一种差分铌酸锂调制器的制作方法

本发明涉及光通信器件技术领域，具体涉及一种差分铌酸锂调制器。

背景技术：

由于铌酸锂材料性能优异，具有高电光响应、高本征带宽、宽透明窗口(0.35um-5um)和热稳定性好等优点，使得铌酸锂材料已经在电光调制器中得到广泛的研究和应用。特别是随着近年来薄膜铌酸锂的快速发展，铌酸锂波导刻蚀问题的解决，薄膜铌酸锂调制器得到了广泛的研究。相比与传统铌酸锂调制器，薄膜铌酸锂调制器具有调制带宽高、结构尺寸小和调节效率高等优点。

现有技术中，由于铌酸锂材料的特性，高速铌酸锂调制器一般是基于单端结构设计的，但是单端结构的调制器抗干扰能力小，很容易受到外界噪声的影响，从而导致调制器性能的降低。另一方面，由于驱动器输出电压的限制，单端结构调制器的调制深度相对较低，因此需要增加驱动器的输出电压或者增加调制器的结构尺寸，导致调制器性能的降低，成本增加。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种差分铌酸锂调制器，具有抗干扰能力强、结构尺寸小、调节效率高等优点。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种差分铌酸锂调制器，从下往上依次包括基底层、衬底层、集成波导层和覆盖层，所述集成波导层包括铌酸锂波导层和两个间隔分布的高折射率层，所述高折射率层位于所述铌酸锂波导层和覆盖层之间；同时，

所述调制器还包括第一电极组、两个相对设置的第二电极组，所述第一电极组位于所述衬底层内，两个所述集成波导层上方；

所述第一电极组从下往上依次包括直接接触的第一金属电极和第一导电层，且两个所述高折射率层的投影均位于所述第一导电层上；

所述第二电极组从下往上依次包括直接接触的第二导电层和第二金属电极，且所述第二导电层对应分布于一个所述高折射率层的正上方。

在上述技术方案的基础上，所述衬底层为低折射率材料，且所述衬底层的厚度不小于2um。

在上述技术方案的基础上，所述第一导电层和第二导电层的厚度不超过50nm。

在上述技术方案的基础上，所述铌酸锂波导层的厚度不超过1um。

在上述技术方案的基础上，所述高折射率层的折射率不小于1.8。

在上述技术方案的基础上，所述第一金属电极和第二金属电极的高度不小于500nm。

在上述技术方案的基础上，所述第一金属电极和第二金属电极的宽度不小于10um。

在上述技术方案的基础上，所述覆盖层的折射率不大于1.8。

在上述技术方案的基础上，所述第一导电层直接贴合于所述铌酸锂波导层上，所述第二导电层直接贴合于所述高折射率层上。

在上述技术方案的基础上，所述第一导电层和铌酸锂波导层之间、以及所述第二导电层和高折射率层之间均设有隔离层，所述隔离层为低折射率材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的差分铌酸锂调制器可以支持差分信号驱动，不仅可以提高调制器的调制深度，而且信号的抗干扰能力更强，不容易受到外界噪声的影响；同时，电极组包括金属电极和导电层，导电层可以大大缩短电极和集成波导之间的距离，提高调制的调制效率。

附图说明

图1为本发明实施例一中差分铌酸锂调制器的结构示意图；

图2为本发明实施例二中差分铌酸锂调制器的结构示意图。

图中：1-基底层，2-衬底层，3-集成波导层，301-铌酸锂波导层，302-高折射率层，4-覆盖层，5-第一电极组，501-第一金属电极，502-第一导电层，6-第二电极组，601-第二导电层，602-第二金属电极。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1所示，本发明实施例提供一种差分铌酸锂调制器，从下往上依次包括基底层1、衬底层2、集成波导层3和覆盖层4，所述集成波导层3包括铌酸锂波导层301和两个间隔分布的高折射率层302，所述高折射率层302位于所述铌酸锂波导层301和覆盖层4之间；同时，

所述调制器还包括第一电极组5、两个相对设置的第二电极组6，所述第一电极组5位于所述衬底层2内，两个所述第二电极组6位于所述集成波导层(3)上方；

所述第一电极组5从下往上依次包括直接接触的第一金属电极501和第一导电层502，且两个所述高折射率层302的投影均位于所述第一导电层502上；

所述第二电极组6从下往上依次包括直接接触的第二导电层601和第二金属电极602，且所述第二导电层601对应分布于一个所述高折射率层302的正上方。

更进一步地，在本发明实施例中，所述衬底层2为低折射率材料，且所述衬底层2的厚度不小于2um。所述衬底层2的折射率在1到1.8之间，且在工作波长范围内是透明的，并且，所述衬底层2的材料可以为但并不限于二氧化硅和氮氧化硅。

更进一步地，在本发明实施例中，所述第一导电层502和第二导电层601的厚度不超过50nm。所述第一导电层502和第二导电层601的材料可以为但不限于掺杂硅、石墨烯、锗、三五族材料和铟锡氧化物。

更进一步地，在本发明实施例中，所述铌酸锂波导层301的厚度不超过1um，且所述铌酸锂波导层301的切向为z切。

更进一步地，在本发明实施例中，所述高折射率层302的折射率不小于1.8，且为透明材料，所述高折射率层302的材料可以为但不限于硅、氮化硅、氮氧化硅。所述高折射率层302的厚度不大于1um，宽度不大于4um，且两个高折射率层302之间的间距大于倏逝波耦合的距离，可以有效防止两个高折射率层302中的光波相互干扰。

更进一步地，在本发明实施例中，所述第一金属电极501和第二金属电极602的高度不小于500nm，宽度不小于10um，所述第一金属电极501和第二金属电极602的材料可以为但不限于金、银、铜、铝。

更进一步地，在本发明实施例中，所述覆盖层4的折射率不大于1.8，所述覆盖层4的材料可以为但不限于氧化硅、氮氧化硅、聚合物材料。

更进一步地，在本发明实施例中，所述第一导电层502和第二导电层601的厚度不超过1um，且所述第一导电层502直接贴合于所述铌酸锂波导层301上，所述第二导电层601直接贴合于所述高折射率层302上。

实施例二

本发明实施例和实施例一的区别仅在于：所述第一导电层502和铌酸锂波导层301之间、以及所述第二导电层601和高折射率层302之间均设有隔离层，所述隔离层为低折射率材料。

本发明实施例提供的电光调制器的工作原理为：

本发明提供的电光调制器为差分铌酸锂调制器，其中第一电极组为“地”，可以标记为“g”；两个对称放置的第二电极组为两个信号电极，分别标记为“s1”和“s2”。在该差分调制器工作时，分别在两个信号电极“s1”和“s2”上施加不同的电压。本发明实施例中的铌酸锂波导层301分别和两个高折射率层302组成两个混合波导，基于铌酸锂材料的电光特性，通过这两根波导后，其相位的变化将正比于施加在两个信号电极“s1”和“s2”上的电压差。而此电压差是由信号发射端所决定的，不会受到电极外部的一些随机扰动的影响，提高了调制器的抗干扰能力。

本发明提供的差分铌酸锂调制器可以支持差分信号驱动，不仅可以提高调制器的调制深度，而且信号的抗干扰能力更强，不容易受到外界噪声的影响；同时，电极组包括金属电极和导电层，导电层可以大大缩短电极和集成波导之间的距离，提高调制的调制效率。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。