CN107065232A - 基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于宽带电光调制器技术领域，具体涉及一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器及其制备方法。该调制器包括：基底、铌酸锂薄膜、光学波导、缓冲层以及金属电极。所述基底采用石英晶片；所述铌酸锂薄膜具有单晶结构且厚度为4至10微米；所述光学波导采用钛扩散波导或退火质子交换波导；所述缓冲层采用二氧化硅薄膜；所述金属电极采用行波电极结构，对于X切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极的正负电极对称地位于光学波导两侧，对于Z切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。本发明的有益技术效果在于：有效地提高电光调制器的折射率匹配与特征阻抗匹配，从而提高了调制器的工作带宽。
Description
技术领域
本发明属于宽带电光调制器技术领域，具体涉及一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器及其制备方法。
背景技术
目前，铌酸锂宽带电光调制器已在光纤通信、光载微波或毫米波通信等工程领域得到广泛应用，目前常采用共面行波电极结构以实现高工作带宽。然而铌酸锂体材料较高的介电常数，使得微波信号的折射率远大于光波的折射率(即折射率失配)以及行波电极的特征阻抗远小于终端负载的特征阻抗(即阻抗失配)，导致了铌酸锂电光调制器工作带宽的下降。
因此，为实现宽带调制，当前较为常见的技术方案多采用增加缓冲增厚度、增加金属电极厚度、制作铌酸锂脊波导等，以提高微波与光波的折射率匹配以及行波电极与终端负载的阻抗匹配。然而，增加缓冲增厚度虽然可以降低微波折射率、提高行波电极阻抗，但也增加了电光调制器的半波电压；增加金属电极厚度，虽然可以降低微波折射率和导体损耗，但降低了行波电极的特征阻抗；采用脊波导结构虽然具有可同时提高折射率匹配以及阻抗匹配的优点，但采用湿法腐蚀或干法刻蚀的方法制作的铌酸锂脊波导损耗较高。
综上所述，当前制备铌酸锂宽带电光调制器的主要技术方案存在结构复杂、工艺难度较大、制作成本高等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提出了一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，所述基于铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4以及金属电极5；
所述基底1采用石英晶片；
所述铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米；
所述光学波导3采用钛扩散波导或退火质子交换波导；
所述缓冲层4采用二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构。
其中，采用具有低介电常数的石英材料作为所述基底1晶片。
其中，采用键合工艺将基底1与铌酸锂单晶体材料晶片键合，并采用研磨、抛光的工艺制备得到具有单晶结构且厚度为4至10微米的铌酸锂薄膜2。
其中，所述铌酸锂薄膜的厚度在4至10微米，可以有效地提高铌酸锂电光调制器的折射率匹配与特征阻抗匹配，从而提高铌酸锂电光调制器的工作带宽。
其中，所述光学波导3为钛扩散波导或退火质子交换波导。
其中，所述金属电极5采用行波电极结构，对于X切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极5的正负电极对称地位于光学波导3两侧；对于Z切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极5的正电极或负电极位于光学波导4上方而另一极位于光学波导3一侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米；其中，
所述铌酸锂薄膜2的制备工艺包括：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用退火质子交换波导，其制备工艺包括：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜；
所述缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用退火质子交换波导，其制备工艺包括：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正负电极对称地位于光学波导两侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用钛扩散波导，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺包括：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用X切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用钛扩散波导，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明所述电光调制器的铌酸锂体材料由铌酸锂薄膜代替，所述铌酸锂薄膜具有单晶结构且厚度在4至10微米，所述铌酸锂薄膜采用具有低介电常数的石英作为基底晶片。
本发明的有益技术效果在于：有效地提高电光调制器的折射率匹配与特征阻抗匹配，从而提高了调制器的工作带宽。
附图说明
图1为基于Z切Y传铌酸锂退火质子交换薄膜波导的宽带行波电光调制器横截面示意图。
图2为基于X切Y传铌酸锂退火质子交换薄膜波导的宽带行波电光调制器横截面示意图。
图3为基于Z切Y传铌酸锂钛扩散薄膜波导的宽带行波电光调制器横截面示意图。
图4为基于X切Y传铌酸锂钛扩散薄膜波导的宽带行波电光调制器横截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
铌酸锂电光调制器常采用共面行波电极结构以实现高调制带宽，而共面电极结构需满足微波与光波的折射率匹配以及行波电极与终端负载的阻抗匹配方可实现高调制带宽。因此，本发明从铌酸锂材料及其结构这一角度出发，提出一种提高折射率匹配以及阻抗匹配的方法。由于铌酸锂的介电常数较高，因此在铌酸锂体材料中传输的微波信号的折射率较高、特征阻抗较低。发明人发现，随着铌酸锂材料厚度的较小，微波折射率逐渐减小，行波电极的特征阻抗逐渐增大。此外，发明人也发现，基底材料介电常数的降低也有利于实现微波折射率的减小以及行波电极特征阻抗的增大。
基于上述方案，本发明提出了一种可实现上述技术方案的器件，即基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，包括：石英基底、铌酸锂薄膜、光学波导、缓冲增以及金属电极，其创新在于：采用了具有低介电常数的石英作为基底晶片，并在石英基底上制备具有单晶结构且厚度为4至10微米的铌酸锂薄膜。该电光调制器可有效地降低微波折射率及导体损耗，提高行波电极特征阻抗，提高调制器的工作带宽。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，所述基于铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4以及金属电极5；
