声光调制器及其制备方法技术

本公开提供了一种声光调制器，包括：光波导组件以及至少三个叉指换能器；光波导组件包括具有两个波导臂的光波导和结合在光波导两端的光耦合器，其中，光波导具有至少两次折叠，使得每个波导臂具有至少两个U形的弯曲部，每个弯曲部包括两个直波导段；每个叉指换能器设置在属于两个波导臂的两个直波导段之间，相邻的两个叉指换能器之间电连接以形成回路，使得每个叉指换能器适用于产生在垂直于光波导中的光波的传输方向的方向上传输的声波，其中，通过改变叉指换能器产生的声波的频率进而改变光波的折射率，实现对光波的调制。本公开还提供一种声光调制器的制备方法。提供一种声光调制器的制备方法。提供一种声光调制器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
声光调制器及其制备方法


[0001]本公开涉及高频微波信号到光信号转换领域，具体涉及一种声光调制器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着信息传输的需求逐渐增加，光通信尤其是集成光学通信显得尤为重要。相对于电信号，光信号在光纤中传输的损耗更低的同时带宽更高，而将微波信号转换成光信号，则需要光调制器。在集成光学中，声光调制器是一种关键技术，在激光和量子通信领域都有很重要的应用，而声光调制器的核心在于其声光转换的效率和频率。但是在高频传输的情况下，由于传输损耗增加，将导致其声光转换效率下降。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本公开提供一种声光调制器，通过引入多次折叠的光波导，增加了声光耦合长度，实现高效的声波利用和低损耗的微波信号到光信号的转换。
[0004]本公开的第一方面提供了一种声光调制器，包括：
[0005]光波导组件，包括具有两个波导臂的光波导和结合在光波导两端的光耦合器，其中，上述光波导具有至少两次折叠，使得每个波导臂具有至少两个U形的弯曲部，每个弯曲部包括两个直波导段；以及
[0006]至少三个叉指换能器，每个上述叉指换能器设置在属于两个波导臂的两个直波导段之间，相邻的两个叉指换能器之间电连接以形成回路，使得每个上述叉指换能器适用于产生在垂直于光波导中的光波的传输方向的方向上传输的声波，
[0007]其中，通过改变上述叉指换能器产生的声波的频率进而改变上述光波的折射率，实现对上述光波的调制。
[0008]根据本公开的实施例，上述声光调制器，还包括至少三个反射栅，每个上述叉指换能器位于两个上述反射栅之间，上述反射栅适用于将上述声波朝向上述光波导反射，以将上述声波限制在上述光波导所在的区域内。
[0009]根据本公开的实施例，每个上述反射栅包括：
[0010]两个基部，设置在上述压电层上，彼此平行设置；以及
[0011]多个金属条，连接在两个上述基部之间，
[0012]优选地，上述金属条的数量为50～100个。
[0013]根据本公开的实施例，每个上述叉指换能器包括：
[0014]压电层，上述光波导形成在上述压电层上；
[0015]两个平板电极，设置在上述压电层上，彼此平行设置，适用于接收电信号；以及
[0016]多个金属电极，分别从两个平板电极相向延伸，并交替布置；
[0017]在相邻两个上述叉指换能器中，一个叉指换能器的平板电极与另一个叉指换能器的金属电极电连接，在上述电信号的驱动下上述压电层和上述金属电极协作产生上述声
波。
[0018]根据本公开的实施例，
[0019]相邻两个上述金属电极之间的间距等于半个声波长；和/或
[0020]多个上述金属电极的长度相同，均为100个光波长；和/或
[0021]每个上述光波导具有2至4次折叠；和/或
[0022]上述叉指换能器的每个金属电极的宽度为四分之一声波长。
[0023]根据本公开的实施例，上述声光调制器，还包括：
[0024]衬底；
[0025]释放层，形成在上述衬底上，上述压电层形成在上述释放层上，上述压电层由铌酸锂材料制成。
[0026]根据本公开的实施例，上述光波导由铌酸锂材料制成、或者由硅或者氮化硅制成。
[0027]根据本公开的实施例，上述压电层和上述衬底之间的释放层上形成至少一部分悬空部。
[0028]本公开的第二方面提供一种声光调制器的制备方法，包括：
[0029]刻蚀初始基片的压电层，得到折叠的光波导和光耦合器，其中，上述初始基片包括依次向上叠加的衬底层、释放层以及上述压电层；
[0030]在上述压电层上蚀刻出平板电极图样、金属电极图样和反射栅图样；
[0031]在上述平板电极图样、金属电极图样和上述反射栅图样所在的区域蒸镀金属以形成平板电极、金属电极和反射栅；以及
[0032]将上述压电层区域刻透，并刻蚀上述释放层。
[0033]本公开的第三方面还提供一种声光调制器的制备方法，包括：
[0034]在初始基片上制备光波导层，其中，上述初始基片包括依次向上叠加的衬底层、释放层以及上述压电层；
