本发明涉及光通信,尤其涉及一种双环并联行波电极电光调制器芯片。
背景技术:
1、电光调制器(electro-optic modulators,eom)将高速电信号转换为光信号,对于电信网络、微波信号处理以及量子信息、光学传感器等应用具有重要意义。片上集成eom具有大带宽、低驱动电压、高消光比、适合大规模集成等优点,基于许多光子平台的eom已经获得发展,包括硅、磷化铟、薄膜铌酸锂(thin-film lithium niobate, tfln)等。
2、但马赫-曾德尔(mach–zehnder interferometer,mzi)器件的长度过长,不利于大规模片上集成应用。为减少调制器面积,谐振环调制器得到了广泛的研究。环调制器由于其低工作电压、紧凑的尺寸以及与cmos电路驱动器兼容,是短程光互连中的关键部件。微环调制器的驱动电压一般较低,但是微环调制器的大规模应用仍受到以下两个方面的阻碍。首先,微环调制器的消光比对制造变化和环境扰动具有敏感性。这是因为消光比严格地取决于母线波导与环之间的耦合条件。特别是,最高的消光比只发生在临界耦合下,而临界耦合很容易被任何轻微的外部扰动破坏。这种灵敏度使得很难实现具有高信噪比的微环调制器。其次,低损耗微环调制器通常伴随着较窄的工作线宽。这种效应是由q因子和线宽之间的基本权衡得出的结果。
3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种双环并联行波电极电光调制器芯片,旨在解决现有技术中低损耗微环调制器的工作线宽较窄的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明提出一种双环并联行波电极电光调制器芯片,所述双环并联行波电极电光调制器芯片包括:总线波导、行波电极结构以及带跑马场结构相同的两个微环;
3、第一微环与第二微环均与所述总线波导并联耦合,所述第一微环的直波导设置在所述行波电极结构的第一调制区域,所述第二微环的直波导设置在所述行波电极结构的第二调制区域;
4、所述行波电极结构,用于响应信号发生器产生的一对差分信号,在所述第一调制区域产生第一电场,对所述第一微环的光信号进行调制,同时在所述第二调制区域产生与所述第一电场方向相同的第二电场,对所述第二微环的光信号进行调制。
5、可选地,所述双环并联行波电极电光调制器芯片还包括:热调结构;
6、所述热调结构设置在所述第一微环以及所述第二微环上;
7、所述热调结构,用于调谐所述第一微环以及所述第二微环谐振波长相同的光信号。
8、可选地,所述热调结构包括:第一电阻、第二电阻、第一至第四直流电极;
9、所述第一电阻设置在所述第一微环上,所述第一电阻的一端与第一直流电极电性连接,所述第一电阻的另一端与第二直流电极电性连接;
10、所述第二电阻设置在所述第二微环上,所述第二电阻的一端与第三直流电极电性连接,所述第二电阻的另一端与所述第四直流电极电性连接。
11、可选地,所述行波电极结构包括:依次设置的第一地电极、第一源电极、第二地电极、第二源电极和第三地电极;
12、所述第一源电极接收所述信号发生器的差分正信号,所述第二源电极接收所述信号发生器的差分负信号;
13、所述第一源电极接收电信号的方向与所述第二源电极接收电信号的方向相反。
14、可选地所述行波电极结构包括:第三电阻和第四电阻;
15、所述第三电阻的一端与所述第一源电极电性连接,所述第三电阻的另一端与所述第一地电极电性连接,所述第四电阻的一端与所述第二源电极电性连接,所述第四电阻的另一端与所述第三地电极电性连接。
16、可选地,所述行波电极结构还包括:多个微电极对;
17、各所述微电极对设置在所述第一源电极与所述第一地电极以及所述第二地电极之间,各所述微电极对还设置在所述第二源电极与所述第二地电极以及所述第三地电极之间。
18、可选地,所述第一微环的直波导设置在所述第一源电极与所述第二地电极之间,所述第二微环的直波导设置在所述第二源电极与所述第二地电极之间。
19、可选地,所述第一微环的直波导设置在所述第一源电极与所述第一地电极之间,所述第二微环的直波导设置在所述第二源电极与所述第三地电极之间。
20、可选地,所述双环并联行波电极电光调制器芯片还包括:由下至上依次设置的衬底层、埋层、薄膜铌酸锂以及上包层;
21、所述第一微环、所述第二微环以及所述行波电极结构均设置于所述上包层顶部。
22、此外,为实现上述目的,本发明还提供了一种光通信系统,所述光通信系统包括如上文所述的双环并联行波电极电光调制器芯片。
23、本发明提供了一种双环并联行波电极电光调制器芯片,该双环并联行波电极电光调制器芯片包括:总线波导、行波电极结构以及带跑马场结构相同的两个微环;第一微环与第二微环均与所述总线波导并联耦合,所述第一微环的直波导设置在所述行波电极结构的第一调制区域,所述第二微环的直波导设置在所述行波电极结构的第二调制区域;所述行波电极结构,用于响应信号发生器产生的一对差分信号,在所述第一调制区域产生第一电场,对所述第一微环的光信号进行调制,同时在所述第二调制区域产生与所述第一电场方向相同的第二电场,对所述第二微环的光信号进行调制。通过采用行波电极对环对电光调制器光波导中的光信号进行调制,从而拓展环对调制器的带宽,实现高速电光调制。
1.一种双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述双环并联行波电极电光调制器芯片包括:总线波导、行波电极结构以及带跑马场结构相同的两个微环;
2.如权利要求1所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述双环并联行波电极电光调制器芯片还包括:热调结构;
3.如权利要求2所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述热调结构包括:第一电阻、第二电阻、第一至第四直流电极;
4.如权利要求1所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述行波电极结构包括:依次设置的第一地电极、第一源电极、第二地电极、第二源电极和第三地电极;
5.如权利要求4所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述行波电极结构包括:第三电阻和第四电阻;
6.如权利要求5所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述行波电极结构还包括:多个微电极对;
7.如权利要求6所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述第一微环的直波导设置在所述第一源电极与所述第二地电极之间,所述第二微环的直波导设置在所述第二源电极与所述第二地电极之间。
8.如权利要求6所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述第一微环的直波导设置在所述第一源电极与所述第一地电极之间,所述第二微环的直波导设置在所述第二源电极与所述第三地电极之间。
9.如权利要求1所述的双环并联行波电极电光调制器芯片,其特征在于,所述双环并联行波电极电光调制器芯片还包括:由下至上依次设置的衬底层、埋层、薄膜铌酸锂以及上包层;
10.一种光通信系统,其特征在于,所述光通信系统包括如权利要求1至9中任一项所述双环并联行波电极电光调制器芯片。