CN106125351A - 一种反射式电光相位调制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射式电光相位调制器，包括电光晶体、光波导和调制电极；光波导包括n个第一光路和n‑1个第二光路，n≥2；第一光路顺次设置在电光晶体的光入射面与光出射面之间；第二光路分别连接于第i个第一光路的光出射端与第i+1个第一光路的光入射端之间，i＝1,2,...,n；第一光路与第二光路的连接处设置有高反射薄膜；调制电极分别布置在第一光路和第二光路的两侧。与现有技术相比，本发明提供的一种反射式电光相位调制器，采用由多个Z字形光路组成光波导，可以在不增加电光相位调制器长度的情况下增加电光相位作用长度，降低半波电压。同时也可以减小该电光相位调制器结构尺寸，易于集成，提高其实用性。

Description

一种反射式电光相位调制器

技术领域

本发明涉及光波导器件技术领域，具体涉及一种反射式电光相位调制器。

背景技术

电光相位调制器是一种基于晶体线性电光效应调制光波相位的光导器件。例如采用铌酸锂晶体材料制作的直波导型电光相位调制器，其通过外加调制电场控制铌酸锂光波导的折射率随着外加电场线性变化啊，进而使得铌酸锂光波导的相位随着外加调制电场变化，实现光波相位调制。

电光相位调制器在光通信、光传感和微波光子技术领域均起到重要作用，具体为：

1、光通信技术领域

利用电光相位调制器可以实现16正交幅度调制发射极或多副载波发射机，实现特殊调制格式的信息编码，提高数据的传输速率。

2、光传感技术领域

电光相位调制器可以用于各种干涉型传感器的信息解调，提高传感器的精度与可靠性。例如可以提高光纤陀螺解调装置、光纤电流传感器的精度与可靠性。

3、微波光子技术领域

电光相位调制器可以产生连续可调的微波信号，也可以用于微波信号检测，具有成本低、可调谐、可实现较高微波频率的优点。

为了满足电光相位调制器应用于上述领域的技术要求，其半波电压需要尽可能降低，目前通常采用增加电光相位调制器长度的方式降低半波电压，但是光波导长度增大不利于电光相位调制器的制作、封装和应用，进一步限制了半波电压的降低。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种反射式电光相位调制器，能够实现在不增加器件长度的前提下降低半波电压。

本发明的技术方案是：

所述电光相位调制器包括电光晶体、光波导和调制电极；

所述光波导包括n个第一光路和n-1个第二光路，n≥2；

所述第一光路顺次设置在所述电光晶体的光入射面与光出射面之间；

所述第二光路分别连接于第i个所述第一光路的光出射端与第i+1个所述第一光路的光入射端之间，i＝1,2,...,n；所述第一光路与第二光路的连接处设置有高反射薄膜，用于改变光传输路径；

所述调制电极分别布置在所述第一光路和第二光路的两侧，用于向所述电光晶体施加调制电压改变所述光波导的折射率。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述光波导包括耦合端面，用于引导入射光波在所述光波导中传输；

所述耦合端面设置在所述第i个第一光路的光入射端和所述第n个第一光路的光出射端。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述耦合端面与光纤直接耦合连接；或者，

所述耦合端面通过电光晶体与光纤耦合连接。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述耦合端面与所述第一光路具有第一夹角；

所述第一夹角包括90°夹角。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述高反射薄膜包括金属膜和/或多层介质膜。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述电光相位调制器的所有调制电极分别独立设置在所述电光晶体上；

或者，

所述电光相位调制器中极性相同的调制电极相互连接后设置在所述电光晶体上。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述第一光路两侧调制电极的极性相反，所述第二光路两侧调制电极的极性相反；

所述调制电极包括长条形电极、三角形电极和/或多边形电极。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述电光晶体包括铌酸锂晶体、磷酸二氢钾晶体、锗酸铋晶体、磷酸二氢铵晶体、钽酸锂晶体、砷化镓晶体或碲化镉晶体。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述电光晶体包括有机电光晶体，所述有机电光晶体包括液晶。

