[發明專利]一種用于光波導降低應力的加熱電極及其VOA

有效

• 申請號: 201611055777.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106444093B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 馬衛東;徐曉輝;丁麗
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 楊文錄

技術領域

本發明涉及一種光通信器件，尤其涉及一種用于為光波導降低應力的加熱電極及相應的可調光衰減器VOA，屬于光通信器件技術領域。

背景技術

在光波導芯片領域，比如基于MZI(Mach-Zehnder Interferometer,即馬赫曾德干涉儀)結構的VOA(Variable Optical Attenuation,可調光衰減器)，OSW(Optical Switch,光開關)等，需要通過熱光效應實現光功率的衰減。一般是在PLC波導的上包層上沉積加熱電極，通過施加電壓使加熱電極發熱，將熱量傳遞到波導芯層，實現波導芯層有效折射率的變化。一般加熱電極如圖1所示，是有一定厚度的長條形金屬板，但是由于金屬的熱膨脹系數比波導二氧化硅的大很多，當溫度上升時，金屬電極會通過上包層將應力傳遞到波導芯層，導致波導芯層的尺寸和折射率的變化，從而影響芯片器件的光學指標，如衰減精度、偏振相關損耗等。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明了提出了一種用于降低光波導降低應力影響的加熱電極及相應的可調光衰減器VOA。

本發明的技術方案是：

一種用于光波導降低應力的加熱電極，所述加熱電極設置于PLC波導的上包層上，該加熱電極采用兩個或者兩個以上相互間隔的子加熱電極組合而成，相鄰的子加熱電極之間采用導電功能的電極相連。

所述加熱電極采用電阻率為50～500nΩ·m的金屬或合金，所述導電電極采用電導率為60～110％IACS的金屬或合金。

所述加熱電極采用鈦、鎢、鉻、鉑之一或者任意組合；所述導電電極采用金、銅、鋁之一或者任意組合。

所述導電電極采用一根導電電極，或者采用一根以上的導電電極相連組成。

所述加熱電極滿足如下條件：a1×A₁＝a2×L/2、a1×A_m＝a2×L/2、L＝A₁+A₂……A_m、B≥2A×a1×ΔT；其中：L為加熱電極總長度、A為所有子加熱電極長度之和、m為子加熱電極的數量，B為每一段導電電極長度、a1為加熱電極材料的線性熱膨脹系數、a2為波導材料的線性熱膨脹系數、A1，A2，…，Am為第1個，第2個，…，第m個子加熱電極的長度、△T為加熱電極溫度的改變量。

所述加熱電極與波導芯層的膨脹幅度相同。

一種具有降低光波導應力的加熱電極的可調光衰減器，采用馬赫-曾德干涉儀結構，包括輸入光波導、上調制光波導、下調制光波導、輸出光波導，上調制光波導上設置有能夠降低光波導應力的加熱電極，該加熱電極采用兩個或者兩個以上相互間隔的子加熱電極串聯組合而成，相鄰的子加熱電極之間采用導電功能的導電電極相連。

所述子加熱電極采用線性熱膨脹系數為8.2×10^-6/K的金屬薄膜鈦。

所述加熱電極設計滿足如下條件：a1×A₁＝a2×L/2、a1×A_m＝a2×L/2、L＝A₁+A₂……+A_m、B≥2A×a1×ΔT；其中：L為加熱電極總長度、A為所有子加熱電極長度之和、m為子加熱電極的數量，B為每一段導電電極長度、a1為加熱電極材料的線性熱膨脹系數、a2為波導材料的線性熱膨脹系數、A1，A2，…，Am為第1個，第2個，…，第m個子加熱電極的長度、△T為加熱電極溫度的改變量。

所述加熱電極長度L為6mm，加熱電極材料的線性膨脹系數a1為8.2×10^-6/K，波導材料的線性膨脹系數a2為0.55×10^-6/K；所述每一段導電電極長度B＝0.001mm，子加熱電極的數量m＝14，子加熱電極的長度A1＝A14＝0.201mm；A2，A3，…，A13的長度為0.466mm。

本發明的優點是：

本發明將完整的長條形加熱電極分成若干段子加熱電極，在不影響加熱效率的情況下，降低了對波導芯層施加的應力影響，從而有效的提高了器件光學指標的可靠性。

附圖說明

圖1為現有技術中平面光波導MZI型VOA結構及一般電極示意圖；

圖2為本發明實施案例提供的一種平面光波導MZI型VOA結構及電極示意圖；

圖3為圖2實施例的剖面圖；

圖中：

10：輸入光波導； 11：上調制光波導；

12：下調制光波導； 13：子加熱電極；