CN112269276B - 一种光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光器件，涉及光器件技术领域，用于在加热电极加热过程中，使光波导均匀受热，从而提高光器件的工作性能。该光器件包括：基底和热场调节部。基底具有光波导、以及位于光波导上方的加热电极。加热电极具有镂空区域。热场调节部位于光波导和加热电极之间。热场调节部用于在加热电极加热过程中，调节加热电极所产生的热场的传导范围，以使光波导均匀受热。

Description

一种光器件

技术领域

本发明涉及光器件技术领域，特别是涉及一种光器件。

背景技术

加热电极是光器件中非常重要的组成部分之一。具体的，加热电极在通电的情况下，能够为位于加热电极下方的光波导加热。基于热光效应，受热后的光波导，其光学性质(例如：折射率)会发生改变，从而实现对光波导内传输信号的调谐。同时，一般会在加热电极上设置镂空区域，以降低加热电极的功耗，提高加热效率。

但是，具有镂空区域的加热电极在加热过程中，无法使得光波导被均匀加热，进而使得光器件的工作性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光器件，用于在加热电极加热过程中，使光波导均匀受热，从而提高光器件的工作性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种光器件，该光器件包括：

基底，基底具有光波导、以及位于光波导上方的加热电极，加热电极具有镂空区域；

热场调节部，热场调节部位于光波导和加热电极之间，热场调节部用于在加热电极加热过程中，调节加热电极所产生的热场的传导范围，以使光波导均匀受热。

与现有技术相比，本发明提供的光器件中，基底具有光波导和加热电极。上述光波导能够对光信号进行传输。上述加热电极具有镂空区域，并位于光波导的上方。加热电极用于对光波导进行加热，实现对光波导内传输信号的调谐。此外，在上述光波导和加热电极之间还设置有热场调节部，该热场调节部能够在加热电极处于加热过程中，调节加热电极所产生的热场的传导范围，以使光波导的各个区域均匀受热。也就是说，即使为了降低加热功耗使加热电极具有镂空区域，而使得加热电极在加热过程中产生的热场的边缘高低起伏，导致光波导的各个区域不能被该热场均匀加热，也可以通过热场调节部对加热电极产生的热场的传导范围进行调节，使光波导的各个区域均位于热场的传导范围内，从而使得光波导的各个区域被均匀加热，进而确保加热电极能够按照要求对光波导内的传输信号进行调谐。由上述内容可知，本发明提供的光器件能够在降低加热功耗、提高加热效率的同时，使光波导的各个区域均匀受热，确保光波导输出的光信号满足工作要求，提高光器件的工作性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中光器件的结构俯视示意图；

图2是本发明实施例提供的一种光器件在热场调节板所在位置的结构纵向剖视图；

图3a为本发明实施例中提供的网格型加热电极的结构示意图；

图3b为本发明实施例中提供的蛇型加热电极的结构示意图；

图3c为本发明实施例中提供的螺旋折线型加热电极的结构示意图；

图4a为本发明实施例中提供的第一种热场调节部的结构示意图；

图4b为本发明实施例中提供的第二种热场调节部的结构示意图；

图4c为本发明实施例中提供的第三种热场调节部的结构示意图；

图5a为本发明实施例中提供的网格型加热电极与热场调节部的位置关系示意图；

图5b为本发明实施例中提供的蛇型加热电极与热场调节部的位置关系示意图；

图5c为本发明实施例中提供的螺旋折线型加热电极与热场调节部的位置关系示意图。

附图标记：

1为基底，2为光波导，3为加热电极，31为镂空区域，32为网格型加热电极，33为折线型加热电极，331为蛇型加热电极，332为螺旋折线型加热电极，4为热场调节部，41为热场调节块，42为热场调节段，43为螺旋折线型热场调节部，44为热场调节板，5为介质层。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在附图中示出本发明实施例的各种示意图，这些图并非按比例绘制。其中，为了清楚明白的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本发明中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义，应当能理解到，这些方向性术语是相对概念，它们用于相对的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位变化而相应地发生变化。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。

加热电极是光器件中非常重要的组成部分之一。具体的，加热电极在通电的情况下，能够为位于加热电极下方的光波导加热。基于热光效应，受热后的光波导，其光学性质(例如：折射率)会发生改变，从而实现对光波导内传输信号的调谐。

