[发明专利]一种中红外移相器

说明书

本发明公开了一种中红外移相器。包括衬底；平板光波导形成在衬底之上；图形化加热层位于平板光波导的中部上；脊波导形成在平板光波导和图形化加热层的中间上；两个图形化电极分别形成在图形化加热层的两侧上；包层形成脊波导上。本发明将中红外光信号经输入波导输入移相器件，通过加热控制结构给石墨烯通电产生热能加热波导，调制波导的折射率从而改变经过移相器的光信号的输出相位，解决了传统绝缘体上硅基器件在中红外损耗过大无法工作的问题。

技术领域

本发明属于光通讯技术、光探测技术及激光雷达领域的一种移相器件，尤其涉及一种中红外的硫系玻璃/硅混合波导移相器件。

背景技术

二十一世纪以来，互联网、物联网、云计算、大数据等技术迅速发展，对信息的产生和需求急剧增长，导致通信数据量逐年增加，带宽需求持续增长。片上光互联由于其具有低串扰、低延时、高集成度、大容量等优势，契合下一代数据中心对互联技术的需求，因此近年来被大量研究和报道。片上集成光开关是光交换网络中心的核心器件，相较于传统的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)光开关，具有体积小、功耗小、无惯性、响应速度快及精度高等优势。而光开关的核心器件则是光移相器，因此移相器的性能对光交换网络至关重要。另外，物联网、云计算等也同样促进了三维感知技术的发展与繁荣，而三维感知的主要硬件结构是激光雷达。目前激光雷达主要采用机械扫描方式，其结构较大、速度较慢且具有惯性而扫描精度不高。相控阵技术是避免机械结构缺陷的一种绝佳技术途径，而近年来片上光学雷达的发展更是如火如荼。而移相器是片上集成光学相控阵雷达的一个重要组成部件，是实现相控阵雷达扫描的重要途径之一，因此移相器的研究是非常必要的。

发明内容

为了解决在中红外波段基于SOI平台制备的移相器损耗过大而无法工作的问题，本发明提供一种基于硫系玻璃/硅混合平台的移相器件，从而克服现有的技术平台缺陷。

本发明通过在硅和硫系玻璃之间夹置石墨烯实现高效热调光相移器。利用硫系玻璃/硅混合波导结构引入透明加热层，结合低折射率硫系材料包层能够有效保护波导不受外界环境干扰且不引起额外的光损耗，采用电极引出结构隔绝电极对光场分布的影响且便于电学布线，能够拓展光网络的集成度。通过不同强度的电信号控制石墨烯产生不同功率加热硫系玻璃/硅混合波导，从而实现对输入光信号进行调制，改变混合波导输出光的相位。

本发明所采用的技术方案是包括：

包括衬底；

包括平板光波导，形成在衬底之上；

包括图形化加热层，位于平板光波导的中部上；

包括脊波导，形成在平板光波导和图形化加热层的中间上；

包括两个图形化电极，分别形成在图形化加热层的两侧上；

包括包层，形成于脊波导上。

所述的脊波导位于平板光波导中上，硫系包层形成在平板光波导上，且包覆图形化加热层、图形化电极和脊波导，提供波导保护。

还包括两个图形化电极，两个图形化电极分别经各自的一个电极引出结构连接到外部的电极控制电路。

所述衬底材质为蓝宝石、氟化钙、氟化镁等中红外透明材质。

所述平板光波导的材质为硅等热敏材料。

所述图形化加热层的材质为石墨烯。

所述图形化电极的材质为任何导电材料，包括但不限于金属。

所述脊波导的材质为高折射率硫系玻璃材料，高折射率是指折射率与硅相近。

所述包层的材质为低折射率硫系玻璃材料，低折射率是指折射率小于脊波导的折射率。

所述的电极引出结构为任何导电材料，包括但不限于金属。