CN116953960A - 移相器、电光器件、光通信系统及移相器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电光技术领域，特别涉及一种移相器、电光器件、光通信系统及移相器的制造方法，包括：衬底、光波导、电极和过渡结构，所述光波导设置于所述衬底上；垂直于所述光波导的延伸方向，所述光波导的两侧分别设置有电极；过渡结构位于光波导电极之间；所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导；过渡结构的介电常数大于光波导的介电常数。由于过渡结构的介电常数大于光波导的介电常数，当通过电极向光波导施加电压时，可以减小电极和光波导之间的材料对电压的分担，增大电极施加到光波导的电压，在移相器尺寸相同的情况下，可以降低移相器所需的调制电压。同时，也可以满足在相同的调制电压的情况下，可以减小移相器的尺寸。
Description
技术领域
本申请涉及电光技术领域，特别涉及一种移相器、电光器件及移相器的制造方法。
背景技术
随着5G、物联网、大数据、云计算等新兴业务的不断涌现和普及，快速增长的数据传输量对光通信系统的性能提出了越来越高的要求。例如，由发射机、传输介质和接收机三大部分组成的光通信系统，发射机将电信号转换成光信号并输出，光信号在传输介质中传播，再由接收机接收并转化成电信号。发射机中的调制器负责从电信号到光信号的转换，调制器中的移相器通过电极对波导施加电压，以实现对光信号强度或相位进行调制，提高该转换过程的效率和带宽。
通常，由于波导被包层包覆，导致电极施加的电压大多数被分担到移相器的包层上，导致电极施加到波导上的电场较弱，导致移相器的调制效率较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种移相器、电光器件、光通信系统及移相器的制造方法，以提高移相器的调制效率。
在本申请的实施例的第一方面，提供一种移相器，包括：衬底、光波导、电极和过渡结构，所述光波导设置于所述衬底上；垂直于所述光波导的延伸方向，所述光波导的两侧分别设置有电极；过渡结构位于光波导电极之间；所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导；过渡结构的介电常数大于光波导的介电常数。由于过渡结构的介电常数大于光波导的介电常数，当通过电极向光波导施加电压时，可以减小电极和光波导之间的材料对电压的分担，增大电极施加到光波导的电压，提高移相器的调制效率。在移相器尺寸相同的情况下，可以降低移相器所需的调制电压。同时，也可以满足在相同的调制电压的情况下，可以减小移相器的尺寸。
在一个可能的实现方式中，过渡结构包括第一过渡结构和第二过渡结构；电极包括第一电极和第二电极，垂直于所述光波导的延伸方向，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述光波导的两侧；所述第一过渡结构位于所述光波导和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于光波导和所述第二电极之间；所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构的介电常数大于所述光波导的介电常数。当通过第一电极和第二电极向脊结构施加电压时，可以减小第一电极、第二电极和脊结构之间的材料对电压的分担，保证第一过渡结构和第二过渡结构分担的电压较小，增大第一电极和第二电极施加到脊结构的电压，在移相器尺寸相同的情况下，可以降低移相器所需的调制电压。
在一个可能的实现方式中，所述光波导包括相互连接的本体结构和脊结构，所述脊结构向远离所述衬底一侧凸出于所述本体结构，通过脊形结构的设置，可以实现相比于条形波导更低的损耗；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别与所述脊结构间隔设置，避免过渡结构与光波导接触，避免过渡结构对光波导中的光的传播产生影响，比如增加损耗等。
在一个可能的实现方式中，垂直于所述光波导延伸的方向，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述本体结构上并位于所述脊结构的两侧；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述本体结构上，所述第一过渡结构位于所述脊结构和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于脊结构和所述第二电极之间，这样可以保证第一电极和所述第二电极分别位于所述脊结构的两侧，第一过渡结构和第二过渡结构分别位于脊结构的两侧，以增大施加到脊结构的电压。
在一个可能的实现方式中，所述第一电极设置于所述第一过渡结构上，所述第二电极设置于所述第二过渡结构上；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述本体结构上，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述脊结构的两侧。
