[实用新型]一种基于自准直效应的二维光子晶体光强调制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信应用技术领域，特别涉及一种基于自准直效应的二维光子晶体光强调制器。

背景技术

光调制器是高速、长距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一，它是通过电压或电场的变化调控输出光的振幅或相位的器件。

光调制器的常用调制方法有机械调制、电光调制、声光调制和磁光调制等。机械调制需要使用高速马达，在腔外用高速旋转的开缝转盘很容易制成光斩波器，实现光强的低频调制；电光调制利用某些晶体、液体或气体在外加电场作用下折射率发生变化的现象进行调制，LiTaO3电光效应调制器是利用晶体的电光效应调制光的振幅或相位，其调制速度快，Ⅲ/Ⅴ族化合物光调制器利用Frang-Keldgsh效应，通过电压改变材料的光吸收特性进而改变光强，目前化合物光调制器能实现高速调制；声光调制利用光在声场中的衍射现象进行调制，具有驱动功率低、光损耗小、消光比高等优点；磁光调制利用法拉第效应旋光效应进行光调制，由于材料透明波段的限制，磁光调制主要用于红外波段。此外，还可以利用电场、磁场或温度等参数的改变实现光波的频率调制。

由于工艺水平的不断提高，虽然上述调制器件的尺寸能做得比较小，但它们仍不能满足光通讯向硅集成化微小化的发展要求。另外，大部分光调制器还有以下问题：所需电压太高、电流太大、磁场太强或体积太大等，它们在集成光学中表现得尤其明显。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前微小硅集成光学模块中的光强调制问题，提供了一种基于自准直效应的二维光子晶体光强调制器，其特征在于：所述光强调制器包括孔型硅基光子晶体、5CB液晶、透明导电膜层、外接电压接线点和包层玻璃，其中，所述孔型硅基光子晶体由分束结构、反射结构和位于二者之间的自准直结构构成，自准直结构包括三个自准直区域（9、10、11）。

另外，如果设晶格周期为a，则所述分束结构的空气孔孔径为1.46a~1.48a，反射结构的空气孔孔径为1.70a~1.80a，自准直结构的空气孔孔径为0.33a~0.34a，孔型硅基光子晶体的工作波长为5.69a~5.7a。所述自准直区域的空气孔内填充有5CB液晶。所述包层玻璃有两个，分别位于孔型硅基光子晶体垂直空气孔的两侧。所述透明导电膜层直接镀附在包层玻璃靠近孔型硅基光子晶体的一侧，同孔型硅基光子晶体相接触。所述外接电压接线点（4）位于包层玻璃（5）的内侧面，同透明导电膜层（3）相连接。所述5CB液晶的折射率随着外加电压的变化而变化，两束光干涉后出射。

本实用新型的有益效果：

本实用新型一种基于自准直的M-Z干涉结构的光强调制器，通过电压调节5CB液晶的折射率，达到改变两干涉臂光程差的目的，且不影响光的自准直传播，易于与调制后的光束无衍射损耗地传输至下一光学器件，因此本实用新型结构简单、电压低、调制度深、损耗小、结构微小，便于集成，可广泛应用于集成光学领域。

附图说明

下面结合附图对本实用新型一种基于自准直效应的二维光子晶体光强调制器作进一步说明

图1为实施方式的光强调制器的整体结构示意图。

图2为实施方式的二维孔型光子晶体结构图。

图3为实施方式的两个出射端口的光强随液晶折射率的变化图。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型的实施形态进行详细的说明：

光子晶体是一类介电常数周期性分布的微尺寸人工结构材料。当电磁波在其中传播时，受到多重散射，散射波之间的干涉作用使光子晶体具有类似于固体晶体的能带结构，在带与带之间存在光子带隙。光在光子晶体中传播，其传播特性由能带结构决定。

光子晶体自准直效应，是指在光子晶体中光束可以在不引入传统光子晶体波导的情况下，克服光束的衍射发散效应而显示出几乎完全准直的传播特性。它源于光子晶体的独特的色散性质，即：等频图上在特定的频率区间和很大张角范围内存在非常平坦的等频率面，光波能量的传播总是垂直于等频面。光子晶体的自准直效应不要求引入缺陷，其制造比引入缺陷的光子晶体更容易实现，且能更好地将光能无损耗耦合入下一光学器件中。