CN111736370A - 一种薄膜铌酸锂基集成芯片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜铌酸锂基集成芯片及制备方法，其衬底材料为硅基薄膜铌酸锂，波导为铌酸锂脊形波导，其结构包括输入输出端口、马赫曾德尔电光强度调制器、耦合双环谐振器，马赫曾德尔调制器包含2个1×2多模干涉耦合器、两个调制臂和一个GSG电极，耦合双环谐振器的两个耦合区采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元，耦合区和腔内设置调控电极；射频信号通过调制器加载到光载波上，后经过谐振器处理，输出的信号通过输出端输出到探测器或者其他单元芯片，从而实现包括滤波、延时等的功能。本发明通过将电光调制器与微环谐振器集成，实现滤波与延时功能，且采用全硅基薄膜铌酸锂材料，拥有大带宽、快速调谐的优势。
Description
技术领域
本发明属于集成光电芯片及制备技术领域，具体涉及一种薄膜铌酸锂基集成芯片及制备方法。
背景技术
光子技术具带宽大、传输损耗低、抗电磁干扰、可调谐等突出优势，将光子技术与射频微波技术融合交叉，产生了微波光子技术。通过将射频微波信号调制在激光上，便可在光频上实现信号产生、调制、处理、长距离低损耗传输等功能，是引领未来通信行业及雷达、电子战等领域的关键技术。微波光子信号处理作为研究热点之一，目前已实现了众多光子信号处理功能，有光混频、光滤波、光开关、光延时、微分、积分和希尔伯特变换等。
传统的微波光子信号处理采用分立器件搭建，稳定性和可靠性低，难以实现应用。随着硅基光子学的发展，采用基于CMOS工艺的硅基光子芯片已可实现将电光调制器、微环滤波器、光电探测器等进行单片集成(Weifeng Zhang and Jianping Yao,On-chipsilicon photonic integrated frequency-tunable bandpass microwave photonicfilter,Opt.Lett.43,3622-3625)，实现滤波器功能，采用基于相位调制转强度调制的原理实现带通滤波器，但滤波器的通带形状较差，无法实现理想中的矩形带通滤波效果，且硅基调制器的带宽性能低于传统的体铌酸锂调制器。铌酸锂材料具有优越的线性电光效应，是高性能电光调制器的首选材料，其中薄膜铌酸锂调制器具有大带宽、高消光比、高线性度、低***损耗的优点。近年来，随着硅基铌酸锂薄膜加工工艺平台及异质集成的出现，使得在单个芯片上集成铌酸锂调制与波导处理单元成为可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜铌酸锂基集成芯片及制备方法，将电光调制器和微环谐振器集成，获得大带宽、更优滤波形状的滤波器芯片，以及集成延时芯片。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种薄膜铌酸锂基集成芯片，其衬底材料为硅基薄膜铌酸锂，光波导为铌酸锂脊形波导，其结构包括输入输出端口、马赫曾德尔电光强度调制器和耦合双环谐振器，所述马赫曾德尔光电强度调制器包含2个1×2多模干涉耦合器、两个调制臂和一个GSG电极，所述耦合双环谐振器的两个耦合区采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元，耦合区和腔内波导设置调控电极；射频信号通过马赫曾德尔电光强度调制器加载到光载波上，后经过耦合双环谐振器处理，输出的信号通过输出端输出。
进一步的，硅基薄膜铌酸锂衬底材料的铌酸锂厚度为600纳米，埋氧层厚度为2微米或者3微米，硅衬底厚度为500-650纳米。
进一步的，所述铌酸锂脊形波导的宽度为1-2微米，上脊高250-350纳米。
进一步的，所述的耦合双环谐振器由一条等效的直通波导、两个耦合区和两个环腔组成；两个耦合区采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元；
所述的耦合系数调谐单元由2个2×2多模干涉耦合器、两个直波导臂和一个GS电极组成，2个2×2多模干涉耦合器由两个直波导臂连接，其中上臂的两侧分别设置G电极和S电极，用于调控谐振器的耦合状态；
所述的两个环腔分别设置调控电极，调控第一个环的环内相移和第二个环的环内相移，用于调控谐振器的谐振中心波长，实现滤波与延时的调谐。
进一步的，所述的输出端采用端面模斑转换器耦合或者光栅垂直耦合到探测器或者其他单元芯片。
本发明还提供一种薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，包括如下步骤：
1)在硅基薄膜铌酸锂衬底材料上采用光刻显影技术制备出波导图形的掩膜；
2)采用干法刻蚀技术刻蚀铌酸锂脊形波导；
3)生长氧化硅上包层；
4)采用平面光刻显影技术制备介质孔的光刻胶图形，并刻蚀出电极介质孔；
5)采用电镀工艺制备出电极。
进一步的，所述步骤1)中的波导掩膜图形采用电子束曝光技术制备，掩膜采用HSQ电子束负胶，厚度500-800纳米；所述步骤2)中的波导刻蚀采用基于六氟化硫气体的感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀深度为250-350纳米。
进一步的，所述步骤3)中的氧化硅包层生长采用等离子体增强化学气相沉积生长，氧化硅厚度为1-3微米。
进一步的，所述步骤4)中介质孔的光刻胶可选用AZ 7908、AZ MIR 701或AZ 4562，厚度大于氧化硅包层厚度；介质孔刻蚀采用基于四氟化碳与三氟甲烷气体的感应耦合等离子体刻蚀。
