[发明专利]结合叉指换能器与行波电极的声电光调制器

说明书

本发明公开了一种结合叉指换能器与行波电极的声电光调制器，涉及调制器领域，包括依次层叠的LN衬底层、第一缓冲层、LN薄膜层，LN薄膜层上设有声吸收带、叉指换能器、MZ波导、第二缓冲层和行波电极，叉指换能器和MZ波导分别设于两条声吸收带之间的两个不同的位置，MZ波导包括作用区，作用区设有两个平行的波导臂，叉指换能器包括与波导臂平行设置的叉指电极，第二缓冲层和行波电极依次层叠设于LN薄膜层上，行波电极包括位于波导臂两侧的金属电极，波导臂位于两侧的金属电极的中间，金属电极与波导臂平行。当在行波电极两端加直流电压时，通过控制直流电压的大小对声光调制器的工作频率进行调节，解决了传统声光调制器工作频率单一的问题。

技术领域

本发明涉及调制器领域，特别是一种结合叉指换能器与行波电极的声电光调制器。

背景技术

随着光通信技术的发展，声光技术应用非常广泛，例如信号处理、光计算领域、军事领域等。声光器件以其性能优越、品种繁多，逐步形成是具有突出特点的新型光电子器件。其中，声光调制器、Q开关、锁模器、移频器、偏转器、可调滤光器、超声流量计等在不同领域得到快速发展和广泛应用。

声光器件的作用是控制介质中声波和光波的相互作用。声光相互作用在上世纪60年代被应用于激光领域，很大程度改善了激光对于激光束的强度、频率的控制，从而使激光被应用到更多的领域，也加快了声光器件的发展。但声光调制器中产生声波的换能器只能产生频率固定的超声波，以至于器件的工作频率固定且单一，仅由换能器的厚度所决定，无法被改变。而在实际应用场景，例如频谱分析中，需要同时加载不同频率的电信号，而普通声光调制器中心频率固定，频谱分析所需要的各个频率的衍射效率会因为器件的中心频率固定而无法达到最佳效果出现无法避免的因器件而造成的分析误差。

基于上述问题，2004年在期刊《压电与声光》上发表的《体波光纤声电光调制器》一文中就提出了将电光效应引入声光调制器从而改变调制器的中心频率达到灵活可控的目的，但该文利用体波光纤进行调制，引入电光效应的方式为在前后晶面上镀直流电极，与铌酸锂波导相比，损耗，调制效率，等一系列的器件性能都相差甚远。1997年在期刊《数据采集与处理》上发表的《反常声电光调制器》一文中提出在一个器件上同时使用声光效应和电光效应，可以实现激光强度调制的同时使用声光效应来控制光的偏转方向，或在实现激光强度调制同时用电光效应来控制器件的中心频率，使器件更加灵活。该文引入电光效应的方式为在Y轴方向上直接加直流电场。基于这些分析，如何将电光效应更好的引入声光器件中，成了目前需要解决的声电光调制器的一大重要问题。

行波电极结构可分为共面波导型和微带线型，通常被用作调制信号的传输线，光波和调制信号在器件中沿同一方向传播，调制是通过分布式耦合进行的。带宽由光波和调制信号的传输速度决定。如果两波的速度匹配，则不存在带宽限制。行波电极在光波导内产生的电场较强，相较于直接加入直流电场，行波电极所需要的半波电压更小，并且更容易实现双臂调试，且制作工艺简单，更利于器件的集成。在普通电光调制器中，行波电极电光调制器要比集总电极电光调制器更有优势。综上，带有行波电极的薄膜铌酸锂声电光调制器可实现灵活控制器件工作频率，且插入损耗，衍射效率均能达到更高标准。

发明内容

针对以上提到的技术问题，本申请的实施例提出了一种结合叉指换能器与行波电极的声电光调制器来解决以上的问题。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种结合叉指换能器与行波电极的声电光调制器，包括依次层叠的LN衬底层、第一缓冲层、LN薄膜层，所述LN薄膜层上设有声吸收带、叉指换能器、MZ波导、第二缓冲层和行波电极，所述叉指换能器和MZ波导分别设于两条所述声吸收带之间的两个不同的位置，所述MZ波导包括作用区，所述作用区设有两个平行的波导臂，所述叉指换能器包括与所述波导臂平行设置的叉指电极，所述第二缓冲层和行波电极依次层叠设于所述LN薄膜层上，所述行波电极包括位于所述波导臂两侧的金属电极，所述波导臂位于两侧的金属电极的中间，所述金属电极与所述波导臂平行。