传统的光器件中的加热电极为根据光波导的形状和规格，铺设在光波导上方的金属板加热电极。通过该金属板加热电极为光波导进行加热的过程中功耗较大，所需的加热温度也较高，进而使得金属板加热电极的加热效率较低。基于此，参见图1，为降低加热电极3的功耗，提高加热效率，一般会在加热电极3上设置镂空区域31。例如：当加热电极3为折线型加热电极33时，该镂空区域31为折线型加热电极33所包括的相邻折线段之间的区域。

但是，具有镂空区域的加热电极在加热过程中，其产生的热场的边缘因镂空区域的影响而存在高低起伏的现象，导致位于加热电极下方的光波导的各个区域不能均位于该热场内，从而无法使得光波导上的各个区域被均匀加热，进而使得光器件的工作性能较差。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光器件。其中，在本发明实施例提供的光器件中，在光波导和加热电极之间设置有热场调节部。该热场调节部能够在加热电极处于加热过程中，使光波导均匀受热，从而提高光器件的工作性能。

参见图2，本发明实施例提供了一种光器件，该光器件可以为任一种能够传输光信号的器件。例如：该光器件可以为硅光器件、锗硅光器件或锗光器件等。

参见图2，上述光器件包括基底1和热场调节部4。其中，上述基底1具有光波导2、以及位于光波导2上方的加热电极3。加热电极3具有镂空区域31。

具体的，上述基底的材质和结构、以及光波导的材质和结构可以根据光器件的种类进行选择。例如：当光器件为硅光器件时，上述基底可以为硅衬底，光波导可以为硅波导。

在一些情况下，参见图2，上述光器件还可以包括介质层5，该介质层5形成在基底1的表面。上述光波导2和加热电极3形成在介质层5内。在此情况下，介质层5的存在可以降低光波导2在传导光信号过程中的光损耗。具体的，该介质层5所含有的材料可以为二氧化硅、高聚物材料等。

对于上述加热电极来说，加热电极可以为任一种其上开设有镂空区域的加热电极。上述镂空区域的大小、以及镂空区域在加热电极上的开设位置可以根据实际的应用场景设置，此处不做具体限定。例如：参见图3a至图3c，上述加热电极3可以为网格型加热电极32或折线型加热电极33。

其中，参见图3a，在加热电极3为网格型加热电极32的情况下，该加热电极3具有的镂空区域31为网格线段交叉围成的区域。具体的，该镂空区域31可以为矩形镂空区域、菱形镂空区域、圆形镂空区域或异形镂空区域等。参见图3b和图3c，在加热电极3为折线型加热电极33的情况下，该加热电极3可以为蛇型加热电极331或螺旋折线型加热电极332。折线型加热电极33具有的镂空区域31为相邻折线段之间的区域。

参见图2，上述热场调节部4位于光波导2和加热电极3之间。热场调节部4用于在加热电极3加热过程中，调节加热电极3所产生的热场的传导范围，以使光波导2均匀受热。

在一些情况下，参见图2，当基底1的表面形成有介质层5时，上述热场调节部4可以形成在介质层5位于光波导2和加热电极3之间的部分内。

至于上述热场调节部的材质，可以为具有良好导热性的材质。例如：热场调节部的材质为金属材料、石墨、石墨烯、金刚石、陶瓷材料等。其中，上述金属材料可以为铝、铜、银、金等。此外，上述热场调节部的厚度、以及热场调节部分别与光波导和加热电极之间的垂直距离，可以根据实际需求进行设置。例如：上述热场调节部的厚度可以为30nm～300nm。例如：上述热场调节部与光波导的垂直距离为0.8μm～1.2μm。上述热场调节部与加热电极的垂直距离为0.1μm～0.5μm。

在实际的应用过程中，上述加热电极在通电后会在其周围一定范围内产生热场，位于该热场范围内的物质均可以通过热传导的方式被加热。而热场能够传导的范围受施加在加热电极上的电压，以及加热电极的大小和形状等因素的影响。具体的，在其他因素相同的情况下，加热电极的有效面积越小，热场的传导范围越小。相应的，在加热电极具有镂空区域的情况下，在加热电极通电后，加热电极的镂空区域是无法发热形成热场的。此时，加热电极产生的热场对应镂空区域的部分相比于未形成有镂空区域的部分传导的范围较小，从而使得热场整体的边缘高低起伏。在此情况下，当热场调节部由导热性良好的材质制成时，热场调节部对热量的传递能力大于加热电极与光波导之间的其他结构(如前文所述的介质层)对热量的传递能力，从而可以增大热场的传导范围，使得光波导的各个区域均能够位于加热电极产生的热场内，进而能够使得光波导的各个区域在加热过程中均匀受热。

