[实用新型]一种高速光调制器

说明书

本实用新型公开了一种高速光调制器，包括：铌酸锂基底晶片、形成于铌酸锂基底晶片表面的脊形结构、形成于基底晶片的表面且部分形成于脊形结构中的光波导以及形成于铌酸锂基底晶片表面、脊形结构的两侧的沟槽、放置于铌酸锂基底晶片的表面的缓冲层薄膜、放置于缓冲层薄膜上方金属电极；本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的高速光调制器结构具有更低的微波有效折射率、更高的电极阻抗和更高的电光调制效率，采用更小的电极间距和更薄的缓冲层薄膜，不仅可以实现高调制带宽，还有利于实现半波电压的降低。

技术领域

本实用新型可应用于光载射频链路、光纤通信、光控相控阵雷达等技术领域，尤其涉及一种高速光调制器。

背景技术

光载射频链路(Radio over Fiber，即RoF)技术是一种将射频电信号加载到光波上，并利用低损耗、高带宽、抗电磁辐射的光纤作为传输介质，在中心站和基站之间实现射频信号传输的通信技术。在RoF系统中，中心站的主要功能是通过光调制器把射频电信号加载到光波上。调制光信号经由光纤的传输，在基站通过光电探测器转换为射频信号。因此，光调制器的性能对RoF总体系统有着十分重要的影响。例如，对于RoF系统的链路增益，光调制器的半波电压-尤其是在高频下的半波电压-对RoF系统链路增益的影响十分明显。

基于Pockels线性电光效应的光调制器，作为一种外调制器，具有高带宽、高线性度、低半波电压、低啁啾等特点，在RoF系统中得到了广泛的使用。常见的具有线性电光效应的晶体有铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、砷化镓(GaAs)、磷酸氧钛钾(KTP)等，其中以铌酸锂为最常见的光调制器基体材料。对铌酸锂光调制器，特别是高速光调制器，不仅要求具有较高的调制带宽，也需要同时具有较低的半波电压。

为实现调制带宽的提升，铌酸锂光调制器多选用行波结构的金属电极作为微波信号(或射频信号)的载体，然而铌酸锂较高的介电常数(ε_xx＝44，ε_zz＝28)一方面导致了微波信号有效折射率很高(n_eff～3.8)，另一方面导致了金属电极的特征阻抗过低(Z～25Ω)。与光波折射率(n_eff～2.2)过大的折射率失配以及与50Ω射频源的过大的阻抗失配会造成铌酸锂光调制器的调制带宽很低。

为提升铌酸锂光调制器的调制带宽，即降低微波信号有效折射率、提升电极阻抗，一般会采取增加电极厚度、增加电极间距、缩小信号电极宽度、缩短电极长度、增加低介电常数缓冲层薄膜的厚度等方式。但是，对于铌酸锂光调制器，上述方式往往和降低器件半波电压是冲突的，因为降低铌酸锂光调制器的半波电压一般会采取降低电极间距、增加电极长度、降低缓冲层薄膜厚度、提高电光调制效率等方式。因此，对于铌酸锂光调制器，提升电光调制效率，即电场与光场之间的重叠积分，是保持高调制带宽的同时又可实现半波电压降低的一种十分有效的方法。

然而在现有的铌酸锂光调制器中，受限于缓冲层薄膜厚度、行波电极共面结构以及光波导的模式分布等因素，电光调制效率的提升是比较困难的，因此较难在保持调制带宽的同时又实现半波电压的降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种高速光调制器，具有比现有铌酸锂光调制器更低的微波有效折射率和更高的电极阻抗，从而可以实现更小的电极间距、更薄的缓冲层薄膜和更高的电光调制效率，有效地降低光调制器的半波电压。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供的一种高速光调制器，铌酸锂基底晶片、脊形结构、光波导以及沟槽、缓冲层薄膜、金属电极，

所述脊形结构形成于铌酸锂基底晶片的表面，所述脊形结构的宽度是5μm～30μm，深度是5μm～200μm，

所述沟槽形成于铌酸锂基底晶片的表面，其深度与脊形结构的深相同，宽度是10μm～500μm，所述沟槽的长度不超过铌酸锂基底晶片的长度；

所述光波导形成于铌酸锂基底晶片的表面，其部分放置于脊形结构中；