一种片上多物理场调控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种片上多物理场调控装置，包括信号发生器、光源及异质集成光调制器，信号发生器及光源分别与异质集成光调制器连接，信号发生器输出调制电信号至异质集成光调制器，光源输出光载波至异质集成光调制器，异质集成光调制器包括电极层、光波导层及电光材料层，电光材料层覆盖在光波导层的表面，电极层设于电光材料层的表面，光波导层内设有用于限制光载波的基于微纳结构的空隙结构。本实用新型专利技术提出的多物理场调控装置在工艺上兼容现有的微纳加工工艺，可以融合多介质材料的优势，结构上基于微纳结构的空隙结构，可以增强光载波、调制电信号与电光材料之间的相互作用，提高了电光调制器的调制效率和带宽性能。提高了电光调制器的调制效率和带宽性能。提高了电光调制器的调制效率和带宽性能。

【技术实现步骤摘要】
一种片上多物理场调控装置


[0001]本技术属于芯片领域，尤其涉及一种片上多物理场调控装置。

技术介绍

[0002]随着数据中心、光通信的发展，数据流量呈现爆炸式增长，研究新一代具有超带宽、高调制效率的片上光调制器变得尤为重要。传统的基于铌酸锂材料的调制器，受限于铌酸锂本身电光系数低，器件的尺寸一般在厘米量级，对于大规模集成非常具有挑战性，也增加了片上光调制器设备的成本。随着硅基光子学的发展，人们开始探索在硅基上实现光调制器，然而由于硅材料本身是中心对称晶体，缺少二阶非线性效应，目前硅基电光调制器大多基于等离子体色散效应，通过调控载流子的浓度进而改变硅材料的折射率。然而该调制机理的调制速率和调制带宽受到载流子寿命的限制，并且难以实现单独的相位调制。
[0003]常见的多物理场调控的设计方案：空隙波导异质集成光调制器、亚波长光栅波导异质集成光调制器、表面等离子体激元
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介质异质集成光调制器，这种方案中空隙波导异质集成光调制器随着空隙宽度的增加会大幅度降低对光载波的限制能力，降低空隙波导的宽度也会给制作带来挑战性，同时空隙波导对于制作误差的容忍度较低；亚波长光栅波导异质集成光调制器可以将光载波扩散到电光材料中，但是介质块之间的电光材料极化效率低，同时电极的间距增大，降低了光调制器的调制效率；基于表面等离子激元结构
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介质异质集成光调制器可以将光载波强约束在金属的表面与电光材料强相互作用，但是器件整体的光损耗大。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种片上多物理场调控装置，旨在解决现有的电光调制器的调制效率低的问题。
[0005]本技术是这样实现的，一种片上多物理场调控装置，包括信号发生器、光源及异质集成光调制器，所述信号发生器及光源分别与所述异质集成光调制器连接，所述信号发生器输出调制电信号至所述异质集成光调制器，所述光源输出光载波至所述异质集成光调制器，所述异质集成光调制器包括电极层、光波导层及电光材料层，所述电光材料层覆盖在所述光波导层的表面，所述电极层设于所述电光材料层的表面，所述光波导层内设有用于限制光载波的基于微纳结构的空隙结构。
[0006]本技术的进一步技术方案是：所述光波导层包括输入光单元、调制单元及输出光单元，所述输入光单元的输入端与所述光源连接，所述输入光单元的输出端与所述调制单元的输入端连接，所述输出光单元的输入端与所述调制单元的输出端连接。
[0007]本技术的进一步技术方案是：所述调制单元包括电连接结构及空隙结构，所述空隙结构包括第一波导块及第二波导块，所述电连接结构包括用于接入调制电信号的第一电连接块及第二电连接块，所述第一波导块垂直设于所述第一电连接块的一端，所述第二波导块垂直设于所述第二电连接块的一端且靠近所述第一波导块设置，所述第一波导块
与所述第二波导块相对设置。
[0008]本技术的进一步技术方案是：所述第一波导块与所述第二波导块之间形成纳米间隙，所述纳米间隙中填充有低折射率的电光材料，所述光载波在所述纳米间隙内传输。
[0009]本技术的进一步技术方案是：所述电连接结构的表面设有用于调控介质整体折射率的孔洞。
[0010]本技术的进一步技术方案是：所述孔洞的外形采用圆形或矩形或菱形。
[0011]本技术的进一步技术方案是：所述电连接结构的整体等效折射率小于所述空隙结构材料的折射率。
[0012]本技术的进一步技术方案是：所述电光材料层采用电光聚合物材料。
[0013]本技术的有益效果是：本技术提出的多物理场调控装置在工艺上兼容现有的微纳加工工艺，可以融合多介质材料的优势，结构上基于微纳结构的所述空隙结构，可以增强光载波、调制电信号与电光材料之间的相互作用，提高了电光调制器的调制效率和带宽性能。
附图说明
[0014]图1是本技术实施例提供的结构示意图；
[0015]图2是本技术实施例提供的异质集成光调制器的截面图；
[0016]图3是本技术实施例提供的调制单元的截面图；
