JPWO2021243493A5 - - Google Patents

Description

本願の実施形態は、電気光変調の分野、特に、電気光変調器、光チップ、及び集積チップに関するものである。 Embodiments of the present application relate to the field of electro-optic modulation, and in particular to electro-optic modulators, optical chips, and integrated chips.

光通信技術の発展に伴い、通信における光ネットワークの応用が普及している。例えば、インターネットを利用するために光ファイバブロードバンドを採用するユーザが増えている。ユーザがインターネットを利用するために光ファイバブロードバンドを採用する場合、電気光変調器を配備する必要がある。電気光変調器は、電気信号を光信号に変調するように構成することができる。 With the development of optical communication technology, the application of optical networks in communication is becoming widespread. For example, an increasing number of users are adopting optical fiber broadband to use the Internet. When a user adopts optical fiber broadband to use the Internet, an electro-optic modulator needs to be deployed. The electro-optic modulator can be configured to modulate an electrical signal into an optical signal.

既存の電気光変調器では、変調電極設計の駆動モードは、単端子交流結合の方法を採用している。キャパシタやインダクタなどの周辺回路は、信号処理のために配置する必要がある。結果として、構造が複雑で、サイズが比較的大きく、コストが高く、部品の小型化につながらない。 In existing electro-optic modulators, the driving mode of the modulation electrode design adopts the method of single-terminal AC coupling. Peripheral circuits such as capacitors and inductors need to be arranged for signal processing. As a result, the structure is complicated, the size is relatively large, the cost is high, and it is not conducive to miniaturization of components.

本願の実施形態は、電気光変調器の複雑な周辺回路、高コスト及び大きなサイズの問題を解決するために、電気光変調器、光チップ及び集積チップを提供する。 The embodiments of the present application provide an electro-optic modulator, an optical chip, and an integrated chip to solve the problems of the complex peripheral circuitry, high cost, and large size of the electro-optic modulator.

前述の目的を達成するために、本願は、以下の技術的ソリューションを採用する。本願の実施形態の第１態様によると、電気光変調器が提供される。電気光変調器は、基板の表面に配置される。電気光変調器は、基板上に配置される光導波路層と、光導波路層上に配置される変調電極と、変調電極上に配置され、変調電極と電気的に結合される金属電極とを含む。金属電極の第１端は無線周波数ドライバに結合されている。金属電極は、無線周波数ドライバによって入力された変調信号を受信するように構成されている。変調電極は、変調信号に基づいて光導波路層上で電気光変調を行うように構成される。金属電極の第２端は直流電圧端に結合され、直流電圧端は電圧信号を入力し、金属電極を使用して無線周波数ドライバにバイアス電圧を提供するように構成される。このように、変調電極は金属電極を用いて無線周波数ドライバの信号出力端に電気的に結合され、金属電極を用いて直流電圧端から入力される電圧信号を受けてよい。更に、金属電極は直流電圧端に結合されているため、無線周波数ドライバに電力を供給するために金属電極を多重化することができる。電気光変調器は金属電極を多重化し、開路直流結合によって電気光変調器のドライバに電力を供給する。複雑な周辺回路を配置する必要がないため、電気光変調器のコストとサイズが削減され、装置の小型化につながる。 In order to achieve the above-mentioned objective, the present application adopts the following technical solutions. According to a first aspect of an embodiment of the present application, an electro-optical modulator is provided. The electro-optical modulator is disposed on a surface of a substrate. The electro-optical modulator includes an optical waveguide layer disposed on the substrate, a modulation electrode disposed on the optical waveguide layer, and a metal electrode disposed on the modulation electrode and electrically coupled to the modulation electrode. A first end of the metal electrode is coupled to a radio frequency driver. The metal electrode is configured to receive a modulation signal input by the radio frequency driver. The modulation electrode is configured to perform electro-optical modulation on the optical waveguide layer based on the modulation signal. A second end of the metal electrode is coupled to a DC voltage end, and the DC voltage end is configured to input a voltage signal and provide a bias voltage to the radio frequency driver using the metal electrode. In this way, the modulation electrode may be electrically coupled to a signal output end of the radio frequency driver using the metal electrode and receive a voltage signal input from the DC voltage end using the metal electrode. Furthermore, since the metal electrode is coupled to the DC voltage end, the metal electrode can be multiplexed to supply power to the radio frequency driver. The electro-optic modulator uses multiple metal electrodes and powers the electro-optic modulator driver through an open-circuit DC coupling. This eliminates the need for complex peripheral circuitry, reducing the cost and size of the electro-optic modulator, leading to smaller devices.

任意的な実装では、光導波路層は基板に平行な電気光学結晶層を含む。変調電極とリッジ導波路は、電気光結晶層の、基板から離れた側に配置される。変調電極は、リッジ導波路の２つの側に配置される。変調電極は、リッジ導波路によって伝送される光波に対して電気光変調を行うように構成される。このようにして、変調電極間にキャパシタを形成することができる。リッジ導波路によって伝送される光波に対して電気光変調を行うために、キャパシタ結合によって電界を形成することができる。 In an optional implementation, the optical waveguide layer includes an electro-optic crystal layer parallel to the substrate. The modulation electrodes and the ridge waveguide are disposed on a side of the electro-optic crystal layer away from the substrate. The modulation electrodes are disposed on two sides of the ridge waveguide. The modulation electrodes are configured to perform electro-optic modulation on the optical waves transmitted by the ridge waveguide. In this manner, a capacitor may be formed between the modulation electrodes. An electric field may be formed by the capacitor coupling to perform electro-optic modulation on the optical waves transmitted by the ridge waveguide.

任意的な実装では、電気光変調器は基板の表面に配置された絶縁層をさらに含む。光導波路層と変調電極は絶縁層に位置する。変調電極表面の絶縁層に開口部が配置され、その開口部に金属電極が形成される。このように、絶縁層に変調電極を配置することで、変調電極の短絡を回避する。 In an optional implementation, the electro-optic modulator further includes an insulating layer disposed on the surface of the substrate. The optical waveguide layer and the modulating electrode are located in the insulating layer. An opening is disposed in the insulating layer on the surface of the modulating electrode, and a metal electrode is formed in the opening. In this manner, by disposing the modulating electrode on the insulating layer, short-circuiting of the modulating electrode is avoided.

