CN118502142A - 电光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电光调制器，该电光调制器包括衬底层、设置于衬底层上的波导和电极结构；其中，波导包括波导核心层和波导包层；波导核心层包括狭缝波导，狭缝波导包括第一波导、中间狭缝层和第二波导；电极结构包括多个电极，多个电极用于产生电场；电场用于改变第一波导的功能材料的特性、第二波导的功能材料的特性，和中间狭缝层的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，更具体地涉及一种电光调制器。
背景技术
电光调制器是光子链路中的关键部分，借助高性能的电光调制器可以将电信号加载在光载波上，实现信息从电域向光域的转换，从而实现高速的光子链路。此外，电光调制器还可以用于构建电控光开关和光逻辑器件等功能器件，电光调制器也是实现构建光交换和光计算等光电系统的核心元件。
在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：相关技术中的电光调制器的调制效率较低。
发明内容
基于上述需求，本发明提供了一种电光调制器，包括：衬底层、设置于上述衬底层上的波导和电极结构。其中，上述波导包括波导核心层和波导包层。上述波导核心层包括狭缝波导，上述狭缝波导包括第一波导、中间狭缝层和第二波导。上述电极结构包括多个电极，上述多个电极用于产生电场。上述电场用于改变上述第一波导的功能材料的特性、上述第二波导的功能材料的特性，和上述中间狭缝层的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
根据本发明的实施例，上述第一波导的功能材料与上述中间狭缝层的功能材料不同。上述第二波导的功能材料与上述中间狭缝层的功能材料不同。
根据本发明的实施例，上述第一波导和上述第二波导的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，上述中间狭缝层的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，上述第一波导、上述第二波导和上述多个电极沿着水平方向横向分布。
根据本发明的实施例，上述第一电极、上述第一波导、上述第二波导和上述多个电极沿着垂直方向纵向分布。
根据本发明的实施例，上述电光调制器还包括覆盖层，上述覆盖层位于上述波导包层的上方，用于进一步限制光场。
根据本发明的实施例，在上述覆盖层的材料为导电材料的情况下，上述覆盖层用做电极，上述覆盖层与上述多个电极共同用于产生电场。
根据本发明的实施例，上述波导核心层还包括平板波导、矩形波导或脊形波导。
根据本发明的实施例，上述电光调制器用于实现包括相位调制、频率调制、强度调制、偏振调制和同相正交调制的电光调制。
根据本发明的实施例，基于第一波导、第二波导和中间狭缝层的材料均为功能材料，通过两种或两种以上的功能材料来构建电光调制器，进而提高调制效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的电光调制器的横截面示意图；
图2示出了根据本发明第二实施例的电光调制器的横截面示意图；
图3示出了根据本发明第三实施例的电光调制器的横截面示意图；
图4示出了根据本发明第四实施例的电光调制器的横截面示意图；
图5示出了根据本发明第五实施例的电光调制器的横截面示意图；
图6示出了根据本发明第六实施例的电光调制器的横截面示意图；
图7示出了根据本发明第七实施例的电光调制器的横截面示意图；
图8示出了根据本发明第八实施例的电光调制器的横截面示意图；
图9示出了根据本发明第九实施例的电光调制器的横截面示意图；
图10示出了根据本发明第十实施例的电光调制器的横截面示意图；
图11示出了根据本发明第十一实施例的电光调制器的横截面示意图；
图12示出了根据本发明第十二实施例的电光调制器的横截面示意图；
图13示出了根据本发明第十三实施例的电光调制器的横截面示意图；
图14示出了根据本发明第十四实施例的电光调制器的横截面示意图；
图15示出了根据本发明实施例的马赫-曾德尔电光调制器的结构示意图；
图16示出了根据本发明实施例的法布里-珀罗干涉仪电光调制器的结构示意图；
图17示出了根据本发明实施例的一种微环电光调制器的结构示意图；
图18示出了根据本发明实施例的另一种微环电光调制器的结构示意图；
图19示出了根据本发明实施例的又一种微环电光调制器的结构示意图；以及
图20示出了根据本发明实施例的同相正交电光调制器的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
电光调制器是光子链路中的关键部分，借助高性能的电光调制器可以将电信号加载在光载波上，实现信息从电域向光域的转换，从而实现高速的光子链路。此外，电光调制器还可以用于构建电控光开关和光逻辑器件等功能器件，电光调制器也是实现构建光交换和光计算等光电系统的核心元件。
相位调制器、强度调制器和Y分支调制器等电光调制器已广泛应用于光纤通信和集成光电芯片等领域。
在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：相关技术中的电光调制器的调制效率较低。
有鉴于此，亟需提供一种电光调制器，以提升电光调整器的调制效率。