[0035]在上述光波导层上刻蚀出折叠的光波导图样以及光耦合器图样；
[0036]在上述折叠的光波导图样以及光耦合器图样所在的区域刻蚀出上述折叠的光波导和上述光耦合器；
[0037]在上述压电层上蚀刻出金属电极图样、反射栅图样以及平板电极图样；
[0038]在上述金属电极图样、反射栅图样以及上述平板电极图样所在的区域蒸镀金属以形成金属电极、反射栅以及平板电极；以及
[0039]将上述压电层的区域刻透，并刻蚀上述释放层。
[0040]根据本公开的实施例，通过引入折叠式的声光调制器，在不改变声光调制器的整体长度的情况下增加了声光耦合长度；此外，折叠后的器件能够实现至少三个叉指换能器之间的叠加调制效果，以及将叉指换能器设置在光波导的两个波导臂之间，实现在光波导的两波导臂上同时调制的叠加效果；从而降低声光调制器的能耗，提升声光转换效率。
附图说明
[0041]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0042]图1示意性示出了根据本公开实施例的声光调制器的俯视图；
[0043]图2示意性示出了根据本公开实施例的金属电极与平板电极连接方式与声波相位变化的示意图；
[0044]图3示意性示出了根据本公开实施例的非释放型声光调制器的截面图；
[0045]图4示意性示出了根据本公开实施例的释放型声光调制器的截面图；
[0046]图5示意性示出了根据本公开实施例的释放型声光调制器中，利用声波与光波发生耦合的示意图；
[0047]图6示意性示出了根据本公开第一实施例的声光调制器的制备方法流程图；
[0048]图7A
‑
7N示意性示出了根据本公开第一实施例的声光调制器的制备方法的一些步骤被执行后得到的结构示意图；
[0049]图8示意性示出了根据本公开第二实施例的声光调制器的制备方法流程图；
[0050]图9A
‑
9M示意性示出了根据本公开第二实施例的声光调制器的制备方法的一些步骤被执行后得到的结构示意图。
[0051]上述附图中，相关附图标记说明如下：
[0052]1：光波导组件；
[0053]11：波导臂；12：光耦合器；
[0054]2：叉指换能器；
[0055]21：平板电极；22：金属电极；23：金属连接线；
[0056]3：反射栅；
[0057]31：基部；32：金属条；
[0058]4：衬底；
[0059]5：释放层；
[0060]6：压电层；
[0061]7：声波；
[0062]8：掩模层；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声光调制器，包括：光波导组件(1)，包括具有两个波导臂(11)的光波导和结合在光波导(11)两端的光耦合器(12)，其中，所述光波导(11)具有至少两次折叠，使得每个波导臂(11)具有至少两个U形的弯曲部，每个弯曲部包括两个直波导段；以及至少三个叉指换能器(2)，每个所述叉指换能器(2)设置在属于两个波导臂(11)的两个直波导段之间，相邻的两个叉指换能器(2)之间电连接以形成回路，使得每个所述叉指换能器(2)适用于产生在垂直于光波导(11)中的光波的传输方向的方向上传输的声波，其中，通过改变所述叉指换能器(2)产生的声波的频率进而改变所述光波的折射率，实现对所述光波的调制。2.根据权利要求1所述的声光调制器，还包括至少三个反射栅(3)，每个所述叉指换能器(2)位于两个所述反射栅(3)之间，所述反射栅(3)适用于将所述声波朝向所述光波导(11)反射，以将所述声波限制在所述光波导(11)所在的区域内。3.根据权利要求2所述的声光调制器，其中，每个所述反射栅(3)包括：两个基部(31)，设置在所述压电层(6)上，彼此平行设置；以及多个金属条(32)，连接在两个所述基部(31)之间，优选地，所述金属条(32)的数量为50～100个。4.根据权利要求2所述的声光调制器，其中，每个所述叉指换能器(2)包括：压电层(6)，所述光波导(11)形成在所述压电层(6)上；两个平板电极(21)，设置在所述压电层(6)上，彼此平行设置，适用于接收电信号；以及多个金属电极(22)，分别从两个平板电极(21)相向延伸，并交替布置；在相邻两个所述叉指换能器(2)中，一个叉指换能器(2)的平板电极(21)与另一个叉指换能器(2)的金属电极(22)电连接，在所述电信号的驱动下所述压电层(6)和所述金属电极(22)协作产生所述声波。5.根据权利要求4所述的声光调制器，其中，相邻两个所述金属电极(22)之间的间距等于半个声波长；和/或多个所述金属电极(22)的长度相同，均为100个光波长；和/或每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：左成杰，周蔚然，杨凯，林福宏，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：