一種光調製器和光信號發射裝置的製造方法
2023-06-21 19:23:11 1
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種光調製器和光信號發射裝置。
背景技術：
光調製器是高速、長距離光通信的關鍵器件，也是最重要的集成光學器件之一，主要是通過電壓或電場的變化最終調控輸出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。現有的光調製器包括MZM（Mach-ZehnderModulator，馬赫曾德調製器），EAM（ElectroAbsorptionModulator，電吸收光調製器）。其中，MZM包括輸入Y分支器、襯底層、兩個光波導、電極、輸出Y分支器。其中，直流光信號在輸入Y分支器上被分成兩束光，兩束光分別進入兩個光波導，根據通過調整施加在電極上的電壓，使得兩個光波導的折射率得到調整，並由此改變兩束光信號的相位，使得兩束光之間的相位差得到調整，之後，兩束光在輸出Y分支器上進行合併，並根據該相位差進行幹涉，以實現對直流光信號的調製。從上所述可知MZM需要分別調整通過電極施加在兩個光波導上的電壓，從而調整兩個光波導的折射率，另外，MZM需要通過如輸入Y分支器和輸出Y分支器等分光器件對光信號進行分路和合路，因此，該MZM的結構複雜，並且由於MZM的光波導採用基於線性電光效應的鈮酸鋰晶體LiNbO3製作，而鈮酸鋰晶體造價昂貴，因此，通過該MZM實現光調製的成本較高。而對於EMA，它採用電吸收原理製成，通過調整施加在吸收層上的電壓對直流光信號吸收程度進行調整，實現對直流光信號的調製，其中，吸收層的寬度會根據施加電壓的調整而調整，但是，吸收層材料在透射光功率最大時會產生插入損耗，而這種插入損耗是採用EMA所不可避免的固有損耗。
技術實現要素：
本發明的實施例提供一種光調製器和光信號發射裝置，該光調製器的結構簡單、成本低且插入損耗小。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案：第一方面，提供一種光調製器，包括：平面光波導PLC、電極、金屬波導和電光材料層，其中，所述電極與所述電光材料層的一表面相接觸，所述金屬波導位於所述PLC的芯層中，所述金屬波導的第一表面與所述電光材料層的另一表面相接觸，所述金屬波導的第二表面位於所述PLC的芯層中；所述PLC用於通過所述PLC的芯層傳輸光信號；所述金屬波導用於在起始端將在所述PLC的芯層中傳輸的所述光信號分為第一光信號和第二光信號，其中，所述第一光信號在所述金屬波導的第一表面上傳輸，所述第二光信號在所述第二表面上傳輸，所述第二表面位於所述PLC的芯層中；所述電光材料層用於通過施加在所述電極和所述金屬波導上電壓的調整而調整折射率；所述金屬波導還用於，在所述金屬波導的末端將所述第一光信號和所述第二光信號合併，以根據折射率的調整得到調製光信號。在第一方面第一種可能的實現方式中，所述PLC具體用於，通過所述PLC的芯層傳輸直流光信號；所述金屬波導具體用於，在起始端將在所述PLC的芯層中以波導模式傳輸的所述直流光信號分為第一直流光信號和第二直流光信號，其中，所述第一直流光信號在所述金屬波導的第一表面上以表面等離子體振子SPP的模式傳輸，所述第二直流光信號在所述第二表面上以所述SPP的模式傳輸，所述第二表面位於所述PLC的芯層中；所述金屬波導還用於，在所述金屬波導的末端將所述第一直流光信號和所述第二直流光信號合併，以根據折射率的調整得到調製光信號，並將所述SPP的傳輸模式轉換為所述波導模式在所述PLC的芯層中傳輸。結合第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述電光材料層具體用於，根據在所述電極和所述金屬波導上施加的電壓調整所述折射率，以調整所述第一直流光信號的相位，使得所述第一直流光信號與所述第二直流光信號之間的相位差得到調整並在所述金屬波導的末端合併時根據所述相位差進行幹涉，以根據所述幹涉結果得到所述調製光信號。結合第一方面，在第三種可能的實現方式中，所述PLC具體用於，通過所述PLC的芯層傳輸調製光信號，其中，所述調製光信號包括高電平信號和低電平信號。所述金屬波導13具體用於，在起始端將以波導模式傳輸的所述調製光信號中的高電平信號分為第一高電平信號和第二高電平信號，將所述調製光信號中的低電平信號分為第一低電平信號和第二低電平信號，其中，所述第一高電平信號和所述第一低電平信號在所述金屬波導的第一表面上以SPP的模式傳輸，所述第二高電平信號和所述第二低電平信號在所述第二表面上以SPP的模式傳輸，所述第二表面位於所述PLC的芯層中；所述金屬波導13具體用於，在所述金屬波導的末端將所述第一高電平信號和所述第二高電平信號合併，將所述第一低電平信號和所述第二低電平信號合併，以根據折射率的調整得到調整後的調製光信號，並將所述SPP的傳輸模式轉換為所述波導模式在所述PLC的芯層中傳輸；所述電光材料層14具體用於，根據施加的電壓調整所述折射率，以調整所述第一高電平信號和所述第一低電平信號的相位，使得所述第一高電平信號與所述第二高電平信號之間的相位差得到調整並在金屬波導的末端合併時根據所述相位差進行相長幹涉，以根據所述幹涉結果保持所述高電平信號的發射功率；使得所述第一低電平信號與所述第二低電平信號之間的相位差得到調整並在金屬波導的末端合併時根據所述相位差進行相消幹涉，以根據所述幹涉結果減小所述低電平信號的發射功率，使得所述調製光信號的消光比增大，其中，所述消光比為所述高電平信號的發射功率與所述低電平信號的發射功率之比。第二方面，提供一種光信號發射裝置，包括光信號發射器和光調製器；所述光信號發射器，用於向所述光調製器發送直流光信號；所述光調製器包括上述第一方面至第二種可能的實現方式中任一所述的光調製器。在第二方面第一種可能的實現方式中，所述光信號發射器包括直調雷射器DML。第三方面，提供一種光信號發射裝置，包括光信號發射器和光調製器；所述光信號發射器，用於向所述光調製器發送調製光信號；所述光調製器包括上述第一方面第三種可能的實現方式所述的光調製器。在第三方面第一種可能的實現方式中，所述光信號發射器包括直調雷射器DML。採用本發明實施例提供的光調製器和光信號發射裝置，該光調製器通過金屬波導將光信號分為第一光信號和第二光信號，其中，該第一光信號在該金屬波導的第一表面上傳輸，該第二光信號在該第二表面上傳輸，該第二表面位於該PLC的芯層中，並通過施加在電極和金屬波導上電壓的調整而調整電光材料層的折射...