電光相位調(diào)制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本涉及用于控制光信號(hào)的光學(xué)調(diào)制器領(lǐng)域。
[0002]其更特別地涉及旨在調(diào)制入射到調(diào)制器上的光波的光學(xué)相位的電光相位調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0003]電光相位調(diào)制器是一種光電設(shè)備，其允許調(diào)制入射到調(diào)制器上并穿過該調(diào)制器的光波的光學(xué)相位，作為施加到其上的電信號(hào)的函數(shù)。
[0004]電光相位調(diào)制器的特定種類是現(xiàn)有技術(shù)所已知的，稱作集成調(diào)制器或引導(dǎo)光學(xué)調(diào)制器，其包括:
[0005]-光學(xué)透明基板，其包括入射面、出射面、兩個(gè)側(cè)面、下表面和上表面，所述下表面和上表面在入射面和出射面之間延伸，所述上表面是平面的且與所述下表面相對(duì)，
[0006]-光波導(dǎo)，其在平行于所述上表面的平面中，在位于基板的所述入射面上的波導(dǎo)入射端和位于基板的所述出射面上的波導(dǎo)出射端之間延伸，所述入射光波被部分耦合入所述光波導(dǎo)中形成引導(dǎo)光波，該引導(dǎo)光波以光學(xué)引導(dǎo)的方式沿著在所述波導(dǎo)入射端和所述波導(dǎo)出射端之間的所述光波導(dǎo)的光路傳播，和
[0007]-至少兩個(gè)電極，至少部分地沿著所述波導(dǎo)布置，平行于并且位于波導(dǎo)的任意一偵牝并且在彼此之間限定了內(nèi)電極間隙，當(dāng)在所述電極之間施加調(diào)制電壓時(shí)，所述至少兩個(gè)電極允許在所述光波導(dǎo)中傳播的所述引導(dǎo)光波上引入作為所述調(diào)制電壓的函數(shù)的調(diào)制相移。
[0008]在本申請(qǐng)中，電光基板是單塊的，其是由單個(gè)件制成的。換句話說，電光基板不是例如包括所述電光基板、一個(gè)或多個(gè)中間層、以及為所述結(jié)構(gòu)提供機(jī)械強(qiáng)度的支撐的更復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)的分離的部分。
[0009]具有調(diào)制電壓的調(diào)制電極的極化允許通過基板中的電光效應(yīng)來改變光波在其中傳播的波導(dǎo)的光學(xué)折射率，作為調(diào)制電壓的函數(shù)。
[0010]波導(dǎo)的光學(xué)折射率的改變隨后在穿過波導(dǎo)的引導(dǎo)光波的光學(xué)相位上引起作為調(diào)制電壓的符號(hào)的函數(shù)的調(diào)制相移，相位超前或延遲。
[0011]這導(dǎo)致了在調(diào)制器出口處，對(duì)出射光波的光學(xué)相位調(diào)制。
[0012]理論上，這種電光相位調(diào)制器僅僅對(duì)在光波導(dǎo)中傳播的引導(dǎo)光波的光學(xué)相位進(jìn)行調(diào)制。因此，如果光探測(cè)器被置于調(diào)制器出口處的出射光波的跡線上，由這個(gè)光探測(cè)器測(cè)得的光功率(單位為瓦特)將是常數(shù)且與由于調(diào)制電極而被引入引導(dǎo)光波中的調(diào)制相移無關(guān)。
[0013]然而，事實(shí)上，測(cè)得的光功率不是常數(shù)，且在相位調(diào)制器的出口處檢測(cè)到光功率的低的變化。
[0014]這種剩余振幅調(diào)制或“RAM”證明了，在某些情況下，是不可忽視的，以致相位調(diào)制器的性能被破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了補(bǔ)救現(xiàn)有技術(shù)水平的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種電光相位調(diào)制器，其允許在該調(diào)制器的出口處減少該剩余振幅調(diào)制。
