CN216248666U - 铌酸锂调制器的芯片布局结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铌酸锂调制器的芯片布局结构，包括芯片，所述芯片包括基板、形成在基板上的行波电极和光波导结构，所述光波导结构采用折叠的铌酸锂薄膜，所述基板上设置有用于数据传输的高速接口、DC接口、光输入接口和光输出接口，其特征在于：所述基板呈多边形并且包括第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，所述高速接口设置在基板的第一侧边上，所述DC接口设置在基板的第二侧边和/或第四侧边上，所述光输入接口和光输出接口则设置在基板的第三侧边上。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过将高速接口设置在与DC和光学接口不同的一侧，使得高速连接不受DC和光学的干扰，且光学连接能够有足够的空间。

Description

铌酸锂调制器的芯片布局结构

技术领域

本实用新型涉及光通信技术，尤其是一种铌酸锂调制器的芯片布局结构。

背景技术

在5G、物联网、虚拟现实、人工智能等新一代信息技术推动下，宽带化浪潮席卷全球，信息容量在过去十年中呈指数增长，光通信网络的带宽和能耗面临着巨大压力。

电光调制器是实现信息光电转换的核心器件，也是突破带宽和能耗两大技术挑战的关键一环。大带宽，低功耗、低损耗、小型化的新型电光调制器芯片是全面取代传统铌酸锂晶体器件的变革性技术，是世界各国集中攻关的核心技术之一。

基于铌酸锂晶体线性电光效应的电光调制器凭借其低损耗、低啁啾、高带宽、高消光比等特点，在光纤通信网络的发展中起到了十分重要的作用。尽管采用直调激光器或采用电吸收调制器技术的光发射机在模块尺寸和成本体现出一定的优势，但其较低的消光比、低线性度和高啁啾一直限制了这种光模块的性能及其在长距离光纤通信系统中的应用。但是，铌酸锂电光调制器更容易实现较高的幅度消光比、较高的线性度和低啁啾，因此采用基于铌酸锂的IQ调制器目前已广泛应用于高速/长距离光纤通信系统以及相干光纤通信系统。

现有的铌酸锂电光调制器一般是射频电信号的输入和输出接口、DC接口和高速接口在器件的底端，光信号(即光纤)的输入和输出端口在器件的左侧和右侧，如申请号为201710751121.3的中国专利公开的一种光调制器，在具有电光效应的基板上，在光波行进方向上，依次配置调制电极、偏压电极、偏压电极，基板收纳于壳体，在壳体设置有调制电极用的RF接口及所述偏压电极用的DC接口，在壳体的一侧面上依次设置有DC接口、RF接口、DC接口。

现有的调制器，高速数据的传输易受到电压输入和光的影响，且光学输入和输出在相对的两侧，光学连接空间不足，有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种铌酸锂调制器的芯片布局结构，能够使得高速数据的传输免于电压输入和光的影响，光学连接有足够的空间。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铌酸锂调制器的芯片布局结构，包括芯片，所述芯片包括基板、形成在基板上的行波电极和光波导结构，所述光波导结构采用折叠的铌酸锂薄膜，所述基板上设置有用于数据传输的高速接口、DC接口、光输入接口和光输出接口，其特征在于：所述基板呈多边形并且包括第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，所述高速接口设置在基板的第一侧边上，所述DC接口设置在基板的第二侧边和/或第四侧边上，所述光输入接口和光输出接口则设置在基板的第三侧边上。

为便于输入驱动电压，所述基板上还设置有用于输入驱动电压的RF接口，所述RF接口设置在基板的第一侧边上。

为降低整体RF驱动总电压和RF功耗，简化RF电路，所述行波电极对应一个RF接口而构成RF单端驱动结构。

为抑制TM模式的激发，所述铌酸锂薄膜的厚度为0.2～0.5um。

优选的，所述芯片布局结构还包括用于探测光强度的探测器，所述探测器焊接或贴片在芯片上。

优选的，所述基板呈矩形，所述第一侧边和第三侧边相对，所述第二侧边和第四侧边相对。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1)通过将高速接口设置在一侧；光的输入和输出设置在另外一侧，使得高速连接不受DC和光学的干扰，且光学连接能够有足够的空间，可以实现透镜的耦合，或者光纤的直接耦合；2)铌酸锂薄膜的厚度0.2～0.5um之间，抑制TM模式的激发。

附图说明

图1为本实用新型实施例的芯片布局结构的示意图；

图2为本实用新型实施例的铌酸锂波导的折射率示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1，一种铌酸锂调制器的芯片布局结构，为薄膜式的调制器，包括芯片和探测器9，芯片包括基板1、形成在基板1上的行波电极2和光波导结构3，基板1只要是石英、半导体等能够形成光波导的基板即可，行波电极2包括接地电极和信号线，光波导结构3为薄膜铌酸锂波导，行波电极2通过控制信号而控制光波导结构3中光的传播。在本实施例中，行波电极2和光波导结构3均为折叠结构，为现有技术，优选的可参见申请号为202110372403.9的中国专利所公开的。

