CN1200303C - 非对称电极y分叉波导数字光开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非对称电极Y分叉波导数字光开关。包括制作在衬底内的Y分叉波导，波导上覆有SiO2缓冲层，在一分支波导段SiO2缓冲层上装有信号电极和地电极，在另一分支波导段SiO2缓冲层上装有另一地电极和另一信号电极，两信号电极相连，两地电极相连。将其中的一信号电极和地电极延长至Y分叉波导的过渡区，其中信号电极一边与过渡区波导的中线重合，形成非对称电极。本发明在传统对称电极的基础上提出非对称电极设计，有效地提高了开关特性，通过计算机仿真模拟，得到TM模开关电压6.5V左右时串扰＜-26dB，比传统对称式电极结构串扰减小了近6dB，并且开关电压在6～10V之间串扰＜-20dB，器件选用Ti扩散LiNbO3材料可以获得较高的开关速度和较低的插入损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种非对称电极Y分叉波导数字光开关。
背景技术
随着光纤通信技术的发展和密集波分复用(DWDM)系统的应用，在光波密集波分复用基础上组建全光传输网是通信技术发展的必然结果。在全光网中，光分插复用器件(OADM)和光交叉连接(OXC)是不可缺少的网络节点设备，而这些设备则迫切需要性能良好、价格合理的各种光器件，包括光开关和光开关阵列。
光开关是将光从一个通路转换到另一个通路的装置。Y分叉数字波导型光开关主要是利用材料的电光效应或热光效应，在外加电压的作用下改变材料的等效折射率，使得两个分支波导变得不对称，实现光路的转换。
LiNbO3材料具有较高的电光系数，在集成光学领域有着广泛的应用。在传统的Z切LiNbO3基的数字光开关中应用的是对称的电极结构，即两分支波导上的电极是对称的，如文献Electronics Letters，27(1)，pp.24～25，1991.中所描述的对称电极结构。在利用电极改变分支波导等效折射率实现光路转换的过程中，电极与分叉点的距离对于开关性能有着重要影响，电极距分叉点越近开关性能越好，但由于实际工艺条件不可能将两分支波导上的电极都做到分叉点处，因此造成Z切LiNbO3Y分叉数字开关的串扰和开关电压比较大。
目前利用LiNbO3材料制作的开关单元器件，所能达到的技术指标为：串扰＜-15dB时对于TM模开关电压在15V左右，TE模开关电压在30V左右。由于目前数字开关的串扰较高，不适合光网络中的应用(光网络中一般要求开关串扰＜-20dB)。
发明内容
本发明的目的是提供一种非对称电极Y分叉波导数字光开关。将一组电极延伸到分叉波导的过渡区，这样使得光波在分叉波导的过渡区就受到电极作用，从而有效地提高了开关的性能。
本发明采用的技术方案如下：包括制作在衬底内的Y分叉波导，波导上覆有SiO2缓冲层，利用真空蒸发或溅射技术在SiO2缓冲层上沉积一层金属薄膜，再利用光刻技术刻出电极图形，在一分支波导段SiO2缓冲层上形成信号电极和地电极，两电极平行，在另一分支波导段SiO2缓冲层上形成另一地电极和另一信号电极，同样，两电极平行。两信号电极相连，两地电极相连。将其中的一信号电极和地电极延长至Y分叉波导的过渡区，其中信号电极的一边与过渡区波导的中线重合，形成非对称电极结构。
本发明具有的有益效果：本改进发明在传统的对称电极的基础上提出非对称电极设计，有效地提高了开关特性，通过计算机仿真模拟，得到TM模开关电压6.5V左右时，串扰＜-26dB比传统对称式电极结构串扰减小了近6dB，并且开关电压在6～10V之间串扰＜-20dB，器件选用Ti扩散LiNbO3材料可以获得较高的开关速度和较低的插入损耗。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是图1A-A的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，1，2a和2b为Ti扩散LiNbO3波导；3，4之间为Y分叉波导的过渡区；6，7和8，9分别为覆盖在分支波导上的电极，其中电极7分为7a和7b两部分，7a位于过渡区3，4之间，7a的一边与过渡区波导的中线重合，电极7，9极性相同且为信号电极，电极6，8极性相同且为地电极；10为信号电极7与地电极8之间最小间距1～1.5微米；11为信号电极7与地电极8之间最大间距；12为信号电极与地电极的间距；15为信号电极引入焊点，其中焊点为100×150微米的矩形；16为地电极引入焊点，其中焊点为100×150微米的矩形；5为Y分叉波导的分支波导与弯曲波导的连接处。
如图2所示，2a和2b为制作在衬底14内的波导，13为波导上覆的SiO2缓冲层，6，7和9，8为分支波导段SiO2缓冲层上装配的地电极和信号电极。
具体实例：Y分叉波导是利用Ti扩散进入LiNbO3中产生光波导，其中Ti条宽度8微米，Ti膜厚度0.05微米，在1050℃下通湿氧扩散9小时得到波导。
波导制作完成后在衬底上再制作一层SiO2缓冲层图2中13，SiO2缓冲层13厚0.2微米，再在缓冲层上制作金属电极(金或铝)6，7，8，9。
Claims (1)
1.一种非对称电极Y分叉波导数字光开关，包括制作在衬底内的Y分叉波导，波导上覆有SiO2缓冲层，在SiO2缓冲层上利用真空蒸发或溅射技术沉积一层金属薄膜，再利用光刻技术刻出电极图形，在一分支波导段SiO2缓冲层上形成信号电极和地电极，两电极平行，在另一分支波导段SiO2缓冲层上形成另一地电极和另一信号电极，同样，两电极平行，两信号电极相连，两地电极相连，其特征在于：将其中的一信号电极和地电极延长至Y分叉波导的过渡区，信号电极的一边与过渡区波导的中线重合，形成非对称电极结构。
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