TW201426151A - 電光調製器 - Google Patents

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    • G02F1/0144—TE-TM mode separation

Abstract

本發明提供一種電光調製器，其包括一包括一頂面基底、形成於頂面上的一Y型光波導、一地電極、一第一調製電極及一第二調製電極。Y型光波導包括一僅用於傳輸橫電波的第一分支及一與第一分支平行且僅用於傳輸橫磁波的第二分支。基底在頂面形成有一位於第一分支與第二分支之間的第一凹槽、一位於第一分支與第一凹槽相背一側的第二凹槽及一位於第二分支與第一凹槽相背一側的第三凹槽。地電極位於第一分支與第二分支之間並完全覆蓋第一凹槽及第二分支。第一調製電極覆蓋第二凹槽靠近第一分支的側面。第二調製電極僅覆蓋第三凹槽的底面。

Description

電光調製器
本發明涉及高速光通訊系統，特別涉及一種電光調製器。
先前的一種電光調製器(馬赫-曾德爾(Mach-Zehner)電光調製器)利用電光效應通過調製電場改變Y型光波導的兩個分支之一的折射率，從而改變在其中傳輸的光束的相位，使之與Y型光波導另外一個分支中傳輸的光束存在相位差。如此，Y型光波導兩個分支中傳輸的光束重新彙聚後將發生干涉，輸出功率取決於相位差，也即是由調製電場決定，從而實現調製。然而，隨著資訊技術的高速發展，資訊傳輸速率(頻寬)已經成為技術發展主要考慮的方向。目前的電光調製器的資訊傳輸速率有待提高。
有鑑於此，有必要提供一種可提高資訊傳輸速率的電光調製器。
一種電光調製器，其包括一個基底、一個Y型光波導、一個地電極、一個第一調製電極及一個第二調製電極。該基底包括一個頂面。該Y型光波導自該頂面向該基底內部擴散而成，並包括一個僅用於傳輸橫電波(transverse electric wave)的第一分支及一個與該第一分支平行且僅用於傳輸橫磁波(transverse magnetic wave)的第二分支。該基底在該頂面上向該基底內部形成有條狀且平行於該第一分支及該第二分支的一個第一凹槽、一個第二凹槽及一個第三凹槽。該第一凹槽位於該第一分支與該第二分支之間，該第二凹槽位於該第一分支與該第一凹槽相背一側，該第三凹槽位於該第二分支與該第一凹槽相背一側。該地電極位於該第一分支與該第二凹槽相背一側，並完全覆蓋該第一凹槽及該第二分支。該第一調製電極位於該第二凹槽內，並覆蓋該第二凹槽靠近該第一分支的側面。該第二調製電極位於該第三凹槽內，並僅覆蓋該第三凹槽的底面。
如此，可通過該第一調製電極與該地電極配合對橫電波進行調製，載入、傳輸資訊，還可以通過該第二調製電極與該地電極配合對橫磁波進行調製，載入、傳輸資訊，也即是同樣的時間內，載入、傳輸的信息量增加，從而提高資訊傳輸速率。
請參閱圖1及圖2，本發明較佳實施方式的電光調製器10，其包括一個基底110、一個Y型光波導120、一個地電極131、一個第一調製電極132及一個第二調製電極133。該基底110包括一個頂面111。該Y型光波導120自該頂面111向該基底110內部擴散而成，並包括一個僅用於傳輸橫電波(transverse electric wave)的第一分支121及一個與該第一分支121平行且僅用於傳輸橫磁波(transverse magnetic wave)的第二分支122。該基底110在該頂面111上向該基底110內部形成有條狀且平行於該第一分支121及該第二分支122的一個第一凹槽112、一個第二凹槽113及一個第三凹槽114。該第一凹槽112位於該第一分支121與該第二分支122之間，該第二凹槽113位於該第一分支121與該第一凹槽112相背一側，該第三凹槽114位於該第二分支122與該第一凹槽112相背一側。該地電極131位於該第一分支121與該第二凹槽113相背一側，並完全覆蓋該第一凹槽112及該第二分支122。該第一調製電極132位於該第二凹槽113內，並覆蓋該第二凹槽113靠近該第一分支121的側面1121。該第二調製電極133位於該第三凹槽114內，並僅覆蓋該第三凹槽114的底面1141。
如此，可通過該第一調製電極132與該地電極131配合對橫電波進行調製，載入、傳輸資訊，還可以通過該第二調製電極133與該地電極131配合對橫磁波進行調製，載入、傳輸資訊，也即是同樣的時間內，載入、傳輸的信息量增加，從而提高資訊傳輸速率。
另外，由於該第一凹槽112隔開該第一分支121及該第二分支122且該第一分支121及該第二分支122分別傳輸橫電波及橫磁波，因此相互間也不會發生串擾(cross talk)。