进一步的，所述步骤5)电极电镀1.5-3微米金。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：
1)通过将电光调制器与微环谐振器集成，实现滤波与延时功能，且采用全硅基薄膜铌酸锂材料，拥有大带宽、快速调谐的优势。
2)调制器采用多模干涉耦合器进行分波与合波，拥有更准确的分光比和更大的工作带宽。
3)耦合双环谐振器采用基于多模干涉耦合器的耦合系数调谐结构，具有全范围(0-1)的耦合系数快速调谐，使得集成芯片适用更广泛的应用频段和场景。
附图说明
图1是硅基薄膜铌酸锂衬底材料结构示意图。
图2是波导刻蚀掩膜制备示意图。
图3是铌酸锂脊波导刻蚀示意图。
图4是氧化硅上包层生长示意图。
图5是氧化硅介质孔刻蚀示意图。
图6是电极制备示意图。
图7是薄膜铌酸锂基集成芯片组成结构示意图。
图8是集成芯片工作原理示意图。
图9是滤波器带宽可调滤波响应曲线图。
图10是滤波器中心波长可调滤波响应曲线图。
图11是延时功能延时量可调曲线图。
图12是延时功能中心波长可调曲线图。
图7中：a是光输入端口，b是马赫曾德尔电光强度调制器，c是连接波导，d是耦合双环谐振器，d.1和d.2是两个环的耦合区，e是光输出端，1是1×2多模干涉耦合器，2是调制器的两臂，3是调制器GSG电极，4是耦合双环谐振腔波导，5是第一个环耦合系数调控GS电极，6是第二个环耦合系数调控GS电极，7是第一个环的环内相位调控GS电极，8是第二个环的环内相位调控GS电极，9是2×2多模干涉耦合器。
具体实施方式
如图7所示，薄膜铌酸锂基集成芯片，其衬底材料为硅基薄膜铌酸锂，光波导为铌酸锂脊形光波导，其结构包括输入端口a、输出端口e、马赫曾德尔电光强度调制器b、耦合双环谐振器d，马赫曾德尔电光强度调制器b、耦合双环谐振器d通过连接波导c连接；马赫曾德尔调制器b包含2个1×2多模干涉耦合器1、两个调制臂2和GSG电极3，2个1×2多模干涉耦合器1通过两个调制臂2连接，GSG电极3设置在两个调制臂2两侧；耦合双环谐振器d的两个耦合区d.1、d.2采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元，耦合区和腔内波导4设置调控电极5、6、7、8，分别调控第一个环的耦合系数、第二环的耦合系数、第一个环的环内相移和第二个环的环内相移，达到调控谐振器耦合状态(过耦合、临界耦合、欠耦合)和谐振中心波长的作用，最终实现滤波与延时的调谐。
射频信号通过调制器加载到光载波上，后经过谐振器处理，输出的信号通过输出端输出到探测器或者其他单元芯片，从而实现包括滤波、延时的功能。
所述的衬底材料硅基薄膜铌酸锂，铌酸锂厚度600纳米，埋氧层2微米或者3微米，硅衬底厚度500-650纳米。
所述的铌酸锂脊形光波导的宽度为1-2微米，上脊高250-350纳米。
所述的耦合双环谐振器由一条等效的直通波导、两个耦合区和两个环腔组成；
所述的耦合系数调谐单元由2个2×2多模干涉耦合器9、两个直波导臂和一个GS电极组成，2个2×2多模干涉耦合器由两个直波导臂连接，其中上臂的两侧分别设置G电极和S电极，用于调控谐振器的耦合状态。
所述的两个环腔分别设置调控电极，调控第一个环的环内相移(对应电极7)和第二个环的环内相移(对应电极8)，用于调控谐振器的谐振中心波长，实现滤波与延时的调谐。
所述的输出端，可采用端面模斑转换器耦合或者光栅垂直耦合到探测器或者其他单元芯片。
输出端可直接通过异质集成技术将InP/InGaAs探测器集成到本集成芯片上，从而实现单片集成滤波、延时芯片。
图8所示为薄膜铌酸锂基集成芯片工作原理示意图，射频信号调制到光载波上，如调制光谱所示，有上下两个边带，fC为光载波频率，fe为射频信号频率；耦合双环谐振器为陷波响应，将陷波中心对准上边带或者下边带，即滤除其中一个边带，探测后得到陷波的滤波响应，如幅度响应曲线所示，同时可根据相位响应得出群延时，群延时为相位响应关于角频率的导数。
所述的谐振器响应可通过设置的4个电极进行调谐，电极5、6、7、8上加载的电压分别为U1、U2、U3、U4，则U1调控第一个环的耦合系数，U2调控第二个环的耦合系数，U3调控第一个环的环内相移，U4调控第二个环的环内相位。
其制备方法，具体包括如下步骤：
1)在硅基薄膜铌酸锂衬底材料上采用电子束曝光技术制备出波导图形的掩膜，电子束胶采用HSQ负胶，厚度500-800纳米，如图1、图2所示；
2)采用基于六氟化硫气体的感应耦合等离子体刻蚀制备铌酸锂波导，刻蚀深度为250-350纳米，如图3所示；
3)采用等离子体增强化学气相沉积生长厚度为1-3微米的氧化硅上包层，如图4所示；
4)采用平面光刻显影技术制备介质孔的光刻胶图形，光刻胶可选用AZ 7908、AZMIR 701或AZ 4562，厚度大于氧化硅包层厚度，并采用基于四氟化碳与三氟甲烷气体的感应耦合等离子体刻蚀出电极介质孔，如图5所示；
5)采用电镀1.5-3微米金作为电极，完成芯片的制备，如图6所示。
下面结合实施例和附图，对本发明的滤波与延时、制备方法进行详细说明。
实施例1
滤波与延时实现方法如下：
1)初始状态调试：首先调节U1将第一个环调为过耦合状态，然后调节U3和U4将两个谐振腔的谐振波长调为相同，即调为一个谐振峰，并调节U2将第二个环调为过耦合状态。
2)带宽可调滤波：在初始状态下，改变U2(在过耦合状态下)，并相应地微调U1，实现中心波长不变带宽可调的滤波响应，如图9所示。
3)中心波长可调滤波：在初始状态下，改变U1，实现带宽不变中心波长可调的滤波响应，如图10所示。
4)带宽与中心波长同时可调滤波：在初始状态下，改变U2(在过耦合状态下)，同时改变U1，实现带宽和中心波长同时可调的滤波响应。