在一个可能的实现方式中，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述衬底上，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述衬底上，这样可以减小移相器的整体厚度，且可以增加平板结构上的电压。
在一个可能的实现方式中，所述第一电极设置于所述第一过渡结构上，所述第二电极设置于所述第二过渡结构上；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述衬底上。
在一个可能的实现方式中，移相器还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一电极和所述本体结构之间以及所述第二电极和所述本体结构之间，从而增加器件运行的可靠性。
在一个可能的实现方式中，所述绝缘层还设置于所述第一过渡结构和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构和所述本体结构之间。
在一个可能的实现方式中，所述衬底包括基底层和第一包层，所述第一包层设置于所述基底层上，所述光波导设置于所述第一包层上远离所述基底层一侧，所述第一包层的折射率小于所述光波导的折射率，这样可以保证衬底靠近光波导的部分的折射率小于所述光波导的折射率，使得光波导内的光以全反射的形式传播。第一包层的材料可以为二氧化硅或氮化硅等。基底层的材料可以为硅、铌酸锂、二氧化硅、石英、碳化硅或者蓝宝石等。
在一个可能的实现方式中，移相器还包括第二包层，所述第二包层覆盖于所述光波导远离所述衬底一侧，所述第二包层的折射率小于所述光波导，提高光波导内的光以全反射的形式传播的可靠性。第二包层的材料可以为二氧化硅、氮化硅、空气或者真空。
在一个可能的实现方式中，所述第一过渡结构与所述脊结构之间、所述第二过渡结构与所述脊结构之间填充有所述第二包层，避免过渡结构对光波导中的光的传播产生影响。
在一个可能的实现方式中，所述光波导的材料为铌酸锂、电光聚合物或铌酸钽。
在一个可能的实现方式中，所述第一过渡结构和/或所述第二过渡结构的材料为钛酸钡、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、LaF3、LaYO3或LaA l O3。
在本申请的实施例的第二方面，提供一种电光器件，包括如前述任一项所述的移相器。
在一个可能的实现方式中，所述电光器件为电光调制器、电光开关或电场传感器。
在本申请的实施例的第三方面，提供一种光通信系统，包括如上所述的电光器件。
在本申请的实施例的第四方面，提供一种移相器的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底的表面形成光波导，所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导；垂直于所述光波导的延伸方向，在所述光波导的两侧分别形成第一电极和所述第二电极；在所述光波导的两侧分别形成第一过渡结构和第二过渡结构，所述第一过渡结构位于所述光波导和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于光波导和所述第二电极之间，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构的介电常数大于所述光波导的介电常数。
在一个可能的实现方式中，在所述衬底的表面形成电光晶体膜层，所述衬底靠近所述电光晶体膜层一端的折射率小于所述电光晶体膜层；对所述电光晶体薄膜进行刻蚀，形成光波导。
在一个可能的实现方式中，移相器的制造方法还包括：在所述第一电极和所述本体结构之间、所述第二电极和所述本体结构之间形成绝缘层。
在一个可能的实现方式中，移相器的制造方法还包括：在所述第一过渡结构和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构和所述本体结构之间形成绝缘层。
在一个可能的实现方式中，所述提供衬底包括：在基底层上形成第一包层，得到所述衬底，所述第一包层的折射率小于所述光波导的折射率；所述电光晶体膜层形成于所述第一包层上远离所述基底层一侧。
在一个可能的实现方式中，移相器的制造方法还包括在所述光波导远离所述衬底一侧形成第二包层，所述第二包层的折射率小于所述光波导。
在第四方面中涉及到的移相器的具体结构以及各具体结构之间的位置关系，参照第一方面关于移相器的具体描述。
附图说明
图1为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图2(a)为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图2(b)为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图2(c)为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图2(d)为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图2(e)为本申请一个实施例中的移相器的横截面的结构示意图；
