TW201441719A - 電光調製器 - Google Patents

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Abstract

一種電光調製器包括基底、形成在基底內的光波導、一對第一調製電極以及一對第二調製電極。光波導包括Y型入射部、Y型出射部、連接Y型入射部與Y型出射部的第一連接部及第二連接部。Y型入射部包括入射段、第一入射分叉以及第二入射分叉。Y型出射部包括出射段、第一出射分叉以及第二出射分叉。第一連接部包括並聯的第一主分支以及第一調製分支。第二連接部包括並聯的第二主分支以及第二調製分支。第一調製電極設置於第一調製分支的兩側。第二調製電極設置於第二調製分支的兩側。

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利用電光效應藉由調製電場改變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波的相位，使之與光波導另外一個分支中傳輸的光波間存在相位差。如此，光波導兩個分支中傳輸的光波重新會聚後將發生干涉，輸出的光能量取決於相位差，也即是由調製電場決定，從而實現調製。具體地，當進入該電光調製器的光波的光能量為Q，且經傳播後從該電光調製器輸出的光波的光能量Qout為Q時，則該電光調製器處於全開狀態；當進入該電光調製器的光波的光能量為Q，且經傳播後從該電光調製器輸出的光波的光能量Qout為0時，則該電光調製器處於全閉狀態。然而，實際情況中該電光調製器輸出的光波的光能量Qout無法理想地等於Q或0。其中，將經傳播後從該電光調製器輸出的光波的光能量Qout的最大值與最小值之間的比值定義為訊息比。訊息比越大，電光調製器的開關狀態越明顯，區分度也越好。
在製作電光調製器時，由於光波導製程差異會產生額外的相位差，使經傳播後從該電光調製器輸出的光波的光能量Qout在全開狀態時與Q值相差較大，而在全閉狀態時又與0相差較大，即訊息比無法接近最大值。
有鑑於此，有必要提供一種提高訊息比的電光調製器。
一種電光調製器包括一個基底、一個光波導、一對第一調製電極以及一對第二調製電極。該基底包括一個頂面，該光波導自該頂面向該基底內部擴散而成。該光波導包括一個Y型入射部、一個Y型出射部、一個第一連接部以及一個第二連接部。該Y型入射部包括一個入射段、一個第一入射分叉以及一個第二入射分叉。該Y型出射部包括一個出射段、一個第一出射分叉以及一個第二出射分叉。該第一連接部包括一個第一主分支以及一個第一調製分支，該第一主分支及該第一調製分支以並聯的方式連接於該第一入射分叉及該第一出射分叉之間。該第二連接部包括一個第二主分支以及一個第二調製分支，該第二主分支及該第二調製分支以並聯的方式連接於該第二入射分叉及該第二出射分叉之間。該對第一調製電極分別設置於該第一調製分支的兩側。該對第二調製電極分別設置於該第二調製分支的兩側。當該對第一調製電極調製使該第一調製分支與該第一主分支內傳輸的光波間相位差為π時，該對第二調製電極調製使該第二調製分支與該第二主分支內傳輸的光波間相位差亦為π；當該對第一調製電極調製使該第一調製分支與該第一主分支內傳輸的光波間相位差為0時，該對第二調製電極調製使該第二調製分支與該第二主分支內傳輸的光波間相位差亦為0。
相較於先前技術，該電光調製器將該第一主分支及該第一調製分支以並聯的方式連接於該第一入射分叉及該第一出射分叉之間，及將該第二主分支及該第二調製分支以並聯的方式連接於該第二入射分叉及該第二出射分叉之間，並利用該對第一調製電極調製該第一調製分支內光波的相位及利用該對第二調製電極調製該第二調製分支內光波的相位，使從該出射段輸出的光波的光能量相較於先前技術更加接近Q或0，從而提高訊息比。
100．．．電光調製器
10．．．基底
102．．．頂面
20．．．光波導
22．．．Y型入射部
220．．．入射段
222．．．第一入射分叉
224．．．第二入射分叉
24．．．Y型出射部
240．．．出射段
242．．．第一出射分叉
244．．．第二出射分叉
26．．．第一連接部
262．．．第一主分支
264．．．第一調製分支
266．．．第一分叉
268．．．第二分叉
28．．．第二連接部
282．．．第二主分支
284．．．第二調製分支
286．．．第三分叉
288．．．第四分叉
30．．．第一調製電極
32．．．第一電極
34．．．第二電極
40．．．第二調製電極
42．．．第三電極
44．．．第四電極
圖1為本發明實施方式提供的電光調製器的立體示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明實施方式提供的電光調製器100包括一個基底10，一個光波導20，一對第一調製電極30以及一對第二調製電極40。
該基底10包括一個頂面102。由於鈮酸鋰晶體具有較高的反應速度，因此，本實施方式中，該基底的材料採用鈮酸鋰晶體，以提高該電光調製器100的頻寬。
該光波導20自該頂面102向該基底10內部擴散而成。該光波導20包括一個Y型入射部22，一個Y型出射部24，一個第一連接部26以及一個第二連接部28。
該Y型入射部22包括一個入射段220、一個第一入射分叉222以及一個第二入射分叉224。
該Y型出射部24包括一個出射段240、一個第一出射分叉242以及一個第二出射分叉244。
該第一連接部26包括一個第一主分支262以及一個第一調製分支264。該第一主分支262以及該第一調製分支264以並聯的方式連接於該第一入射分叉222及該第一出射分叉242之間。具體地，該第一主分支262直線連接於該第一入射分叉222以及第一出射分叉242之間。該第一連接部26還包括一個第一分叉266以及一個第二分叉268。該第一調製分支264與該第一主分支262平行。該第一調製分支264的兩端分別藉由該第一分叉266以及該第二分叉268與該第一主分支262連接。傳輸至該第一連接部26的光波分流至該第一主分支262以及該第一調製分支264中。如此，只有該第一調製分支264的兩端分別藉由該第一分叉266以及該第二分叉268與該第一主分支262連接，可以減少該第一連接部26的分叉結構，從而減少折角處，降低散射損耗，使調製效率增加。
