本技术涉及一种高效率电光调制器,其结构由地电极、信号电极、光波导和衬底组成,地电极、信号电极和光波导均布置于衬底之上,光波导置于地电极与信号电极之间,旨在提升调制效率。
背景技术
电光调制在现代光电子技术中有着广泛的应用,是集成光子芯片的关键技术,其作用是通过施加电信号实现对光信号的调控。电光调制效率决定了光芯片处理信号的速率。
电光调制器中,电极起着至关重要的作用,通过向电极施加电压产生电场,在相同的电压下,电极间距离越小,电场强度越大,该电场作用于电光材料,根据线性电光效应(泡克尔斯效应)或载流子色散效应,电场会导致材料的折射率发生变化,从而实现对光相关性质的调控。同时,电极会对在光波导中传播的光波产生影响。电极的设计,包括其材料、长度和结构,对调制器的调制效率有直接影响。
电光调制器中电极设计的难点在于,电极和光波导的可变参数较多,并且在某些参数上低半波电压与高电光带宽呈相互制约状态,难以提升调制效率。主要的制约有:(1)在光波导结构一定的情况下,减少信号电极与地电极的间距,能增大电极产生的电场强度,可以提高调制器的调制效率,但是由于光波导对光的限制有限,一部分光会进入到电极中出现吸收损耗,因此电极需与光波导保持一定距离,即信号电极与地电极不能靠得太近。(2)电极产生的电场分布不均匀,会影响电光相互作用,不利于实现高调制效率。(3)增加调制距离的长度可以降低半波电压,但增长调制距离则意味着微波损耗变多,而且在电极间距较小的情况下要满足电极阻抗匹配则需要减小信号电极的宽度,电极的横截面积减小会导致导体损耗增加,进一步增加了微波损耗。
目前主要通过采用具有特殊结构的电极形成小的电极间距实现强的电光交互作用,而几乎不引入额外微波损耗,但是这类方案需要结构比较复杂的电极,且难以降低吸收损耗,影响了电光调制效率。
实现思路