CN111624761A - 一种加载型波导光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加载型波导光调制器，电致伸缩材料层设置在第一金属层和第二金属层之间，导波部设置在电致伸缩材料层中，在第一金属层和导波部之间形成加载型波导。应用时，在第一金属层和第二金属层加施加电场，电致伸缩材料层将发生形变，从而改变第一金属层与导波部之间的距离，从而改变波导的传播特性。本发明中，因为加载型波导的传播特性对该距离非常敏感，所以本发明具有调制灵敏度高的优点，调制深度大，在加载型波导光调制领域具有重要的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光调制器领域，具体涉及一种加载型波导光调制器。
背景技术
加载型波导包括金属膜和高折射率介质，电磁波能量被限制在金属膜和高折射率介质间传播。加载型波导具有模式面积小、传播距离长的优点。但是，基于加载型波导的光调制器较少，设计基于加载型波导的光调制器，对于信息加载、高灵敏传感具有重要的意义，对丰富微纳光子学器件具有重要的价值。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种加载型波导光调制器，该光调制器包括衬底、第一金属层、电致伸缩材料层、第二金属层、导波部；第一金属层置于衬底上，电致伸缩材料层置于第一金属层上，第二金属层置于电致伸缩材料层上，导波部设置在电致伸缩材料层中，导波部与第一金属层的距离小于100纳米；使用时，在第一金属层和第二金属层间施加电场，所述电致伸缩材料层形变，改变导波部与第一金属层之间的距离，从而改变加载型波导的传播特性。
更进一步地，导波部具有圆形的截面。
更进一步地，导波部的侧面还设有突出部。
更进一步地，突出部为矩形，矩形的长边沿水平方向。
更进一步地，第一金属层与电致伸缩材料层中间的界面具有凸起的弧面，弧面的顶部位于导波部的正下面
更进一步地，导波部的材料为硅。
更进一步地，第一金属层的材料为金。
更进一步地，第二金属层的材料为金、银、铜。
更进一步地，电致伸缩材料层的材料为锆钛酸铅陶瓷。
更进一步地，第二金属层与导波部的距离大于1微米。
本发明的有益效果：本发明提供了一种加载型波导光调制器，电致伸缩材料层设置在第一金属层和第二金属层之间，导波部设置在电致伸缩材料层中，在第一金属层和导波部之间形成加载型波导。应用时，在第一金属层和第二金属层加施加电场，电致伸缩材料层将发生形变，从而改变第一金属层与导波部之间的距离，从而改变波导的传播特性。本发明中，因为加载型波导的传播特性对该距离非常敏感，所以本发明具有调制灵敏度高的优点，调制深度大，在加载型波导光调制领域具有重要的应用前景。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是加载型波导光调制器的示意图。
图2是又一种加载型波导光调制器的示意图。
图3是再一种加载型波导光调制器的示意图。
图中：1、衬底；2、第一金属层；3、电致伸缩材料层；4、第二金属层；5、导波部；6、突出部。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种加载型波导光调制器。如图1所示，该光调制器包括衬底1、第一金属层2、电致伸缩材料层3、第二金属层4、导波部5。衬底1的材料可以为硅或二氧化硅。衬底1的材料也可以为其他材料，方便该光调制器与其他系统集成。导波部5为直线的形状，图1中为导波部5的截面。第一金属层2置于衬底1上。在第一金属层2与电致伸缩材料层3之间的界面，第一金属层2为平面。第一金属层2的材料为金。电致伸缩材料层3置于第一金属层2上。电致伸缩材料层3可以为任意电致伸缩材料，优选地，电致伸缩材料层3的材料为锆钛酸铅陶瓷。第二金属层4置于电致伸缩材料层3上。第二金属层4的材料为导体即可，可以为金、银、铜、铝。导波部5设置在电致伸缩材料层3中，导波部5与第一金属层2的距离小于100纳米。导波部5具有圆形的截面。导波部5的材料为硅。
应用时，在第一金属层2和第二金属层4加施加电场，电致伸缩材料层3将发生形变，在电致伸缩材料层3的作用下，第一金属层2与导波部5之间的距离发生改变，从而改变该加载型波导的传播特性。本发明中，因为加载型波导的传播特性对该距离非常敏感，所以本发明具有调制灵敏度高的优点，调制深度大。此外，本发明中通过在第一金属层2和第二金属层4间施加不同的电压即可实现调制，具有调制方法简单的优点，在加载型波导光调制领域具有重要的应用前景。
本实施例中，导波部5与第一金属层2之间的距离小于100纳米，是因为这样一来，可以将能量集中在导波部5与第一金属层2之间的缝隙中，能量更集中，波导模式面积更小。
本实施例中，第一金属层2与第二金属层4为平行的平板，在第一金属层2与第二金属层4之间形成电场。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，导波部5的侧面还设有突出部6。突出部6为矩形，所述矩形的长边沿水平方向。突出部6使得导波部5受到更多电致伸缩材料层3的作用，产生更多的形变，更多地改变加载型波导的传播特性。例如，当电致伸缩材料层3伸长时，图2中突出部下方的电致伸缩材料将作用到突出部6上，使得导波部受到更多向上的力，从而产生更多向上的位移。
实施例3