5)延时量可调延时：在初始状态下，改变U2(在过耦合状态下)，并相应地微调U1，实现中心波长不变延时量可调的延时，如图11所示。
6)中心波长可调延时：在初始状态下，改变U1，实现中心波长可调的延时，如图12所示。
6)延时量与中心波长同时可调延时：在初始状态下，改变U2(在过耦合状态下)，同时改变U1，实现延时量和中心波长同时可调的延时。
以上所述滤波与延时的具体实施方式仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例2
一种薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，具体包括如下步骤：
1)在硅基薄膜铌酸锂衬底材料上采用电子束曝光技术制备出波导图形的掩膜，电子束胶采用HSQ负胶，厚度600纳米，如图1、图2所示；
2)采用基于六氟化硫气体的感应耦合等离子体刻蚀制备铌酸锂波导，刻蚀深度为300纳米，如图3所示；
3)采用等离子体增强化学气相沉积生长厚度为2微米的氧化硅上包层，如图4所示；
4)采用平面光刻显影技术制备介质孔的光刻胶图形，光刻胶采用AZ MIR 701，厚度2.5微米，并采用基于四氟化碳与三氟甲烷气体的感应耦合等离子体刻蚀出电极介质孔，如图5所示；
5)采用电镀1.5-3微米金作为电极，完成芯片的制备，如图6所示。
Claims (10)
1.一种薄膜铌酸锂基集成芯片，其特征在于，其衬底材料为硅基薄膜铌酸锂，光波导为铌酸锂脊形波导，其结构包括输入输出端口、马赫曾德尔电光强度调制器和耦合双环谐振器，所述马赫曾德尔光电强度调制器包含2个1×2多模干涉耦合器、两个调制臂和一个GSG电极，所述耦合双环谐振器的两个耦合区采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元，耦合区和腔内波导设置调控电极；射频信号通过马赫曾德尔电光强度调制器加载到光载波上，后经过耦合双环谐振器处理，输出的信号通过输出端输出。
2.根据权利要求1所述的薄膜铌酸锂基集成芯片，其特征在于，硅基薄膜铌酸锂衬底材料的铌酸锂厚度为600纳米，埋氧层厚度为2微米或者3微米，硅衬底厚度为500-650纳米。
3.根据权利要求1所述的薄膜铌酸锂基集成芯片，其特征在于，所述铌酸锂脊形波导的宽度为1-2微米，上脊高250-350纳米。
4.根据权利要求1所述的薄膜铌酸锂基集成芯片，其特征在于，所述的耦合双环谐振器由一条等效的直通波导、两个耦合区和两个环腔组成；两个耦合区采用基于马赫曾德尔干涉结构的耦合系数调谐单元；
所述的耦合系数调谐单元由2个2×2多模干涉耦合器、两个直波导臂和一个GS电极组成，2个2×2多模干涉耦合器由两个直波导臂连接，其中上臂的两侧分别设置G电极和S电极，用于调控谐振器的耦合状态；
所述的两个环腔分别设置调控电极，调控第一个环的环内相移和第二个环的环内相移，用于调控谐振器的谐振中心波长，实现滤波与延时的调谐。
5.根据权利要求1所述的薄膜铌酸锂基集成芯片，其特征在于，所述的输出端采用端面模斑转换器耦合或者光栅垂直耦合到探测器或者其他单元芯片。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在硅基薄膜铌酸锂衬底材料上采用光刻显影技术制备出波导图形的掩膜；
2)采用干法刻蚀技术刻蚀铌酸锂脊形波导；
3)生长氧化硅上包层；
4)采用平面光刻显影技术制备介质孔的光刻胶图形，并刻蚀出电极介质孔；
5)采用电镀工艺制备出电极。
7.根据权利要求6所述的薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的波导掩膜图形采用电子束曝光技术制备，掩膜采用HSQ电子束负胶，厚度500-800纳米；步骤2)中的波导刻蚀采用基于六氟化硫气体的感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀深度为250-350纳米。
8.根据权利要求6所述的薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的氧化硅包层生长采用等离子体增强化学气相沉积生长，氧化硅厚度为1-3微米。
9.根据权利要求6所述的薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中介质孔的光刻胶可选用AZ 7908、AZ MIR 701或AZ 4562，厚度大于氧化硅包层厚度；介质孔刻蚀采用基于四氟化碳与三氟甲烷气体的感应耦合等离子体刻蚀。
10.根据权利要求6所述的薄膜铌酸锂基集成芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤5)电极电镀1.5-3微米金。
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111781675A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-16 | 天津大学 | 一种凸型多模光波导及多模色散调控方法 |
| CN112202048A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-08 | 联合微电子中心有限责任公司 | 外腔激光器及其制备方法、波长调谐方法 |
| CN112859389A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-05-28 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种薄膜铌酸锂电光开关 |
