CN212694197U - 一种弱相位漂移的铌酸锂波导 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层、金属电极以及基底层，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层，所述基底层位于所述铌酸锂层的下表面，所述基底层由硅，二氧化硅，硅和二氧化硅多层材料或者二氧化硅、金属与硅的多层材料制成，以此进一步达到达到抑制相位漂移的目的。相较于其他参杂或者其他结构，本结构制作方法简单，同时产生非常好的相位漂移抑制效果。

Description

一种弱相位漂移的铌酸锂波导

技术领域

本申请涉及电子通信领域，特别涉及一种弱相位漂移的铌酸锂波导。

背景技术

铌酸锂是一种被广泛应用于光电器件的材料之一。铌酸锂的各项光电特性，如低操作电压、低传输损耗等优势，使之被用于制造多种光电器件，例如光波导、高速光调制器、光学变频器等等。近年来薄膜铌酸锂-绝缘体(Lithium Niobate-on-Insulator)的发展使兼容现代集成电路制造工艺的薄膜铌酸锂光波导被广泛研究。薄膜铌酸锂光波导可以被应用于高速光电器件，例如马赫-曾德尔光调制器以及微环共振器等。

调制器、光开关等集成光路器件需要一个合适的偏置工作点来进行正常工作，即给器件施加以合适的相位偏置点。举几个例子，铌酸锂调制器应用于光通信***中，需要降低误码率，这就需要基本稳定的偏置工作点；应用于CATV***时，干涉与需要在π/2相位偏置工作点附近才能获得最佳的线性度；应用于光开关时也需要合适的偏置电压来调整最大或最小的光透过率来映射零点或π相位偏置点。但是铌酸锂波导调制器的相位稳定性会受到一系列外部环境影响，例如外电场、机械力、温度等影响，使得调制相位发生漂移，进而使器件的直流偏置零点也发生幅度或大或小、频率或高或低的漂移。这种漂移会导致铌酸锂波导器件失效，限制了铌酸锂波导器件在实际环境下的应用。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，达到抑制相位漂移的目的，增强器件工作的稳定性。

为了实现上述目的，本申请提供了一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层、金属电极以及基底层，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层，所述基底层位于所述铌酸锂层的下表面，所述基底层由硅，二氧化硅，硅和二氧化硅多层材料或者二氧化硅、金属与硅的多层材料制成。

优选地，所述铌酸锂延伸面的上表面以及中心脊的侧表面设有金属氧化物层。

优选地，还包括覆盖层，所述覆盖层位于金属氧化物层和未覆盖金属氧化物的铌酸锂层的上表面，所述覆盖层由二氧化硅构成。

优选地，所述金属电极与所述金属氧化物层的上表面连接。

优选地，所述金属电极穿过所述部分或全部金属氧化物层和/或部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

优选地，所述金属电极与所述铌酸锂延伸面的上表面连接。

优选地，所述金属电极穿过所述部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

优选地，所述金属电极穿过所述部分或全部覆盖层和/或部分或全部金属氧化物层和/或部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

优选地，所述金属电极顶面高于或者低于或者等于覆盖层的表面高度。

优选地，所述金属电极位于所述基底层内。

优选地，所述金属氧化层外表面为波浪起伏状结构，金属氧化层的最大厚度小于2μm。

优选地，所述金属氧化物层为氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛等。

优选地，所述铌酸锂中心脊的厚度为0.2-3μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.1-1μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为0.3-3μm。

本申请的有益效果是：通过在铌酸锂波导的表面覆盖或部分覆盖一层金属氧化物层，如氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛等以吸收材料中的自由电子，金属电极既可以设置在金属氧化物层的表面，也可以直接设置在铌酸锂层的表面，能进一步达到达到抑制相位漂移的目的。该铌酸锂波导结构简单，相较于其他参杂或者其他结构，本结构制作方法简单，同时产生非常好的相位漂移抑制效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例一；

图2是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例二；

图3是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例三；

图4是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例四。

图5是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例四。

图6是弱相位漂移的铌酸锂波导具体实施例四。

1-铌酸锂层，2-金属氧化物层，3-金属电极，4-基底层，11-铌酸锂中心脊，12-铌酸锂延伸面，5-覆盖层。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层1、金属电极3，所述铌酸锂层1包括铌酸锂中心脊11和向铌酸锂中心脊11两侧延伸的铌酸锂延伸面12，所述铌酸锂中心脊11的上表面设有金属氧化物层2，所述基底层4位于所述铌酸锂层的下表面。基底层为二氧化硅材料制成。所述金属电极3与所述铌酸锂延伸面12的上表面连接。所述铌酸锂中心脊的厚度为0.2μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.1μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为0.3μm。所述金属氧化物层为氧化铝。

