CN103852915A - 电光调制器及其制造方法 - Google Patents

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黄新舜
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种电光调制器，其包括一个基底及一个Y型光波导。该基底包括一个顶面。该对Y型光波导自该顶面向该基底内部扩散而成，并包括两个分支。该基底在该顶面上、位于该两个分支之间向该基底内部形成有一个间隔开该两个分支的第一凹槽。由于该第一凹槽的存在，该两个分支传输的光束不会相互串扰，从而可提高调制质量。本发明还提供一种电光调制器的制造方法。

Description

电光调制器及其制造方法
技术领域
本发明涉及高速光通讯系统，特别涉及一种电光调制器及其制造方法。
背景技术
现有的一种电光调制器利用电光效应通过调制电场改变Y型光波导的两个分支之一的折射率，从而改变在其中传输的光束的相位，使之与Y型光波导另外一个分支中传输的光束存在相位差。如此，Y型光波导两个分支中传输的光束重新汇聚后将发生干涉，输出功率取决于相位差，也即是由调制电场决定，从而实现调制。Y型光波导一般在基底的顶面向基底内部扩散而成，而为了防止产生过大的插入损耗，Y型光波导的分叉的张角较小，而出于小型化考虑，分叉一般较短，导致两个分支之间的间隔较小，因此，两个分支传输的光束之间容易相互串扰(crosstalk)，影响调制质量。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高调制质量的电光调制器。
一种电光调制器，其包括一个基底及一个Y型光波导。该基底包括一个顶面。该对Y型光波导自该顶面向该基底内部扩散而成，并包括两个分支。该基底在该顶面上、位于该两个分支之间向该基底内部形成有一个间隔开该两个分支的第一凹槽。
一种电光调制器的制造方法，其包括：
提供一个基底，该基底包括一个顶面；
在该顶面上向该基底内部形成一个第一凹槽；及
在该顶面上向该基底内部扩散形成一个Y型光波导，该Y型光波导包括两个分别位于该第一凹槽两侧的分支。
由于该第一凹槽的存在，该两个分支传输的光束不会相互串扰，从而可提高调制质量。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的电光调制器的立体示意图。
图2为图1的电光调制器沿线II-II的剖面示意图。
主要元件符号说明
电光调制器 10
基底 110
顶面 111
第一凹槽 112
第二凹槽 113
Y型光波导 120
分支 121, 122
入射段 123
出射段 124
入射分叉 125
出射分叉 126
调制电极 131, 132
片状部分 133
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式的电光调制器10包括一个基底110及一个Y型光波导120，该基底110包括一个顶面111。该对Y型光波导120自该顶面111向该基底110内部扩散而成，并包括两个分支121, 122。该基底110在该顶面111上、位于该两个分支121, 122之间向该基底110内部形成有一个间隔开该两个分支121, 122的第一凹槽112。
由于该第一凹槽112的存在，该两个分支121, 122传输的光束不会相互串扰，从而可提高调制质量。
由于铌酸锂(LiNbO3)晶体(LN)具有较高的反应速度，因此，该基底110的材料采用铌酸锂晶体，以提高该电光调制器10的带宽。
该第一凹槽112的深度大于该Y型光波导120的深度，以使该第一凹槽112可完全间隔开该两个分支121, 122，杜绝串扰。
该Y型光波导120一般还包括一个入射段123及一个出射段124。该两个分支121, 122从该入射段123分出，并重新汇聚入该出射段124。该两个分支121, 122包括一个主分支121及一个调制分支122。该主分支121与该入射段123及该出射段124形成直线的传输通道。该调制分支122与该主分支121平行。该Y型光波导120还包括一个入射分叉125及一个出射分叉126。该入射分叉125与该主分支121自该入射段123分叉并与该调制分支122连接。为了降低插入损耗，该入射分叉125与该主分支121之间的夹角较小，而出于小型化的考虑，该入射分叉125长度一般较短，因此，该主分支121与该调制分支122之间的间隙一般较小。该出射分叉126与该主分支121汇聚交叉入该出射段124，并与该调制分支122连结。该出射分叉126与该主分支121之间的夹角一般与该入射分叉125与该主分支121之间的夹角相同。
该电光调制器10还包括一对调制电极131, 132。该对调制电极131, 132分别设置于该调制分支122两侧。如此，调制微波加载于该对调制电极131, 132后产生的极间电场                                               
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE001
(请参图2)穿过该调制分支122，从而可以根据该调制微波改变该调制分支122的折射率、改变该调制分支122传输的光束的相位，实现调制。
优选的，该基底110在该顶面111上、位于该调制分支121与该第一凹槽112相背一侧向该基底110内部还形成有一个第二凹槽113，即是说，该调制分支122位于该第一凹槽112与该第二凹槽113之间的“脊”上。该第二凹槽113与该第一凹槽112关于该调制分支122的中心线O对称。
该对调制电极131, 132分别设置于该第一凹槽112及该第二凹槽113内，且均包括一个垂直于该顶面111的片状部分133。该片状部分133的高度大于该第一凹槽112及第二凹槽113的高度，从而露出该顶面111。如此，该对调制电极131, 132的片状部分133产生垂直于该调制分支122的长度方向且平行于该顶面111极间电场
