CN104133303A - 电光调制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电光调制器，其包括基底、形成在基底内的光波导、一对第一调制电极以及一对第二调制电极。光波导包括Y型入射部、Y型出射部、连接Y型入射部与Y型出射部的第一连接部及第二连接部。Y型入射部包括入射段、第一入射分叉以及第二入射分叉。Y型出射部包括出射段、第一出射分叉以及第二出射分叉。第一连接部包括并联的第一主分支以及第一调制分支。第二连接部包括并联的第二主分支以及第二调制分支。该对第一调制电极分别设置在第一调制分支的两侧。该对第二调制电极分别设置在第二调制分支的两侧。

Description

电光调制器

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。

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波的相位，使之与光波导另外一个分支中传输的光波间存在相位差。如此，光波导两个分支中传输的光波重新会聚后将发生干涉，输出的光能量取决于相位差，也即是由调制电场决定，从而实现调制。具体地，当进入该电光调制器的光波的光能量为Q，且经传播后从该电光调制器输出的光波的光能量Qout为Q时，则该电光调制器处于全开状态；当进入该电光调制器的光波的光能量为Q，且经传播后从该电光调制器输出的光波的光能量Qout为0时，则该电光调制器处于全闭状态。然而，实际情况中该电光调制器输出的光波的光能量Qout无法理想地等于Q或0。其中，将经传播后从该电光调制器输出的光波的光能量Qout的最大值与最小值之间的比值定义为信息比。信息比越大，电光调制器的开关状态越明显，区分度也越好。

在制作电光调制器时，由于光波导制程差异会产生额外的相位差，使经传播后从该电光调制器输出的光波的光能量Qout在全开状态时与Q值相差较大，而在全闭状态时又与0相差较大，即信息比无法接近最大值。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种提高信息比的电光调制器。

一种电光调制器，其包括一个基底、一个光波导、一对第一调制电极以及一对第二调制电极。该基底包括一个顶面，该光波导自该顶面向该基底内部扩散而成。该光波导包括一个Y型入射部、一个Y型出射部、一个第一连接部以及一个第二连接部。该Y型入射部包括一个入射段、一个第一入射分叉以及一个第二入射分叉。该Y型出射部包括一个出射段、一个第一出射分叉以及一个第二出射分叉。该第一连接部包括一个第一主分支以及一个第一调制分支，该第一主分支及该第一调制分支以并联的方式连接在该第一入射分叉及该第一出射分叉之间。该第二连接部包括一个第二主分支以及一个第二调制分支，该第二主分支及该第二调制分支以并联的方式连接在该第二入射分叉及该第二出射分叉之间。该对第一调制电极分别设置在该第一调制分支的两侧。该对第二调制电极分别设置在该第二调制分支的两侧。当该对第一调制电极调制使该第一调制分支与该第一主分支内传输的光波间相位差为π时，该对第二调制电极调制使该第二调制分支与该第二主分支内传输的光波间相位差也为π；当该对第一调制电极调制使该第一调制分支与该第一主分支内传输的光波间相位差为0时，该对第二调制电极调制使该第二调制分支与该第二主分支内传输的光波间相位差也为0。

相较于现有技术，该电光调制器将该第一主分支及该第一调制分支以并联的方式连接在该第一入射分叉及该第一出射分叉之间，及将该第二主分支及该第二调制分支以并联的方式连接在该第二入射分叉及该第二出射分叉之间，并利用该对第一调制电极调制该第一调制分支内光波的相位及利用该对第二调制电极调制该第二调制分支内光波的相位，使从该出射段输出的光波的光能量相较于现有技术更加接近Q或0，从而提高信息比。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的电光调制器的立体示意图。

主要元件符号说明

电光调制器	100
		基底	10
顶面	102
		光波导	20
Y型入射部	22
		入射段	220
第一入射分叉	222
		第二入射分叉	224
Y型出射部	24
		出射段	240
第一出射分叉	242
		第二出射分叉	244
第一连接部	26
		第一主分支	262
第一调制分支	264
		第一分叉	266
第二分叉	268
		第二连接部	28
第二主分支	282
		第二调制分支	284
第三分叉	286
		第四分叉	288
第一调制电极	30
		第一电极	32
第二电极	34
		第二调制电极	40
第三电极	42
		第四电极	44

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

下面结合附图将对本发明实施方式作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施方式提供的电光调制器100包括一个基底10，一个光波导20，一对第一调制电极30以及一对第二调制电极40。

