一种聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波电路匹配负载技术领域，具体涉及一种聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法。
【背景技术】
[0002]随着微波光子技术的快速发展，电光调制器、电光开关、光移相器、光模数转换器等电光器件得到了广泛的研究和应用。微波匹配负载电路是微波光子系统中不可缺少的重要部件，直接关系着系统的稳定性和微波源的安全。例如在微波光子系统中使用电光调制器时，没有微波匹配负载电路将使微波不能够有效传递到电光作用区，由此会严重影响电光转换的效率，使微波光子系统无法正常工作。因此，在微波光子系统中必须有一个合适的微波匹配负载电路，将多余的微波吸收掉，保证系统的安全正常工作。
[0003]目前,在传统的微波光子系统中实现微波匹配负载电路的方式有三种:1.通过在微波传输电路的输出端外接微波匹配负载电路的方式将多余的微波能量消耗掉，但需要额外的接头和匹配负载器，由此增加了微波光子系统的成本、体积和复杂性。并且微波传输电路的输出端接头的装配工艺也会影响微波传输电路的输入端的微波反射系数，在一些对微波反射系数要求严格的微波光子系统中，会带来额外的困难。2.使用单独制作的微波匹配负载电路，并用金丝压焊等技术将单独制作的微波匹配负载电路与电光芯片的微波传输电路的输出端连接，但这种方式需要额外的装配步骤，而且需要将电光芯片的微波传输电路引出到电光芯片的边缘，增加了设计的难度。3.在电光芯片上使用溅射和光刻的工艺在微波传输电路的输出端制作一层薄膜电阻将多余的微波能量消耗掉，增加了工艺复杂度和难度。对于聚合物电光芯片，由于聚合物电光材料对工艺耐受性差，这种方式的实现难度更大。由于微波光子技术在安全性和可靠性上的要求越来越高，当前急需一种结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高的微波匹配负载电路。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对传统的微波光子系统中实现微波匹配负载电路的方式所存在的缺陷，从而提供一种聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法。
[0005]本发明的聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法是:在聚合物电光芯片中的微波传输电路中的电光作用区之后增加一段具有微波匹配负载功能的与所述的电光作用区中的微波传输电路的尺寸相同或尺寸相近似的延长的微波传输电路，使通过所述的延长的微波传输电路中的微波信号消耗掉，实现聚合物电光芯片与微波匹配负载电路的集成。
[0006]所述的尺寸相近似是指所述的延长的微波传输电路的尺寸与电光作用区中的微波传输电路的尺寸的差值在±20%以内。
[0007]所述的使通过所述的延长的微波传输电路中的微波信号消耗掉，是指延长的微波传输电路能将由电光作用区中传输出来的微波信号衰减5dB以上。
[0008]所述的微波信号衰减是5dB?20dB。
[0009]本发明的聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法不但适用于微波传输电路是使用微带电极结构的聚合物电光调制器芯片，也适用于微波传输电路是使用共面等其它电极结构的聚合物电光调制器芯片。
[0010]本发明的聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法，仅需在制作聚合物电光芯片中的微波传输电路的光刻掩模版时，将光刻掩模版图形中的微波传输电路通过电光作用区之后连接的匹配负载电路部分的图形替换成所述的延长的微波传输电路的图形即可，不需其它额外的制作或安装步骤。具有可靠性高、使用寿命长，以及结构紧凑、体积小、重量轻、适应高真空环境等特点。
【附图说明】
[0011]图1.本发明中的微波传输电路是使用微带电极结构的集成微波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的结构示意图。
[0012]图2.是图1中A-A截面的示意图。
[0013]图3.本发明实施例1的微波信号输入端口 S11参数的测试结果。
[0014]图4.本发明实施例2的微波信号输入端口 S11参数的测试结果。
[0015]附图标记
[0016]1.微波信号的输入端口
[0017]2.实现共面电极-微带电极转换功能的过渡段
[0018]3.电光作用区中的微波传输电路(微带电极结构)
[0019]4.延长的微波传输电路
[0020]5.光波导的输入端口
[0021]6.光波导的输出端口
[0022]7.基底
[0023]8.微带电极结构的微波传输电路的地电极
[0024]9.聚合物光波导层
[0025]10.光波导
[0026]11.电光作用区中的微带电极结构的微波传输电路的信号电极
[0027]12.延长的微波传输电路的信号电极
[0028]13.电光作用区中的微带电极结构的微波传输电路的信号电极宽度
[0029]14.延长的微波传输电路的信号电极宽度
[0030]下面结合附图对本发明做进一步说明。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
[0032]如图1和图2所示，其典型的微波传输电路是使用微带电极结构的集成微波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片(所述的聚合物电光调制器芯片可为本领域中所用的任何聚合物电光调制器芯片)，包括微波信号输入端口 1、实现共面电极-微带电极转换功能的过渡段2、电光作用区中的微波传输电路3、延长的微波传输电路4、基底7 (原聚合物电光调制器芯片的基底)、微带电极结构的微波传输电路的地电极8和聚合物光波导层9。