本发明提供的电光调制器可以用于实现光学相位调制、强度调制、频率调制和偏振调制，可以应用在电信、数据通信、光传感、光存储、光计算和光显示等领域中。
图1示出了根据本发明第一实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图1所示，该横截面示意图示出了电光调制器100在垂直于其光波传输路径的平面上的内部结构。电光调制器100包括衬底层110、设置于衬底层110上的波导和电极结构。其中，波导包括波导核心层和波导包层122。波导核心层包括狭缝波导121，狭缝波导121包括第一波导1211、中间狭缝层1213和第二波导1212。电极结构包括多个电极，多个电极用于产生电场。电场用于改变第一波导1211的功能材料的特性、第二波导1212的功能材料的特性，和中间狭缝层1213的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
根据本发明的实施例，波导由两种或两种以上具有电光调制功能的功能材料构成。第一波导1211的功能材料与第二波导1212的功能材料，可以相同，也可以不同。波导包层122的功能材料与中间狭缝层1213的功能材料，可以相同，也可以不同。
根据本发明的实施例，衬底层110的材料可以为绝缘材料，包括但不限于二氧化硅。
根据本发明的实施例，基于狭缝波导121的特性，狭缝波导121可以进一步增强电光调制器100对光场的限制。其中，光场是指光信号在波导中的传输过程中的表现形式。
根据本发明的实施例，电极结构可以包括多个电极，本领域对电极的数量不做限定。多个电极中的每个电极的材料可以相同，也可以不同。
根据本发明的实施例，为了便于描述电极产生的电场的方向，图1示出了包括两个电极的电光调制器100的结构图。图1中的空心箭头示出了横向的电场方向。
根据本发明的实施例，本发明对电场的产生方式不做限定，可以通过但不限于对多个电极施加外部电压以产生的电场。
根据本发明的实施例，在电场的作用下，第一波导1211的功能材料的特性、第二波导1212的功能材料的特性，和中间狭缝层1213的功能材料的特性会被改变，进而波导的光传输特性会被改变，例如光场模式的有效复折射率会发生改变，从而实现电光调制。
根据本发明的实施例，波导的光传输特性包括光的相位特性、光的强度特性、光的频率特性和光的偏振特性等。电光调制器100实现的电光调制包括实现光相位的调制、光强度的调制、光频率的调制和光偏振的调制。
根据本发明的实施例，电光调制器100的调制基理可以包括但不限于电光效应，电光效应包括线性电光效应（例如，泡克尔斯效应）和非线性电光效应（例如，克尔效应）。
根据本发明的实施例，基于第一波导1211、第二波导1212和中间狭缝层1213均为功能材料，通过两种或两种以上的功能材料来构建电光调制器100，进而提高调制效率。
根据本发明的实施例，第一波导1211的功能材料与中间狭缝层1213的功能材料不同。第二波导1212的功能材料与中间狭缝层1213的功能材料不同。
根据本发明的实施例，波导包层122可以用于增强对传输光场的限制。波导包层122的材料可以为具有电光调制功能的功能材料，以使得波导包层122可以起到调制作用。其中，在波导包层122的材料为具有电光调制功能的功能材料的情况下，波导包层122可以提高电光相互作用区域，例如将电光相互作用区域从波导核心层扩大至波导核心层和波导包层122，进而提高调制效率。
根据本发明的实施例，波导包层122的材料也可以为其他普通材料，以进一步限制光场。本发明对波导包层122的材料不做限定。
根据本发明的实施例，为了便于描述波导包层122的位置，多个电极可以包括第一电极131和第二电极132。如图1所示，波导包层122可以覆盖在波导核心层上，波导包层122也可以填充在第一电极131与波导核心层之间的缝隙中，波导包层122还可以填充在第二电极132与波导核心层之间的缝隙中，以增强对传输光场的限制。其中，填充在第一电极131与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料，与覆盖在波导核心层上方的波导包层122的材料，可以相同，也可以不同。填充在第二电极132与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料，覆盖在波导核心层上方的波导包层122的材料，可以相同，也可以不同。填充在第一电极131与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料，与填充在第二电极132与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料，可以相同，也可以不同。填充在第一电极131与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料，和填充在第二电极132与波导核心层之间的缝隙中的波导包层122的材料可以为具有电光调制功能的功能材料，也可以为其他普通材料，本发明对此不做限定。
根据本发明的实施例，波导包层122的折射率可以小于波导核心层的折射率。
根据本发明的实施例，基于波导包层122的折射率小于波导核心层的折射率，可以使得波导包层122与波导核心层之间存在折射率差异，使光模式可以被更好地限制在波导中，提高电光调制器100对光场的限制能力。
