[实用新型]薄膜型铁电集成空间光调制器

说明书

本实用新型属于一种用铁电薄膜材料（和）或其他功能材料，如压电薄膜，非线性光学薄膜材料等集成制成的空间光调制器，可以用于光调制、光偏转、光通信等领域。

目前，许多种类的空间光调制器均由一种铁电薄膜材料或其他功能薄膜材料作光功能元件，与调制电路连接构成。这类光调制器只能利用所用材料某一方面的物理性能，产生一种调制功能。例如《Ferroelectrics》杂志100卷第3期文章中介绍了一种光调制器，用PLZT薄膜作光传输介质，与分离的调制电路相连，可以调制光的传输方向或强度，或对光进行倍频。现有的空间光调制器要在外场（电－光－热－声－磁）作用下同时完成对光的放大、耦合、偏转或倍频等多种调制功能，则存在所需的器件数量多，体积大、难以与调制电路集成等问题。

本实用新型的目的就是为了克服背景技术存在的不足，提出了一种具有多种调制功能的薄膜型铁电集成空间光调制器。

这种空间光调制器的体积小、效率高、集成度高。

本实用新型的目的是这样实现的：

空间光调制器的光功能元件由至少两种铁电薄膜，或由铁电薄膜与压电薄膜或非线性光学薄膜集成在同一衬底上构成。

空间光调制器的光功能元件与调制电路还可以利用现代薄膜制备技术和半导体集成电路技术集成为一体，即将光功能元件的每种功能薄膜沉积在同一个制有调制电路的衬底上。

图1为透射式薄膜型铁电集成空间光调制器结构原理图；

图2为反射式薄膜型铁电集成空间光调制器结构原理图。

以下结合附图详述本实用新型。

在本实用新型中，衬底1可以用Si、Al₂O₃、石英玻璃或GaAs。衬底1上面是两层铁电薄膜，或者一层铁电薄膜4与一层压电薄膜5，或者一层铁电薄膜9与一层非线性光学薄膜8。各层功能薄膜均可采用现代薄膜制备技术依次沉积在衬底1上。调制电路可以采用集成电路技术与光功能元件一起制备在同一个衬底1（如Si或GaAs）上。铁电薄膜材料可以用锆钛酸铅镧（PLZT）、锆钛酸铅（PZT）或钛酸铅镧（PLT）等；压电薄膜材料可以用氧化锌（ZnO）；非线性光学薄膜材料可以用偏硼酸钡（β－BaB₂O₄）、三硼酸锂（LiB₃O₄）等。光调制器可以包括若干由光功能元件和调制电路构成的光调制单元。

本实用新型的优点是：

多种铁电薄膜或铁电薄膜与压电、非线性光学薄膜集成在一起，充分利用了铁电薄膜材料所具有的压电、声光、电光、非线性光学、光折变、热电等多种物理特性，以及压电、非线性光学薄膜材料的物理特性，在外场（电－光－热－磁－声）的作用下，产生交叉耦合效应，因而能同时完成对光的位相、振幅、频率及偏振态的调制功能。同时，由于铁电薄膜、压电薄膜、非线性光学薄膜还可以直接沉积在Si或GaAs衬底上，与调制电路集成为一体，从而使得整个光调制器的体积小、效率高、集成度高。

实施例一：透射式薄膜型铁电集成空间光调制器。

如图1所示。在石英玻璃衬底1上沉积一层厚度为0.5～0.8μm的PLT薄膜3，再在其上沉积一层厚度为0.4～0.8μm的ZnO薄膜4。在衬底1－PLT薄膜3－ZnO薄膜4之间可各有一层厚度为0.2～0.4μm的ITO透明导电薄膜2。ZnO薄膜4的上面制有两组叉指电极5。PLT膜和ZnO膜均可用SOL－GEL法或溅射法依次沉积。ITO膜和叉指电极可用溅射法制备。

当1.06μm的入射光从调制器上方射入，在电极5上加电压使ZnO膜内激发声表面波，并通过加在ITO膜2上的电信号控制PLT膜的电光参数，使出射光变为0.53μm的倍频光。

实施例二：反射式薄膜型铁电集成空间光调制器。

如图二所示。用Si作衬底1。为了保护衬底1中的调制电路在制膜过程中不致被破坏，可在衬底1上用低温PCVD法制备一层0.2～0.6μm的SiO₂保护膜6。在保护膜6上可制备一层0.1～0.8μm的P_t膜7作为传导电极和反射面。P_t膜可以用RF溅射法或电子束蒸发法制备。然后即可在P_t膜7的上面沉积一层厚度为0.5～0.8μm的β－BaB₂O₄膜8和一层厚度为0.4～0.8μm的PZT薄膜9。PZT薄膜9的上面制有叉指电极5。β－BaB₂O₄膜8与PZT膜9之间可以有一层ITO透明导电膜2。入射光从调制器左上方入射，经Pt膜反射后从右上方出射。经加在P_t膜和ITO膜之间的电信号调制β－BaB₂O₄薄膜的非线性光学参数，并由加在叉指电极上的电信号在PZT膜内激发声表面波，使出射光与声波相互作用，从而实现对光的偏转或倍频。