一种偏振不敏感相位调制器及调制方法技术

本申请公开了一种偏振不敏感相位调制器及调制方法，涉及光通信器件技术领域，该偏振不敏感相位调制器包括：脊型波导，包括平板波导和调制波导，平板波导上设有GSG行波电极结构；偏振分束器，用于将输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，并将第一模式偏振光输出至一个调制波导；第一偏振旋转器，用于入射该第二模式偏振光，并输出第一模式偏振光至另一个调制波导；S电极用于对两个调制波导内的偏振光产生相同的相移；第二偏振旋转器，用于入射相移后的一个第一模式偏振光，并输出第二模式偏振光；偏振合束器，用于将第一模式偏振光和第二模式偏振光进行合束。本申请，进行相位调制时，不仅具有偏振不敏感的效果，还具有较高的调制效率。

【技术实现步骤摘要】
一种偏振不敏感相位调制器及调制方法
本申请涉及光通信器件
，具体涉及一种偏振不敏感相位调制器及调制方法。
技术介绍
目前，硅基光子学平台作为集成光学平台，由于其与CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺兼容，具有高折射率差，使得硅基光子学平台具有易于大规模制作及易于集成两大优势。硅本身是中心对称的晶体结构，因此硅没有线性电光效应，而线性电光效应是目前高性能光调制器所需的。相关技术中，硅基调制器需要依靠等离子体色散效应，并利用离子注入形成PN结的方式实现，通过改变PN结的载流子浓度来改变硅波导的折射率，进而实现对光波振幅的调制。但是，由于SOI(Silicon-on-insulator，绝缘衬底上的硅)波导的结构特性，横电TE模和横磁TM模在硅波导中的模场分别具有较大的差异，因此，硅基调制器难以实现偏振不敏感的调制效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种偏振不敏感相位调制器及调制方法，以解决相关技术中硅基调制器难以实现偏振不敏感的相位调制效果的问题。本申请第一方面提供一种偏振不敏感相位调制器，其包括：脊型波导，其包括平板波导和位于平板波导表面的两个互相平行的调制波导，上述平板波导上设有GSG行波电极结构，每组相邻G电极和S电极之间均设置一个上述调制波导；偏振分束器，用于将输入波导的输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，并将第一模式偏振光输出至一个调制波导；第一偏振旋转器，其用于入射该第二模式偏振光，并输出第一模式偏振光至另一个调制波导；上述S电极用于加载射频信号后，对两个调制波导内的第一模式偏振光产生相同的相移；第二偏振旋转器，其用于入射相移后的一个第一模式偏振光，并输出第二模式偏振光；偏振合束器，其用于将相移后的另一个第一模式偏振光和第二偏振旋转器输出的第二模式偏振光进行合束。一些实施例中，两个上述调制波导分别为第一调制波导和第二调制波导，上述第一偏振旋转器设置于上述偏振分束器与第二调制波导之间，上述第二偏振旋转器位于上述第一调制波导与偏振合束器之间。一些实施例中，两个上述调制波导分别与偏振合束器之间设有热相移器，每个热相移器分别用于补偿一个调制波导上的初始相位。一些实施例中，上述脊型波导上掺杂形成第一P型重掺区、第一P型轻掺区、第一N型轻掺区、N型重掺区、第二N型轻掺区、第二P型轻掺区和第二P型重掺区；上述第一P型轻掺区位于第一P型重掺区和第一N型轻掺区之间，且与第一N型轻掺区相接触形成第一PN结；上述第二P型轻掺区位于第二N型轻掺区和第二P型重掺区之间，且与第二N型轻掺区相接触形成第二PN结；上述N型重掺区位于第一N型轻掺区和第二N型轻掺区之间，且N型重掺区与S电极形成欧姆接触，两个上述G电极分别与第一P型重掺区和第二P型重掺区形成欧姆接触。一些实施例中，上述第一PN结和上述第二PN结分别位于两个调制波导的中间位置。一些实施例中，上述GSG行波电极结构包括相互平行间隔设置的第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极，上述第二金属电极为位于中间的S电极。一些实施例中，上述平板波导远离GSG行波电极结构的一侧设有衬底层，上述衬底层包括靠近平板波导的二氧化硅衬底和远离平板波导的硅衬底。一些实施例中，上述平板波导远离衬底层的一侧设有二氧化硅覆盖层，上述GSG行波电极结构伸出上述二氧化硅覆盖层。一些实施例中，上述第一模式偏振光为TE偏振光，上述第二模式偏振光为TM偏振光。本申请第二方面提供一种基于上述的偏振不敏感相位调制器的调制方法，其包括步骤：偏振分束器将输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，并将第一模式偏振光输出至一个调制波导；第一偏振旋转器将偏振分束器入射的第二模式偏振光旋转，输出第一模式偏振光至另一个调制波导；平板波导上的GSG行波电极结构的S电极加载射频信号后，对两个调制波导内的第一模式偏振光产生相同的相移；第二偏振旋转器将相移后的一个第一模式偏振光旋转，并输出第二模式偏振光；偏振合束器将相移后的另一个第一模式偏振光和第二偏振旋转器输出的第二模式偏振光进行合束。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请的偏振不敏感相位调制器及调制方法，偏振分束器可将输入波导的输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，第一偏振旋转器可将偏振分束器输出的第二模式偏振光旋转并输出第一模式偏振光，使两个调制波导同时入射第一模式偏振光，并在S电极加载射频信号后，对两个调制波导内的第一模式偏振光产生相同的相移，然后将相移后一个第一模式偏振光通过第二偏振旋转器旋转并输出第二模式偏振光，与相移后的另一个第一模式偏振光合束，完成调制过程，使得该调制器获得偏振不敏感的效果，且两个调制波导为并联结构，不会对射频信号产生分压效果，具有较高的调制效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中偏振不敏感相位调制器的结构示意图；图2为图1中A-A截面示意图；图3为本申请实施例中调制方法的流程图。附图标记：1、输入波导；2、偏振分束器；3、第一偏振旋转器；4、脊型波导；40、平板波导；411、第一P型重掺区；412、第一P型轻掺区；413、第一N型轻掺区；414、N型重掺区；415、第二N型轻掺区；416、第二P型轻掺区；417、第二P型重掺区；421、第一金属电极；422、第二金属电极；423、第三金属电极；431、二氧化硅衬底；432、硅衬底；433、二氧化硅覆盖层；44、第一调制波导；45、第二调制波导；5、第二偏振旋转器；6、偏振合束器；7、第一热相移器；8、第二热相移器；9、输出波导。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本申请实施例提供了一种偏振不敏感相位调制器及调制方法，其能解决相关技术中硅基调制器难以实现偏振不敏感的相位调制效果问题。如图1和图2所示，本申请实施例的偏振不敏感相位调制器，其包括输入波导1、偏振分束器2、第一偏振旋转器3、脊型波导4、第二偏振旋转器5和偏振合束器6。脊型波导4包括平板波导40和位于平板波导40表面的两个互相平行的调制波导，平板波导40上设有GSG(Ground-Signal-Ground，地-信号-地)行波电极结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振不敏感相位调制器，其特征在于，其包括：/n脊型波导(4)，其包括平板波导(40)和位于平板波导(40)表面的两个互相平行的调制波导，所述平板波导(40)上设有GSG行波电极结构，每组相邻G电极和S电极之间均设置一个所述调制波导；/n偏振分束器(2)，用于将输入波导(1)的输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，并将第一模式偏振光输出至一个调制波导；/n第一偏振旋转器(3)，其用于入射该第二模式偏振光，并输出第一模式偏振光至另一个调制波导；所述S电极用于加载射频信号后，对两个调制波导内的第一模式偏振光产生相同的相移；/n第二偏振旋转器(5)，其用于入射相移后的一个第一模式偏振光，并输出第二模式偏振光；/n偏振合束器(6)，其用于将相移后的另一个第一模式偏振光和第二偏振旋转器(5)输出的第二模式偏振光进行合束。/n