实施例2：

如图2所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层、金属电极，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层，所述铌酸锂延伸面的上表面设有金属氧化物层3。所述基底层4位于所述铌酸锂层的下表面。基底层为硅材料制成。所述金属电极3与所述金属氧化物层2的上表面连接。所述铌酸锂中心脊的厚度为1.2μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.6μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为1.5μm。所述金属氧化物层为氧化铝或氧化铪。

实施例3：

如图3所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层1、金属电极3、基底层4，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层。所述基底层4位于所述铌酸锂层的下表面。所述金属电极穿过所述铌酸锂延伸面与所述基底层4连接。所述基底层4由硅，二氧化硅，硅和二氧化硅多层材料或者二氧化硅、金属与硅的多层材料制成。所述铌酸锂中心脊的厚度为3μm，铌酸锂延伸面的厚度为1μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为3μm。所述金属氧化物层为氧化钽或二氧化皓。

实施例4：

如图4所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层1、金属电极3、基底层4、覆盖层5，所述铌酸锂层1包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层。所述基底层位于所述铌酸锂层的下表面。所述金属电极3与铌酸锂层1连接。所述金属氧化物层的上表面设有覆盖层5。所述基底层由二氧化硅材料制成。所述金属电极位于所述基底层4内。所述铌酸锂中心脊的厚度为0.6μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.5μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为0.8μm。所述金属氧化物层为氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛。

实施例5：

如图5所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层1、金属电极3、基底层4、覆盖层5，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层。所述铌酸锂延伸面的上表面设有金属氧化物层。所述基底层4位于所述铌酸锂层1的下表面。所述基底层由二氧化硅材料制成。所述金属电极4与金属氧化物层2连接。所述覆盖层5位于金属氧化物层2的上表面。所述金属电极3位于所述覆盖层5内。所述铌酸锂中心脊的厚度为0.8μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.5μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为1.2μm。所述金属氧化物层为氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛。

实施例6：

如图6所示，本实用新型提供一种弱相位漂移的铌酸锂波导，包括铌酸锂层1、金属电极3、基底层4、覆盖层5，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层。所述铌酸锂延伸面的上表面设有金属氧化物层。所述基底层4位于所述铌酸锂层的下表面。所述金属电极穿过所述铌酸锂延伸面与所述基底层4连接。所述覆盖层5位于金属氧化物层的上表面。所述基底层4由硅和二氧化硅多层材料制成。所述金属电极位于所述基底层4内。所述铌酸锂中心脊的厚度为0.6μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.5μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为0.8μm。所述金属氧化物层为氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛等。

通过在铌酸锂波导的表面覆盖或部分覆盖一层金属氧化物层，如氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛等以吸收材料中的自由电子，金属电极既可以设置在金属氧化物层的表面，也可以直接设置在铌酸锂层的表面，也可以穿透金属氧化物层和铌酸锂层设置在二氧化硅衬底层表面，以此进一步达到达到抑制相位漂移的目的。该铌酸锂波导结构简单，相较于其他参杂或者其他结构，本结构制作方法简单，同时产生非常好的相位漂移抑制效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，包括铌酸锂层、金属电极以及基底层，所述铌酸锂层包括铌酸锂中心脊和向铌酸锂中心脊两侧延伸的铌酸锂延伸面，所述铌酸锂中心脊的上表面设有金属氧化物层，所述基底层位于所述铌酸锂层的下表面。

2.如权利要求1所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述铌酸锂延伸面的上表面以及中心脊的侧表面设有金属氧化物层。

3.如权利要求1或2所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，还包括覆盖层，所述覆盖层位于金属氧化物层和未覆盖金属氧化物的铌酸锂层的上表面，所述覆盖层由二氧化硅构成。

4.如权利要求2所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极与所述金属氧化物层的上表面连接。

5.如权利要求2所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极穿过所述部分或全部金属氧化物层和/或部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

6.如权利要求1所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极与所述铌酸锂延伸面的上表面连接。

7.如权利要求1所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极穿过所述部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

8.如权利要求3所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极穿过所述部分或全部覆盖层和/或部分或全部金属氧化物层和/或部分或全部铌酸锂延伸面和/或部分或全部下层基底层后，与所述被穿过的最下层的表面连接。

9.如权利要求3所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极顶面高于或者低于或者等于覆盖层的表面高度。

10.如权利要求3所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属电极位于所述基底层内。

11.如权利要求1或2所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属氧化物层最大厚度小于2μm。

12.如权利要求1所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述金属氧化物层为氧化铝，氧化铪，氧化钽，二氧化皓或二氧化钛。

13.如权利要求1所述的一种弱相位漂移的铌酸锂波导，其特征在于，所述铌酸锂中心脊的厚度为0.2-3μm，铌酸锂延伸面的厚度为0.1-1μm，所述铌酸锂中心脊的宽度为0.3-3μm。

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