| CN112965271A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 铌酸锂薄膜双y分支光波导相位调制器 |
| CN112965270A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 采用曲线光波导连接的铌酸锂薄膜双y分支光波导调制器 |
| CN112965272A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 单边输出的铌酸锂薄膜双y分支光波导相位调制器 |
| CN113325518A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 吉林大学 | 一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器及其制备方法 |
| CN113419362A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-21 | 清华大学 | 一种铌酸锂调制器及其静态偏置点无源补偿方法 |
| CN113534504A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-22 | 华中科技大学 | 一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束方法及器件 |
| CN113641012A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-12 | 南京南智先进光电集成技术研究院有限公司 | 一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件及其制备方法 |
| CN114038923A (zh) * | 2021-10-31 | 2022-02-11 | 南京中电芯谷高频器件产业技术研究院有限公司 | 一种薄膜铌酸锂光波导与InP基光电探测器异质集成结构 |
| CN114063212A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 上海安湃芯研科技有限公司 | 一种单片集成的基于薄膜铌酸锂的分束调制芯片 |
| CN114124225A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 天津津航技术物理研究所 | 基于铌酸锂薄膜的可调谐集成光生微波源芯片及*** |
| CN114124239A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 天津津航技术物理研究所 | 一种集成化光电振荡器及*** |
| CN114609726A (zh) * | 2020-12-08 | 2022-06-10 | 军事科学院***工程研究院网络信息研究所 | 基于在谐芯片集成级联滤波器的超窄带滤波方法 |
| CN114994960A (zh) * | 2022-05-08 | 2022-09-02 | 上海图灵智算量子科技有限公司 | 电极组件、调制器及芯片 |
| CN116300151A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-06-23 | 武汉安湃光电有限公司 | 一种基于薄膜铌酸锂的电光频梳芯片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101303506A (zh) * | 2008-06-26 | 2008-11-12 | 上海交通大学 | 基于硅基环形谐振腔的光微分器 |
| CN101799608A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-08-11 | 上海交通大学 | 基于硅基微环谐振腔的电控宽带光子射频移相器 |
-
2020
- 2020-06-12 CN CN202010533310.5A patent/CN111736370A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101303506A (zh) * | 2008-06-26 | 2008-11-12 | 上海交通大学 | 基于硅基环形谐振腔的光微分器 |
| CN101799608A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-08-11 | 上海交通大学 | 基于硅基微环谐振腔的电控宽带光子射频移相器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CHENG WANG ET AL: "Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages", 《NATURE》 * |
| PENGFEI ZHENG ET AL: "Performances of Microwave Photonic Notch Filter Based on Microring Resonator With Dual-Drive Modulator", 《IEEE PHOTONICS JOURNAL》 * |
