電光調(diào)制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種電光調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，常用的電光調(diào)制器主要包括馬克-曾德爾電光調(diào)制器和法布里-珀羅電光調(diào)制器。下面分別對(duì)該兩種電光調(diào)制器進(jìn)行簡(jiǎn)單地說明。
[0003]馬克-曾德爾電光調(diào)制器形成在半導(dǎo)體基底上，其工作原理是將入射光(波長(zhǎng)為λ )分為兩路，該兩路光分別沿著兩個(gè)波導(dǎo)臂進(jìn)行傳輸，通過施加調(diào)制電壓產(chǎn)生電場(chǎng)改變波導(dǎo)臂的折射率從而使兩束光在兩個(gè)波導(dǎo)臂內(nèi)傳輸時(shí)產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)(即λ/2)的光程差，然后使兩路光匯合進(jìn)行干涉，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制。馬克-曾德爾電光調(diào)制器的不足之處在于:在進(jìn)行信號(hào)調(diào)制的過程中，為了實(shí)現(xiàn)半個(gè)波長(zhǎng)的光程差，需要在波導(dǎo)臂上施加較高的調(diào)制電壓(下文中將該調(diào)制電壓稱為馬克-曾德爾電光調(diào)制器的半波電壓)或者采用性能過高的材料形成波導(dǎo)臂，從而導(dǎo)致馬克-曾德爾電光調(diào)制器的成本較高。
[0004]法布里-珀羅電光調(diào)制器利用整塊鈮酸鋰(LiNbO3)晶體形成波導(dǎo)，并通過在位于鈮酸鋰晶體兩側(cè)的電極之間施加調(diào)制電壓產(chǎn)生電場(chǎng)改變鈮酸鋰晶體的折射率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制。法布里-珀羅電光調(diào)制器的不足之處在于:一方面，由于波導(dǎo)是采用整塊鈮酸鋰晶體形成的，而整塊鈮酸鋰晶體的通光面的尺寸通常較大(至少為I毫米)，因此導(dǎo)致法布里-珀羅電光調(diào)制器的器件尺寸較大；另一方面，信號(hào)調(diào)制過程中，在位于鈮酸鋰晶體兩側(cè)的電極之間所施加的調(diào)制電壓的大小和該電極之間的距離成立方關(guān)系，因此器件尺寸較大導(dǎo)致需要在電極之間施加較高的調(diào)制電壓，即使通光面尺寸為I毫米的鈮酸鋰晶體所需要的調(diào)制電壓也往往高達(dá)幾千伏甚至幾十萬伏。
[0005]因此，希望提出一種可以克服上述不足之處的電光調(diào)制器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種電光調(diào)制器，包括半導(dǎo)體基底、電極結(jié)構(gòu)和法布里-珀羅諧振器，其中:
[0007]所述電極結(jié)構(gòu)和所述法布里-珀羅諧振器位于所述半導(dǎo)體基底上；
[0008]所述電極結(jié)構(gòu)用于形成作用于所述法布里-珀羅諧振器的調(diào)制電場(chǎng)；
[0009]所述法布里-珀羅諧振器包括波導(dǎo)和反射膜，所述波導(dǎo)的折射率隨所述調(diào)制電場(chǎng)的變化而改變，所述反射膜位于所述波導(dǎo)的通光面上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，所述電極結(jié)構(gòu)包括第一電極對(duì)；所述第一電極對(duì)中的兩個(gè)電極分布在所述法布里-珀羅諧振器的兩側(cè)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，在對(duì)數(shù)字信號(hào)I進(jìn)行調(diào)制時(shí)，在所述第一電極對(duì)上施加第一調(diào)制電壓，所述第一調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)調(diào)制所述波導(dǎo)的折射率使其干涉透過波長(zhǎng)等于入射光的波長(zhǎng)；在對(duì)數(shù)字信號(hào)O進(jìn)行調(diào)制時(shí)，在所述第一電極對(duì)上同時(shí)施加所述第一調(diào)制電壓和第二調(diào)制電壓，所述第一調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)和所述第二調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)調(diào)制所述波導(dǎo)的折射率使其干涉透過波長(zhǎng)不等于入射光的波長(zhǎng)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，所述電極結(jié)構(gòu)包括第二電極對(duì)和第三電極對(duì)；所述第二電極對(duì)中的兩個(gè)電極分布在所述法布里-珀羅諧振器的兩側(cè)；所述第三電極對(duì)中的兩個(gè)電極分布在所述法布里-珀羅諧振器的兩側(cè)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，在對(duì)數(shù)字信號(hào)I進(jìn)行調(diào)制時(shí)，僅在所述第二電極對(duì)上施加第一調(diào)制電壓，所述第一調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)調(diào)制所述波導(dǎo)的折射率使其干涉透過波長(zhǎng)等于入射光的波長(zhǎng)；在對(duì)數(shù)字信號(hào)O進(jìn)行調(diào)制時(shí)，在所述第二電極對(duì)上施加所述第一調(diào)制電壓以及在所述第三電極對(duì)上施加第二調(diào)制電壓，所述第一調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)和所述第二調(diào)制電壓所形成的調(diào)制電場(chǎng)調(diào)制所述波導(dǎo)的折射率使其干涉透過波長(zhǎng)不等于入射光的波長(zhǎng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，所述半導(dǎo)體基底的材料包括硅、二氧化硅、藍(lán)寶石、II1-V族材料或其組合。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，所述波導(dǎo)的芯層材料是電光高分子聚合物。