一种光调制器和光信号发射装置的制造方法

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种光调制器和光信号发射装置。

背景技术：
光调制器是高速、长距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一，主要是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。现有的光调制器包括MZM（Mach-ZehnderModulator，马赫曾德调制器），EAM（ElectroAbsorptionModulator，电吸收光调制器）。其中，MZM包括输入Y分支器、衬底层、两个光波导、电极、输出Y分支器。其中，直流光信号在输入Y分支器上被分成两束光，两束光分别进入两个光波导，根据通过调整施加在电极上的电压，使得两个光波导的折射率得到调整，并由此改变两束光信号的相位，使得两束光之间的相位差得到调整，之后，两束光在输出Y分支器上进行合并，并根据该相位差进行干涉，以实现对直流光信号的调制。从上所述可知MZM需要分别调整通过电极施加在两个光波导上的电压，从而调整两个光波导的折射率，另外，MZM需要通过如输入Y分支器和输出Y分支器等分光器件对光信号进行分路和合路，因此，该MZM的结构复杂，并且由于MZM的光波导采用基于线性电光效应的铌酸锂晶体LiNbO3制作，而铌酸锂晶体造价昂贵，因此，通过该MZM实现光调制的成本较高。而对于EMA，它采用电吸收原理制成，通过调整施加在吸收层上的电压对直流光信号吸收程度进行调整，实现对直流光信号的调制，其中，吸收层的宽度会根据施加电压的调整而调整，但是，吸收层材料在透射光功率最大时会产生插入损耗，而这种插入损耗是采用EMA所不可避免的固有损耗。

技术实现要素：
本发明的实施例提供一种光调制器和光信号发射装置，该光调制器的结构简单、成本低且插入损耗小。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：第一方面，提供一种光调制器，包括：平面光波导PLC、电极、金属波导和电光材料层，其中，所述电极与所述电光材料层的一表面相接触，所述金属波导位于所述PLC的芯层中，所述金属波导的第一表面与所述电光材料层的另一表面相接触，所述金属波导的第二表面位于所述PLC的芯层中；所述PLC用于通过所述PLC的芯层传输光信号；所述金属波导用于在起始端将在所述PLC的芯层中传输的所述光信号分为第一光信号和第二光信号，其中，所述第一光信号在所述金属波导的第一表面上传输，所述第二光信号在所述第二表面上传输，所述第二表面位于所述PLC的芯层中；所述电光材料层用于通过施加在所述电极和所述金属波导上电压的调整而调整折射率；所述金属波导还用于，在所述金属波导的末端将所述第一光信号和所述第二光信号合并，以根据折射率的调整得到调制光信号。在第一方面第一种可能的实现方式中，所述PLC具体用于，通过所述PLC的芯层传输直流光信号；所述金属波导具体用于，在起始端将在所述PLC的芯层中以波导模式传输的所述直流光信号分为第一直流光信号和第二直流光信号，其中，所述第一直流光信号在所述金属波导的第一表面上以表面等离子体振子SPP的模式传输，所述第二直流光信号在所述第二表面上以所述SPP的模式传输，所述第二表面位于所述PLC的芯层中；所述金属波导还用于，在所述金属波导的末端将所述第一直流光信号和所述第二直流光信号合并，以根据折射率的调整得到调制光信号，并将所述SPP的传输模式转换为所述波导模式在所述PLC的芯层中传输。结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述电光材料层具体用于，根据在所述电极和所述金属波导上施加的电压调整所述折射率，以调整所述第一直流光信号的相位，使得所述第一直流光信号与所述第二直流光信号之间的相位差得到调整并在所述金属波导的末端合并时根据所述相位差进行干涉，以根据所述干涉结果得到所述调制光信号。结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述PLC具体用于，通过所述PLC的芯层传输调制光信号，其中，所述调制光信号包括高电平信号和低电平信号。所述金属波导13具体用于，在起始端将以波导模式传输的所述调制光信号中的高电平信号分为第一高电平信号和第二高电平信号，将所述调制光信号中的低电平信号分为第一低电平信号和第二低电平信号，其中，所述第一高电平信号和所述第一低电平信号在所述金属波导的第一表面上以SPP的模式传输，所述第二高电平信号和所述第二低电平信号在所述第二表面上以SPP的模式传输，所述第二表面位于所述PLC的芯层中；所述金属波导13具体用于，在所述金属波导的末端将所述第一高电平信号和所述第二高电平信号合并，将所述第一低电平信号和所述第二低电平信号合并，以根据折射率的调整得到调整后的调制光信号，并将所述SPP的传输模式转换为所述波导模式在所述PLC的芯层中传输；所述电光材料层14具体用于，根据施加的电压调整所述折射率，以调整所述第一高电平信号和所述第一低电平信号的相位，使得所述第一高电平信号与所述第二高电平信号之间的相位差得到调整并在金属波导的末端合并时根据所述相位差进行相长干涉，以根据所述干涉结果保持所述高电平信号的发射功率；使得所述第一低电平信号与所述第二低电平信号之间的相位差得到调整并在金属波导的末端合并时根据所述相位差进行相消干涉，以根据所述干涉结果减小所述低电平信号的发射功率，使得所述调制光信号的消光比增大，其中，所述消光比为所述高电平信号的发射功率与所述低电平信号的发射功率之比。第二方面，提供一种光信号发射装置，包括光信号发射器和光调制器；所述光信号发射器，用于向所述光调制器发送直流光信号；所述光调制器包括上述第一方面至第二种可能的实现方式中任一所述的光调制器。在第二方面第一种可能的实现方式中，所述光信号发射器包括直调激光器DML。第三方面，提供一种光信号发射装置，包括光信号发射器和光调制器；所述光信号发射器，用于向所述光调制器发送调制光信号；所述光调制器包括上述第一方面第三种可能的实现方式所述的光调制器。在第三方面第一种可能的实现方式中，所述光信号发射器包括直调激光器DML。采用本发明实施例提供的光调制器和光信号发射装置，该光调制器通过金属波导将光信号分为第一光信号和第二光信号，其中，该第一光信号在该金属波导的第一表面上传输，该第二光信号在该第二表面上传输，该第二表面位于该PLC的芯层中，并通过施加在电极和金属波导上电压的调整而调整电光材料层的折射...