[发明专利]高调制效率微环调制器

说明书

本发明提供了一种高调制效率微环调制器，包括：输入波导用于将光信号耦合进微环谐振腔输出第一光信号；第一反馈回路波导与第一模式转换器相连，用于对光信号进行转模输出第二光信号；第二模式转换器用于对第二光信号进行转模输出第三光信号；第三模式转换器用于对第三光信号转模输出第四光信号；第四模式转换器用于对第四光信号转模输出第五光信号；第四模式转换器的输出与第三模式转换器的输入之间通过第二反馈回路波导相连，将第五光信号再次送入光电调制模组进行相位调制。可调微环谐振腔用于对第一、二、四、五光信号进行调制。经多次调制的光信号最终通过第二半环波导耦合至输出波导并输出，提升了整个微环谐振腔的调制效率。

技术领域

本发明涉及光电子器件技术领域，具体地，涉及一种高调制效率微环调制器。

背景技术

电光调制器是将高速的电信号转换到光域中的关键器件，在光通信、光传感等领域有着十分广泛的应用。近年来，随着集成光电子技术的发展，集成电光调制器被广泛研究，并逐渐成为电光调制器的主要发展方向。从结构上来看，目前主流的电光调制器可主要分为马赫增德尔干涉仪式调制器以及微环谐振腔式调制器两种。相比于马赫增德尔干涉仪式调制器，微环谐振腔式调制器具有尺寸小，调制效率高、驱动电路简单、低功耗的优势。近年来，被越来越多的研究人员所关注。

为了推动集成电光调制器的实际应用，需要我们尽可能地降低集成调制器的驱动电压，以使其能够在CMOS集成电路能够支持的电压条件下完成光信号的调制。然而，即使是对于微环谐振腔式调制器来说，由于单位电压下材料折射率改变量有限的原因，也很难真正实现在CMOS电压下对光信号的有效调制。

因此，亟需提出新的器件结构及设计方法，提高微环调制器的调制效率，降低微环调制器正常工作所需驱动电压，以推动微环调制器的实际应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高调制效率微环调制器。

根据本发明提供的一种高调制效率微环调制器，包括：输入波导、输出波导、可调微环谐振腔、第一反馈回路波导、第二反馈回路波导、第一模式转换器、第二模式转换器、第三模式转换器以及第四模式转换器；

所述输入波导用于将光信号耦合进可调微环谐振腔，所述第一模式转换器、第二模式转换器、第三模式转换器以及第四模式转换器连接在可调微环谐振腔中，所述第一反馈回路波导的两端分别连接第一模式转换器和一个输入端以及第二模式转换器的一个输出端，所述第二反馈回路波导的两端分别连接第三模式转换器的一个输入端以及第四模式转换器的一个输出端，所述输出波导用于将经过调制后的光信号耦合出可调微环谐振腔。

优选地，所述可调微环谐振腔包括第一光电调制模组、第二光电调制模组、第一半环波导以及第二半环波导，所述第一光电调制模组与第二光电调制模组之间通过第一半环波导、第二半环波导相连，构成一个谐振波长可调的封闭的环形谐振腔，其中第一半环波导的两端分别连接第一模式转换器和第四模式转换器，第二半环波导的两端分别连接第二模式转换器和第三模式转换器。

优选地，所述第一光电调制模组和第二光电调制模组的结构相同，为基于离子掺杂的硅基电光调制模组或硅基热光调制模组，调制模组中波导折射率改变区域随波导宽度的增加而变大。

优选地，所述第一反馈回路波导包括依次连接的第一半圆波导、第一直波导和第二半圆波导，所述第一半圆波导与第一模式转换器连接，所述第二半圆波导与第二模式转换器连接。

优选地，所述第二反馈回路波导包括依次连接的第三半圆波导、第二直波导和第四半圆波导，所述第三半圆波导与第三模式转换器连接，所述第四半圆波导与第四模式转换器连接。

优选地，所述第一模式转换器、第二模式转换器、第三模式转换器以及第四模式转换器的结构相同，所述第一模式转换器和第四模式转换器设置方向相同，所述第二模式转换器和第三模式转换器设置方向相同，且第一模式转换器与第二模式转换器设置方向相反。