该基底10包括一个顶面102。由于铌酸锂晶体具有较高的反应速度，因此，本实施方式中，该基底10的材料采用铌酸锂晶体，以提高该电光调制器100的频宽。

该光波导20自该顶面102向该基底10内部扩散而成。该光波导20包括一个Y型入射部22，一个Y型出射部24，一个第一连接部26以及一个第二连接部28。

该Y型入射部22包括一个入射段220、一个第一入射分叉222以及一个第二入射分叉224。

该Y型出射部24包括一个出射段240、一个第一出射分叉242以及一个第二出射分叉244。

该第一连接部26包括一个第一主分支262以及一个第一调制分支264。该第一主分支262以及该第一调制分支264以并联的方式连接在该第一入射分叉222及该第一出射分叉242之间。具体地，该第一主分支262直线连接在该第一入射分叉222以及第一出射分叉242之间。该第一连接部26还包括一个第一分叉266以及一个第二分叉268。该第一调制分支264与该第一主分支262平行。该第一调制分支264的两端分别通过该第一分叉266以及该第二分叉268与该第一主分支262连接。传输至该第一连接部26的光波分流至该第一主分支262以及该第一调制分支264中。如此，只有该第一调制分支264的两端分别通过该第一分叉266以及该第二分叉268与该第一主分支262连接，可以减少该第一连接部26的分叉结构，从而减少折角处，降低散射损耗，使调制效率增加。

该第二连接部28包括一个第二主分支282以及一个第二调制分支284。该第二主分支282以及该第二调制分支284以并联的方式连接在该第二入射分叉224以及该第二出射分叉244之间。具体地，该第二主分支282直线连接在该第二入射分叉224以及第二出射分叉244之间。该第二连接部28还包括一个第三分叉286以及一个第四分叉288。该第二调制分支284与该第二主分支282平行。该第二调制分支284的两端分别通过该第三分叉286以及该第四分叉288与该第二主分支282连接。传输至该第二连接部28的光波分流至该第二主分支282以及该第二调制分支284中。如此，只有该第二调制分支284的两端分别通过该第三分叉286以及该第四分叉288与该第二主分支282连接，可以减少该第二连接部28的分叉结构，从而减少折角处，降低散射损耗，使调制效率增加。

该对第一调制电极30包括一个第一电极32以及一个第二电极34。该第一电极32以及第二电极34分别位于该第一调制分支264的两侧。该第一电极32接地，该第二电极34连接高电位。

该对第二调制电极40包括一个第三电极42以及一个第四电极44。该第三电极42以及第四电极44分别位于该第二调制分支284的两侧。该第三电极42接地，该第四电极44连接高电位。

优选地，该第一主分支262以及该第二主分支282位于该第一调制分支264与该第二调制分支284之间。该第一电极32位于该第一主分支262与该第一调制分支264之间。该第三电极42位于该第二主分支282与该第二调制分支284之间。如此，可以减小该对第一调制电极30与该对第二调制电极40在施加电压后的相互干扰。

优选地，该电光调制器100关于该电光调制器100的中轴线E对称，即该Y型入射部22本身关于该中轴线E对称，该Y型出射部24本身也关于该中轴线E对称，该第一连接部26与该第二连接部28关于该中轴线E相互对称，该对第一调制电极30与该对第二调制电极40关于该中轴线E相互对称。

信号传播时，光波由该入射段220进入该电光调制器100，并由该第一入射分叉222以及该第二入射分叉224分流。流经该第一入射分叉222的光波被该第一调制分支264与该第一主分支262分流后会聚至该第一出射分叉242。流经该第二入射分叉224的光波被该第二调制分支284与该第二主分支282分流后会聚至该第二出射分叉244。流经该第一出射分叉242及该第二出射分叉244的光波最终会聚至该出射段240输出。此处所述的分流是指光波的光能量被理想化的等分。

假设初始从该入射段220进入该电光调制器100的光波的光能量为Q，在上述光波传播过程中，该对第一调制电极30被施加电压以使该第一调制分支264的折射率发生改变且使该第一调制分支264与该第一主分支262内传输的光波间的相位差为π，由于流经该第一入射分叉222的光波被理想地等分至该第一调制分支264与该第一主分支262，则相位差为π的光波会聚至该第一出射分叉242后的光能量接近0为Qmin/2。同时，该对第二调制电极40被施加电压以使该第二调制分支284的折射率发生改变且使该第二主分支282与该第二调制分支284内传输的光波间的相位差为π，由于流经该第二入射分叉224的光波被理想地等分至该第二调制分支284与该第二主分支282，则相位差为π的光波会聚至该第二出射分叉244后的光能量接近0为Qmin/2。最终从该出射段240输出的光波的光能量也接近为0为Qmin。此时，该电光调制器100接近全闭状态。由于会聚至该第一出射分叉242与会聚至该第二出射分叉244的光能量均接近0，会聚至该第一出射分叉242的光波与会聚至该第二出射分叉244的光波两者的相位对最终从该出射段240输出光波的光能量的影响就不会很大。如此，在该电光调制器100接近全闭状态时，便减小或消除了因光波导制程差异所产生的相位差对最终输出光能量的影响，进而使得最终从该出射段240输出的光波的光能量Qmin达到较理想值，即更加接近0。