任意的な実装では、光導波路層は対称的に配置された第１分岐と第２分岐を含む。第１分岐の入力端は第２分岐の入力端に結合され、第１分岐の出力端は第２分岐の出力端に結合される。変調電極の第１端は第１分岐と第２分岐の入力端に結合され、変調電極の第２端は第１分岐と第２分岐の出力端に結合される。変調電極の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端に結合され、変調電極の第２端は終端抵抗に結合され、変調電極の第２端は直流電圧端に結合される。第１分岐から出力される光信号の位相は、第２分岐から出力される光信号の位相と反対である。このように、プッシュプル変調方式が実装され、変調効率が向上する。 In an optional implementation, the optical waveguide layer includes a first branch and a second branch arranged symmetrically. An input end of the first branch is coupled to an input end of the second branch, and an output end of the first branch is coupled to an output end of the second branch. A first end of the modulation electrode is coupled to the input ends of the first branch and the second branch, and a second end of the modulation electrode is coupled to the output ends of the first branch and the second branch. The first end of the modulation electrode is coupled to the signal output end of the radio frequency driver, the second end of the modulation electrode is coupled to the termination resistor, and the second end of the modulation electrode is coupled to the DC voltage end. The phase of the optical signal output from the first branch is opposite to the phase of the optical signal output from the second branch. In this way, a push-pull modulation scheme is implemented, and the modulation efficiency is improved.

任意の実装では、変調電極は第１電極対と第２電極対を含み、第１電極対は第１分岐の２つの側に対称的に配置され、第２電極対は第２分岐の２つの側に対称的に配置される。このように、第１電極対と第２電極対は、第１分岐と第２分岐とで別々に変調を行うことができる。また、変調電極は対称構造を採用しているため、チャープフリー変調を実現でき、信号の伝送品質を確保することができる。 In any implementation, the modulation electrode includes a first electrode pair and a second electrode pair, the first electrode pair being symmetrically arranged on two sides of the first branch, and the second electrode pair being symmetrically arranged on two sides of the second branch. In this way, the first electrode pair and the second electrode pair can be modulated separately in the first branch and the second branch. In addition, since the modulation electrode adopts a symmetric structure, chirp-free modulation can be realized and the signal transmission quality can be ensured.

任意的な実装では、第１電極対の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端に結合される。第１電極対の第２端は第２電極対の第１端に結合される。第２電極対の第２端は直流電圧端に結合される。第１分岐と第２分岐は各々第１部分と第２部分を含む。第１分岐の第１部分は第２分岐の第１部分と反対であり、第１分岐の第２部分は第２分岐の第２部分と反対である。第１電極対は第１分岐の第１部分の両側に配置され、第２電極対は第２分岐の第２部分の両側に配置される。第１分岐の分極方向は第２分岐の分極方向と反対である。第１電極対により第１分岐に印加する電界の方向は、第２電極対により第２分岐に印加する電界の方向と同じである。そのため、動作中は、まず無線周波数ドライバの信号出力端を使用して電気光変調器の第１電極対に無線周波数信号をロードし、次に電気光変調器の第２電極対にロードする。第１電極対及び第２電極対は直列に結合され、第１電極対により第１分岐に印加する電界の方向は第２電極対により第２分岐に印加する電界の方向が同じになるようにする。第１分岐の分極方向と第２分岐の分極方向が逆になるため、最終的に第１分岐から出力される光信号の位相と第２分岐から出力される光信号の位相が逆になる。そのため、周辺回路を導入せずにプッシュプル変調方式を実装し、その結果、変調効率を向上させ、電気光変調器のサイズを小さくすることができる。 In an optional implementation, a first end of the first electrode pair is coupled to a signal output of the radio frequency driver. A second end of the first electrode pair is coupled to a first end of the second electrode pair. A second end of the second electrode pair is coupled to a DC voltage. The first and second branches each include a first portion and a second portion. The first portion of the first branch is opposite to the first portion of the second branch, and the second portion of the first branch is opposite to the second portion of the second branch. The first electrode pair is disposed on both sides of the first portion of the first branch, and the second electrode pair is disposed on both sides of the second portion of the second branch. The polarization direction of the first branch is opposite to the polarization direction of the second branch. The direction of the electric field applied by the first electrode pair to the first branch is the same as the direction of the electric field applied by the second electrode pair to the second branch. Thus, in operation, a radio frequency signal is first loaded to the first electrode pair of the electro-optic modulator using the signal output of the radio frequency driver, and then loaded to the second electrode pair of the electro-optic modulator. The first electrode pair and the second electrode pair are connected in series, and the direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair is the same as the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair. Since the polarization direction of the first branch and the polarization direction of the second branch are opposite, the phase of the optical signal output from the first branch and the phase of the optical signal output from the second branch are ultimately opposite. Therefore, the push-pull modulation method can be implemented without introducing peripheral circuits, and as a result, the modulation efficiency can be improved and the size of the electro-optical modulator can be reduced.

任意的な実装では、変調電極はさらに第３電極対を含む。第１電極対の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端に結合され、第１電極対の第２端は第２電極対の第１端に結合される。第３電極対の第１端は第２電極対の第２端に結合され、第３電極対の第２端は直流電圧端に結合される。第１分岐と第２分岐にはそれぞれ、第１部分、第２部分、及び第３部分が含まれ、これらは互いに平行でありS字状に分布し、第２部分は第１部分と第３部分の間に位置する。第１電極対は第１分岐の第１部分の２つの側に配置され、第２電極対は第２分岐の第２部分の２つの側に配置され、第３電極対は第１分岐の第３部分の２つの側に配置される。第１電極対により第１分岐に印加する電界の方向は、第２電極対により第２分岐に印加する電界の方向と反対である。第３電極対により第１分岐に印加される電界の方向は、第２電極対により第２分岐に印加される電界の方向と反対である。第１分岐の分極方向は第２分岐の分極方向と同じである。そのため、動作中は、まず無線周波数ドライバの信号出力端を使用して、電気光変調器の第１電極対に無線周波数信号をロードし、第２分岐の第１部分には電界をロードしない。次に、光路と電界を変調アームで１８０°回転させる。その結果、無線周波数信号は、電気光変調器の第２電極対にロードされる。この場合、電界は第１分岐の第２部分にロードされない。その後、光路と電界は変調アームで再び１８０°回転する。その結果、無線周波数信号は、電気光変調器の第３電極対にロードされる。電界は第２分岐の第３部分にロードされない。したがって、第１電極対の電界の方向は第２電極対の電界の方向と反対であり、第３電極対の電界の方向は第２電極対の電界の方向と反対である。第１分岐の分極方向と第２分岐の分極方向が同じになり、その結果、最終的に第１分岐から出力される光信号の位相と第２分岐から出力される光信号の位相が逆になる。そのため、周辺回路を導入せずにプッシュプル変調方式を実装し、その結果、変調効率を向上させ、電気光変調器のサイズを小さくすることができる。 In an optional implementation, the modulation electrode further includes a third electrode pair. A first end of the first electrode pair is coupled to the signal output end of the radio frequency driver, and a second end of the first electrode pair is coupled to the first end of the second electrode pair. A first end of the third electrode pair is coupled to the second end of the second electrode pair, and a second end of the third electrode pair is coupled to the DC voltage end. The first branch and the second branch each include a first portion, a second portion, and a third portion, which are parallel to each other and distributed in an S-shape, and the second portion is located between the first portion and the third portion. The first electrode pair is disposed on two sides of the first portion of the first branch, the second electrode pair is disposed on two sides of the second portion of the second branch, and the third electrode pair is disposed on two sides of the third portion of the first branch. The direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair is opposite to the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair. The direction of the electric field applied to the first branch by the third electrode pair is opposite to the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair. The polarization direction of the first branch is the same as that of the second branch. Therefore, in operation, first use the signal output end of the radio frequency driver to load a radio frequency signal to the first electrode pair of the electro-optical modulator, and no electric field is loaded to the first part of the second branch. Then, rotate the optical path and the electric field by 180° in the modulation arm. As a result, the radio frequency signal is loaded to the second electrode pair of the electro-optical modulator. In this case, no electric field is loaded to the second part of the first branch. Then, rotate the optical path and the electric field by 180° again in the modulation arm. As a result, the radio frequency signal is loaded to the third electrode pair of the electro-optical modulator. No electric field is loaded to the third part of the second branch. Therefore, the direction of the electric field of the first electrode pair is opposite to that of the second electrode pair, and the direction of the electric field of the third electrode pair is opposite to that of the second electrode pair. The polarization direction of the first branch and the polarization direction of the second branch are the same, and as a result, the phase of the optical signal output from the first branch and the phase of the optical signal output from the second branch are finally opposite to each other. Therefore, a push-pull modulation scheme can be implemented without introducing peripheral circuitry, resulting in improved modulation efficiency and reduced size of the electro-optic modulator.