由上述内容可知，参见图2至图5c，为更好地对加热电极3产生的热场进行调节，上述热场调节部4的规格和形状，可以根据加热电极3和光波导2的形状和规格、以及加热电极3具有的镂空区域31的形状和位置进行设置。

在一种示例中，参见图2，上述热场调节部4可以为形成在光波导2和加热电极3之间的热场调节板44。具体的，该热场调节板44的横截面的形状和面积，可以与光波导2的横向截面的形状和面积相一致。或者，该热场调节板44的横截面积可以略大于光波导2的横截面积。此外，当热场调节部4为热场调节板44时，该热场调节板44的形状和结构较为简单，便于在光波导2上制造该热场调节板44，从而能够降低本发明实施例提供的光器件的制造难度。

在另一种示例中，参见图4a至图5c，上述热场调节部4的形状可以与加热电极3所具有的镂空区域31的形状相匹配。此时，与热场调节部4为热场调节板44时相比，与镂空区域31的形状相匹配的热场调节部4的横向截面积更小。当热场调节部4的材质为金属材料时，热场调节部4的横向截面减小可以降低热场调节部4吸收光波导2内光的能量，进而降低光波导2传导光信号过程中的光损耗。

示例性的，参见图4a和图5a，当上述加热电极3为网格型加热电极32时，热场调节部4包括热场调节块41。热场调节块41的数量大于或等于网格型加热电极32所具有的镂空区域31的数量。沿着基底1的厚度方向，每个热场调节块41至少与网格型加热电极32所具有的相应镂空区域31重合。应理解，沿着基底1的厚度方向，当一个热场调节块41位于网格型加热电极32所具有的一镂空区域31的正下方，且至少与该镂空区域31重合，那么该热场调节块41与该镂空区域31相对应。

其中，热场调节块的横向截面的形状可以为矩形、菱形或圆形等。具体的，当热场调节部所包括的热场调节块的横向截面积等于网格型加热电极所具有的相应镂空区域的横向截面积时，该热场调节块的横向截面的形状需要与相应镂空区域的横向截面的形状相一致。而当热场调节块的横向截面积大于相应镂空区域的横向截面积时，热场调节部的横向截面的形状也可以与相应镂空区域的横向截面的形状不一致，只要能够确保沿着基底的厚度方向，每个热场调节块至少与相应镂空区域重合即可。例如：当网格型加热电极所具有的镂空区域的横向截面的形状为正方形时，热场调节部的横向截面的形状可以为长方形。并且，该长方形的长大于正方形的边长，该长方形的宽大于或等于正方形的边长。

示例性的，参见图4b和图5b，在加热电极3为折线型加热电极33的情况下，当该折线型加热电极33具体为蛇型加热电极331时，上述热场调节部4可以包括热场调节段42。热场调节段42的数量大于或等于蛇型加热电极331所具有的镂空区域31的数量。沿着基底1的厚度方向，每个热场调节段42至少与蛇型加热电极331所具有的相应镂空区域31重合。应理解，沿着基底1的厚度方向，当一个热场调节段42位于蛇型加热电极331所具有的一镂空区域31的正下方，且至少与该镂空区域31重合，那么该热场调节段42与该镂空区域31相对应。

其中，热场调节部所包括的热场调节段的数量需要根据蛇型加热电极所具有的镂空区域的数量进行设置。例如：参见图3b和图4b，当蛇型加热电极331所具有的镂空区域31的数量为22个时，热场调节部4所包括的热场调节段42的数量可以为22个，也可以大于22个。此外，每个热场调节段42的具体规格可以根据蛇型加热电极331所具有的相应镂空区域31的规格进行设置。具体的，每个热场调节段42的形状和横向截面积可以与蛇型加热电极331所具有的相应镂空区域31的形状和横向截面积相同。或者，每个热场调节段42的横向截面积可以大于相应镂空区域31的横向截面积。

