型的电光调制器的设计中，有一个关键的要素是需要保证调制器电信号和光信号在调制器中同步向前传播。这就要求两者的群速度相同，也就是说要保证两者的群折射率大小一致。

在某些结构的电光调制器中行波电极中电信号的群折射率一般都比较大，例如硅光调制器中行波电极的折射率会达到6；而波导的群折射率一般比较低，例如常规的硅光波导的群折射率一般在4左右。这样就会导致在调制器的行波电极上传播的微波信号的速度和在波导中的光波速度不同，此处微波信号和光波信号的群速度等于光速除以群折射率，进而降低调制器整体的调制效率。因此，需要对调制器进行特殊的设计，来保证行波电极和波导之间的群速度匹配或者群折射率一致。

参见图1所示，现有技术中，主流的匹配方案是在光波导上增加一段光学延迟环结构，即现有的电光调制器的波导包括两部分，一部分是调制器的光波导1，另一部分是光学延迟环状波导2，该光学延迟环状波导2中的光波速度和波导中的光波速度相同，通过增加光学延迟环结构的长度，使得光波信号在光波导中走过的路径更长，而电信号在电极上走过的路径较短，进而使得光波导和电极的等效长度相等，其中等效长度等于几何路径长度乘以群折射率。

然而，该光学延迟环状波导2为数个弯曲波导结构，为了使波导的群速度与行波电极的群速度匹配，该光学延迟环状波导2的长度不能太小；但是，由于波导布局空间的限制，其长度也不能太长，可见，该匹配方案不仅布局复杂，而且在实际使用中，受到极大的限制，适用范围小。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种电极和波导群折射率匹配的电光调制器，结构简单，可以有效实现电极和波导群折射率匹配，易于实现，成本较低。

因此鉴于上述传统光波导延迟环在匹配范围和设计灵活性上存在的问题有必要提出一种结构简单、匹配范围广、易于批量制造且成本低廉的电光调制器电极和波导群折射率匹配的方案。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种电极和波导群折射率匹配的电光调制器，所述电光调制器包括多个周期性重复的电光调制单元，所述电光调制单元的电极和波导的等效长度相等，所述电光调制单元包括：

射频电极，所述射频电极的长度为所述电光调制器的一个周期长度L；

波导，所述波导包括依次相连的第一部分和第二部分，所述第一部分为调制器的光波导，所述第二部分为具有延迟功能的光子晶体波导；同时，

所述光子晶体波导的长度需满足以下条件：

X*Np+(L-X)*No＝L*Ne

式中，X为所述光子晶体波导的长度，Np为所述光子晶体波导的群折射率，L为所述电光调制器的一个周期长度，No为所述调制器的光波导的群折射率，Ne为所述射频电极的群折射率。

在上述技术方案的基础上，所述光子晶体波导为基于光子晶体结构的具有慢波特性的光波导。

在上述技术方案的基础上，所述光子晶体波导的群折射率Np大于所述调制器的光波导的群折射率No。