[0017]图4是本技术实施例提供的调制单元的第一个实施例；
[0018]图5是本技术实施例提供的调制单元的第二个实施例；
[0019]图6是本技术实施例提供的调制单元的第三个实施例；
[0020]图7是传统的空隙波导结构与本技术的基于微纳结构的空隙波导的调制效率对比图；
[0021]图8是传统的空隙波导结构与本技术的基于微纳结构的空隙波导对于光场束缚能力的数据对比图；
[0022]图9是本传统的空隙波导结构的厚度与本技术的基于微纳结构的空隙波导的厚度对光场束缚能力的数据对比图。
具体实施方式
[0023]附图标记：1
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输入光单元，2
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调制单元，3
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输出光单元，4
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电极层，5
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波导层，6
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电光材料层，7
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空隙结构，8
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第一电连接块，9
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第一波导块，10
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第二波导块，11
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第二电连接块，12
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孔洞。
[0024]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0025]图1示出了本技术提供的一种片上多物理场调控装置，包括信号发生器、光源及异质集成光调制器，所述信号发生器及光源分别与所述异质集成光调制器连接，所述信号发生器输出调制电信号至所述异质集成光调制器，所述光源输出光载波至所述异质集成
光调制器，所述异质集成光调制器包括电极层4、光波导层5及电光材料层6，所述电光材料层6覆盖在所述光波导层5的表面，所述电极层4设于所述电光材料层6的表面，所述光波导层5内设有用于限制光载波的基于微纳结构的空隙结构7。
[0026]优先地，所述光波导层5包括输入光单元1、调制单元2及输出光单元3，所述输入光单元1的输入端与所述光源连接，所述输入光单元1的输出端与所述调制单元2的输入端连接，所述输出光单元3的输入端与所述调制单元2的输出端连接。
[0027]优先地，所述调制单元2包括电连接结构及空隙结构7，所述空隙结构7包括第一波导块9及第二波导块10，所述电连接结构包括用于接入调制电信号的第一电连接块8及第二电连接块11，所述第一波导块9垂直设于所述第一电连接块8的一端，所述第二波导块10垂直设于所述第二电连接块11的一端且靠近所述第一波导块9设置，所述第一波导块9与所述第二波导块10相对设置。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上多物理场调控装置，其特征在于，包括信号发生器、光源及异质集成光调制器，所述信号发生器及光源分别与所述异质集成光调制器连接，所述信号发生器输出调制电信号至所述异质集成光调制器，所述光源输出光载波至所述异质集成光调制器，所述异质集成光调制器包括电极层、光波导层及电光材料层，所述电光材料层覆盖在所述光波导层的表面，所述电极层设于所述电光材料层的表面，所述光波导层内设有用于限制光载波的基于微纳结构的空隙结构。2.根据权利要求1所述的一种片上多物理场调控装置，其特征在于，所述光波导层包括输入光单元、调制单元及输出光单元，所述输入光单元的输入端与所述光源连接，所述输入光单元的输出端与所述调制单元的输入端连接，所述输出光单元的输入端与所述调制单元的输出端连接。3.根据权利要求2所述的一种片上多物理场调控装置，其特征在于，所述调制单元包括电连接结构及空隙结构，所述空隙结构包括第一波导块及第二波导块，所述电连接结构包括用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小川，李艳梅，冯玚，丁卢炜，颜利康，姚勇，何枫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：新型
国别省市：