該第二連接部28包括一個第二主分支282以及一個第二調製分支284。該第二主分支282以及該第二調製分支284以並聯的方式連接於該第二入射分叉224以及該第二出射分叉244之間。具體地，該第二主分支282直線連接於該第二入射分叉224以及第二出射分叉244之間。該第二連接部28還包括一個第三分叉286以及一個第四分叉288。該第二調製分支284與該第二主分支282平行。該第二調製分支284的兩端分別藉由該第三分叉286以及該第四分叉288與該第二主分支282連接。傳輸至該第二連接部28的光波分流至該第二主分支282以及該第二調製分支284中。如此，只有該第二調製分支284的兩端分別藉由該第三分叉286以及該第四分叉288與該第二主分支282連接，可以減少該第二連接部28的分叉結構，從而減少折角處，降低散射損耗，使調製效率增加。
該對第一調製電極30包括一個第一電極32以及一個第二電極34。該第一電極32以及第二電極34分別位於該第一調製分支264的兩側。該第一電極32接地，該第二電極34連接高電位。
該對第二調製電極40包括一個第三電極42以及一個第四電極44。該第三電極42以及第四電極44分別位於該第二調製分支284的兩側。該第三電極42接地，該第四電極44連接高電位。
優選地，該第一主分支262以及該第二主分支282位於該第一調製分支264與該第二調製分支284之間。該第一電極32位於該第一主分支262與該第一調製分支264之間。該第三電極42位於該第二主分支282與該第二調製分支284之間。如此，可以減小該對第一調製電極30與該對第二調製電極40在施加電壓後的相互干擾。
優選地，該電光調製器100關於該電光調製器100的中軸線E對稱，即該Y型入射部22本身關於該中軸線E對稱，該Y型出射部24本身也關於該中軸線E對稱，該第一連接部26與該第二連接部28關於該中軸線E相互對稱，該對第一調製電極30與該對第二調製電極40關於該中軸線E相互對稱。
訊號傳播時，光波由該入射段220進入該電光調製器100，並由該第一入射分叉222以及該第二入射分叉224分流。流經該第一入射分叉222的光波被該第一調製分支264與該第一主分支262分流後會聚至該第一出射分叉242。流經該第二入射分叉224的光波被該第二調製分支284與該第二主分支282分流後會聚至該第二出射分叉244。流經該第一出射分叉242及該第二出射分叉244的光波最終會聚至該出射段240輸出。此處所述的分流係指光波的光能量被理想化的等分。
假設初始從該入射段220進入該電光調製器100的光波的光能量為Q，在上述光波傳播過程中，該對第一調製電極30被施加電壓以使該第一調製分支264的折射率發生改變且使該第一調製分支264與該第一主分支262內傳輸的光波間的相位差為π，由於流經該第一入射分叉222的光波被理想地等分至該第一調製分支264與該第一主分支262，則相位差為π的光波會聚至該第一出射分叉242後的光能量接近0為Qmin/2。同時，該對第二調製電極40被施加電壓以使該第二調製分支284的折射率發生改變且使該第二主分支282與該第二調製分支284內傳輸的光波間的相位差為π，由於流經該第二入射分叉224的光波被理想地等分至該第二調製分支284與該第二主分支282，則相位差為π的光波會聚至該第二出射分叉244後的光能量接近0為Qmin/2。最終從該出射段240輸出的光波的光能量亦接近為0為Qmin。此時，該電光調製器100接近全閉狀態。由於會聚至該第一出射分叉242與會聚至該第二出射分叉244的光能量均接近0，會聚至該第一出射分叉242的光波與會聚至該第二出射分叉244的光波兩者的相位對最終從該出射段240輸出光波的光能量的影響就不會很大。如此，在該電光調製器100接近全閉狀態時，便減小或消除了因光波導製程差異所產生的相位差對最終輸出光能量的影響，進而使得最終從該出射段240輸出的光波的光能量Qmin達到較理想值，即更加接近0。
同樣地，該對第一調製電極30被施加電壓以使該第一調製分支264的折射率發生改變且使該第一調製分支264與該第一主分支262內傳輸的光波間的相位差為0，由於流經該第一入射分叉222的光波被理想地等分至該第一調製分支264與該第一主分支262，則相位相差為0的光波會聚至該第一出射分叉242後的光能量接近Q/2為Qmax/2。同時，該對第二調製電極40被施加電壓以使該第二調製分支284的折射率發生改變且使該第二主分支282與該第二調製分支284內傳輸的光波間的相位差為0，由於流經該第二入射分叉224的光波被理想地等分至該第二調製分支284與該第二主分支282，則相位差為0的光波會聚至該第二出射分叉244後的光能量接近Q/2為Qmax/2。最終從該出射段240輸出的光波的光能量接近Q為Qmax。此時，該電光調製器100接近全開狀態。由於對該第一調製電極30施加電壓，使該第一調製分支264與該第一主分支262內傳輸的光波間的相位差為0，同時對該第二調製電極40施加電壓使該第二調製分支284與該第二主分支282內傳輸的光波間的相位差為0，均消除了因光波導製程差異而產生的相位差。如此，在該電光調製器100在全開狀態時，便減小或消除了因光波導製程差異產生的相位差對最終輸出光能量的影響，進而使得最終從該出射段240輸出的光波的光能量Qmax達到較理想值，即更加接近Q。
本發明實施方式所提供之該電光調製器100將該第一主分支262及該第一調製分支264以並聯的方式連接於該第一入射分叉222及該第一出射分叉242之間，及將該第二主分支282及該第二調製分支284以並聯的方式連接於該第二入射分叉224及該第二出射分叉244之間，並利用該對第一調製電極30調製該第一調製分支264內光波的相位及利用該對第二調製電極40調製該第二調製分支284內光波的相位，使從該出射段240輸出的光波的光能量相較於先前技術更加接近Q或0，從而提高訊息比。
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，自不能以此限製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。
100．．．電光調製器
10．．．基底
102．．．頂面
20．．．光波導
22．．．Y型入射部
220．．．入射段
222．．．第一入射分叉
224．．．第二入射分叉
24．．．Y型出射部
240．．．出射段
242．．．第一出射分叉
244．．．第二出射分叉
26．．．第一連接部
262．．．第一主分支
264．．．第一調製分支
266．．．第一分叉
268．．．第二分叉
28．．．第二連接部
282．．．第二主分支
284．．．第二調製分支
286．．．第三分叉
288．．．第四分叉
30．．．第一調製電極
32．．．第一電極
34．．．第二電極
40．．．第二調製電極
42．．．第三電極
44．．．第四電極