示例性的，参见图4c和图5c，在加热电极3为折线型加热电极33的情况下，当该折线型加热电极33为螺旋折线型加热电极332时，上述热场调节部4可以为螺旋折线型热场调节部43。沿基底1的厚度方向，螺旋折线型热场调节部43至少与螺旋折线型加热电极332的镂空区域31重合。此时，该螺旋折线型热场调节部43的缠绕方向可以与螺旋折线型加热电极332的缠绕方向相同，以更好地匹配螺旋折线型加热电极332所具有的镂空区域31的形状，进而更好地对热场对应镂空区域31的部分进行调节。

值得注意的是，不管热场调节部是包括热场调节段、热场调节块，还是热场调节部为螺旋折线型热场调节部，只要热场调节部与加热电极所具有的镂空区域的形状相匹配，该热场调节部都能够具有针对性的对加热电极具有的镂空区域处的热量进行高效传导，使得热场各个区域能够传导的范围大致相同，从而使得光波导的各个区域均能够位于该热场的传导范围内，确保光波导各个区域受热均匀，最终提高光器件的工作性能。

综上所述，本发明实施例提供的光器件中，基底具有光波导和加热电极。上述光波导能够对光信号进行传输。上述加热电极具有镂空区域，并位于光波导的上方。加热电极用于对光波导进行加热，实现对光波导内传输信号的调谐。此外，在上述光波导和加热电极之间还设置有热场调节部，该热场调节部能够在加热电极处于加热过程中，调节加热电极所产生的热场的传导范围，以使光波导的各个区域均匀受热。也就是说，即使为了降低加热功耗使加热电极具有镂空区域，而使得加热电极在加热过程中产生的热场的边缘高低起伏，导致光波导的各个区域不能被该热场均匀加热，也可以通过热场调节部对加热电极产生的热场的传导范围进行调节，使光波导的各个区域均位于热场的传导范围内，从而使得光波导的各个区域被均匀加热，进而确保加热电极能够按照要求对光波导内的传输信号进行调谐。由上述内容可知，本发明实施例提供的光器件能够在降低加热功耗、提高加热效率的同时，使光波导的各个区域均匀受热，确保光波导输出的光信号满足工作要求，提高光器件的工作性能。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种光器件，其特征在于，包括：

基底，所述基底具有光波导、以及位于所述光波导上方的加热电极，所述加热电极具有镂空区域；所述加热电极为网格型加热电极、蛇型加热电极或螺旋折线型加热电极；

热场调节部，所述热场调节部位于所述光波导和所述加热电极之间，所述热场调节部与所述加热电极间隔分布；所述热场调节部用于在所述加热电极加热过程中，调节所述加热电极所产生的热场的传导范围，以使所述光波导均匀受热；其中，

当所述加热电极为网格型加热电极时，所述热场调节部包括热场调节块；所述热场调节块的数量等于所述网格型加热电极所具有的镂空区域的数量；沿着所述基底的厚度方向，每个所述热场调节块与所述网格型加热电极所具有的相应镂空区域重合；

当所述加热电极为蛇型加热电极时，所述热场调节部包括热场调节段，所述热场调节段的数量等于所述蛇型加热电极所具有的镂空区域的数量；沿着所述基底的厚度方向，每个所述热场调节段与所述蛇型加热电极所具有的相应镂空区域重合；

当所述加热电极为螺旋折线型加热电极时，所述热场调节部为螺旋折线型热场调节部；沿所述基底的厚度方向，所述螺旋折线型热场调节部与所述螺旋折线型加热电极的镂空区域重合。

2.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述热场调节部的材质为金属材料、石墨、石墨烯、金刚石或陶瓷材料。

3.根据权利要求1或2所述的光器件，其特征在于，所述热场调节部与所述光波导的垂直距离为0.8μm ~1.2μm，和/或，

所述热场调节部与所述加热电极的垂直距离为0.1μm ~0.5μm。

4.根据权利要求1或2所述的光器件，其特征在于，所述光器件还包括介质层，所述介质层形成在所述基底的表面，所述光波导、所述热场调节部和所述加热电极形成在所述介质层内。

5.根据权利要求1或2所述的光器件，其特征在于，所述光器件为硅光器件，所述基底为硅衬底。