任意的な実装では、第１電極対と第２電極対の第１端は、無線周波数ドライバの信号出力端に別々に結合され、第１電極対と第２電極対の両方の第２端は抵抗器に結合される。第１電極対は第１電極と第２電極を含み、第２電極対は第３電極と第４電極を含む。例えば、第１電極と第２電極は各々第１分岐と第２分岐の両側に位置し、第３電極と第４電極は第１分岐と第２分岐の間に位置する。第１電極、第２電極、第３電極、第４電極は、第１電極対により第１分岐に印加される電界の方向と第２電極対により第２分岐に印加される電界の方向が逆になり、第１分岐の分極方向が第２分岐の分極方向と同じになるように、S+S－とS－S+の入力様式を採用することができる。このように、第１電極対と第２電極対は並列に結合される。第１電極対と第２電極対の正極と負極の間の結合方法を調整して、第１分岐から最終的に出力される光信号の位相と第２分岐から最終的に出力される光信号の位相が逆になるように、第１電極対と第２電極対の電界の方向を変更することで、プッシュプル変調方式を実装できる。したがって、変調効率を向上させ、電気光変調器のサイズを小さくすることができる。 In an optional implementation, the first ends of the first electrode pair and the second electrode pair are separately coupled to the signal output end of the radio frequency driver, and the second ends of both the first electrode pair and the second electrode pair are coupled to a resistor. The first electrode pair includes a first electrode and a second electrode, and the second electrode pair includes a third electrode and a fourth electrode. For example, the first electrode and the second electrode are located on both sides of the first branch and the second branch, respectively, and the third electrode and the fourth electrode are located between the first branch and the second branch. The first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode can adopt an input pattern of S+S- and S-S+, such that the direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair and the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair are opposite to each other, and the polarization direction of the first branch is the same as the polarization direction of the second branch. In this way, the first electrode pair and the second electrode pair are coupled in parallel. A push-pull modulation method can be implemented by adjusting the coupling manner between the positive and negative poles of the first and second electrode pairs to change the direction of the electric field of the first and second electrode pairs so that the phase of the optical signal finally output from the first branch is opposite to the phase of the optical signal finally output from the second branch, thereby improving the modulation efficiency and reducing the size of the electro-optical modulator.

任意的な実装では、第１電極対と第２電極対の第１端は、無線周波数ドライバの信号出力端に別々に結合され、第１電極対と第２電極対の両両方の第２端は抵抗器に結合される。第１電極対は第１電極と第２電極を含み、第２電極対は第３電極と第４電極を含む。例えば、第１電極と第２電極は各々第１分岐と第２分岐の両側に位置し、第３電極と第４電極は第１分岐と第２分岐の間に位置する。第１電極、第２電極、第３電極、第４電極は、第１電極対により第１分岐に印加される電界の方向と第２電極対により第２分岐に印加される電界の方向が同じになり、第１分岐の分極方向が第２分岐の分極方向と反対になるように、S+S－とS+S－の入力方法を採用することができる。このように第１電極と第２電極対を並列に結合されることで、第１電極対の電界の向きと第２電極対の電界の向きが同じになり、第１分岐の分極の向きと第２分岐の分極の向きが逆になるようにして、最終的に第１分岐から出力される光信号の位相と第２分岐から出力される光信号の位相が逆になる、つまりプッシュプル変調方式を実装する。したがって、変調効率を向上させ、電気光変調器のサイズを小さくする。 In an optional implementation, the first ends of the first electrode pair and the second electrode pair are separately coupled to the signal output end of the radio frequency driver, and the second ends of both the first electrode pair and the second electrode pair are coupled to a resistor. The first electrode pair includes a first electrode and a second electrode, and the second electrode pair includes a third electrode and a fourth electrode. For example, the first electrode and the second electrode are located on both sides of the first branch and the second branch, respectively, and the third electrode and the fourth electrode are located between the first branch and the second branch. The first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode can adopt an input method of S+S- and S+S-, so that the direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair is the same as the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair, and the polarization direction of the first branch is opposite to the polarization direction of the second branch. By coupling the first electrode and the second electrode pair in parallel in this way, the direction of the electric field of the first electrode pair is the same as that of the second electrode pair, and the direction of polarization of the first branch is opposite to that of the second branch, so that the phase of the optical signal output from the first branch is opposite to that of the optical signal output from the second branch, i.e., a push-pull modulation method is implemented, thereby improving the modulation efficiency and reducing the size of the electro-optical modulator.

本願の第２態様によれば、基板と前述の電気光変調器を含む光チップが提供され、ここで、電気光変調器は基板の表面に配置される。そのため、光チップは前述の電気光変調器を採用しており、光チップの小型化と他のチップとのパッケージングを容易にしている。 According to a second aspect of the present application, there is provided an optical chip including a substrate and the aforementioned electro-optical modulator, where the electro-optical modulator is disposed on a surface of the substrate. As such, the optical chip employs the aforementioned electro-optical modulator, facilitating miniaturization of the optical chip and packaging with other chips.

任意的な実装では、光チップはさらに入力導波路と出力導波路を含み、入力導波路は電気光変調器の入力端に結合され、出力導波路は電気光変調器の出力端に結合される。このように、被変調光信号は入力導波路を用いて入力でき、変調光信号は出力導波路を用いて出力できる。 In an optional implementation, the optical chip further includes an input waveguide and an output waveguide, where the input waveguide is coupled to an input end of the electro-optical modulator and the output waveguide is coupled to an output end of the electro-optical modulator. In this manner, a modulated optical signal can be input using the input waveguide and a modulated optical signal can be output using the output waveguide.

