CN104133304A - 电光调制器 - Google Patents
电光调制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104133304A CN104133304A CN201310155202.9A CN201310155202A CN104133304A CN 104133304 A CN104133304 A CN 104133304A CN 201310155202 A CN201310155202 A CN 201310155202A CN 104133304 A CN104133304 A CN 104133304A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sub
- branch
- optical waveguide
- shaped optical
- 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
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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Y型光波导、多个设置于该基底上的调制电极及地电极。该Y型光波导包括一第一分支及一第二分支，该第一分支包括一第一子Y型光波导，该第二分支包括一第二子Y型光波导。该多个调制电极及地电极分别用于调制该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导以使该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导输出的光束的功率相同，从而提高消光比。
Description
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
马赫-曾德尔(Mach-Zehner)电光调制器利用电光效应通过调制电场改变Y型光波导两个分支之一的等效折射率，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。然而，Y型光波导两个分支中传输的光束的功率往往存在微小差异，导致当电光调制器作为开关使用时，关闭状态依然有微小功率输出而开启状态时输出的功率并非最大，消光比(extinction ratio)下降。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高消光比的电光调制器。
一种电光调制器，其包括：
一基底；
一形成于该基底上的Y型光波导，该Y型光波导包括一第一分支及一第二分支，该第一分支包括一第一子Y型光波导，该第一子Y型光波导包括一第一子分支及一第二子分支，该第二分支包括一第二子Y型光波导，该第二子Y型光波导包括一第三子分支及一第四子分支；该第二子分支及该第四子分支分别位于该第一子分支及该第三子分支两侧；该基底在该第二子分支与该第一子分支相背一侧开设有一第一凹槽、在该第一分支与该第二分支之间开设一第二凹槽及在该第四子分支与该第三子分支相背一侧开设有一第三凹槽；
一填充于该第一凹槽的第一地电极；
一设置于该基底上且位于该第二子分支与该第一子分支之间的第一调制电极；
一填充于该第二凹槽的第二地电极；
一覆盖该第三子分支的第二调制电极；
一覆盖该第四子分支的第三地电极；及
一填充于该第三凹槽的第三调制电极。
该第一地电极、该第一调制电极及该第二地电极配合用于调制该第一子Y型光波导而该第二地电极、该第二调制电极、该第三地电极及该第三调制电极配合用于调制该第二子Y型光波导以使该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导输出的功率相同。
如此，当该电光调制器作为开关使用时，该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导输出的功率分别决定该第一分支及该第二分支参与干涉的功率，而由于该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导输出的光束的功率相同，从而使得关闭状态输出功率最小而开启状态时输出功率最大，消光比提高。
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 |
| 第一凹槽 | 111 |
| 第二凹槽 | 112 |
| 第三凹槽 | 113 |
| 顶面 | 114 |
| Y型光波导 | 120 |
| 第一分支 | 121 |
| 第二分支 | 122 |
| 第一子Y型光波导 | 123 |
| 第一子分支 | 124 |
| 第二子分支 | 125 |
| 第二子Y型光波导 | 126 |
| 第三子分支 | 127 |
| 第四子分支 | 128 |
| 输入段 | 129 |
| 输出段 | 12a |
| 第一子输入段 | 12b |
| 第一子输出段 | 12c |
| 第二子输入段 | 12d |
| 第二子输出段 | 12e |
| 第一地电极 | 131 |
| 第一调制电极 | 132 |
| 第二地电极 | 133 |
| 第二调制电极 | 134 |
| 第三地电极 | 135 |
| 第三调制电极 | 136 |
| 缓冲层 | 140 |
