[發明專利]基于鈮酸鋰的電光型S彎曲可變衰減器

無效

• 申請號: 200810059924.3
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101251625A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 葛陸泉;李錫華;周強;江曉清;楊建義;王明華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/13;G02F1/035
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及衰減器，尤其是涉及一種基于鈮酸鋰的電光型S彎曲可變衰減器。

背景技術

光可變衰減器在光密集波分復用技術上有著廣泛的應用，目前報道的可變衰減器有微光機械型、液晶型、熔融型、離子交換型等。它們大部分存在結構復雜、體積大、制作難度大且不易于集成等缺點。

發明內容

基于易于集成的考慮，本發明的目的在于提供一種基于鈮酸鋰的電光型S彎曲可變衰減器。

本發明所采用的技術方案是：

包括Ti擴散形成的鈮酸鋰S彎曲波導。S彎曲波導依次由輸入波導、輸入錐形過渡波導、S彎曲衰減波導、輸出錐形過渡波導和輸出波導構成；其中S彎曲衰減波導的波導寬度小于輸入、輸出波導寬度2～4μm；電極由覆蓋電極和接地電極組成，其中覆蓋電極經過SiO₂緩沖層覆蓋在輸入錐形過渡波導區、S彎曲衰減波導區和輸出錐形過渡波導區上方，并且覆蓋電極以S彎曲衰減波導區中間點分為相連的兩部分，分別向S彎曲波導內側平移2～4μm；接地電極結構組成與覆蓋電極相同，同樣由相連的兩部分組成，接地電極與覆蓋電極間距2～3μm，覆蓋電極與接地電極分別由兩個焊點引出。

本發明具有的有益效果是：

本發明的S彎曲可變衰減器具有體積小、易于集成的優勢。同時，由于鈮酸鋰材料具有很高的電光系數，所以用鈮酸鋰材料制作的可變衰減器具有低插入損耗，低電壓，制作簡單的優點。本發明能應用于光通信和光信號處理。

附圖說明

圖1是S彎曲可變衰減器的結構原理示意圖。

圖2是圖1的AA’縱向截面圖示意圖。

圖3是波導制作過程示意圖。

圖4是電極制作過程示意圖。

圖中：1.輸入波導，2.輸入錐形過渡波導，3.S彎曲衰減波導，4、5.接地電極，6、7.覆蓋電極，8.輸出錐形過渡波導，9.輸出波導，10.接地電極焊點，11.覆蓋電極焊點，12.電極偏移，13.鈮酸鋰襯底，14.SiO₂緩沖層，15.電極連接線

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

本發明的基本結構由S彎曲波導以及電極組成，如附圖1、2所示。其中S彎曲波導的結構由輸入波導1、輸入錐形過渡波導2、波導寬度比輸入、輸出波導窄2～4μm的S彎曲衰減波導3、輸出錐形過渡波導8和輸出波導9構成；電極由兩部分基本電極組成，分別是覆蓋電極6、7與接地電極4、5，覆蓋電極自輸入錐形過渡波導開始，經過S彎曲衰減波導，到輸出錐形過渡波導結束，經過SiO₂緩沖層覆蓋在波導的上方，其中S彎曲衰減波導區部分的電極分為上下兩段形狀相同且相連在一起的彎曲圓弧形的覆蓋電極6、7，把覆蓋電極6、7分別向圓弧彎曲內側平移2～4μm；接地電極4、5結構與覆蓋電極6、7相同，且與覆蓋電極的電極間距為2～3μm，接地電極4、5由電極連線15連接在一起。另外覆蓋電極與接地電極分別由焊點11、10引出。光從輸入波導引入，經過輸入錐形過渡波導、S彎曲衰減波導、輸出錐形過渡波導，最后由輸出波導輸出，焊點10接地，焊點11接正電壓時，光正常通過，焊點11接負電壓時，光被S彎曲衰減波導衰減掉，實現可變衰減器的效果。

如圖3，圖4所示，具體的實施方式包括波導的制作以及金屬電極的制作兩大部分。波導制作包括清洗、勻膠、光刻、蒸鈦、剝離、擴散等步驟；波導制作完成后，先在帶有Ti擴散鈮酸鋰波導基片上蒸上一層SiO₂緩沖層，然后蒸鋁，再者對電極進行套刻，最后腐蝕出預期的電極，最后去膠。器件制作完成后，對電極加電壓，焊點10對應接地電極，焊點11對應于覆蓋波導電極，利用點焊技術，從10、11焊點引出電極線，分別接地和電壓。

器件的工作原理與工作過程：器件的工作是利用鈮酸鋰材料的電光效應實現的，輸入光從波導1引入，經過輸入錐形波導2、S彎曲波導可變衰減區、輸出錐形波導，從輸出波導引出。其中S彎曲可變衰減區的彎曲波導寬度設計成比輸入、輸出波導寬度窄2～4μm，從而使得光波在彎曲處的模場處于近截止狀態。當焊點11加上負電壓時，波導區就產生電場，由于鈮酸鋰材料具有高的電光系數，在電場的作用下，波導區域的有效折射率降低，當負電壓達到一定大小時，有效折射率的降低使得波導導模處于截止狀態，光就可以達到有效地衰減，經過S彎曲衰減區的光波就會衰減掉，從而實現可變衰減器的效果；相反，當加正電壓時，波導區域的有效折射率增加，光波能正常地通過。另外，為了更有效的利用S彎曲輻射原理來提高衰減量，把電極向彎曲內側偏移一定距離，如圖1所示，12為電極偏移。加上電壓后使得S彎曲波導彎曲外側的有效折射率高于內側，傳輸光會向著有效折射率高的部分偏轉，這樣又能一定程度上增大S彎曲可變衰減器的衰減效果。