[0016]為了該目的，本發(fā)明涉及前言中所定義的電光相位調(diào)制器。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，所述光波導(dǎo)在所述入射端和所述至少兩個(gè)電極之間具有至少一個(gè)第一彎曲波導(dǎo)部分，以使與所述波導(dǎo)在所述入射面上相切的方向的延伸從所述內(nèi)電極間隙偏離。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備因此允許減少在光波導(dǎo)中被引導(dǎo)的光波和以非光學(xué)引導(dǎo)方式在電光基板中傳播的光波之間的耦合。
[0019]確實(shí)，在波導(dǎo)入射端，在入射光波注入光波導(dǎo)中的時(shí)候，入射光波的一部分不被親合入波導(dǎo)中，而是在入射面處衍射，從而光波發(fā)射并隨后在基板中以非引導(dǎo)方式傳播，離開波導(dǎo)。
[0020]該非引導(dǎo)光波在垂直于波導(dǎo)的平面內(nèi)具有橫向空間外延，通過衍射，其增加到基板的出射面。
[0021]換句話說，與非引導(dǎo)光波相關(guān)的光束在波導(dǎo)之外具有在光束在基板中傳播的過程中增加的角發(fā)散。
[0022]沒有特別的防范(precaut1n)，當(dāng)被稱作調(diào)制電壓的電壓被施加到電極之間時(shí)，看起來以非引導(dǎo)方式在基板中傳輸?shù)囊徊糠止獠杀徊东@，隨后被引導(dǎo)入從內(nèi)電極間隙在基板中延伸的折射率調(diào)制區(qū)域中，該折射率調(diào)制區(qū)域關(guān)于光波導(dǎo)在橫切光波導(dǎo)的方向上空間延伸至少等于沿著波導(dǎo)的電極的尺寸的距離。
[0023]由于第一彎曲波導(dǎo)部分，內(nèi)電極間隙相對(duì)于與波導(dǎo)在入射面上相切的方向偏離，其對(duì)應(yīng)于非引導(dǎo)光波在基板內(nèi)傳播的主方向。
[0024]因此，這個(gè)構(gòu)造允許避免:在電光基板中傳播的，以該相切的方向?yàn)橹行牡姆且龑?dǎo)光波被捕獲并且并限制于該內(nèi)電極間隙中，隨后與引導(dǎo)光波在波導(dǎo)出射端處重疊，因而這兩種光波彼此干涉，從而引起上述的剩余振幅調(diào)制。
[0025]因此，由于本發(fā)明，在調(diào)制器的出口處的引導(dǎo)光波和非引導(dǎo)光波之間的干涉顯著減少。
[0026]那樣，該剩余振幅調(diào)制被強(qiáng)有力地減少。
[0027]此外，根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的其他優(yōu)勢(shì)和非限制性的特征如下:
[0028]-所述光波導(dǎo)具有在所述至少兩個(gè)電極和所述波導(dǎo)出射端之間的至少一個(gè)第二彎曲的波導(dǎo)部分；
[0029]-所述第一和/或所述第二彎曲的波導(dǎo)部分具有S形；
[0030]-所述第一和/或所述第二彎曲的波導(dǎo)部分具有曲率半徑Rc，其值比預(yù)定的最小值高，以使由每個(gè)彎曲部分引起的光損耗低于0.5dB ;
[0031]-每個(gè)彎曲的波導(dǎo)部分的曲率半徑的所述最小值R(；,min高于或等于20_。
【附圖說明】
[0032]以非限制性的例子的方式給出的后面的關(guān)于附圖的說明，將允許對(duì)本發(fā)明的組成及其實(shí)現(xiàn)方式的很好的理解。
[0033]在附圖中:
[0034]-圖1示出了包括一對(duì)調(diào)制電極且在入口處和出口處被連接于一段光纖的根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的第一實(shí)施例的頂視圖；
[0035]-圖2是圖1的相位調(diào)制器沿截面A-A的橫截面圖；
[0036]-圖3是圖1的調(diào)制器在垂直于截面A-A的包含兩個(gè)波導(dǎo)端的投影平面中的投影視圖；
[0037]-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的第二實(shí)施例的頂視圖，其中該相位調(diào)制器包括三個(gè)調(diào)制電極；
[0038]-圖5示出了圖1的設(shè)備的操作的示意圖，其中示出了與引導(dǎo)和非引導(dǎo)光波相關(guān)的光模式；
