CN115885208A - 高性能光调制器和驱动器 - Google Patents

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Abstract

描述了用于光调制器的接口和光调制器。接口包括第一和第二差分线对。第一差分线对具有布置在第一波导的相对侧上的第一负线和第一正线。第一负线在相对于第二波导的第一波导的远端侧上。第一正线在相对于第二波导的第一波导的近端侧上。第二差分线对具有布置在第二波导的相对侧上的第二负线和第二正线。第二负线在相对于第一波导的第二波导的远端侧上。第二正线在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。第一和第二波导中的每个包括铌酸锂和/或钽酸锂。

Description

高性能光调制器和驱动器
其他申请的交叉引用
本申请要求2020年6月2日提交的美国临时专利申请号63/033,666、名称为HIGHPERFORMANCE OPTICAL MODULATOR的优先权，出于所有目的通过引用将该专利申请并入本文中。
背景技术
光调制器通常包括一个或多个波导，所述波导使用具有对电场敏感的折射率的材料形成。(一个或多个)波导携载光信号。调制器还包括电极，其向波导施加电场以改变波导的折射率。结果，可以调制横断(traverse)波导的光信号的相位、强度和/或极性。
还希望光调制器和其他光电设备满足某些性能基准。例如，希望光调制器能够在消耗小的总面积时以较低的电极驱动电压提供足够的光调制。还希望光调制器对于通过电极的电信号具有低电极(例如微波)信号损耗，并且对于横断波导的光信号具有低光损耗。此外，希望光调制器能够在宽的频率带宽上以低电压提供低损耗传输和大调制。因此，期望一种光电设备，其可具有低电极损耗、低光损耗、消耗受控量的面积，和/或在低驱动器电压处提供所希望的光调制。
附图说明
在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。
图1A-1F描绘了具有信号输入到其的电极的光学设备的实施例。
图2A-2D描绘了光学设备和其中的接口的实施例。
图3描绘了光学设备的一部分的实施例。
图4描绘了光学设备的一部分的实施例。
图5描绘了光学设备的一部分的实施例。
图6描绘了光学设备的一部分的实施例。
图7是描绘了用于调制光信号的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
本发明可以以多种方式实施，包括作为一种过程；一种装置；一种系统；一种物质的组合物(composition)；一种在计算机可读存储介质上体现的计算机程序产品；和/或一种处理器，诸如被配置成执行存储在耦合到处理器的存储器上和/或由耦合到处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实现或者本发明可以采取的任何其他形式都可以被称为技术。通常，在本发明的范围内，可以改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另外说明，否则被描述为被配置成执行任务的诸如处理器或存储器之类的部件可以被实现为临时被配置成在给定时间执行任务的通用部件或被制造为执行任务的特定部件。如本文所使用的，术语“处理器”是指被配置成处理诸如计算机程序指令之类的数据的一个或多个设备、电路和/或处理核。
下面提供本发明的一个或多个实施例的详细描述连同示出本发明原理的附图。结合此类实施例描述本发明，但本发明并不局限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书来限定，并且本发明包含许多替代、修改和等同物。在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且本发明可以根据权利要求书来实施，而不需要这些具体细节中的一些或全部。为了清楚起见，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，使得没有不必要地模糊本发明。
光电设备(也称为光学设备)，诸如光电调制器(也称为光调制器)通常包括携载(一个或多个)光信号的一个或多个波导和携载电信号的电极。(一个或多个)波导是使用具有对电场敏感的折射率的(一个或多个)材料形成的。电极将电场施加到波导以改变波导的折射率。为了施加该电场，信号被输入到电极。该信号是时变电信号，通常具有微波范围内的频率。更具体地，驱动器接收数据信号并向电极提供相应的电信号。通常，驱动器在光调制器的外部。例如，驱动器通常在芯片外，而(一个或多个)波导和电极在芯片上。在电极接近波导的区中，由于信号行进通过电极而产生的电场调制波导的折射率。结果，可以调制横断波导的光信号的相位、强度和/或极性。
尽管光电设备运转，但其性能可受许多因素限制。例如，期望电极接近波导以增加波导处的电场强度。较高的电场增强了波导的折射率的改变，并增加了光信号的调制。然而，随着微波信号横断电极，电极可能遭受电极(例如微波)信号损耗。这种损耗可能由于接近波导而增加。这些损耗可能不利地影响电极在波导处提供期望电场的能力。周围结构对微波信号的吸收以及电极中的电阻损耗加剧了这些损耗。此外，电极所需的驱动电压随着增加的调制频率而增加。例如，使用小于两伏特的电极电压，可以容易地以1GHz的频率调制光信号。然而，对于更高的频率来说，例如在100GHz范围或更高范围中，所需的电极电压可能显著更高(例如五伏特或更多)。为了获得折射率的所需改变，向电极施加更大的电压。因此，光调制器可能需要到电极的较大输入电压并且消耗比所期望的多的功率。驱动器可能需要比所期望的更高的电压。因此，仍然期望具有改进性能的光电设备。
已经提出了许多技术来改进光调制器。这些技术包括利用半导体(例如硅和/或磷化铟)、大块(bulk)铌酸锂(LN)、钛酸钡(BTO)和/或等离子体光子(plasmonics)的波导。然而，这些和其他技术在上述一个或多个特性中遭受显著的缺点。光调制器的性能中的单个限制因素也可以阻止光调制器按要求运转。例如，即使电极可以在低电压处被驱动，但不可接受的电极(微波)损耗也可能使调制器不能用于特定应用。此外，希望光调制器及到其的连接促进光学设备的操作。例如，期望驱动器与电极之间的连接和/或光信号源与波导之间的连接被配置成减少损耗并且改进光学设备的操作。因此，仍然期望用于提供、连接到和利用具有低光信号损耗、低电极信号损耗、消耗受控量的面积和/或在较低电压处提供所需光调制的光学设备的机制。
描述了到铁电非线性(例如二阶)光学设备的接口，所述铁电非线性光学设备诸如是铌酸锂(LN)光调制器或钽酸锂(LT)光调制器。接口包括第一差分线(differentialline)对和第二差分线对。第一差分线对具有布置在第一波导的相对侧上的第一差分线对负线和第一差分线对正线。第一差分线对负线被布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上。第一差分线对正线被布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上。第二差分线对具有布置在第二波导的相对侧上的第二差分线对负线和第二差分线对正线。第二差分线对负线被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上。第二差分线对正线被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。在一些实施例中，第一和/或第二波导包括钽酸锂和/或铌酸锂。在一些实施例中，第一和/或第二波导由钽酸锂和/或铌酸锂组成。在一些实施例中，第一差分线对正线和第二差分线对正线是公共线(common line)。在一些实施例中，接口是驱动器的部分，将(一个或多个)电极信号提供给光调制器的(一个或多个)电极。在一些实施例中，接口是光调制器的部分并且从驱动器接收(一个或多个)电极信号。
使用该接口，较低电压、较低功率信号可被驱动通过光调制器的电极并且用于在第一和/或第二波导中提供期望的调制。例如，该接口可以与光调制器和具有正输出和负输出的差分驱动器结合使用。在一些实施例中，差分驱动器具有不超过两伏特的电压幅度，但可能能够在(一个或多个)波导中提供π的相移。在一些实施例中，对于相同的相移，电压幅度可以更小(例如，不超过一伏特)。因此，可以改进光调制器或其他铁电非线性光学设备的性能。
在一些实施例中，接口还包括在第一差分线对正线和第二差分线对正线之间的地。在一些这样的实施例中，接口还包括第一地对。第一地对具有第一地和第二地。第一差分线对和第二差分线对在第一地与第二地之间。第一地对和地可以电连接。
接口还可以包括耦合到第一差分线对负线和第二差分线对负线的第一线。第一线可连接到差分驱动器的输出。因此，差分驱动器的输出可以在第一差分线对负线和第二差分线对负线之间被分开。
在一些实施例中，描绘了一种铁电非线性光调制器，诸如LN光调制器或LT光调制器。光调制器(例如铁电非线性光调制器)包括第一和第二波导以及第一和第二差分电极对。第一和第二波导可以包括LT和LN中的至少一个。在一些实施例中，第一和/或第二波导由LN和/或LT组成。第一差分电极对具有布置在第一波导的相对侧上的第一对负电极和第一对正电极。第一对负电极被布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上。第一对正电极被布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上。第二差分电极对具有布置在第二波导的相对侧上的第二对负电极和第二对正电极。第二对负电极被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧。第二对正电极被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。在一些实施例中，第一对正电极和第二对正电极是公共电极。
