TW201426153A - 光調變器 - Google Patents

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Abstract

一種光調變器，包括：襯底，具有相對的第一表面和第二表面；平面光波導，位於所述第二表面用於與一光源對接以接收所述光源發出的光束，所述平面光波導的面積小於所述第二表面的面積；光柵，形成於所述平面光波導上，所述光柵沿平行所述光束的入射方向設置並與所述平面光波導構成一光波導透鏡；以及一對電極，位於所述第二表面上且位於所述平面光波導的兩側，所述電極用來形成一調變電場以通過電光效應改變所述平面光波導的折射率從而改變所述光波導透鏡的焦距。

Description

光調變器
本發明關於一種光調變器。
在集成光學裏，光源與光路的耦合需要考慮的問題有：雖然集成光學普遍採用方向性較佳的鐳射作為光源，然而鐳射發出的光束仍具有一定的發散角，如果直接讓光源與光路對接，光束中的發散光線將無法進入光路，光利用率低。因此，如何將光源耦合至光路以使發散的光束會聚入光路以提高光利用率是一個重要課題。
有鑑於此，有必要提供一種可提高光利用率之光調變器。
一種光調變器，包括：襯底，具有相對的第一表面和第二表面；平面光波導，位於所述第二表面用於與一光源對接以接收所述光源發出的光束，所述平面光波導的面積小於所述第二表面的面積；光柵，形成於所述平面光波導上，所述光柵沿平行所述光束的入射方向設置並與所述平面光波導構成一光波導透鏡；以及一對電極，位於所述第二表面上且位於所述平面光波導的兩側，所述電極用來形成一調變電場以通過電光效應改變所述平面光波導的折射率從而改變所述光波導透鏡的焦距。
相較於先前技術，本實施例的光調變器具有平面光波導和光柵構成的光波導透鏡，電極之間形成一個調變電場，該調變電場可以改變平面光波導的折射率，從而主動地改變光波導透鏡的焦距，將光線匯聚進入其他光學元件，從而提升光的耦合率並提高光利用率。
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步詳細說明。
請參閱圖1及圖2，本發明實施例提供之光調變器10用來調變光源20發出的光束並將調變後的光束汇聚輸出至光接收單元30。
光接收單元30可以為分光器（Splitter）、光波導（Waveguide）或光纖等（Fiber）。
光調變器10包括襯底11、一對電極12、平面光波導13和光柵14。
襯底11基本呈矩形，並具有相對的第一表面111、第二表面112以及與第一表面111和第二表面112相連的側面113。襯底11為具有電光效應的晶體材料製成，例如鈮酸鋰（）晶體。
平面光波導13可以通過向襯底11的第二表面112鍍上金屬鈦（Ti）後高溫將金屬鈦擴散入襯底11而形成。對應襯底11的形狀，平面光波導13為矩形並且平面光波導13位於第二表面112的中間區域，第二表面112即為平面光波導13的頂面，側面113為平面光波導13的側面。
襯底11擴散金屬鈦之後，將襯底11兩端含金屬鈦的部份去除，以使平面光波導13佔有第二表面112的面積小於第二表面112的面積。
一對電極12設置於襯底11的第二表面112上且位於平面光波導13的兩側，電極12的高度不高於平面光波導13的高度。電極12的材料可以為鋁，並且可以通過鍍膜方式（例如，PVD方式）形成於第二表面112上。
光柵14藉由從平面光波導13的頂面（即第二表面112）蝕刻平面光波導13而成（例如，採用氫氟酸蝕刻平面光波導13從而於平面光波導13上形成光柵14），故，光柵14的材料也為擴散有金屬鈦的鈮酸鋰晶體，換言之，光柵14的材料與平面光波導13的材料相同。
光柵14包括奇數個且平行設置的凸起部份141和位於凸起部份141之間的空隙142，凸起部份141垂直第二表面112設置，且高度基本相同。凸起部份141關於一個對稱軸O對稱分佈，且沿對稱軸O到遠離對稱軸O的方向，凸起部份141的寬度越來越小且相鄰兩個凸起部份141之間的空隙142也越來越小。
光柵14沿平行光源20發出的光束的入射方向設置並與平面光波導13構成一脊型光柵式光波導透鏡。由光柵14的製作過程可知，光柵14的材質與平面光波導13的材質相同，光柵14截面可以為長方形、正方形或梯形等。
於其他實施方式中，光柵14的材料可以與平面光波導13的材料不同，光柵14的材料可以為具有高折射率的材料，折射率大於或等於平面光波導13的折射率。
光源20採用分佈式反饋鐳射（Distributed Feedback Laser, DFB），其屬於側面發光的鐳射器，可以藉由晶片焊接（Die Bond）方式將發光的側面直接焊接到側面113上，以使發出的光束沿對稱軸O入射。
當然，光源20也可以採用其他類型的光源，並藉由其他方式設置，只要保證其可沿著對稱軸O出射光束即可。
當於電極12上施加一個調變電壓時，電極12之間會產生一個調變的電場，調變的電場將穿過平面光波導13，從而可以進一步改變平面光波導13的等效折射率，等效地改變平面光波導13與光柵14構成的光波導透鏡的折光能力（即焦距），從而可以耦合光源20及光接收單元30，提升光的耦合效率並提高光利用率。
由於光調變器10的電極12位於平面光波導13的兩側且平面光波導13和電極12位於同一個平面上，從而使得平面光波導13中的電場大小分佈均與且電場方向基本平行襯底11。
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爰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．．．光調變器
11．．．襯底
111．．．第一表面
112．．．第二表面
113．．．側面
12．．．電極
13．．．平面光波導
14．．．光柵
141．．．凸起部份
142．．．空隙
20．．．光源
30．．．光接收單元
圖1是本發明實施例光調變器的立體示意圖。
圖2是本發明實施例光調變器的電場分佈示意圖。
10．．．光調變器
11．．．襯底
111．．．第一表面
112．．．第二表面
113．．．側面
12．．．電極
13．．．平面光波導
14．．．光柵
141．．．凸起部份
142．．．空隙
20．．．光源
30．．．光接收單元

Claims (7)

  1. 一種光調變器，包括：
    襯底，具有相對的第一表面和第二表面；
    平面光波導，位於所述第二表面用於與一光源對接以接收所述光源發出的光束，所述平面光波導的面積小於所述第二表面的面積；
    光柵，形成於所述平面光波導上，所述光柵沿平行所述光束的入射方向設置並與所述平面光波導構成一光波導透鏡；以及，
    一對電極，位於所述第二表面上且位於所述平面光波導的兩側，所述電極用來形成一調變電場以通過電光效應改變所述平面光波導的折射率從而改變所述光波導透鏡的焦距。
  2. 如請求項1所述的光調變器，其中，所述電極的高度不高於所述平面光波導的高度。
  3. 如請求項1所述的光調變器，其中，所述襯底的材料鈮酸鋰晶體。
  4. 如請求項1所述的光調變器，其中，所述光柵的截面為長方形或正方形。
  5. 如請求項1所述的光調變器，其中，所述平面光波導通過於所述襯底上擴散金屬鈦而形成。
  6. 如請求項5所述的光調變器，其中，所述光柵藉由蝕刻所述平面光波導而成。
  7. 如請求項1所述的光調變器，其中，所述電極的材料為鋁。
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