CN117908280A - 一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤、输出光纤、APE光波导通道、衬底层、隔离层、以及电极层，APE光波导通道嵌设在衬底层中，衬底层和电极层之间设置有隔离层，输入光纤与APE光波导通道的输入端面粘接，输出光纤与APE光波导通道的输出端面粘接，APE光波导通道为弯曲波导，电极层施加的电场调制区域覆盖APE光波导通道，且APE光波导通道所处区域的电场方向与APE光波导通道的晶轴方向平行；本发明的APE光波导通道为弯曲波导，且电极层形成的电场调制区域覆盖弯曲波导，不仅提高非调制寻常光的损耗，同时也提高调制寻常光的损耗，减小剩余幅度调制。
Description
技术领域
本发明属于电光相位调制器技术领域，具体涉及一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，适用于降低电光相位调制器产生的剩余幅度调制。
背景技术
电光相位调制器在光通信、光学成像、光学测量和光学信息处理等领域有广泛的应用。在广泛采用的光频率调制和解调技术中，电光调制器在产生所需的相位调制的同时，通常会出现剩余幅度调制（RAM）。这种寄生信号会对测量结果带来严重的影响。在频率调制谱和调制转移光谱中，RAM会降低基线的平整度和扭曲光谱线型，带来额外的测量误差。随着光电技术的发展和指标要求的提高，研制超低剩余幅度调制的新型电光调制器是十分必要的。
电光相位调制器的基本原理是：当有电压加载在电光晶体上时，由于电光晶体的电光效应，电光材料的晶格会在电压的作用下发生变化，介质折射率也会发生相应的变化。光束通过光波导的时候由于介质折射率的变化而发生相位的改变。然而，由于电光晶体的双折射效应，寻常光（o光）和非寻常光（e光）存在相位差，在调制器输出端两束光发生干涉，产生了剩余幅度调制。
使用块状晶体的电光相位调制器时，一般采用楔角晶体，将寻常光和非寻常光在空间上分开，以达到减小剩余幅度调制的目的。但在集成化要求较高的光路中，该方法已经不再适用。使用波导型电光相位调制器时，一般采用退火质子交换（Annealed proton-exchange, APE）波导，使寻常光具有高传播损耗，以达到减小剩余幅度调制的目的。但在实际的器件中，退火质子交换波导并不能在输出端完全消除寻常光，残留的寻常光会与非寻常光进行干涉，此外在波导外传播的寻常光也会有小部分耦合到输出端，这些都会产生剩余幅度调制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器。
本发明的上述目的通过以下技术手段来实现：
一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤、波导模块、以及输出光纤，波导模块包括APE光波导通道、衬底层、隔离层、以及电极层，APE光波导通道嵌设在衬底层中，衬底层和电极层之间设置有隔离层，输入光纤与APE光波导通道的输入端面粘接，输出光纤与APE光波导通道的输出端面粘接，APE光波导通道为弯曲波导，电极层施加的电场调制区域覆盖APE光波导通道，且APE光波导通道所处区域的电场方向与APE光波导通道的晶轴方向平行。
如上所述APE光波导通道的输入端面和输出端面分别设置在衬底层的相邻的两个侧面上、或者分别设置在衬底层的相对的两个侧面上、或者分别设置在衬底层的同一侧面上。
如上所述APE光波导通道采用z切光波导，晶轴方向为垂直于APE光波导通道顶面，衬底层上铺设有隔离层，隔离层上铺设有电极层，电极层包括第一电极层、第二电极层、以及第三电极层，第一电极层和第三电极层位于第二电极层两侧，第二电极层位于APE光波导通道的正上方，在竖直向下的方向上第二电极层将APE光波导通道完全覆盖，第二电极层与第一电极层形成的电场以及第二电极层与第三电极层形成的电场在APE光波导通道所处区域的电场方向均与APE光波导通道的晶轴方向平行。
如上所述第二电极层和APE光波导通道在衬底层上的垂直投影的中心线重合，第一电极层在衬底层上的垂直投影的中心线的各点与APE光波导通道在衬底层上的垂直投影的中心线的最小距离均相等，第三电极层在衬底层上的垂直投影上的中心线的各点与APE光波导通道在衬底层上的垂直投影的中心线的最小距离均相等。
如上所述APE光波导通道采用z切光波导，晶轴方向为垂直于APE光波导通道顶面，衬底层包括第一衬底层和第二衬底层，隔离层包括第一隔离层和第二隔离层，电极层包括第一电极层和第二电极层，APE光波导通道嵌设在第二衬底层中，APE光波导通道的顶面和第二衬底层的顶面平齐，第二隔离层的底面设置在第二衬底层和APE光波导通道顶面，第二电极层设置在第二隔离层的顶面且位于APE光波导通道上方，第一电极层嵌设在第一衬底层的顶面，第一电极层的顶面和第一衬底层的顶面平齐，第一电极层的顶面和第二衬底层的底面之间以及第一衬底层的顶面和第二衬底层的底面之间设置有第一隔离层，第二电极层和第一电极层形成的电场的电场方向与APE光波导通道的晶轴方向平行。