图3为本申请实施例中的移相器的轴测示意图；
图4(a)为本申请一个实施例中的电光调制器的结构示意图；
图4(b)为本申请一个实施例中的电光调制器的结构示意图；
图4(c)为本申请一个实施例中的电光调制器的结构示意图；
图4(d)为本申请一个实施例中的电光调制器的结构示意图；
图5为本申请实施例中的光通信系统的结构示意图；
图6为本申请实施例中的移相器的制造方法的示意图；
图7(a)为本申请实施例中的衬底的横截面的示意图；
图7(b)为本申请实施例中的光波导形成于衬底表面的示意图；
图7(c)为本申请实施例中的电极形成于光波导上的示意图；
图7(d)为本申请实施例中的过渡结构形成于光波导上的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
另外，在本申请的实施例中所提到的所有的方向或位置关系为基于附图的位置关系，仅为了方便描述本申请和简化描述，而不是暗示或者暗示所指的装置或元件必须具有的特定的方位，不能理解为对本申请的限制。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。“第一”、“第二”等仅仅是为了便于区分和描述，而不用于描述特定的顺序或先后次序。本申请中涉及到的“A和/或B”表示：A、B或者A+B三种不同的组合形式，这里，A、B表示本申请涉及到对应结构的简称，此处只是示例性表示，具体视本申请中“和/或”前后的特征来定。
移相器通常用于调制光的相位和强度，具体而言，移相器通常包括波导和电极，光通过全反射的形式在波导中进行传播，通过电极向波导的两侧施加电压，从而可以改变波导的折射率，进而可以对光信号的传播进行调制，以实现对光的相位和强度的调制。而通过对施加电压大小的改变，则可以调制光的不同的相位和强度。在本申请中，移相器的应用场景可以包括电光器件，例如：电光调制器、电光开关或电场传感器，以及其它需要用到光的相位调制的电光器件。
光通常从移相器的一端输入，另一端输出，这里对移相器的形状不做限定，移相器整体呈现为从一端向另一端延伸的结构，例如图3所示的结构，在本申请中，移相器可以包括包层、基底层103、光波导、电极和过渡结构，对于移相器中不同结构之间的位置关系参见图1、图2(a)至图2(e)所示，需要说明的是，图1、图2(a)至图2(e)所示结构为不同实施例中的移相器的横截面的结构示意图。
光波导104采用线性电光效应的电光材料制成，光波导104的材料可以为铌酸锂、电光聚合物、铌酸钽、钛酸钡或锆钛酸铅。例如，所述光波导104的材料为铌酸锂，铌酸锂晶体的Z晶轴与所述光波导延伸的方向垂直，铌酸锂晶体的Z晶轴为铌酸锂晶体的旋转对称轴。光通过全反射的形式在光波导中进行传播。
基底层103的材料可以为硅、铌酸锂、二氧化硅、石英、碳化硅或者蓝宝石等，当然，基底层的材料也可以为其他元素半导体材料或者化合物半导体材料，基底层103可以提供机械支撑，例如为包层提供机械支撑。
包层的折射率小于光波导104的折射率，主要作用在于对光波导104中的光进行束缚，使得光场在光波导104中以全反射的形式传播。包层可以部分或者全部覆盖光波导104的表面。在本申请中，包层可以包括第一包层102和第二包层101，第一包层102介于基底层103和光波导104之间，第一包层102的材料可以为二氧化硅或氮化硅等。第二包层101覆盖于光波导104上远离基底层103一侧，第二包层101的材料可以为空气、真空、二氧化硅或氮化硅等。可选地，基底层103可以和部分包层共同作为衬底100，例如，可以在基底层103上键合第一包层102，共同作为衬底100，但是总体需要满足衬底100靠近光波导104的部分的折射率小于光波导104的折射率。
过渡结构的介电常数大于8；可选地，过渡结构的介电常数大于光波导104的介电常数。例如，过渡结构的材料可以为钛酸钡、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、LaF3、LaYO3或LaAlO3。过渡结构的作用主要在于减小对电极施加的电压的分担，以增大施加于光波导104的电压。可选地，过渡结构的折射率小于光波导104的折射率。在本申请中，不同的过渡结构可以分别描述为第一过渡结构和第二过渡结构。不同的过渡结构的材料可以相同或者不同。
图1是本申请的一个实施例中的移相器的横截面的示意图，移相器包括光波导104、第一电极105、第二电极106、第一包层102、第二包层101和基底层103，光波导104包括脊结构和本体结构，第一电极105和第二电极106分别设置于本体结构上，沿垂直于光波导延伸的方向，第一电极105和第二电极106分别位于脊结构的两侧，光波导104设置于第一包层102和第二包层101之间，第一包层102设置于基底层103上，第二包层101覆盖于第一电极105、第二电极10和光波导10远离第一包层102一端，第一包层102和第二包层101的折射率小于光波导104的折射率，使得光场以全反射的方式在光波导104中传播。