任意的な実装では、光チップはさらに光電検出器を含み、光電検出器は結合導波路を使用して出力導波路に結合され、光電検出器は変調された光信号を検出するように構成される。このように、光電検出器を配置して、高集積度を有し及び受信と送信を統合した小型光チップを実装することができる。 In an optional implementation, the optical chip further includes a photodetector, the photodetector being coupled to the output waveguide using a coupling waveguide, the photodetector being configured to detect the modulated optical signal. In this manner, the photodetector can be arranged to implement a compact optical chip with high integration and integrated receiving and transmitting.

本願の第３態様によれば、電気チップと前述の光チップを含む集積チップが提供され、電気チップは光チップの表面に配置され、電気チップははんだボールを使用して溶接により光チップに結合される。このように、溶接結合方式を採用しており、回路の簡素化に役立っている。また、光チップのサイズが小さくなり、集積チップのサイズが小さくなる。 According to a third aspect of the present application, an integrated chip is provided that includes an electric chip and the aforementioned optical chip, where the electric chip is disposed on the surface of the optical chip, and the electric chip is joined to the optical chip by welding using solder balls. In this way, a welding joining method is adopted, which helps to simplify the circuit. In addition, the size of the optical chip is reduced, and the size of the integrated chip is reduced.

電気光変調器の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an electro-optic modulator.

本願の実施形態による電気光変調器の構造の概略図である。1 is a schematic diagram of a structure of an electro-optic modulator according to an embodiment of the present application;

本願の実施形態による電気光変調器の更に別の等価回路の図である。FIG. 2 is a diagram of yet another equivalent circuit of an electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による電気光変調器のXカット構造の概略図である。1 is a schematic diagram of an X-cut structure of an electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による電気光変調器のZカット構造の概略図である。1 is a schematic diagram of a Z-cut structure of an electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による電気光変調器のYカット構造の概略図である。1 is a schematic diagram of a Y-cut structure of an electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態によるニオブ酸リチウム材料の電気ヒステリシス曲線の図である。FIG. 2 is an electrical hysteresis curve of a lithium niobate material according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による別の電気光変調器の等価回路の図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of another electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による別の電気光変調器の等価回路の図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of another electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による別の電気光変調器の等価回路の図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of another electro-optic modulator according to an embodiment of the present application.

本願の実施形態による光チップの構造の概略図である。1 is a schematic diagram of a structure of an optical chip according to an embodiment of the present application;

集積チップの構造の概略図である。1 is a schematic diagram of the structure of an integrated chip.

本願の実施形態による集積チップの構造の概略図である。1 is a schematic diagram of a structure of an integrated chip according to an embodiment of the present application;

本願の目的、技術的ソリューション、及び利点を明確にするために、以下は、添付の図面を参照して本願を詳細に説明する。 To clarify the objectives, technical solutions and advantages of the present application, the following describes the present application in detail with reference to the accompanying drawings.

以下で言及される用語「第１」及び「第２」は、単に説明の目的を意図しており、相対的な重要性の指示又は示唆、又は示される技術的特徴の量の暗示的示唆として理解されるべきではない。従って、「第１」又は「第２」により限定される特徴は、明示的示す又は暗示的に１つ以上の特徴を含んでよい。本願の説明では、特に断りの無い限り、「複数の」は、２つ又は２より多くを意味する。 The terms "first" and "second" referred to below are intended for descriptive purposes only and should not be understood as an indication or suggestion of the relative importance or implied suggestion of the quantity of the technical features depicted. Thus, a feature qualified by "first" or "second" may explicitly or implicitly include one or more features. In the present description, unless otherwise specified, "plurality" means two or more than two.

また、本願では、添付の図面に示されている部品の例示的な位置に対して、「上」や「下」などの方向用語が定義されている。これらの方向用語は、相対的な概念であり、相対的な説明と明確化のために使用され、添付の図面に示されている部品の位置の変更に基づいてそれに応じて変更される可能性があることを理解する必要がある。 In addition, directional terms such as "upper" and "lower" are defined in this application with respect to exemplary positions of components shown in the accompanying drawings. It should be understood that these directional terms are relative concepts and are used for relative description and clarity, and may change accordingly based on changes in the positions of components shown in the accompanying drawings.

本願は、光ネットワーク内の電気領域から光領域に変換する変換インタフェースとして使用することができ及び通信システムで使用される電気光変調器を提供する。 The present application provides an electro-optic modulator that can be used as a conversion interface for converting from the electrical domain to the optical domain in an optical network and that can be used in a communication system.

光ネットワークは、光ファイバを主な伝送媒体として使用する、広域ネットワーク、大都市域ネットワーク、又は新しく作成された広範囲のローカルエリアネットワークであることに注意する必要がある。 It should be noted that an optical network is a wide area network, metropolitan area network, or newly created extensive local area network that uses optical fiber as the primary transmission medium.

図１は、電気光変調器の構造の概略図である。なお、電気光変調器は通常、半導体部品である。図１は半導体部品の等価回路図である。図１に示すように、電気光変調器は対称的に配置された第１分岐２０２と第２分岐２０１を含み、第１分岐２０２の入力端は第２分岐２０１の入力端に結合され、第１分岐２０２の出力端は第２分岐２０１の出力端に結合される。 Figure 1 is a schematic diagram of the structure of an electro-optical modulator. Note that electro-optical modulators are typically semiconductor components. Figure 1 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor component. As shown in Figure 1, the electro-optical modulator includes a first branch 202 and a second branch 201 arranged symmetrically, with the input end of the first branch 202 coupled to the input end of the second branch 201 and the output end of the first branch 202 coupled to the output end of the second branch 201.

例えば、電気光変調器はマッハツェンダー変調器（Mach-Zehnder Modulator）であり、入力光を２つの等しい信号に分割して、各々第１分岐２０２と第２分岐２０１に入力する。第１分岐２０２と第２分岐２０１は電気光材料、例えばニオブ酸リチウム材料を採用している。ニオブ酸リチウム材料の屈折率は、外部から加えられる電気信号の大きさによって変化する。 For example, the electro-optic modulator is a Mach-Zehnder Modulator, which splits the input light into two equal signals and inputs them to the first branch 202 and the second branch 201, respectively. The first branch 202 and the second branch 201 employ an electro-optic material, for example, lithium niobate material. The refractive index of the lithium niobate material changes depending on the magnitude of the externally applied electrical signal.

第１分岐２０２と第２分岐２０１の両側に、第１金属層１０１と第２金属層１０３がそれぞれ配置されている。第３金属層１０２は、第１分岐２０２と第２分岐２０１の間に配置されている。第１金属層１０１と第３金属層１０２は第１電極対を形成し、第２金属層１０３と第３金属層１０２は第２電極対を形成する。 A first metal layer 101 and a second metal layer 103 are disposed on either side of the first branch 202 and the second branch 201, respectively. A third metal layer 102 is disposed between the first branch 202 and the second branch 201. The first metal layer 101 and the third metal layer 102 form a first electrode pair, and the second metal layer 103 and the third metal layer 102 form a second electrode pair.

