CN104102027A

CN104102027A - 电光调制器

Info

Publication number: CN104102027A
Application number: CN201310122211.8A
Authority: CN
Inventors: 黄新舜
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-15

Abstract

本发明提供一种电光调制器，其包括一基底、一形成于该基底上的平板光波导、一形成于该平板光波导上的介质光栅、一对第一电极、一形成于该基底上的非对称Y型光波导及一对第二电极。该平板光波导包括一侧面及一与该侧面相背且与该基底相接的界面，该侧面用于接收一沿一中心轴入射的光束。该介质光栅关于该中心轴对称。该对第一电极设置于该平板光波导上且平行于该中心轴设置于该介质光栅两侧。该非对称Y型光波导包括一输入段及自该输入段分岔出的一第一分支及一第二分支，该输入段与该界面相接且沿该中心轴延伸。该对第二电极设置于该基底上且平行于该中心轴设置于该第二分支的两侧。如此，该电光调制器可以对该光束进行两阶调制。

Description

电光调制器

技术领域

本发明涉及集成光学，特别涉及一种电光调制器。

背景技术

在集成光学中，电光调制器(electro-optic modulator)是重要的元件。然而现有的电光调制器只能实现一阶调制，无法适用较复杂的两阶调制。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可实现两阶调制的电光调制器。

一种电光调制器，其包括：

一基底；

一形成于该基底上的平板光波导，该平板光波导包括一侧面及一与该侧面相背且与该基底相接的界面，该侧面用于接收一沿一中心轴入射的光束；

一形成于该平板光波导上的介质光栅，该介质光栅关于该中心轴对称；

一对第一电极，该对第一电极设置于该平板光波导上且平行于该中心轴设置于该介质光栅两侧；

一形成于该基底上的非对称Y型光波导，该非对称Y型光波导包括一输入段及自该输入段分岔出的一第一分支及一第二分支，该输入段与该界面相接且沿该中心轴延伸；该介质光栅与该平板光波导构成一衍射型光波导透镜，该对第一电极用于加载一第一调制电压以通过电光效应改变该平板光波导的折射率从而改变该衍射型光波导透镜的焦距；

一对第二电极，该对第二电极设置于该基底上且平行于该中心轴设置于该第二分支的两侧，用于加载一第二调制电压以通过电光效应改变该第二分支的折射率。

根据集成光学理论，该介质光栅与该平板光波导构成加载型光波导，该平板光波导加载该介质光栅的部分的等效折射率变大。如此，通过合理设置该介质光栅的结构，例如设置成啁啾光栅便可构成一啁啾光栅类型的衍射型光波导透镜。而该对第一电极可以加载该第一调制电压从而通过电光效应改变该平板光波导的折射率，从而改变该衍射型光波导透镜的焦距。因此该第一调制电压可以控制该光束会聚入该输入段的功率大小，例如，当该衍射型光波导透镜的焦距等于该衍射型光波导透镜到该输入段的距离时，该光束几乎全部会聚入该输入段，即该光束会聚入该输入段的功率最大。如此，该第一调制电压可以实现对该光束的第一阶(次)调制。

该第二调制电压改变该第二分支的折射率使得其中传输的光束的相位发生改变，与该第一分支传输的光束存在相位差。因此，该第二分支与该第一分支的光束汇聚后将发生干涉，输出功率取决于相位差。如此，该第二调制电压可以实现对该光束的第二阶(次)调制。

也即是说，该电光调制器可以对该光束实现两阶调制。

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的电光调制器沿直线II-II的剖面示意图。

图3为图1的电光调制器的介质光栅的结构示意图。

图4为图1的电光调制器沿直线IV-IV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
		平板光波导	120
侧面	121
		界面	122
介质光栅	130
		介质条	131
第一电极	140
		非对称Y型光波导	150
输入段	151
		第一分支	152
第二分支	153
		第二电极	160
中心轴	O
		光束	20
激光器	30

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，本发明较佳实施方式的电光调制器10包括一基底110、一平板光波导120、一介质光栅130、一对第一电极140、一非对称Y型光波导150及一对第二电极160。该平板光波导120形成于该基底110上，并包括一侧面121及一与该侧面121相背且与该基底110相接的界面122，该侧面121用于接收一沿一中心轴O入射的光束20。该介质光栅130形成于该平板光波导120，且该中心轴O对称。该对第一电极140设置于该平板光波导120上且平行于该中心轴O设置于该介质光栅130两侧。该非对称Y型光波导150形成于该基底110上，并包括一输入段151及自该输入段151分岔出的一第一分支152及一第二分支153，该输入段151与该界面122相接且沿该中心轴O延伸。该介质光栅130与该平板光波导120构成一衍射型光波导透镜，该对第一电极140用于加载一第一调制电压以通过电光效应改变该平板光波导120的折射率从而改变该衍射型光波导透镜的焦距。该对第二电极160设置于该基底110上且平行于该中心轴O设置于该第二分支153的两侧，用于加载一第二调制电压以通过电光效应改变该第二分支153的折射率。