当第一电极105和第二电极106向光波导104施加电压时，由于电光材料的线性电光效应，光波导104的折射率可产生变化，使得光波导104中光信号的传播特性发生改变，例如光信号的相位，从而可以实现对光信号进行调制。但是，第一包层102和第二包层101的介电常数相对光波导104较低，例如，空气的介电常数为1，铌酸锂沿Z晶轴方向的介电常数为28，导致第一电极105和第二电极106施加的电压大部分分布于第二包层101中，分布于光波导104内部的电场较弱，而光信号主要分布于光波导104中，导致对光波导104中光场调制的效率较低。
本申请的实施例还提供一种移相器，如图2(a)至图2(e)所示，图2(a)至图2(e)分别示出了五种不同形式的移相器的横截面的示意图，包括：衬底100、光波导104、电极和过渡结构，所述光波导104设置于所述衬底100上；垂直于所述光波导104的延伸方向，所述光波导104的两侧分别设置有电极；过渡结构位于光波导104电极之间；所述衬底100靠近所述光波导104一端的折射率小于所述光波导104。
在本申请的实施例中，光波导104的横截面形状可以呈现为矩形或者“T”形。这里，以“T”形为例进行说明，所述光波导104包括相互连接的本体结构和脊结构，具体地，本体结构的中间位置和脊结构连接，使得本体结构和脊结构整体呈现为“T”形结构，这里，脊结构向远离衬底100一侧凸出于本体结构，或者说，本体结构的相对两端分别凸出于脊结构的相对两侧。通常情况下，本体结构的高度小于或等于1μm，脊结构的高度小于等于1.5μm，脊结构的宽度小于等于5μm。如图3所示，图中光输入或者光输出箭头指向的方向即为光波导的延伸方向。
在一些示例中，如图2(a)和图2(b)，电极可以设置于光波导104上，具体可以设置在本体结构上，并位于本体结构远离衬底100一侧；如图2(c)至2(e)，电极也可以设置于衬底100上或者过渡结构上，并与光波导104共同位于所述衬底100的同侧。这里，在一个示例中：电极可以包括第一电极105和第二电极106，垂直于光波导104的延伸方向，第一电极105和第二电极106分别位于所述光波导104的两侧，通过第一电极105和第二电极106的共同作用，向光波导104施加电压。通常情况下，第一电极和第二电极106的设置位置相同，并关于脊结构对称设置。
在一些示例中，如图2(a)和图2(b)，过渡结构可以设置于光波导104上，具体可以设置在本体结构上，并位于本体结构远离衬底100一侧；如图2(c)至2(e)，过渡结构也可以设置于衬底100和/或过渡结构上，并与光波导104共同位于所述衬底100的同侧。如图2(c)所示，在过渡结构同时设置于衬底100和过渡结构上时，过渡结构可以部分与衬底100连接，部分与光波导104连接。这里，在每个电极与波导脊之间分别设置有过渡结构。在一个示例中：过渡结构可以包括第一过渡结构107和第二过渡结构108，所述第一过渡结构107位于所述光波导104和所述第一电极105之间，所述第二过渡结构108位于光波导104和所述第二电极106之间。
通过在脊结构的两侧分别设置过渡结构，由于过渡结构的介电常数大于8，当通过电极向脊结构施加电压时，可以减小电极和脊结构之间的材料对电压的分担，增大电极施加到脊结构的电压，提高移相器的调制效率。在移相器尺寸相同的情况下，可以降低移相器所需的调制电压。同时，也可以满足在相同的调制电压的情况下，可以减小移相器的尺寸。
在一些示例中，如图2(a)、2(b)和2(d)所示，第一电极105、第二电极106、第一过渡结构107、所述第二过渡结构108和脊结构共同位于所述本体结构的同侧。在一些示例中，如图2(c)和2(e)所示，第一电极105、第二电极106、第一过渡结构107、所述第二过渡结构108和光波导104共同位于第一包层102或者衬底100的同侧，第一电极105和第二电极106分别位于脊结构的两侧，所述第一过渡结构107位于所述脊结构和所述第一电极105之间，所述第二过渡结构108位于脊结构和所述第二电极106之间。
在一个示例中，如图2(b)所示，垂直于所述光波导104延伸的方向，所述第一电极105和所述第二电极106分别设置于所述本体结构上并位于所述脊结构的两侧；所述第一过渡结构107和所述第二过渡结构108分别设置于所述本体结构上，所述第一过渡结构107位于所述脊结构和所述第一电极105之间，所述第二过渡结构108位于脊结构和所述第二电极106之间。这样可以保证过渡结构分别位于脊结构的两侧，以增大施加到脊结构的电压。
在一个示例中，如图2(c)所示，第一电极105和第二电极106分别设置于衬底100上，第一过渡结构107和第二过渡结构108分别设置于衬底100上。也就是说，脊结构和本体结构均位于第一过渡结构107和第二过渡结构108之间，可以同时增大电极施加于脊结构和本体结构上的电压。