本发明提供的一个优选技术方案为：

所述光波导的切向包括x切向、y切向或z切向；

所述光波导为钛扩散铌酸锂光波导时其偏振模式为两个相互正交的偏振模式；

所述光波导为质子交换铌酸锂光波导时其偏振模式为沿z轴方向的偏振模式。

与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种反射式电光相位调制器，采用由多个Z字形光路组成光波导，可以在不增加电光相位调制器长度的情况下增加电光相位作用长度，降低半波电压。同时也可以减小该电光相位调制器结构尺寸，易于集成，提高其实用性。

附图说明

图1：本发明实施例中一种反射式电光相位调制器的结构示意图；

图2：图1所示一种反射式电光相位调制器结构的x-z轴向示意图；

图3：图1所示一种反射式电光相位调制器结构的x-y轴向示意图。

其中，1：光纤；2：电光晶体；3：光波导；4：反射端；5：调制电极正极；6：调制电极负极。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面分别结合附图，对本发明实施例提供的一种反射式电光相位调制器进行说明。

本实施例中电光相位调制器包括电光晶体、光波导和调制电极。其中，

光波导包括n个第一光路和n-1个第二光路，n≥2。具体是：

第一光路顺次垂直设置在电光晶体的光入射面与光出射面之间，即第一光路之间相互平行。第二光路分别连接于第i个第一光路的光出射端与第i+1个第一光路的光入射端之间，i＝1,2,...,n。

本实施例中第一光路与第二光路的连接处设置有高反射薄膜，用于改变光传输路径。第i个第一光路、第i+1个第一光路，以及二者之间的第二光路组成一个Z字形光路，本实施例中光波导即是由多个Z字形光路连接组成的光波通道。

调制电极分别布置在第一光路和第二光路两侧，用于向电光晶体施加调制电压改变光波导的折射率，进而改变在光波导中传播的光波的相位。

本实施例中通过多个Z字形光路延长光波导的长度，可以增加电光相互作用的长度，从而降低电光相位调制器的半波电压。

图1为本发明实施例中一种反射式电光相位调制器的结构示意图，如图所示，本实施例中电光相位调制器包括电光晶体2、光波导3和调制电极。其中，

光波导3包括两个第一光路和一个第二光路，如图所示光路AB为第1个第一光路，光路CD为第2个第一光路，光路BC为第二光路：

两个第一光路顺次设置在电光晶体2的光入射面与光出射面之间，第二光路连接于第1个第一光路的光出射端与第2个第一光路的光入射端之间。

图2为图1所示一种反射式电光相位调制器结构的x-z轴向示意图，如图所示，第一光路与第二光路的连接处设置有高反射薄膜，即图1和2所示反射端4处设置有高反射薄膜。本实施例中第一光路和第二光路组成一个Z字形光波导，光波沿着Z字形光波导传输，可以在不增加电光相位器器件长度的条件下降低其半波电压。

调制电极分别布置在第一光路和第二光路两侧。其中光路AB一侧的调制电极为正极性调制电极5，另一侧的调制电极为负极性调制电极6；光路CD一侧的调制电极为正极性调制电极5，另一侧的调制电极为负极性调制电极6。

进一步地，本发明提供的一个优选实施例中反射式电光相位调制器还包括耦合端面，下面对其进行说明。

本实施例中耦合端面，用于引导入射光波在光波导中传输，其设置在第i个第一光路的光入射端和第n个第一光路的光出射端。如图1所示的反射式电光相位调制器的结构，该耦合端面可以设置在光路AB中光入射端A处，以及设置在光路CD中光出射端D处。