光调制器还可以包括在第一对正电极和第二对正电极之间的地。在一些实施例中，地包括第一部分、弯曲部分和第二部分。弯曲部分在第一部分和第二部分之间。第一部分和第二部分离至少一微米的距离。在一些此类实施例中，距离是至少十微米。光调制器还可以具有包括第一和第二地的第一地对。第一差分电极对与第二差分电极对在第一地与第二地之间。第一地对和地可以电连接。
在一些实施例中，光调制器包括耦合到用于两线差分驱动器的接口的转换器。该转换器包括耦合到第一对负电极和第二对负电极的第一线。
光调制器可以耦合到具有正输出和负输出的差分驱动器。对于第一和/或第二波导中的π的相移，差分驱动器可以具有不超过两伏特的电压幅度。因此，相移可以对于第一和第二波导中的一个是π或者第一和第二波导之间的相对相移π。在一些实施例中，对于π的相移，电压幅度不超过一伏特。在一些实施例中，差分驱动器是CMOS驱动器。
在一些实施例中，光调制器还包括接口。第一差分电极对和第二差分电极对可连接到具有多个输出的差分驱动器。第一差分电极对和第二差分电极对具有使多个输出的相应阻抗匹配到百分之二十内的阻抗。
描述了一种用于调制光信号的方法。该方法包括在诸如LN或LT光调制器之类的光调制器的光输入处接收光信号。光输入将光信号引导到第一波导和第二波导。第一和第二波导可以包括LT和LN中的至少一个。在一些实施例中，第一和/或第二波导由LN和/或LT组成。在光调制器的接口处从差分驱动器接收差分信号。差分信号包括正信号和负信号。差分信号被传输到第一差分电极对和第二差分电极对。第一差分电极对具有布置在第一波导的相对侧上的第一对负电极和第一对正电极。第一对负电极被布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上。第一对正电极被布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上。第二差分电极对具有布置在第二波导的相对侧上的第二对负电极和第二对正电极。第二对负电极被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上。第二对正电极被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。传输信号还包括将正信号提供给第一对正电极和第二对正电极，以及将负信号提供给第一对负电极和第二对负电极。
尽管主要在铌酸锂的上下文中进行了描述，但是其他非线性光学材料也可以用在本文描述的光学设备中。钽酸锂(例如LiTaO3)具有与LN类似的光学性能，以及类似的挑战。例如，钽酸锂(LT)在高温制造方法期间也可能是在制造方面具有挑战性并且易于损坏。其他铁电非线性(例如二阶)光学材料也有可能是希望的以用在光学设备中。这种铁电非线性光学材料可以包括但不限于铌酸钾(例如KNbO3)、砷化镓(GaAs)、磷酸钛氧钾(KTP)、锆钛酸铅(PZT)和钛酸钡(BaTiO3)。所描述的技术也可用于其他非线性铁电光学材料，特别是否则可能对于制造具有挑战性的那些。例如，这种非线性铁电光学材料可以具有使用诸如氟、氯或溴化合物之类的常规蚀刻化学品的惰性化学蚀刻反应。
还在正电极和负电极、正电压和负电压以及正线和负线的上下文中描述了技术。然而，这样的电极、电压和线携载或者是相对于参考极性相对的信号。换句话说，正和负是指相对于参考的极性。在一些实施例中，参考是地。在这样的实施例中，正线相对于地具有与负线相对的极性。例如，在特定位置处，正线可能处于+2伏特，并且同时在对应位置处，负线可能处于-2伏特。在一些实施例中，参考是非零电压。在这样的实施例中，正电压线相对于非零电压具有与负电压相对的极性。但在以上示例中，对于非零偏置B，正线可以在特定时间处处于B+2伏特，而负线可以处于B-2伏特处。此外，正和负信号通常在参考周围变化。例如，正电压在各种时间处可以是-1、0、1、0、-1、1。在相同的时间，负信号则是1、0、-1、0、1、-1。因此，术语“正”和“负”简单地指示信号相对于参考在极性上相对。不需要“正”信号相对于参考保持为正或者“负”信号相对于参考保持为负。
在一些实施例中，例如，在正电极中的特定点处，电位在特定时间处可以是+v。同时，在直接从特定点跨越的对应点(即，在波导的另一侧上)，负电极具有-v的电位。在这样的实施例中，参考电压是零。然而，在一些实施例中，参考可以是另一非零偏置。
图1A-1F描绘了希望待调制的光信号被输入到其中的光学设备100、100′和150的实施例。图1A是光调制器100、100′和/或150的框图。图1B是光调制器100的实施例的平面图。图1C是光调制器100的一部分的透视图。光调制器100可以是在薄膜平面(例如，x切(x-cut)或y切(y-cut)铌酸锂)中具有光电响应(例如，以皮米每伏特)的光调制器。图1D-1E描绘了与光调制器100类似的光调制器100′的平面图和透视图。然而，光调制器100′可以是具有在薄膜平面(例如，z切铌酸锂)的平面之外的光电响应(例如，以皮米每伏特)的光调制器。图1F描绘了光调制器150的平面图，其是直的光调制器(例如，排除本文描述的波导和电极弯曲部分)。光调制器150可以在薄膜平面(例如，x切或y切铌酸锂)中或垂直于薄膜平面(例如，z切铌酸锂)具有光电响应。如这里所使用的，x切或y切调制器是在薄膜平面中具有光电效应的调制器(例如，即使不使用诸如铌酸锂之类的材料)。类似地，如本文所使用的，z切光调制器具有在薄膜平面之外(例如，垂直于薄膜平面)的光电效应(例如，即使不使用诸如铌酸锂之类的材料)。图1B-1F不是按比例的。此外，图1A-1F仅描绘了光调制器100、100′和150的部分。其他配置也是可能的。例如，具有不同数量的波导、诸如分光器和分支(其将波导分成多个波导)之类的其他和/或附加的波导部件和/或不同数量的电极的光学设备是可能的。参考图1A，光信号被输入到光调制器100。例如，光信号可以由一个或多个激光器来提供。具有电压的电极信号也被输入到调制器100。电极信号可以来自片上或片外的驱动器(未示出)。在一些实施例中，电极信号的频率在微波范围内。因此，术语微波信号和电极信号在本文中同义地使用。光调制器100利用电极信号来调制光信号并输出调制的光信号。
参考图1B-1C，光调制器100包括波导110和电极120和130。还示出了衬底/下伏(underlying)层101。在一些实施例中，衬底101包括硅晶片和在硅晶片与波导110之间的二氧化硅层。在其他实施例中，可以使用其他衬底。在一些实施例中，衬底101是具有低微波介电常数的电介质，例如小于十一的微波介电常数。在一些实施例中，衬底具有小于八的微波介电常数。在一些这样的实施例中，衬底具有小于五的微波介电常数。例如，衬底101可以包括蓝宝石、石英和/或熔融石英(fused silica)。在一些实施例中，衬底101是具有低于波导的折射率的介电材料。在其他实施例中可以使用其他的和/或附加的(一个或多个)下伏层。此外，在一些实施例中可以使用其他几何配置的衬底和/或下伏层。在一些实施例中，诸如二氧化硅之类的具有低微波介电常数的(一个或多个)下伏层可以被用在微波介电常数衬底101的顶部上。在其他实施例中，可以使用其他的和/或附加的(一个或多个)下伏层。此外，(一个或多个)低微波介电常数下伏层可以与具有较大微波介电常数的其他衬底结合使用。例如，二氧化硅的低微波介电常数下伏层可以被提供在具有大于十一的微波介电常数的衬底101上，诸如硅或LN。在一些实施例中，所提供的下伏层期望是厚的。例如，下伏层可以是至少三微米厚并且不超过一百微米厚。此外，在一些实施例中，可以使用其他几何配置的衬底和/或下伏层。
波导110用于传输光信号。更具体地，波导110接收输入光信号并输出调制的光信号。电极120和130向波导110施加时变电场，其改变了波导110的折射率。为了施加电场，(一个或多个)电极120和/或130携载电极信号。在一些实施例中，电极120携载电极信号，诸如微波信号，而电极130是地。在一些实施例中，电极130携载电极(例如微波)信号，而电极120是地。在一些实施例中，电极120和130两者都携载电极信号。尽管电极120和130被描绘为彼此交叉并且与波导110交叉，但是其他配置也是可能的。例如，在其中在薄膜层的方向的面外方向上(例如，z切和下面描绘的那些)存在强光电响应的设备中，在一些实施例中，电极和波导都不彼此交叉。因此，电极120和130与波导110组合以提供调制的光信号。电极120和130被绘制在波导110周围，以指示波导110经历了在120和130之间施加的电场，但是没有指示电极120和130的物理位置。例如，使电极120直接在波导的顶部上或下方而130在一侧是可能的。
波导110包括脊(ridge)112和薄膜部分114。为了简单起见，波导110被描绘为具有矩形覆盖区(footprint)并且仅在图1B中的电极120和130之间延伸。在图1A-1C中所示的实施例中，薄膜部分114和脊部分是由相同的材料(例如，由相同的薄膜)形成的。在其他实施例中，薄膜部分114和脊部分112可由不同材料形成。在这样的实施例中，光信号的光模式基本上被限制在脊112。例如，由波导110携载的光信号的光模式可以不分别延伸到电极120和130的沟道区122和132。波导110包括至少一个具有光电效应的光学材料并且通过调制器110可以具有不大于10dB的总的光学损耗(例如，当在最大传输处偏置时以及作为最大损耗)。在一些实施例中，(一个或多个)光学材料是非线性的。总的光损耗是通过单个连续电极区(例如，与级联在一起的多个设备相对)的波导中的光损耗，诸如图1A-1E中所示。在一些实施例中，波导110具有通过调制器110的不大于8dB的总的光损耗。在一些实施例中，总的光损耗不大于4dB。在一些实施例中，波导110具有不大于3dB/cm(例如，平均)的光损耗。在一些实施例中，波导110中的非线性材料具有不大于2.0dB/cm的光损耗。在一些这样的实施例中，波导110具有不大于1.0dB/cm的光损耗。在一些实施例中，波导110具有不大于0.5dB/cm的光损耗。如本文所用，非线性光学材料展现出光电效应并具有至少(例如大于或等于)5皮米/伏特的效应。在一些实施例中，非线性光学材料具有至少10皮米/伏特的效应。在一些这样的实施例中，非线性光学材料具有至少20皮米/伏特的效应。非线性光学材料响应于施加的电场而经历折射率的改变。在一些实施例中，非线性光学材料是铁电的。在一些实施例中，光电材料效应包括由于Pockels效应而引起的所施加电场中的折射率的改变。因此，在一些实施例中，具有在本文所述的一个或多个范围内的光电效应的光学材料被认为是非线性光学材料，而不管该效应是线性地还是非线性地取决于所施加的电场。非线性光学材料可以是非中心对称材料。因此，非线性光学材料可以是压电的。