所述基底1采用石英晶片；
所述铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米；
所述光学波导3采用钛扩散波导或退火质子交换波导；
所述缓冲层4采用二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构。
其中，采用具有低介电常数的石英材料作为所述基底1晶片。
其中，采用键合工艺将基底1与铌酸锂单晶体材料晶片键合，并采用研磨、抛光的工艺制备得到具有单晶结构且厚度为4至10微米的铌酸锂薄膜2。
其中，所述铌酸锂薄膜的厚度在4至10微米，可以有效地提高铌酸锂电光调制器的折射率匹配与特征阻抗匹配，从而提高铌酸锂电光调制器的工作带宽。
其中，所述光学波导3为钛扩散波导或退火质子交换波导。
其中，所述金属电极5采用行波电极结构，对于X切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极5的正负电极对称地位于光学波导3两侧；对于Z切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极5的正电极或负电极位于光学波导4上方而另一极位于光学波导3一侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米；其中，
所述铌酸锂薄膜2的制备工艺包括：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用退火质子交换波导，其制备工艺包括：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜；
所述缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
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铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
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第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
此外，本发明还提供一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，所述宽带行波电光调制器为基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3和金属电极5；
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用X切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导3采用钛扩散波导，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
实施例1
一种基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4和金属电极5。
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向。本发明涉及的铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
光学波导3采用退火质子交换波导，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜。
缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜。
金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
实施例2
一种基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3、缓冲层4和金属电极5。
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向。本发明涉及的铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
光学波导3采用退火质子交换波导，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜。
金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正负电极对称地位于光学波导两侧。
实施例3
本实施例提供一种基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3和金属电极5。
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用Z切Y传的晶体切向。本发明涉及的铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
光学波导3采用钛扩散波导，与实施方法一或实施方法二不同，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
缓冲层4通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜。
金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
实施例4
本实施例提供一种基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底1、铌酸锂薄膜2、光学波导3和金属电极5。
基底1采用具有较小介电常数的石英晶片。
铌酸锂薄膜2采用X切Y传的晶体切向。本发明涉及的铌酸锂薄膜2具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
光学波导3采用钛扩散波导，与实施方法一或实施方法二不同，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺的主要过程如下：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
金属电极5采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本专业技术人员的公知技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，所述基于铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器包括：基底(1)、铌酸锂薄膜(2)、光学波导(3)、缓冲层(4)以及金属电极(5)；
所述基底(1)采用石英晶片；
所述铌酸锂薄膜(2)具有单晶结构且厚度为4至10微米；
所述光学波导(3)采用钛扩散波导或退火质子交换波导；
所述缓冲层(4)采用二氧化硅薄膜；
所述金属电极(5)采用行波电极结构。
