铌酸锂薄膜电光调制器的制作方法

本申请涉及光电器件，特别是涉及一种铌酸锂薄膜电光调制器。

背景技术：

1、铌酸锂薄膜电光调制器是一种新型的光电器件，其功能是通过电光效应改变经过的光的性质(如相位、幅度或偏振)，因而被广泛应用于地面系统和太空光通信系统，并且近年来随着骨干网技术的下沉，数据中心、超级计算机等短距离互联场景也开始大量应用铌酸锂薄膜调制器。该器件的结构是将定向耦合器和调制区波导相连形成光传输通路，在调制波导两侧沉积电极以施加电场调制。现有的铌酸锂电光调制器为了实现较低的半波电压，因此需要保证足够长的调制电极长度，进而会造成铌酸锂电光调制器的总长度无法进一步缩减，从而难以大规模集成。同时，现有的铌酸锂薄膜电光调制器还需要增加偏置电极，而偏置电极的引入也导致了铌酸锂电光调制器长度的进一步增加。

2、为了解决有效缩减铌酸锂薄膜电光调制器的长度，目前普遍采用的解决方案是对调制波导设计90°弯曲，但这种方案又会存在如下两个弊端：一个弊端是为了保证经过调制区的光最终能沿着铌酸锂的y轴方向传播，版图的布置需存在两处或者两处以上的90°弯曲，但90°弯曲的数量增加容易导致出现更多的光传播损耗；另一个弊端是90°弯曲的实质是为了将偏置控制区转移到与调制区在同一横向间隔排布，类似串联转变成并联的方式，因此90°弯曲的过渡区长度也导致了铌酸锂薄膜电光调制器宽度的增加。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对长度无法有效缩减，制约大规模集成能力的问题，提供一种铌酸锂薄膜电光调制器。

2、本申请提供一种铌酸锂薄膜电光调制器，其包括：

3、基体，所述基体包括第一基体部和第二基体部，所述第一基体部与所述第二基体部连接，且所述第一基体部所处的第一平面与所述第二基体部所处的第二平面相交；以及，

4、光波导，所述光波导包括依序连接的第一波导结构、弯曲波导和第二波导结构，所述第一波导结构设置于所述第一基体部上，所述第二波导结构设置于所述第二基体部上，所述弯曲波导位于所述第一基体部和所述第二基体部的转弯连接处。

5、本申请方案的铌酸锂薄膜电光调制器中，通过将基体设计成由第一基体部与第二基体部构成，且第一基体部所处的第一平面与第二基体部所处的第二平面呈相交设置，从而将传统的二维平面结构的基体首次优化为了三维立体结构，在此基础上，光波导的第一波导结构设置在第一基体部上，第二波导结构设置在第二基体部上，弯曲波导则将第一波导结构和第二波导结构相连并适配布置在第一基体部和第二基体部的转弯连接处，使得使用时光能依序沿着第一波导结构、弯曲波导和第二波结构而始终沿着铌酸锂薄膜电光调制器的y轴方向传播，且光波导的整体长度可由保留原有尺寸而避免因尺寸变化影响半波电压性能，且在这种三维立体结构的改进下使得基体的长度，也即铌酸锂薄膜电光调制器的整体总长度得到有效缩减，减小了其占用安装空间，从而更有利于大规模集成使用。

6、下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

7、在其中一个实施例中，所述第一基体部的一端与所述第二基体部的一端一体连接，且所述第一基体部与所述第二基体部呈90°角度布置。

8、在其中一个实施例中，所述第一波导结构包括第一y型波导、第二y型波导和第一平行直波导，所述第一y型波导由所述第一基体部的边缘形成并向所述第一基体部的中部方向延伸，所述第二y型波导与所述第一y型波导连接，所述第一平行直波导连接于所述第二y型波导。

9、在其中一个实施例中，所述第二波导结构包括第二平行直波导、第三y型波导和第四y型波导，所述第二平行直波导的一端与所述第一平行直波导的另一端连接，且配合构成所述弯曲波导，所述第三y型波导的一端与所述第二平行直波导的另一端连接，所述第三y型波导的另一端与所述第四y型波导的一端连接，所述第四y型波导的另一端延伸至所述第二基体部的边缘处。

10、在其中一个实施例中，所述铌酸锂薄膜电光调制器还包括偏压电极结构，所述第一基体部的表面设有偏压控制区，所述偏压控制区与所述第一平行直波导重叠设置，所述偏压电极结构设置于所述偏压控制区内。

11、在其中一个实施例中，所述偏压电极结构包括第一偏置电极、第二偏置电极和第三偏置电极，所述第一偏置电极和所述第二偏置电极分别设置于第一平行直波导的相对两侧，所述第三偏置电极设置于所述第一平行直波导内。

12、在其中一个实施例中，所述铌酸锂薄膜电光调制器还包括调制电极结构，所述第二基体部的表面设有调制区，所述调制区与所述第二平行直波导重叠设置，所述调制电极结构设置于所述调制区内。

13、在其中一个实施例中，所述调制电极结构包括第一调制电极、第二调制电极和第三调制电极，所述第一调制电极和所述第二调制电极分别设置于所述第二平行直波导的相对两侧，所述第三调制电极设置于所述第二平行直波导内。

14、在其中一个实施例中，所述偏压电极结构和所述调制电极结构的长度延伸方向与所述光波导的长度延伸方向相一致。

15、在其中一个实施例中，所述基体包括硅层和二氧化硅层，所述二氧化硅层设置于所述硅层的表面，所述光波导、所述偏压电极结构和所述调制电极结构分别形成于所述二氧化硅层的表面。

技术特征：

1.一种铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述第一基体部的一端与所述第二基体部的一端一体连接，且所述第一基体部与所述第二基体部呈90°角度布置。

3.根据权利要求1所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述第一波导结构包括第一y型波导、第二y型波导和第一平行直波导，所述第一y型波导由所述第一基体部的边缘形成并向所述第一基体部的中部方向延伸，所述第二y型波导与所述第一y型波导连接，所述第一平行直波导连接于所述第二y型波导。

4.根据权利要求3所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述第二波导结构包括第二平行直波导、第三y型波导和第四y型波导，所述第二平行直波导的一端与所述第一平行直波导的另一端连接，且配合构成所述弯曲波导，所述第三y型波导的一端与所述第二平行直波导的另一端连接，所述第三y型波导的另一端与所述第四y型波导的一端连接，所述第四y型波导的另一端延伸至所述第二基体部的边缘处。

5.根据权利要求4所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述铌酸锂薄膜电光调制器还包括偏压电极结构，所述第一基体部的表面设有偏压控制区，所述偏压控制区与所述第一平行直波导重叠设置，所述偏压电极结构设置于所述偏压控制区内。

6.根据权利要求5所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述偏压电极结构包括第一偏置电极、第二偏置电极和第三偏置电极，所述第一偏置电极和所述第二偏置电极分别设置于第一平行直波导的相对两侧，所述第三偏置电极设置于所述第一平行直波导内。

7.根据权利要求6所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述铌酸锂薄膜电光调制器还包括调制电极结构，所述第二基体部的表面设有调制区，所述调制区与所述第二平行直波导重叠设置，所述调制电极结构设置于所述调制区内。

8.根据权利要求7所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述调制电极结构包括第一调制电极、第二调制电极和第三调制电极，所述第一调制电极和所述第二调制电极分别设置于所述第二平行直波导的相对两侧，所述第三调制电极设置于所述第二平行直波导内。

9.根据权利要求8所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述偏压电极结构和所述调制电极结构的长度延伸方向与所述光波导的长度延伸方向相一致。

10.根据权利要求1至9任一项所述的铌酸锂薄膜电光调制器，其特征在于，所述基体包括硅层和二氧化硅层，所述二氧化硅层设置于所述硅层的表面，所述光波导、所述偏压电极结构和所述调制电极结构分别形成于所述二氧化硅层的表面。

技术总结
本申请涉及一种铌酸锂薄膜电光调制器，包括基体，基体包括第一基体部和第二基体部，第一基体部与第二基体部连接，且第一基体部所处的第一平面与第二基体部所处的第二平面相交；以及光波导，光波导包括依序连接的第一波导结构、弯曲波导和第二波导结构，第一波导结构设置于第一基体部上，第二波导结构设置于第二基体部上，弯曲波导位于第一基体部和第二基体部的转弯连接处。光波导的整体长度可由保留原有尺寸而避免因尺寸变化影响半波电压性能，且在这种三维立体结构的改进下使得基体的长度，也即铌酸锂薄膜电光调制器的整体总长度得到有效缩减，减小了其占用安装空间，从而更有利于大规模集成使用。

技术研发人员：廖文渊,陈浩,杨少华,赖灿雄,柳月波
受保护的技术使用者：中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室））
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16