例えば、電気光変調器の入力端の側に無線周波数入力端１１と直流電圧端１２が配置されている。無線周波数入力端１１（すなわち、電気光変調器のドライバの出力端）は、高周波数変調交流電気信号を第１電極対と第２電極対に入力するように構成されている。直流電圧端１２は、直流バイアス電気信号を電気光変調器のドライバに入力するように構成されている。 For example, a radio frequency input terminal 11 and a DC voltage terminal 12 are arranged on the input terminal side of the electro-optical modulator. The radio frequency input terminal 11 (i.e., the output terminal of the driver of the electro-optical modulator) is configured to input a high frequency modulated AC electrical signal to the first electrode pair and the second electrode pair. The DC voltage terminal 12 is configured to input a DC bias electrical signal to the driver of the electro-optical modulator.

例えば、高周波数ドライバの信号出力端１１は、キャパシタ１１１を使用して第１電極対と第２電極対に結合されている。キャパシタ１１１は、直流信号を除去するように構成されている。直流電圧端１２はインダクタ１２１を用いて電気光変調器の変調電極に結合され、インダクタ１２１は高周波数信号を除去するように構成されている。 For example, the signal output 11 of the high frequency driver is coupled to the first and second electrode pairs using a capacitor 111 configured to filter out DC signals. The DC voltage end 12 is coupled to the modulation electrode of the electro-optical modulator using an inductor 121 configured to filter out high frequency signals.

直流電圧端１２によって入力された変調信号は、第１電極対と第２電極対を含むキャパシタ構造１１１を用いて、第１分岐２０２と第２分岐２０１に別々に結合することができる。 The modulation signal input by the DC voltage terminal 12 can be coupled separately to the first branch 202 and the second branch 201 using a capacitor structure 111 including a first electrode pair and a second electrode pair.

上記の実施形態では、例えば、第１電極対と第２電極対は交流バイアス電極を採用している。高周波数交流信号のみが変調器に入力されることと、直流信号のみが信号出力端１１に入力されることを実現するために、無線周波数ドライバの信号出力端１１、直流電圧端１２、並びに電気光変調器の第１電極対と第２電極対の間に、キャパシタ１１１やインダクタ１２１などの周辺回路を配置し、各々直流信号と高周波数交流信号を得る。周辺回路の構造は複雑で、デバイスサイズも比較的大きく、デバイスの小型化にはつながらない。 In the above embodiment, for example, the first electrode pair and the second electrode pair adopt AC bias electrodes. In order to realize that only high-frequency AC signals are input to the modulator and only DC signals are input to the signal output terminal 11, peripheral circuits such as a capacitor 111 and an inductor 121 are arranged between the signal output terminal 11 and the DC voltage terminal 12 of the radio frequency driver, and between the first electrode pair and the second electrode pair of the electro-optical modulator, to obtain DC signals and high-frequency AC signals, respectively. The structure of the peripheral circuits is complex and the device size is relatively large, which does not lead to miniaturization of the device.

図８は、本願による集積チップの構造の概略図である。図８に示すように、集積チップは、基板０１、基板上に配置された光チップ０１及び電気チップ０３を含む。例えば、光チップ０２は図１に示す電気光変調器を採用しており、比較的大きなサイズである。光チップ０２と電気チップ０３はワイヤで結合されている。 Figure 8 is a schematic diagram of the structure of an integrated chip according to the present application. As shown in Figure 8, the integrated chip includes a substrate 01, an optical chip 02 arranged on the substrate, and an electrical chip 03. For example, the optical chip 02 employs the electro-optical modulator shown in Figure 1 and is relatively large in size. The optical chip 02 and the electrical chip 03 are connected by wires.

本願の実施形態は、電気光変調器を提供する。図２は、本願の実施形態による電気光変調器の構造の概略図である。図３は、本願の実施形態による電気光変調器の等価回路の図である。図２及び図３に示すように、電気光変調器は、基板０１上に配置される光導波路層００２と、光導波路層００２上に配置される変調電極００３と、変調電極００３上に配置され、変調電極００３と電気的に結合される金属電極００４とを含む。 An embodiment of the present application provides an electro-optical modulator. FIG. 2 is a schematic diagram of the structure of an electro-optical modulator according to an embodiment of the present application. FIG. 3 is a diagram of an equivalent circuit of an electro-optical modulator according to an embodiment of the present application. As shown in FIGS. 2 and 3, the electro-optical modulator includes an optical waveguide layer 002 disposed on a substrate 01, a modulation electrode 003 disposed on the optical waveguide layer 002, and a metal electrode 004 disposed on the modulation electrode 003 and electrically coupled to the modulation electrode 003.

第１電極００４の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端１１に結合される。 The first end of the first electrode 004 is coupled to the signal output end 11 of the radio frequency driver.

金属電極００４は、無線周波数ドライバによって入力された変調信号を受信するように構成されており、変調電極は、変調信号に基づいて光導波路層上で電気光変調を行うように構成されている。 The metal electrode 004 is configured to receive a modulation signal input by a radio frequency driver, and the modulation electrode is configured to perform electro-optical modulation on the optical waveguide layer based on the modulation signal.

金属電極００４の第２端は直流電圧端１２に結合される。直流電圧端１２は、電圧信号を入力するように構成されており、金属電極００４を使用して無線周波数ドライバにバイアス電圧を提供する。 The second end of the metal electrode 004 is coupled to the DC voltage end 12. The DC voltage end 12 is configured to input a voltage signal and uses the metal electrode 004 to provide a bias voltage to the radio frequency driver.

無線周波数ドライバは、少なくとも無線周波数信号出力端とバイアス電圧入力端を含むことに注意する必要がある。例えば、無線周波数信号出力端は、金属電極００４を使用して変調電極００３に結合される。無線周波数信号出力端は、金属電極００４に無線周波数信号を出力することができる。変調電極００３は、変調信号に基づいて光導波路層上で電気光変調を行うように構成される。バイアス電圧入力端は、金属電極００４に結合され、直流電圧端から出力されるバイアス電圧を、金属電極００４を使用して受け取り、無線周波数ドライバに電力を供給することができる。 It should be noted that the radio frequency driver includes at least a radio frequency signal output terminal and a bias voltage input terminal. For example, the radio frequency signal output terminal is coupled to the modulation electrode 003 using the metal electrode 004. The radio frequency signal output terminal can output a radio frequency signal to the metal electrode 004. The modulation electrode 003 is configured to perform electro-optical modulation on the optical waveguide layer based on the modulation signal. The bias voltage input terminal is coupled to the metal electrode 004 and can receive the bias voltage output from the DC voltage terminal using the metal electrode 004 to provide power to the radio frequency driver.

無線周波数信号出力端とバイアス電圧入力端の具体的な配置方法は、当業者に知られている従来技術であり、詳細についてはここでは説明しない。 The specific arrangement of the radio frequency signal output terminal and the bias voltage input terminal is a conventional technique known to those skilled in the art, and will not be described in detail here.