根据集成光学理论，该介质光栅130与该平板光波导120构成加载型光波导，该平板光波导120加载该介质光栅130的部分的等效折射率变大。如此，通过合理设置该介质光栅130的结构，例如设置成啁啾光栅便可构成一啁啾光栅类型的衍射型光波导透镜。而该对第一电极140可以加载该第一调制电压从而通过电光效应改变该平板光波导120的折射率，从而改变该衍射型光波导透镜的焦距。因此该第一调制电压可以控制该光束20会聚入该输入段151的功率大小，例如，当该衍射型光波导透镜的焦距等于该衍射型光波导透镜到该输入段151的距离时，该光束20几乎全部会聚入该输入段151，即该光束20会聚入该输入段151的功率最大。如此，该第一调制电压可以实现对该光束20的第一阶(次)调制。

该第二调制电压改变该第二分支153的折射率使得其中传输的光束的相位发生改变，与该第一分支152传输的光束存在相位差。因此，该第二分支153与该第一分支152的光束汇聚后将发生干涉，输出功率取决于相位差。如此，该第二调制电压可以实现对该光束的第二阶(次)调制。

也即是说，该电光调制器10可以对该光束20实现两阶调制。

该光束20为一与该侧面121对接的激光器30发出的激光束。

该激光器30采用分布式反馈激光器(distributed feedback laser, DFB)，其属于侧面发射的半导体激光器，可以通过芯片焊接(die bond)方式将发光的侧面直接焊接到该侧面121上，以使该光束20沿该中心轴O入射。当然，该激光器30也可以采用其他类型激光光源，并通过其他方式设置，只要保证其可沿该中心轴O出射该光束20即可。

由于铌酸锂( )晶体()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。该基底110基本呈矩形，并包括一与该界面122垂直连接的顶面111。

该平板光波导120同样呈矩形，并通过向该顶面111扩散金属钛而形成。如此，在加载该介质光栅130后，该平板光波导120的折射率发生渐变，是产生啁啾光栅类型的衍射型光波导透镜的有利条件。

在本实施方式中，该介质光栅130为扩散有金属钛的铌酸锂晶体，并通过自该顶面111向该平板光波导120内蚀刻该平板光波导120得到。在其他实施方式中，该介质光栅130也可以是形成于该顶面111上的高折射率薄膜。

该介质光栅130可以是一啁啾光栅。具体的，该介质光栅130包括多个矩形的、平行设置的介质条131，该多个介质条131平行于该中心轴O设置，且高度基本相同。该多个介质条131的数目为奇数，且沿该中心轴O到远离该中心轴O的方向，该介质条131的宽度越来越小，而相邻两个该介质条131的间隙也越来越小。

请参阅图2及图3，本实施方式中，以该介质光栅130的宽度方向(即平行于该顶面111与该侧面121的方向)为轴，该中心轴O与轴的相交点为原点，沿该中心轴O到远离该中心轴O一侧的方向为轴正向，以该光束20在处与原点处的相位差为轴，根据平板光波导波动理论可得：

，

其中。

该多个介质条131的第个边界满足如下条件：

，

其中，为正整数，(为构成该衍射型光波导透镜)，及为常数且与该衍射型光波导透镜的焦距相关。

如此，可推得：

。

而的情况，即该中心轴O另一侧的该多个介质条131的边界可通过对称性获得。

该对第一电极140在加载第一调制电压后产生的极间电场将横穿该平板光波导120，从而可以改变该平板光波导120的等效折射率，等效地改变啁啾光栅类型的衍射型光波导透镜的折光能力(即焦距)。该对第一电极140的长度及高度分别等于或大于该介质光栅130的长度及高度。本实施方式中，该对第一电极140的长度及高度大于该介质光栅130的长度及高度。

该非对称Y型光波导150通过在该顶面111向该基底110上扩散金属钛而形成。

请参阅图4该对第二电极160在加载第二调制电压后产生的极间电场将横穿该第二分支153，从而可以改变该第二分支153的等效折射率。该对第二电极160的长度等于或小于该第二分支153的长度。本实施方式中，该对第二电极160的长度等于该第二分支153的长度。

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

1.一种电光调制器，其包括：

一基底；

2.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该基底采用铌酸锂晶体制成，并包括一与该界面垂直连接的顶面。

3.如权利要求2所述的电光调制器，其特征在于，该平板光波导通过向该顶面扩散金属钛而形成。

4.如权利要求3所述的电光调制器，其特征在于，该介质光栅为扩散有金属钛的铌酸锂晶体，并通过自该顶面向该平板光波导内蚀刻该平板光波导得到。

5.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该介质光栅为啁啾光栅，并包括多个矩形的、平行设置的介质条，该多个介质条平行于该中心轴设置，且高度基本相同；该多个介质条的数目为奇数，且沿该中心轴到远离该中心轴的方向，该介质条的宽度越来越小，而相邻两个该介质条的间隙也越来越小。

6.如权利要求5所述的电光调制器，其特征在于，以该介质光栅的宽度方向为轴，该中心轴与轴的相交点为原点，沿该中心轴到远离该中心轴一侧的方向为轴正向，该多个介质条的第个边界满足如下条件：

；

为正整数，及为常数且与该衍射型光波导透镜的焦距相关。

7.如权利要求2所述的电光调制器，其特征在于，该非对称Y型光波导通过在该顶面向该基底上扩散金属钛而形成。

8.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该对第一电极的长度及高度分别等于或大于该介质光栅的长度及高度。

9.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该对第二电极长度等于或小于该第二分支的长度。