在一些实施例中，波导110中的非线性光学材料包括铌酸锂(LN)和/或钽酸锂(LT)。在一些实施例中，用于波导110的非线性光学材料由LN组成。在一些实施例中，用于波导110的非线性光学材料由LT组成。这种非线性光学材料可以具有惰性化学蚀刻反应，用于使用诸如氟、氯或溴化合物之类的化学品的常规蚀刻。在一些实施例中，(一个或多个)非线性光学材料包括LN、LT、铌酸钾、砷化镓、磷酸钛氧钾、锆钛酸铅和钛酸钡中的一个或多个。在其他实施例中，可以使用具有类似光学特性的其他非线性光学材料。
在一些实施例中，波导110可以具有不同的配置。例如，波导110可以省略薄膜部分114或减小薄膜部分114的大小。脊112可具有另一配置。例如，脊112可以是梯形的、半圆形的、堆叠的矩形和/或具有以类似于本文所述的方式引导光信号的另一种几何形状。可以使用其他和/或附加的材料。在一些实施例中，波导110的不同部分是由不同材料形成的。例如，薄膜部分114和脊112可以由不同的材料形成。薄膜114可以包括诸如LN和/或LT之类的非线性光学材料，而脊112可以由诸如硅和/或氮化硅之类的无源材料形成。在一些实施例中，脊112可以位于薄膜部分114下方(例如，脊112可在薄膜部分114与下伏衬底101之间)。类似地，各种其他光学部件可以并入波导110中以提供期望的相位调制、极性调制、强度调制、IQ调制、其他调制和/或其他功能性。例如，波导110可以具有(一个或多个)较宽的部分(图1B-1C中未示出)，用于容纳多种模式。在一些实施例中(图1B-1C中未示出)，波导110可以包括分光器，以将光信号分成多个分支用于调制，并且重新组合调制的光信号用于输出。因此，波导110以及电极120和130可以被配置成提供期望的功能性。
在一些实施例中，用于波导110的非线性光学材料形成为薄膜。例如，薄膜可以具有如下(例如，薄膜部分114和脊部分112的)厚度：不大于三乘以处理之前在波导110中携载的光信号的光波长。在一些实施例中，薄膜具有如下(例如，薄膜部分114和脊部分112的)厚度：不超过二乘以光波长。在一些实施例中，非线性光学材料具有不超过一乘以光波长的厚度。在一些实施例中，非线性光学材料具有不超过0.5乘以光学波长的厚度。例如，薄膜可以具有不超过如沉积的三微米的总厚度。在一些实施例中，薄膜具有不超过两微米的总厚度。薄膜非线性光学材料可以利用光刻法制造为波导110。例如，紫外(UV)和/或深紫外(DUV)光刻法可用于图案化非线性光学材料的掩模(mask)。对于DUV光刻法，所使用的光的波长通常小于二百五十纳米。为了制造波导，薄膜非线性光学材料可以经历物理蚀刻，例如使用干法蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)、电感耦合等离子体RIE。在一些实施例中，可以使用化学蚀刻和/或电子束蚀刻。波导110因此可以具有改进的表面粗糙度。例如，脊112的(一个或多个)侧壁可以具有减小的表面粗糙度。例如，脊112的侧壁的短程均方根(short range root meansquare)表面粗糙度小于十纳米。在一些实施例中，该均方根表面粗糙度不超过五纳米。在一些情况下，短程均方根表面粗糙度不超过两纳米。因此，波导110可以具有上述范围内的光损耗。在一些实施例中，脊112的高度被选择为提供光模式的限制，使得在离脊112的中心十微米处，存在从脊112的中心处的强度的10dB强度减少。例如，在一些情况下，脊112的高度大约是几百纳米。然而，在其他实施例中，其他高度也是可能的。
波导110的一部分沿着光信号的传输方向(例如，从光信号通过波导110的输入到调制的光信号输出)接近电极120和130。波导110接近电极120和130的部分可以具有大于两厘米的长度。在一些实施例中，波导110接近电极120和130的部分的长度至少为2.5cm。在一些实施例中，波导110的该部分的长度至少是三厘米。这样的长度是可能的，至少部分地因为上述波导110的每单位长度的低光损耗。例如，波导110可以具有通过调制器100的不超过10dB的总的光损耗。在一些实施例中，总的光损耗不大于8dB。波导110可以具有不大于4dB的总的光损耗。在一些实施例中，波导110具有不大于3dB的总的光损耗。在一些实施例中，总的光损耗小于2dB。由于波导110可以做得更长，所以可以通过由电极120和130产生的电场提供的总光调制可以更大。此外，由于低的光损耗和低的微波损耗(下面描述)，可以利用输入到具有较低电压的(一个或多个)电极120和/或130的信号来实现期望的光调制(例如折射率的改变)。例如，Vπ是半波电压，或者是光信号相移π所需的输入电极信号的幅度。在一些实施例中，对于50-100GHz范围内的信号，Vπ不大于六伏特。在一些实施例中，对于50-100GHz范围内的信号，Vπ不大于三伏特。在一些实施例中，对于50-100GHz范围内的信号，Vπ不大于两伏特。在一些实施例中，对于50-100GHz范围内的信号，Vπ大约是经由CMOS电路提供的电压，例如在0.5伏特到1.5伏特的范围内。例如，Vπ在十GHz时可不大于1.5伏特。因此，在一些实施例中，Vπ不大于1.5伏特。在一些这样的实施例中，对于50-100GHz范围内的信号，Vπ不大于1伏特。用于其他频率范围的其他电压也是可能的。因此，可以改进光调制器110的性能。
此外，波导110接近电极120和130的部分具有小的光模式截面面积。在一些实施例中，光模式截面面积小于3乘以(一个或多个)非线性光学材料中的光信号的波长的平方(例如λ2)。在一些实施例中，光模式截面面积小于2乘以(一个或多个)非线性光学材料中的光信号的波长的平方。在一些实施例中，光模式截面面积小于1.5乘以(一个或多个)非线性光学材料中的光信号的波长的平方。在一些实施例中，光模式截面面积小于4μm2。在一些此类实施例中，光模式截面面积不超过3μm2。在一些实施例中，可以使用本文所述的薄膜和制造技术来提供这种小的光模式截面面积。光模式截面面积也可以虑及本文所述的低光损耗。
波导110还包括波导弯曲部分115。尽管在图1B中示出了多个波导弯曲部分，但是仅标记了一个波导弯曲部分115。每个波导弯曲部分115可以具有不大于1mm的弯曲半径。在一些实施例中，每个波导弯曲部分115具有不大于500μm的弯曲半径。在一些实施例中，每个波导弯曲部分115的最小弯曲半径是至少100μm(例如，在一些实施例中，弯曲半径可以是125μm)。在一些实施例中，每个波导弯曲部分115具有不大于0.5dB的弯曲部分光损耗。波导(和电极)弯曲部分可以用于提供较长的区，其中，电极120和130靠近波导110，而控制合并了光调制器100的设备的大小。例如，波导110以及电极120和130可以占据不超过五十平方毫米的面积。在一些实施例中，波导110以及电极120和130占据不超过二十平方毫米的面积。在一些实施例中，波导110和电极120和130驻留在具有不超过32毫米的长度的集成电路上。在一些这样的实施例中，波导110和电极120和130驻留在具有不超过22毫米的长度的集成电路上。尽管波导110的较高长度，这也是成立的。因此，可以在较小的总体设备中实现较大的光信号调制。此外，对于较短的波导(例如，具有1cm或更小的长度的波导)，弯曲部分可以提供更紧凑的封装，即使所实现的调制不如对于较长波导而言的那样大。这种光学设备消耗较少的面积。因此，具有较短波导的光学设备100或100′仍可通过使用弯曲部分来改进。
电极120和130向波导110施加电场。电极120包括沟道区122和延伸124(在图1B-1C中仅标记出了其中一个)。电极120和/或130可以使用诸如电镀和光刻之类的沉积技术来制造，以使电极120和/或130成形。所得到的电极120和/或130可以具有较低的频率相关电极损耗。在一些实施例中，在DC与五百GHz之间的频率范围内的特定频率窗口(例如，至少10GHz)的频率相关电极功率损耗可以低至每厘米电极信号频率的每平方根0.8dB，其中，电极信号频率以GHz为单位测量。在一些实施例中，对于相同频率窗口和频率范围的频率相关电极功率损耗可以低至对于特定频率窗口(例如10GHz或更多)的每厘米的电极信号频率的每平方根0.75dB。在一些实施例中，电极具有吸收电极损耗。在一些实施例中，在DC与五百GHz之间的频率范围中的特定频率窗口(例如，10GHz或更多)的吸收电极损耗小于每厘米每GHz 0.02dB。在一些实施例中，对于DC和五百GHz的频率范围中的频率窗口，相同频率窗口和频率范围的吸收电极损耗小于每厘米每GHz 0.005dB。在一些实施例中，光调制器110可以包括附加电极，诸如DC电极(图1A-1C中未示出)。这种附加电极可以用于针对低频率响应优化光调制器100。该电极可以包括光电、热移相器和或MEMS改变器(shifter)中的一个或多个。
