电光调制器

摘要： 电光调制器(Electro-optic modulator,EOM)在连接电场和光场方面发挥着至关重要的作用。本文中我们提出了一种基于绝缘体上铌酸锂(lithium niobate on insulator,LNOI)平台的异质集成EOM。主要的调制波导结构是通过在薄膜铌酸锂中嵌入硅纳米线形成具有光场增强作用的狭缝波导结构,而不是先前报道的铌酸锂薄膜脊型或无蚀刻型铌酸锂薄膜波导,这种结构可以有助于提高相应EOM的性能。本文所获得的器件性能如下:半波电压与电极长度乘积(VπL)为1.88 V·cm。若将双电容电极与波导结构联用,可进一步将VπL降低至1.35 V·cm。本文所用的场增强型狭缝波导结构和双电容电极结构将进一步促进基于LNOI平台的EOM发展。

摘要： 提出了一种基于光子晶体电光调制和波分复用的集成器件。该集成器件的电光调制器模块和波分复用器模块均采用一维光子晶体纳米梁腔结构。利用三维时域有限差分法进行仿真。结果表明,该器件可实现工作波长为1550.4 nm和1553.6 nm的电光调制和波分复用功能。该器件在工作波长1550.4 nm和1553.6 nm下的插入损耗分别为0.89 dB和0.40 dB,消光比分别为17.13 dB和22.52 dB,调制深度分别为0.98和0.99,信道串扰分别为-24.20 dB和-23.37 dB,器件尺寸仅为71.34μm×7.8μm×0.22μm。该集成器件结构紧凑,易于集成,可望应用于光互连网络和数据中心。

摘要： 铌酸锂薄膜调制器具有体积小、带宽高、半波电压低的优点,在光纤通讯和光纤传感领域具有重要应用价值,是近年来的研究热点。本文梳理了铌酸锂薄膜调制器的波导结构、耦合结构、电极结构的研究进展,总结了LN薄膜波导的制备工艺,并深入分析了不同结构调制器的性能。基于SOI和LNOI结构,薄膜调制器实现了V_(π)L100 GHz。铌酸锂薄膜调制器的性能在大多数方面优于目前商用铌酸锂调制器,随着波导工艺进一步提升,将成为铌酸锂调制器的热门方案。最后对铌酸锂薄膜调制器的发展趋势和应用前景进行了展望。

摘要： 近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计参数,最后设计得到插入损耗<5 dB,半波电压<1.5 V的高性能调制器。本文不仅为基于TFLN平台的小型化波导的设计和实现提供了思路,而且为制造高性能和多功能的电光调制器提供了实验依据。

摘要： 针对导频法外调制器偏压控制在系统中引入导频杂散的问题,提出一种抑制导频杂散的外调制器偏压控制方法。该方法通过在外调制器施加导频电压信号的同时,并给予光源同频、反相的导频电流信号,使输出光中的导频杂散极大降低。

摘要： 针对马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,M-Z)型电光调制器高频半波电压测量方法复杂、测量仪器昂贵、测量成本高等问题,提出了一种基于小信号的高频半波电压测量方法。该方法利用光功率计的积分特性,仅使用光源、信号发生器、直流电源及光功率计,通过测量待测器件在有射频信号输入和无射频信号输入下输出功率极值的变化,即可实现对M-Z型电光调制器高频半波电压的高精度测量。采用OptiSystem开展了测量方法的仿真验证,采用Matlab完成了测量误差分析,并在1 kHz频率下对测量方法进行了实验验证。仿真及实验结果表明:该测量方法可以仅利用小信号完成M-Z型电光调制器半波电压的准确测量,1 kHz下绝对误差小于0.5%,换算所得的1 dB压缩点在10 GHz~40 GHz频率范围内与频响曲线的相对误差小于±0.3 dB。

摘要： 针对电光调制器的调制效率低造成调制器的驱动电压较高的问题。文中基于等离子色散效应理论,利用计算机辅助设计模拟方法,设计了一种SiGe/Si异质结PIN顶注入硅基电光调制器,分析了不同结构尺寸、掺杂浓度下折射率变化、吸收系数变化和衰减等影响。研究结果表明:该器件有效增大了折射率变化和吸收系数变化,增强了电光调制器的等离子体色散效应,提高了硅基调制器的调制效率。SiGe/Si异质结PIN顶注入电光调制器的20dB衰减所需的驱动电压从1.24V降到0.99V,其调制效率约为硅基调制器的1.25倍,SiGe/Si异质结可以有效增强等离子体色散效应,提高电光调制器的调制效率,改善电光调制器的性能。

