波导阵列的制作方法

本发明涉及用于rf光学设备的部件。特别地，本发明涉及一种波导阵列，例如用于双并联调制器。

背景技术：

双并联i/q(同相/正交)调制器通常具有图1中示意性示出的结构。信号进入分路器101，分路器101将信号分至四个马赫-曾德尔(mach-zehnder)调制器110的每一个通道，每一个通道包括两个波导111和电rf(射频)传输线112。调制器应用所需的调制，并且信号由组合器102重新组合

mach-zehnder调制器具有沿a的横截面，如图2所示。mach-zehnder调制器的波导部分包括衬底201，其包含波导202。rf传输线阵列203放置在衬底的一个面上。每条rf传输线包括信号电极204。每个信号电极204在任一侧上具有接地电极205。调制器可以被布置为x-切割(210)，其中波导位于信号电极和接地电极之间的间隙下方(对称地围绕信号电极)，或者z-切割(220)，其中信号电极下方具有一个波导，并且多个接地电极中的一个接地电极下方具有一个波导。通常，阵列中的所有调制器都是相同的类型，但是z-切割和x-切割调制器都在图2中示出以用于说明。接地电极通常在相邻的rf传输线之间被共享。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种rf波导阵列。该阵列包括衬底，所述衬底包括多个光波导，每个波导在第一方向上是延长的。电rf传输线阵列位于衬底的面上，并包括多个信号电极和多个接地电极，每个电极沿第一方向延伸。每个信号电极被布置为以向两个相应的波导提供信号。接地电极包括位于每对信号电极之间的至少一个中间接地电极。每个中间接地电极包括延伸到衬底中的部分。

其他方面和优选特征在权利要求2等之中陈述。

附图说明

图1是双并联i/q(同相/正交)调制器的示意图。

图2是图1所示调制器的横截面图。图3是图2所示调制器中的电场线的示意图。

图4是rf波导阵列的示意图。

图5是替代rf波导阵列的示意图。

图6是另一替代rf波导阵列的示意图。

图7是另一替代rf波导阵列的示意图。

图8a和8b是示出rf传输阵列的串扰和s21曲线的曲线图。

图9是rf波导阵列的示意图，示出了用于向下延伸的接地电极部分的替代布置。

具体实施方式

这里使用的“长度”和“沿着”是指rf传输线中rf信号的行进方向上的距离-即图2中的“页外”。

这里使用的“高度”、“向上”和“向下”是指垂直于rf传输线所依附的衬底表面的方向上的距离-即图2中的垂直方向，其中“向下”朝向衬底。

除非另有说明，否则“宽度”和“横向”用于表示在垂直于高度和长度的方向上的距离-即图2中的水平方向上的距离。

图3示出了图2中所示的rf波导阵列的电场线分布(为清楚起见，省略了衬底和波导)。信号电极从左到右标记为311、312、313、314，接地电极从左到右标记为321、322、323、324、325。321和325是边缘接地电极，322、323和324是中间接地电极。从场线300可以看出，来自信号电极312的信号延伸通过接地电极322和323，并延伸到最近的其他信号电极311和313。宽电场分布引起高频损耗-甚至在单条传输线的情况下-并且场扩展到相邻的线导致不希望的“串扰”，即由另一条线引起的对线的干扰。

用于降低串扰的电极结构在下面提出并示于图4、5、6和7中。每个电极结构具有信号电极400和波导410。虽然图中示出了用于z-切割传输线阵列，但是相同的原理适用于x-切割阵列。为了限制电场的扩散，每个接地电极设置有向下延伸的部分，该部分延伸到衬底中。这可以通过在衬底中形成“沟槽”并用金属覆盖沟槽壁(例如通过溅射)或用金属填充沟槽来实现。用于覆盖或填充沟槽的金属可以是与电极相同的金属，或者是不同的金属。

图4示出了具有接地电极401的rf波导阵列，接地电极401具有通过用金属填充衬底中的沟槽而形成的向下延伸部分402。图5示出了类似的布置，其中每个接地电极501具有减小的高度部分503以节省材料成本以及向下延伸的部分502。图6示出了一种实施方式，其中具有减小的高度部分603的接地电极601与通过将金属溅射到衬底的沟槽中形成的向下延伸部分602组合。溅射可以在将接地电极的主体施加到衬底之前或之后进行。图7示出了类似于图6的实施方式，不同之处在于用于溅射的金属702与用于其余电极的金属不同。

提供向下延伸的部分导致rf传输线阵列的串扰和s21曲线的显著改进，如图8a和b所示(其中箭头表示增加的沟槽深度)。

向下延伸的部分可以位于接地电极的中心，即与邻近接地电极的传输线等距，或者它可以位于偏心位置。可能的是，向下延伸的部分仅设置在中间接地电极中，即在一对传输线之间(而不是在阵列的边缘处)。在给定的一对相邻信号电极之间存在多个中间接地电极的情况下，向下延伸的部分可以设置在它们中的一个或多个中。作为示例，如果在每条传输线之间存在两个中间接地电极，则每个可以具有向下延伸的部分，该部分覆盖它们之间的沟槽的壁，并且沟槽的底部可以是不导电的。

电极的向下延伸部分可以沿着电极的整个长度设置，或者仅沿着该长度的一部分或几个部分设置。这在图9中示意性地示出，图9是示出信号电极910和接地电极900-903的平面图。接地电极900-903的向下延伸的部分的位置以阴影示出。在该示例中，非中间接地电极900不包括向下延伸的部分。一个接地电极901具有沿电极的整个长度向下延伸的部分。其他接地电极902和903具有向下延伸的若干部分，每个部分位于电极长度的不同部分。尽管在图中示出了每个中间接地电极具有不同的布置，但是预期所有接地电极在实践中将使用相同的布置-尽管向下延伸的部分之间的间隙可能是偏移的。

衬底通常由铌酸锂(linbo3)形成，但是应当理解，该方法不限于linbo3，并且可以适用于其他材料，包括半导体(例如，磷化铟或硅)。可以通过激光烧蚀或任何其他合适的蚀刻工艺来形成沟槽。尽管显然存在接近衬底深度的实际限制，但是性能随着向下延伸部分的深度而改善。沟槽深度可以是例如至少10微米、至少25微米、至少50微米或至少100微米。接地电极的向下延伸部分可以与沟槽的深度相同，或者可以仅沿沟槽的一部分向下延伸。向下延伸的部分可以延伸至至少10微米、至少25微米、至少50微米、至少80微米或至少100微米。向下延伸部分延伸的深度越大，串扰的减小就越大。选择沟槽向下延伸部分的宽度主要是出于制造原因，并且取决于信号线的分离，可以在40和240微米之间。

在接地电极中包含向下延伸部分的rf波导阵列可以用作双并联同相/正交i/q调制器的一部分，其中与每个信号电极相关联的波导被配置为形成mach-zehnder调制器。

技术特征：

技术总结
描述了一种RF波导阵列。该阵列包括衬底，所述衬底包括多个光波导，每一个波导沿第一方向延伸。电RF传输线阵列位于所述衬底的面上，并包括多个信号电极和多个接地电极，每一个电极沿第一方向延伸。每一个信号电极被布置以向两个相应的波导提供信号。接地电极包括位于每一对信号电极之间的至少一个中间接地电极。每一个中间接地电极包括延伸到所述衬底中的部分。

技术研发人员：F·迪奥图;S·巴尔萨摩;P·韦尔加尼
受保护的技术使用者：朗美通技术英国有限公司
技术研发日：2017.12.21
技术公布日：2019.08.16