再者，該第一調製電極132及該第二調製電極133共用該地電極131，而非分別設立地電極與該第一調製電極132及該第二調製電極133配對，如此，可以簡化工藝。
最後，以該基底110的高度方向為軸，寬度方向為軸，該第一分支121及該第二分支122的長度方向(即光的傳輸方向)為軸，根據平板光波導的波動方程分析，可知，橫電波僅有沿軸方向的電場分量，而橫磁波僅有沿軸方向的電場分量及沿軸方向的電場分量。而由於該第一調製電極132覆蓋該第二凹槽113覆蓋該第二凹槽113靠近該第一分支121的側面1121，而該地電極131完全覆蓋該第一凹槽112。因此，該第一調製電極132與該地電極131之間的電場穿過該第一分支121的部分完全平行於，因此可以有效調製橫電波，並降低功率。由於該地電極131完全覆蓋該第二分支122且第二調製電極133僅覆蓋該第三凹槽114的底面1141，使得其極間電場穿過該第二分支122部分完全平行於軸方向，因此可以有效調製橫磁波，並降低功率。
本實施方式中，該基底110呈矩形，並包括一個與該頂面111垂直的側面115。由於鈮酸鋰(LiNbO3)晶體(LN)具有較高的反應速度，因此，該基底110的材料採用鈮酸鋰晶體，以提高該電光調製器10的頻寬。
該第一凹槽112、該第二凹槽113及該第三凹槽114與該第一分支121的長度相同且對齊設置。該第一凹槽112、該第二凹槽113及該第三凹槽114的橫截面呈矩形，其中，該第一凹槽112包括一個靠近該第一分支121的側面1121，由於該地電極131完全覆蓋該第一凹槽112，因此，該地電極131也覆蓋該第一凹槽112的側面1121。
該Y型光波導120一般還包括一個入射段123及一個出射段124。該第一分支121及該第二分支從該入射段123分出，並重新彙聚入該出射段124。該第二分支122與該入射段123及該出射段124形成直線的傳輸通道。該第一分支121與該第二分支122平行。該Y型光波導120還包括一個入射分叉125及一個出射分叉126。該入射分叉125與該第二分支122自該入射段123分叉並與該第一分支121連接。為了降低插入損耗，該入射分叉125與該第二分支122之間的夾角較小，而出於小型化的考慮，該入射分叉125長度一般較短，因此，該第二分支122與該第一分支121之間的間隙一般較小。該出射分叉126與該第二分支122彙聚交叉入該出射段124，並與該第一分支121連結。該出射分叉126與該第二分支122之間的夾角一般與該入射分叉125與該第二分支122之間的夾角相同。
該入射段123及該出射段124垂直於該基底110的側面115，並通過在該基底110上擴散金屬鈦(單質)而形成，能同時傳輸橫電波及橫磁波。而該第一分支121、該入射分叉125及該出射分叉126在擴散金屬鈦後還繼續擴散鋅鎳合金，因此只能傳輸橫電波，而該第二分支122在擴散金屬鈦後還擴散金屬嫁(單質)，因此只能傳輸橫磁波。該第一分支121及該第二分支122也垂直於該側面115。
該地電極131、該第一調製電極132及該第二調製電極133的長度與該第一凹槽112、該第二凹槽113及該第三凹槽114的長度相同且對齊設置。
優選地，由於該地電極131覆蓋該第二分支122，為防止在該第二分支122傳輸的光波被該地電極131所吸收，可以在該基底110上先形成一層緩衝層140，再在該緩衝層140上形成該地電極131、第一調製電極132及該第二調製電極133。該緩衝層140採用二氧化矽製成。
該緩衝層140及該地電極131、該第一調製電極132及該第二調製電極133可通過鍍膜工藝獲得。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10．．．電光調製器
110．．．基底
111．．．頂面
112．．．第一凹槽
1121,1131,115．．．側面
113．．．第二凹槽
114．．．第三凹槽
1141．．．底面
120．．．Y型光波導
121．．．第一分支
122．．．第二分支
123．．．入射段
124．．．出射段
125．．．入射分叉
126．．．出射分叉
131．．．地電極
132．．．第一調製電極
133．．．第二調製電極
140．．．緩衝層
圖1為本發明較佳實施方式的電光調製器的立體示意圖。
圖2為圖1的電光調製器沿線II-II的剖面示意圖。
10．．．電光調製器
110．．．基底
111．．．頂面
112．．．第一凹槽
115．．．側面
113．．．第二凹槽
114．．．第三凹槽
120．．．Y型光波導
121．．．第一分支
122．．．第二分支
123．．．入射段
124．．．出射段
125．．．入射分叉
126．．．出射分叉
131．．．地電極
132．．．第一調製電極
133．．．第二調製電極
140．．．緩衝層