摘要： 该文提出并验证了一种基于微波光子扫频的超快、高精度光学矢量分析技术方案.使用双臂驱动马赫-曾德尔电光调制器的一个射频端口加载线性调频信号,产生宽带光学线性扫频信号,实现待测器件频响特性的快速扫描.调制器的另一个射频端口加载单音本振微波信号,实现扫频信号的下变频,进而通过模数转换器实现低频数字化探测.然后利用希尔伯特变换进行信号处理后,获得待测器件的幅频和相频响应.最后实验测试了一段长度3 km的非零色散位移光纤中的布里渊增益幅频和相频响应,测量时间仅需20μs,频率分辨率可达20 kHz.

摘要： 该文通过对偏振无关调制原理的分析,提出了一种将石墨烯片在硅波导中以一定角度倾斜放置的倒脊型结构硅基石墨烯偏振无关电光调制器.在1.55μm的工作波长下,该器件调制的TE和TM模式有着相同的有效模式参数变化,且吸收参数差异很小.该器件在1.5～1.6μm的工作波长下能够实现对TE和TM模式高于18 dB的消光比,且模式间的消光比差异低于4 dB,其3 dB调制带宽在理想状态下可达到123 GHz.

摘要： 针对铌酸锂薄膜Mach-Zehnder电光调制器存在半波电压较大的问题,采用有限元法对方向耦合器耦合模理论进行分析,并对电光调制器的关键结构参数进行优化设计.结果表明:两干涉臂光功率差与波导耦合长度呈正弦函数分布,最小波导耦合长度随耦合间距的增大而增大.在调制臂长度为2?cm,?光波长为1550?nm时,仿真计算的半波电压值Vπ为0.9?V,半波电压长度积为1.8?V·cm,消光比达到26?dB.通过调制臂截面分析,得到静电场分量Ex,电位移矢量Dx,以及光模分布,并计算出电光重叠积分因子Γ为0.586.基于上述仿真结果,与以往现有的电光调制器的半波电压(1.4～10.2?V)相比,经优化后的电光调制器的半波电压更低,进而使器件的功耗更低,有利于大规模光电集成.

摘要： 随着光通信技术和微波光子技术的发展，电光调制器作为光通信网络以及微波光子链路中的关键器件，高性能的电光调制器对系统整体性能的提高起着至关重要的作用。目前，实现电光调制器的材料主要有无机晶体材料如妮酸铿、半导体材料以及有机聚合物材料三类。其中，有机聚合物材料与其他两类材料相比，具有介电常数低、易于实现微波与光波的相速匹配进而实现宽带调制，电光系数高、降低调制器半波电压，加工工艺简单、成本低，易于与其他光电子器件集成等优点，因此，对基于聚合物电光材料的电光调制器的研究成为近些年来的研究热点，国内外对聚合物电光调制器的研究也取得了很大的进步。2007年，美国南加州大学Song团队采用有机聚合物材料设计了谐振腔结构的电光调制器，该调制器采用环形波导和行波电极，利用多光束干涉效应大幅的提高了调制性能，调制带宽可达到165GHZ.2008年，德国卡尔斯鲁尔大学Brosi提出一种结合光子晶体结构的新型电光调制器，这种电光调制器结合了高性能的聚合物电光材料以及光子晶体的慢光特性，其性能较传统电光调制器有显著提高，响应带宽达到78GHZ,驱动电压小于1V.rn 聚氨醋酞亚胺(PUI)电光材料具有良好的成膜性和热稳定性，玻璃化温度为196~208°C之间，其折射率在1.597~1.651之间可调，在波长1550nm处传输损耗在0.7~0.9dB/cm之间，电光系数在30~70pm/N之间，是一种优良的聚合物光波导电光材料。因此本文采用聚氨酷酸亚胺(PUI)电光材料作为芯层材料，采用SU8作为波导下包层材料，聚酞亚胺材料作为波导的上包层材料，优化设计了倒脊型聚合物光波导，以此为基础设计制备了MZI型电光调制器以及Y分支电光相位调制器，并对其进行了电光响应特性的测试，验证了这两种电光调制器的调制特性，如图1所示。不仅证明了聚氨酷酸亚胺电光波导材料优良的性能，同时也为今后更高性能电光调制器的设计提供了参考。

摘要： 本文介绍了一种基于有机聚合物的具有畴反转电极结构的Y分支定向耦合电光调制器.通过计算,当畴反转区域两段的耦合作用长度均设定为耦合长度的2.85倍时,其传输曲线线性范围高达94％,调制深度高达97％.使用IPC-E/PSU作为芯层材料,采用反脊型结构,波导间距设置为7μm时,通过商业软件OptiBPM仿真得到耦合长度为5mm,总耦合作用长度为2.85cm;电极厚度为3μm,宽度为17μm.为后面该类调制器的进一步研究做好了理论基础.