Claims (6)

  1. 一種電光調製器，其包括一個基底、一個光波導、一對第一調製電極以及一對第二調製電極；該基底包括一個頂面，該光波導自該頂面向該基底內部擴散而成，其改進在於：該光波導包括一個Y型入射部、一個Y型出射部、一個第一連接部以及一個第二連接部，該Y型入射部包括一個入射段、一個第一入射分叉以及一個第二入射分叉，該Y型出射部包括一個出射段、一個第一出射分叉以及一個第二出射分叉，該第一連接部包括一個第一主分支以及一個第一調製分支，該第一主分支及該第一調製分支以並聯的方式連接於該第一入射分叉及該第一出射分叉之間，該第二連接部包括一個第二主分支以及一個第二調製分支，該第二主分支及該第二調製分支以並聯的方式連接於該第二入射分叉及該第二出射分叉之間，該對第一調製電極分別設置於該第一調製分支的兩側，該對第二調製電極分別設置於該第二調製分支的兩側；當該對第一調製電極調製該第一調製分支使該第一調製分支與該第一主分支內傳輸的光波間相位差為π時，該對第二調製電極調製該第二調製分支使該第二調製分支與該第二主分支內傳輸的光波間相位差亦為π；當該對第一調製電極調製該第一調製分支使該第一調製分支與該第一主分支內傳輸的光波間相位差為0時，該對第二調製電極調製該第二調製分支使該第二調製分支與該第二主分支內傳輸的光波間相位差亦為0。
  2. 如請求項1所述之電光調製器，其中，該第一連接部還包括一個第一分叉以及一個第二分叉，該第一調製分支與該第一主分支平行，該第一調製分支的兩端分別藉由該第一分叉及該第二分叉與該第一主分支連接。
  3. 如請求項2所述之電光調製器，其中，該第二連接部還包括一個第三分叉以及一個第四分叉，該第二調製分支與該第二主分支平行，該第二調製分支的兩端分別藉由該第三分叉及該第四分叉與該第二主分支連接。
  4. 如請求項1所述之電光調製器，其中，該對第一調製電極包括第一電極以及第二電極，該第一電極接地，該第二電極連接高電位；該對第二調製電極包括第三電極以及第四電極，該第三電極接地，該第四電極連接高電位。
  5. 如請求項4所述之電光調製器，其中，該第一主分支及該第二主分支位於該第一調製分支與該第二調製分支之間，該第一電極位於該第一主分支與該第一調製分支之間，該第三電極位於該第二主分支與該第二調製分支之間。
  6. 如請求項1所述之電光調製器，其中，該基底的材料採用鈮酸鋰晶體。
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