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，其包括一基底110、一Y型光波导120、一第一地电极131、一第一调制电极132、一第二地电极133、一第二调制电极134、一第三地电极135及一第三调制电极136。该Y型光波导120形成于该基底110上，且包括一第一分支121及一第二分支122。该第一分支121包括一第一子Y型光波导123，该第一子Y型光波导123包括一第一子分支124及一第二子分支125，该第二分支122包括一第二子Y型光波导126，该第二子Y型光波导126包括一第三子分支127及一第四子分支128。该第二子分支125及该第四子分支128分别位于该第一子分支124及该第三子分支127两侧；该基底110在该第二子分支125与该第一子分支124相背一侧开设有一第一凹槽111、在该第一分支121与该第二分支122之间开设一第二凹槽112及在该第四子分支128与该第三子分支127相背一侧开设有一第三凹槽113。该第一地电极131填充于该第一凹槽111。该第一调制电极132设置于该基底110上且位于该第二子分支125与该第一子分支124之间。该第二地电极133填充于该第二凹槽112。该第二调制电极134覆盖该第三子分支127。该第三地电极135覆盖该第四子分支128。该第三调制电极136填充于该第三凹槽113。该第一地电极131、该第一调制电极132及该第二地电极133配合用于调制该第一子Y型光波导123而该第二地电极133、该第二调制电极134、该第三地电极135及该第三调制电极136配合用于调制该第二子Y型光波导126以使该第一子Y型光波导123及该第二子Y型光波导126输出的功率相同。
如此，当该电光调制器10作为开关使用时，该第一子Y型光波导123及该第二子Y型光波导126输出的功率分别决定该第一分支121及该第二分支122参与干涉的功率，而由于该第一子Y型光波导123及该第二子Y型光波导126输出的光束的功率相同，从而使得关闭状态输出功率最小而开启状态时输出功率最大，消光比提高。
具体的，该基底110包括一顶面114。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Y型光波导120是自该顶面114向该基底110内部高温扩散金属钛(单质)而形成的。具体的，该Y型光波导120包括一输入段129及一输出段12a。该第一分支121及该第二分支122自该输入段129分叉出并汇聚入该输出段12a。该第一分支121还包括一与该输入段129连接的第一子输入段12b及一与该输出段12a连接第一子输出段12c。该第一子分支124及该第二子分支125自该第一子输入段12b分叉出并汇聚入该第一子输出段12c。该第二分支122还包括一与该输入段129连接的第二子输入段12d及一与该输出段12a连接第二子输出段12e。该第三子分支127及该第四子分支128自该第二子输入段12d分叉出并汇聚入该第二子输出段12e。
根据干涉理论，该输出段12a传输的光束可以表示为：
，
其中，、及分别为该输出段12a、该第一子输出段12c及该第二子输出段12e传输的光束的振幅，、及分别为该第一子输出段12c及该第二子输出段12e传输的光束的相位，为自然指数，为虚数单位，为角速度及为时间变量。
该输出段12a传输的光束的功率表示为：
，
其中，即为该输出段12a传输的光束功率。
同理可得该第一子输出段12c传输的光束及其功率：
，
，
，及
，
其中，、、及分别为该第一子分支124、该第二子分支125、该第三子分支127及该第四子分支128传输的光束的振幅，、、及分别为该第一子分支124、该第二子分支125、该第三子分支127及该第四子分支128传输的光束的相位，及为该第一子输出端12c传输的光束的功率。
以该基底110的高度方向为轴(即垂直于该顶面114的方向)，宽度方向为轴(即平行于该顶面114而垂直于该第二子分支125或该第四子分支128的方向)，该第二子分支125及该第四子分支128的长度方向为轴，根据平板光波导的波动方程分析，可知，横电波仅有沿轴方向的电场分量，而横磁波仅有沿轴方向的电场分量及沿轴方向的电场分量。
该第一地电极131及该第二地电极133与该第一调制电极132之间加载一调制电压后产生的极间电场穿过该第一子分支124及该第二子分支125的部分完全平行于轴，因此可以有效改变该第一子分支124及该第二子分支124的等效折射率从而调制横电波，进而改变、；该第二调制电极134与该第二地电极133之间加载一调制电压后产生的极间电场穿过该第三子分支127的部分完全平行于轴，因此可以有效改变该第三子分支127的等效折射率从而调制横磁波，进而改变；该第三调制电极136与该第三地电极135之间加载一调制电压后产生的极间电场穿过该第四子分支128的部分完全平行于轴，因此可以有效改变该第四子分支128的等效折射率从而调制横磁波，进而改变。
根据上面的公式改变、、及，便可使得，而且还可以使得(达到最大，该电光调制器10处于开启状态)或(达到最小，该电光调制器10处于关闭状态)。
本实施方式中，该输入段129、该输出段12a、该第一子分支124、该第二子分支125、该第三子分支127及该第四子分支128平行设置。
该第一凹槽111、该第二凹槽112及该第三凹槽113自该顶面114向该基底110内开设，且基本呈矩形。
该第一凹槽111、该第二凹槽112及该第三凹槽113的深度大于或至少等于该Y型光波导120的深度，而该第一地电极131、该第二地电极133及该第三调制电极136分别填满该第一凹槽112、该第二凹槽112、该第三凹槽113，与该第一调制电极132、该第二调制电极134及该第三地电极135高度平齐，并伸出侧翼覆盖该顶面114。如此，可以使得该极间电场穿过该第一子分支124、该第二子分支125的部分基本平行于轴而该极间电场及穿过该第三子分支127及该第四子分支128基本平行于轴，可以提高调制效率。
该第一凹槽111与该第二子分支125平行、对齐且等长，对应的，该第一地电极131与该第二子分支125平行、对齐且等长，该第一调制电极132也与该第二子分支125平行、对齐且等长，因此产生的该极间电场在轴方向完全覆盖该第二子分支125，可以提高调制效率。
该第一调制电极132沿轴方向在该第二凹槽112上的投影完全落在该第二凹槽112上。如此，在轴方向上，该极间电场对该第一子分支124的调制与对该第四子分支124的调制相同，可以提高调制效率。
该第三凹槽113与该第四子分支128平行、对齐且等长，对应的，该第三调制电极136与该第四子分支128平行、对齐且等长，该第三地电极135也与该第四子分支128平行、对齐且等长，因此产生的该极间电场在轴方向完全覆盖该第四子分支128，可以提高调制效率。