电极120包括沟道区122和延伸124(在图1B-1C中仅标记出了其中一个)。电极130包括沟道区132和延伸134(在图1B-1C中仅标记出了其中一个)。在一些实施例中，可以分别从电极120或电极130省略延伸124或134。延伸124和134分别从沟道区122和132突出。因此，延伸124和134分别比沟道区122和132更靠近波导110。例如，从延伸124和134到波导脊112的距离s(图1C中所示)小于从沟道122和132到波导脊112的距离w(图1C中所示)。为了清楚起见，图1B中所示的延伸124和134的(一个或多个)形状已经被简化。在图1B-1C中所示的实施例中，延伸124和134分别与沟道区122和132基本上处于相同的水平。在一些实施例中，除了处于相同的水平之外或者代替处于相同的水平，延伸可以突出到沟道区上方和/或下方。
延伸124和134接近波导110。例如，延伸124和134与波导110相距竖直距离d。到波导110的竖直距离可以取决于所使用的覆层(cladding)(图1A-1C中未示出)。在一些情况下，距离d是高度可定制的。例如，d可以从零(或更小)变动，如果电极120和130接触或嵌入薄膜部分114中的话，以大于脊112的高度。然而，通常仍然希望d足够小，以使得电极120和130可以向波导110施加所需的电场。延伸124和134也距离脊112距离s。希望延伸124和134足够靠近波导110(例如，靠近脊112)，以便可以实现希望的电场和折射率改变。然而，希望延伸124和134离波导110(例如，离脊112)足够远，以使它们的存在不导致过分的光损耗。虽然距离s通常对于波导110的具体几何形状或厚度是不可知的，但是可以选择s以虑及波导110中不同地限制的横断电和横断光模式。然而，希望减小延伸124和134处(并且更特别地在部分124B和134B处)的光场强度，以限制由于延伸124A和124B中的导体对光场的吸收而导致的光损耗。因此，s足够大，使得波导110的总的光损耗，包括由于在延伸124和134处的吸收而引起的损耗不大于上述范围(例如，在一些实施例中是10dB或更小，在一些实施例中是8dB或更小，在一些实施例中是4dB或更小)。在一些实施例中，选择s使得延伸124和134处的光场强度小于波导110中的最大光场强度的-10dB。在一些实施例中，选择s使得延伸124和134处的光场强度小于其在波导中的最大值的-40dB。例如，在一些实施例中，延伸124和/或134可以是距离脊112至少两微米且不超过2.5微米。
在图1C中所示的实施例中，延伸124具有连接部分124A和颠倒(retrograde)部分124B。颠倒部分124B之所以如此命名是因为颠倒部分的一部分可以反向平行于通过电极120的信号传输的方向。类似地，延伸134具有连接部分1234A和颠倒部分134B。因此，延伸124和134具有“T”形状。在一些实施例中，其他形状是可能的。例如，延伸124和/或134可以具有“L”形状，可以省略颠倒部分，可以是矩形、梯形、平行四边形，可以部分地或完全地卷绕波导110的一部分，和/或具有另一形状。类似地，示出为具有矩形截面的沟道区122和/或132可以具有另一形状。此外，如图1B所指示灯，延伸124和/或134可以是不同的大小。尽管所有的延伸124和134被示出为与脊112相距相同的距离，但是一些延伸124和/或一些延伸134可以与脊112相距不同的距离。沟道区122和/或132也可以具有变化的大小。在一些实施例中，期望延伸124和134分别具有长度l(例如，l＝w-s)，该长度l对应于分别小于电极120和130的信号的Bragg频率的频率。因此，可能希望延伸124和134的长度不大于在电极120和130的最高操作频率处电极信号的微波波长除以π。在一些实施例中，期望延伸124和134的长度小于微波波长除以十二。例如，如果最大操作频率是300GHz，其对应于衬底中的440微米的微波波长，则期望延伸124和134小于大约37微米。各个延伸124和/或134可以不规则地间隔或者可以是周期性的。周期性的延伸具有恒定的间距(pitch)。在一些实施例中，希望间距是与小于Bragg频率的频率相对应的距离，如上面关于延伸124和134的长度所讨论的。因此，可能希望针对电极120和130的间距不大于在电极120和130的最高操作频率处电极信号的微波波长除以π。在一些实施例中，期望间距小于微波波长除以十二。在一些实施例中，期望间距小于微波波长除以七十二，虑及组速度(group velocity)中的低纹波(lowripple)。
延伸124和134分别比沟道122和132更靠近脊112(例如s＜w)。在一些实施例中，电介质覆层(图1A-1C中未明确示出)驻留在电极120和130与波导110之间。如上所述，希望延伸124和134具有分别对应于小于电极120和130的信号的Bragg频率的频率的长度(w-s)。如上所述，还希望延伸124和134与脊112间隔开(例如，使得波导110中的吸收损耗可以保持在期望的水平，例如10dB或更小)。在确定w时考虑延伸124和134的长度和与脊112的期望分离(例如s)。尽管针对图1A-1C在水平距离的上下文中进行了描述，但电极结构和波导之间的距离也适用于竖直配置。波导110/脊112与沟道区122和/或132之间的其他距离是可能的。
延伸124和134分别从沟道区122和132突出，并且分别驻留在沟道区122和132与波导110/脊112之间。结果，延伸124和134充分靠近波导110/脊112，以在波导110/脊112处提供增强的电场。因此，由电场引起的折射率的改变增加了。相反，沟道区122和132比延伸124和134更远离波导110/脊112间隔(例如，s＜w)。因此，沟道区122较少受到由电极130/延伸134生成的电场的影响。电荷具有在最靠近电极130的沟道区122的边缘处减少点聚集(cluster)的趋势。因此，电流更容易被驱动通过沟道区122的中心部分，并且可以减少沟道区122(和电极120)中的电极损耗。类似地，沟道区132离电极120更远。沟道区132较少受到电极120/延伸124产生的电场的影响。电荷具有在最靠近电极120的沟道区132的边缘处的减少的聚集的趋势。因此，电流更容易被驱动通过沟道区132，并且可以减少沟道区132(和电极130)中的电极损耗。因此，可以减少通过电极120和130的微波信号损耗。因此，可将较小的驱动电压用于(一个或多个)电极120和/或130，并且光调制器100可消耗较少的功率。此外，可以改进使电极120的阻抗与输入电压设备(图1A-1C中未示出)匹配的能力。这种阻抗匹配可以进一步减小光调制器100的电极信号损耗。
连接部分124A和/或134A的长度d2可以被选择成使得电极120和130的阻抗分别与驱动器(图1A-1F中未示出)例如50Ω的阻抗匹配。在一些实施例中，延伸134和124之间的间隙(波导座(ride)112驻留在其中)可以被配置成增加波导脊112处的电场。在一些实施例中，延伸124和134之间的间隙是至少一并且不大于十乘以波导110携载的光信号的光波长。然而，太小的间隙可能导致(一个或多个)电极120和/或130中的电流拥塞和微波损耗。在一些实施例中，选择沟道区122和/或132的宽度以减少微波损耗，同时试图使微波(电极信号)速度与波导110中的光信号速度相匹配。例如，电极沟道区122和/或132可以具有至少两微米且不大于五百微米的宽度。颠倒部分124B和/或134B段的宽度可以被精细地调节，以允许低微波损耗，同时保持速度匹配和高频响应范围。例如，颠倒部分124B和/或134B可以具有至少十纳米且不大于十微米的宽度(l-d2)。选择每个颠倒部分124B和/或134B的长度d3和相邻颠倒部分124B和/或134之间的间隙以允许高效的调制和低微波损耗。例如，在一些实施例中，可选择至少0.5且不大于0.9999的占空比d3/(d3+d4)。在一些实施例中，可以选择其他尺寸，包括但不限于本文所述的那些尺寸。
电极120可以包括电极弯曲部分125(在图1B中仅标记了其中一个)。类似地，电极130包括电极弯曲部分(在图1B中仅标记了其中一个)。与波导110的波导弯曲部分115类似，电极弯曲部分125和135虑及电极120和130分别在较小的覆盖区中的较长长度。因此，光调制器100可以在封装中消耗较少的空间，特别是长度。
在一些实施例中，电极弯曲部分125和135以及波导弯曲部分115也可以用来改进性能。更具体讲，电极弯曲部分125和135以及波导弯曲部分115可以被配置成提供波导110的光信号与(一个或多个)电极120和/或130的(一个或多个)电极信号之间的路径差。这种路径差可用于补偿(一个或多个)电极120和/或130中的微波信号之间的传输的(一个或多个)速度与波导110中的光信号的传输的速度的差。通过波导110的光信号的速度受到了波导110的折射率的影响。(一个或多个)电极120和/或130中的(一个或多个)微波信号的(一个或多个)速度受到了延伸124和/或134的存在的影响。延伸124和/或134倾向于减慢微波信号通过(一个或多个)电极120和/或130的传播。诸如衬底/下伏层101之类的周围的材料也可以影响电极信号的速度。可以选择用于波导110和电极120和/或130的材料、用于波导110和电极120和/或130的制造技术、覆层和衬底/下伏层101、以及延伸124和/或134的配置，以减小波导110中的光信号与电极120和/或130中的电极信号的速度差。此外，可以添加距离脊112相对远(例如，比沟道122和/或132距离脊112更远)的附加延伸。这种延伸(图1A-1F中未示出)可能改进波导110中的光信号的速度与电极120和/或130中的电极信号的速度之间的匹配。然而，在光学和电极信号速度中可能仍然存在一些失配。弯曲部分115、125和135就可以补偿这些失配。例如，在一些实施例中，波导弯曲部分115可以被配置成使得光信号相比于在(一个或多个)电极120和/或130中微波信号横断的路径横断在波导110中的更长路径。该路径差可以补偿在波导110中比微波信号在(一个或多个)电极120和/或130中传播更快传播的光信号。在一些实施例中，波导弯曲部分115可以被配置成使得光信号在波导110中横断比微波信号在(一个或多个)电极120和/或130中横断的路径更短的路径。该路径差可以补偿在波导110中比在(一个或多个)电极120和/或130中传播的微波信号更慢地传播的光信号。除了或替代波导的曲折路径(下面讨论)，可以使用这样的路径差。因此，对于微波(电极)和光(波导)信号之间的给定速度失配，可以计算弯曲部分115、125和135的长度以减轻由电极和在直线部分中以不同速度行进的光信号引入的差。通过配置直段和弯曲部分，可以减轻速度失配并获得期望的性能。因此，波导弯曲部分115和电极弯曲部分125和135可用于计及电极(微波)信号和光信号的速度失配。因此，可以改进光和微波信号的速度和相位匹配。
