[實用新型]一種基于自準直效應的二維光子晶體光強調制器

有效

• 申請號: 201220653770.2
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN202916550U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 蔣強;梁斌明;胡艾青;胡水蘭;張磊;湛勝高;朱幸福
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02F1/13
• 分類號: G02F1/13
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本實用新型涉及光通信應用技術領域，特別涉及一種基于自準直效應的二維光子晶體光強調制器。

背景技術

光調制器是高速、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，它是通過電壓或電場的變化調控輸出光的振幅或相位的器件。

光調制器的常用調制方法有機械調制、電光調制、聲光調制和磁光調制等。機械調制需要使用高速馬達，在腔外用高速旋轉的開縫轉盤很容易制成光斬波器，實現光強的低頻調制；電光調制利用某些晶體、液體或氣體在外加電場作用下折射率發生變化的現象進行調制，LiTaO3電光效應調制器是利用晶體的電光效應調制光的振幅或相位，其調制速度快，Ⅲ/Ⅴ族化合物光調制器利用Frang-Keldgsh效應，通過電壓改變材料的光吸收特性進而改變光強，目前化合物光調制器能實現高速調制；聲光調制利用光在聲場中的衍射現象進行調制，具有驅動功率低、光損耗小、消光比高等優點；磁光調制利用法拉第效應旋光效應進行光調制，由于材料透明波段的限制，磁光調制主要用于紅外波段。此外，還可以利用電場、磁場或溫度等參數的改變實現光波的頻率調制。

由于工藝水平的不斷提高，雖然上述調制器件的尺寸能做得比較小，但它們仍不能滿足光通訊向硅集成化微小化的發展要求。另外，大部分光調制器還有以下問題：所需電壓太高、電流太大、磁場太強或體積太大等，它們在集成光學中表現得尤其明顯。

實用新型內容

本實用新型為了解決目前微小硅集成光學模塊中的光強調制問題，提供了一種基于自準直效應的二維光子晶體光強調制器，其特征在于：所述光強調制器包括孔型硅基光子晶體、5CB液晶、透明導電膜層、外接電壓接線點和包層玻璃，其中，所述孔型硅基光子晶體由分束結構、反射結構和位于二者之間的自準直結構構成，自準直結構包括三個自準直區域（9、10、11）。

另外，如果設晶格周期為a，則所述分束結構的空氣孔孔徑為1.46a~1.48a，反射結構的空氣孔孔徑為1.70a~1.80a，自準直結構的空氣孔孔徑為0.33a~0.34a，孔型硅基光子晶體的工作波長為5.69a~5.7a。所述自準直區域的空氣孔內填充有5CB液晶。所述包層玻璃有兩個，分別位于孔型硅基光子晶體垂直空氣孔的兩側。所述透明導電膜層直接鍍附在包層玻璃靠近孔型硅基光子晶體的一側，同孔型硅基光子晶體相接觸。所述外接電壓接線點（4）位于包層玻璃（5）的內側面，同透明導電膜層（3）相連接。所述5CB液晶的折射率隨著外加電壓的變化而變化，兩束光干涉后出射。

本實用新型的有益效果：

本實用新型一種基于自準直的M-Z干涉結構的光強調制器，通過電壓調節5CB液晶的折射率，達到改變兩干涉臂光程差的目的，且不影響光的自準直傳播，易于與調制后的光束無衍射損耗地傳輸至下一光學器件，因此本實用新型結構簡單、電壓低、調制度深、損耗小、結構微小，便于集成，可廣泛應用于集成光學領域。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型一種基于自準直效應的二維光子晶體光強調制器作進一步說明

圖1為實施方式的光強調制器的整體結構示意圖。

圖2為實施方式的二維孔型光子晶體結構圖。

圖3為實施方式的兩個出射端口的光強隨液晶折射率的變化圖。

具體實施方式

下面通過附圖對本實用新型的實施形態進行詳細的說明：

光子晶體是一類介電常數周期性分布的微尺寸人工結構材料。當電磁波在其中傳播時，受到多重散射，散射波之間的干涉作用使光子晶體具有類似于固體晶體的能帶結構，在帶與帶之間存在光子帶隙。光在光子晶體中傳播，其傳播特性由能帶結構決定。

光子晶體自準直效應，是指在光子晶體中光束可以在不引入傳統光子晶體波導的情況下，克服光束的衍射發散效應而顯示出幾乎完全準直的傳播特性。它源于光子晶體的獨特的色散性質，即：等頻圖上在特定的頻率區間和很大張角范圍內存在非常平坦的等頻率面，光波能量的傳播總是垂直于等頻面。光子晶體的自準直效應不要求引入缺陷，其制造比引入缺陷的光子晶體更容易實現，且能更好地將光能無損耗耦合入下一光學器件中。