如上所述APE光波导通道采用x切光波导，晶轴方向为平行于APE光波导通道顶面且垂直于APE光波导通道轴向方向，电极层包括第一电极层和第二电极层，APE光波导通道、第一电极层、以及第二电极层均为U型，第一电极层铺设在APE光波导通道外侧的衬底层上，衬底层上的第一电极层与APE光波导通道之间的区域为隔离层，第一电极层的中心轴的各点与APE光波导通道的中心轴的最小距离均相等，第二电极层铺设在APE光波导通道内侧的衬底层上，衬底层上第二电极层与APE光波导通道之间的区域为隔离层，第二电极层的中心轴的各点与APE光波导通道的中心轴的最小距离均相等，第二电极层与第一电极层形成的电场在APE光波导通道所处区域的电场方向与APE光波导通道的晶轴方向平行。
如上所述输入光纤和输出光纤为保偏光纤，输入光纤和输出光纤的端面研磨方式均为APC，第一电极层和第二电极层采用推挽调制电极。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明将波导型的电光调制器中采用退火质子交换工艺形成的APE光波导通道设计成弯曲波导，且电极层形成的电场调制区域覆盖弯曲波导，不仅提高非调制寻常光的损耗，同时也提高调制寻常光的损耗，减小剩余幅度调制，获得低剩余幅度调制的波导型的电光调制器，也大幅度降低了波导型的电光调制器性能受环境变量(如温度和应力)的影响，更进一步减小了剩余幅度调制。
附图说明
图1为本发明的实施例1中弯曲波导电光相位调制器的结构示意图；
图2为本发明的实施例1中弯曲波导电光相位调制器的展现出APE光波导通道的结构示意图；
图3为本发明的沿图2中面S的剖面图；
图4为本发明的实施例2中弯曲波导电光相位调制器的结构示意图；
图5为本发明的沿图4中面S的剖面图；
图6为本发明的实施例3中弯曲波导电光相位调制器的结构示意图；
图7为本发明的沿图6中面S的剖面图；
附图标记和对应的部件名称：
1—输入光纤；2—波导模块；3—输出光纤；21—APE光波导通道；22—衬底层；23—隔离层；24—电极层；221—第一衬底层；222—第二衬底层；231—第一隔离层；232—第二隔离层；241—第一电极层；242—第二电极层；243—第三电极层；41—输入激光；42—非寻常光；43—寻常光；44—输出激光；51—输入端面；52—输出端面。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并非是对本发明的限制。
实施例1
一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤1、波导模块2、以及输出光纤3，波导模块2包括APE光波导通道21、衬底层22、隔离层23、以及电极层24，APE光波导通道21嵌设在衬底层22中，衬底层22和电极层24之间设置有隔离层23，APE光波导通道21为弯曲波导，即APE光波导通道21至少存在一个弯曲转角，输入光纤1与APE光波导通道21的输入端面51粘接，输出光纤3与APE光波导通道21的输出端面52粘接，APE光波导通道21所处区域的电场方向与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行。
APE光波导通道21的输入端面51和输出端面52设置在衬底层22的相邻的两个侧面上。
本实施例中，APE光波导通道21采用z切铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂的光波导（即采用z切光波导），APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向为垂直于APE光波导通道21顶面。
APE光波导通道21所处区域的电场方向与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行可以最大程度地利用铌酸锂晶体的电光效应。
衬底层22上铺设有隔离层23，隔离层23上铺设有电极层24，电极层24包括第一电极层241、第二电极层242、以及第三电极层243，第一电极层241、第二电极层242、以及第三电极层243的走向均与APE光波导通道21的走向相同，即：第二电极层242和APE光波导通道21在衬底层22上的垂直投影的中心线重合，第一电极层241在衬底层22上的垂直投影的中心线的各点与APE光波导通道21在衬底层22上的垂直投影的中心线的最小距离均相等，第三电极层243在衬底层22上的垂直投影上的中心线的各点与APE光波导通道21在衬底层22上的垂直投影的中心线的最小距离均相等，第一电极层241和第三电极层243位于第二电极层242两侧，第二电极层242位于APE光波导通道21的正上方，在竖直向下的方向上第二电极层242将APE光波导通道21的顶部完全覆盖，第二电极层242与第一电极层241形成的电场以及第二电极层242与第三电极层243形成的电场在APE光波导通道21所处区域的电场方向均与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行。
