[发明专利]一种电光传感器静态偏置点工艺校正的方法和电光传感器

说明书

本发明公开了一种电光传感器静态偏置点工艺校正的方法和电光传感器，电光传感器静态偏置点工艺校正的方法，包括以下步骤：测量电光传感器的静态偏置点与π/2的偏差；调节光波导的有效折射率，使所述电光传感器的静态偏置点达到π/2。本发明通过在过渡族金属氧化物阻变材料两侧施加外电压，调节其介电常数，从而改变光波导的有效折射率，使静态偏置点达到π/2，校正电光传感器制作中难以避免的工艺误差；外电压在调节完成后会被撤掉，过渡族金属氧化物阻变材料介电常数不变，从而光波导的有效折射率保持不变，所以该技术是无源的；过渡族金属氧化物阻变材料具有连续光调节功能，在不同电压激励下连续改变介电常数，满足不同应用需求。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种电光传感器静态偏置点工艺校正的方法和电光传感器。

背景技术

铌酸锂材料的线性电光效应为原理的电光传感器因其具有大带宽、快响应、对原场干扰小、抗电磁干扰等优势，成为目前发展最成熟、使用最广泛电场传感器类型。

块状铌酸锂通过钛扩散或质子交换工艺制作光波导，薄膜铌酸锂通过干法刻蚀工艺制作光波导。当外界电场变化时，铌酸锂材料的折射率会相应的线性变化，引起通过铌酸锂光波导中的光产生相位的变化。通过马赫-曾德尔(Mach–Zehnder，MZ)干涉光路或共路干涉光路，光产生的相位变化会转化为强度的变化，进而被光电探测器读取，实现电场的测量。

铌酸锂电光传感器的传递函数需要工作在线性区域，因此需要π/2的静态偏置点。静态偏置点指没有外加电场时，电光传感器的相位，又常称作静态工作点。对于MZ干涉光路，需要非对称的两臂结构来设计两臂的光程差；对于共路干涉光路，需要设计光波导的宽度和长度。由于光刻、刻蚀、划片等工艺的误差，制作完成后的电光传感器存在静态偏置点偏离的问题，导致电场传感器动态范围减小甚至不能测量。因此，采用有效方法校正难以避免的工艺误差引起的静态偏置点偏离的问题，对于电光传感器的良率提高、成本降低、性能提升等方面至关重要。

现有技术通常采用在同一个芯片上制作多根光波导的方法，将光纤分别与每一根光波导耦合、通光，测量静态偏置点，再选取静态偏置点最接近π/2的光波导进行点胶、固化和封装。这一方法成本高、良率低、耗时耗力，而且并不能实现准确的π/2静态偏置点，电场测量精度受到影响。

另外还有技术通过有源的监测与反馈控制的方法来调制电光传感器的静态偏置点，不但电光传感器系统复杂，而且有源器件的引入会产生电源供电的问题，增加了电光传感器对原场的干扰，降低了电光传感器自身的抗电磁干扰性能，同时增加了电光传感器系统失稳的可能性。本发明要解决的技术问题是如何通过无源、高效、简单的方法实现精准的电光传感器静态偏置点，以校正难以避免的工艺误差。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种电光传感器静态偏置点工艺校正的方法，包括以下步骤：

测量电光传感器的静态偏置点与π/2的偏差；

调节光波导的有效折射率，使所述电光传感器的静态偏置点达到π/2。

更进一步地，所述调节光波导的有效折射率，使所述电光传感器的静态偏置点达到π/2包括以下子步骤：

通过在过渡族金属氧化物阻变材料两侧施加外电压，调节过渡族金属氧化物阻变材料的介电常数，从而改变光波导的有效折射率，使静态偏置点达到π/2；

撤去外电压，所述过渡族金属氧化物阻变材料的介电常数保持不变。

更进一步地，所述过渡族金属氧化物阻变材料包括三氧化钨、二氧化钛和五氧化二铌。

更进一步地，所述电光传感器的光路结构为MZ干涉光路或共路干涉光路。

一种电光传感器，采用上述的电光传感器静态偏置点工艺校正的方法进行校正，包括：

衬底、铌酸锂光波导、下电极、过渡族金属氧化物阻变材料层和上电极；