[发明专利]一种电光调制器

说明书

一种电光调制器，包括模斑变换器、Y分支分束光波导，Y分支合束光波导、混合集成相位调制臂、行波电极，其中：模斑变换器，用于减小单模光纤与调制器的模场失配，实现二者光场的高效耦合；Y分支分束光波导，用于将激光分束，形成分束激光；混合集成相位调制臂，用于传输激光、转换光模场并实现电信号对光信号的高效率调制；行波电极，有利于实现光波与微波的速度匹配，进而提高调制器带宽；Y分支合束光波导，用于将调制后的分束激光合并成一束激光。本公开的调制器，集成了模斑变换器，大大降低了光场从光纤到调制器的耦合损耗，从而降低调制器的插入损耗；本公开的调制器可以明显提高电光调制效率，从而减小调制器的半波电压。

技术领域

本发明属于半导体集成技术领域，更具体地涉及一种混合集成高性能电光调制器。

背景技术

近年来，雷达与电子对抗、无线通信等信息系统正朝着宽带化、集成化和小型化方向快速发展。这些信息系统对模拟光链路都具有严格的要求，调制器是模拟光链路中的核心器件，需要具有高带宽、低半波电压、低插入损耗、小体积以及高线性度等特性。

国内外众多机构对研制高性能调制器进行了深入的探索，取得了卓有成效的进展和成果。按材料体系分类，电光调制器主要分为铌酸锂(LiNbO₃)调制器、磷化铟(InP)调制器、硅(Si)调制器和聚合物(Polymer)电光调制器。其中，LiNbO₃调制器是最成熟的电光调制器，带宽大，可靠性好，但尺寸大、难以实现与激光器和探测器集成；InP调制器易集成，但损耗高，成熟度低；Si调制器尺寸小，损耗低，但线性度差，商用较少；聚合物电光调制器带宽大，但损耗高，可靠性差。

发明内容

基于以上技术问题，本公开的主要目的是在于提出一种电光调制器，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，本公开提出了一种电光调制器，包括第一模斑变换器、Y分支分束光波导两条混合集成相位调制臂、行波电极、Y分支合束光波导和第二模斑变换器，其中：

所述第一模斑变换器与输入单模光纤连接，用于实现输入单模光纤与所述电光调制器的模场失配，减小损耗；

所述Y分支分束光波导的输入端与所述第一模斑变换器相连，用于将激光分束，形成分束激光；

所述混合集成相位调制臂的一端与所述Y分支分束光波导的输出端相连，用于传输激光、转换光模场并实现电信号对光信号的高效率调制；

所述行波电极为所述混合集成相位调制臂提供电场，用于实现光波与微波的速度匹配，进而提高调制器带宽；

所述Y分支合束光波导的输入端与所述混合集成相位调制臂的另一端相连，输出端与所述第二模斑变换器连接，用于将调制后的分束激光合并成一束激光；

所述第二模斑变换器与输出单模光纤连接，用于实现输出单模光纤与所述电光调制器的模场失配，减小损耗。

在本公开的一些实施例中，所述电光调制器是基于SOI衬底的，采用马赫曾德结构，通过两条混合集成相位调制臂上相位调制的干涉转化成电场对光场的强度调制。

在本公开的一些实施例中，所述第一模斑变换器和所述第二模斑变换器由芯层和包层组成，芯层采用水平楔形结构，用于实现从单模光纤到调制器波导的大光模场到小光模场的转换。

在本公开的一些实施例中，所述Y分支分束光波导和所述Y分支合束光波导由芯层和包层材料组成，分光比为1∶1。

在本公开的一些实施例中，所述第一模斑变换器、所述第二模斑变换器、所述Y分支分束光波导和所述Y分支合束光波导的芯层材料为硅，包层材料为二氧化硅或氮氧化硅。