摘要： 基于电光调制器在高速空间光通信的应用需求，从调制器的材料、结构分析了调制器的总剂量和位移损伤辐射效应机理，为后续开展调制器位移损伤效应地面模拟试验奠定了理论基础。

摘要： 作为光通信领域的关键器件，电光调制器已经在信息产业和军事领域得到了广泛的应用。目前报道的商用电光调制器主要使用LiNbO3晶体、GaAs以及InP半导体等无机材料，但其电光系数较低、响应速度慢、制备工艺复杂、成本高，特别是介电常数高导致的微波与光波速度失配问题制约了调制速度的进一步提高。近年来开展的基于聚合物材料的电光调制器的实验室研制也取得了一定进展，将有机生色团分子通过掺杂或键连的方式混合入聚合物中，经过极化取向产生二阶光学非线性效应，具有电光系数高、响应速度快、介电常数低等优点。但同时这类材料也存在热稳定性差、插入损耗大、机械强度低等一系列问题，难以实现实用化目标。rn 近期，一种将生色团分子键连入无机基质网络中制备出的有机/无机复合电光材料引起了关注。这种材料兼具了无机材料的热稳定性高、机械强度高以及有机材料的电光系数高、响应速度快、介电常数低等优点，并且制备工艺简单、成本低廉，显示出良好的应用前景。rn 我们利用溶胶.凝胶法将DR1分子和DCM分子通过水解.缩聚反应分别键连到SiO2网格中，DR1、DCM与SiO2的摩尔比例都为1:4。通过浸渍提拉法在ITO玻璃上成膜，利用实时的电晕极化光学二次谐波产生(SHG)方法，观察薄膜的光学二阶非线性效应随温度的变化。对于在真空条件下预烘160°C、4h的样品，升温过程中在120°C时得到最大信号，继续升温至160°C时信号下降到最大值的1/4左右，在160°C保持30min，信号随时间基本不变，随后在降温过程中信号不断增大至120°C时的2倍左右，最后冷却至室温。我们也在样品表面蒸镀铝膜作为电极，利用简单反射法测得DR1/SiO2的电光系数γ33为8.2 pm/V。rn 在此基础上，我们设计并制备了倒脊型结构的条波导器件。在硅片上旋涂SiO2/ZrO2薄膜作为下包层，通过光刻工艺制作出长方形凹槽，将DR1/SiO2和DCM/SiO2填充入凹槽形成倒脊型波导，再旋涂SiO2/ZrO2薄膜作为上包层，表面蒸镀铝膜。通过平板极化方法对光波导进行极化，极化条件为：外加电场约100V/μm，以10°C/min的速度升温至160°C保持30 min后降至室温。在1550 nm波长下，测得DR1/SiO2和DCM/SiO2的波导器件电光系数γ33分别为2.2 pm/V和2.98 pm/V。对调制区域长2 cm的DCM/SiO2电光器件，测量了其半波电压。rn 综上所述，我们利用溶胶-凝胶法制备了有机/无机复合材料光波导，通过热辅助的平板电场极化诱导出光学二阶非线性效应，并进而制备了条波导电光调制器，测量了器件的电光调制效果。

摘要： 文章报道了一种采用马赫曾德(MZI)结构的3mm长单驱动推挽式高速硅基电光调制器.优化PN结掺杂浓度和位置后,实现MZI调制臂相移所需的驱动电压为4.5V,对应的V L为1.35V·cm.对调制器进行高速伪随机码调制测试,获得了32Gbps开关键控(OOK)眼图,消光比为7dB,信噪比为5.87dB;获得了15Gbps的二进制相移键控(BPSK)眼图,信噪比为10dB.