在一个示例中，如图2(d)所示，所述第一电极105设置于所述第一过渡结构107上，所述第二电极106设置于所述第二过渡结构108上；所述第一过渡结构107和所述第二过渡结构108分别设置于所述本体结构上，所述第一电极105和所述第二电极106分别位于所述脊结构的两侧。
在一个示例中，如图2(e)所示，所述第一电极105设置于所述第一过渡结构107上，所述第二电极106设置于所述第二过渡结构108上；所述第一过渡结构107和所述第二过渡结构108分别设置于所述衬底100或第二包层102上。
在本申请的实施例中，移相器还可以包括绝缘层(图中未示出)，所述绝缘层设置于所述第一电极105和所述本体结构之间、所述第二电极106和所述本体结构之间、所述第一过渡结构107和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构108和所述本体结构之间，从而增加可靠性。绝缘层可以为透光材料或者不透光材料，绝缘层的折射率可以小于光波导的折射率，例如氧化硅。
在一些示例中，如图2(b)至2(e)所示，所述衬底100包括基底层103和第一包层102，所述第一包层102设置于所述基底层103上，所述光波导104设置于所述第一包层102上，所述第一包层102的折射率小于所述光波导104的折射率。这样可以保证衬底100靠近光波导104的部分的折射率小于所述光波导104的折射率，使得光波导104内的光以全反射的形式传播。
在一些示例中，如图2(a)至2(c)所示，移相器还包括第二包层101，所述第二包层101覆盖于所述光波导104远离所述衬底100一侧，所述第二包层101的折射率小于所述光波导104。第二包层101的作用主要在于加固和机械保护，在不考虑加固的情况下，第二包层101可以为真空或者空气。可选地，所述第二包层101还覆盖于第一电极105、第二电极106、第一过渡结构107和第二过渡结构108远离衬底100或者基底层103一侧，以实现对整体结构的加固。
在本申请的实施例中，所述第一过渡结构107和所述第二过渡结构108分别与所述脊结构间隔设置，可以避免过渡结构与光波导104接触，避免过渡结构对光波导104中的光的传播产生影响，如增加损耗等。可选地，所述第一过渡结构107与所述脊结构之间、所述第二过渡结构108与所述脊结构之间填充有所述第二包层101。
本申请的实施例还提供一种电光调制器，如图4(a)至4(d)所示，包括一个或多个如上述实施例所述的移相器。“多个”指的是至少两个。
在一个示例中，如图4(a)所示，电光调制器包括两个移相器，光经过分束器后，可以将光分成多束光，通过不同的移相器分别对不同的光进行调制，这里，不同的移相器可以将不同的光调制成相同或者不同的相位，调制完后，不同的光经过合束器后汇聚成一束光输出。
在一个示例中，如图4(b)所示，电光调制器包括微环谐振腔，微环谐振腔中设置有移相器，经过耦合器出射的光，经过微环谐振腔后，再入射至耦合器，微环谐振腔中的移相器可以实现对光的强度和相位进行调制。
在一个示例中，如图4(c)所示，电光调制器包括至少两个如图4(a)所示的电光调制器，可以通过分束器实现将一束光分成多束光分别入射至不同的如图4(a)所示的电光调制器，不同的如图4(a)所示的电光调制器出射的光可以再次经过合束器后汇聚成一束光输出。如图4(c)所示的电光调制器还另外包括至少一个移相器，当光束从一个如图4(a)所示的电光调制器钟出射时，可以再经过移相器。
在一个示例中，如图4(d)所示，电光调制器包括移相器和部分反射装置，通过一个部分反射装置出射的光经过移相器后再入射至另一个部分反射装置，然后通过另一个部分反射装置输出。
本申请的实施例提供一种光通信系统，包括如上述实施例所述的电光调制器、移相器或者电光器件。这里以电光调制器为例进行说明，如图5所示，光通信系统可以包括用于电光转换的发射机和用于光电转换的接收机，发射机和接收机通过光纤连接，发射机可以包括点芯片、激光发生器和电光调制器，不同的激光发生器可以用于输出不同波长的连续光，电光调制器在电芯片的驱动下，基于输入的电信号，对连续光的强度和相位进行调制，以实现电信号到光信号的转换；不同的电光调制器可以分别对不同的波长的连续光进行调制；发射机还可以包括波分复用器，波分复用器用于汇聚不同波长的光信号；接收机可以包括波分解复用器，将发射机输入的光分解成不同波长的光信号，并输出到不同的光探测器，光探测器用于将光信号转化为电信号。
本申请的实施例还提供一种移相器的制造方法，如图6所示，包括：
步骤S601，如图7(a)所示，提供衬底100；
在一个示例中，如图7(a)所示，所述提供衬底包括：在基底层103上形成第一包层102，得到所述衬底100。在一个示例中，所述衬底靠近所述光波导104一端的折射率小于所述光波导104。
步骤S602，如图7(b)所示，在所述衬底的表面形成光波导，所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导；
