[发明专利]一种双臂反向电压调制的电光调制器和光信号调制方法

说明书

本发明涉及一种双臂反向电压调制的电光调制器，包括波导结构和能改变光相位的移相器。波导结构包括由下而上的硅基层、外延层和两条均具有PN结的光支路。两条光支路间隔嵌设在外延层中。每条光支路均包括两个电极、P区和N区，P区邻接于N区，其中一个电极连接于P区，另一个电极连接于N区，P区和N区嵌设于外延层中，两个电极和P区和N区连接的一端嵌入外延层中，另一端裸露在外延层之外。移相器连接于其中一条光支路。该电光调制器设置了两条均具有PN结的光支路，可以向两条光支路同时施加反向的电压信号，以反向调节两条光支路上的光相位，提高了调制效率，在维持相同的光相位调制效果下，可以缩短光支路的长度，降低传输损耗。

技术领域

本发明涉及光电信息中的硅基电光调制器领域，具体涉及一种双臂反向电压调制的硅基电光调制器，该调制器可以在保证调制效率的情况下将调制器电极长度减小，从而有效减小行波电极的传输损耗，提高调制器的带宽。

背景技术

随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量技术快速发展。

随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。硅材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。

作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的电光调制器，它的作用就是把电信号加到光载波上，将电信号转变为光信号。硅基电光调制器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。

近年来，在学术界和工业界的持续创新努力下，各种高性能指标的波导集成的硅基电光调制器不断被提出，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。目前马赫增德尔结构调制器主要采用对一个臂进行调制，或者对两个臂进行通过差分信号进行调制(推挽式)的调制方式。以对一个臂调制方式为例，要使两臂相位差达到180°，则需对90°移相器的一条支路波导调制使其相位减小90°，加上90°移相器的作用，则可使该支路光相位减小180°，也就是两个支路的相对相位差为180°，但是这种调制方法的调制效率较低、传输损耗大。

发明内容

为了解决现有马赫增德尔结构调制器的调制效率较低、传输损耗大的问题，发明人对该调制器进行了改进，并在此基础上提出了改进的调制方法，以提高调制效率、降低传输损耗。本发明所采用的方案具体如下。

一种双臂反向电压调制的电光调制器，包括波导结构和能改变光相位的移相器；所述波导结构包括由下而上的硅基层、外延层和两条均具有PN结的光支路。两条光支路即为该电光调制器的双臂。两条所述光支路间隔嵌设在所述外延层中；每条所述光支路均包括两个电极、P区和N区，所述P区邻接于所述N区，其中一个所述电极连接于所述P区，另一个电极连接于所述N区，所述P区和所述N区嵌设于所述外延层中，两个所述电极和所述P区和所述N区连接的一端嵌入所述外延层中，另一端裸露在所述外延层之外；所述移相器连接于其中一条光支路。

作为该双臂反向电压调制的电光调制器的一种改进，所述移相器为90°移相器。

作为该双臂反向电压调制的电光调制器的一种改进，所述外延层为二氧化硅层。

作为该双臂反向电压调制的电光调制器的一种改进，在每条光支路中，所述P区和所述N区均为长条状，截面均为L形，所述P区和所述N区呈背靠背对称设置。

作为该双臂反向电压调制的电光调制器的一种改进，在每条光支路中，两个电极为长条状，朝向和所述P区和所述N区相同；其中一个电极焊接在所述P区远离所述N区的一侧，另一个电极焊接在所述N区远离所述P区的一侧。