在实施例2的基础上，如图3所示，第一金属层2与电致伸缩材料层3中间的界面具有凸起的弧面，弧面的顶部位于导波部5的正下面。这样一来，当在第一金属层2和第二金属层4间施加电压时，对于第一金属层2来说，电荷更多地集中在弧面的顶部，而弧面的顶部与导波部5距离更小，从而在导波部5上诱导出更多的异号电荷。在第一金属层2弧面上的电荷和导波部5上的异号电荷的共同作用下，在第一金属层2弧面和导波部5之间形成更强的电场，这些电场使得其间的电致伸缩材料产生更多的形变，从而更多地推动导波部，更多地改变第一金属层2与导波部5之间的距离，最终更多地改变波导的传播特性。所以，本实施例中的弧面设置不仅减小了第一金属层2与导波部5之间的距离，而且在第一金属层2月导波部5之间形成更强的电场，从而增加其间电致伸缩材料的形变，在这两方面的作用下，加载型波导的传播特性改变更多。
更进一步地，第二金属层4与导波部5的距离大于1微米，从而使得能量主要集中在第一金属层2与导波部5之间，而不是集中在第二金属层4与导波部5之间。本发明所述的波导是指第一金属层2与导波部5之间的区域。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种加载型波导光调制器，其特征在于，包括：衬底、第一金属层、电致伸缩材料层、第二金属层、导波部；所述第一金属层置于所述衬底上，所述电致伸缩材料层置于所述第一金属层上，所述第二金属层置于所述电致伸缩材料层上，所述导波部设置在所述电致伸缩材料层中，所述导波部与所述第一金属层的距离小于100纳米；使用时，在所述第一金属层和所述第二金属层间施加电场，导致所述电致伸缩材料层形变，改变所述导波部与所述第一金属层之间的距离，从而改变加载型波导的传播特性。
2.如权利要求1所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述导波部具有圆形的截面。
3.如权利要求2所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述导波部的侧面还设有突出部。
4.如权利要求3所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述突出部为矩形，所述矩形的长边沿水平方向。
5.如权利要求1-4任一项所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述第一金属层与所述电致伸缩材料层中间的界面具有凸起的弧面，所述弧面的顶部位于所述导波部的正下面。
6.如权利要求5所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述导波部的材料为硅。
7.如权利要求6所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述第一金属层的材料为金。
8.如权利要求7所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述第二金属层的材料为金、银、铜。
9.如权利要求8所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述电致伸缩材料层的材料为锆钛酸铅陶瓷。
10.如权利要求9所述的加载型波导光调制器，其特征在于：所述第二金属层与所述导波部的距离大于1微米。
Priority Applications (1)
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| CN202010577050.1A CN111624761A (zh) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | 一种加载型波导光调制器 |
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Publications (1)
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| CN111624761A true CN111624761A (zh) | 2020-09-04 |
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| CN (1) | CN111624761A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114236811A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 北京京东方技术开发有限公司 | 一种反射型电致变色材料、显示装置、制作及驱动方法 |
| CN116774356A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-19 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 可调光多模干涉器及系统 |
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2020
- 2020-06-23 CN CN202010577050.1A patent/CN111624761A/zh not_active Withdrawn
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