【技术特征摘要】
1.一种偏振不敏感相位调制器，其特征在于，其包括：
脊型波导(4)，其包括平板波导(40)和位于平板波导(40)表面的两个互相平行的调制波导，所述平板波导(40)上设有GSG行波电极结构，每组相邻G电极和S电极之间均设置一个所述调制波导；
偏振分束器(2)，用于将输入波导(1)的输入光波分成第一模式偏振光和第二模式偏振光，并将第一模式偏振光输出至一个调制波导；
第一偏振旋转器(3)，其用于入射该第二模式偏振光，并输出第一模式偏振光至另一个调制波导；所述S电极用于加载射频信号后，对两个调制波导内的第一模式偏振光产生相同的相移；
第二偏振旋转器(5)，其用于入射相移后的一个第一模式偏振光，并输出第二模式偏振光；
偏振合束器(6)，其用于将相移后的另一个第一模式偏振光和第二偏振旋转器(5)输出的第二模式偏振光进行合束。


2.如权利要求1所述的偏振不敏感相位调制器，其特征在于：两个所述调制波导分别为第一调制波导(44)和第二调制波导(45)，所述第一偏振旋转器(3)设置于所述偏振分束器(2)与第二调制波导(45)之间，所述第二偏振旋转器(5)位于所述第一调制波导(44)与偏振合束器(6)之间。


3.如权利要求2所述的偏振不敏感相位调制器，其特征在于：两个所述调制波导分别与偏振合束器(6)之间设有热相移器，每个热相移器分别用于补偿一个调制波导上的初始相位。


4.如权利要求1所述的偏振不敏感相位调制器，其特征在于：
所述脊型波导上掺杂形成第一P型重掺区(411)、第一P型轻掺区(412)、第一N型轻掺区(413)、N型重掺区(414)、第二N型轻掺区(415)、第二P型轻掺区(416)和第二P型重掺区(417)；
所述第一P型轻掺区(412)位于第一P型重掺区(411)和第一N型轻掺区(413)之间，且与第一N型轻掺区(413)相接触形成第一PN结；
所述第二P型轻掺区(416)位于第二N型轻掺区(415)和第二P型重掺区(417)之间，且与第二N型轻掺区(415)相接触形成第二PN结；

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇光，肖希，李淼峰，王磊，陈代高，胡晓，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42