[发明专利]波导矩阵薄膜铌酸锂电光调制器

说明书

本发明提供波导矩阵薄膜铌酸锂电光调制器，属于光电集成器件领域，包括由下至上层叠的体铌酸锂衬底和多个波导层，各波导层均包括由下至上层叠的二氧化硅缓冲层、铌酸锂薄膜、至少一个光波导、行波电极、刻蚀后二氧化硅缓冲层和电磁屏蔽层，各波导层的所有光波导均对应与其位置相关的二维坐标，所有二维坐标形成波导矩阵，分别记载波导矩阵中各元素所对应的光波导的工作参数，刻蚀后二氧化硅缓冲层底面刻蚀有与行波电极匹配的凹槽，各波导层按照层叠顺序依次制备，电磁屏蔽层由碳纳米材料制成，采用缓冲质子交换技术在铌酸锂薄膜层制作光波导。本发明能够包含多个可用光波导，可调制多种光波长激光，通用性更强，集成度更高。

技术领域

本发明属于光电集成器件领域，涉及波导矩阵薄膜铌酸锂电光调制器。

背景技术

电光调制器是利用某些电光晶体，如铌酸锂晶体、砷化镓晶体或者坦酸锂晶体的电光效应制成的调制器。当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，从而实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态等特性的调制。随着人们对高速、大容量、集成化通信技术日益的迫切需求，人们希望在尽量减小集成器件的尺寸的同时能够保证电光调制器的调制作用。

然而现有的电光调制器存在损耗高、带宽小、半波电压过大无法与CMOS兼容、无法满足高速通信需求、成本高、稳定性差、损坏后只能对整体器件进行更换、尺寸限制导致集成度不高以及所使用的光波长单一等一系列问题。除上述所存在的一系列问题外，现有技术中，一个电光调制器仅包含一个光波导和一个电极，使用时根据需要的波长和频率对电光调制器进行选择，一般情况下是进行单独定制，这使得使得整个行业均位于一个定制化主导的情况，导致产品的设计、制作和使用周期大大增加。

发明内容

本发明提出波导矩阵薄膜铌酸锂电光调制器，能够包含多个可用光波导，可调制多种光波长激光，通用性更强，集成度更高。

本发明通过以下技术方案实现：

波导矩阵薄膜铌酸锂电光调制器，包括由下至上层叠的体铌酸锂衬底和多个波导层，各波导层均包括由下至上层叠的二氧化硅缓冲层、铌酸锂薄膜、至少一个光波导、行波电极、刻蚀后二氧化硅缓冲层和电磁屏蔽层，各波导层的所有光波导均对应与其位置相关的二维坐标，所有二维坐标形成波导矩阵，分别记载波导矩阵中各元素所对应的光波导的工作参数，不同波长光纤可根据需要耦合至对应位置的光波导，刻蚀后二氧化硅缓冲层底面刻蚀有与行波电极匹配的凹槽，各波导层按照层叠顺序依次制备，电磁屏蔽层由碳纳米材料制成，采用缓冲质子交换技术在铌酸锂薄膜层制作光波导。

进一步，所述工作参数包括光波导的波段和频率，各所述光波导的频率不同。

进一步，所述光波导的制备步骤包括：

步骤S11、在铌酸锂薄膜上镀二氧化硅膜，并进行光刻；

步骤S12、腐蚀二氧化硅膜；

步骤S13、缓冲质子交换：将经步骤S12处理后的铌酸锂晶体放置在石墨坩埚内，向石墨坩埚内倒入精确称量的苯甲酸和苯甲酸锂粉末，并将密封包装后的石墨坩埚内放置在质子交换炉内，加热使石墨坩埚内物质熔融，得到缓冲质子交换后的样品；

步骤S14、将步骤S13的样品置于360℃的温度环境下以进行退火，退火后通过抛光去除剩余的二氧化硅膜，得到光波导。

进一步，所述行波电极的制备步骤包括：

步骤S21、对铌酸锂薄膜依次进行匀胶和光刻；

步骤S22、采用Au材料对经步骤S21后的样品进行镀膜；

步骤S23、将经步骤S22后的样品放入丙酮溶液中，通过分离的方式去掉剩余的Au，从而制造出所需电极。

进一步，所述电磁屏蔽层的制备步骤包括：

步骤S31、将多壁碳纳米粉末加入曲拉通溶液，在研磨器中研磨后采用去离子水浸泡并搅拌，经单秒间隔超声后，再离心得到均匀稳定的多壁碳纳米管溶液；