本发明的电极之间形成的电场的所有区域均为电场调制区域，没有电场的区域是非电场调制区域。在本实施例中，第二电极层242与第一电极层241形成的电场的区域以及第二电极层242与第三电极层243形成的电场的区域为电场调制区域。
输入激光41通过输入光纤1入射进APE光波导通道21，由于双折射效应，输入激光41在APE光波导通道21中分为非寻常光42（e光）和寻常光43（o光），在波导模块2中，寻常光43以散射的形式向四周传播；非寻常光42在APE光波导通道21中发生全反射，从而沿着APE光波导通道21传播，最后通过APE光波导通道21的输出端面52被耦合进输出光纤3中。
寻常光43包括非调制寻常光和调制寻常光，在电场调制区域内的寻常光43为调制寻常光，在非电场调制区域的寻常光43为非调制寻常光。
APE光波导通道21采用弯曲波导，可以使输入光纤1与输出光纤3在水平方向上产生位移，避免衬底层22中的光耦合进输出光纤3中。此外在电场调制区域的APE光波导通道21存在弯曲部分，使得弯曲部分的APE光波导通道21对寻常光43进行衰减，从而减小剩余幅度调制，获得低剩余幅度调制的波导型的电光调制器，也大幅度降低了波导型的电光调制器性能受环境变量(如温度和应力)的影响。
输入光纤1和输出光纤3均为保偏光纤，用于保持输入激光41和输出激光44的偏振态。
输入光纤1和输出光纤3的端面研磨方式均为APC，APE光波导通道21的输入端面51也研磨出与输入光纤1的APC端面相同的APC端面，即APE光波导通道21的输入端面51的APC端面的斜面角度与输入光纤1的APC端面的斜面角度相同或者互补，APE光波导通道21的输出端面52研磨出与输出光纤3的APC端面相同的APC端面，即APE光波导通道21的输出端面52的APC端面的斜面角度与输出光纤3的APC端面的斜面角度相同或者互补，使输入光纤1和输出光纤3分别与APE光波导通道21的输入端面51和输出端面52的接触更紧密，并且将光通过斜面角度反射到输入光纤1的包层而不是直接返回到光源处，减小回波损耗，斜面角度通常为8°。
衬底层22采用铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂衬底。
隔离层23采用为二氧化硅或三氧化二铝，用于减少金属电极吸收带来的光波损耗。
第一电极241、第二电极242、以及第三电极243采用推挽调制电极。
本实施例中，采用退火质子交换工艺形成APE光波导通道21。
实施例2
一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤1、波导模块2、以及输出光纤3，波导模块2包括APE光波导通道21、衬底层22、隔离层23、电极层24，APE光波导通道21嵌设在衬底层22中，衬底层22和电极层24之间设置有隔离层23，APE光波导通道21为弯曲波导，即APE光波导通道21至少存在一个弯曲转角，输入光纤1与APE光波导通道21的输入端面51粘接，输出光纤3与APE光波导通道21的输出端面52粘接。
本实施例中，APE光波导通道21为z切铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂的光波导（即采用z切光波导），APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向为垂直于APE光波导通道21顶面。
衬底层22包括第一衬底层221和第二衬底层222，隔离层23包括第一隔离层231和第二隔离层232，电极层24包括第一电极层241和第二电极层242，APE光波导通道21嵌设在第二衬底层222中，优选的，APE光波导通道21的顶面和第二衬底层222的顶面平齐。第二隔离层232的底面设置在第二衬底层222和APE光波导通道21顶面，第二电极层242设置在第二隔离层232的顶面且位于APE光波导通道21上方。第一电极层241嵌设在第一衬底层221的顶面，优选的，第一电极层241的顶面和第一衬底层221的顶面平齐。第一电极层241的顶面和第二衬底层222的底面之间以及第一衬底层221的顶面和第二衬底层222的底面之间设置有第一隔离层231。第二电极层242和第一电极层241形成的电场的电场方向与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行。