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述電光調(diào)制器中，根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電光調(diào)制器，其中，所述反射膜的材料包括氟化物、硫化物、氧化物或其組合。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的電光調(diào)制器具有以下優(yōu)點(diǎn):一方面，由于基于法布里-珀羅多光束干涉原理，因此在信號(hào)調(diào)制過程中對(duì)光程的調(diào)制將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于半個(gè)波長(zhǎng)，如此一來，則無需在電極對(duì)之間施加較高的調(diào)制電壓；另一方面，由于將波導(dǎo)集成在半導(dǎo)體基底上，因此可以有效地將波導(dǎo)通光面的尺寸減小至幾個(gè)微米，從而減小器件尺寸，如此一來，可以有效地減小電極對(duì)之間的距離，進(jìn)而只需要在電極對(duì)之間施加較低的調(diào)制電壓即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制。綜上所述，與現(xiàn)有的馬克-曾德爾電光調(diào)制器以及法布里-珀羅電光調(diào)制器相比，本發(fā)明所提供的電光調(diào)制器具有器件尺寸小、調(diào)制電壓低、對(duì)波導(dǎo)材料性能要求低以及成本低的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0019]圖1是具有波長(zhǎng)選擇性的波導(dǎo)在電場(chǎng)作用前后對(duì)入射光的透射率與入射光頻率之間的關(guān)系曲線圖；
[0020]圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電光調(diào)制器的立體示意圖；
[0021]圖2(b)是圖2(a)所不電光調(diào)制器的俯視不意圖；
[0022]圖2(c)是圖2(a)所示光電調(diào)制器沿剖線BB’的剖視示意圖；
[0023]圖3(a)是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電光調(diào)制器的立體示意圖；
[0024]圖3(b)是圖3(a)所不電光調(diào)制器的俯視不意圖；
[0025]圖3(c)是圖3(a)所示光電調(diào)制器沿剖線BB’的剖視示意圖。
[0026]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028]在對(duì)本發(fā)明所提供的電光調(diào)制器進(jìn)行說明之前，首先針對(duì)于波導(dǎo)對(duì)入射光的波長(zhǎng)的選擇性進(jìn)行說明。請(qǐng)參考圖1，圖1是具有波長(zhǎng)選擇性的波導(dǎo)在電場(chǎng)作用前后對(duì)入射光的透射率與入射光頻率之間的關(guān)系曲線圖，其中，橫坐標(biāo)表示入射波的頻率，縱坐標(biāo)表示波導(dǎo)對(duì)入射光的透射率，實(shí)線表不波導(dǎo)在電場(chǎng)作用前對(duì)入射光的透射率與入射光頻率之間的關(guān)系，虛線表示波導(dǎo)在電場(chǎng)的作用后對(duì)入射光的透射率與入射光頻率之間的關(guān)系。需要說明的是，由于入射波的波長(zhǎng)與入射波的頻率之間存在一定的聯(lián)系(即波長(zhǎng)=光速/頻率)，因此，圖1通過波導(dǎo)對(duì)入射光的透射率與入射波頻率之間的關(guān)系來反映波導(dǎo)對(duì)入射光的透射率與入射波波長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)而說明波導(dǎo)對(duì)波長(zhǎng)的選擇性。在受到電場(chǎng)作用后波導(dǎo)對(duì)入射光的折射率發(fā)生變化，相應(yīng)地，波導(dǎo)對(duì)入射光的透射率也隨之發(fā)生變化，通過圖1中的實(shí)線和虛線可以看出，在施加電場(chǎng)作用之前波導(dǎo)對(duì)某些頻率的入射光透射率較低，入射光無法透過波導(dǎo)，通過施加電場(chǎng)改變波導(dǎo)對(duì)入射光的折射率后使得波導(dǎo)對(duì)該頻率的入射光的透射率增高，入射光可以透射過波導(dǎo)。利用波導(dǎo)對(duì)波長(zhǎng)的選擇性，可以達(dá)到通過控制入射光是否透過波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的目的。
[0029]下面，對(duì)本發(fā)明所提供的電光調(diào)制器進(jìn)行說明。
[0030]本發(fā)明提供了一種電光調(diào)制器，該電光調(diào)制器包括半導(dǎo)體基底、電極結(jié)構(gòu)和法布里-珀羅諧振器，其中:所述電極結(jié)構(gòu)和所述法布里-珀羅諧振器位于所述半導(dǎo)體基底上；所述電極結(jié)構(gòu)用于形成作用于所述法布里-珀羅諧振器的調(diào)制電場(chǎng)；所述法布里-珀羅諧振器包括波導(dǎo)和反射膜，所述波導(dǎo)的折射率隨所述調(diào)制電場(chǎng)的變化而改變，所述反射膜位于所述波導(dǎo)的通光面上。
[0031 ] 具體地，所述電光調(diào)制器包括半導(dǎo)體基底。在一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底為單層結(jié)構(gòu)；在另一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底為多層結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體基底的材料優(yōu)選采用硅，還可以采用二氧化硅、藍(lán)寶石等晶體或其組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，半導(dǎo)體基底的材料不僅僅限于上述舉例，凡是可以起到支撐作用的材料均包括在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。為了可以很好地實(shí)現(xiàn)支撐作用，所述半導(dǎo)體基底的厚度優(yōu)選大于1_。
[0032]所述電光調(diào)制器還包括法布里-珀羅諧振器，該法布里-珀羅諧振器位于半導(dǎo)體基底上。其中，所述法布里-珀羅諧振器包括波導(dǎo)和反射膜。其中，所述波導(dǎo)的材料是電光材料，也就是說，波導(dǎo)的折射率隨著施加在其上的調(diào)制電場(chǎng)的變化而改變。在本實(shí)施例中，所述波導(dǎo)的芯層材料包括電光高分子聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(P