CN104111545B - 低附加强度的电光相位调制器 - Google Patents
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Abstract
一种低附加强度的电光相位调制器，包括芯片、光波导和两个电极，其改进在于：缝隙电容在轴向上分别形成三个区段，其中，第一区段的右端与第二区段的左端相连，第二区段的右端与第三区段的左端相连；第一区段范围内，两个电极之间的间隙宽度从左至右逐渐变窄；第二区段范围内，两个电极之间的间隙宽度均一；第三区段范围内，两个电极之间的间隙宽度从左至右逐渐变宽；第一区段右端的间隙宽度与第二区段的间隙宽度相同，第三区段左端的间隙宽度与第二区段的间隙宽度相同。本发明的有益技术效果是：能使缝隙电容内部与外环境之间的电场突变率更为平缓，从而缩小输出光强的变化范围，提高干涉光强度测量的精度，使电光相位调制器的调制精度得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种电光相位调制器，尤其涉及一种低附加强度的电光相位调制器。
背景技术
电光相位调制器在激光技术、光通信、光传感和光学测试等领域具有重要的应用价值，其典型应用如光纤电流传感器、光纤陀螺等。电光相位调制器的基本原理是：在铌酸锂等基片上通过质子交换或扩散形成光波导，通过对光波导施加定向电场来改变光波导的折射率，折射率的改变将导致光波导中光信号的相位发生变化，由此，我们就可以通过调节光波导的折射率来对光信号的相位进行调节。
现有技术中，一般采用附图1中的结构来实现电光相位调制，该图中采用两个电极来形成缝隙电容，通过在电极上加载电压来使缝隙电容中形成定向电场，光波导从缝隙电容中穿过，当电压变化时，缝隙电容中的电场也发生变化，从而导致光波导的折射率也随之变化；基于现有技术，电光相位调制器在测量光信号的相位变化时，通过测量调制后的光信号的干涉光强度的方法来测量相位变化；
前述的现有技术中存在的问题是：基于现有的设计思路，电光相位调制器中的两个电极均为直条形，两个电极之间的间隙宽度均一，缝隙电容范围内的电场强度也均一，这就导致缝隙电容内部与外部之间存在较大的电场突变率，相应地，光波导上的调制段和未调制段之间也存在较大的折射率突变率，另外，电场突变率与电场调制作用的强弱存在相关性，电场调制作用越强，电场突变率也越大，相应的折射率突变率也越大；当光信号传输至调制段和未调制段的交界处时，由于折射率发生突变，光信号会发生部分反射，反射量对于光强存在影响，且反射量的大小与折射率突变率存在相关性，当电场调制作用的强弱发生变化时，反射量的大小也随之动态变化，这就会对干涉光强度的测量产生干扰，导致干涉光强度测量不准确，最终将影响电光相位调制的精确性。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种低附加强度的电光相位调制器，包括芯片、光波导和两个电极，所述电极设置于芯片上，两个电极之间留有间隙，两个电极之间的间隙形成缝隙电容，所述光波导设置于芯片上的缝隙电容内，光波导的轴向与缝隙电容的轴向平行；其创新在于：所述缝隙电容在轴向上分别形成三个区段，其中，第一区段的右端与第二区段的左端相连，第二区段的右端与第三区段的左端相连；第一区段范围内，两个电极之间的间隙宽度从左至右逐渐变窄；第二区段范围内，两个电极之间的间隙宽度均一；第三区段范围内，两个电极之间的间隙宽度从左至右逐渐变宽；第一区段右端的间隙宽度与第二区段的间隙宽度相同，第三区段左端的间隙宽度与第二区段的间隙宽度相同。
本发明的原理是：本发明的电光相位调制器的基本工作原理与现有技术相同，在此不再赘述，本发明与现有技术的不同之处在于，本发明中，缝隙电容的内部间隙为变宽度，而非现有技术中的均一宽度，缝隙电容上第二区段范围内的间隙宽度均一且宽度最小，第一区段和第三区段范围内的间隙宽度从内至外逐渐变宽，由于缝隙电容内部的间隙宽度与电场强度呈负相关，这就使得缝隙电容内的电场强度由中部向两端逐渐减弱，从而使得缝隙电容内部与外部之间的电场突变率更为平缓，相应地，就使得光波导上的调制段和未调制段之间的折射率突变率也变得更为平缓，从而降低因折射率突变导致的光反射量在大范围内变化，使光信号的光强变化范围变窄，减少光强变化对干涉光强度测量的负面影响，提高电光相位调制器的调制精度。
优选地，第一区段左端的间隙宽度与第三区段右端的间隙宽度相同。
优选地，第一区段范围内的电极形状和第三区段范围内的电极形状相互对称。