根据本发明的实施例，第一波导1211和第二波导1212的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，中间狭缝层1213的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，第一波导1211和第二波导1212的功能材料包括但不限于铁电材料和二维材料。
根据本发明的实施例，基于第一波导1211和第二波导1212采用具有电光调制功能的功能材料，可以进一步提高调制效率。
根据本发明的实施例，中间狭缝层1213的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，中间狭缝层1213的功能材料包括但不限于有机电光薄膜材料和铁电材料。
根据本发明的实施例，本发明对构建电光调制器100的多种具有电光调制功能的功能材料的介电常数不做限定。为了便于描述，多个电极可以包括第一电极131和第二电极132，在第一电极131的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异，以及第二电极132的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而进一步提高调制效率。
根据本发明的实施例，第一波导1211、第二波导1212和多个电极沿着水平方向横向分布。
图2示出了根据本发明第二实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图2所示，该横截面示意图示出了电光调制器100在垂直于其光波传输路径的平面上的内部结构。为了便于描述电极的位置排布，图2示出了多个电极包括第一电极131和第二电极132的电光调制器100的结构图。如图2所示，第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着水平方向排布，第一电极131的水平中心轴线、第一波导1211的水平中心轴线、第二波导1212的水平中心轴线和第二电极132的水平中心轴线，均与衬底层110的水平中心轴线近似平行。基于第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着水平方向横向分布，第一电极131和第二电极132产生的电场的方向为横向，图2中的空心箭头示出了横向电场的电场方向。
根据本发明的实施例，基于第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着水平方向横向分布，可以使得电光调制器100实现水平方向的调制。
根据本发明的实施例，与图1中第一电极131与狭缝波导121之间存在缝隙和第二电极132与狭缝波导121之间存在缝隙不同的是，图2中的第一电极131与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，第二电极132与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，以此减小第一电极131和第二电极132之间的间距，提高电场强度，进而提升电光调制效率。
根据本发明的实施例，本发明对构建电光调制器100的多种具有电光调制功能的功能材料的介电常数不做限定。在第一电极131和第二电极132的介电常数与波导核心层的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而提高调制效率。
图3示出了根据本发明第三实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图3所示，电光调制器100还包括覆盖层140，覆盖层140位于波导包层122的上方，用于进一步限制光场。
根据本发明的实施例，可以基于覆盖层140构建光场局域器件结构，以进一步限制光场。
根据本发明的实施例，第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着水平方向横向分布，图3中的空心箭头示出了横向电场的电场方向。
根据本发明的实施例，本发明对覆盖层140的材料不做限定，对覆盖层140的材料的介电常数不做限定。在覆盖层140的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而进一步提高调制效率。
图4示出了根据本发明第四实施例的电光调制器的横截面示意图。
根据本发明的实施例，相比于图2示出的电光调制器100，图4中示出的电光调制器100包括覆盖层140，覆盖层140可以位于波导包层122的上方，用于进一步限制光场。
根据本发明的实施例，本发明对覆盖层140的材料不做限定，对覆盖层140的材料的介电常数不做限定。在覆盖层140的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而进一步提高调制效率。
根据本发明的实施例，第一电极131与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，第二电极132与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，以此减小第一电极131和第二电极132之间的间距，提高电场强度，进而提升电光调制效率。
图5示出了根据本发明第五实施例的电光调制器的横截面示意图。
根据本发明的实施例，在覆盖层140的材料为导电材料的情况下，覆盖层140用做电极，覆盖层与多个电极共同用于产生电场。
