CN107870454B - 一种电光调制器的制备方法和制备系统 - Google Patents

一种电光调制器的制备方法和制备系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电光调制器领域，提供了一种电光调制器的制备方法和制备系统，所述制备方法包括：获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率；将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率；从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料；将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。实施本发明实施例，在不增加电容或电感的情况下使电光调制器的折射率与电波的折射率相匹配，而且保证了电光调制器的整体3dB带宽的稳定。

Description

一种电光调制器的制备方法和制备系统
技术领域
本发明属于电光调制器领域，尤其涉及一种电光调制器的制备方法和制备系统。
背景技术
随着社会的不断进步和发展，人类对信息的需求量越来越大，造成信息数据量呈现指数式的爆发增长，光通信网络技术的迅猛发展为这一难题的解决提供了可靠有效的方案，电光调制器是整个光通信网络的核心器件之一，负责将电信号转换为可在光通信网络中传输的光信号。传统基于铌酸锂材料的电光高速调制器往往外形尺寸较大，在5-10厘米的量级，同时功耗也较大，这些缺点明显不利于通信系统的小型化和节能化，因此研究高调制带宽、高消光比、低功耗、易集成及低成本的光调制器具有重要现实意义。
目前，可以产业化的集成电光调制器一般基于硅基或者三五族半导体两个材料体系加工，对于集成电光调制器，为了使光通信网络可以有更大的容量，需要不断地提高它的3dB带宽。对于目前普遍采用的行波电极结构集成电光调制器，其3dB带宽主要受到以下几个方面的因素所制约：
(1)电极微波信号的折射率和波导折射率的匹配情况；
(2)电极微波阻抗与50欧姆的匹配情况；
(3)整个集成电光调制器衬底电介质材料带来的微波吸收损耗。
在上述三种带来损耗进而引起集成电光调制器的3dB带宽下降的因素当中，因素(3)由于受到本身调制机理和集成电光调制器性能参数权衡的限制很难进一步限制和减小，要想获得较大的改善需要对有源区进行有效的改进和设计；因素(2)可以通过采用更为先进的电极结构和优化的电极参数来进一步改善；因素(1)目前主要通过调整电极的几何设计结构或者添加电感元件来调整。而在电极上添加电感往往会导致电极的设计难度增加，同时具有大电感的电极其自身损耗也会增加进而降低电光调制器的电光带宽。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电光调制器的制备方法和制备系统，以解决现有技术电光调制器通过增加电容或电感匹配电波的折射率，会降低电光调制器的电光带宽的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电光调制器的制备方法，所述制备方法包括：
获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率；
将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率；
从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料；
将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
本发明实施例的另一目的在于提供一种电光调制器的制备系统，所述制备系统包括：
有效折射率获取单元，用于获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率；
多个有效折射率获取单元，用于将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率；
覆盖材料获取单元，用于从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料；
覆盖单元，用于将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
本发明实施例，获取未添加覆盖材料的电极的折射率，将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率，从多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与匹配折射率对应的覆盖材料，将覆盖材料覆盖在未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上，提供了不增加电容而匹配电波折射率的电光调制器的制备系统，保证了电光调制器的整体3dB带宽的稳定。
附图说明
图1为本发明一示例性实施例示出的一种电光调制器的制备方法的流程图；
图2为本发明一示例性实施例示出的一种电光调制器的制备系统的结构图；
图3本发明实施例示出的信号模场电场强度分布区域示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示为本发明一示例性实施例示出的一种电光调制器的制备方法的流程图，所述制备方法包括：
步骤S101，获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
在本发明实施例中，未添加表面覆盖层的电光调制器包括：硅衬底、掩埋二氧化硅层、覆盖二氧化硅层、有源区以及电极，硅衬底位于最底层，其上覆盖一层掩埋二氧化硅层，掩埋二氧化硅层的中心设置有源区，覆盖二氧化硅层将有源区覆盖在掩埋二氧化硅层上，掩埋二氧化硅层上设置有两个电极，有源区呈中间凸出的台阶状，两个电极分别通过两个通孔与有源区的台阶面连接。在具体的获取过程中，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
步骤S102，将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率。
在本发明实施例中，通常扫描变量的数值范围在1～10之间扫描，添加了覆盖材料之后的电极的有效折射率会随着扫描变量在1～10之间变化：从未覆盖材料开始不断增大。通常情况下，扫描到10的折射率则大于电波的折射率。
需要指出的是，获取多个有效折射率通过电磁场仿真分析软件实现。
步骤S103，从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料。
在本发明实施例中，随着扫描变量的变化，记录的多个有效折射率即形成一个折射率集合，在该折射率集合中包含了与光波相匹配的折射率，获取该匹配折射率，并获取与该匹配折射率相对应的覆盖材料。
步骤S104，将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
在本发明实施例中，将选择的覆盖材料覆盖在未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上，则电光调制器的电极的折射率就会与电波的折射率相匹配，这样就完成了电光调制器的制备。
