[发明专利]一种光学相位调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光栅的相位调制器。该器件属于光学工程领域，主要应用于 光通信、光信号处理、光传感、以及光器件集成等领域。

背景技术

光学相位调制器是使光波的相位按一定规律变化，实现光调制的装置。因此，光学 相位调制器在光通信、光信号处理以及光器件集成等领域具有非常广泛的应用。随着模式 耦合等光学理论的进一步完善，以及光学平面波导技术的不断进步，人们已经能够实现高 速的光学相位控制。

目前，光学相位调制器主要有基于波导电光调制的相位调制器和基于机械调制的 相位调制器。基于波导电光调制的相位调制器利用介质的电光效应，改变波导中的模式，从 而使输出光的相位发生变化，达到相位调制的目的。(C.K.tanget.al.,ELECTRONICS LETTERS,1995,Vol.31,No.6,pp451-452)是一种典型的基于波导电光调制的相位调制器， 其结构如图1所示。

这是一个中间掺杂垂直于纸面的脊型波导，掺杂的目的是利用电光效应改变硅的 折射率。因为硅没有泡克尔斯效应，克尔效应也很微弱，所以需要利用增加载流子浓度的方 法来改变折射率，有：

Δn＝-8.8×10^-22ΔN_e-8.5×10^-18(ΔN_h)^0.8

Δα＝8.5×10^-18ΔN_e+8.5×10^-18ΔN_h^0.8

式中Δn,Δα,ΔN_e,ΔN_h分别代表折射率，吸收系数，电子浓度和空穴浓度的改变 量。从上式可以看出，随着折射率的改变相应的吸收系数也会增加。同时，在改变折射率的 时候也会有电流通过。因此，基于波导电光调制的相位调制器会有比较大的功耗。而基于机 械调制的相位调制器利用机械调制方法改变光程，达到相位调制的目的。这种基于机械调 制的相位调制器一般分为两种：一种是压电陶瓷(PZT)相位调制器，此相位调制器的特点是 损耗小，但是存在体积大、稳定性差的缺点；另一种是微机电系统(MEMS)相位调制器，(Jin- ChernChiouet.al.,IEEEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICS,2010,Vol.46,No.9, pp1301-1308)是一种典型的基于机械调制的相位调制器。当这个微机电系统相位调制器充 电后，上面的反射镜会产生位移变化，进而对于反射光产生光程上的改变，达到相位调制的 目的。此调制器的特点是体积小。但是，基于机械调制的相位调制器主要问题是采用机械调 制，由于惯性等问题，相比于电光调制速度要慢很多，不适用于高速调制系统。

发明内容

针对现有光学相位调制器存在的问题，本发明提出一种基于光栅的光学相位调制 器。

本发明的技术方案为：

一种光学相位调制器，其特征在于，包括一亚波长光栅；该亚波长光栅与一调节所 述条状介质的折射率的折射率调节装置连接。

进一步的，所述折射率调节装置为一种通过电光调制所述条状介质的折射率的折 射率调节装置。

进一步的，所述条状介质两端设有P级和N级；其中，所述条状介质垂直于P级和N 级，且与p极、N极形成p-i-n二极管结构。

进一步的，所述条状介质两侧设有P级和N级；其中，所述条状介质平行于P级和N 级，且与p极、N极形成p-i-n二极管结构。

进一步的，所述折射率调节装置为一种通过热光调节所述条状介质的折射率的折 射率调节装置。

进一步的，所述折射率调节装置为一种通过声光调节所述条状介质的折射率的折 射率调节装置。

进一步的，所述折射率调节装置为一种通过应力调节所述条状介质的折射率的折 射率调节装置。