一种极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片的制作方法

本发明涉及光通信，尤其涉及一种极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片。

背景技术：

1、薄膜铌酸锂电光调制器是一种利用铌酸锂晶体的电光效应实现光信号调制的器件。相比传统的体积庞大的铌酸锂调制器，薄膜铌酸锂调制器通过在晶体表面制备薄膜，结合新颖的电极设计和先进的制备工艺，实现了器件尺寸的大幅度缩小，从而提高了性能和适用性。

2、当前，薄膜铌酸锂电光调制器普遍采用gsg型电极结构，实现了单端推挽的工作方式。单端推挽的电光调制器将光学结构两个直的光波导，分别放在上下两个gs电极中间，上下两个光波导所处的电场方向相反，通过同一个s电极的微波信号产生调制所需的电场，其中，该微波信号的电压幅值即为电光调制器的驱动电压，通过这样的结构设计，能够显著降低电光调制器的驱动电压。

3、目前，现有方式通过延长电光调制器芯片的长度进一步降低电光调制器的驱动电压，但是，若芯片长度过长，则会导致电光调制器性能下降或损坏，使得驱动电压无法达到足够低的水平，从而无法有效提升薄膜铌酸锂电光调制器的性能。

4、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了一种极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片，旨在解决现有技术芯片长度过长导致电光调制器性能下降或损坏，使得驱动电压无法达到足够低的水平，从而无法有效提升薄膜铌酸锂电光调制器的性能的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片包括：第一行波电极、第二行波电极、上臂波导以及下臂波导；

3、所述第一行波电极和所述第二行波电极与波形发生器连接，所述上臂波导和所述下臂波导均设于所述第一行波电极和所述第二行波电极之间；

4、所述波形发生器，用于将微波信号转换为由正向信号和负向信号构成的差分信号；

5、所述波形发生器，还用于将所述正向信号传输至所述第一行波电极，将所述负向信号传输至所述第二行波电极，以在所述第一行波电极和所述第二行波电极之间产生差分电场；

6、其中，所述上臂波导与所述下臂波导在所述差分电场中形成双端推挽结构，且极化方向相反。

7、可选地，所述上臂波导的极化方向与所述差分电场的方向相反，所述下臂波导的极化方向与所述差分电场的方向相同；

8、所述第一行波电极，用于通过所述差分电场以及所述上臂波导的极化方向调整所述上臂波导的折射率，对所述上臂波导中的第一路光信号的相位进行反向调整；

9、所述第二行波电极，用于通过所述差分电场以及所述下臂波导的极化方向调整所述下臂波导的折射率，对所述下臂波导中的第二路光信号的相位进行正向调整，以使所述第一路光信号与所述第二路光信号存在相位差。

10、可选地，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片还包括：输入波导、分束器、第一弯曲波导以及第二弯曲波导；

11、所述输入波导与所述分束器的第一端连接；

12、所述分束器的第二端分别与所述第一弯曲波导以及所述第二弯曲波导连接；

13、所述第一弯曲波导与所述上臂波导连接，所述第二弯曲波导与所述下臂波导连接；

14、所述分束器，用于将所述输入波导传输的光信号转换为所述第一路光信号以及所述第二路光信号；

15、所述分束器，还用于将所述第一路光信号通过所述第一弯曲波导传输至所述上臂波导，将所述第二路光信号通过所述第二弯曲波导传输至所述下臂波导。

16、可选地，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片还包括：第三弯曲波导、第四弯曲波导、合束器以及输出波导；

17、所述第三弯曲波导分别与所述上臂波导以及所述合束器的第一端连接；

18、所述第四弯曲波导分别与所述下臂波导以及所述合束器的第一端连接；

19、所述合束器的第二端与所述输出波导连接；

20、所述合束器，用于接收所述上臂波导通过所述第三弯曲波导传输的调整后第一路光信号，以及接收所述下臂波导通过所述第四弯曲波导传输的调整后第二路光信号；

21、所述合束器，还用于对所述调整后第一路光信号和所述调整后第二路光信号进行合路，输出单路光信号。

22、可选地，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片还包括：衬底层、折射率埋层、第一薄膜铌酸锂、第二薄膜铌酸锂以及折射率上包层；

23、所述折射率埋层设于所述衬底层上方；

24、所述第一薄膜铌酸锂与所述第二薄膜铌酸锂均设于所述折射率埋层上方；

25、其中，所述第一薄膜铌酸锂的极化方向与所述上臂波导的极化方向相同，所述第二薄膜铌酸锂的极化方向与所述下臂波导的极化方向相同；

26、所述第一行波电极以及所述上臂波导均设于所述第一薄膜铌酸锂表面，所述第二行波电极以及所述下臂波导均设于所述第二薄膜铌酸锂表面；

27、所述折射率上包层设于所述第一薄膜铌酸锂和所述第二薄膜铌酸锂上方，且包覆所述第一行波电极、所述第二行波电极、所述上臂波导以及所述下臂波导。

28、可选地，所述折射率上包层包括：第一折射率上包层以及第二折射率上包层；

29、所述第一折射率上包层设于所述第一薄膜铌酸锂和所述第二薄膜铌酸锂上方，且包覆所述上臂波导以及所述下臂波导；

30、所述第二折射率上包层设于所述第一折射率上包层上方，且包覆所述第一行波电极以及所述第二行波电极。

31、可选地，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片还包括：若干设有电极对的t型微电极结构；

32、各所述t型微电极结构之间存在间隔；

33、各所述t型微电极结构均设于所述第一行波电极和所述第二行波电极之间，且各所述t型微电极结构的一端与所述第一行波电极连接，另一端与所述第二行波电极连接；

34、其中，所述t型微电极结构包括上臂微电极结构和下臂微电极结构；

35、各所述上臂微电极结构的电极对设于所述上臂波导的两侧，各所述下臂微电极结构的电极对设于所述下臂波导的两侧。

36、可选地，所述极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片还包括调制区；

37、所述调制区为所述差分电场所处的区域；

38、其中，所述调制区包括第一调制区和第二调制区；

39、各所述上臂微电极结构设于所述第一调制区，各所述下臂微电极结构设于所述第二调制区。

40、可选地，各所述上臂微电极结构与各所述下臂微电极结构交替设置。

41、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种光通信系统，所述光通信系统包括如上文所述的极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片。

42、本发明提供了一种极简推挽差分驱动薄膜铌酸锂电光调制器芯片，该芯片包括：第一行波电极、第二行波电极、上臂波导以及下臂波导；第一行波电极和第二行波电极与波形发生器连接，上臂波导和下臂波导均设于第一行波电极和第二行波电极之间。本发明波形发生器将微波信号转换为由正向信号和负向信号构成的差分信号；波形发生器将正向信号传输至第一行波电极，将负向信号传输至第二行波电极，以在第一行波电极和第二行波电极之间产生差分电场；上臂波导与下臂波导在差分电场中形成双端推挽结构，且极化方向相反。本发明通过将微波信号转换为差分信号在第一行波电极和第二行波电极之间形成差分电场，极化方向相反的上臂波导和下臂波导在差分电场中形成双端推挽结构，相较于现有技术使用同一个s电极的微波信号产生调制所需的电场，本发明通过将微波信号转换为差分信号在第一行波电极和第二行波电极之间形成差分电场，实现通过较低幅值的微波信号产生现有调制所需的电场，从而无需增加芯片长度便能够进一步降低芯片的驱动电压，使驱动电压达到足够低的水平，有效提升了薄膜铌酸锂电光调制器的性能。