一种铌酸锂电光调制器制造技术

本发明专利技术涉及一种铌酸锂电光调制器，特别涉及一种低半波电压铌酸锂电光调制器，属于铌酸锂电光调制器技术领域。本发明专利技术将行波电极和直流偏置电极合二为一，通过匹配电路上的电容实现了只将直流电压加载在行波电极的中心电极上的作用，保证了直流调制的进行，同时，利用电容的通高频性质，没有影响微波的传播，保证了调制器的高速调制。提高了器件集成度，在保持芯片长度不变和器件整体尺寸不变的条件下，芯片上的电极长度大幅度增加，从而大幅降低了调制器的直流半波电压和微波半波电压。

【技术实现步骤摘要】
一种铌酸锂电光调制器
本专利技术涉及一种铌酸锂电光调制器，特别涉及一种低半波电压铌酸锂电光调制器，属于铌酸锂电光调制器
，所述的低半波电压是指本专利技术中所涉及的铌酸锂电光调制器中的半波电压较现有技术中的铌酸锂电光调制器中的半波电压有所降低。
技术介绍
以铌酸锂材料为基础的集成光学器件，例如集成光学电光调制器、光开关、电场传感器以及磁场传感器等器件的研究引起了许多研究者的关注。高速铌酸锂电光调制器具有光谱工作范围宽、驱动电压低、插入损耗小、消光比高、啁啾可以为零或可调、可靠性高和易于大规模生产等优点，成为目前应用于微波光子学、高速长距离光通信等领域的主流调制器。铌酸锂电光调制器中，主要有两处电极，行波电极和直流偏置电极。其中调制器行波电极采用共面波导(CPW)传输线结构，由3根金属线条组成，中间为信号电极，两边为地电极。微波传输方向与光波传输方向相同，在光电互作用区域的两个波导分支上产生大小相等，方向相反的电场，从而对两路光波产生调制作用。由于铌酸锂晶体的电光效应，两路光波会产生大小相等，符号相反的相位差。当两路光波发生干涉时，微波信号就可以加载到光波上。而传输到共面波导末端的微波信号进入输出匹配电路，消耗在匹配负载上。直流偏置电极，主要作用是调节器件的偏置工作点，即施加合适的偏置相位给器件使其正常工作，例如当铌酸锂波导强度调制器被运用到CATV(CommunityAntennaTelevision)系统中的时候，马赫-泽德干涉仪必须工作在线性工作点(即偏置相位为π/2)附近，此时器件线性响应最佳；应用于光纤通信系统中的铌酸锂外调制器也同样需要一个稳定的偏置相位，这样光传输系统的误码率能够得到有效的降低；当铌酸锂调制器被应用到光开关领域时，这样的光开光器件同样需要将器件偏置在合适的工作点处，这样能够使光开光的透光率灵活地在最大最小值之间来回转换，而此时器件对应的分别是固定的“0”和“π”工作点，这样有利于提高器件的消光比；另外，铌酸锂器件在实际的工程应用当中，一些内外界因素例如温度、外电场、应力等等以及器件本身的缺陷都会对铌酸锂集成光学器件的调制相位的稳定性产生非常大的影响，从而使器件的偏置工作点发生漂移，工作点幅度漂移大小有时较小有时非常大，漂移频率大小也有时较小有时较大。为了使器件在这些因素的影响下偏置工作点不稳定，也要通过直流偏置电极来控制。铌酸锂电光调制器的重要指标之一是半波电压，包括微波半波电压和直流半波电压。微波半波电压和直流半波电压分别由行波电极和直流偏置电极的结构来决定。在器件的实际应用中往往希望半波电压越小越好，在器件设计中也将低半波电压作为设计目标，但低半波电压设计往往导致器件其他性能的降低。在其他结构参数不变的情况下，电极长度越长，半波电压越低。但是单纯增大电极长度会导致器件体积相应增大，影响实际使用。现有的铌酸锂电光调制器结构如图1所示，其中1为铌酸锂衬底、2为波导、3为行波电极、4为直流偏置电极、5为匹配电路板、6为匹配电极、7为互联金丝、8为负载电阻，9为微波输入，10为直流偏置电压输入。微波信号9输入到行波电极上后，沿着行波电极传播到匹配电路板5，最终在负载电阻上消耗掉，完成微波对光波的调制作用。直流偏置电压10加载在直流偏置电极4上，控制调制器的偏置工作点。器件工作时，微波调制与直流调制分别在行波电极3和直流偏置电极4上进行，调制器芯片1上需要设置2个电极。上述的结构使得调制器的半波电压较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种铌酸锂电光调制器，在保证铌酸锂电光调制器微波调制和直流控制的同时，大幅降低了调制器的直流半波电压和微波半波电压。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种铌酸锂电光调制器，该调制器包括铌酸锂衬底、波导、行波电极和匹配电路；所述的波导位于铌酸锂衬底上表面的内部；所述的行波电极位于铌酸锂衬底上表面；所述的波导位于行波电极之间；所述的匹配电路与行波电极连接。所述的波导为马赫-泽德干涉光路，位于铌酸锂衬底上表面的内部。所述的波导马赫-泽德干涉光路的两臂位于行波电极之间。所述的行波电极为共面波导结构。所述的行波电极由三金属条构成，中心的金属条为信号电极，两侧的金属条为地电极。所述的匹配电路包括匹配电极、金丝、负载电阻和两个电容。