一种移相器、调制器和相关设备的制作方法

本技术实施例涉及光传输领域，尤其涉及一种移相器、调制器和相关设备。

背景技术：

1、在光传输领域中，移相器用于在电光调制器中实现电信号到光信号的转换。目前，一种新的趋势是在移相器中加入电光材料，通过电光材料实现相位调整。

2、若使用电光材料进行相位调整，则只有在电场与光场的重合效率高的情况下，才能得到较好的调制效果。一种常用的方法是将光场限制在掺杂材料(例如掺杂硅)狭缝内的电光材料中，在电光材料两侧通过掺杂材料与电极连接，通过掺杂材料提供电场，实现光场与电场之间的高重合效率，从而提升调制效率。但是，对于电光材料两侧的掺杂材料来说，若掺杂浓度高，则容易导致较高的光损耗；若掺杂浓度低，则掺杂材料的电阻大，导致调制带宽低。另外一个方法是直接使用电光材料作为光波导。但这个方法要求对电光材料进行光刻工艺，与现有的基于硅的制备工艺平台不兼容。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种移相器、调制器和相关设备，通过波导外侧的电光材料影响波导模式的有效折射率，实现对光信号的调制，在低损耗的同时保证高调制带宽。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种移相器。该移相器包括绝缘层、多个电极、光波导和电光材料。其中，多个电极和光波导均在绝缘层的第一表面上。电光材料与光波导的至少一个面接触，电光材料用于根据多个电极上的电信号，对光波导上的光信号进行调制。

3、在本技术实施例中，通过波导外侧的电光材料影响波导模式的有效折射率(即光波导模式的有效折射率)，实现对光信号的调制。由于电极离波导较远，不会引起大的光损耗，电极之间的距离也较远，减少了电容值，可更易实现高带宽，因此可以在低损耗的同时保证高调制带宽。并且，该结构可以避免对电光材料进行光刻工艺，实现更好的工艺兼容性。

4、在一种可选的实现方式中，电光材料具有电光效应，在电场作用下可以改变折射率。电光材料的折射率变化，即可改变光波导模式的有效折射率，实现对光波导中光信号的调制。

5、在一种可选的实现方式中，电光材料包括电光聚合物、铌酸锂(lithium niobate，ln)、钛酸钡(batio3，bto)、锆钛酸铅(lead zirconate titanate，pzt)中的至少一项。

6、在一种可选的实现方式中，电光材料位于波导与多个电极之间。

7、在本技术实施例中，将电光材料设置在波导与电极之间，而不是直接将电光材料作为光波导，可以避免对电光材料进行光刻工艺，实现更好的工艺兼容性。

8、在一种可选的实现方式中，光波导位于所述电光材料与第一表面之间。

9、在本技术实施例中，若电光材料为非流体，则使光波导位于所述电光材料与第一表面之间，可以将电光材料整体放在光波导上方(光波导下方为绝缘层的第一表面)，可以方便加工。

10、在一种可选的实现方式中，多个电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极位于波导的不同侧。其中，第一电极包括第一电极板和n个第一延伸电极，n个第一延伸电极均包括导通臂和调制臂。(其中n为大于或等于1的整数)n个第一延伸电极的n个调制臂通过n个导通臂与第一电极板连接，且n个第一延伸电极的n个调制臂在绝缘层的第一表面上。其中，第一延伸电极的导通臂+调制臂的结构，可以为t型、l型等，本技术对此不做限定。

11、在本技术实施例中，通过n个第一延伸电极的结构，周期性分段地加载电场，可以降低微波损耗，促进电光速度匹配，提升带宽。

12、在一种可选的实现方式中，第一电极板与光波导之间的距离，大于第一电极的n个调制臂与光波导之间的距离。

13、在本技术实施例中，通过电极板+延伸电极的结构，将电流主要流经的电极(电极板)与加载电压的结构(调制臂)分开，增大波导两侧电极板之间的距离，以减少载流子由于相互吸引而在边上聚集的程度，降低等效电阻，从而降低损耗。

14、在一种可选的实现方式中，n个第一延伸电极的n个调制臂包括金属电极和位于绝缘层第一表面上的过渡电极。其中，n个第一延伸电极的n个金属电极用于连接(n个第一延伸电极的)n个导通臂与(n个第一延伸电极的)n个过渡电极，且n个第一延伸电极的n个过渡电极在第一表面上。

15、在本技术实施例中，将调制臂分为过渡电极和金属电极的结构，可以在绝缘层的第一表面上形成过渡电极，再在更上层形成金属电极，通过该金属电极来连接导通臂。可选的，该导通臂可以与金属电极在同一层上。这种过渡电极+金属电极的调制臂结构，可以方便实现分层加工，以便于通过现有的硅光平台加工。

16、可选的，过渡电极可以是掺杂硅材料，通过较高的掺杂浓度实现电流的高导通率。这样过渡电极可以与波导材料使用同一层硅材料形成，减少工艺复杂度，与现有的硅光工艺兼容。