Figure 412818DEST_PATH_IMAGE001
，而且该调制分支122传输的光束的光场(一般填满该调制分支122的横截面)完全处于该极间电场
Figure 297598DEST_PATH_IMAGE001
最均匀、平行的部分，电光效应的电光重叠积分因子(即该极间电场
Figure 564631DEST_PATH_IMAGE001
与光场的重叠部分)达到最大，可以达到整个光场的大小(即该调制分支122的横截面积大小)。
而根据电光效应的原理可知：
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE003
为调制所需的半波电压，
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE004
为系数，
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE005
为工作波波长，
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE006
为该两个分支121, 122之间的间距，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为该基底110的非常光折射率，该基底110与该极间电场
Figure 12799DEST_PATH_IMAGE001
方向相同的晶轴的电光系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为该电光重叠积分因子，
Figure 2012105008424100002DEST_PATH_IMAGE010
为该对分支121, 122的长度。
根据上式，调制所需的半波电压与该电光重叠积分因子成反比，因此，该电光如此设置，调制所需的半波电压可以降至最小，从而降低功耗。
本发明较佳实施方式的电光调制器的制造方法包括以下步骤：
步骤S01：提供该基底110，该基底110包括该顶面111。
步骤S02：在该顶面111上向该基底110内部形成该第一凹槽112。具体的，可以用氢氟酸湿式蚀刻的方式形成该第一凹槽112。
步骤S03：在该顶面111上向该基底110内部扩散形成该Y型光波导120，该Y型光波导120包括该两个分支121, 122，分别位于该第一凹槽112。具体的，可以将约700纳米左右的钛金属膜镀于该顶面111，然后利用1020摄氏度左右的高温将钛金属扩散入该基底110，形成截面为半圆形的该Y型光波导120。
具体地，该电光调制器的制造方法在步骤S01与S03之间还包括以下步骤：
步骤S02a：在该顶面111上向该基底110内部形成该第二凹槽113。该第二凹槽113位于该调制分支122与该第一凹槽112相背一侧。具体的，可以用氢氟酸湿式蚀刻的方式形成该第二凹槽113。
更加具体地，该电光调制器的制造方法在步骤S03之后还包括以下步骤：
步骤S04：在该基底110上形成该对调制电极131, 132。该对调制电极131, 132分别设置于该调制分支122两侧。
总之，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种电光调制器，其包括一个基底及一个Y型光波导；该基底包括一个顶面；该对Y型光波导自该顶面向该基底内部扩散而成，并包括两个分支；该基底在该顶面上、位于该两个分支之间向该基底内部形成有一个间隔开该两个分支的第一凹槽。
2.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该基底的材料采用铌酸锂晶体。
3.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该第一凹槽的深度大于该Y型光波导的深度。
4.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该Y型光波导包括一个入射段及一个出射段；该两个分支从该入射段分出，并重新汇聚入该出射段；该两个分支包括一个主分支及一个调制分支；该主分支与该入射段及该出射段形成直线的传输通道；该调制分支与该主分支平行；该Y型光波导还包括一个入射分叉及一个出射分叉；该入射分叉与该主分支自该入射段分叉并与该调制分支连接；该出射分叉与该主分支汇聚交叉入该出射段，并与该调制分支连结；该出射分叉与该主分支之间的夹角一般与该入射分叉与该主分支之间的夹角相同。
5.如权利要求4所述的电光调制器，其特征在于，该电光调制器还包括一对调制电极；该对调制电极分别设置于该调制分支两侧。
6.如权利要求4所述的电光调制器，其特征在于，该基底在该顶面上、位于该调制分支与该第一凹槽相背一侧向该基底内部还形成有一个第二凹槽该第二凹槽与该第一凹槽关于该调制分支的中心线对称该对调制电极分别设置于该第一凹槽及该第二凹槽内，且均包括一个垂直于该顶面的片状部分；该片状部分的高度大于该第一凹槽及第二凹槽的高度。
7.一种电光调制器的制造方法，其包括：
提供一个基底，该基底包括一个顶面；
在该顶面上向该基底内部形成一个第一凹槽；及
在该顶面上向该基底内部扩散形成一个Y型光波导，该Y型光波导包括两个分别位于该第一凹槽两侧的分支。
8.如权利要求7所述的电光调制器的制造方法，其特征在于，该第一凹槽用氢氟酸湿式蚀刻的方式形成。
9.如权利要求7所述的电光调制器的制造方法，其特征在于，该Y型光波导通过以下步骤形成：
将700纳米左右的钛金属膜镀于该顶面；及
利用1020摄氏度左右的高温将钛金属扩散入该基底。
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