所述匹配电极为共面波导结构。所述匹配电极中的信号电极与负载电阻连接，所述匹配电极中的一个地电极与其中一个电容连接；所述匹配电极中的另一个地电极与另外一个电容连接。所述匹配电极中的信号电极通过金丝与行波电极的信号电极连接。所述匹配电极中的一个地电极通过金丝与行波电极的一个地电极连接；所述匹配电极中的另一个地电极通过金丝与行波电极的另一个地电极连接。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：本专利技术将行波电极和直流偏置电极合二为一，通过匹配电路上的电容实现了只将直流电压加载在行波电极的中心电极上的作用，保证了直流调制的进行，同时，利用电容的通高频性质，没有影响微波的传播，保证了调制器的高速调制。提高了器件集成度，在保持芯片长度不变和器件整体尺寸不变的条件下，芯片上的电极长度大幅度增加，从而大幅降低了调制器的直流半波电压和微波半波电压。附图说明图1是现有的铌酸锂电光调制器结构示意图；图2是本专利技术的低半波电压铌酸锂电光调制器结构示意图。具体实施方式一种低半波电压铌酸锂电光调制器，该调制器包括铌酸锂衬底1、波导2、行波电极3和匹配电路5；所述的匹配电路5包括匹配电极6、金丝7、负载电阻8和两个电容11；所述的波导2位于铌酸锂衬底1上表面的内部；所述的行波电极3位于铌酸锂衬底1上表面；所述的波导2位于行波电极3之间；所述的波导2为马赫-泽德干涉光路，位于铌酸锂衬底1上表面的内部；所述的行波电极3位于铌酸锂衬底1上表面，为共面波导结构，由3个金属条构成，中心的金属条为信号电极，两侧的金属条为地电极；所述的波导2马赫-泽德干涉光路的两臂位于行波电极3之间；所述匹配电极6为共面波导结构，所述匹配电极6中的信号电极与负载电阻8连接，所述匹配电极6中的一个地电极与其中一个电容11连接；所述匹配电极6中的另一个地电极与另外一个电容11连接；所述匹配电极6中的信号电极通过金丝7与行波电极3的信号电极连接；所述匹配电极6中的一个地电极通过金丝7与行波电极3的一个地电极连接；所述匹配电极6中的另一个地电极通过金丝7与行波电极3的另一个地电极连接。工作过程：光波从铌酸锂衬底1左端输入，进入波导2，经过整个波导2的马赫-泽德干涉光路后，从铌酸锂衬底1右端输出。行波电极3设置于波导2之间，中间为信号电极，上下两端为地电极。微波通过行波电极3的输入端口9进入行波电极3后，沿着行波电极3传播；微波同时对波导2中的光波进行调制；微波在行波电极3右端进入匹配电路5，其中行波电极3通过金丝7与匹配电路5上的匹配电极6互联，微波进入匹配电极6后，由于电容11对微波是导通的，所以微波最终在负载电阻8上消耗掉，整个微波信号调制过程完成。直流偏置电压通过匹配电路5的直流焊盘10输入，然后加载到匹配电路5上的匹配电极6上，由于电容11对直流偏置电压的隔断作用，直流偏置电压只能加载在行波电极3中心信号电极上，而上下两端的地电极为零电位，保证了直流偏置电压的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：该调制器包括铌酸锂衬底(1)、波导(2)、行波电极(3)和匹配电路(5)；所述的波导(2)位于铌酸锂衬底(1)上表面的内部；所述的行波电极(3)位于铌酸锂衬底(1)上表面；所述的波导(2)位于行波电极(3)之间；所述的匹配电路(5)与行波电极(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：该调制器包括铌酸锂衬底(1)、波导(2)、行波电极(3)和匹配电路(5)；所述的波导(2)位于铌酸锂衬底(1)上表面的内部；所述的行波电极(3)位于铌酸锂衬底(1)上表面；所述的波导(2)位于行波电极(3)之间；所述的匹配电路(5)与行波电极(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：所述的波导(2)为马赫-泽德干涉光路，位于铌酸锂衬底(1)上表面的内部。3.根据权利要求2所述的一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：所述的波导(2)马赫-泽德干涉光路的两臂位于行波电极(3)之间。4.根据权利要求1所述的一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：所述的行波电极(3)为共面波导结构。5.根据权利要求4所述的一种铌酸锂电光调制器，其特征在于：所述的行波电极(3)由3个金属条构成，中心的金属条为信号电极，两侧的金属条为地电极。6.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建伟，夏君磊，郑国康，刘瑞丹，乔建坤，宁智超，徐玉亮，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11