一种耦合强度可调的微环薄膜铌酸锂调制器

摘要

本发明提出一种基于薄膜铌酸锂的耦合强度可调的微环调制器。该调制器中，微环与波导发生两次耦合，同时利用铌酸锂的高效电光效应，可以同时单独调节微环和波导中的折射率，进而调节微环和波导中光的相位。调节微环中的相位，可以调节调制器的谐振频率。另一方面，通过改变波导中的相位，可以改变微环和波导的耦合强度。这种耦合强度可调的微环薄膜铌酸锂调制器可以实现临界耦合，过耦合和欠耦合的连续可调。

说明书

技术领域

本发明涉及集成光电芯片,光通信器件等领域，更具体的说，涉及一种光电调制器。

背景技术

光任意波形生成器在超带宽光信号，光脉冲雷达，光时间微分器以及光通信系统等许多应用中起着至关重要的作用。目前广泛采用的是基于傅立叶合成和频率到时间的映射。基于傅里叶合成方法的方案通常由光频梳源、高分辨率光谱色散器和复杂的幅度和相位调制阵列组成。然而，高分辨率集成光谱色散器仍然是芯片制造的一大挑战，导致当梳间距非常小时很难一根一根地操纵梳线。并且梳状线的相位对环境波动非常敏感，使得相位控制非常困难，需要进行额外的相干检测。基于频时映射的方案通常由短脉冲源、频谱整形器和用于实现映射的色散介质组成。光源可以是相干光源或非相干光源。并且可以通过使用成熟的光纤光栅技术或光子集成电路来获得光谱整形器。然而，大多数方案中的色散介质是单模光纤（SMF）或色散补偿光纤（DCF）。在芯片上实现大色散仍然是一个很大的挑战。

薄膜铌酸锂拥有可观的电光效应，物理化学性能稳定，可以在芯片上实现大色散的调制，进而实现大规模的集成应用。为解决上述问题，本发明提供一种耦合强度可调的微环薄膜铌酸锂调制器。可以实现同时独立控制谐振频率和耦合强度，为实现大规模集成片上色散控制提高了一种设计方法。

发明内容

本发明涉及一种耦合强度可调的微环调制器，微环调制器中微环和波导有两个耦合点，波导中的光在第一个耦合点进入微环之后，在微环中传播一圈之前，又在和波导的第二个耦合点耦合出来进入波导中，光最后波导中出来。

可选的，微环上面有一个相位调制器，用来调制光在微环中的折射率和相位，进而调节整个调制器的谐振频率。

可选的，微环上面有一个相位调制器，用来调制光在微环中的折射率和相位，进而调节整个调制器的谐振频率。

可选的，光可以通过断面耦合或者光栅耦合等方式耦合进入调制器。

可选的，在两个耦合点之间的波导上有一个相位调制器，用来调制光在波导中的折射率和相位，进而调节光在两个耦合点的耦合强度。

可选的，相位调制采用包括但不局限于铌酸锂薄膜的电光效应，热效应，还有硅光的离子注入等任何可以调节相位的结构。

可选的，微环包括但不局限于圆形环，赛马场等循环封闭结构。

可选的， 其衬底包括但不局限于薄膜铌酸锂，硅，磷化铟等光集成衬底。

薄膜铌酸锂拥有可观的电光效应，物理化学性能稳定，可以在芯片上实现大色散的调制，进而实现大规模的集成应用。本发明提供一种耦合强度可调的微环薄膜铌酸锂调制器。可以实现同时独立控制谐振频率和耦合强度，为实现大规模集成片上色散控制提高了一种设计方法。

附图说明

图1示出了本申请实施例中光调制器的结构示意图

图2示出了本申请实施例中调制器的透射率和相位与波导相位的关系图

图3示出了本申请实施例中调制器的透射率和相位与微环相位的关系图

具体实施方式

薄膜铌酸锂拥有可观的电光效应，物理化学性能稳定，可以在芯片上实现大色散的调制，进而实现大规模的集成应用。基于此，本发明提供一种耦合强度可调的微环薄膜铌酸锂调制器。可以实现同时独立控制谐振频率和耦合强度，为实现大规模集成片上色散控制提高了一种设计方法。

以下将结合具体实施例来详细介绍本发明。本实施例将有助于加深相关领域人员对本发明的理解，但是在本发明基础上进行的一些改进和变形，都属于本发明的保护范围。

一种耦合强度可调的微环调制器，如图1所示,本发明的微环调制器包括光入口耦合端108，光出口耦合端107，光波导和微环耦合点103和104，光微环调制器102，光波导调制器105和106等。

光从108耦合进入调制器波导后，传播至第一个耦合点103，之后一部分光进入微环，然后从第二个耦合点104耦合出来。另一部分沿着波导经过波导的调制器105和106传播到第二个耦合点104，并与微环中的光相互干涉，然后从107耦合出来。假设耦合点103和104的耦合效率为,微环调制器102的相位为 ，波导调制器105和106的调制相位为 。光在微环和波导中的传播常数为 和 。光在谐振腔内传播一圈的损耗为 。那么两个耦合点的等效耦合效率为 。那么光从107出来的透射率为 。因此，等效耦合效率 与微环和波导上调制器的相位 和 有关，通过调节这两个相位的值，可以调节等效耦合效率。当等效耦合效率大于光在微环中传播的损耗时，为过耦合；当等效耦合效率等于光在微环中传播的损耗时，为临界耦合；当等效耦合效率小于光在微环中传播的损耗时，为欠耦合。图2展示了当只改变波导相位 时，透过率和相位发生改变，但谐振腔的频率并不发生改变。图3展示了当只改变微环相位 时，谐振腔的频率发生改变，同时透过率和相位也发生改变。