図３に示すように、金属電極００４を連続的に配置し、異なる変調電極００３は不連続である。そのため、無線周波数ドライバから入力された高周波数変調信号は、変調電極００３を用いて導波路にロードされ、終端抵抗１０４で終端されてよい。直流電圧端１２から送信される直流電圧信号は、無線周波数ドライバへの動作に必要なバイアス電圧を、金属電極００４を用いて与えることができる。 As shown in FIG. 3, the metal electrodes 004 are arranged continuously, and the different modulation electrodes 003 are discontinuous. Therefore, a high-frequency modulation signal input from a radio frequency driver may be loaded into the waveguide using the modulation electrodes 003 and terminated in the termination resistor 104. A DC voltage signal transmitted from the DC voltage terminal 12 can provide a bias voltage required for operation to the radio frequency driver using the metal electrodes 004.

動作中、直流電圧端１２は、金属電極を用いて無線周波数ドライバに電力を供給することにより、無線周波数ドライバが動作を開始し、その後、無線周波数ドライバは変調信号を出力する。金属電極００４は、無線周波数ドライバによって入力された変調信号を受信し、変調電極００３は、変調信号に基づいて光導波路層上で電気光変調を行う。 In operation, the DC voltage terminal 12 supplies power to the radio frequency driver using the metal electrode, which then starts the operation of the radio frequency driver, which then outputs a modulation signal. The metal electrode 004 receives the modulation signal input by the radio frequency driver, and the modulation electrode 003 performs electro-optical modulation on the optical waveguide layer based on the modulation signal.

本願の実施形態で提供される電気光変調器によれば、変調電極は、無線周波数ドライバの信号出力端に金属電極を用いて電気的に結合され、直流電圧端から入力された電圧信号を、金属電極を用いて受信する。更に、直流電圧端に金属電極を結合させることにより、無線周波数ドライバに電力を供給するために金属電極を多重化することができる。電気光変調器は金属電極を多重化し、開路直流結合によって電気光変調器のドライバに電力を供給する。複雑な周辺回路を配置する必要がないため、電気光変調器のコストとサイズが削減され、装置の小型化につながる。 According to the electro-optical modulator provided in the embodiment of the present application, the modulation electrode is electrically coupled to the signal output end of the radio frequency driver using a metal electrode, and receives the voltage signal input from the DC voltage end using the metal electrode. Furthermore, by coupling the metal electrode to the DC voltage end, the metal electrode can be multiplexed to supply power to the radio frequency driver. The electro-optical modulator multiplexes the metal electrode and supplies power to the driver of the electro-optical modulator by open-circuit DC coupling. Since there is no need to arrange complex peripheral circuits, the cost and size of the electro-optical modulator are reduced, leading to a miniaturization of the device.

図２に示すように、光導波路層００２は、基板に平行な電気光学結晶層００５と、電気光学結晶層００５の側で基板から離れた側に配置されたリッジ導波路００６を含んでいる。変調電極００３は、リッジ導波路００６の２つの側に配置される。変調電極００３は、リッジ導波路００６によって伝送される光波に対して電気光変調を行うように構成される。このように、変調電極００３はキャパシタを形成し、キャパシタ結合によって変調電極００３間に電界を形成し、リッジ導波路００６によって伝送される光波に対して電気光変調を行うことができる。 As shown in FIG. 2, the optical waveguide layer 002 includes an electro-optic crystal layer 005 parallel to the substrate, and a ridge waveguide 006 disposed on the side of the electro-optic crystal layer 005 away from the substrate. Modulation electrodes 003 are disposed on two sides of the ridge waveguide 006. The modulation electrodes 003 are configured to perform electro-optic modulation on the light waves transmitted by the ridge waveguide 006. In this manner, the modulation electrodes 003 form a capacitor, and an electric field is formed between the modulation electrodes 003 by the capacitor coupling, so that electro-optic modulation can be performed on the light waves transmitted by the ridge waveguide 006.

なお、電気光学結晶層００５とリッジ導波路００６を一体的に形成してもよいことに注意する。例えば、電気光学結晶層００５とリッジ導波路００６の材料は電気光学材料であり、具体的にはニオブ酸リチウム材料である。ニオブ酸リチウム材料の屈折率は、外部から加えられる電気信号の大きさによって変化する。 Note that the electro-optic crystal layer 005 and the ridge waveguide 006 may be integrally formed. For example, the material of the electro-optic crystal layer 005 and the ridge waveguide 006 is an electro-optic material, specifically a lithium niobate material. The refractive index of the lithium niobate material changes depending on the magnitude of the electrical signal applied from the outside.

例えば、基板０１の材料はシリコン（Si）であり、基板０１の表面に絶縁層０２が配置されている。例えば、絶縁層０２の材料は二酸化ケイ素である。光導波路層００２と変調電極００３は絶縁層０２に位置する。 For example, the material of the substrate 01 is silicon (Si), and an insulating layer 02 is disposed on the surface of the substrate 01. For example, the material of the insulating layer 02 is silicon dioxide. The optical waveguide layer 002 and the modulation electrode 003 are located in the insulating layer 02.

本願の他の幾つかの実施形態では、更に図２を参照すると、変調電極の表面の絶縁層に開口部が配置され、開口部に金属電極００４が形成されている。 In some other embodiments of the present application, and with further reference to FIG. 2, an opening is disposed in the insulating layer on the surface of the modulating electrode, and a metal electrode 004 is formed in the opening.

このように、変調電極００３は絶縁層に配置され、変調電極００３の動作中の短絡を回避することができる。 In this way, the modulation electrode 003 is disposed on an insulating layer, and short circuits during operation of the modulation electrode 003 can be avoided.

図３に示すように、光導波路層には、対称的に配置された第１分岐２０２と第２分岐２０１（すなわち、図２のリッジ導波路００６）があり、第１分岐２０２と第２分岐２０１の各々の両側に変調電極（図３の１０と２０）が配置されている。 As shown in FIG. 3, the optical waveguide layer has a first branch 202 and a second branch 201 (i.e., the ridge waveguide 006 in FIG. 2) arranged symmetrically, and a modulation electrode (10 and 20 in FIG. 3) is arranged on both sides of each of the first branch 202 and the second branch 201.

第１分岐２０２の入力端は第２分岐２０１の入力端に結合され、第１分岐２０２の出力端は第２分岐２０１の出力端に結合されている。 The input end of the first branch 202 is coupled to the input end of the second branch 201, and the output end of the first branch 202 is coupled to the output end of the second branch 201.