本发明实施例，获取未添加覆盖材料的电极的折射率，将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率，从多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与匹配折射率对应的覆盖材料，将覆盖材料覆盖在未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上，提供了不增加电容而匹配电波折射率的电光调制器的制备方法，保证了电光调制器的整体3dB带宽的稳定。
作为本发明的一个可选实施例，在所述获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率的步骤之后，所述制备方法还包括：
通过电磁场仿真分析软件获取所述未添加表面覆盖层的电光调制器的调制区域的横截面上信号的模场强度分布区域。
在本发明实施例中，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算，可以保证覆盖材料可以覆盖整个电极的仿真区域，同时覆盖层的厚度要足够大以保证计算出的信号模场全部包含在覆盖层材料之中。
如图2所示为本发明一示例性实施例示出的一种电光调制器的制备系统的结构图，所述制备系统包括：
有效折射率获取单元201，用于获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
在本发明实施例中，未添加表面覆盖层的电光调制器包括：硅衬底、掩埋二氧化硅层、覆盖二氧化硅层、有源区以及电极，硅衬底位于最底层，其上覆盖一层掩埋二氧化硅层，掩埋二氧化硅层的中心设置有源区，覆盖二氧化硅层将有源区覆盖在掩埋二氧化硅层上，掩埋二氧化硅层上设置有两个电极，有源区呈中间凸出的台阶状，两个电极分别通过两个通孔与有源区的台阶面连接。在具体的获取过程中，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
多个有效折射率获取单元202，用于将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率。
在本发明实施例中，通常扫描变量的数值范围在1～10之间扫描，添加了覆盖材料之后的电极的有效折射率会随着扫描变量在1～10之间变化：从未覆盖材料开始不断增大。通常情况下，扫描到10的折射率则大于电波的折射率。
需要指出的是，获取多个有效折射率通过电磁场仿真分析软件实现。
覆盖材料获取单元203，用于从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料。
在本发明实施例中，随着扫描变量的变化，记录的多个有效折射率即形成一个折射率集合，在该折射率集合中包含了与光波相匹配的折射率，获取该匹配折射率，并获取与该匹配折射率相对应的覆盖材料。
覆盖单元204，用于将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
在本发明实施例中，将选择的覆盖材料覆盖在未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上，则电光调制器的电极的折射率就会与电波的折射率相匹配，这样就完成了电光调制器的制备。
本发明实施例，获取未添加覆盖材料的电极的折射率，将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率，从多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与匹配折射率对应的覆盖材料，将覆盖材料覆盖在未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上，提供了不增加电容而匹配电波折射率的电光调制器的制备系统，保证了电光调制器的整体3dB带宽的稳定。
作为本发明的一个可选实施例，所述制备系统还包括：
模场强度分布区域获取单元，用于通过电磁场仿真分析软件获取所述未添加表面覆盖层的电光调制器的调制区域的横截面上信号的模场强度分布区域。
在本发明实施例中，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算，可以保证覆盖材料可以覆盖整个电极的仿真区域，同时覆盖层的厚度要足够大以保证计算出的信号模场全部包含在覆盖层材料之中。
如图3所示为本发明实施例示出的信号模场电场强度分布区域示意图。
本领域普通技术人员可以理解为上述实施例所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电光调制器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率；
将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率；
从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料；
将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
2.如权利要求1所述的一种电光调制器的制备方法，其特征在于，在所述获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率的步骤之后，所述制备方法还包括：
通过电磁场仿真分析软件获取所述未添加表面覆盖层的电光调制器的调制区域的横截面上信号的模场强度分布区域。
3.如权利要求1～2任一项所述的一种电光调制器的制备方法，其特征在于，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
4.如权利要求1～2任一项所述的一种电光调制器的制备方法，其特征在于，获取多个有效折射率通过电磁场仿真分析软件实现。
5.如权利要求1～2任一项所述的一种电光调制器的制备方法，其特征在于，所述扫描变量的范围为1～10。
6.一种电光调制器的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：
有效折射率获取单元，用于获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率；
多个有效折射率获取单元，用于将覆盖材料的介电常数或折射率设置为一扫描变量，并随着所述扫描变量的变化，获取添加覆盖材料的电极的多个有效折射率；
覆盖材料获取单元，用于从所述多个有效折射率中获取与光波相匹配的匹配折射率，并获取与所述匹配折射率对应的覆盖材料；
覆盖单元，用于将所述覆盖材料覆盖在所述未添加表面覆盖层的电光调制器的电极之上。
7.如权利要求6所述的一种电光调制器的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括：
模场强度分布区域获取单元，用于通过电磁场仿真分析软件获取所述未添加表面覆盖层的电光调制器的调制区域的横截面上信号的模场强度分布区域。
8.如权利要求6～7任一项所述的一种电光调制器的制备系统，其特征在于，通过电磁场仿真分析软件的仿真计算获取未添加表面覆盖层的电光调制器的电极的有效折射率。
9.如权利要求6～7任一项所述的一种电光调制器的制备系统，其特征在于，获取多个有效折射率通过电磁场仿真分析软件实现。
10.如权利要求6～7任一项所述的一种电光调制器的制备系统，其特征在于，所述扫描变量的范围为1～10。
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