在操作中，期望被调制的光信号被输入到波导110。电极信号，例如微波信号，也被施加到(一个或多个)电极120和/或130。为了解释的目的，假设微波信号被施加到电极120，而电极130是地。通过电极120的时变微波信号使特定符号的电荷在延伸124中迅速累积，在延伸124中回落到零，并且相反符号的电荷在延伸124中迅速累积。在特定延伸124中缺少负电荷被认为与在延伸124中积累的正电荷相同，并且反之亦然。以微波信号的频率或其附近的频率重复该循环。由于延伸124中的电荷累积，相反的电荷就累积在附近的相应延伸134中。在延伸124和134之间产生相对大的时变电场。由于波导110中的光电材料暴露于较大的时变电场，所以波导110的折射率在延伸124和134附近经历了较大的变化。因此，当光信号横断波导110并通过延伸124和134时，光信号暴露于折射率的较大变化。因此，对于施加到电极120的给定电压幅度的微波信号，可以实现光信号中的更大调制。例如，光调制器100可以在高达100-300GHz或更高的频率下提供足够的光调制，带有向电极120提供的不超过一伏特的电压幅度。
此外，由于延伸124从沟道区122突出，所以沟道区122中的电荷较少地受到在延伸124和134之间产生的大电场的影响。因此，减轻了更靠近波导110/脊112的沟道区122的边缘附近电流聚集的趋势，并且减少了电极120中的电阻损耗。可以在较低的电压下更容易地驱动电流通过沟道区122，并且减少了微波损耗。
另外，如上所述，波导110以及电极120和130的配置可以改进性能。波导110以及电极120和130的几何形状可以虑及弯曲部分115、125和135用于解决光信号和微波信号之间的速度失配。例如，可以实现小于百分之十的总速度失配。在一些实施例中，可以获得小于百分之五的速度失配。因此可以减少微波和光信号之间的相位失配。因此，光调制器100的效率得到改进。使用波导110中的非线性光学材料和波导110的配置(例如，脊112的更平滑的侧壁)不仅可以增加光电效应(例如，提供折射率的更大的调制)，而且还可以减少光损耗。因此，可以实现更长的波导110、折射率的更大的总变化以及因此增强的光信号调制。使用弯曲部分115、125和135虑及在较小的覆盖区中提供较长的波导110。此外，还可以实现在较高频调制的光信号处的降低的损耗。因此，可以增加光调制器100的可用带宽。
光调制器100因此不仅可以减少通过波导110的光损耗，而且还可以通过使用较长的波导110来增加光信号的调制。分别使用具有延伸124和134的电极120和130可以减少微波损耗，虑及在波导110/脊112处的大电场并且改进微波信号分别通过电极120和130的传播。弯曲部分115、125和135可以被配置成不仅虑及光调制器消耗较少的面积，而且经由速度和相位匹配来改进性能。因此，可以显著地增强光调制器100的性能。
对于其中波导110包括光电材料或由光电材料组成的光学设备(例如100和/或100′)来说，可以实现性能的该改进，当在设计微波和光频率处使用时，所述光电材料具有显著超过光学介电常数的微波介电常数。这里对于非磁性材料，光学指数(optical index)等于或大约是光学介电常数的平方根。对于其中微波介电常数显著超过光学介电常数的光电材料(例如LN和LT)来说，微波介电常数是至少1.5乘以光学介电常数。在一些情况下，微波介电常数是至少2乘以光学介电常数。在一些情况下，微波介电常数是至少5乘以光学介电常数。在一些这样的材料中，微波介电常数是至少10乘以光学介电常数。因此，在一些实施例中，包括这种材料(或由这种材料组成)的波导110′具有超过光学介电常数的微波介电常数(例如，到至少1.5、2、5、10或更大倍)。光学介电常数和微波介电常数分别影响光学和微波信号的传输速度。光学介电常数越高，光信号的传输速度越低。类似地，微波介电常数越高，微波信号的传输速度越低。
虽然光模式通常被很好地限制到波导(例如脊112)，但是微波模式可以显著地延伸到电极的外部。例如，微波模式可以延伸到波导中。对于包括由具有相比于光学介电常数为大的微波介电常数的材料(例如LN和/或LT)形成的波导的块体(bulk)和其他光学设备，微波信号在波导材料中的传输速度比光信号的速度减少更大的程度。电极中的特征，诸如延伸，也可能减慢电极中电极信号的传输。因此，光信号和电极信号之间的速度失配预期由于具有诸如延伸之类的特征的电极而加剧。通常，在波导材料具有比光学介电常数显著大的微波介电常数的情况下(例如，对于块状LN和/或LT波导)，使用诸如延伸之类的特征是不利的。换句话说，电极上的特征的使用通常限于(一个或多个)波导材料的微波介电常数不显著大于(例如小于1.5倍)、大约相同或小于(一个或多个)波导材料(例如III-V化合物材料，诸如磷化铟和砷化镓)的光学介电常数的情况。
相反，对于光学设备100来说，使用薄膜波导110。通常，光模式被很好地限制到波导110(例如，限制到脊部分112)。波导110的光学介电常数因此确定波导110中的光信号的速度。然而，电极120和/或130中的微波信号的微波模式可以在许多结构上延伸。因此，使用多个结构的微波介电常数可以发现通过电极120和130的微波信号的速度，所述多个结构诸如是电极120和130、波导110、在衬底/(一个或多个)下伏层101和电极120和130之间的覆层(图1A-1F中未示出)、衬底/下伏层101、以及空气或电极120和130上方的任何结构(未示出)。因此，波导110′材料(例如LT和LN)的(大)微波介电常数的贡献可以通过周围结构的(较低的)微波介电常数来减轻。这样，波导110′中的光信号与(一个或多个)电极120′和/或130′的电极信号之间的速度失配仍可被减轻，同时实现延伸124′和/或134′的其他益处。
图1D-1E描绘了光调制器100′的另一实施例。光调制器100′类似于光调制器100。因此，类似的结构具有类似的标记。因此，光调制器100′包括分别类似于波导110和电极120和130的波导110′和电极120′与130′。类似地，电极120′和130′分别包括沟道区122′和132′，其分别类似于电极120和130的沟道区122和132。电极120′和130′分别包括延伸124′和134′，其分别类似于电极120和130的延伸124和134。延伸124′和134′包括连接部分124A′和134A′以及颠倒部分124B′和134B′，它们类似于连接部分124A和134A以及颠倒部分124B和134B。波导110′的弯曲部分115′、125′和135′以及电极120′和130′分别类似于弯曲部分115、125和135。在一些实施例中，可以省略弯曲部分，使得波导110′以及电极120′和130′是直的。
在一些实施例中，光调制器100在薄膜区114的平面中具有光电效应(例如，是x切或y切调制器)。光调制器100′具有在薄膜区114′的平面外的光电效应(例如，是z切光调制器)。因此，希望将竖直电场施加到波导110′。因此，光调制器100′包括电极140′，其包括具有连接部分144A′和颠倒部分144B′的延伸144′。延伸144′类似于延伸124、134、124′和134′。因此，本文关于延伸124和134的讨论也适用于延伸144′。例如，距离s′和w′分别对应于距离s和w。由于光调制器100′利用竖直电场，所以波导110′不需要交叉(cross)电极120′和130′。这在图1D中指示。光调制器100′也共享光调制器100的一些或全部益处。因此，也可以提供具有平面外光电效应且具有改进的性能的光调制器。
图1F描绘了光调制器150的实施例。光调制器150类似于(一个或多个)光调制器100和/或100′。因此，类似的结构具有类似的标记。因此，光调制器150包括分别类似于波导110/110′和电极120/120′以及130/130′的波导160和电极170以及180。电极170和/或180包括类似于延伸124/124′和134/134以及沟道区122/122′和132/132′的延伸174和184以及沟道区172和182。尽管以与光调制器100类似的方式配置，但是在一些实施例中，光调制器150可以以与光调制器100′更类似的方式配置。例如，光调制器150可以是x切、y切或z切调制器。然而，光调制器150省略了弯曲部分。因此，光调制器150是直的。因此，在一些实施例中，直的光调制器排除弯曲区段但共享光调制器100和/或100′的一些或所有益处。
图2A-2C描绘了光学设备200的实施例。图2A是包括光调制器210和驱动器220的光学设备200的框图。图2B描绘了光调制器210和驱动器220的部分的平面图。图2C描绘了光调制器210的部分的平面图。图2D描绘了与光调制器210类似的替代光调制器210′的部分。在所示的实施例中，光波导(在图2A-2C的光调制器210中)或电极(在图2D的光调制器210′中)在弯曲区中交叉。在一些实施例中，交叉波导250和260(如在图2C的光调制器210中)而不是交叉电极232B′、234B′、242B′和244B′(如在图2D的光调制器210′中)虑及更制造简单和在弯曲部分中具有相同长度的波导，这可能是期望的。为了清楚起见，图2A-2D不是按比例的。例如，弯曲中的光程(optical length)可以被配置成是相同的。然而，为了清楚起见，图2A-2D中的波导在弯曲中呈现出具有不同的长度。因此，本文所示的长度是为了解释的目的。除了光学设备200之外，还示出了光信号源202(例如一个或多个激光器)和到驱动器220的输入信号。在所示的实施例中，输入信号是用于调制由光信号源202提供的光信号的数据信号。