在一个示例中，在所述衬底100的表面形成电光晶体膜层，所述衬底100靠近所述电光晶体膜层一端的折射率小于所述电光晶体膜层；对所述电光晶体薄膜进行刻蚀，形成光波导104。这里，刻蚀可以采用部分刻蚀或者完全刻蚀，可以通过部分刻蚀形成包括平板结构和脊结构的光波导104；在完全刻蚀的情况下，可以形成脊结构，并以脊结构作为光波导104。需要说明的是，电光晶体膜层可以采用键合或者粘接的方式形成于所述衬底100的表面。在一个示例中，可以在衬底100的表面先形成平板结构，然后在平板结构上形成脊结构，从而形成包括平板结构和脊结构的光波导。在一个示例中，衬底100表面包括有用于制作波导的材料，例如电光晶体膜层。
步骤S603，如图7(c)所示，垂直于所述光波导104的延伸方向，在所述光波导104的两侧分别形成电极；
这里，可以在光波导104的两侧分别形成第一电极和第二电极，在一个示例中，第一电极可以为信号电极，用于施加电压，第二电极可以为接地电极；在一个示例中，第一电极可以为接地电极，第二电极可以为信号电极，用于施加电压。
需要说明的是，第一电极和/或第二电极的材料可以为金、铜、铝等。可以采用光刻、金属溅射或者金属剥离等工艺在光波导104的两侧分别形成第一电极和所述第二电极。
步骤S604，如图7(d)所示，在所述光波导104的两侧分别形成过渡结构，过渡结构的介电常数大于8。
这里，过渡结构可以包括第一过渡结构107和第二过渡结构108，第一过渡结构107位于所述光波导104和所述第一电极105之间，所述第二过渡结构108位于光波导104和所述第二电极106之间。
过渡结构可以采用化学气相沉积(chemi ca l vapor depos it i on,CVD)、溅射、剥离等工艺形成，如图2(a)至2(e)所示，可以形成于衬底100、第一包层102或者本体结构的表面。具体地，在所述光波导104的两侧分别形成过渡结构包括：在光波导和电极远离衬底100的一端形成光刻胶层，去除需要形成过渡结构区域的光刻胶层，在光刻胶层和过渡结构区域远离衬底100的一端形成过渡结构层，去除剩余的光刻胶层，形成过渡结构。过渡结构区域指的是光波导上形成过渡结构的区域。
需要说明的是，S603步骤和S604步骤之间的先后顺序视具体情况而定，在一个示例中，得到如图2(a)至2(c)所示的移相器，可以S603步骤先于S604步骤，也可以S604步骤先于S603步骤；在一个示例中，得到如图2(d)至2(e)所示的移相器，步骤S604在先，步骤S603在后。
可选地，移相器的制造方法还包括：在所述第一电极105和所述本体结构之间、所述第二电极106和所述本体结构之间、所述第一过渡结构107和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构108和所述本体结构之间形成绝缘层，以提高器件的长期稳定性。
可选地，移相器的制造方法还包括在所述光波导104远离所述衬底100一侧形成第二包层101，第二包层101可以为二氧化硅、氮化硅等，第二包层101可以采用化学气相沉积的方式形成。在第二包层101是空气或者真空的情况下，该步骤可以省略。
本申请的实施例中，移相器的制造方法中涉及到的移相器的具体结构以及各具体结构之间的位置关系，参照移相器的具体实施例的说明。
以上为本申请的具体实现方式。应当理解,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (23)
1.一种移相器，其特征在于，包括：衬底、光波导、第一电极、第二电极、第一过渡结构和第二过渡结构，所述光波导设置于所述衬底上；垂直于所述光波导的延伸方向，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述光波导的两侧；所述第一过渡结构位于所述光波导和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于光波导和所述第二电极之间；所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构的介电常数大于所述光波导的介电常数。
2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述光波导包括相互连接的本体结构和脊结构，所述脊结构向远离所述衬底一侧凸出于所述本体结构，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别与所述脊结构间隔设置。
3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，垂直于所述光波导延伸的方向，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述本体结构上并位于所述脊结构的两侧；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述本体结构上，所述第一过渡结构位于所述脊结构和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于脊结构和所述第二电极之间。