基板1上设置有高速接口4、DC接口5、RF接口6、光输入接口7和光输出接口8。基板1呈多边形，包括第一侧边11、第二侧边12和第三侧边13，其中，高速接口4和RF接口6设置在基板1的第一侧边11上，DC接口5设置在基板1的第二侧边12上，而光输入接口7和光输出接口8则设置在基板1的第三侧边13上。在本实施例中，基板1呈矩形，第一侧边11和第三侧边13为相对的两边，第二侧边12位于第一侧边11和第三侧边13之间，基板1还包括与第二侧边12相对的第四侧边14，第四侧边14位于第一侧边11和第三侧边13之间。DC接口5也可以设置在第四侧边14或者设置在第二侧边12和第四侧边14。

高速接口4，用于数据的输入和输出，DC接口5用于输入偏置电压和光电流监控，RF接口6，用于输入驱动的调制电压，由此可使得外部的信号(数据、电压等)与行波电极2连接；通过光输入接口7，可将光信号输入到光波导结构3，并在调制后由光输出接口8输出。在本实施例中，光输入接口7为一个，光输出接口8为四个，相应的行波电极2和光波导结构3也具有四组。两个数据接口4(输入和输出)和一个RF接口6为一组，共四组，由于铌酸锂调制器本身形成了推腕的调节方式，在这种方式下，只需要RF单端输入，这样降低了整体RF驱动总电压和RF功耗，简化了RF电路。

由此，高速接口4可以免于受到DC接口5和光的输入输出接口的干扰，而且通过设置折叠的光波导结构3(铌酸锂薄膜的折叠很容易实现)，光输入接口7和光输出接口8位于同一侧，与RD接口6、DC接口5设置在不同的侧边，由此光学连接能够有足够的空间，可以实现透镜的耦合。光的输入输出可以用光纤整列(FA)去一起耦合，同时给输入和输出接口都接上光纤，由于空间足够，可以4个光输出接口用一组4跟光纤的光纤阵列，输入可以自由空间耦合输入。

光波导结构3优选的为铌酸锂薄膜，其厚度选择为0.2～0.5um，从而抑制TM(横磁场)模式的激发。由于铌酸锂的光学折射率的各向同性，当薄膜厚度在0.6um时TE和TM模式会在某个特定角度上交叉，更容易导致TE(横电场)和TM之间的相互耦合，从而降低偏正隔离度。选择0.2-0.5um之间的膜厚，有利于克服TE/TM的相互转化。参见图2，为0.6um厚、1.5um宽的铌酸锂波导的折射率。

探测器9焊接或贴片在芯片上，可通过在芯片内设置光栅，从而将光波导结构3传播的光散射到探测器9上，从而监测入光和出光的强度。

Claims (6)

1.一种铌酸锂调制器的芯片布局结构，包括芯片，所述芯片包括基板(1)、形成在基板(1)上的行波电极(2)和光波导结构(3)，所述光波导结构(3)采用折叠的铌酸锂薄膜，所述基板(1)上设置有用于数据传输的高速接口(4)、DC接口(5)、光输入接口(7)和光输出接口(8)，其特征在于：所述基板(1)呈多边形并且包括第一侧边(11)、第二侧边(12)、第三侧边(13)和第四侧边(14)，所述高速接口(4)设置在基板(1)的第一侧边(11)上，所述DC接口(5)设置在基板(1)的第二侧边(12)和/或第四侧边(14)上，所述光输入接口(7)和光输出接口(8)则设置在基板(1)的第三侧边(13)上。

2.根据权利要求1所述的铌酸锂调制器的芯片布局结构,其特征在于：所述基板(1)上还设置有用于输入驱动电压的RF接口(6)，所述RF接口(6)设置在基板(1)的第一侧边(11)上。

3.根据权利要求2所述的铌酸锂调制器的芯片布局结构，其特征在于：所述行波电极(2)对应一个RF接口(6)而构成RF单端驱动结构。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的铌酸锂调制器的芯片布局结构，其特征在于：所述铌酸锂薄膜的厚度为0.2～0.5um。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的铌酸锂调制器的芯片布局结构，其特征在于：所述芯片布局结构还包括用于探测光强度的探测器(9)，所述探测器(9)焊接或者贴片在芯片上。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的铌酸锂调制器的芯片布局结构，其特征在于：所述基板(1)呈矩形，所述第一侧边(11)和第三侧边(13)相对，所述第二侧边(12)和第四侧边(14)相对。

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