一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，自上而下依次包括造型电极、铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底，所述造型电极包括至少两个电极组，每个电极组均包括宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形阵列单元。通过使用本发明专利技术，不仅能对输入光实现多选1，还能实现多合1功能，解决当前光开关响应速度慢、体积庞大、带宽窄的问题，为满足迅速增长的光网络需求提供了一种新方案，能实现易集成、消光比高、调制带宽大的技术效果。本发明专利技术作为一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，可广泛应用于电光开关领域。可广泛应用于电光开关领域。可广泛应用于电光开关领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关


[0001]本专利技术涉及电光开关领域，尤其涉及一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关。

技术介绍

[0002]光开关作为光网络的核心，在光通信、光信号处理、光计算机等领域都起到关键作用。光开光可分为机械式和非机械式。无论是机械式还是非机械式的光开管在响应速度大多在ms量级，难以满足未来光开关快速响应的需求，部分机械式光开关尺寸较大，难以集成化，有的存在活动部件，从而影响系统稳定性，此外，大多数光开关主要集中在红外波段，可见光波段的光开关受关注较少。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，以解决当前光开关响应速度慢、体积庞大、带宽窄的问题。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，自上而下依次包括造型电极、铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底，所述造型电极包括至少两个电极组，每个电极组均包括宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形阵列单元。
[0005]进一步，还包括输出端光纤和输入端光纤，所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元靠近输入端光纤，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元靠近输出端光纤。
[0006]进一步，所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元内的椭圆形的宽度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元内的等腰三角形的高度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大。
[0007]进一步，所述电极组之间设有间隔。
[0008]进一步，所述电极组为对称分布。
[0009]进一步，所述衬底为二氧化硅。
[0010]进一步，所述基底为块状铌酸锂。
[0011]进一步，所述铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底均采用平板结构。
[0012]进一步，实现多选一功能：
[0013]将电压源的正极连接宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形阵列电极单元，电压源的负极连接底电极；
[0014]将输入光分别从输入端光纤输入；
[0015]根据所需选择的输入光在对应的两电极间施加电压；
[0016]基于施加电压后的高度渐变的等腰三角形阵列电极单元的工作，改变对应输入光的传播方向，并到达输出端光纤，实现多选一功能。
[0017]进一步，实现多合一功能：
[0018]将电压源的正极连接宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形
阵列电极单元，电压源的负极连接底电极；
[0019]将输入光分别从输入端光纤输入；
[0020]对所有的电极施加电压；
[0021]基于施加电压后的高度渐变的等腰三角形阵列电极单元的工作，将所有输入光汇聚并经由输出端光纤输出，实现多合一功能。
[0022]本专利技术方法及系统的有益效果是：本专利技术通过独特的电极结构设计，利用晶体的电光效应，不仅能对输入光实现N选1，还能实现N合1功能。用于解决当前光开关响应速度慢、体积庞大、带宽窄的问题，为满足迅速增长的光网络需求提供了一种新方案，能实现易集成、消光比高、调制带宽大的技术效果。
附图说明
[0023]图1是本专利技术具体实施例的主视图；
[0024]图2是本专利技术具体实施例的俯视图；
[0025]图3是本专利技术具体实施例的整体示意图；
[0026]图4是应用本专利技术具体实施例的四选一工作效果示意图；
[0027]图5是应用本专利技术具体实施例的四合一工作效果示意图。
[0028]附图标记：001～004、输入端光纤；005、输出端光纤；100、造型电极；200、铌酸锂薄膜波导；300、衬底；400、底电极；500、基底；101～104、宽度渐变的椭圆形阵列电极单元；111～114、高度渐变的等腰三角形阵列电极单元。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0030]参照图1、图2和图3，本专利技术提供了一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，自上而下依次包括造型电极、铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底，所述造型电极包括至少两个电极组，每个电极组均包括宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形阵列单元。
[0031]进一步作为本方法的优选实施例，所述铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底均采用平板结构。
[0032]具体地，所述电极组的电极材料为金，所述电极组的电极结构单元厚度为100nm，所述铌酸锂薄膜波导200厚度为10μm，形成波导区，所述底电极材料为金，厚度为0.5mm，底电极400与造型电极100构成本专利技术电光开关的非共面电极结构。
[0033]进一步作为本方法的优选实施例，还包括输出端光纤和输入端光纤，所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元靠近输入端光纤，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元靠近输出端光纤。
[0034]具体地，该电光开关采用光纤进行输入和输出，如图3所示，有4个输入端口在本专利技术电光开关前，有且仅有1个输出端口在本专利技术电光开关后。各输入端口的位置与各电极组一一对应(输入端口的中心与对电极组中心在x方向坐标相同)，每个电极组沿着铌酸锂薄
膜波导200长度的方向设置，即图中y轴方向，其中宽度渐变的椭圆形阵列电极单元元靠近输入端，高度渐变的等腰三角形阵列电极单元靠近输出端。
[0035]本电光开关的输出位置在波导层200后端面的中央，输出端光纤005与电光开关的输出位置间隔一段距离(y轴方向上)。
[0036]进一步作为本方法的优选实施例，所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元内的椭圆形的宽度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元内的等腰三角形的高度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大。
[0037]铌酸锂薄膜是具有较高电光系数的材料，当造型电极100连接电压源的正极，底电极400连接电压源的负极，即在两层电极中施加电压。由于铌酸锂的电光效应，在波导区，连接了电压源正极的电极单元的相应位置折射率会变大。具体表现为，当电压源的正极连接宽度渐变的椭圆形阵列电极单元101，电压源负极连接底电极400时，电压源施加正电压，波导层中宽度渐变的椭圆形阵列电极单元101相应区域的折射率会变大，形成光束聚焦区，其效果相当在波导区形成一个宽度渐变“透镜”阵列，能对输入的光束聚焦，施加电压的大小会影响“透镜”阵列对光束的聚焦效果，施加电压越大，“透镜”阵列对光束的聚焦效果越强。可根据不同的使用场景调节施加电压的大小能使输出光更好耦合到与本专利技术电光开关输出端连接的器件。同样地，电压源的正极连接高度渐变的等腰三角形阵列电极单元102，电压源负极连接底电极400时，电压源施加正电压，波导层中高度渐变的等腰三角形阵列电极单元102相应区域的折射率会变大，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，其特征在于，自上而下依次包括造型电极、铌酸锂薄膜波导、衬底、底电极和基底，所述造型电极包括至少两个电极组，每个电极组均包括宽度渐变的椭圆形阵列电极单元和高度渐变的等腰三角形阵列单元。2.根据权利要求1所述一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关的工作原理，其特征在于，还包括输出端光纤和输入端光纤，所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元靠近输入端光纤，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元靠近输出端光纤。3.根据权利要求2所述一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，其特征在于：所述宽度渐变的椭圆形阵列电极单元内的椭圆形的宽度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大，所述高度渐变的等腰三角形阵列单元内的等腰三角形的高度由输入端光纤至输出端光纤的方向逐渐增大。4.根据权利要求1所述一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，其特征在于：所述电极组之间设有间隔。5.根据权利要求1所述一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，其特征在于：所述电极组为对称分布。6.根据权利要求1所述一种基于铌酸锂薄膜的宽光谱电光开关，其特征在于：所述衬底为二氧化硅。7.根据权利要求1所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲，关道钊，朱文国，高卓林，余健辉，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：