2.如权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，采用具有低介电常数的石英材料作为所述基底(1)晶片。
3.如权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，采用键合工艺将基底(1)与铌酸锂单晶体材料晶片键合，并采用研磨、抛光的工艺制备得到具有单晶结构且厚度为4至10微米的铌酸锂薄膜(2)。
4.如权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，所述铌酸锂薄膜的厚度在4至10微米，可以有效地提高铌酸锂电光调制器的折射率匹配与特征阻抗匹配，从而提高铌酸锂电光调制器的工作带宽。
5.如权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，所述光学波导(3)为钛扩散波导或退火质子交换波导。
6.如权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器，其特征在于，所述金属电极(5)采用行波电极结构，对于X切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极(5)的正负电极对称地位于光学波导(3)两侧；对于Z切Y传的铌酸锂薄膜，金属电极(5)的正电极或负电极位于光学波导(4)上方而另一极位于光学波导(3)一侧。
7.一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，其特征在于，所述宽带行波电光调制器为基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底(1)、铌酸锂薄膜(2)、光学波导(3)、缓冲层(4)和金属电极(5)；
基底(1)采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜(2)采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米；其中，
所述铌酸锂薄膜(2)的制备工艺包括：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导(3)采用退火质子交换波导，其制备工艺包括：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜；
所述缓冲层(4)通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极(5)采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
8.一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，其特征在于，所述宽带行波电光调制器为基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底(1)、铌酸锂薄膜(2)、光学波导(3)、缓冲层(4)和金属电极(5)；
基底(1)采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜(2)采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，并将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导(3)采用退火质子交换波导，其制备工艺包括：
第一步，在铌酸锂薄膜晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合二氧化硅镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面形成具有波导图形的二氧化硅薄膜；
第二步，将铌酸锂薄膜晶片放入质子源药液中，进行质子交换；
第三步，将铌酸锂薄膜晶片放入高温炉中进行退火处理；
第四步，采用湿法腐蚀工艺，洗去铌酸锂薄膜晶片表面的二氧化硅薄膜；
所述金属电极(5)采用行波电极结构，金属电极的正负电极对称地位于光学波导两侧。
9.一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，其特征在于，所述宽带行波电光调制器为基于Z切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底(1)、铌酸锂薄膜(2)、光学波导(3)和金属电极(5)；
基底(1)采用具有较小介电常数的石英晶片；
铌酸锂薄膜(2)采用Z切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
第一步，将石英基底晶片的表面进行抛光；
第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导(3)采用钛扩散波导，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺包括：
第一步，选取Z切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
第二步，在铌酸锂体材料晶片表面，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀工艺，结合钛膜镀膜工艺，在铌酸锂体材料晶片表面形成具有波导图形的钛薄膜；
第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述缓冲层(4)通过离子溅射、等离子增强化学气相沉积等常见的镀膜工艺，在铌酸锂薄膜晶片表面制备一层二氧化硅薄膜；
所述金属电极(5)采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
10.一种基于铌酸锂薄膜的宽带行波电光调制器的制备方法，其特征在于，所述宽带行波电光调制器为基于X切Y传铌酸锂单晶薄膜的宽带行波电光调制器，包括：基底(1)、铌酸锂薄膜(2)、光学波导(3)和金属电极(5)；
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铌酸锂薄膜(2)采用X切Y传的晶体切向，具有单晶结构且厚度为4至10微米，其制备工艺包括：
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第二步，将铌酸锂体材料晶片与石英基底晶片进行键合；
第三步，对铌酸锂体材料晶片进行研磨、抛光，将铌酸锂晶体的厚度减薄至4至10微米；
所述光学波导(3)采用钛扩散波导，在铌酸锂体材料晶片与石英晶片键合前先进行钛扩散波导的制备，其制备工艺包括：
第一步，选取X切Y传的铌酸锂单晶体材料晶片，将铌酸锂单晶体材料晶片的表面进行抛光；
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第三步，将铌酸锂体材料晶片放入高温扩散路中，进行钛扩散；
所述金属电极(5)采用行波电极结构，金属电极的正电极或负电极位于光学波导上方而另一极位于光学波导一侧。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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