[發明專利]一種基于低折射率聚合物光子晶體微腔的電光調制器

有效

• 申請號: 202010037322.9
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111175894B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 楊大全;李小剛;劉笑;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/12
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種基于低折射率聚合物光子晶體微腔的電光調制器，屬于光通信技術領域。包括二氧化硅襯底基板，聚合物波導以及左右對稱的條形金電極，以及二氧化硅涂覆層。在聚合物波導體上刻蝕一系列對稱的橢圓孔，形成低折射率聚合物一維光子晶體納米束微腔；橢圓孔分為過渡孔區和鏡像孔區；首先在光子晶體納米束微腔端面輸入寬譜高斯光源，給一側條形金電極施加電壓，另一側條形金電極的電壓接地；然后，利用聚合物光子晶體納米束微腔快速的一次線性電光效應，使通過光子晶體納米束微腔的入射光波的強度與相位發生變化；最后，光譜儀觀測光譜變化，完成電信號到光信號的一個調制過程。本發明尺寸小，易于波導集成，且調制帶寬大、效率高。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，具體是一種基于低折射率聚合物光子晶體微腔的電光調制器。

背景技術

在現代信息系統中，人類和機器產生的信息幾乎都在某個階段以光的形式存在和傳播，以光波為載體、光纖為傳輸介質的光互聯網絡在各級信息互聯網中占據了核心地位，從而集成光子波導器件日益成為重大的技術研究方向。

片上電光調制器是現代光通信系統里的核心器件，已吸引了各國科研人員的廣泛關注。到目前為止，已經開發出了各種類型的電光調制器，例如波導型、馬赫增德爾型、表面等離激元型和光學微腔型。

由于光學微腔有超高的品質因子Q與模式體積V比值(Q/V)，能夠極大增強對光學模式的限制。因此，研究人員相繼提出了基于光學微腔的電光調制器，例如回音壁模式微腔(環腔、盤腔)、法布里-珀羅微腔以及光子晶體微腔(二維，一維)。

相比于回音壁模式微腔和法布里-珀羅微腔，光子晶體微腔具有更高的品質因子與模式體積比(Q/V)。而又相比于二維平板光子晶體微腔，一維光子晶體納米束微腔具有易于波導集成，尺寸緊湊和應用靈活等特點。

近些年，基于一維光子晶體納米束腔的電光調制器陸續提出，主要有基于載流子效應的硅摻雜電光調制器，如文獻1:J.Hendrickson,R.Soref,J.Sweet,W.Buchwald,“Ultrasensitive silicon photonic-crystal nanobeam electro-optical modulator:design and simulation,”Opt.Express,22(3),3271-3283(2014).提出的基于硅-有機聚合物混合集成電光調制器,文獻2：S.Inoue and A.Otomo,“Electro-optic polymer/silicon hybrid slow light modulator based on one-dimensional photonic crystalwaveguides,”Appl.Phys.Lett.103,171101(2013).提出的基于硅-石墨烯混合集成電光調制器，文獻3:T.Pan,C.Qiu,J.Wu,X.Jiang,B.Liu,Y.Yang,H.Zhou,R.Soref,and Y.Su,“Analysis of an electro-optic modulator based on a graphene-silicon hybrid 1Dphotonic crystal nanobeam cavity,”Opt.Express,23.18.23357(2015).提出的基于硅-鈮酸鋰混合集成電光調制器，文獻4:J.D.Witmer,J.T.Hill,and A.H.Safavi-Naeini,“Design of nanobeam photonic crystal resonators for a silicon-on-lithium-niobate platform,”Opt.Express 24(6),5876-5885(2016)等。

但是，上述文件提到的電光調制器都是基于一維光子晶體納米束腔，其中硅摻雜，硅-石墨烯混合集成電光調制器是利用載流子色散效應機制，這種效應固有的非線性和吸收性，會導致光信號傳輸時出現非線性失真以及增加功耗，這種情況在對先進格式信號調制時更明顯。