CN102096209A - 新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 - Google Patents
新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102096209A CN102096209A CN2011100013879A CN201110001387A CN102096209A CN 102096209 A CN102096209 A CN 102096209A CN 2011100013879 A CN2011100013879 A CN 2011100013879A CN 201110001387 A CN201110001387 A CN 201110001387A CN 102096209 A CN102096209 A CN 102096209A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modulator
- type micro
- designing
- strip electrode
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，属于光通信技术领域，涉及光波导技术和微波技术。通过恰当的电极参数设计，可以在阻抗匹配条件下，实现完美速度匹配，大幅度提升调制器的带宽。本发明设计了嵌入式的T型微带线电极结构，这种构形的微带线增加了电极的边缘面积，削弱了边缘场的奇异性，因此引起导体损耗下降。通过调整微带线结构因子的参数，可以在一个较宽的范围内既近似满足阻抗匹配，又能降低导体损耗，提高调制器的带宽。
Description
技术领域
新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，该调制器的波导采用了聚合物材料，电极采用的是微带线结构，能够实现光与微波的速度匹配，属于光通信技术领域，涉及光波导技术和微波技术。
背景技术
与LiNbO3调制器相比，聚合物材料能够提供微波和光载波之间更好的相速度匹配，因此通常聚合物电光调制器可以不必要象LiNbO3调制器那样对电极作精巧的设计就能够达到很高的调制带宽。当前单信道传输速率10Gbps以及40Gbps的光网络系统已经实现，虽然就调制带宽而言，目前的聚合物调制器甚至LiNbO3调制器都能够满足这一通讯要求，但是未来的通讯网络要求能够实时的传输多媒体数据，这势必要求具有更高带宽或速率的调制器来将信息加载到光载波上。由于聚合物材料很容易就获得微波信号和光载波之间良好的速度匹配，为了进一步提高器件的带宽，就需要对器件的电极进行更加巧妙的设计。
从另外一方面讲，器件带宽的提升，意味着带宽距离积的增加，也会有利于降低其半波电压。众所周知，通过增加器件中信号和光载波之间的相互作用长度可以降低半波电压，但同时也降低了调制器带宽，如果能够设法提高器件的带宽距离积，那么就可以适当地增加器件的长度。
限制调制器带宽的因素主要有两个：微波和光载波之间的相速度失配程度以及电极导体损耗。因此，要进一步提升聚合物电光调制器的带宽也应该从这两方面着手。当然就聚合物材料本身而言，速度失配的程度已经不像LiNbO3的那样大了，但是如果通过器件设计能够实现更加完美的速度匹配，那么带宽肯定会有更大的提高，另外若同时还能够使导体损耗降低，那么调制器带宽将会达到一个新的高度。
发明内容
本发明设计了一种嵌入到波导包覆层材料的微带电极，这种方法表明，嵌入式电极能够实现完美的光与微波的速度匹配。但是由于电极边缘被非空气介质所包围，增加了电极边缘场的奇异性，因而电极导体损耗会有所上升。为了降低导体损耗，进一步设计了嵌入式的T型微带线。这种构形的微带线增加了电极的边缘面积，削弱了边缘场的奇异性，引起导体损耗的下降。通过调整微带线结构因子的参数，可以在一个较宽的范围内既近似满足阻抗匹配，又能降低导体损耗，提高调制器的带宽。
本发明有益效果：
1.保证波导结构满足单模传输条件。
2.在阻抗匹配条件下，实现光波与微波的速度匹配，提升调制带宽。
3.微带电极结构采用T型结构，增加了一个设计自由度：结构因子，以满足阻抗匹配。
本文的应用价值：高速宽带光通信及军事领域有着广泛的应用。
附图说明
附图表明了聚合物调制器的波导结构及嵌入式T型微带电极结构的横截面图，1为嵌入层，2为上包层，3为芯层，4为下包层，5为衬底，6为微带电极上半部分高度，7为微带线下半部分高度。
具体实施方式
本方法设计的聚合物调制器的横截面见附图，图中的电极材料是金，脊波导结构的下包层材料为Epoxylite9653-02，芯层是电光聚合物CLD1/PMMA，上包层材料为NOA73，嵌入层材料和上包层材料相同。设计中采用了以下参数：光波长1.32μm，下包层的光波折射率1.5352，芯层折射率1.67，上包层的折射率1.5436，下包层、芯层以及上包层的相对介电常数分别为3.1329、3.7098、3.1673。为了实现单模传输，脊波导的结构参数为别为：脊宽W＝5.9μm，脊高H＝0.6μm，芯层厚度T＝1.3μm，下包层厚度2.9μm，电极间距D＝7.2μm。利用等效折射率法，导模的等效折射率N＝1.651。
本方法的电极采用的是嵌入式T型微带线结构，结构图见附图，它实际上是由两个矩形微带构成。当增加结构因子t1/t2时，导体损耗及折射率均减小，这对提高器件带宽非常有利，从而导致3dB带宽几乎随t1/t2线性增加。当t1/t2从1.0增加到3.8时，微带线特征阻抗从51.9Ω减小到49.3Ω，始终接近50Ω的阻抗匹配。当特征阻抗Z＝50Ω时，微带电极的导体损耗为0.349dB·cm-1·GHz-1/2。因此，增加T型微带线的结构因子t1/t2，可以在一个较宽的范围内既近似满足阻抗匹配，又能降低导体损耗，提高调制器的带宽。
Claims (7)
1.新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，包括聚合物调制器的波导结构，嵌入到波导包覆层材料的T型微带电极的设计，其特征在于阻抗匹配，光与微波的速率匹配和结构因子。
2.根据权利要求1所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于芯层波导材料使用的是电光聚合物CLD1/PMMA。
3.根据权利要求1所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于脊形波导满足单模传输条件。
4.根据权利要求1、2、3所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于在满足单模传输的条件下，光波的有效折射率等于微波的有效折射率，即实现光与微波的速率匹配。
5.根据权利要求1所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于电极采用嵌入式T型微带线结构，即由两个矩形微带构成。
6.根据权利要求5所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于T型微带电极的结构满足特征阻抗为50Ω，即达到阻抗匹配。
