CN1760708A - 一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关 - Google Patents

一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关，光波导基于聚合物材料，光波导具有脊型结构或条型结构；光开关采用马赫－曾德尔干涉结构；在一个干涉臂两侧沿干涉臂长度方向分别设置两对开关电极，或在另一个干涉臂两侧沿干涉臂长度方向再分别设置两对开关电极，每对电极均在所处干涉臂的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂上的两对开关电极的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。利用极化电场控制极化电光聚合物材料偏振依赖特性这一特点，本发明的光开关可以既具有高速性能，又具有偏振无关性能。

Description

一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关
技术领域
本发明涉及一种光通信器件，特别是涉及一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关。
背景技术
光开关是光通信与光信息处理系统中的重要元器件之一。目前实现光开关的方案有多种，包括传统的机械结构光开关、基于微机械技术的光开关、基于液晶技术的光开关等。这些光开关在一定程度上能够满足现有通信系统的需要，但是对于高速开关的要求，受限于技术本身固有特点，这些技术均无法满足。采用集成光子技术是研制具有低驱动电压、紧凑结构、大规模阵列和可集成化的主要技术，是光器件的重要发展方向。采用热光效应，目前也已经有产品化的光开关，但是由于热场的产生与耗散速度限制，开关速度目前仅为毫秒级，与上面所述技术支持下的光开关速度在同一数量级。为了实现高速的光开关，特别是亚微秒、纳秒、甚至更高速的开关响应，需要采用电光效应等高速效应来设计并实现光开关器件。然而，由于电光效应具有偏振依赖性，目前基于电光效应所研制的各种光开关均具有偏振相关性，这对于实际应用来说是不可以接受的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电光聚合物材料的具有偏振无关特性的光开关。本发明利用极化电场控制极化电光聚合物材料偏振依赖特性这一特点，设计出的偏振无关光相位调制光路，实现具有偏振无关特性的光开关。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
包括芯层、上限制层、下限制层和衬底的光波导，光波导具有脊型结构或条型结构；包括一个输入端口或另一个输入端口、3dB耦合器结构、两个干涉臂、2×2的干涉器结构和两个输出端口并采用马赫-曾德尔干涉结构的光开关。在一个干涉臂两侧沿干涉臂长度方向分别设置两对开关电极，每对电极均在所处干涉臂的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂上的两对开关电极的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
在另一个干涉臂两侧沿干涉臂长度方向分别设置两对开关电极，每对电极均在所处干涉臂的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂上的两对开关电极的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
所述的3dB耦合器结构为X结结构、定向耦合器结构、多耦合干涉耦合器结构或Y分支器结构。
所述的2×2的干涉器结构为X结结构、定向耦合器结构或多耦合干涉耦合器结构。
本发明具有的有益效果是：
本发明利用极化电场控制极化电光聚合物材料偏振依赖特性这一特点，因此，本发明的光开关可以既具有高速性能，又具有偏振无关性能。
附图说明
图1是单臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是双臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图4的B-B剖视图；
图7是3dB耦合器与干涉器采用X结结构的双臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图；
图8是3dB耦合器与干涉器采用定向耦合器结构的双臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图；
图9是3dB耦合器与干涉器采用多模干涉耦合器结构的双臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图；
图10是3dB耦合器采用Y分支器结构、干涉器采用X结结构的双臂设置电极的偏振无关的聚合物电光光开关结构图。
图中：1、输入端口，2、输入端口，3、3dB耦合器，4、马赫-曾德尔干涉结构的干涉臂，5、马赫-曾德尔干涉结构的干涉臂，6、干涉器，7、输出端口，8、输出端口，9、10和11、12为两对开关电极，13、14和15、16为两对开关电极，17、光波导芯层，18、光波导上限制层，19、光波导下限制层，20、衬底，23、X结结构，26、X结结构，33、定向耦合器结构，36、定向耦合器结构，43、多耦合干涉耦合器结构，46、多耦合干涉耦合器结构，53、Y分支器结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明包括芯层17、上限制层18、下限制层19和衬底20的光波导，光波导具有脊型结构或条型结构；包括一个输入端口1或另一个输入端口2、3dB耦合器结构3、两个干涉臂4，5、2×2的干涉器结构6和两个输出端口7，8并采用马赫-曾德尔干涉结构的光开关。在一个干涉臂4两侧沿干涉臂4长度方向分别设置两对开关电极9、10和11、12，每对电极均在所处干涉臂4的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂4上的两对开关电极9、10和11、12的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
如图4、图5、图6所示，还可在另一个干涉臂5两侧沿干涉臂5长度方向分别设置两对开关电极13、14和15、16，每对电极均在所处干涉臂5的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂5上的两对开关电极13、14和15、16的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
如图7、图8、图9、图10所示，所述的3dB耦合器结构3为X结结构23、定向耦合器结构33、多耦合干涉耦合器结构43或Y分支器结构53。
如图7、图8、图9、图10所示，所述的2×2的干涉器结构6为X结结构26、定向耦合器结构36或多耦合干涉耦合器结构46。
本发明的实施方式有多种，以下为实施例，但决非仅限于这些实施例。
以硅片为衬底，先将硅片氧化，采用溅射、光刻与腐蚀方法制作出光开关的下电极。然后，采用旋转涂敷成膜法制作一层聚合物NOA61作为下限制层，热固化后，旋涂一层电光聚合物DR1/PMMA或者CLD1/APC作为波导芯层，热固化，经光刻与干法刻蚀后制作出脊型波导芯区，再旋涂上限制层NOA61，热固化。再次采用溅射、光刻与腐蚀方法，制作出光开关的上电极。此时，将光开关芯片置于120度热控平台上，在光开关的上下电极间加上约900V的极化电压，约30分钟后，将热控平台的温度降至室温，撤去所加极化电压，即制作出偏振无关的聚合物电光光开关。
在所制作的光开关中，波导结构可以采用脊波导，或者条波导，这其中的波导结构选择由聚合物材料的光学折射率特性决定。光开关的马赫-曾德尔干涉结构中，3dB耦合器可采用X结结构23、定向耦合器结构33、多耦合干涉耦合器结构43或Y分支器结构53，干涉器可采用X结结构26、定向耦合器结构36、或多耦合干涉耦合器结构46，从而2×2或者1×2光开关。
在单臂设置电极的光开关制作过程中，对电光聚合物材料的极化场设置为45°倾角，完成极化后，即完成光开关的制作。使用时对单臂上的两对电极同时施加等效的开关电压，即可实现基于赫-曾德尔干涉结构的偏振无关光开关功能。
在双臂设置电极的光开关制作过程中，对双臂电光聚合物材料的极化场同时设置为45°倾角向上或向下(或者同时设置为45°倾角向左或向右)，完成极化后，即完成光开关的制作。使用时，对双臂上的两对电极同时施加等效的开关电压，但所形成的电场方向应该分别为45°倾角向上和向下(或者分别为45°倾角向左和向右)，构成电推挽工作，即可实现基于赫-曾德尔干涉结构的偏振无关光开关功能。
在双臂设置电极的光开关制作过程中，对双臂电光聚合物材料的极化场分别设置为45°倾角向上和向下(或者分别设置为45°倾角向左和向右)，构成光推挽结构，完成极化后，即完成光开关的制作。使用时，对双臂上的两对电极同时施加等效的开关电压，并且所形成的电场方向同时45°倾角向上或向下(或者同时为45°倾角向左或向右)，即可实现基于赫-曾德尔干涉结构的偏振无关光开关功能。

