[发明专利]一种直波导相位调制器、集成组件及制备方法

权利要求书

1.一种直波导相位调制器，包括直条波导(2)、金属电极(3)、光纤晶体载块(4)、保偏光纤(5)，其特征在于，

还包括钽酸锂基底晶片(1)，所述直条波导(2)形成于钽酸锂基底晶片(1)中，所述金属电极(3)放置于钽酸锂基底晶片(1)的上表面，所述光纤晶体载块(4)与钽酸锂基底晶片(1)耦合连接，所述保偏光纤(5)放置于光纤晶体载块(4)中。

2.根据权利要求1所述的直波导相位调制器，其特征在于，所述钽酸锂基底晶片(1)采用光学级、X切Y传的钽酸锂晶体，其厚度不小于0.5mm，且所述钽酸锂基底晶片(1)的抛光角度为0°-11°。

3.根据权利要求1或2所述的直波导相位调制器，其特征在于，所述直条波导(2)为氧化锌光波导，形成直条波导(2)的条形氧化锌薄膜的宽度不超过10μm、厚度不超过250nm。

4.根据权利要求1或2所述的直波导相位调制器，其特征在于，所述金属电极(3)为集总式电极结构，所述金属电极(3)由电极分支一和电极分支二构成，两者分别对称地放置于所述直条波导(2)的上方的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的直波导相位调制器，其特征在于，所述光纤晶体载块(4)采用钽酸锂晶体，且所述光纤晶体载块(4)的抛光角度为0-16°；所述保偏光纤(5)的慢轴与钽酸锂基底晶片(1)的X轴方向成0°或90°对轴角度。

6.一种集成组件，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的直波导相位调制器和Y分支波导耦合器，

所述Y分支波导耦合器形成于钽酸锂基底晶片(1)上，所述Y分支波导耦合器(6)的光波导为退火质子交换波导，所述Y分支波导耦合器(6)的双端口作为输入端，其中一端用于通过保偏光纤连接激光光源，另一端用于通过保偏光纤连接光电探测器；所述Y分支波导耦合器(6)的单端口作为输出端，通过保偏光纤连接直条波导(2)。

7.根据权利要求6所述的一种集成组件，其特征在于，

在所述Y分支波导耦合器(6)的单端口处，所述保偏光纤(5)的慢轴与钽酸锂基底晶片(1)的X轴方向成45°对轴角度；在所述Y分支波导耦合器(6)的双端口处以及所述直条波导(2)的输入端口和输出端口处，所述保偏光纤(5)的慢轴与钽酸锂基底晶片的X轴方向仍成0°或90°对轴角度，放置有保偏光纤的光纤晶体载块分别与集成组件的每个光波导端口进行耦合粘接。

8.根据权利要求7所述的一种集成组件，其特征在于，

所述光纤晶体载块(4)预先在表面制作有多个通道的沟槽或在中心制作有多个圆孔，每个通道的沟槽或圆孔各放置一根保偏光纤，每个通道之间的间距不小于82μm。

9.一种直波导相位调制器制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在钽酸锂基底晶片表面，制备一层条形氧化锌薄膜；

步骤2：将制备好条形氧化锌薄膜的钽酸锂基底晶片放入高温扩散炉的中心区域，充入湿氧，扩散炉中心区域的炉温不超过钽酸锂晶体的居里温度并保持恒定，恒温1小时以上，以保证条形氧化锌薄膜在钽酸锂晶体中的充分扩散；

步骤3：待扩散完成后关闭扩散炉，待扩散炉中心炉温降至室温，将钽酸锂基底晶片从扩散炉中取出；

步骤4：在形成有氧化锌直条波导的钽酸锂基底晶片的表面，制备金属电极，并使金属电极的电极分支一和电极分支二相对于直条波导对称地套准；

步骤5：将钽酸锂基底晶片的端面和放置有保偏光纤的光纤晶体载块的端面分别进行精密抛光；

步骤6：将放置有保偏光纤的光纤晶体载块与钽酸锂基底晶片中的直条波导的输入端口与输出端口分别进行精密对准，填充紫外胶水并进行紫外光曝光固化，完成耦合粘接。

10.一种集成组件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在钽酸锂基底晶片表面，制备一层条形氧化锌薄膜；

步骤2：将制备好条形氧化锌薄膜的钽酸锂基底晶片放入高温扩散炉的中心区域，充入湿氧，扩散炉中心区域的炉温不超过钽酸锂晶体的居里温度并保持恒定，恒温1小时以上，以保证条形氧化锌薄膜在钽酸锂晶体中的充分扩散；

步骤3：待扩散完成后关闭扩散炉，待扩散炉中心炉温降至室温后，将钽酸锂基底晶片从扩散炉中取出；

步骤4：在形成有氧化锌直条波导的钽酸锂基底晶片的表面，制备一层金属薄膜或非金属薄膜，作为质子交换掩膜，掩膜开口图形为Y分支耦合器，掩膜开口不超过10μm；

步骤5：将钽酸锂基底晶片放入盛放有纯苯甲酸溶液的石英烧杯中或盛放有苯甲酸和苯甲酸锂混合溶液的石英烧杯中，并将石英烧杯加温至150℃-250℃，恒温0.5小时以上；

步骤6：将完成质子交换工艺的钽酸锂基底晶片表面的金属薄膜或非金属薄膜腐蚀掉；

步骤7：将钽酸锂基底晶片放入退火炉的中心区域，对已进行了质子交换的区域进行退火处理，当退火炉中心炉温达到300℃-400℃时，恒温1小时以上，再将钽酸锂基底晶片从退火炉中取出；

步骤8：在钽酸锂基底晶片表面，制备金属电极，并使金属电极的电极分支一和电极分支二相对于直条波导对称地套准；

步骤9：将钽酸锂基底晶片的端面和放置有保偏光纤的光纤晶体载块的端面分别进行精密抛光；

步骤10：将放置有保偏光纤的光纤晶体载块与钽酸锂基底晶片的各个波导端口分别进行精密对准，填充紫外胶水并进行紫外光曝光固化，完成耦合粘接。