根据本发明的实施例，覆盖层140的材料可以为金属或非金属导电材料。在覆盖层140的材料为导电材料的情况下，覆盖层140可以用于进一步限制光场。
根据本发明的实施例，在覆盖层140的材料为导电材料的情况下，覆盖层140还可以用做第三电极。第三电极和第一电极131可以用于产生电场，第三电极和第二电极132也可以用于产生电场。图5中的两个空心箭头分别示出了第三电极与第一电极131产生的电场的方向，和第三电极与第二电极132产生的电场的方向。
图6示出了根据本发明第六实施例的电光调制器的横截面示意图。与图4中所示的电光调制器100不同的是，图6中的覆盖层140的材料为导电材料，覆盖层140用做第三电极。图6中的两个空心箭头分别示出了第三电极与第一电极131产生的电场的方向，和第三电极与第二电极132产生的电场的方向。
根据本发明的实施例，第一电极131与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，第二电极132与狭缝波导121并排放置，紧密相邻且没有缝隙，以此减小第一电极131和第二电极132之间的间距，提高电场强度，进而提升电光调制效率。
图7示出了根据本发明第七实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图7所示，为了便于描述，多个电极可以包括第一电极131和第二电极132，第一电极131和第二电极132可以设置在波导包层122上，第一电极131可以位于波导包层122的垂直中心轴线的左侧，第二电极132可以位于波导包层122的垂直中心轴线的右侧。第一电极131和第二电极132用于产生电场。图7中的空心箭头示出了第一电极131和第二电极132产生的电场的方向。
根据本发明的实施例，波导可以设置在衬底层110上，波导包括波导核心层和波导包层122。波导核心层包括狭缝波导121，狭缝波导121包括第一波导1211、中间狭缝层1213和第二波导1212。第一波导1211的功能材料与中间狭缝层1213的功能材料不同。第二波导1212的功能材料与中间狭缝层1213的功能材料不同。在电场的作用下，电场可以用于改变第一波导1211的功能材料的特性、第二波导1212的功能材料的特性，和中间狭缝层1213的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
根据本发明的实施例，电极结构除了可以设置在波导包层122上，也可以内嵌在波导包层122中。
图8示出了根据本发明第八实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图8所示，电光调制器100包括衬底层110、波导和电极结构。其中，波导可以包括第一波导1211、狭缝层1214和第二波导1212，狭缝层1214可以设置在第一波导1211和第二波导1212之间。
根据本发明的实施例，第一波导1211、第二波导1212以及狭缝层1214的材料为具有电光调制功能的功能材料，从而提高调制效率。
根据本发明的实施例，第一波导1211的功能材料与狭缝层1214的功能材料不同。第二波导1212的功能材料与狭缝层1214的功能材料不同。
根据本发明的实施例，第一波导1211可以为但不限于平板波导、矩形波导和脊形波导，第二波导1212可以为但不限于平板波导、矩形波导和脊形波导。
根据本发明的实施例，电极结构包括多个电极，多个电极用于产生电场。本发明对电极的数量不做限定，作为一个示例，图8示出了包括第一电极131和第二电极132的电光调制器100的结构图。
根据本发明的实施例，在电场的作用下，电场用于改变第一波导1211的功能材料的特性、第二波导1212的功能材料的特性，和中间狭缝层1213的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
根据本发明的实施例，第一波导1211、第二波导1212和多个电极沿着垂直方向纵向分布。
如图8所示，为了便于描述，多个电极可以包括第一电极131和第二电极132。其中第一电极131的水平中心轴线、第一波导1211的水平中心轴线、第二波导1212的水平中心轴线和第二电极132的水平中心轴线，均与衬底层110的水平中心轴线近似平行。基于第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着垂直方向纵向分布，第一电极131和第二电极132之间产生的电场的方向可以为纵向，图8的空心箭头示出了纵向电场的电场方向。
根据本发明的实施例，第一波导1211的功能材料和第二波导1212的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料，第一波导1211的功能材料和第二波导1212的功能材料，可以相同，也可以不同。狭缝层1214的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
根据本发明的实施例，本发明对构建电光调制器100的多种具有电光调制功能的功能材料的介电常数不做限定。在第一电极131和第二电极132的介电常数，与第一波导1211和第二波导1212的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而提高调制效率。