17、在一种可选的实现方式中，n个第一延伸电极的n个调制臂还包括n个第一连接模块，n个第一延伸电极的n个金属电极与n个过渡电极通过该n个第一连接模块连接。

18、对于任一第一延伸电极来说，第一连接模块用于连接该第一延伸电极的金属电极与过渡电极。可选的，对于任一第一延伸电极的第一连接模块，都可以具有多个垂直电连接结构，该多个垂直电连接结构用于连接该第一延伸电极的金属电极与过渡电极。

19、在本技术实施例中，将调制臂分为过渡电极、第一连接模块和金属电极的结构，可以在绝缘层的第一表面上形成过渡电极，在上层形成第一连接模块，再在更上层形成金属电极，通过金属电极来连接导通臂。这种过渡电极+第一连接模块+金属电极的调制臂结构，可以方便实现分层加工，以便于通过现有的硅光平台加工。

20、在一种可选的实现方式中，第二电极包括第二电极板和n个第二延伸电极，n个第二延伸电极均包括导通臂和调制臂，n个第二延伸电极的n个调制臂通过n个导通臂与第二电极板连接，且n个第二延伸电极的n个调制臂均在第一表面上。其中，第二延伸电极的导通臂+调制臂的结构，可以为t型、l型等，本技术对此不做限定。

21、在本技术实施例中，通过n个第二延伸电极结合n个第一延伸电极的结构，周期性分段地加载电场，可以进一步降低微波损耗，促进电光速度匹配，提升带宽。

22、在一种可选的实现方式中，第二电极板与光波导之间的距离，大于第二电极的n个调制臂与光波导之间的距离。

23、在本技术实施例中，通过第二电极的电极板+延伸电极的结构，将电流主要流经的电极(电极板)与加载电压的结构(调制臂)分开，增大波导两侧电极板之间的距离(第一电极板与第二电极板之间的距离)，以减少载流子由于相互吸引而在边上聚集的程度，降低等效电阻，从而降低损耗。

24、在一种可选的实现方式中，n个第二延伸电极的n个调制臂包括金属电极和位于绝缘层第一表面上的过渡电极。其中，n个第二延伸电极的n个金属电极用于连接(n个第二延伸电极的)n个导通臂与(n个第二延伸电极的)n个过渡电极，且n个第二延伸电极的n个过渡电极在第一表面上。

25、在本技术实施例中，将第二延伸电极的调制臂分为过渡电极和金属电极的结构，可以在绝缘层的第一表面上形成过渡电极，再在更上层形成金属电极，通过金属电极来连接导通臂。可选的，该导通臂与金属电极可以在同一层上。这种过渡电极+金属电极的调制臂结构，可以方便实现分层加工，以便于通过现有的硅光平台加工。

26、可选的，过渡电极可以是掺杂硅材料，通过较高的掺杂浓度实现电流的高导通率。这样过渡电极可以与波导材料使用同一层硅材料形成，减少工艺复杂度，与现有的硅光工艺兼容。

27、在一种可选的实现方式中，n个第二延伸电极的n个调制臂还包括n个第二连接模块，n个第二延伸电极的n个金属电极与n个过渡电极通过该n个第二连接模块连接。

28、对于任一第二延伸电极来说，第二连接模块用于连接该第二延伸电极的金属电极与过渡电极。可选的，对于任一第二延伸电极的第二连接模块，都可以具有多个垂直电连接结构，该多个垂直电连接结构用于连接该第二延伸电极的金属电极与过渡电极。

29、在本技术实施例中，将调制臂分为过渡电极、第二连接模块和金属电极的结构，可以在绝缘层的第一表面上形成过渡电极，在上层形成第二连接模块，再在更上层形成金属电极，通过金属电极来连接导通臂。这种过渡电极+第二连接模块+金属电极的调制臂结构，可以方便实现分层加工，以便于通过现有的硅光平台加工。

30、第二方面，本技术实施例提供了一种调制器，该调制器包括第一方面所述的移相器。

31、在一种可选的实现方式中，调制器包括马赫曾德(mach-zehnder，mz)调制器、微环调制器和同相/正交(in-phase/quadrature，iq)调制器中的至少一项。

32、第三方面，本技术实施例提供了一种光发射机，该光发射机包括第二方面所述的调制器。

33、第四方面，本技术实施例提供了一种光传输网络，该光传输网络包括第三方面所述的光发射机。

34、第五方面，本技术实施例提供了一种电光开关，该电光开关包括第一方面所述的移相器。

35、第六方面，本技术实施例提供了一种光交换设备，该光交换设备包括第五方面所述的电光开关。

36、第七方面，本技术实施例提供了一种电场传感器，该电场传感器包括第一方面所述的移相器。

37、第二方面至第七方面的有益效果参见第一方面，此处不再赘述。