第二电极层242和第一电极层241形成的电场的区域为本实施例的电场调制区域。
第一电极层241和第二电极层242形成的电场完全覆盖APE光波导通道21。
输入激光41通过输入光纤1入射进APE光波导通道21。由于波导材料的双折射效应，激光在光APE波导层21中分为非寻常光42和寻常光43。在波导模块2中，寻常光43以散射的形式向四周传播；非寻常光42在APE光波导通道21中发生全反射，从而沿着APE光波导通道21传播，最后通过APE光波导通道21的输出端面52被耦合进输出光纤3中。
APE光波导通道21采用弯曲波导，可以使输入光纤1与输出光纤3在水平方向上产生位移，避免第二衬底层222中的光耦合进输出光纤3中。此外在电场调制区域的波导存在弯曲部分，使得弯曲部分的APE光波导通道21对寻常光43进行衰减，从而减小剩余幅度调制，获得低剩余幅度调制的波导型的电光调制器，也大幅度降低了波导型的电光调制器性能受环境变量(如温度和应力)的影响。
输入光纤1和输出光纤3为保偏光纤，用于保持输入激光41和输出激光44的偏振态。
输入光纤1和输出光纤3的端面研磨方式均为APC，APE光波导通道21的输入端面51也研磨出与输入光纤1的APC端面相同的APC端面，APE光波导通道21的输出端面52研磨出与输出光纤3的APC端面相同的APC端面，使输入光纤1和输出光纤3分别与APE光波导通道21的输入端面51和输出端面52的接触更紧密，并且将光通过其斜面角度反射到输入光纤1的包层而不是直接返回到光源处，减小回波损耗，斜面角度通常为8°。
第一衬底层221和第二衬底层222均采用铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂衬底。
隔离层23采用二氧化硅或三氧化二铝，用于减少金属电极吸收带来的光波损耗。
第一电极241和第二电极242采用推挽调制电极。
本实施例中，采用退火质子交换工艺形成APE光波导通道21。
实施例3
一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤1、波导模块2、以及输出光纤3，波导模块2包括APE光波导通道21、衬底层22、以及电极层24，APE光波导通道21嵌设在衬底层22中，衬底层22和电极层24之间设置有隔离层23，APE光波导通道21为弯曲波导，即APE光波导通道21至少存在一个弯曲转角，输入光纤1与APE光波导通道21的输入端面51粘接，输出光纤3与APE光波导通道21的输出端面52粘接，电场调制区域的电场方向与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行。
本实施例中，APE光波导通道21为x切铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂的光波导（即采用x切光波导），APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向为平行于APE光波导通道21顶面且垂直于APE光波导通道21轴向方向。
APE光波导通道21的输入端面51和输出端面52均位于衬底层22的同一侧面上。
电极层24包括第一电极层241和第二电极层242，APE光波导通道21、第一电极层241、以及第二电极层242均为U型，第一电极层241铺设在APE光波导通道21外侧的衬底层22上，衬底层22上第一电极层241与APE光波导通道21之间的区域作为隔离层23，第二电极层242铺设在APE光波导通道21内侧的衬底层22上，衬底层22上第二电极层242与APE光波导通道21之间的区域作为隔离层23，第二电极层242与第一电极层241形成的电场在APE光波导通道21所处区域的电场方向与APE光波导通道21的晶轴（Z轴）方向平行。
优选的，第一电极层241的中心轴的各点与APE光波导通道21的中心轴的最小距离均相等，第二电极层242的中心轴的各点与APE光波导通道21的中心轴的最小距离均相等。
第二电极层242与第一电极层241形成的电场的区域为本实施例的电场调制区域。
输入激光41通过输入光纤1入射进APE光波导通道21。由于波导材料的双折射效应，激光在光APE波导层21中分为非寻常光42和寻常光43。在波导模块2中，寻常光43以散射的形式向四周传播；非寻常光42在APE光波导通道21中发生全反射，从而沿着APE光波导通道21传播，最后通过APE光波导通道21的输出端面52被耦合进输出光纤3中。
APE光波导通道21采用弯曲波导，可以使输入光纤1和输出光纤3在水平方向上产生位移，避免衬底层22中的光耦合进输出光纤3中。此外在电场调制区域的波导存在弯曲部分，使得弯曲部分的APE光波导通道21波导对寻常光43进行衰减，从而减小剩余幅度调制，获得低剩余幅度调制的波导型的电光调制器，也大幅度降低了波导型的电光调制器性能受环境变量(如温度和应力)的影响。
