高穩定集成光學器件電極制造技術

本實用新型專利技術提供光學器件，包括光波導(11)、電極(12)和引腳電極(13)，電極(12)相對于所述光波導(11)中心完全對稱或者部分對稱設置，引腳電極(13)相對于光波導(11)的中心位置完全對稱或者部分對稱設置。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及集成光學器件，屬于光纖通信、光纖傳感、光學測試等領域。
技術介紹
鈮酸鋰是一種具有很大電光系數、聲光系數、非線性系數、熱釋電效應的晶體，因此得到廣泛的應用，特別是在聲表面波濾波器、光學頻率變換、聲光調制、電光調制等領域。鈮酸鋰電光調制器通常由光波導、緩沖層、電極組成；其中光波導的制備工藝一般有質子交換、鈦擴散、鋅擴散等多種技術。電極的材料通常是黃金等高穩定金屬。 由于鈮酸鋰晶體是各向異性材料，其在各個方向的熱膨脹系數、壓電效應、電光系數均不同；另外黃金電極的熱膨脹系數與鈮酸鋰晶體相差很遠。鈮酸鋰晶體的熱膨脹系數15. 4ppm/K ( Il a), 5. 3ppm/K (lie);黃金的熱膨脹系數 14. 2ppm/K (參考 Handbookof Optics, Third Edition, Volume IV, Optical Properties of Materials, NonlinearOptics, Quantum Optics)。因此,在平行于銀酸鋰晶體光軸方向，即Z軸方向的熱膨脹系數相差很大，達到8. 9ppm/K0對于較寬溫度范圍內的工作情況，其溫度范圍可以達到-45 +75攝氏度范圍，由于熱膨脹系數的不同，特別是對于采用X-切Y傳鈮酸鋰基片的電光調制器，黃金電極在鈮酸鋰晶體表面，沿Z軸方向，即垂直于波導傳播Y軸方向會產生較大的應力。鈮酸鋰晶體本身具有的電光、彈光、壓電等效應，這種應力會由于壓電效應產生寄生電場，而且由于彈光效應會導致鈮酸鋰晶體局部的折射率發生變化。光波導在鈮酸鋰晶體的表面，特別是黃金等金屬電極，或者引腳電極跨越波導表面的情況下，鈮酸鋰光波導的折射率分布會由于應力而產生較大變化。另外這種應力能夠產生應力致雙折射，在鈦擴散波導中，會引起2個偏振分量之間的相互耦合，導致器件的性能降低。在溫度變化情況下，或者在極端溫度條件下，鈮酸鋰光波導的折射率分布會影響到波導束縛光波的能力，如，緊束縛情況下會產生高階模；弱束縛情況下會產生泄漏模，這2種情況都會導致波導的傳播損耗發生變化，從而影響調制器的性能。另外，壓電效應產生的電勢，會影響施加到調制器電極上的電場分布，影響調制器的工作狀態，特別針對于模擬系統，如光纖傳感、光學測量等應用情況。傳統的電光調制器，設計時沒有考慮到上述機理，由此導致產品性能不穩定、性能不能夠滿足模擬應用等缺點，或者不能滿足高精度、寬工作環境等條件下的應用；參考傳統方案的專利a.一種鈮酸鋰調制器及其制造方法，申請號01140589. 9 ;公開號CN1417620 ；b.鈮酸鋰多功能集成光學器件，申請號03236082.7 ;公開號CN2615694 ；c.用于有線電視系統的鈮酸鋰電光調制器，申請號200620121000. 8 ；公開號CN201007762。
技術實現思路
技術的目的是提供一種光學器件。為解決上述技術問題，本技術采用如下技術方案—種光學器件，包括光波導(11)、電極(12)和引腳電極(13),電極(12)相對于所述光波導(11)中心對稱設置，引腳電極(13)相對于光波導(11)的中心位置對稱設置。本技術的光學器件具有如下有益效果I.工作溫度范圍寬，機械振動穩定性好；2.工藝容差大，工藝控制精度要求相對低很多；3.利用這種電極設計技術，可以實現高穩定性相位調制器、強度調制器、高消光比光開關，聞性能光裳減器，聞性能電光偏振控制器等多種聞端集成光學器件。附圖說明本技術的其它特征、特點、優點和益處將通過以下結合附圖的詳細描述變得更加顯而易見。其中圖I是采用傳統電極設計方案的I型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖2是采用傳統電極設計方案的I型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。圖3是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖4是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。圖5是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率P隨溫度T變化的一個測試結果曲線圖。圖6是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率隨溫度變化的另一個測試結果曲線圖。圖7是采用本技術專利電極設計方案的I型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖8是采用專利電極設計方案的I型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。圖9是采用專利電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖10是采用專利電極設計方案的Y型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。圖11是采用專利對稱電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率隨溫度變化的一個測試結果曲線圖。圖12是采用專利對稱電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率隨溫度變化的另一個測試結果曲線圖。具體實施方式本技術的主要思路是在鈮酸鋰、鉭酸鋰或者其他電光晶體基底；或者硅、玻璃基底上，或者其他可以制備波導的材料上，制作光波導結構；制作對稱性結構的電極，利用電光效應、熱光效應或者其他效應，能夠產生相位差，形成Mach-Zehnder干涉儀結構；通過電光效應、熱光效應或者其他效應，能夠改變所產生的相位差，實現光波的回路與所進入的波導不同。下面，將結合附圖來詳細描述本技術的實施例。參考圖1-4，圖I是采用傳統電極設計方案的I型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖2是采用傳統電極設計方案的I型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。圖3是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)。圖4是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(Z-切Y-傳LiNbO3)。參考圖5-6，圖5是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率P隨溫度T變化的一個測試結果曲線圖。圖6是采用傳統電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳LiNbO3)輸出光功率隨溫度變化的另一個測試結果曲線圖。由圖5-圖6可以看出，圖1-4中采用傳統電極設計方案的相位調制器結構由于采用非對稱電極設計的調制器，其輸出功率隨溫度變化非常明顯。此外其他性能指標，包括偏振消光比、強度消光比等性能指標也會隨溫度、振動等環境變化明顯，而且容易出現突變的現象，導致器件的穩定性差，不能滿足光纖通信的應用要求，特別是不能滿足光纖傳感、光學測量等涉及到模擬傳輸與測試方面的應用要求。參考圖7-10，圖7是采用本技術電極設計方案的I型相位調制器結構(X-切Y-傳)。圖8是采用專利電極設計方案的I型相位調制器結構(Z-切Y-傳)。圖9是采用專利電極設計方案的Y型相位調制器結構(X-切Y-傳)。圖10是采用專利電極設計方案的Y型相位調制器結構(Z-切Y-傳)。本技術一個實施例提供的光學器件包括光波導11、電極12和引腳電極13。電極12相對于需要進行調制的光波導11中心對稱設置。引腳電極13相對于光波導11的中心位置對稱設置。在一種另外的實施例中，在光波導11中心位置，電極12也可以采用部分對稱結構設計。這種方案可以應用于集總電極結構；也可以采用部分對稱結構設計本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成光學器件，其特征在于，包括光波導(11)、電極(12)和引腳電極(13)，電極(12)相對于所述光波導(11)中心對稱設置，引腳電極(13)相對于光波導(11)的中心位置對稱設置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：向美華，薛挺，
申請(專利權)人：北京浦丹光電技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：