4.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，所述第一电极设置于所述第一过渡结构上，所述第二电极设置于所述第二过渡结构上；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述本体结构上，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述脊结构的两侧。
5.根据权利要求1或2所述的移相器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述衬底上，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述衬底上。
6.根据权利要求1或2所述的移相器，其特征在于，所述第一电极设置于所述第一过渡结构上，所述第二电极设置于所述第二过渡结构上；所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别设置于所述衬底上。
7.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一电极和所述本体结构之间以及所述第二电极和所述本体结构之间。
8.根据权利要求7所述的移相器，其特征在于，所述绝缘层还设置于所述第一过渡结构和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构和所述本体结构之间。
9.根据权利要求1-8任一所述的移相器，其特征在于，所述衬底包括基底层和第一包层，所述第一包层设置于所述基底层上，所述光波导设置于所述第一包层上远离所述基底层一侧，所述第一包层的折射率小于所述光波导的折射率。
10.根据权利要求3-9任一所述的移相器，其特征在于，还包括第二包层，所述第二包层覆盖于所述光波导远离所述衬底一侧，所述第二包层的折射率小于所述光波导。
11.根据权利要求10所述的移相器，其特征在于，所述第一过渡结构与所述脊结构之间、所述第二过渡结构与所述脊结构之间填充有所述第二包层。
12.根据权利要求1-11任一所述的移相器，其特征在于，所述光波导的材料为铌酸锂、电光聚合物、铌酸钽、钛酸钡或锆钛酸铅。
13.根据权利要求1-12任一所述的移相器，其特征在于，所述第一过渡结构和/或所述第二过渡结构的材料为钛酸钡、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、LaF3、LaYO3或LaAlO3。
14.根据权利要求1-13任一所述的移相器，其特征在于，所述第一过渡结构和/或所述第二过渡结构的折射率小于所述光波导的折射率。
15.一种电光器件，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的移相器。
16.根据权利要求15所述的电光器件，其特征在于，所述电光器件为电光调制器、电光开关或电场传感器。
17.一种光通信系统，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的移相器、或者如权利要求15或16所述的电光器件。
18.一种移相器的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底的表面形成光波导，所述衬底靠近所述光波导一端的折射率小于所述光波导；
垂直于所述光波导的延伸方向，在所述光波导的两侧分别形成第一电极和所述第二电极，在所述光波导的两侧分别形成第一过渡结构和第二过渡结构，所述第一过渡结构位于所述光波导和所述第一电极之间，所述第二过渡结构位于光波导和所述第二电极之间，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构的介电常数大于所述光波导的介电常数。
19.根据权利要求18所述的移相器的制造方法，其特征在于，所述光波导包括相互连接的本体结构和脊结构，所述脊结构向远离所述衬底一侧凸出于所述本体结构，所述第一过渡结构和所述第二过渡结构分别与所述脊结构间隔设置。
20.根据权利要求19所述的移相器的制造方法，其特征在于，还包括：在所述第一电极和所述本体结构之间以及所述第二电极和所述本体结构之间形成绝缘层。
21.根据权利要求19或20所述的移相器的制造方法，其特征在于，还包括：在所述第一过渡结构和所述本体结构之间以及所述第二过渡结构和所述本体结构之间形成绝缘层。
22.根据权利要求18所述的移相器的制造方法，其特征在于，所述提供衬底包括：
在基底层上形成第一包层，得到所述衬底，所述第一包层的折射率小于所述光波导的折射率；所述电光晶体膜层形成于所述第一包层上远离所述基底层一侧。
23.根据权利要求18所述的移相器的制造方法，其特征在于，还包括在所述光波导远离所述衬底一侧形成第二包层，所述第二包层的折射率小于所述光波导。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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