[发明专利]一种无偏置调控的薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器

说明书

本发明公开了一种无偏置调控的薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器。输入波导区的N条输入波导与N×2输入光耦合器的N个输入端口分别对应连接，N×2输入光耦合器、两个输出端口分别经第一干、第二干涉臂与2×M输出光耦合器的两个输入端口相连，输出波导区的M条输出波导与2×M输出光耦合器的M个输出端口分别对应连接；第一、第二干涉臂为宽波导；N×2输入光耦合器与2×M输出光耦合器完全不同，当N＝1则M＝2；当N＝2则M＝1。本发明无需施加其他控制装置进行工作点的调整与稳定，且工作点不随时间、震动和温度等外界因素影响，可长期稳定在线性工作区中心位置保持不动，方案对加工误差有较大的容忍度，为大规模生产铺平了道路。

技术领域

本发明涉及了一种平面光波导集成器件，尤其是涉及了一种无偏置调控的薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器。

背景技术

近年来，随着云计算、物联网、媒体视频、5G、游戏和直播等应用的普及，人们对数据的需求量越来越大，对通信系统在通信容量、单通道比特率以及能耗等方面的要求越来越高，片上光互连已经成为信息技术发展的必然趋势。因此，易集成、低功耗高速电光调制器作为片上光电子集成的关键器件，是人们集中攻关的核心技术之一。通常马赫曾德尔调制器需要施加电压将光电调制区域位于线性工作区内，使得电调制信号所携带的信息调制到光信号中后，信息内容与信息前后之间的关系不发生变化与失真。

然而，长时间的施加电压会使得工作点漂移，从而导致输出信号稳定性下降，影响整个光通信系统的传输性能。因此，需要对发生漂移的MZI的工作状态进行矫正补偿，但者将增大器件成本和控制复杂度。此外，对于单边带调制器，或者其它任意的嵌套MZI结构，往往需要设置每个MZI的两臂相位差，如果每一个MZI结构的相位几乎一致，那么将大幅降低控制系统的复杂度和功耗。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种无偏置调控的薄膜铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，实现MZI调制器在零偏压调控下工作在线性调制区域，解决了传统器件长时间工作易偏离之前设定的偏置工作点、功耗大的问题。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括输入波导区、N×2输入光耦合器、第一干涉臂、第二干涉臂、2×M输出光耦合器、输出波导区和调制电极；输入波导区经N×2输入光耦合器分别和第一干涉臂、第二干涉臂的一端连接，第一干涉臂、第二干涉臂的另一端经2×M输出光耦合器和输出波导区连接，第一干涉臂和第二干涉臂之间以及各自的外侧均设置有调制电极；输入波导区的输入波导数量与N×2输入光耦合器的输入端口数量相同，输入波导区的N条输入波导与N×2输入光耦合器的N个输入端口分别一一对应连接，N×2输入光耦合器的两个输出端口分别经第一干涉臂、第二干涉臂与2×M输出光耦合器的两个输入端口相连，输出波导区的输入波导数量与2×M输出光耦合器的输入端口数量相同，输出波导区的M条输出波导与2×M输出光耦合器的M个输出端口分别一一对应连接；所述的第一干涉臂、第二干涉臂的所有波导均为宽波导。

所述的宽波导是指宽度对制备工艺容差不敏感的波导。具体是指波导宽度大于2.7μm。

所述的第一干涉臂包括依次连接的第一连接波导、第一调制波导、第二连接波导，第二干涉臂包括依次连接的第三连接波导、第二调制波导、第四连接波导，N×2输入光耦合器的两个输出端口分别和第一连接波导、第三连接波导连接，2×M输出光耦合器的两个输入端口分别和第二连接波导、第四连接波导连接。

所述的调制电极包括第一调制电极、第二调制电极、第三调制电极，第二调制电极布置在第一调制波导和第二调制波导之间，第一调制电极和第三调制电极分别布置在第一调制波导和第二调制波导的外侧方。

所述第一调制波导、第二调制波导两侧设置有对称调制电极，采用共面波导电极进行调制，包括行波电极、T型行波电极。