7.根据权利要求1所述的新型聚合物调制器T型微带电极的设计方法，其特征在于增加T型微带线的结构因子，可以在一个较宽的范围内既近似满足阻抗匹配，又能降低导体损耗，提高调制器的带宽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100013879A CN102096209A (zh) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | 新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100013879A CN102096209A (zh) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | 新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102096209A true CN102096209A (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=44129371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100013879A Pending CN102096209A (zh) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | 新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102096209A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103018932A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高频电光体位相调制器 |
| CN104460054A (zh) * | 2013-11-25 | 2015-03-25 | 苏州矩阵光电有限公司 | 一种铌酸锂光调制器及其制备与封装方法 |
| CN105829957A (zh) * | 2013-12-11 | 2016-08-03 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电光元件 |
| CN114077009A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
-
2011
- 2011-01-06 CN CN2011100013879A patent/CN102096209A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)信息科技辑》 20060515 刘子龙 聚合物电光波导调制器的研究 第75页第1段到第93页第1段 1-7 , 第5期 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103018932A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高频电光体位相调制器 |
| CN103018932B (zh) * | 2012-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高频电光体位相调制器 |
| CN104460054A (zh) * | 2013-11-25 | 2015-03-25 | 苏州矩阵光电有限公司 | 一种铌酸锂光调制器及其制备与封装方法 |
| CN104460054B (zh) * | 2013-11-25 | 2017-11-28 | 苏州矩阵光电有限公司 | 一种铌酸锂光调制器及其制备与封装方法 |
| CN105829957A (zh) * | 2013-12-11 | 2016-08-03 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电光元件 |
| CN114077009A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
| CN114077009B (zh) * | 2020-08-13 | 2024-02-13 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2606674B2 (ja) | 導波形光デバイス | |
| CN100383610C (zh) | 光调制器和光调制方法 | |
| CN105122106B (zh) | 纳米级等离子体激元场效应调制器 | |
| US10228605B2 (en) | Waveguide optical element | |
| CN102096209A (zh) | 新型聚合物调制器t型微带电极的设计方法 | |
| CN102445769A (zh) | 光调制器 | |
| WO2008120707A1 (ja) | 光制御素子 | |
| US6483953B1 (en) | External optical modulation using non-co-linear compensation networks | |
| CN113325612A (zh) | 一种薄膜铌酸锂电光调制器及制备方法 | |
| CN102841477B (zh) | 光器件以及光调制装置 | |
| US10451951B1 (en) | Push-pull photonic modulator | |
| Mitomi et al. | Broadband and low driving-voltage LiNbO3 optical modulators | |
| US10088734B2 (en) | Waveguide-type optical element | |
| CN112835214A (zh) | 一种铌酸锂薄膜电光调制器 | |
| CN101183181A (zh) | 具有行波电极结构的光电子器件及行波电极结构 | |
| US20040113239A1 (en) | High-speed signaling interface with broadside dynamic wave coupling | |
| CN212302532U (zh) | 一种量子芯片结构 | |
| CN102841478B (zh) | 光器件以及光调制装置 | |
| CN108519688A (zh) | 台阶式薄膜波导电光调制器制作方法 | |
| CN110320683A (zh) | 光调制器 | |
| CN111443426B (zh) | 慢波匹配结构薄膜型电光调制器 | |
| JPH0651254A (ja) | 光制御デバイス | |
| CN102096208A (zh) | 新型聚合物调制器共面波导电极设计方法 | |
| US20100149616A1 (en) | Optical modulation device | |
| CN101980070A (zh) | 多层介质波导调制器设计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110615 |