相位调制模块及电光调制器的制作方法

本公开涉及光通信，特别是涉及一种相位调制模块及电光调制器。

背景技术：

1、近年来，随着物联网、无人驾驶、远程医疗、远程教育等新兴网络应用业务的飞速发展，对于高速大容量通信技术提出了更高的要求。光通信因其带宽大、可靠性高、成本低、抗干扰能力强等特点，在高速、大容量通信方向取得了飞速的发展。如何将高速电信号加载到光载波上是一项核心研究内容。

2、电光调制器是基于电光材料(electro-optic materials)的电光效应制成的一种调制器。电光效应是指，当对例如铌酸锂晶体、砷化稼晶体或钽酸锂晶体等电光材料施加电压时，电光材料的折射率会发生变化，进而引起通过该电光材料的光波的特性发生变化。利用电光效应，可以实现对光信号相位、幅度、强度以及偏振状态等参数的调制。

3、随着人们对于高速、大容量通信技术的需求日益迫切，对于电光调制器的低损耗以及工作性能提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种相位调制模块及电光调制器，以降低电光调制器的传输损耗以及改善其工作性能。

2、根据本公开的一方面，提供一种相位调制模块，具有输入端面和输出端面且包括依次设置的衬底、隔离层、波导层和电极层，其中，电极层包括间隔设置并且用于形成调制电场区的多个电极；波导层包括沿远离衬底的方向依次设置的平板层、第一脊凸层和第二脊凸层，其中，平板层延伸至输入端面和输出端面；第一脊凸层呈脊状凸起于平板层的表面并且延伸至输入端面和输出端面，并且该第一脊凸层部分位于调制电场区；第二脊凸层呈脊状凸起于第一脊凸层的表面并且与输入端面和输出端面之间具有间距，并且该第二脊凸层部分位于调制电场区，第二脊凸层与第一脊凸层构成延伸至输入端面和输出端面并且被调制电场区调制的至少一个波导臂。

3、在一些实施例中，第二脊凸层包括沿长度方向依次连接的第一宽度变化部分、第一等宽部分和第二宽度变化部分，其中，第一等宽部分的宽度处处相等，第一等宽部分的一部分位于调制电场区，其中，宽度的方向与长度方向正交；第一宽度变化部分的宽度以及第二宽度变化部分的宽度分别沿远离第一等宽部分的方向呈梯度减小或者呈渐变减小。

4、在一些实施例中，第一脊凸层包括沿长度方向依次连接的第二等宽部分、第三宽度变化部分、平板部分、第四宽度变化部分和第三等宽部分，其中，第二等宽部分的宽度处处相等，第四等宽部分的宽度处处相等；平板部分的一部分位于调制电场区；第三宽度变化部分的宽度以及第四宽度变化部分的宽度分别沿远离平板部分的方向呈梯度减小或者呈渐变减小。

5、在一些实施例中，多个电极包括地电极和信号电极，第二脊凸层与第一脊凸层构成由地电极和信号电极形成的调制电场区调制的单个波导臂。

6、在一些实施例中，多个电极包括依次设置的第一信号电极、地电极和第二信号电极；第二脊凸层与第一脊凸层构成两个波导臂，其中一个波导臂由第一信号电极和地电极形成的调制电场区调制，另一个波导臂由第二信号电极和地电极形成的调制电场区调制。

7、在一些实施例中，多个电极包括依次设置的第一地电极、第一信号电极、第二地电极、第二信号电极和第三地电极；第二脊凸层与第一脊凸层构成两个波导臂，其中一个波导臂由第一地电极和第一信号电极形成的调制电场区调制，另一个波导臂由第二地电极和第二信号电极形成的调制电场区调制。

8、在一些实施例中，电极层的至少一部分形成在第一脊凸层的远离衬底的表面并且与第二脊凸层无交叠；或者，电极层的至少一部分形成在平板层的远离衬底的表面并且与第一脊凸层和第二脊凸层均无交叠；或者，电极层的至少一部分形成在隔离层的远离衬底的表面并且与波导层无交叠；或者，相位调制模块还包括位于波导层和电极层之间的绝缘支撑层，电极层的至少一部分形成在绝缘支撑层的远离衬底的表面并且与第二脊凸层无交叠。