输入光纤1和输出光纤3为保偏光纤，用于保持输入激光41和输出激光44的偏振态。
输入光纤1和输出光纤3的端面研磨方式为APC，APE光波导通道21的输入端面51也研磨出与输入光纤1的APC端面相同的APC端面，APE光波导通道21的输出端面52研磨出与输出光纤3的APC端面相同的APC端面，使输入光纤1和输出光纤3分别与APE光波导通道21的输入端面51和输出端面52的接触更紧密，并且将光通过其斜面角度反射到输入光纤1的包层而不是直接返回到光源处，减小回波损耗，斜面角度通常为8°。
衬底层22采用铌酸锂或掺氧化镁的铌酸锂衬底。
第一电极241和第二电极242采用推挽调制电极。
本实施例中，采用退火质子交换工艺形成APE光波导通道21。
需要指出的是，本发明中所描述的实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，包括输入光纤（1）、波导模块（2）、以及输出光纤（3），其特征在于，波导模块（2）包括APE光波导通道（21）、衬底层（22）、隔离层（23）、以及电极层（24），APE光波导通道（21）嵌设在衬底层（22）中，衬底层（22）和电极层（24）之间设置有隔离层（23），输入光纤（1）与APE光波导通道（21）的输入端面（51）粘接，输出光纤（3）与APE光波导通道（21）的输出端面（52）粘接，APE光波导通道（21）为弯曲波导，电极层（24）施加的电场调制区域覆盖APE光波导通道（21），且APE光波导通道（21）所处区域的电场方向与APE光波导通道（21）的晶轴方向平行。
2.根据权利要求1所述一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述APE光波导通道（21）的输入端面（51）和输出端面（52）分别设置在衬底层（22）的相邻的两个侧面上、或者分别设置在衬底层（22）的相对的两个侧面上、或者分别设置在衬底层（22）的同一侧面上。
3.根据权利要求2所述一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述APE光波导通道（21）采用z切光波导，晶轴方向为垂直于APE光波导通道（21）顶面，衬底层（22）上铺设有隔离层（23），隔离层（23）上铺设有电极层（24），电极层（24）包括第一电极层（241）、第二电极层（242）、以及第三电极层（243），第一电极层（241）和第三电极层（243）位于第二电极层（242）两侧，第二电极层（242）位于APE光波导通道（21）的正上方，在竖直向下的方向上第二电极层（242）将APE光波导通道（21）完全覆盖，第二电极层（242）与第一电极层（241）形成的电场以及第二电极层（242）与第三电极层（243）形成的电场在APE光波导通道（21）所处区域的电场方向均与APE光波导通道（21）的晶轴方向平行。
4.根据权利要求3所述一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述第二电极层（242）和APE光波导通道（21）在衬底层（22）上的垂直投影的中心线重合，第一电极层（241）在衬底层（22）上的垂直投影的中心线的各点与APE光波导通道（21）在衬底层（22）上的垂直投影的中心线的最小距离均相等，第三电极层（243）在衬底层（22）上的垂直投影上的中心线的各点与APE光波导通道（21）在衬底层（22）上的垂直投影的中心线的最小距离均相等。
5.根据权利要求2所述一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述APE光波导通道（21）采用z切光波导，晶轴方向为垂直于APE光波导通道（21）顶面，衬底层（22）包括第一衬底层（221）和第二衬底层（222），隔离层（23）包括第一隔离层（231）和第二隔离层（232），电极层（24）包括第一电极层（241）和第二电极层（242），APE光波导通道（21）嵌设在第二衬底层（222）中，APE光波导通道（21）的顶面和第二衬底层（222）的顶面平齐，第二隔离层（232）的底面设置在第二衬底层（222）和APE光波导通道（21）顶面，第二电极层（242）设置在第二隔离层（232）的顶面且位于APE光波导通道（21）上方，第一电极层（241）嵌设在第一衬底层（221）的顶面，第一电极层（241）的顶面和第一衬底层（221）的顶面平齐，第一电极层（241）的顶面和第二衬底层（222）的底面之间以及第一衬底层（221）的顶面和第二衬底层（222）的底面之间设置有第一隔离层（231），第二电极层（242）和第一电极层（241）形成的电场的电场方向与APE光波导通道（21）的晶轴方向平行。