| 周奉杰 ET AL: "ＳＯＩ基微环滤波器的可调谐性研究", 《光电子技术》 * |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111781675A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-16 | 天津大学 | 一种凸型多模光波导及多模色散调控方法 |
| CN112202048B (zh) * | 2020-10-09 | 2022-02-01 | 联合微电子中心有限责任公司 | 外腔激光器及其制备方法、波长调谐方法 |
| CN112202048A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-08 | 联合微电子中心有限责任公司 | 外腔激光器及其制备方法、波长调谐方法 |
| CN114609726A (zh) * | 2020-12-08 | 2022-06-10 | 军事科学院***工程研究院网络信息研究所 | 基于在谐芯片集成级联滤波器的超窄带滤波方法 |
| CN114609726B (zh) * | 2020-12-08 | 2023-12-12 | 军事科学院***工程研究院网络信息研究所 | 基于在谐芯片集成级联滤波器的超窄带滤波方法 |
| CN112859389A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-05-28 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种薄膜铌酸锂电光开关 |
| CN112965271A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 铌酸锂薄膜双y分支光波导相位调制器 |
| CN112965272A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 单边输出的铌酸锂薄膜双y分支光波导相位调制器 |
| CN112965270A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 采用曲线光波导连接的铌酸锂薄膜双y分支光波导调制器 |
| CN113325518A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 吉林大学 | 一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器及其制备方法 |
| CN113419362A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-21 | 清华大学 | 一种铌酸锂调制器及其静态偏置点无源补偿方法 |
| CN113534504A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-22 | 华中科技大学 | 一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束方法及器件 |
| CN113641012A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-12 | 南京南智先进光电集成技术研究院有限公司 | 一种片上集成铌酸锂多波复合处理器件及其制备方法 |
| CN114038923A (zh) * | 2021-10-31 | 2022-02-11 | 南京中电芯谷高频器件产业技术研究院有限公司 | 一种薄膜铌酸锂光波导与InP基光电探测器异质集成结构 |
| CN114038923B (zh) * | 2021-10-31 | 2024-04-02 | 南京中电芯谷高频器件产业技术研究院有限公司 | 一种薄膜铌酸锂光波导与InP基光电探测器异质集成结构 |
| CN114124225A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 天津津航技术物理研究所 | 基于铌酸锂薄膜的可调谐集成光生微波源芯片及*** |
| CN114124239A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 天津津航技术物理研究所 | 一种集成化光电振荡器及*** |
| CN114124225B (zh) * | 2021-11-12 | 2024-03-22 | 天津津航技术物理研究所 | 基于铌酸锂薄膜的可调谐集成光生微波源芯片及*** |
| CN114063212A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 上海安湃芯研科技有限公司 | 一种单片集成的基于薄膜铌酸锂的分束调制芯片 |
| CN114063212B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-11-21 | 武汉安湃光电有限公司 | 一种单片集成的基于薄膜铌酸锂的分束调制芯片 |
| CN114994960A (zh) * | 2022-05-08 | 2022-09-02 | 上海图灵智算量子科技有限公司 | 电极组件、调制器及芯片 |
| CN116300151A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-06-23 | 武汉安湃光电有限公司 | 一种基于薄膜铌酸锂的电光频梳芯片 |
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