图9示出了根据本发明第九实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图9所示，电光调制器100还可以包括第一包层150和第二包层160。其中，第一包层150可以填充在第一电极131和第一波导1211之间，第二包层160可以填充在第二电极132和第二波导1212之间。
根据本发明的实施例，第一包层150的材料和第二包层160的材料为具有电光调制功能的功能材料。第一包层150的材料和第二包层160的材料可以相同，也可以不同。第一包层150和第二包层160可以用于提高电光调制器100对光场的限制，并且提高光场与功能材料的重合度，从而进一步提高调制效率。
根据本发明的实施例，本发明对构建电光调制器100的多种具有电光调制功能的功能材料的介电常数不做限定。在第一电极131和第二电极132的介电常数，与第一包层150和第二包层160的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而提高调制效率。
图10示出了根据本发明第十实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图10所示，电光调制器100还包括光栅耦合部件170。本发明对光栅耦合部件170的数量不做限定，图10示出了部分的光栅耦合部件170。光栅耦合部件170可以设置在狭缝层1214上。电光调制器100可以基于光栅耦合部件170将光耦合进调制器传输，从而实现调制。通过将光栅耦合部件170与衬底层110、第一电极131、第一波导1211、狭缝层1214、第二波导1212和第二电极132集成在一起，可以有效地提高电光调制器100的集成度。
图10中的第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着垂直方向纵向分布，图10中的空心箭头示出了纵向电场的电场方向。
图11示出了根据本发明第十一实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图11所示，与图10中所示的电光调制器100不同的是，电光调制器100可以包括第一包层150和第二包层160。其中，第一包层150可以填充在第一电极131和第一波导1211之间，第二包层160可以填充在第二电极132和第二波导1212之间。
根据本发明的实施例，第一包层150的材料和第二包层160的材料为具有电光调制功能的功能材料。第一包层150的材料和第二包层160的材料可以相同，也可以不同。第一包层150和第二包层160可以用于提高电光调制器100对光场的限制，并且提高光场与功能材料的重合度，从而进一步提高调制效率。
图11中的第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着垂直方向纵向分布，图中的空心箭头示出了纵向电场的电场方向。
图12示出了根据本发明第十二实施例的电光调制器的横截面示意图。
如图12所示，电光调制器100包括衬底层110、第一电极131、第二电极132、波导核心层、波导包层122和覆盖层140。覆盖层140可以位于波导包层122的上方，用于进一步限制光场。
根据本发明的实施例，本发明对覆盖层140的材料不做限定，对覆盖层140的材料的介电常数不做限定。在覆盖层140的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而进一步提高调制效率。
图12中的第一电极131、第一波导1211、第二波导1212和第二电极132沿着水平方向横向分布，图12中的空心箭头示出了横向电场的电场方向。
图13示出了根据本发明第十三实施例的电光调制器的横截面示意图。
根据本发明的实施例，在覆盖层140的材料为导电材料的情况下，覆盖层140用做第三电极。第三电极、第一电极131和第二电极132用于产生电场。
根据本发明的实施例，本发明对覆盖层140的材料不做限定，对覆盖层140的材料的介电常数不做限定。在覆盖层140的介电常数与波导包层122的介电常数的实部符号相异的情况下，可以建立混合等离激元波导结构，进而进一步提高调制效率。
图14示出了根据本发明第十四实施例的电光调制器的横截面示意图。
根据本发明的实施例，电光调制器100还可以包括中间层180。其中，中间层180可以设置在波导包层122上，中间层180以用于减少由于电极对光模式造成的损耗。本发明对中间层180的材料选取不做限制。
图15示出了根据本发明实施例的马赫-曾德尔电光调制器的结构示意图。
如图15所示，可以基于上述电光调制器100构建马赫-曾德尔结构的电光调制器。在马赫-曾德尔结构的电光调制器中，可对调制器的一臂施加电压，改变光的传输特性，实现调制。此外，马赫-曾德尔结构的电光调制器可以进一步采用但不限于推挽结构，电光调制器100可以对马赫-曾德尔结构中的两臂产生相反的相移。由此，在相同调制电压的情况下，马赫-曾德尔结构的电光调制器的尺寸可以减小一倍，或在相同电光调制器尺寸的情况下，调制电压减小一倍。
根据本发明的实施例，马赫-曾德尔结构的电光调制器中的电光调制器100的数量可以为两个。在入射端口处，入射光300被分割成两条光路，其中，每一条光路中传输的入射光300都可以经过电光调制器100以进行相位调制，在出射端口处，经过相位调制后的光汇聚形成出射光400，即传输光，由此可以实现强度调制。其中，对光进行分束的功分器元件200可使用包括但不限于Y分支、定向耦合器、多模干涉仪等。