光学设备200被示出为包括驱动器200。在一些实施例中，驱动器220是单独的部件。例如，驱动器220可以不在与光调制器210相同的集成电路上。在其他实施例中，驱动器220可以是集成到其上形成光调制器210的集成电路上的片上驱动器。驱动器220因此可以是射频(例如微波)驱动器。在一些实施例中，驱动器220是差分驱动器(differentialdriver)。在一些实施例中，驱动器220可以是单端驱动器。在一些实施例中，驱动器220是差分驱动器并且可以是低功率差分驱动器。例如，在一些实施例中，驱动器220可以具有两伏特的输出电压幅度。在一些实施例中，驱动器220具有不超过1.5伏特的电压幅度。驱动器220可以具有不超过一伏特的电压幅度。在一些实施例中，驱动器220具有不超过0.5伏特的电压幅度。因此，在一些实施例中，驱动器220可以是CMOS驱动器。
光调制器210可以类似于光调制器100、100′和/或150中的一个或多个。因此，光调制器210可以具有与(一个或多个)光调制器100、100′和/或150类似的益处。光调制器210被配置为差分调制器。光调制器210包括波导250和260以及电极(或线)对230B和240B，它们类似于(一个或多个)波导110、110′和/或160以及(一个或多个)电极120、130、120′、130′、170和/或180。波导250和/或260可以是包括(一个或多个)铁电非线性光学材料(诸如LN和/或LT)的(一个或多个)低损耗波导，波导250和260包括弯曲部分，在图2C中示出。在其他实施例中，波导250和/或260可以不包括弯曲部分和/或可以不交叉。在一些实施例中，(一个或多个)电极232B、234B、242B和/或244B包括延伸和沟道区。在所示的实施例中，电极232B、234B、242B和244B包括电极弯曲部分，其也在图2C中示出。在图2D中，电极232B′、234B′、242B′和244B′被示为虚线以指示尽管电极232B′、234B′、242B′和244B′在图2D中看起来交叉，但电极232B′、234B′、242B′和244B′在所示的区中并没有电连接。光调制器210和210′虑及微波和光信号之间的速度匹配、低微波损耗特征、低电压电极信号、低光损耗、占用较小面积量的较长波导和/或本文所述的其他特征可以以未明确示出的(一个或多个)方式组合。
电极对230B和240B是差分电极对。电极232B和242B是负电极，而电极234B和244B是正电极。因此，电极(或线)234B和244B可被认为携载具有+V幅度的信号，而线(或电极)232B和242B携载具有-V幅度的信号。然而，如上所述，关于电极232B和242B的术语正和负仅指相对于参考(其通常为零)极性相反的信号。因此，2V的信号幅度可以被跨波导250和260提供。虽然光调制器210可以具有零偏置，但是在一些实施例中，光调制器210也可以具有非零偏置。在这样的实施例中，负电极232B和242B携载相对于(非零)偏置具有与正电极234B和244B所携载的信号相反的极性的信号。此外，由正电极234B携载的信号类似于由正电极244B携载的信号。换句话说，在正电极234B和244B之间可以没有电压差。因此，在一些实施例中，正电极234B和244B可能是公共正电极。类似地，由负电极232B携载的信号类似于由负电极242B携载的信号。因此，在一些实施例中，负电极232B和242B可能是公共电极或短路。例如，负电极232B和242B的位置可能分别利用正电极234B和244B的位置切换。在这样的实施例中，负电极232B和242B可以是公共电极。尽管未示出，电极232B、234B、242B和244B通常终止在片上或片外，以确保由电极232B、234B、242B和244B携载的信号如所期望的那样被耗散。
在所示的实施例中，波导250和260从公共光输入信号(来自所示的光信号源202)的输入分离。调制的信号被重新组合并输出，如图2C中所指示的。在一些实施例中，波导250和/或260可以被不同地配置。例如，可能省略波导250或260，可以包括更少的弯曲部分(包括零)和/或可以使用更多的弯曲部分。波导250和260以及电极对230B和240B也被配置成使得具有相同极性的电极在波导250和260之间。因此，正电极234B和244B位于波导250和260之间，而波导250和260位于负电极232B和242B之间。如上所述，术语正和负指极性相反的信号。因此，在一些实施例中，电极234B和244B可以是负的，而电极232B和242B可以是正的。在其他实施例中，波导250和260位于正电极234B和244B之间，并且负电极232B和242B位于波导250和260之间。电极对230B调制由波导250携载的光信号，而电极对240B调制由波导260携载的光信号。因此，电极232B和234B接近波导250。电极232B和234B与波导250之间的距离类似于关于图1A-1F所描述的那些。类似地，电极242B和244B接近波导260。电极242B和244B与波导260之间的距离类似于关于图1A-1F所描述的那些。电极对230B和240B分别远离波导260和250。例如，电极对230的电极232B和234B可以距离波导260至少五微米。在一些实施例中，电极对230的电极232B和234B距离波导260至少十微米。在一些实施例中，电极对230的电极232B和234B距离波导260至少二十微米。在一些实施例中，电极对230的电极232B和234B距离波导260至少五十微米。因此，由差分电极对230B携载的电极信号使波导260中的光信号基本上不受影响。类似地，差分电极对240B中的电极信号使波导250中的光信号基本上未调制并且可以位于距波导250类似的距离。
光调制器210和驱动器220分别包括接口212和222，光调制器210和驱动器220通过它们连接。该连接在图2A中通过箭头描绘。然而，连接通常是物理连接和电连接。例如，接口212和222可以是插座的雌和雄部件。因此，图2B描绘了驱动器220和光调制器210接近并且连接在接口222和212处。
驱动器220的接口222包括线对230A和240A。线对230A和240A是差分线对。线232A和242A是负线，而线234A和244A是正线。如上所述，术语正和负是指极性相反的信号。因此，正线234A和244A携载具有一种极性的信号，而负线232A和242A携载具有相反极性的信号。正线234A和244A可以被认为携载具有+V幅度的信号，而负线232A和242A携载具有-V幅度的信号。替代地，可以认为线234A和244A携载具有-V幅度的信号，而线232A和242A可以携载具有+V幅度的信号。因此，驱动器220可被认为提供2V峰-峰电压。虽然光调制器210通常可以具有零偏置，但是在一些实施例中，光调制器210也可以具有非零偏置。在这样的实施例中，负线232A和242A携载相对于(非零)偏置具有与正线234A和244A携载的信号相反的极性的信号。此外，由正线234A携载的信号类似于由正线244A携载的信号。因此，在一些实施例中，正线234A和244A可能是公共线。类似地，由负线232A携载的信号类似于由负线242A携载的信号。因此，在一些实施例中，负线232A和242A可能是公共线。
光调制器210的接口212包括线对230B和240B(也称为电极对230B和240B和/或被认为连接到电极对230B和240B)。线对230B和240B是差分线对。线232B和242B是负线，而线234B和244B是正线。如上所述，术语正和负是指极性相反的信号。因此，正线(或电极)234B和244B可被认为携载具有+V幅度的信号，而负线(或电极)232B和242B携载具有-V幅度的信号。替代地，可认为线234A和244A携载具有-V幅度的信号，而线232A和242A可携载具有+V幅度的信号。因此，可以实现2V峰-峰电压和伴随的改进。虽然光调制器210通常可以具有零偏置，但是在一些实施例中，光调制器210也可以具有非零偏置。在这样的实施例中，负线232B和242B携载信号，该信号具有相对于(非零)偏置与由正线234B和244B携载的信号相反的极性。此外，由正极线234B携载的信号类似于由正极线244B携载的信号。因此，在一些实施例中，正线234B和244B可能是公共线。类似地，由负线232B携载的信号类似于由负线242B携载的信号。因此，在一些实施例中，负线232B和242B可能是公共线。此外，接口212和222具有匹配数量的电极和线对。因此，在一些实施例中，可能使用不同数量的电极和线。例如，在另一实施例中，类似的光调制器可以在光调制器的接口处具有八个电极(例如，四对差分电极)。对应的驱动器在其接口处可以具有八个线(例如四对差分线)。因此，驱动器和光调制器被配置成电连接。
因为使用了差分信号，所以在相反极性的电极之间可以驻留虚拟地。例如，虚拟地可以在电极232B和234B之间以及在电极242B和244B之间。虚拟地的存在可以影响电极232B、234B、242B和244B的阻抗。例如，可以减小正中心电极234B和244B的阻抗。在一些实施例中，调整驱动器220以计及该差异并提供驱动器220和光调制器210之间的阻抗匹配。因此，正线234A和244A可以具有比负线232A和242A低的阻抗。在一些实施例中，正电极234B和244B的配置可以计及虚拟地。例如，正电极234B和/或244B可以分别放置得更靠近波导250和/或260，或者以其他方式被修改以定制它们的阻抗。因此，仍然希望电极232B、234B、242B和244B的阻抗与线232A、234A、242A和244A匹配(例如，在百分之二十以内)。在一些实施例中，阻抗被匹配到百分之十以内。在一些实施例中，阻抗被匹配到百分之五或更小以内。