同样地，该对第一调制电极30被施加电压以使该第一调制分支264的折射率发生改变且使该第一调制分支264与该第一主分支262内传输的光波间的相位差为0，由于流经该第一入射分叉222的光波被理想地等分至该第一调制分支264与该第一主分支262，则相位相差为0的光波会聚至该第一出射分叉242后的光能量接近Q/2为Qmax/2。同时，该对第二调制电极40被施加电压以使该第二调制分支284的折射率发生改变且使该第二主分支282与该第二调制分支284内传输的光波间的相位差为0，由于流经该第二入射分叉224的光波被理想地等分至该第二调制分支284与该第二主分支282，则相位差为0的光波会聚至该第二出射分叉244后的光能量接近Q/2为Qmax/2。最终从该出射段240输出的光波的光能量接近Q为Qmax。此时，该电光调制器100接近全开状态。由于对该第一调制电极30施加电压，使该第一调制分支264与该第一主分支262内传输的光波间的相位差为0，同时对该第二调制电极40施加电压使该第二调制分支284与该第二主分支282内传输的光波间的相位差为0，均消除了因光波导制程差异而产生的相位差。如此，在该电光调制器100在全开状态时，便减小或消除了因光波导制程差异产生的相位差对最终输出光能量的影响，进而使得最终从该出射段240输出的光波的光能量Qmax达到较理想值，即更加接近Q。

本发明实施方式所提供的该电光调制器100将该第一主分支262及该第一调制分支264以并联的方式连接在该第一入射分叉222及该第一出射分叉242之间，及将该第二主分支282及该第二调制分支284以并联的方式连接在该第二入射分叉224及该第二出射分叉244之间，并利用该对第一调制电极30调制该第一调制分支264内光波的相位及利用该对第二调制电极40调制该第二调制分支284内光波的相位，使从该出射段240输出的光波的光能量相较于现有技术更加接近Q或0，从而提高信息比。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种电光调制器，其包括一个基底、一个光波导、一对第一调制电极以及一对第二调制电极；该基底包括一个顶面，该光波导自该顶面向该基底内部扩散而成，其特征在于：该光波导包括一个Y型入射部、一个Y型出射部、一个第一连接部以及一个第二连接部，该Y型入射部包括一个入射段、一个第一入射分叉以及一个第二入射分叉，该Y型出射部包括一个出射段、一个第一出射分叉以及一个第二出射分叉，该第一连接部包括一个第一主分支以及一个第一调制分支，该第一主分支及该第一调制分支以并联的方式连接在该第一入射分叉及该第一出射分叉之间，该第二连接部包括一个第二主分支以及一个第二调制分支，该第二主分支及该第二调制分支以并联的方式连接在该第二入射分叉及该第二出射分叉之间，该对第一调制电极分别设置在该第一调制分支的两侧，该对第二调制电极分别设置在该第二调制分支的两侧；当该对第一调制电极调制该第一调制分支使该第一调制分支与该第一主分支内传输的光波间相位差为π时，该对第二调制电极调制该第二调制分支使该第二调制分支与该第二主分支内传输的光波间相位差也为π；当该对第一调制电极调制该第一调制分支使该第一调制分支与该第一主分支内传输的光波间相位差为0时，该对第二调制电极调制该第二调制分支使该第二调制分支与该第二主分支内传输的光波间相位差也为0。

2.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该第一连接部还包括一个第一分叉以及一个第二分叉，该第一调制分支与该第一主分支平行，该第一调制分支的两端分别通过该第一分叉及该第二分叉与该第一主分支连接。

3.如权利要求2所述的电光调制器，其特征在于，该第二连接部还包括一个第三分叉以及一个第四分叉，该第二调制分支与该第二主分支平行，该第二调制分支的两端分别通过该第三分叉及该第四分叉与该第二主分支连接。

4.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该对第一调制电极包括第一电极以及第二电极，该第一电极接地，该第二电极连接高电位；该对第二调制电极包括第三电极以及第四电极，该第三电极接地，该第四电极连接高电位。

5.如权利要求4所述的电光调制器，其特征在于，该第一主分支及该第二主分支位于该第一调制分支与该第二调制分支之间，该第一电极位于该第一主分支与该第一调制分支之间，该第三电极位于该第二主分支与该第二调制分支之间。

6.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。