本实施例中耦合端面可以采用两种方式布置，具体是：

1、将耦合端面与光纤直接耦合连接，引导光纤输出的光波在光波导中传输。

图3为图1所示一种反射式电光相位调制器结构的x-y轴向示意图，如图所示，耦合端面与光纤1直接耦合连接。

2、将述耦合端面通过电光晶体与光纤耦合连接，引导光纤输出的光波通过电光晶体传输至光波导中。

本实施例中耦合端面与第一光路具有第一夹角，用于抑制光波反射。其中，该第一夹角可以为90°夹角，即耦合端面与第一光路垂直。

进一步地，本发明提供的一个优选实施例中高反射薄膜可以采用金属膜，也可以采用多层介质膜。

进一步地，本发明提供的一个优选实施例中调制电极包括两种布置方式具体是：

1、将电光相位调制器的所有调制电极分别独立设置在电光晶体上，即各个调制电极之间互不连接，均作为独立的电极工作。

2、将电光相位调制器中极性相同的调制电极相互连接后设置在电光晶体上；或者，也可以将所有正极性调制电极相互连接作为一个整体，将所有负极性调制电极相互连接作为一个整体。

本实施例中第一光路两侧调制电极的极性相反，第二光路两侧调制电极的极性相反。其中，调制电极可以为长条形电极、三角形电极、多边形电极。如图1所示，光路AB两侧的调制电极分别为长条形电极和三角形电极，光路CD两侧的调制电极也分别为长条形电极和三角形电极。

进一步地，本发明提供的一个优选实施例中电光晶体可以采用铌酸锂晶体、磷酸二氢钾晶体、锗酸铋晶体、磷酸二氢铵晶体、钽酸锂晶体、砷化镓晶体或碲化镉晶体。同时电光晶体也可以采用有机电光晶体，本实施例中有机电光晶体可以为液晶。

进一步地，本发明提供的一个优选实施例中光波导的切向可以为x切向、y切向、z切向或其他切向。其中，当光波导为钛扩散铌酸锂光波导时其偏振模式为两个相互正交的偏振模式，当光波导为质子交换铌酸锂光波导时其偏振模式为沿z轴方向的偏振模式。

本发明提供的一种反射式电光相位调制器，采用由多个Z字形光路组成光波导，可以在不增加电光相位调制器长度的情况下增加电光相位作用长度，降低半波电压。同时也可以减小该电光相位调制器结构尺寸，易于集成，提高其实用性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种反射式电光相位调制器，其特征在于，所述电光相位调制器包括电光晶体、光波导和调制电极；

所述光波导包括n个第一光路和n-1个第二光路，n≥2；

所述第一光路顺次设置在所述电光晶体的光入射面与光出射面之间；

所述第二光路分别连接于第i个所述第一光路的光出射端与第i+1个所述第一光路的光入射端之间，i＝1,2,...,n；所述第一光路与第二光路的连接处设置有高反射薄膜，用于改变光传输路径；

所述调制电极分别布置在所述第一光路和第二光路的两侧，用于向所述电光晶体施加调制电压改变所述光波导的折射率。

2.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述光波导包括耦合端面，用于引导入射光波在所述光波导中传输；

所述耦合端面设置在所述第i个第一光路的光入射端和所述第n个第一光路的光出射端。

3.如权利要求2所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述耦合端面与光纤直接耦合连接；或者，

所述耦合端面通过电光晶体与光纤耦合连接。

4.如权利要求2所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述耦合端面与所述第一光路具有第一夹角；

所述第一夹角包括90°夹角。

5.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述高反射薄膜包括金属膜和/或多层介质膜。

6.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述电光相位调制器的所有调制电极分别独立设置在所述电光晶体上；

或者，

所述电光相位调制器中极性相同的调制电极相互连接后设置在所述电光晶体上。

7.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述第一光路两侧调制电极的极性相反，所述第二光路两侧调制电极的极性相反；

所述调制电极包括长条形电极、三角形电极和/或多边形电极。

8.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述电光晶体包括铌酸锂晶体、磷酸二氢钾晶体、锗酸铋晶体、磷酸二氢铵晶体、钽酸锂晶体、砷化镓晶体或碲化镉晶体。

9.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述电光晶体包括有机电光晶体，所述有机电光晶体包括液晶。

10.如权利要求1所述的一种反射式电光相位调制器，其特征在于，

所述光波导的切向包括x切向、y切向或z切向；

所述光波导为钛扩散铌酸锂光波导时其偏振模式为两个相互正交的偏振模式；

所述光波导为质子交换铌酸锂光波导时其偏振模式为沿z轴方向的偏振模式。