CN107957629A - 基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，自下而上依次包括：基底材料、光学波导、缓冲层、电极结构，所述缓冲层采用厚度为0.1um至5um的特氟龙材料，所述光学波导采用钛扩散光学波导或退火质子交换光学波导，波导扩散宽度为1至20μm，扩散深度为1至20μm。本申请利用特氟龙材料的低介电常数特性，使铌酸锂宽带电光调制器的工作带宽得以进一步提高，提升了器件性能指标，并克服了当前铌酸锂脊型波导电光调制器存在的二氧化硅缓冲层需进行平坦化处理的工艺难点，降低了铌酸锂宽带电光调制器的加工难度和成本，提升了产品合格率。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信与光纤传感技术领域，特别是涉及一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器。
背景技术
目前，铌酸锂宽带电光调制器在光纤通信、光载微波或毫米波通信等工程领域中，以其低插入损耗、高调制带宽、零啁啾等特点，已成为应用最为广泛的一种外调制器。由于铌酸锂晶体具有较高的介电常数，处于微波频段的电磁波在铌酸锂晶体中传输时的折射率与光波的折射率有着较大的差值，导致微波与光波的相速度匹配程度较差，难以实现高调制带宽。为了降低微波折射率，达到较好的相速度匹配程度，常选择具有低介电常数的材料作为缓冲层置于铌酸锂晶体表面与金属薄膜电极之间。
现有技术常采用的的缓冲层材料是二氧化硅，因为二氧化硅有着较低的介电常数(3.9)。为了实现微波与光波折射率更好的匹配，现有技术常采用刻蚀铌酸锂脊型波导结构，这样部分微波电磁场可分布于铌酸锂脊型波导之外，即空气中，以利用空气良好的介电常数(1.0)来实现微波折射率进一步地降低。
然而现有技术采用的刻蚀铌酸锂脊型波导结构以及采用二氧化硅缓冲层的方案，存在着二氧化硅缓冲层需做平坦化处理的问题，这无疑增加了铌酸锂电光调制器制作的成本和工艺难度，一定程度上也降低了器件制作的成品率。此外，二氧化硅作为缓冲层材料虽然是当前的主流技术方案，但为了实现器件工作带宽的进一步提升，介电常数更低的材料无疑是更好的选择。
发明内容
本发明的目的提供一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，以解决上述现有技术中存在的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，自下而上依次包括：基底材料、光学波导、缓冲层、电极结构，所述缓冲层采用厚度为0.1um至5um的特氟龙材料，所述光学波导采用钛扩散光学波导或退火质子交换光学波导，波导扩散宽度为1至20μm，扩散深度为1至20μm；电极结构采用厚度为0.1μm至30μm的金属薄膜制成的推挽型行波电极结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，本申请利用特氟龙材料的低介电常数特性，使铌酸锂宽带电光调制器的工作带宽得以进一步提高，提升了器件性能指标，并克服了当前铌酸锂脊型波导电光调制器存在的二氧化硅缓冲层需进行平坦化处理的工艺难点，降低了铌酸锂宽带电光调制器的加工难度和成本，提升了产品合格率。
附图说明
图1所示为本申请实施例1的结构示意图；
图2所示为本申请实施例2的结构示意图；
图3所示为本申请实施例3的结构示意图；
图中，1.铌酸锂基底；2.光学波导；3.特氟龙缓冲层；4.行波电极；5.铌酸锂脊型波导。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的工作原理为：铌酸锂晶体的高介电常数会导致微波折射率过高而与光波折射率严重不匹配，因此需在铌酸锂晶体与金属电极之间引入具有低介电常数的缓冲层材料，以降低微波折射率，达到与光波折射率的良好匹配。特氟龙材料的介电常数在1.9左右，低于现有技术常采用的二氧化硅材料(介电常数在3.9)，因而更有利于微波与光波的折射率匹配，实现铌酸锂电光调制器的高调制带宽。
实施例1
本申请提出一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，利用特氟龙材料的低介电常数特性，使铌酸锂宽带电光调制器的工作带宽得以进一步提高，提升了器件性能指标。
如图1所示，本实施例自下而上依次包括：基底材料1、光学波导2、缓冲层3、电极结构4。基底材料1采用厚度为0.1mm至2mm的X切Y传铌酸锂晶体；如图2所示，基底材料1采用厚度为0.1mm至2mm的Z切Y传铌酸锂晶体；光学波导2采用钛扩散光学波导或退火质子交换光学波导，波导扩散宽度为1至20μm，扩散深度为1至20μm；缓冲层3采用厚度为0.1um至5um的特氟龙材料；电极结构4采用厚度为0.1μm至30μm的金属薄膜制成的推挽型行波电极结构。
实施例2
本申请还提出了一种基于特氟龙缓冲层的铌酸锂脊型波导电光调制器，利用特氟龙材料的低介电常数和简单的加工工艺，克服了当前铌酸锂脊型波导电光调制器存在的二氧化硅缓冲层需进行平坦化处理的工艺难点，降低了铌酸锂宽带电光调制器的加工难度和成本，提升了产品合格率。
本实施例自下而上依次包括：基底材料1、铌酸锂脊型结构5、光学波导2、缓冲层3、电极结构4。基底材料1采用厚度为0.1mm至2mm的Z切Y传铌酸锂晶体；铌酸锂脊型结构5采用脊型深度1至10μm、脊型宽度1至10μm的正脊型波导结构；光学波导2采用钛扩散光学波导或退火质子交换光学波导，波导扩散宽度为1至20μm，扩散深度为1至20μm；缓冲层3采用厚度为0.1um至5um的特氟龙材料；电极结构4采用厚度为0.1μm至30μm的金属薄膜制成的推挽型行波电极结构。
本发明所述基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，利用特氟龙材料的低介电常数特性，使铌酸锂宽带电光调制器的工作带宽得以进一步提高，提升了器件性能指标，并克服了当前铌酸锂脊型波导电光调制器存在的二氧化硅缓冲层需进行平坦化处理的工艺难点，降低了铌酸锂宽带电光调制器的加工难度和成本，提升了产品合格率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，其特征在于，自下而上依次包括：基底材料(1)、光学波导(2)、缓冲层(3)、电极结构(4)，所述缓冲层(3)采用厚度为0.1um至5um的特氟龙材料，所述光学波导(2)采用钛扩散光学波导或退火质子交换光学波导，波导扩散宽度为1至20μm，扩散深度为1至20μm；电极结构(4)采用厚度为0.1μm至30μm的金属薄膜制成的推挽型行波电极结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，其特征在于，所述基底材料(1)采用厚度为0.1mm至2mm的X切Y传铌酸锂晶体。
3.根据权利要求1所述的一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，其特征在于，所述基底材料(1)采用厚度为0.1mm至2mm的Z切Y传铌酸锂晶体。
4.根据权利要求1所述的一种基于特氟龙材料缓冲层的新型宽带铌酸锂电光调制器，其特征在于，所述基底材料(1)和光学波导(2)之间还有铌酸锂脊型结构(5),基底材料(1)采用厚度为0.1mm至2mm的Z切Y传铌酸锂晶体；铌酸锂脊型结构(5)采用脊型深度1至10μm、脊型宽度1至10μm的正脊型波导结构。
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