[发明专利]一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片以及调制器

说明书

本发明公开了一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片，通过将Y分支波导、射频调制部分的波导光路、偏压控制部分的波导光路在空间上进行分隔，并使用90°弯曲波导将上述波导光路进行连接，可以显著地缩短铌酸锂薄膜电光调制器芯片的长度；另外，还提供了一种铌酸锂薄膜电光调制器，将作为光学输入端口和输出端口的光纤放置于铌酸锂薄膜电光调制器芯片的同一侧，并且将电光调制器件的光纤端口保护结构放置于器件的同一侧，可以有效地缩短铌酸锂薄膜电光调制器的总长度。

技术领域

本发明可应用于光纤通信、微波光纤链路技术领域，具体涉及一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片以及调制器。

背景技术

正交相移键控(QPSK)技术以其高光谱利用率、高信噪比和高色散容限等优势，成为近年来光传输技术特别是在密集波分复用(DWDM)系统中实现高比特速率传输所广泛采用的调制格式。

基于铌酸锂晶体线性电光效应的电光调制器凭借其低损耗、低啁啾、高带宽、高消光比等特点，在光纤通信网络的发展中起到了十分重要的作用。尽管采用直调激光器或采用电吸收调制器技术的光发射机在模块尺寸和成本体现出一定的优势，但其较低的消光比一直限制了这种光模块的性能及其在长距离光纤通信系统中的应用。但是，铌酸锂电光调制器更容易实现较高的幅度消光比，因此采用基于铌酸锂的QPSK调制器目前已广泛应用于高速/长距离光纤通信系统以及相干光纤通信系统。

现有基于铌酸锂光波导的高阶调制格式的电光调制器，如QPSK调制器、DQPSK调制器、PM-QPSK调制器等，普遍存在着器件长度过长的问题，这是因为：

第一，现有铌酸锂光波导较弱的束缚性使得光波导的弯曲半径难以缩小。由于QPSK等高阶调制格式的电光调制器需要多个Y分支波导结构，以实现多支MZ调制器的并联使用，而且为避免光波导的弯曲损耗，Y分支波导需保持较大的弯曲半径以避免弯曲损耗造成的光能量泄露；

第二，现有铌酸锂电光调制器较低的电光调制效率导致必须保证足够长的调制电极长度，以实现较低的半波电压，因此器件的总长度也需较长；

第三，现有的铌酸锂QPSK电光调制器等高阶调制器还需要增加偏置电极以实现每个MZ调制器工作点的稳定以及两个MZ调制器之间的相位延迟，各组偏置电极的引入也增加了器件的总长度；

第四，现有的铌酸锂电光调制器一般是射频电信号的输入和输出端口在器件的底端，光信号(即光纤)的输入和输出端口在器件的左侧和右侧，光纤耦合结构以及光纤端口的保护结构也不可避免地增加了器件的总长度。

发明内容

本发明要解决的问题在于降低QPSK调制器等铌酸锂高阶调制格式的电光调制器件的长度。针对此问题，本发明的目的在于，提供一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片以及调制器，利用铌酸锂薄膜光波导的强束缚特性，将Y分支波导、射频调制部分的波导光路、偏压控制部分的波导光路在空间上进行分隔并使用弯曲波导进行连接，同时将输入端光纤和输出端光纤放置于铌酸锂薄膜电光调制器的同一侧，可以显著地缩短电光调制器件的总长度。

为实现本发明的目的，本发明提供的一种铌酸锂薄膜电光调制器芯片，其波导光路结构包括：输入端光波导、90°弯曲波导以及Y分支波导、射频调制区光波导、第一偏置控制区的光波导、第二偏置控制区的光波导、输出端光波导，

所述输入端光波导通过两段90°弯曲波导与三个一分二式的Y分支波导相连接，通过其分束作用将一支波导光路分成四支波导光路，这四支波导光路及相连接的Y分支波导即组成了QPSK调制器中两个并联的MZ调制器；