优选地，第一区段范围内的电极呈折线形。
优选地，第一区段范围内的电极呈弧线形。
优选地，第一区段范围内的电极呈斜线形。
优选地，第一区段范围内的电极呈扁S形。
本发明的有益技术效果是：能使缝隙电容内部与外环境之间的电场突变率更为平缓，从而缩小输出光强的变化范围，提高干涉光强度测量的精度，使电光相位调制器的调制精度得到改善。
附图说明
图1、电光相位调制器的典型结构示意图；
图2、本发明的结构示意图一（图中所示即为斜线形结构的电极）；
图3、本发明的结构示意图二（图中所示即为弧线形结构的电极）；
图4、本发明的结构示意图三（图中所示即为折线形结构的电极）；
图5、本发明的结构示意图四（图中所示即为扁S形结构的电极）；
图中各个标记所对应的名称分别为：芯片1、光波导2、电极3、第一区段3-1、第二区段3-2、第三区段3-3。
具体实施方式
一种低附加强度的电光相位调制器，包括芯片1、光波导2和两个电极3，所述电极3设置于芯片1上，两个电极3之间留有间隙，两个电极3之间的间隙形成缝隙电容，所述光波导2设置于芯片1上的缝隙电容内，光波导2的轴向与缝隙电容的轴向平行；其创新在于：所述缝隙电容在轴向上分别形成三个区段，其中，第一区段3-1的右端与第二区段3-2的左端相连，第二区段3-2的右端与第三区段3-3的左端相连；第一区段3-1范围内，两个电极3之间的间隙宽度从左至右逐渐变窄；第二区段3-2范围内，两个电极3之间的间隙宽度均一；第三区段3-3范围内，两个电极3之间的间隙宽度从左至右逐渐变宽；第一区段3-1右端的间隙宽度与第二区段3-2的间隙宽度相同，第三区段3-3左端的间隙宽度与第二区段3-2的间隙宽度相同。
进一步地，第一区段3-1左端的间隙宽度与第三区段3-3右端的间隙宽度相同。
进一步地，第一区段3-1范围内的电极3形状和第三区段3-3范围内的电极3形状相互对称。
进一步地，第一区段3-1范围内的电极3呈折线形。
进一步地，第一区段3-1范围内的电极3呈弧线形。
进一步地，第一区段3-1范围内的电极3呈斜线形。
进一步地，第一区段3-1范围内的电极3呈扁S形。
本发明电光相位调制器的制作工艺与现有技术基本相同，其不同之处仅为所设计的电极图形为间隙宽度非均一的；应用时，光波导2两端通过光纤与外围器件连接。
Claims (7)
1.一种低附加强度的电光相位调制器，包括芯片（1）、光波导（2）和两个电极（3），所述电极（3）设置于芯片（1）上，两个电极（3）之间留有间隙，两个电极（3）之间的间隙形成缝隙电容，所述光波导（2）设置于芯片（1）上的缝隙电容内，光波导（2）的轴向与缝隙电容的轴向平行；其特征在于：所述缝隙电容在轴向上分别形成三个区段，其中，第一区段（3-1）的右端与第二区段（3-2）的左端相连，第二区段（3-2）的右端与第三区段（3-3）的左端相连；第一区段（3-1）范围内，两个电极（3）之间的间隙宽度从左至右逐渐变窄；第二区段（3-2）范围内，两个电极（3）之间的间隙宽度均一；第三区段（3-3）范围内，两个电极（3）之间的间隙宽度从左至右逐渐变宽；第一区段（3-1）右端的间隙宽度与第二区段（3-2）的间隙宽度相同，第三区段（3-3）左端的间隙宽度与第二区段（3-2）的间隙宽度相同。
2.根据权利要求1所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）左端的间隙宽度与第三区段（3-3）右端的间隙宽度相同。
3.根据权利要求1所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）范围内的电极（3）形状和第三区段（3-3）范围内的电极（3）形状相互对称。
4.根据权利要求3所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）范围内的电极（3）呈折线形。
5.根据权利要求3所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）范围内的电极（3）呈弧线形。
6.根据权利要求3所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）范围内的电极（3）呈斜线形。
7.根据权利要求3所述的低附加强度的电光相位调制器，其特征在于：第一区段（3-1）范围内的电极（3）呈扁S形。
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