9、在一些实施例中，每个波导臂包括至少一个弯曲部。

10、在一些实施例中，输入端面和输出端面分别位于相位调制模块的相对两侧；或者，输入端面和输出端面位于相位调制模块的同一侧。

11、根据本公开的一方面，提供一种电光调制器，包括前述任一实施例的相位调制模块。

12、在一些实施例中，电光调制器还包括：第一模斑转换元件和第二模斑转换元件，其中，第一模斑转换元件具有脊波导结构且包括发散输入端和汇聚输出端，第二模斑转换元件具有脊波导结构且包括汇聚输入端和发散输出端；至少一个波导臂中的其中一个波导臂的一端与第一模斑转换元件的汇聚输出端耦合，另一端与第二模斑转换元件的汇聚输入端耦合。

13、在一些实施例中，第二脊凸层与第一脊凸层构成至少两个波导臂；电光调制器还包括分光元件和合光元件，其中，分光元件具有脊波导结构且包括信号输入端、第一分光输出端和第二分光输出端，合光元件具有脊波导结构且包括第一分光输入端、第二分光输入端和信号输出端；至少两个波导臂中的其中两个波导臂的一端与第一分光输出端和第二分光输出端对应耦合，另一端与第一分光输入端和第二分光输入端对应耦合。

14、根据本公开的一个或多个实施例，一方面，波导臂可以与其它光学元件的脊波导结构直接耦合而不需要在之间设置光学转换元件，另一方面，光进入波导臂后，依次在第一脊凸层的单层结构、第一脊凸层和第二脊凸层构成的双层结构、第一脊凸层的单层结构中传输，可以利用第一脊凸层和第二脊凸层的结构设计对模斑进行灵活且较为缓和地调制。这些，都有利于减少光传输损耗，提高相位调制模块与其它光学元件的耦合效率，从而降低电光调制器的传输损耗以及改善其工作性能。

15、根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。

技术特征：

1.一种相位调制模块，具有输入端面和输出端面且包括依次设置的衬底、隔离层、波导层和电极层，其中，

2.根据权利要求1所述的相位调制模块，其中，

3.根据权利要求2所述的相位调制模块，其中，

4.根据权利要求1所述的相位调制模块，其中，

5.根据权利要求1所述的相位调制模块，其中，

6.根据权利要求1所述的相位调制模块，其中，

7.根据权利要求1所述的相位调制模块，其中，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的相位调制模块，其中，

9.根据权利要求1至7中任一项所述的相位调制模块，其中，

10.一种电光调制器，包括：根据权利要求1至9中任一项所述的相位调制模块。

11.根据权利要求10所述的电光调制器，还包括：

12.根据权利要求10所述的电光调制器，其中，

技术总结
提供一种相位调制模块及电光调制器。相位调制模块具有输入端面和输出端面且包括依次设置的衬底、隔离层、波导层和电极层，其中，电极层包括间隔设置并且用于形成调制电场区的多个电极；波导层包括沿远离衬底的方向依次设置的平板层、第一脊凸层和第二脊凸层，其中，平板层延伸至输入端面和输出端面，第一脊凸层呈脊状凸起于平板层的表面并且延伸至输入端面和输出端面并且部分位于调制电场区，第二脊凸层呈脊状凸起于第一脊凸层的表面并且与输入端面和输出端面之间具有间距并且部分位于调制电场区，第二脊凸层与第一脊凸层构成延伸至输入端面和输出端面并且被调制电场区调制的至少一个波导臂。

技术研发人员：梁寒潇,宋一品,周颖聪,巫海苍,毛文浩,宋时伟,孙维祺,俞清扬,张周宇
受保护的技术使用者：苏州极刻光核科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24