Claims (4)

1、一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关，包括芯层(17)、上限制层(18)、下限制层(19)和衬底(20)的光波导，光波导具有脊型结构或条型结构；包括一个输入端口(1)或另一个输入端口(2)、3dB耦合器结构(3)、两个干涉臂(4，5)、2×2的干涉器结构(6)和两个输出端口(7，8)并采用马赫-曾德尔干涉结构的光开关；其特征在于：在一个干涉臂(4)两侧沿干涉臂(4)长度方向分别设置两对开关电极(9、10和11、12)，每对电极均在所处干涉臂(4)的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂(4)上的两对开关电极(9、10和11、12)的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
2、根据权利要求1所述的一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关，其特征在于：在另一个干涉臂(5)两侧沿干涉臂(5)长度方向分别设置两对开关电极(13、14和15、16)，每对电极均在所处干涉臂(5)的聚合物光波导芯区形成等效的与水平成45°倾角的电场，而同一干涉臂(5)上的两对开关电极(13、14和15、16)的等效长度相等，并且所形成的两个电场间相互垂直。
3、根据权利要求1所述的一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关，其特征在于：所述的3dB耦合器结构(3)为X结结构(23)、定向耦合器结构(33)、多耦合干涉耦合器结构(43)或Y分支器结构(53)。
4、根据权利要求1所述的一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关，其特征在于：所述的2×2的干涉器结构(6)为X结结构(26)、定向耦合器结构(36)或多耦合干涉耦合器结构(46)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105759463A (zh) * 2015-07-03 2016-07-13 苏州峰通光电有限公司 一种波导热光开关及其制作方法
CN106647101A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 上海科技大学 电光逻辑或非门
CN108627919A (zh) * 2018-05-11 2018-10-09 浙江大学 一种偏振不敏感的硅基光开关

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487889A (zh) * 2013-08-12 2014-01-01 上海交通大学 基于双谐振腔耦合马赫-曾德尔光开关结构

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028979A (ja) * 1998-07-13 2000-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 偏波無依存光制御素子
CN2479520Y (zh) * 2001-06-14 2002-02-27 浙江大学 行波电极型零空隙定向耦合型光开关
EP1403692A1 (en) * 2002-09-26 2004-03-31 Corning O.T.I. SRL Electro-optic devices
CN2828856Y (zh) * 2005-11-14 2006-10-18 浙江大学 一种基于电光聚合物材料的偏振无关光开关

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105759463A (zh) * 2015-07-03 2016-07-13 苏州峰通光电有限公司 一种波导热光开关及其制作方法
CN106647101A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 上海科技大学 电光逻辑或非门
CN106647101B (zh) * 2016-12-23 2019-12-31 上海科技大学 电光逻辑或非门
CN108627919A (zh) * 2018-05-11 2018-10-09 浙江大学 一种偏振不敏感的硅基光开关

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