在操作中，光信号从光源202提供到波导250和260。驱动器220在差分线对230A和240A上提供差分信号。在一些实施例中，驱动器220可被视为包括两个差分驱动器，一个差分驱动器针对每个差分线对230A和240A。在接口222和212处，差分线对230A和240A分别与差分线对230B和240B连接。因此，将对230A及240A中的差分信号分别提供给差分线/电极对230B及240B。这些差分信号被带入波导250和260附近，主要是在长直的区中，其中，波导250在电极232B和234B之间，并且其中，波导260在电极242B和244B之间。在这些区中，波导250和260中的光信号被调制。波导250和260中的调制光信号被重新组合并输出。
光学设备200可以具有改进的性能。由于光调制器210是以类似于(一个或多个)光学设备100、100′和/或150的方式配置的，所以可以针对光学设备200实现设备100、100′和/或100′的(一个或多个)益处。例如，光调制器210可以具有低光损耗、低微波损耗、增强的Vπ和/或改进的速度匹配。此外，使用接口212和222，较低电压、较低功率信号可通过电极对230B和240B来驱动。该较低电压幅度差分信号仍然可以在第一和/或第二波导中提供期望的调制。例如，差分驱动器220可以具有不超过两伏特的电压幅度，但是可能能够在(一个或多个)波导中提供π的相移。在一些实施例中，对于相同的相移，电压幅度可以较小(例如，不超过1.5伏特、不超过一伏特或不超过0.5伏特)。因此，可以改进调制器210或其他铁电非线性光学设备的性能。此外，驱动器220可以是低功率驱动器，诸如CMOS驱动器。然而，由于驱动器220和光调制器210是差分配置的，所以可以在波导250和260处提供较大的峰-峰电压和伴随的电场。因此，对于较小的驱动器电压，可以实现较大的光信号调制。此外，波导250和260不需要附加的偏置电压。这与常规半导体波导相反。因此，驱动器220可以但不需要在线232A、234A、242A、244A或电极232B、234B、242B和/或244B上提供附加的恒定偏置电压。因此可以改进性能。
图3描绘了光调制器310的实施例的一部分的平面图。为了清楚起见，图3不是按比例的。光调制器310类似于光调制器210。因此，光调制器310可以与诸如驱动器220之类的驱动器结合使用，可以用在类似于光学设备200的光学设备中，和/或可以包括类似于接口212的接口(未示出)。光调制器310包括包含电极332B和334B的电极对330B、包含电极342B和344B的电极对340B、波导350和波导360，它们分别与包含电极232B和234B的电极对230B、包含电极242B和244B的电极对240B、波导250和波导260类似。虽然波导350和360被示为交叉的，并且电极232B、234B、242B和244B被示为不交叉，但是在其他实施例中，波导也可以不交叉并且电极也可以交叉。尽管未示出，但电极332B、334B、342B和344B通常终止在片上或片外，以确保由电极332B、334B、342B和344B携载的信号被耗散。
另外，光调制器310包括包含地电极372和374的地对370。地对370被配置成使得地电极372和374驻留于电极对330B和340B的外部。地对370还被配置成使得波导350和360在电极对330B和340B接近波导的区中在地电极372和364之间。在一些实施例中，(一个或多个)地电极372和/或374可以包括延伸和沟道区。地电极372和374也包括弯曲部分。在一些实施例中，可以省略弯曲部分。弯曲半径(即，对于地电极372为h/2)还被配置成使得地电极的在弯曲部分的任一侧上的部分被分离至少一微米(即，h≥1微米)。在一些实施例中，弯曲半径被配置成使得地电极的在弯曲部分的任一侧上的部分被分离至少十微米(即，h≥10微米)。在一些实施例中，地电极372和374可以耦合到例如地平面(未示出)。
光调制器310可以具有改进的性能。光调制器310可以具有类似于光学设备200的益处的益处，诸如使用低功率驱动器、低光损耗、低微波损耗、增强的vπ、改进的速度匹配和/或对于具有较小电压幅度的差分驱动器可以实现较大的光信号调制。此外，光调制器包括可以增强性能的地电极372和374。此外，在地电极372和374的部分之间使用最小分离(例如，h)可以减少反射。因此，可以减少噪声。
图4描绘了光调制器410的实施例的一部分的平面图。为了清楚起见，图4不是按比例的。光调制器410类似于光调制器210和/或310。因此，光调制器410可以与诸如驱动器220之类的驱动器结合使用，可以用在类似于光学设备200的光学设备中，和/或可以包括类似于接口212的接口(未示出)。光调制器410包括包含电极432B和434B的电极对430B、包含电极442B和444B的电极对440B、波导450和波导460，它们分别与包含电极232B和234B的电极对230B、包含电极242B和244B的电极对240B、波导250和波导260类似。包括电极432B和434B的电极对430B、包括电极442B和444B的电极对440B、波导450和波导460也分别类似于包括电极332B和334B的电极对330B、包括电极342B和344B的电极对340B、波导350和波导360。光学设备410还包括具有地电极472和474的地对470，其类似于具有地电极372和374的地对370。例如，地电极472的弯曲半径h/2类似于电极372的弯曲半径。
此外，光学设备410包括正电极434B与444B之间的地476。代替浮置，光调制器410的这个区是接地的。在一些实施例中，地电极476可以包括延伸和沟道区。地电极476还包括弯曲部分。在一些实施例中，也可以省略弯曲部分。
光调制器410可以具有改进的性能。光调制器410可以具有与光学设备200和(一个或多个)光调制器210和/或310的益处类似的益处。例如，光调制器410可以虑及使用低功率驱动器、低光损耗、低微波损耗、增强的vπ、改进的速度匹配，和/或可以针对具有较小电压幅度的差分驱动器实现较大的光信号调制。在地电极472、474和376的部分之间使用最小分离(例如h)可以减少反射并导致较小的设备的覆盖区。因此，可以减小噪声设备大小。因此，光调制器410可以具有改进的性能。
图5描绘了光调制器510的实施例的一部分的平面图。为了清楚起见，图5不是按比例的。光调制器510类似于光调制器210、310和/或410。因此，光调制器510可以与诸如驱动器220之类的驱动器结合使用，可以用在类似于光学设备200的光学设备中，和/或可以包括类似于接口212的接口(未示出)。光调制器510包括包含电极532B和534B的电极对530B、电极542B、波导550和波导560，它们分别与包含电极232B和234B的电极对230B、电极242B、波导250和波导260类似。包含电极532B和534B的电极对530B、电极542B、波导550和波导560也分别类似于包含电极332B和334B的电极对330B、电极342B、波导350和波导360。包含电极532B和534B的电极对530B、电极542B、波导550和波导560也分别类似于包含电极432B和434B的电极对430B、电极442B、波导450和波导460。
因此，光调制器510包括单个正电极534B，而不是两个正电极(例如，电极234B和244B)。如上所述，术语正和负是指极性相反的信号。在一些实施例中，正电极534B可被视为公共正电极。因此，光调制器510的接口(未示出)以及相应驱动器的接口可以包括三个信号端子(例如，-V、+V、-V或用于相反极性的+V、-V、+V)。尽管未描绘，但光调制器510也可以包括类似于电极372、374、472及/或474的地电极。
光调制器510可以具有改进的性能。光调制器510可以具有与光学设备200和(一个或多个)光调制器210、310和/或410的益处类似的益处。例如，光调制器510可以虑及使用低功率驱动器、低光损耗、低微波损耗、增强的vπ、改进的速度匹配，和/或可以针对具有较小电压幅度的差分驱动器实现较大的光信号调制。在地电极(未示出)的部分之间使用最小分离(例如h)可以减少反射。此外，通过使用单个正电极534B简化了架构。因此，可以增强光调制器510的性能。
图6描绘了光学设备600的实施例的一部分的平面图。为了清楚起见，图6不是按比例的。光学设备600包括驱动器620和光调制器610。光学设备600类似于光学设备200。光调制器610类似于光调制器210、310、410和/或510。驱动器620类似于驱动器220。驱动器620包括类似于接口222的接口622。然而，驱动器620是三端子设备。因此，接口622仅包括负线632A和642A以及正线634A。如前指示的，负和正指的是相对于偏置的相反极性。
光调制器610包括包含电极632B和634B的电极对630B、包含电极642B和644B的电极对640B、波导650和波导660，它们分别与包含电极232B和234B的电极对230B、包含电极242B和244B的电极对240、波导250和波导260类似。包含电极632B和634B的电极对630B、包含电极642B和644B的电极对640、波导650和波导660也分别类似于包含电极332B和334B的电极对330B、包含电极342B和344B的电极对340B、波导350和波导360。包含电极632B和634B的电极对630B、包含电极642B和644B的电极对640、波导650和波导660也分别类似于包含电极432B和434B的电极对430B、包含电极442B和444B的电极对440B、波导450和波导460。尽管未描绘，但光调制器610也可以包括类似于电极372、374、472及/或474的地电极。