[0039]-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的第三實(shí)施例的頂視圖，包括第二彎曲波導(dǎo)部分，且其中示出了與引導(dǎo)和非引導(dǎo)光波相關(guān)的光模式；
[0040]-圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)制器的第三實(shí)施例的變型的頂視圖，其中該調(diào)制器包括布置在第一和第二彎曲波導(dǎo)部分的任意一側(cè)的額外的兩對(duì)極化電極。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在圖1至7中示出了電光相位調(diào)制器100的不同的實(shí)施例，以及它們的一些變型。
[0042]通常，這種調(diào)制器100旨在以時(shí)間的函數(shù)來調(diào)制在調(diào)制器100上的入射光波I (此處以箭頭表示，參見例如圖1)的光學(xué)相位。
[0043]這種調(diào)制器100在光學(xué)方面發(fā)現(xiàn)了很多應(yīng)用，尤其是在用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娡ㄐ胖?、在用于信息處理的干涉儀傳感器中、或在激光腔的動(dòng)態(tài)控制中。
[0044]調(diào)制器100首先包含光學(xué)透明基板110。
[0045]該基板110—方面包含入射面111，而另一方面包含出射面112。此處具有平的幾何圖形，該幾何圖形具有兩個(gè)側(cè)面115、116、下表面114和上表面113 (例如，參見圖1和2)，上表面113是平面的且與下表面114相對(duì)。
[0046]通過彼此平行，下表面114和上表面113因此在基板110的入射面111和出射面之間112延伸。
[0047]同樣地，如圖1和2所示，此處的入射面111和出射面112再次彼此平行，就像側(cè)面 115、116 一樣。
[0048]基板110因此具有平行六面體的形狀。
[0049]優(yōu)選地，該平行六面體不是直的，且基板110使得入射面111和側(cè)面中的一個(gè)(此處是側(cè)面116，參見圖1)形成了小于90°，被包含于80°和89.9°之間，例如等于85°的角 119。
[0050]這個(gè)角119的提高相位調(diào)制器100的性能的優(yōu)點(diǎn)將在后面的描述中被理解。
[0051]如圖2和3所示，基板110是單塊的且由鈮酸鋰的單個(gè)晶體形成。
[0052]基板110優(yōu)選地具有從下表面114到上表面113的厚度，其嚴(yán)格地大于20微米。更優(yōu)選地，基板110的厚度范圍從30微米到I毫米。
[0053]此外，基板110具有從入射面111到出射面112的長(zhǎng)度，其被包含于10和100毫米之間。
[0054]優(yōu)選地，基板110具有在兩個(gè)側(cè)面115、116之間測(cè)得的寬度，其被包含于0.5和100毫米之間。
[0055]基板110是電光基板，其顯示了一階雙折射被靜態(tài)或可變電場(chǎng)減少，也被稱作Pockels 效應(yīng)。
[0056]這種電光基板110優(yōu)選由化學(xué)式為L(zhǎng)iNbO3的鈮酸鋰晶體形成，這種材料具有很強(qiáng)的Pockels效應(yīng)。
[0057]此外，基板110對(duì)于400納米(nm)和1600nm之間的波長(zhǎng)范圍還具有2.25和2.13
之間的光學(xué)折射率ns。
[0058]作為變型，相位調(diào)制器的電光基板可以是鉭酸鋰晶體(LiTaO3)。
[0059]作為另一個(gè)變型，這種電光基板可由聚合物材料或半導(dǎo)體材料，例如硅(Si)或砷化鎵(GaAs)制成。
[0060]調(diào)制器的基板110此處是鈮酸鋰晶體，后者具有固有的雙折射，其可從由電場(chǎng)引起的雙折射中減去，或者被加入到由電場(chǎng)引起的雙折射中，且相對(duì)于該晶體的光軸使基板具有精確的幾何形狀和取向是很重要的。
[0061]在圖1-3、5和6-7分別所示的發(fā)明的第一和第三實(shí)施例中，基