摘要： 本文针对电光调制器设计中的偏振依赖问题，提出一种基于填充聚合物的十字狭缝波导的解决方案，十字狭缝波导结构具有偏振不敏感的特性，如果采用SOI材料来制作，十字狭缝波导的四个小波导轻掺杂后可以做电极。在狭缝内填充电光聚合物后，通过控制四个电极上的电压，可以实现对TE，TM模具有相同的传播常数和电光调制量。

摘要： 在直流电场作用下，硅单晶的反演对称性被破坏，从而诱导产生二阶非线性光学效应。本文主要研究了硅材料在外加直流电场作用下诱导产生的场致线性电光效应。以沿(111)面切割的近本征硅材料为样品，采用平行板电容器结构，通过横向电光调制实验，观测到在不同直流偏压下，电光信号随调制电压而线性增加，且直流偏压越大，电光信号增加的斜率越大。进一步的研究表明硅材料场致线性电光信号的大小随直流偏压的增加而线性增加。这种场致线性电光效应可被用于制作新型的硅基高速电光调制器。

摘要： 由于电路时钟抖动和比较器弛豫等内禀属性的影响,传统的电子模数转换器已经不能满足高带宽数字信号处理的发展.模数转换主要包括采样、量化和编码.全光模数转换引入光子技术来对模拟电信号采样和量化,可以提高数字信号处理系统的性能,满足高速和高分辨率的需求,从而解决电子模数转换器的技术瓶颈问题.针对目前主要研究的全光模数方案,如泰勒方案、空间光干涉和偏振干涉的移相光量化方案、孤子自频移的方案、对称双波导长周期波导光栅和波导阵列光栅的方案等,介绍了其基本原理及实验方案,并对各种方案的特点进行了分析.

摘要： 由于电路时钟抖动和比较器弛豫等内禀属性的影响,传统的电子模数转换器已经不能满足高带宽数字信号处理的发展.模数转换主要包括采样、量化和编码.全光模数转换引入光子技术来对模拟电信号采样和量化,可以提高数字信号处理系统的性能,满足高速和高分辨率的需求,从而解决电子模数转换器的技术瓶颈问题.针对目前主要研究的全光模数方案,如泰勒方案、空间光干涉和偏振干涉的移相光量化方案、孤子自频移的方案、对称双波导长周期波导光栅和波导阵列光栅的方案等,介绍了其基本原理及实验方案,并对各种方案的特点进行了分析.

摘要： 由于电路时钟抖动和比较器弛豫等内禀属性的影响,传统的电子模数转换器已经不能满足高带宽数字信号处理的发展.模数转换主要包括采样、量化和编码.全光模数转换引入光子技术来对模拟电信号采样和量化,可以提高数字信号处理系统的性能,满足高速和高分辨率的需求,从而解决电子模数转换器的技术瓶颈问题.针对目前主要研究的全光模数方案,如泰勒方案、空间光干涉和偏振干涉的移相光量化方案、孤子自频移的方案、对称双波导长周期波导光栅和波导阵列光栅的方案等,介绍了其基本原理及实验方案,并对各种方案的特点进行了分析.

摘要： 本发明公开了一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法，其中，一种电光调制器，包括：衬底层1；夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4；包层5，位于所述夹层结构层上；纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙。本发明根据在所述电光调制器的第二石墨烯层4和包层5的连接处外加电压得到光传播长度，通过所述光传播长度与所述电光调制器的长度关系进行输出调制，即通过控制所述外加电压实现最终的调制，使得其调制深度接近于100％。

摘要： 本发明实施例公开了一种电光调制器、单偏振IQ调制器、双偏振IQ调制器，属于光通信技术领域。该电光调制器包括第一耦合器、第二耦合器，所述电光调制器用于将电信号调制至光信号中，其中：所述第一耦合器的第一输入端作为所述电光调制器的输入端，所述第二耦合器的第一输出端作为所述电光调制器的输出端；所述第一耦合器的第一输出端通过第一光波导与所述第二耦合器的第一输入端连接，所述第一耦合器的第二输出端通过第二光波导与所述第二耦合器的第二输入端连接，所述第二耦合器的第二输出端通过第三光波导与所述第一耦合器的第二输入端连接。采用本发明，可以降低电光调制器的非线性。

摘要： 电光调制器的制造方法及应用此方法制成的电光调制器，电光调制器的制造方法包括以下步骤。首先，提供基板，基板包括透光基板及导电膜，导电膜形成于透光基板上。然后，利用涂布形成单层液晶聚合材料层于导电膜上，其中液晶聚合材料包括混合的液晶分子、光趋官能基及光起始剂。然后，通过离型层加压液晶聚合材料层。然后，利用光线的控制，以第一光线通过离型层照射液晶聚合材料层，使光起始剂的一些及光趋官能基的一些往第一光线的方向聚集，进而使形成一聚合保护膜。然后，以第二光线通过透光基板照射光起始剂的另一些及其余具不同反应性的光趋官能基的另一些，而形成液晶层。然后，移除离型层，以露出聚合保护膜。