変調電極は第１分岐２０２と第２分岐２０１の両側に配置され、第１分岐２０２と第２分岐２０１の周囲の電界を変調するように構成されており、第１分岐２０２から出力される光信号の位相と第２分岐２０１から出力される光信号の位相が逆になるようになっている。変調電極の第１端は第１分岐２０２と第２分岐２０１の入力端２１に結合され、変調電極の第２端は第１分岐２０２と第２分岐２０１の出力端２２に結合される。変調電極の第２端は終端抵抗１０４に結合されている。 The modulation electrodes are disposed on both sides of the first branch 202 and the second branch 201 and are configured to modulate the electric field around the first branch 202 and the second branch 201, so that the phase of the optical signal output from the first branch 202 is opposite to the phase of the optical signal output from the second branch 201. A first end of the modulation electrode is coupled to the input end 21 of the first branch 202 and the second branch 201, and a second end of the modulation electrode is coupled to the output end 22 of the first branch 202 and the second branch 201. The second end of the modulation electrode is coupled to the termination resistor 104.

終端抵抗１０４は直列に結合された２つの抵抗器であってもよい。例えば、抵抗値は３２．５オームである。 The termination resistor 104 may be two resistors coupled in series. For example, the resistance is 32.5 ohms.

第１分岐２０２の位相方向と第２分岐２０１の位相方向が逆になることには、第１分岐２０２の分極方向と第２分岐２０１の分極方向が同じであり、変調電極対により第１分岐２０２と第２分岐２０１に印加する電界の方向を調整して、第１分岐２０２の電界の方向と第２分岐２０１の電界の方向が逆になり、第１分岐２０２の位相の方向と第２分岐２０１の位相の方向が逆になるようにすることを含む。 Reversing the phase direction of the first branch 202 and the phase direction of the second branch 201 includes the following: the polarization direction of the first branch 202 and the polarization direction of the second branch 201 are the same, and the direction of the electric field applied to the first branch 202 and the second branch 201 is adjusted by the modulation electrode pair so that the direction of the electric field of the first branch 202 and the direction of the electric field of the second branch 201 are reversed, and the phase direction of the first branch 202 and the phase direction of the second branch 201 are reversed.

あるいは、変調電極対により第１分岐２０２と第２分岐２０１に印加される外部印加電界の方向を同じにし、第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と逆にすることで、第１分岐２０２の位相方向は第２分岐２０１の位相方向と逆になるようにする。 Alternatively, the direction of the externally applied electric field applied to the first branch 202 and the second branch 201 by the modulation electrode pair can be made the same, and the polarization direction of the first branch 202 can be made opposite to the polarization direction of the second branch 201, so that the phase direction of the first branch 202 is opposite to the phase direction of the second branch 201.

例えば、第１分岐２０２と第２分岐２０１は電気光材料、具体的にはニオブ酸リチウム材料を採用している。ニオブ酸リチウム材料の屈折率は、外部から加えられる電気信号の大きさによって変化する。 For example, the first branch 202 and the second branch 201 are made of an electro-optic material, specifically, lithium niobate material. The refractive index of the lithium niobate material changes depending on the magnitude of the electrical signal applied from the outside.

第１分岐２０２及び第２分岐２０１の分極方向は、本願のこの実施形態では制限されない。本願の実装では、図２に示すように、第１分岐２０２及び第２分岐２０１は、Zカットされたニオブ酸リチウム基板上に作成され、Y方向に沿って光を伝送する構造を採用してもよい。 The polarization directions of the first branch 202 and the second branch 201 are not limited in this embodiment of the present application. In the implementation of the present application, the first branch 202 and the second branch 201 may be fabricated on a Z-cut lithium niobate substrate and adopt a structure that transmits light along the Y direction, as shown in FIG.

本願の別の実装では、図３Aに示すように、第１分岐２０２及び第２分岐２０１は、Xカットされたニオブ酸リチウム基板上に作成され、Z方向に沿って光を伝送する構造を代替的に採用してもよい。 In another implementation of the present application, as shown in FIG. 3A, the first branch 202 and the second branch 201 may alternatively be fabricated on an X-cut lithium niobate substrate and have a structure that transmits light along the Z direction.

本願の別の実装では、図３Bに示すように、第１分岐２０２及び第２分岐２０１は、Zカットされたニオブ酸リチウム基板上に作成され、X軸方向に沿って光を伝送する構造を代替的に採用してもよい。 In another implementation of the present application, as shown in FIG. 3B, the first branch 202 and the second branch 201 may alternatively be fabricated on a Z-cut lithium niobate substrate and have a structure that transmits light along the X-axis direction.

本願の別の実装では、図３Cに示すように、第１分岐２０２及び第２分岐２０１は、Yカットされたニオブ酸リチウム基板上に作成され、Z方向に沿って光を伝送する構造を代替的に採用してもよい。 In another implementation of the present application, as shown in FIG. 3C, the first branch 202 and the second branch 201 may alternatively be fabricated on a Y-cut lithium niobate substrate and have a structure that transmits light along the Z direction.

なお、ニオブ酸リチウムは優れた強誘電体材料であり、自発分極と外部印加電界を用いた分極の特徴を持つ。図３Dはニオブ酸リチウム材料の電気ヒステリシス曲線を示す。水平座標は外部印加電界強度E、垂直座標は分極強度P、Psは対応する分極強度のニオブ酸リチウム材料の分極方向である。ニオブ酸リチウム材料に外部から逆電界を印加すると、自発分極の方向が反転する傾向がある。外部から印加された電界が十分に強い場合、イオンは障壁を乗り越え、ある平衡位置から別の平衡位置への遷移を生じる。そのため、分極方向が逆転し、変化トラックは曲線１に従う。この場合、電界強度は低下する。分極強度は、電気ヒステリシスループと呼ばれる別の曲線２に従って変化する。電界強度が０に減少しても、自発分極は存在したままである。この場合、分極方向はA点からB点に変化する、すなわち分極方向が反転する。逆方向に電圧をかけ続け、電界強度が特定の値に達するときのみ、分極強度は０になる。この電圧値を保磁力Ecという。 Lithium niobate is an excellent ferroelectric material, characterized by spontaneous polarization and polarization using an externally applied electric field. Figure 3D shows the electric hysteresis curve of lithium niobate material. The horizontal coordinate is the externally applied electric field strength E, the vertical coordinate is the polarization strength P, and Ps is the polarization direction of the lithium niobate material with the corresponding polarization strength. When an externally applied reverse electric field is applied to the lithium niobate material, the direction of spontaneous polarization tends to reverse. If the externally applied electric field is strong enough, the ions overcome the barrier and a transition occurs from one equilibrium position to another equilibrium position. Therefore, the polarization direction is reversed and the change track follows curve 1. In this case, the electric field strength decreases. The polarization strength changes according to another curve 2, called the electric hysteresis loop. Even if the electric field strength decreases to zero, the spontaneous polarization still exists. In this case, the polarization direction changes from point A to point B, i.e., the polarization direction is reversed. If the voltage continues to be applied in the reverse direction, the polarization strength becomes zero only when the electric field strength reaches a certain value. This voltage value is called the coercive force Ec.