图16示出了根据本发明实施例的法布里-珀罗干涉仪电光调制器的结构示意图。
如图16所示，可以基于上述电光调制器100构建法布里-珀罗干涉仪电光调制器。法布里-珀罗干涉仪电光调制器可以包括电光调制器100和光学谐振元件600。光学谐振元件600的数量可以为两个，光学谐振元件600可以分布设置在电光调制器100的两侧。光学谐振元件600可以选用包括但不限于反射涂层、分布式布拉格光栅反射器、分布式反馈反射器、光栅或光子晶体反射器等。在入射光300的波长与光学谐振元件的谐振波长一致的情况下，入射光300才能传输并通过光学谐振元件600，产生出射光400和反射光500。光学谐振元件600的谐振波长可以通过外加电压施加到电光调制器100上，从而实现谐振波长的偏移。
图17示出了根据本发明实施例的一种微环电光调制器的结构示意图。
如图17所示，可以基于上述电光调制器100构建全通型微环调制器。其中，全通型微环调制器包括一个耦合区域，含有不同光波长的入射信号即入射光300通过直波导与微环700之间的耦合区域进入微腔内，之后特定波长的光在腔内发生谐振，耦合进入输出端并输出，生成出射光400。
图18示出了根据本发明实施例的另一种微环电光调制器的结构示意图。
如图18所示，可以基于上述电光调制器100构建上下载型微环调制器。上下载型微环调制器包括两个电光调制器100和微环700。上下载型微环谐振器可以包括两个耦合区域，含有不同光波长的入射信号即入射光300通过直波导与微环700之间的耦合区进入微腔内，之后特定波长的光在腔内发生谐振，耦合进入输出端并输出，生成出射光400。
图19示出了根据本发明实施例的又一种微环电光调制器的结构示意图。
如图19所示，可以基于电光调制器100构建跑道型的微环调制器。微环700的结构可以为跑道型。与传统的圆形波导不同，跑道型的微环调制器可以增加微环波导与直波导的耦合长度，改善耦合效率。通过调节耦合长度可以精确控制耦合系数，以达到所需的谐振状态。含有不同光波长的入射信号即入射光300通过直波导与微环700之间的耦合区进入微腔内，之后特定波长的光在腔内发生谐振，耦合进入输出端并输出，生成出射光400。
图20示出了根据本发明实施例的同相正交电光调制器的结构示意图。
如图20所示，可以基于上述电光调制器100构建同相正交（In-phase/Quadrature，IQ）电光调制器。同相正交调制器可以包括两个马赫-曾德尔干涉仪结构900。在第一级马赫-曾德尔干涉仪的一个臂中，存在一二级马赫-曾德尔干涉仪。在另一个臂中，存在一二级马赫-曾德尔干涉仪和一个90度移相器800。其中，马赫-曾德尔干涉仪结构可以包括电光调制器100。入射光300被分割成两条光路，其中，第一条光路中传输的入射光300可以经过马赫-曾德尔干涉仪的一个臂，以进行调制。第二条光路中传输的入射光300可以经过马赫-曾德尔干涉仪的另一个臂，以进行调制。在出射端口处，经过调制后的光汇聚形成出射光400。
本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种电光调制器，其特征在于，包括：
衬底层、设置于所述衬底层上的波导和电极结构；
其中，所述波导包括波导核心层和波导包层；所述波导核心层包括狭缝波导，所述狭缝波导包括第一波导、中间狭缝层和第二波导；
所述电极结构包括多个电极，所述多个电极用于产生电场；
所述电场用于改变所述第一波导的功能材料的特性、所述第二波导的功能材料的特性，和所述中间狭缝层的功能材料的特性，进而改变波导的光传输特性，从而实现电光调制。
2.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述第一波导的功能材料与所述中间狭缝层的功能材料不同；所述第二波导的功能材料与所述中间狭缝层的功能材料不同。
3.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
4.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述中间狭缝层的功能材料包括具有电光调制功能的功能材料。
5.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述第一波导、所述第二波导和所述多个电极沿着水平方向横向分布。
6.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述第一波导、所述第二波导和所述多个电极沿着垂直方向纵向分布。
7.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述电光调制器还包括覆盖层，所述覆盖层位于所述波导包层的上方，用于进一步限制光场。
8.根据权利要求7所述的电光调制器，其特征在于，在所述覆盖层的材料为导电材料的情况下，所述覆盖层用做电极，所述覆盖层与所述多个电极共同用于产生电场。
9.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述波导核心层还包括平板波导、矩形波导或脊形波导。
10.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述电光调制器用于实现包括相位调制、频率调制、强度调制、偏振调制和同相正交调制的电光调制。
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