摘要： 一种相位调制器及其制作方法以及一种硅基电光调制器，该相位调制器通过将P型掺杂区(2)划分成第一P型掺杂区(21)和第二P型掺杂区(22)两部分，将N型掺杂区(3)划分成第一N型掺杂区(31)和第二N型掺杂区(32)两部分，其中，第二P型掺杂区(22)的掺杂浓度小于第一P型掺杂区(21)的掺杂浓度，第二N型掺杂区(32)的掺杂浓度小于第一N型掺杂区(31)的掺杂浓度，从而利用第一P型掺杂区(21)和第一N型掺杂区(31)的重掺杂浓度实现相位调制器与驱动电路的良好电接触，并利用第二P型掺杂区(22)来降低P型掺杂区(2)靠近PN结结构(1)一侧的掺杂浓度，利用第二N型掺杂区(32)来降低N型掺杂区(3)靠近PN结结构(1)一侧的掺杂浓度，降低相位调制器的光传输损耗，进而降低硅基电光调制器的光传输损耗。

摘要： 本发明公开了一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法，其中，一种电光调制器，包括：衬底层1；夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4；包层5，位于所述夹层结构层上；纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙。本发明根据在所述电光调制器的第二石墨烯层4和包层5的连接处外加电压得到光传播长度，通过所述光传播长度与所述电光调制器的长度关系进行输出调制，即通过控制所述外加电压实现最终的调制，使得其调制深度接近于100％。

摘要： 本发明实施例公开了一种电光调制器、单偏振IQ调制器、双偏振IQ调制器，属于光通信技术领域。该电光调制器包括第一耦合器、第二耦合器，所述电光调制器用于将电信号调制至光信号中，其中：所述第一耦合器的第一输入端作为所述电光调制器的输入端，所述第二耦合器的第一输出端作为所述电光调制器的输出端；所述第一耦合器的第一输出端通过第一光波导与所述第二耦合器的第一输入端连接，所述第一耦合器的第二输出端通过第二光波导与所述第二耦合器的第二输入端连接，所述第二耦合器的第二输出端通过第三光波导与所述第一耦合器的第二输入端连接。采用本发明，可以降低电光调制器的非线性。

摘要： 本发明涉及一种电光调制器，特别是一种双层石墨烯调制器，具有优化布置以对行进通过该调制器的光波导(W)的光提供大光带宽和高光传输，其中，顶部石墨烯片材(Gu)和底部石墨烯片材(Gb)中的至少一者沿X方向：在光波导(W)的宽度的一部分上延伸，其中，所述部分的范围为光波导(W)的宽度的50％至100％；或者完全在光波导(W)的整个宽度上延伸，且延伸超出相应的另外突出部分，该另外突出部分沿X方向的长度最多为光波导(W)宽度的25％。本发明还涉及一种用于获得本发明的电光调制器的方法。

摘要： 电光调制器的制造方法及应用此方法制成的电光调制器，电光调制器的制造方法包括以下步骤。首先，提供基板，基板包括透光基板及导电膜，导电膜形成于透光基板上。然后，利用涂布形成单层液晶聚合材料层于导电膜上，其中液晶聚合材料包括混合的液晶分子、光趋官能基及光起始剂。然后，通过离型层加压液晶聚合材料层。然后，利用光线的控制，以第一光线通过离型层照射液晶聚合材料层，使光起始剂的一些及光趋官能基的一些往第一光线的方向聚集，进而使形成一聚合保护膜。然后，以第二光线通过透光基板照射光起始剂的另一些及其余具不同反应性的光趋官能基的另一些，而形成液晶层。然后，移除离型层，以露出聚合保护膜。

摘要： 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。

摘要： 本实用新型公开了一种薄膜电光调制器芯片，包括：基底晶片、粘接层以及薄膜基板、光学波导、金属电极，所述薄膜基板放置于基底晶片的上方，所述粘接层放置于所述基底晶片和薄膜基板之间，所述金属电极放置于薄膜基板的上表面，其中，所述光学波导形成于薄膜基板中并放置于薄膜基板的底部。相应地，本申请还提供了一种薄膜电光调制器。本实用新型所提供的薄膜电光调制器芯片以及薄膜电光调制器结构，可以实现钛扩散、锌扩散、氧化锌扩散等离子高温扩散光学波导在键合于基底晶片上的电光晶体薄膜中的制备，且不会破坏晶体薄膜与基底晶片之间键合结构的有效性，实现高调制带宽、低半波电压的薄膜电光调制器的制备。