[0033]如图1所示，当微波信号通过微波信号输入端口 I进入聚合物电光芯片上，经过实现共面电极-微带电极转换功能的过渡段2后，沿着微波传输电路通过电光作用区中的微波传输电路3之后,再通过1cm长的一段与电光作用区中的微波传输电路尺寸相同的延长的微波传输电路4部分,微波信号在该段延长的微波传输电路部分的微波损耗在工作频段1GHz?30GHz达到1dB以上，在微波信号输入端口的S11参数低于_20dB，实现了聚合物电光芯片与微波匹配负载的功能。
[0034]对上述制作的样品，测试了微波信号输入端口的S11参数，典型的测试结果见图3，很好的实现了聚合物电光芯片与微波匹配负载的功能。
[0035]微波传输电路是使用微带电极结构的集成微波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的制备步骤为:将基底7清洗干净、使用微带电极结构的集成波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的地电极模板制作微带电极结构的微波传输电路的地电极8、制作包含光波导10的聚合物光波导层9、使用微带电极结构的集成波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的信号电极模板制作电光作用区中的微带电极结构的微波传输电路的信号电极11。在制作地电极和信号电极的光刻掩模版时，将微波传输电路通过电光作用区之后接匹配负载部分替换成与电光作用区中的微波传输电路的尺寸相同、传输方向上延长的微波传输电路4即可，仅仅需要在绘制光刻版图形时加以改变，聚合物电光芯片的制备过程与未集成微波匹配负载电路的聚合物电光芯片的制备步骤完全相同。
[0036]实施例2
[0037]如图1和图2所示，其典型的微波传输电路是使用微带电极结构的集成微波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片(所述的聚合物电光调制器芯片可为本领域中所用的任何聚合物电光调制器芯片)，包括微波信号输入端口 1、实现共面电极-微带电极转换功能的过渡段2、电光作用区中的微波传输电路3、延长的微波传输电路4、基底7 (原聚合物电光调制器芯片的基底)、微带电极结构的微波传输电路的地电极8和聚合物光波导层9。
[0038]如图1所示，当微波信号通过微波信号输入端口 I进入聚合物电光芯片上，经过实现共面电极-微带电极转换功能的过渡段2后，沿着微波传输电路通过电光作用区中的微波传输电路3之后,再通过12cm长的一段与电光作用区中的微波传输电路尺寸相同的延长的微波传输电路4部分,微波信号在该段延长的微波传输电路部分的微波损耗在工作频段1GHz?30GHz达到1dB以上，在微波信号输入端口的S11参数低于_20dB，实现了聚合物电光芯片与微波匹配负载的功能。
[0039]对上述制作的样品，测试了微波信号输入端口的S11参数，典型的测试结果见图4，很好的实现了聚合物电光芯片与微波匹配负载的功能。
[0040]微波传输电路是使用微带电极结构的集成微波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的制备步骤为:将基底7清洗干净、使用微带电极结构的集成波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的地电极模板制作微带电极结构的微波传输电路的地电极8、制作包含光波导10的聚合物光波导层9、使用微带电极结构的集成波匹配负载电路的聚合物电光调制器芯片的信号电极模板制作电光作用区中的微带电极结构的微波传输电路的信号电极11。在制作地电极和信号电极的光刻掩模版时，将微波传输电路通过电光作用区之后接匹配负载部分替换成与电光作用区中的微波传输电路的尺寸相近、传输方向上延长的微波传输电路4即可，所述的尺寸相近是指延长的微波传输电路的信号电极12的延长的微波传输电路的信号电极宽度14仅仅比电光作用区中的微带电极结构的微波传输电路的信号电极宽度13增加了 10%，其它尺寸都相同。仅仅需要在绘制光刻版图形时加以改变，聚合物电光芯片的制备过程与未集成微波匹配负载电路的聚合物电光芯片的制备步骤完全相同。
[0041]以上实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术，对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明的范围内。
【主权项】
1.一种聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法，其特征是:在聚合物电光芯片中的微波传输电路中的电光作用区之后增加一段具有微波匹配负载功能的与所述的电光作用区中的微波传输电路的尺寸相同或尺寸相近似的延长的微波传输电路，使通过所述的延长的微波传输电路中的微波信号消耗掉，实现聚合物电光芯片与微波匹配负载电路的集成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的尺寸相近似是指所述的延长的微波传输电路的尺寸与电光作用区中的微波传输电路的尺寸的差值在±20%以内。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的使通过所述的延长的微波传输电路中的微波信号消耗掉，是指延长的微波传输电路能将由电光作用区中传输出来的微波信号衰减5dB以上。4.根据权利要求3所述的方法，其特征是:所述的微波信号衰减是5dB?20dB。
【专利摘要】本发明属于微波电路匹配负载技术领域，具体涉及一种聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法。本发明的聚合物电光芯片与微波匹配负载电路集成的方法是：在聚合物电光芯片中的微波传输电路中的电光作用区之后增加一段具有微波匹配负载功能的与所述的电光作用区中的微波传输电路的尺寸相同或尺寸相近似的延长的微波传输电路，使通过所述的延长的微波传输电路中的微波信号消耗掉，实现聚合物电光芯片与微波匹配负载电路的集成。
【IPC分类】G02F1/061
【公开号】CN104977735
【申请号】CN201410136421
【发明人】汪琦, 甄珍, 刘新厚, 徐光明
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日