[发明专利]一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件及其制备方法

说明书

本申请提供一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件，所述多波复合处理器件能够实现多波产生、调制以及复用等功能，所述片上集成铌酸锂多波复合处理器件基于铌酸锂材料，将频率梳产生器、滤波器、调制器以及复用器等多个功能器件有机地集成于芯片上，所述复合处理器件应用于光模块能够大幅度缩小光模块的体积，提高工作效率及运行稳定性。

技术领域

本申请属于半导体器件领域，特别涉及一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件及其制备方法。

背景技术

“集成光学”这一概念于1969年由美国贝尔实验室S.E.Miller博士首次提出。经过近半个世纪的发展，集成光学器件已经得到广泛研究与应用，特别地，包括集成光学器件的光模块成为互联网实现的物理基础。具体地，光模块一般包括光电子器件、功能电路和光接口三个部分，其中，所述光电子器件包括发射端和接受端，通常，光模块通过发射端将电信号转换成光信号，转换而成的光信号通过光纤传送后，再由另一个光模块光电子器件的接受端将光信号转换成电信号，从而实现光电信号的转换，其中，发射端与接受端分别为集成光学器件。随着多媒体服务数量、无线接入数量、上网装置数量以及移动用户数量不断地增加，现代网络宽带难以满足日益增加的网络需求。为了获得更高的网络带宽、更高的数据转换速度以及更低的投入成本，开发更高品质的集成光学器件势在必行。

目前市场上光模块的发射端主要是利用多个激光器进行电吸收调制并利用空间光耦合至光纤进行波分复用的，但是这种发射端存在以下问题：(1)激光器是光模块中故障率最高的器件，因此，在发射端中设置多个激光器不仅产生的总热量多，而且不利于光模块的稳定运行；(2)基于硅材料电吸收的调制速率不超过60GHz，正常仅在25GHz～30GHz，因此，利用电吸收调制会限制调制速率；并且，利用硅材料作为传输介质，光损耗较大；(3)多个激光器和空间光耦入光纤进行波分复用会占用大量的空间，增加光模块的体积。

与国外相比，国内研究机构大多停留在集成光学器件的理论设计、仿真和单个光学器件的制备上，真正能做到商业推广的很少，无法满足国内市场的巨大需求。

发明内容

为解决上述问题中的至少一个，本申请提供一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件，所述多波复合处理器件能够实现多波产生、调制以及复用等功能，所述片上集成铌酸锂多波复合处理器件基于铌酸锂材料，将频率梳产生器、滤波器、调制器以及复用器等多个功能器件有机地集成于芯片上，所述复合处理器件应用于光模块能够大幅度缩小光模块的体积，提高工作效率及运行稳定性。

本申请的目的在于提供一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件，所述片上集成铌酸锂多波复合处理器件包括：波导基体1，集成于所述波导基体1上的一个微环谐振腔2、多个差分滤波器3和多个电光调制器4，其中，所述微环谐振腔2与所述多个差分滤波器3串联，每个差分滤波器3分别与一个电光调制器4连通，各个电光调制器的末端组合为同一个输出端口。

在一种可实现的方式中，所述微环谐振腔2的微环谐振半径为2μm～200μm，优选为60μm～100μm；Q值大于10⁵，优选大于10⁶。

在一种可实现的方式中，所述差分滤波器3包括滤环31和总线波导32。

在一种可实现的方式中，各个差分滤波器3的调制电压不同，从而每个差分滤波器3实现选频功能。

在一种可实现的方式中，所述电光调制器4用于向不同频率的光波上加载信号。

在一种可实现的方式中，所述电光调制器4为马赫增德电光调制器。

在一种可实现的方式中，所述马赫增德电光调制器的两个分支为两个铌酸锂光波导，特别地，所述两个铌酸锂光波导由一个50:50的Y型结形成。

在一种可实现的方式中，所有电光调制器4联排式排列。

进一步地，相邻两个电光调制器4共用一个接地电极。