Claims (10)

  1. 一種電光調製器，其包括一個基底、一個Y型光波導、一個地電極、一個第一調製電極及一個第二調製電極；該基底包括一個頂面；該Y型光波導自該頂面向該基底內部擴散而成，並包括一個僅用於傳輸橫電波的第一分支及一個與該第一分支平行且僅用於傳輸橫磁波的第二分支；該基底在該頂面上向該基底內部形成有條狀且平行於該第一分支及該第二分支的一個第一凹槽、一個第二凹槽及一個第三凹槽；該第一凹槽位於該第一分支與該第二分支之間，該第二凹槽位於該第一分支與該第一凹槽相背一側，該第三凹槽位於該第二分支與該第一凹槽相背一側；該地電極位於該第一分支與該第二凹槽相背一側，並完全覆蓋該第一凹槽及該第二分支；該第一調製電極位於該第二凹槽內，並覆蓋該第二凹槽靠近該第一分支的側面；該第二調製電極位於該第三凹槽內，並僅覆蓋該第三凹槽的底面。
  2. 如請求項1所述的電光調製器，其中，該基底的材料採用鈮酸鋰晶體。
  3. 如請求項1所述的電光調製器，其中，該第一凹槽、第二凹槽及第三凹槽與該第一分支長度相同且對齊設置。
  4. 如請求項1所述的電光調製器，其中，該Y型光波導包括一個入射段及一個出射段；該第一分支及該第二分支從該入射段分出，並重新彙聚入該出射段；該第二分支與該入射段及該出射段形成直線的傳輸通道；該第一分支與該第二分支平行；該Y型光波導還包括一個入射分叉及一個出射分叉；該入射分叉與該第二分支自該入射段分叉並與該第一分支連接；該出射分叉與該第二分支彙聚交叉入該出射段，並與該第一分支連結。
  5. 如請求項4所述的電光調製器，其中，該入射段及該出射段通過在該基底上擴散金屬鈦而形成。
  6. 如請求項4所述的電光調製器，其中，該第一分支、該入射分叉及該出射分叉在擴散金屬鈦後還繼續擴散鋅鎳合金而形成。
  7. 如請求項4所述的電光調製器，其中，該第二分支在擴散金屬鈦後還擴散金屬嫁而形成。
  8. 如請求項1所述的電光調製器，其中，該地電極、該第一調製電極及該第二調製電極與該第一凹槽、該第二凹槽及該第三凹槽的長度相同且對齊設置。
  9. 如請求項1所述的電光調製器，其中，該電光調製器還包括設置於該第二分支與該地電極之間的緩衝層，用來防止該第二分支傳輸的光波被該地電極所吸收。
  10. 如請求項9所述的電光調製器，其中，該緩衝層採用二氧化矽製成。
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