6.根据权利要求2所述一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述APE光波导通道（21）采用x切光波导，晶轴方向为平行于APE光波导通道（21）顶面且垂直于APE光波导通道（21）轴向方向，电极层（24）包括第一电极层（241）和第二电极层（242），APE光波导通道（21）、第一电极层（241）、以及第二电极层（242）均为U型，第一电极层（241）铺设在APE光波导通道（21）外侧的衬底层（22）上，衬底层（22）上的第一电极层（241）与APE光波导通道（21）之间的区域为隔离层（23），第一电极层（241）的中心轴的各点与APE光波导通道（21）的中心轴的最小距离均相等，第二电极层（242）铺设在APE光波导通道（21）内侧的衬底层（22）上，衬底层（22）上第二电极层（242）与APE光波导通道（21）之间的区域为隔离层（23），第二电极层（242）的中心轴的各点与APE光波导通道（21）的中心轴的最小距离均相等，第二电极层（242）与第一电极层（241）形成的电场在APE光波导通道（21）所处区域的电场方向与APE光波导通道（21）的晶轴方向平行。
7.根据权利要求4、权利要求5、权利要求6所述任意一种低剩余幅度调制的弯曲波导电光相位调制器，其特征在于，所述输入光纤（1）和输出光纤（3）均为保偏光纤，输入光纤（1）和输出光纤（3）的端面研磨方式均为APC，第一电极层（241）和第二电极层（242）采用推挽调制电极。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| US20140368828A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Medlumics, S.L. | Electro-Optical Silicon-Based Phase Modulator with Null Residual Amplitude Modulation |
| CN105527732A (zh) * | 2014-10-15 | 2016-04-27 | 埃艾克斯布鲁公司 | 电光相位调制器 |
| CN105527733A (zh) * | 2014-10-15 | 2016-04-27 | 埃艾克斯布鲁公司 | 电光相位调制器及调制方法 |
| US20180307064A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-10-25 | Shanxi University | Device for reducing residual amplitude modulation |
| CN114280820A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-05 | 华中科技大学 | 一种薄膜铌酸锂调制器 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140368828A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Medlumics, S.L. | Electro-Optical Silicon-Based Phase Modulator with Null Residual Amplitude Modulation |
| CN105527732A (zh) * | 2014-10-15 | 2016-04-27 | 埃艾克斯布鲁公司 | 电光相位调制器 |
| CN105527733A (zh) * | 2014-10-15 | 2016-04-27 | 埃艾克斯布鲁公司 | 电光相位调制器及调制方法 |
| US20180307064A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-10-25 | Shanxi University | Device for reducing residual amplitude modulation |
| CN114280820A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-05 | 华中科技大学 | 一种薄膜铌酸锂调制器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘芳;王春;李刘锋;陈李生;: "基于腔内电光调制的染料激光频率噪声压制", 中国激光, no. 05, 10 May 2013 (2013-05-10) * |
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