[发明专利]低损耗高效率光子移相器

说明书

所公开的光子设备包括第一包覆层、包括耦合到第一介电部分的第一引线的第一电触件、包括耦合到第二介电部分的第二引线的第二电触件、包括包含第一材料的平板层的波导结构，以及第二包覆层。平板层可以耦合到第一电触件的第一介电部分和第二电触件的第二介电部分。第一介电部分和第二介电部分的介电常数可以大于第一材料的介电常数。

优先权要求

本申请要求于2020年1月29日提交的标题为“Low Loss High EfficiencyPhotonic Phase Shifter”的美国临时专利申请号62/967,166的优先权，该申请在此通过引用整体并入本文，如同全部和完全在本文阐述一样。

技术领域

本文的实施例一般而言涉及诸如移相器和开关之类的电光设备。

背景技术

电光(EO)调制器和开关已用于光学领域。一些EO调制器利用自由载流子电折射、自由载流子电吸收或DC克尔(Kerr)效应在操作期间修改光学特性，例如，改变通过EO调制器或开关传播的光的相位。作为示例，光学相位调制器可以用于集成光学系统、波导结构和集成光电子器件。

尽管在EO调制器和开关领域取得了进展，但本领域需要与EO调制器和开关相关的改进方法和系统。

发明内容

本文描述的一些实施例涉及诸如电光开关和移相器之类的光子设备。该设备可以包括第一包覆层、包括耦合到第一介电部分的第一引线的第一电触件、包括耦合到第二介电部分的第二引线的第二电触件、包括包含第一材料的平板层的波导结构，以及第二包覆层。平板层可以耦合到第一电触件的第一介电部分和第二电触件的第二介电部分。

第一介电部分和第二介电部分的介电常数可以大于第一材料在分隔第一介电部分和第二介电部分的方向上的介电常数。在大于1mK、小于77K、小于150K和/或在另一个温度范围内的第一温度处，第一介电部分和第二介电部分的介电常数可以大于第一材料的介电常数。在一些实施例中，第一材料是折射率大于第一包覆层和第二包覆层的折射率的透明材料。在一些实施例中，第一介电部分和第二介电部分的介电常数与第一材料的介电常数之间的比率为2或更大。

波导结构可以包括第一脊部分，该第一脊部分包括第一材料并且耦合到平板层，其中第一脊部分部署在第一电触件和第二电触件之间。脊部分可以部署在平板层的第一侧并且可以延伸到第一包覆层中，并且第一介电部分和第二介电部分可以在平板层的与波导结构的脊部分邻接的第一侧耦合到平板层。

在其它实施例中，脊部分部署在平板层的第一侧并且延伸到第一包覆层中，其中第一介电部分和第二介电部分在平板层的与第一侧相对的第二侧耦合到平板层。在一些实施例中，第一电触件和第二电触件部署在平板层的第二侧。

在一些实施例中，第一电触件通过从平板层的第二侧到平板层的第一侧穿过平板层而耦合到第一介电部分，并且第二电触件通过从平板层的第二侧到平板层的第一侧穿过平板层而耦合到第二介电部分。

在一些实施例中，第一介电部分和第二介电部分由钛酸锶(STO)、钛酸锶钡(BST)、氧化铪、氧化锆、氧化钛、氧化石墨烯、氧化钽、锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)或铌酸锶钡(SBN)中的一种构成。

在一些实施例中，第一材料是钛酸钡(BTO)、钛酸锶钡(BST)、铌酸锂、锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、氧化铝、氮化铝、或铌酸锶钡(SBN)中的一种。

本发明内容旨在提供对本文档中描述的一些主题的简要概述。因此，应该认识到的是，上述特征仅仅是示例，并且不应被解释为以任何方式缩小本文所描述的主题的范围或精神。本文所述主题的其它特征、方面和优点将从以下具体实施方式、附图说明和权利要求中变得清楚。

附图说明

为了更好地理解所描述的各种实施例，应结合以下附图来参考下面的具体实施方式，附图中相似的附图标记在整个图中指代对应的部分。