[发明专利]一种光学调制器以及相关装置

说明书

本申请实施例公开了一种光学调制器以及相关装置，该光学调制器可应用于光模块以及网络设备中。该光学调制器包括：波导层、电光材料层和电极，波导层包括亚波长波导；电光材料层设置于亚波长波导的表面，亚波长波导用于扩散波导层中的光场至电光材料层内；电极设置于电光材料层的表面，电极之间的连线与电光材料层所在平面平行，或，电极设置于电光材料层的两侧，电极之间的连线与电光材料层所在平面相交；电极用于向电光材料层施加电信号。通过波导层中的亚波长波导，扩散波导层中的光场至电光材料层内，该光学调制器在提升光电调制器带宽的同时，简化了工艺，降低制备成本，提升电光材料应用于光学调制器的实用性。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光学调制器以及相关装置。

背景技术

在光电子集成电路中，光学调制器是最重要的集成器件之一。近年来随着人工智能以及大数据计算的兴起，人们对通信的容量、带宽和速率需求呈爆发式增长，光学调制器获得飞速发展。带宽和调制效率是衡量光学调制器器件性能的两种重要参数。

传统的光学调制器(例如硅光调制器)受到电子迁移速率的限制，其理论带宽极限小于70千兆赫兹(gigahertz，GHz)。通过使用具有高电光效应的电光材料(例如：有机高分子聚合物或铌酸锂薄膜等)，可以提升光学调制器的带宽。

现有技术中，常用方案为在波导狭缝中填充有机高分子聚合物，或者，在铌酸锂薄膜中刻蚀出波导层，使得光场限制于电光材料中。然而，波导狭缝的尺寸较小，在该波导狭缝中填充有机高分子聚合物异常困难；铌酸锂薄膜的理化性质非常稳定，在该铌酸锂薄膜中刻蚀波导层非常困难。上述方案均存在工艺复杂，制备成本高，实用性低等缺陷。

发明内容

本申请实施例提供了一种光学调制器以及相关装置，以简化工艺，从而降低制备成本和提升电光材料应用于光学调制器的实用性。

第一方面，本申请实施例提出了一种光学调制器。该光学调制器包括：波导层、电光材料层和电极，该波导层中包括亚波长波导；该电光材料层设置于该亚波长波导的表面，该亚波长波导用于扩散该波导层中的光场至该电光材料层内；该电极设置于该电光材料层的表面，该电极之间的连线与该电光材料层所在平面平行，或，该电极设置于该电光材料层的两侧，该电极之间的连线与该电光材料层所在平面相交；该电极用于向该电光材料层施加电信号。该波导层的材料包括硅、氮化硅或三五族材料。该电光材料层的材料包括有机高分子聚合物、钽酸锂薄膜、铌酸锂薄膜或钛酸钡薄膜。该电极的材料包括石墨烯或透明导电氧化物。

本申请实施例中，通过亚波长波导改变波导层的折射率，使得波导层的折射率与电光材料层折射率的差值变小，从而使得光场被扩散到电光材料层中。利用波导层的常用材料，例如硅或氮化硅便于刻蚀加工的特点，刻蚀形成亚波长波导。电光材料层设置于亚波长波导的表面，无需对电光材料进一步加工，通过波导层中的亚波长波导扩散波导层中光场至电光材料层内。在提升光电调制器带宽的同时，简化了工艺，降低制备成本，提升电光材料应用于光学调制器的实用性。

结合第一方面，在一些实现方式中，该波导层包括分束器和合束器。其中，该分束器和该合束器分别设置于该亚波长波导两侧；该亚波长波导具体用于，扩散该分束器输出的光场至该电光材料层内；该亚波长波导具体用于，扩散该电光材料层中光场至该合束器内。本申请实施例提出的光学调制器，可以是两个波导臂的光学调制器(即包括分束器与合束器的波导层)，提升了方案的实现灵活性。

结合第一方面，在一些实现方式中，该波导层为单个波导，该亚波长波导还用于扩散该电光材料层中光场至该波导层内。本申请实施例提出的光学调制器，可以是两个波导臂的光学调制器(即包括分束器与合束器的波导层)，提升了方案的实现灵活性。