该第二调制电极134与该第三地电极135平行、对齐且等长，且该第二调制电极134沿轴方向在该第二凹槽112上的投影完全落在该第二凹槽112上。如此，在轴方向上，该极间电场对该第三子分支127的调制与该极间电场对该第四子分支124的调制相同，可以提高调制效率。
由于该第二调制电极134与该第三地电极135分别覆盖该第三子分支127及该第四子分支128，为防止该第三子分支127及该第四子分支128传输的光束被该第二调制电极134与该第三地电极135吸收，可以在该基底110上先形成一层缓冲层140，再在该缓冲层140上形成该第二调制电极134与该第三地电极135。该缓冲层140采用二氧化硅制成。
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 (10)
1.一种电光调制器，其包括：
一基底；
一形成于该基底上的Y型光波导，该Y型光波导包括一第一分支及一第二分支，该第一分支包括一第一子Y型光波导，该第一子Y型光波导包括一第一子分支及一第二子分支，该第二分支包括一第二子Y型光波导，该第二子Y型光波导包括一第三子分支及一第四子分支；该第二子分支及该第四子分支分别位于该第一子分支及该第三子分支两侧；该基底在该第二子分支与该第一子分支相背一侧开设有一第一凹槽、在该第一分支与该第二分支之间开设一第二凹槽及在该第四子分支与该第三子分支相背一侧开设有一第三凹槽；
一填充于该第一凹槽的第一地电极；
一设置于该基底上且位于该第二子分支与该第一子分支之间的第一调制电极；
一填充于该第二凹槽的第二地电极；
一覆盖该第三子分支的第二调制电极；
一覆盖该第四子分支的第三地电极；及
一填充于该第三凹槽的第三调制电极；
该第一地电极、该第一调制电极及该第二地电极配合用于调制该第一子Y型光波导而该第二地电极、该第二调制电极、该第三地电极及该第三调制电极配合用于调制该第二子Y型光波导以使该第一子Y型光波导及该第二子Y型光波导输出的功率相同。
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Y型光波导包括一输入段及一输出段，该第一分支及该第二分支自该输入段分叉出并汇聚入该输出段，该第一分支还包括一与该输入段连接的第一子输入段及一与该输出段连接第一子输出段，该第一子分支及该第二子分支自该第一子输入段分叉出并汇聚入该第一子输出段，该第二分支还包括一与该输入段连接的第二子输入段及一与该输出段连接第二子输出段，该第三子分支及该第四子分支自该第二子输入段分叉出并汇聚入该第二子输出段。
4.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该基底包括一个顶面，该Y型光波导是自该顶面向该基底内部高温扩散金属钛而形成的，该第一凹槽、该第二凹槽及该第三凹槽自该顶面向该基底内开设，该第一凹槽、该第二凹槽及该第三凹槽的深度大于或至少等于该Y型光波导的深度，而该第一地电极、该第二地电极及该第三调制电极分别填满该第一凹槽、该第二凹槽、该第三凹槽，与该第一调制电极、该第二调制电极及该第三地电极高度平齐，并伸出侧翼覆盖该顶面。
5.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该输入段、该输出段、该第一子分支、该第二子分支、该第三子分支及该第四子分支平行设置，该第二子分支及该第四子分支分别位于该第一子分支及该第三子分支两侧，该第二子分支比该第一子分支短，该第一凹槽与该第二子分支平行、对齐且等长，该第一调制电极也与该第二子分支平行、对齐且等长。
6.如权利要求5所述的电光调制器，其特征在于，该第一调制电极沿垂直于该第二子分支的方向在该第二凹槽上的投影完全落在该第二凹槽上。
7.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该输入段、该输出段、该第一子分支、该第二子分支、该第三子分支及该第四子分支平行设置，该第二子分支及该第四子分支分别位于该第一子分支及该第三子分支两侧，该第四子分支比该第三子分支短，该第三凹槽与该第四子分支平行、对齐且等长，该第三地电极也与该第四子分支平行、对齐且等长。
8.如权利要求7所述的电光调制器，其特征在于，该第二调制电极134与该第三地电极平行、对齐且等长，且该第二调制电极沿垂直于该第二分支的方向在该第二凹槽上的投影完全落在该第二凹槽上。
9.如权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，该电光调制器还包括一设置于该基底与该第二调制电极及该第三地电极之间的缓冲层，用于防止在该第一子分支、该第二子分支、该第三子分支及该第四子分支传输的光束被该第二调制电极与该第三地电极吸收。
10.如权利要求9所述的电光调制器，其特征在于，该缓冲层采用二氧化硅制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310155202.9A CN104133304A (zh) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 电光调制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310155202.9A CN104133304A (zh) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 电光调制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104133304A true CN104133304A (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=51806042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310155202.9A Pending CN104133304A (zh) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 