[發明專利]一種低串擾的高效熱光移相器及其應用

在審

• 申請號: 202210075595.1
• 申請日: 2022-01-22
• 公開（公告）號: CN114488574A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 程立文;張家榮;陳志朋;劉鵬飛;羅雨中;張曦晨
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔

本說明書一個或多個實施例提供一種低串擾的高效熱光移相器及其應用，熱光移相器包括襯底、設于襯底上的傳播波導和對傳播波導加熱的加熱器，通過將加熱器設置為環形彎曲結構，將傳播波導設置為螺旋彎曲結構，可以形成緊湊的結構因數和可忽略的串擾，在實現移相器低串擾的同時既解決了移相器集成度不高的問題，也達到了π相移量的高相位調制。

技術領域

本說明書一個或多個實施例涉及光通信技術領域，尤其涉及一種低串擾的高效熱光移相器及其應用。

背景技術

近年來由于硅基光子學領域的蓬勃發展，大幅度增加了對可調諧元件的需求。移相器就是其中之一，從光學相控陣、激光雷達到光子神經網絡都是需要集成移相器的。

光學移相器是光學信息系統的重要組成部分，其功能是改變集成光傳輸系統中光信號的光路或邏輯操作。光學移相器的工作是基于硅的折射率對溫度的依賴，在SOI上添加金屬加熱器，可以使得靠近加熱器的波導中的溫度發生改變，從而使波導的有效折射率發生改變，即可實現波導中的光的相位隨之改變，這是是熱光移相器的基礎。高性能熱光移相器具有光插入損耗低、功耗低、移相器之間串擾小等特點。

然而，當前設計的熱光移相器結構中存在著串擾高等問題。

發明內容

有鑒于此，本說明書一個或多個實施例的目的在于提出一種低串擾的高效熱光移相器及其應用，以解決現有熱光移相器串擾高的問題。

基于上述目的，本說明書一個或多個實施例提供了一種低串擾的高效熱光移相器，包括：

襯底、設于襯底上的傳播波導和對傳播波導加熱的加熱器；

加熱器設置為環形彎曲結構；

傳播波導設置為螺旋彎曲結構，且其形狀貼合加熱器的形狀。

優選地，傳播波導包括依次連接的第一輸入波導、調制波導和第一輸出波導，第一輸入波導、調制波導和第一輸出波導連接成螺旋彎曲結構，第一輸入波導設置在熱光移相器的波導輸入端到加熱器的始端旁，調制波導緊靠加熱器設置，第一輸出波導設置在遠離加熱器的一端。

優選地，加熱器的材料為銅；第一輸入波導、調制波導和第一輸出波導的材料均為硅。

優選地，傳播波導的長度為320μm，寬度為0.4μm，高度為0.2μm，其中調制波導的長度為160μm；

加熱器的長度為160μm，寬度為0.8μm，高度為0.26μm。

優選地，調制波導與加熱器之間的間距為0.1μm，第一輸出波導與加熱器之間的間距為3μm。

優選地，加熱器包括熱電極，熱電極的正電極和負電極分別分布在加熱器的始端和末端。

優選地，正電極和負電極的材料均為鋁。

優選地，調制波導、第一輸出波導和加熱器均包裹在二氧化硅層里。

本說明書還提供一種應用上述任意一項的熱光移相器的光學相控陣，該光學相控陣包括光分束器、光柵天線陣列和上述熱光移相器；

光分束器包括第二輸入波導和第二輸出波導，第二輸入波導用于將光信號引入光分束器，光分束器用于對進入光分束器的光信號進行等功率分束處理，使一個光信號變成多個光信號；

熱光移相器的波導輸入端與第二輸出波導連接；

光柵天線陣列與熱光移相器的波導輸出端連接，用于向自由空間散射光信號。