[实用新型]一种铌酸锂薄膜电光调制器

说明书

本实用新型公开了一种铌酸锂薄膜电光调制器，包括：铌酸锂薄膜芯片、高数值孔径光纤、光纤套管，所述高数值孔径光纤放置于所述光纤套管中，所述高数值孔径光纤的光纤纤芯和所述铌酸锂薄膜芯片的光波导精密对准，所述铌酸锂薄膜芯片的端面和所述光纤套管的端面相连接。与采用普通单模光纤进行耦合粘接的铌酸锂薄膜电光调制器相比，本发明提出的采用高数值孔径光纤的耦合粘接方法具有更好的光波模场匹配程度，可以获得光纤耦合损耗更低、光学插入损耗更低的铌酸锂薄膜电光调制器。

技术领域

本实用新型可应用于光纤通信、微波光子学、量子保密通信技术领域，尤其涉及一种铌酸锂薄膜电光调制器。

背景技术

基于铌酸锂晶体的低损耗光波导和线性电光效应等优异物理性质的电光调制器、偏振控制器等光器件在光纤传感、光纤通信、微波光纤链路、微波光子雷达、量子保密通信等领域有着十分广泛的应用。

近年来，随着大尺寸、低损耗的铌酸锂薄膜晶圆的制备技术的成熟，基于铌酸锂薄膜材料的各种光电器件，体现出了明显优于铌酸锂块状体材料的性能，如光波导弯曲半径更小、光调制驱动电压更低、调制速率更高等，可以制作出体积更小、功耗更低、集成度更高、调制带宽更高的新型铌酸锂光电器件。

现有铌酸锂电光调制器常使用保偏或非保偏的普通单模光纤作为光信号的输入端口和输出端口。光纤纤芯的数值孔径一般在0.1～0.15，光纤的纤芯直径一般在8.5±0.5μm，因此在1550nm波长的光波模场直径约为10.0±0.5μm。因此，在现有铌酸锂电光调制器中，为实现低耦合损耗，传输于铌酸锂光波导模式的模场直径一般在8～10μm。

然而，形成于铌酸锂薄膜中的光波导的结构尺寸一般在1μm～5μm量级甚至亚μm量级。使用smart-cut工艺制作的铌酸锂薄膜的厚度甚至可达到数百nm的量级，使用精密减薄抛光工艺制作的铌酸锂薄膜的厚度一般在1～20μm量级。因此，铌酸锂薄膜光波导模式的模场直径一般在数μm甚至小于1μm。由此可见，当铌酸锂薄膜光波导与模场直径为10±0.5μm的普通单模光纤进行耦合粘接时，两种光波模式分布的巨大差异必然会导致铌酸锂薄膜电光调制器存在着极大的耦合损耗，无法满足工程领域中的实际应用。例如，在基于微波光子技术的光纤链路系统中，光调制器的插入损耗直接影响着系统的链路增益，因而高性能的微波光子链路系统往往需要低光学插入损耗的光调制器。

实用新型内容

针对上述问题，本发明提出了一种铌酸锂薄膜电光调制器，采用光纤纤芯数值孔径在0.15～0.6、纤芯直径在1.0μm～7.0μm的高数值孔径光纤作为器件的输入光纤和输出光纤，并与铌酸锂薄膜光波导进行耦合粘接。高数值孔径光纤的光波模式分布与铌酸锂薄膜光波导的模式分布之间的匹配程度更好，因而电光调制器可以获得更低的耦合损耗和光学插入损耗。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种铌酸锂薄膜电光调制器，包括：铌酸锂薄膜芯片、高数值孔径光纤、光纤套管，

所述高数值孔径光纤放置于所述光纤套管中，所述高数值孔径光纤的光纤纤芯和所述铌酸锂薄膜芯片的光波导精密对准，所述铌酸锂薄膜芯片的端面和所述光纤套管的端面相耦合粘接连接。

其中，所述高数值孔径光纤放置于所述光纤套管的沟槽或圆孔中，沟槽或圆孔与光纤之间的空隙中填充紫外胶水固化，所述铌酸锂薄膜芯片的端面和所述光纤套管的端面之间填充紫外胶水进行耦合粘接连接。

其中，所述高数值孔径光纤为纤芯数值孔径在0.15至0.6、纤芯直径在 1.0μm～7.0μm的保偏单模光纤或非保偏单模光纤。

其中，所述高数值孔径光纤的纤芯数值孔径在0.3至0.5。