[發(fā)明專利]一種低直流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611181127.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN107966832A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李萍;范寶泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津領(lǐng)芯科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/035
• 分類號(hào): G02F1/035
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司12107
• 代理人: 張義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信與光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低直流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器。

背景技術(shù)

目前，鈮酸鋰寬帶電光調(diào)制器在光纖通信、光載微波或毫米波通信等工程領(lǐng)域中，以其低插入損耗、高調(diào)制帶寬、零啁啾等特點(diǎn)，已成為應(yīng)用最為廣泛的一種外調(diào)制器。由于鈮酸鋰晶體具有較高的介電常數(shù)，處于微波頻段的電磁波在鈮酸鋰晶體中傳輸時(shí)的折射率與光波的折射率有著較大的差值，導(dǎo)致微波與光波的相速度匹配程度較差，難以實(shí)現(xiàn)高調(diào)制帶寬。為了降低微波折射率，達(dá)到較好的相速度匹配程度，常選擇具有低介電常數(shù)的材料作為緩沖層置于鈮酸鋰晶體表面與金屬薄膜電極之間。常見的緩沖層材料是二氧化硅。

二氧化硅緩沖層的引入一方面導(dǎo)致了半波電壓增大的問題，另一方面，也更為嚴(yán)重的是，導(dǎo)致了鈮酸鋰電光調(diào)制器直流漂移現(xiàn)象的存在。直流漂移現(xiàn)象會(huì)引起鈮酸鋰電光調(diào)制器輸出狀態(tài)的漂移，對(duì)器件的長期可靠性有著嚴(yán)重的影響，而當(dāng)前的光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般要求光學(xué)外調(diào)制器在常規(guī)工作條件下的使用壽命在20年左右。因此，為保證鈮酸鋰電光調(diào)制器的長期工作性能，需盡可能地把器件直流漂移現(xiàn)象抑制至最低水平。

傳統(tǒng)鈮酸鋰電光調(diào)制器由于需要采用二氧化硅緩沖層以實(shí)現(xiàn)高調(diào)制帶寬，因此通過去除二氧化硅緩沖層以實(shí)現(xiàn)直流漂移現(xiàn)象的完全消除顯然是不可能的。因此，如附圖1所示，常采用對(duì)二氧化硅緩沖層進(jìn)行部分地刻蝕或腐蝕，在保持器件高工作帶寬的同時(shí)，減少二氧化硅緩沖層面積，降低直流漂移現(xiàn)象對(duì)鈮酸鋰電光調(diào)制器工作性能的影響。

現(xiàn)有鈮酸鋰電光調(diào)制器常使用干法刻蝕或濕法腐蝕方式對(duì)二氧化硅緩沖層進(jìn)行刻蝕，增加了器件制備的成本，降低了產(chǎn)品制作的一致性和合格率。更為重要的是，部分地刻蝕二氧化硅緩沖層仍未實(shí)現(xiàn)緩沖層的完全去除，因而直流漂移現(xiàn)象并未得到完全消除，鈮酸鋰電光調(diào)制器工作性能仍然受到了直流漂移現(xiàn)象的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低直流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器，以實(shí)現(xiàn)在保持鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器高調(diào)制帶寬(或高調(diào)制速率)的同時(shí)，通過去除二氧化硅緩沖層實(shí)現(xiàn)了直流漂移現(xiàn)象的大幅抑制，能夠顯著提升鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器的長期工作性能和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種低直流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器，包括：基底晶片5、鈮酸鋰薄膜6、光學(xué)波導(dǎo)2、調(diào)制電極4、信號(hào)電極4-1、地電極4-2、直流偏壓電極7。

所述基底晶片5的厚度為0.1mm至2mm，采用具有低介電常數(shù)的材料，如石英晶片或硅基二氧化硅晶片。

所述鈮酸鋰薄膜6為單晶結(jié)構(gòu)、X切Y傳晶向的光學(xué)級(jí)鈮酸鋰單晶薄膜，厚度為1μm至20μm。

所述光學(xué)波導(dǎo)2為鈦擴(kuò)散波導(dǎo)或退火質(zhì)子交換波導(dǎo)，波導(dǎo)擴(kuò)散寬度為1μm至10μm，擴(kuò)散深度為1μm至10μm。

所述調(diào)制電極4為推挽型行波式電極結(jié)構(gòu)，由一根信號(hào)電極4-1與兩根地電極4-2組成，其中信號(hào)電極4-1置于光學(xué)波導(dǎo)2的中間，地電極4-2分置于光學(xué)波導(dǎo)2的左側(cè)和右側(cè)。調(diào)制電極4的厚度為1μm至30μm。信號(hào)電極4-1的寬度為10μm至100μm。左側(cè)地電極4-2的右邊緣與信號(hào)電極4-1的左邊緣之間的間距為10μm至30μm，右側(cè)地電極4-2的左邊緣與信號(hào)電極4-1的右邊緣之間的間距為10μm至30μm。

所述直流偏壓電極7為推挽型集總式電極結(jié)構(gòu)，厚度為0.1μm至30μm，用于補(bǔ)償由于溫度變化以及壓電效應(yīng)等因素導(dǎo)致的強(qiáng)度調(diào)制器工作點(diǎn)的漂移。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為，通過采用基于低介電常數(shù)基底晶片的鈮酸鋰薄膜結(jié)構(gòu)，可有效地提升微波與光波的折射率匹配、提升器件的阻抗匹配，無需采用二氧化硅緩沖層即可實(shí)現(xiàn)高調(diào)制帶寬(或高調(diào)制速率)，因而可去除現(xiàn)有鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器中的二氧化硅緩沖層，實(shí)現(xiàn)直流漂移現(xiàn)象的大幅抑制，顯著提升鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器的長期工作性能和可靠性。

附圖說明

圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中采用對(duì)二氧化硅緩沖層進(jìn)行部分刻蝕的鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器的橫截面示意圖；

圖2所示為本發(fā)明的低值流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器的橫截面示意圖；

圖3所示為本發(fā)明的低值流漂移的鈮酸鋰薄膜強(qiáng)度調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1.鈮酸鋰晶片；2.光學(xué)波導(dǎo)；3.二氧化硅緩沖層；4.調(diào)制電極；4-1.信號(hào)電極；4-2.地電極；5.基底晶片；6.鈮酸鋰薄膜；7.直流偏壓電極。

具體實(shí)施方式