电光调制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104133304A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122834A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-04-26 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| US20030016896A1 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-23 | Bahman Azarbar | Electro-optic waveguide devices |
| US20080044124A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-21 | Fujitsu Limited | Optical modulator |
| US20080212915A1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-09-04 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Nested modulator |
| CN102472900A (zh) * | 2009-07-10 | 2012-05-23 | 日本电信电话株式会社 | 光调制器 |
-
2013
- 2013-04-30 CN CN201310155202.9A patent/CN104133304A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122834A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-04-26 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| US20030016896A1 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-23 | Bahman Azarbar | Electro-optic waveguide devices |
| US20080044124A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-21 | Fujitsu Limited | Optical modulator |
| US20080212915A1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-09-04 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Nested modulator |
| CN102472900A (zh) * | 2009-07-10 | 2012-05-23 | 日本电信电话株式会社 | 光调制器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6584240B2 (en) | Optical modulator having ridge and associated structure on substrate | |
| US7447389B2 (en) | Optical modulator | |
| JP5007629B2 (ja) | 光導波路素子 | |
| US20130195394A1 (en) | Optical modulator | |
| JP5077480B2 (ja) | 光導波路素子 | |
| US9128348B1 (en) | Light modulation circuit | |
| US9116413B2 (en) | Electro-optic modulator | |
| CN211426971U (zh) | 分布式光强调制器 | |
| TW201441725A (zh) | 電光調製器 | |
| US9008468B2 (en) | Electro-optic modulator of large bandwidth | |
| TW201441720A (zh) | 電光調製器 | |
| CN104133306A (zh) | 电光调制器 | |
| US9274355B2 (en) | Electro-optical modulator and method for making thereof | |
| JP2005107229A (ja) | 光導波路素子 | |
| TW201441692A (zh) | 電光調製器 | |
| TW201441693A (zh) | 電光調製器 | |
| TWI557468B (zh) | 電光調製器 | |
| CN110824731A (zh) | 分布式光强调制器 | |
| TW201441719A (zh) | 電光調製器 | |
| CN104133305A (zh) | 电光调制器 | |
| CN104133304A (zh) | 电光调制器 | |
| CN103885210A (zh) | 电光调制器 | |
| US20140321793A1 (en) | Electro-optic modulator | |
| TWI572913B (zh) | 電光調製器 | |
| CN104122733A (zh) | 电光调制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141105 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |