一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器的制作方法

本发明涉及光通信器件领域，尤其涉及一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器。

背景技术：

1、铌酸锂材料因其优良的电光效应和非线性光学效应性能，在电光调制器、光开关、高电压传感器和光参量振荡器等器件中得到了广泛应用。此外，铌酸锂材料的物理化学性能稳定，加工容易，光透过范围宽，具有较大的双折射，容易制备高质量的光波导。

2、因此，基于铌酸锂材料的光调制器在长距离通信中具有无可比拟的优势，如很小的啁啾(chirp)效应、高调制带宽、良好消光比和相当优越的稳定性。这些特点使其在高速高带宽的长距离通信中得到了广泛应用。

3、而传统的体铌酸锂调制器强电光交互性能差，具有调制效率低、器件尺寸大等缺点。这些缺点限制了传统铌酸锂调制器的微型化和单片集成能力。相比之下，薄膜铌酸锂调制器能够实现更高的集成度和更好的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，解决了降低波导损耗，并且提高调制效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，包括衬底层、低折射率下盖层、薄膜铌酸锂层、低折射率上盖层和电极组件；所述低折射率下盖层与所述衬底层连接，并位于所述衬底层的一侧，所述薄膜铌酸锂层与所述低折射率下盖层连接，并位于所述低折射率下盖层远离所述衬底层的一侧，所述低折射率上盖层与所述薄膜铌酸锂层连接，并位于所述薄膜铌酸锂层远离所述低折射率下盖层的一侧，所述电极组件设置在所述薄膜铌酸锂层上，并位于所述薄膜铌酸锂层与所述低折射率上盖层之间。

3、其中，所述电极组件包括信号电极和两个接地电极，所述信号电极与所述薄膜铌酸锂层连接，并位于所述薄膜铌酸锂层与所述低折射率上盖层之间；所述接地电极与所述薄膜铌酸锂层连接，并位于所述薄膜铌酸锂层靠近所述信号电极的一侧，两个所述接地电极分别位于所述信号电极的两侧。

4、其中，所述薄膜铌酸锂层采用脊型波导的结构内部夹角为75°上边宽度为1.5um，下边宽度为1.645um。

5、其中，所述薄膜铌酸锂层厚度为0.6um，刻蚀深度为0.3um，非寻常光折射率为ne＝2.1376，寻常光折射率no＝2.2111，相对介电常数为εe＝27.9，εo＝44.3。

6、其中，所述信号电极和所述接地电极均由金制成，并且厚度相同，均为0.9um，所述信号电极与所述接地电极之间的间距为5um。

7、其中，所述信号电极和两个所述接地电极位置均向下刻蚀0.12um，使得所述薄膜铌酸锂层呈现阶梯型变换的形状。

8、其中，所述低折射率上盖层由二氧化硅制成，厚度为0.8um，折射率为1.44，相对介电常数为3.9。

9、本发明的一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，由于下沉式电极的设计使得薄膜铌酸锂层形成阶梯式的结构，其脊波导可以更紧密地限制光学模式，对损耗有显著影响，使其减少数量级；并且由于下沉式电极的影响脊波导光场处受到的电场强度增强，从而使得电光重叠因子增加，电压长度积得到下降。改良后的结构其波导损耗低至0.05db/cm，电光重叠银子提高至1.2，电压长度积下降至1.94v·cm，实现降低波导损耗，并且提高调制效率的目的。

技术特征：

1.一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，包括衬底层、低折射率下盖层、薄膜铌酸锂层、低折射率上盖层和电极组件；

2.如权利要求1所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

3.如权利要求2所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

4.如权利要求3所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

5.如权利要求2所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

6.如权利要求5所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

7.如权利要求1所述的新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，其特征在于，

技术总结
本发明涉及光通信器件领域，具体涉及一种新型电极下沉式薄膜铌酸锂调制器，包括衬底层、低折射率下盖层、薄膜铌酸锂层、低折射率上盖层和电极组件；低折射率下盖层与衬底层连接，并位于衬底层的一侧，薄膜铌酸锂层与低折射率下盖层连接，并位于低折射率下盖层远离衬底层的一侧，低折射率上盖层与薄膜铌酸锂层连接，并位于薄膜铌酸锂层远离低折射率下盖层的一侧，电极组件设置在薄膜铌酸锂层上，并位于薄膜铌酸锂层与低折射率上盖层之间，电极组件采用下沉式设计，这样使得薄膜铌酸锂层形成阶梯式的结构，其脊波导可以更紧密地限制光学模式，对损耗有显著影响，使其减少数量级。

技术研发人员：杨万里,李翰宇,李海鸥,尹怡辉,谢仕锋,李跃,谢佳一
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8