光调制器610也被明确地描绘为包括接口612。接口612被配置成与接口622物理连接和电连接。然而，驱动器620包括三个线，而光调制器610的大部分利用四个电极。因此，接口613包括三个线以连接到驱动器620的接口622。另外，光调制器610包括转换器680。虽然被示为接口612的部分，但是转换器680也可以驻留在光调制器610中的其他地方。转换器680接收来自正极线634A的输入电信号。转换器680对信号进行分路，执行希望的其他处理，并在正电极634B和644B上输出(分路)正信号。因此，可以在电极对630B和640B上提供差分信号(例如，+V和-V)。
光学设备600可以具有改进的性能。光学设备可以具有与光学设备200和(一个或多个)光调制器210、310和/或410的益处类似的益处。例如，光调制器610可以虑及使用低功率驱动器、低光损耗、低微波损耗、增强的vπ、改进的速度匹配，和/或可以针对具有较小电压幅度的差分驱动器实现较大的光信号调制。在地电极(未示出)的部分之间使用最小分离(例如h)可以减少反射并导致较少串扰。此外，通过使用传统的差分驱动器620，已经简化了该架构。因此，可以增强光调制器610和光学设备600的性能。
尽管在特定光调制器、驱动器和接口的上下文中进行了描述，但可以以未明确描绘的方式组合本文中的技术且将其推广到类似设备。例如，如果z切LN用于波导，则可以相应地调整电极相对于波导的精确位置。类似地，推挽式调制器和差分驱动调制器可以利用诸如具有延伸和沟道区的电极、具有弯曲部分的电极和波导、低损耗电极、包括(一个或多个)非线性光学材料的低损耗波导之类的技术和/或也可以提供本文描述的其他特征。类似地，可以以类似的方式形成相位调制器、极性调制器、幅度调制器、IQ调制器和/或可以合并到设备中的其他光学设备。
图7是描绘用于使用可以具有改进的性能的光学设备的方法700的实施例的流程图。因此，方法700可用于调制光信号。方法700是在可具有子过程的过程的上下文中描述的。尽管以特定顺序进行了描述，但是也可以使用与本文的描述不一致的另一顺序。此外，尽管在单个光输入和特定数量的差分信号的上下文中进行了描述，但是方法700可以延伸到多个光信号和多个差分信号。
在702处，接收光信号。在一些实施例中，702包括在利用铁电非线性光学材料，诸如LN的光调制器的光输入处接收光信号。同样在702处，光输入将光信号引导到光调制器中的第一和第二波导。
在704处，在光调制器的接口处从差分驱动器接收至少一个差分信号。每个差分信号包括正信号和负信号，并且可以由差分驱动器提供。
在706处，将(一个或多个)差分信号传输到第一对和第二对差分电极。第一差分电极对具有布置在第一波导的相对侧上的第一对负电极和第一对正电极。第一对负电极被布置在第一波导相对于第二LN波导的远端侧上。第一对正电极布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上。第二差分电极对具有布置在第二波导的相对侧上的第二对负电极和第二对正电极。第二对负电极布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上。第二对正电极布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。传输(一个或多个)信号还包括将正信号提供给第一对正电极和第二对正电极，以及将负信号提供到第一对负电极和第二对负电极。由于电极对和波导的配置，所传输的差分信号被带入第一和第二波导附近。结果，光信号被调制。因此，在708处，输出调制的光信号。
例如，方法700可以与光学设备200结合使用。在702处，由光调制器210接收来自光信号源202的光信号。同样在702处，光信号被传输到波导250和260。在704处，光调制器210从驱动器220接收信号。更具体讲，光调制器210的接口212通过线对230A和240A从驱动器220的接口222接收信号。在706处，该信号被传输到电极对230B和240B。由于波导250和260以及电极232B、234B、242B和244B的配置，差分信号被带到波导250和260附近。因此，波导250和260中的光信号被调制。在708处，从光调制器输出调制的光信号。
使用方法700，可以使用低功率驱动器、以低光损耗、低微波损耗、增强的vπ和/或改进的速度匹配来调制光信号。对于具有较小电压幅度的差分驱动器，可以实现较大的光信号调制。因此，可以改进光调制器、包括该光调制器的光学设备和/或采用该光学设备的设备的性能。
尽管为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了上述实施例，但是本发明并不局限于所提供的细节。存在许多实现本发明的替代方式。所公开的实施例是说明性的并且是非限制性的。

Claims (20)

1.一种到光调制器的接口，包括：
第一差分线对，具有布置在第一波导的相对侧上的第一差分线对负线和第一差分线对正线，其中，第一差分线对负线布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上并且第一差分线对正线布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上，其中，第一波导和第二波导中的每个包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一个；以及
第二差分线对，具有被布置在第二波导的相对侧上的第二差分线对负线和第二差分线对正线，其中，第二差分线对负线被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上并且第二差分线对正线被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。
2.根据权利要求1所述的接口，还包括：
地，在第一差分线对正线和第二差分线对正线之间。
3.根据权利要求2所述的接口，还包括：
第一地对，包括第一地和第二地，第一差分线对和第二差分线对在第一地和第二地之间，第一地对和地电连接。
4.根据权利要求1所述的接口，其中，第一差分线对正线和第二差分线对正线是公共线。
5.根据权利要求1所述的接口，还包括：
第一线，耦合到第一差分线对负线和第二差分线对负线，第一线可连接到差分驱动器的输出。
6.根据权利要求1所述的接口，其中，接口耦合到驱动器。
7.根据权利要求6所述的接口，其中，驱动器是具有正输出和负输出的差分驱动器，差分驱动器具有不超过两伏特的电压幅度。
8.根据权利要求1所述的接口，其中，接口耦合到LN光调制器。
9.一种光调制器，包括：
第一波导；
第二波导，第一波导和第二波导中的每个包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一个；
第一差分电极对，具有布置在第一波导的相对侧上的第一对负电极和第一对正电极，第一对负电极布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上并且第一对正电极布置在相对于第二波导的第一波导的近端侧上；以及
第二差分电极对，具有布置在第二波导的相对侧上的第二对负电极和第二对正电极，其中，第二对负电极被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上并且第二对正电极被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上。
10.根据权利要求9所述的光调制器，还包括：
地，第一对正电极与第二对正电极之间。
11.根据权利要求10所述的光调制器，还包括：
第一地对，包括第一地和第二地，第一差分电极对和第二差分电极对在第一地和第二地之间，第一地对和地电连接。
12.根据权利要求10所述的光调制器，其中，地包括第一部分、弯曲部分和第二部分，弯曲部分在第一部分和第二部分之间，第一部分和第二部分分离至少一微米的距离。
13.根据权利要求12所述的光调制器，其中，距离是至少十微米。
14.根据权利要求9所述的光调制器，其中，第一对正电极和第二对正电极是公共电极。
15.根据权利要求9所述的光调制器，还包括：
转换器，耦合到两线差分驱动器的接口，转换器包括耦合到第一对负电极和第二对负电极的第一线。
16.根据权利要求9所述的光调制器，其中，光调制器耦合到具有正输出和负输出的差分驱动器，差分驱动器具有不超过两伏特的电压幅度。
17.根据权利要求16所述的光调制器，其中，电压幅度不超过一伏特。
18.根据权利要求16所述的光调制器，其中，差分驱动器是CMOS驱动器。
19.根据权利要求9所述的光调制器，还包括：
接口，第一差分电极对和第二差分电极对可连接到具有多个输出的差分驱动器，第一差分电极对和第二差分电极对具有将多个输出的相应阻抗匹配到百分之二十以内的阻抗。
20.一种方法，包括：
在光调制器的光输入处接收光信号，光输入将光信号引导至第一波导和第二波导，第一波导和第二波导中的每个包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一个；
在光调制器的接口处从差分驱动器接收差分信号，差分信号包括正信号和负信号，
将差分信号传输到第一差分电极对和第二差分电极对，第一差分电极对具有布置在第一波导的相对侧上的第一对负电极和第一对正电极，第一对负电极被布置在相对于第二波导的第一波导的远端侧上并且第一对正电极被布置在相对于第二LN波导的第一波导的近端侧上，第二差分电极对具有布置在第二波导的相对侧上的第二对负电极和第二对正电极，其中，第二对负电极被布置在相对于第一波导的第二波导的远端侧上并且第二对正电极被布置在相对于第一波导的第二波导的近端侧上，传输还包括
将正信号提供给第一对正电极和第二对正电极；以及
将负信号提供给第一对负电极和第二对负电极。
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