本願のこの実施形態では、パルス電圧を追加して、電気光変調器の第２分岐２０１で分極を実行し、第１分岐２０２の分極方向が第２分岐２０１の分極方向と反対になるようにすることができる。例えば、無線周波数信号を最初に変調器の第１分岐２０２にロードすることができる。ロードされた電界の方向は、図２の矢印で示されている。外部から印加された電界の方向は、方向"+Z"と反対になる。無線周波数信号が、等価変調領域の１／２の長さにロードされた後、電界は第２分岐２０１に変換される。分極後の方向"+Z"は下向きの矢印で示され、電界の方向は変化せず、第１分岐２０２の分極方向と第２分岐２０１の分極方向は逆になる。 In this embodiment of the present application, a pulse voltage can be added to perform polarization in the second branch 201 of the electro-optic modulator, so that the polarization direction of the first branch 202 is opposite to that of the second branch 201. For example, a radio frequency signal can be loaded into the first branch 202 of the modulator first. The direction of the loaded electric field is shown by the arrow in FIG. 2. The direction of the externally applied electric field is opposite to the direction "+Z". After the radio frequency signal is loaded to 1/2 the length of the equivalent modulation area, the electric field is transferred to the second branch 201. The direction "+Z" after polarization is shown by the downward arrow, the electric field direction does not change, and the polarization direction of the first branch 202 and the polarization direction of the second branch 201 are opposite.

さらに、例えば、電気光変調器は、無線周波数ドライバの信号出力端１１（すなわち、電気光変調器のドライバの出力端）と直流電圧端１２をさらに含む。無線周波数ドライバの信号出力端１１は、変調電極の第１端に結合され、無線周波数ドライバの信号出力端１１は、変調信号を入力するように構成される。直流電圧端１２は、終端抵抗１０４を使用して変調電極の第２端に結合され、直流電圧端１２は、直流バイアス電気信号を電気光変調器のドライバに入力するように構成される。 Furthermore, for example, the electro-optical modulator further includes a radio frequency driver signal output end 11 (i.e., the output end of the electro-optical modulator driver) and a DC voltage end 12. The radio frequency driver signal output end 11 is coupled to the first end of the modulation electrode, and the radio frequency driver signal output end 11 is configured to input a modulation signal. The DC voltage end 12 is coupled to the second end of the modulation electrode using a termination resistor 104, and the DC voltage end 12 is configured to input a DC bias electrical signal to the electro-optical modulator driver.

動作中、入力された光波は電気光変調器の入力端を通過した後、１つのY分岐で２つの等しい光波に分割され、２つの等しい光波は各々第１分岐２０２と第２分岐２０１を用いて伝送される。第１分岐２０２と第２分岐２０１は電気光学材料で作られており、外部から加えられた電界の大きさによって電気光学材料の屈折率が変化するため、２つの光信号が第２Y分岐に到達するとき位相差が生じる。 During operation, an input light wave passes through the input end of the electro-optic modulator, and is then split into two equal light waves at one Y branch, which are then transmitted using the first branch 202 and the second branch 201, respectively. The first branch 202 and the second branch 201 are made of electro-optic material, and the refractive index of the electro-optic material changes depending on the magnitude of the externally applied electric field, resulting in a phase difference when the two optical signals reach the second Y branch.

無線周波数ドライバの信号出力端１１から入力された無線周波数信号は、電気光変調のために変調電極に直接結合される。電界強度を調整して光信号の位相差を変化させ、光信号を変調する。最後に、直列に結合された終端抵抗１０４で無線周波数信号を終端する。さらに、終端抵抗１０４に直流バイアス電圧をロードして、電気光変調器のドライバに電力を供給することもできる。 The radio frequency signal input from the signal output terminal 11 of the radio frequency driver is directly coupled to the modulation electrode for electro-optic modulation. The electric field strength is adjusted to change the phase difference of the optical signal, thereby modulating the optical signal. Finally, the radio frequency signal is terminated by the series-coupled termination resistor 104. In addition, a DC bias voltage can be loaded to the termination resistor 104 to supply power to the driver of the electro-optic modulator.

本願の本実施形態で提供される電気光変調器によれば、無線周波数ドライバの信号出力端１１と直流電圧端１２は、変調電極の２つの端に位置する。変調電極は開回路直流結合の方式を採用している。従来の単端子交流結合と比較して、キャパシタ１１１やインダクタ１２１などのフィルタリング部品を配置する必要がなく、周辺回路が大幅に簡略化されている。電気光変調器の性能に影響を与えないことを前提とすれば、電気光変調器の集積度をさらに向上させることができ、高密度パッケージレイアウトの困難さや配線圧力を効果的に低減することができ、チップのコパッケージ化を容易にすることができる。また、変調電極は対称構造を採用しているため、チャープフリー変調を実現でき、信号の伝送品質を確保することができる。 According to the electro-optical modulator provided in this embodiment of the present application, the signal output end 11 and the DC voltage end 12 of the radio frequency driver are located at the two ends of the modulation electrode. The modulation electrode adopts the method of open-circuit DC coupling. Compared with the conventional single-terminal AC coupling, there is no need to arrange filtering components such as the capacitor 111 and the inductor 121, and the peripheral circuit is greatly simplified. On the premise that the performance of the electro-optical modulator is not affected, the integration degree of the electro-optical modulator can be further improved, the difficulty of high-density package layout and wiring pressure can be effectively reduced, and the chip co-packaging can be facilitated. In addition, since the modulation electrode adopts a symmetrical structure, chirp-free modulation can be realized and the signal transmission quality can be ensured.

また、電気光変調器は、プッシュプル方式で変調を実行するため、第１分岐２０２の位相方向と第２分岐２０１の位相方向が逆になり、それにより変調効率を向上する。 In addition, since the electro-optical modulator performs modulation using a push-pull method, the phase direction of the first branch 202 and the phase direction of the second branch 201 are opposite, thereby improving the modulation efficiency.

変調電極の特定の構造は、本願の実施形態において限定されない。本願の実装では、図２に示すように、変調電極は第１電極対２０と第２電極対１０を含み、第１電極対２０は第１分岐２０２の両側に配置され、第２電極対１０は第２分岐２０１の両側に配置される。 The specific structure of the modulating electrode is not limited in the embodiments of the present application. In the implementation of the present application, as shown in FIG. 2, the modulating electrode includes a first electrode pair 20 and a second electrode pair 10, where the first electrode pair 20 is disposed on either side of the first branch 202, and the second electrode pair 10 is disposed on either side of the second branch 201.

本願の実装では、第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と反対である。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と同じである。電気光変調器は、プッシュプル方式で駆動される。 In the present implementation, the polarization direction of the first branch 202 is opposite to that of the second branch 201. The direction of the electric field applied to the first branch 202 by the first electrode pair 20 is the same as the direction of the electric field applied to the second branch 201 by the second electrode pair 10. The electro-optical modulator is driven in a push-pull manner.

例えば、図３に示すように、第１電極対２０と第２電極対１０は直列に結合される。第１電極対２０の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端１１に結合される。第１電極対２０の第２端は第２電極対１０の第１端に結合される。第２電極対１０の第２端は抵抗器に結合され、第２電極対の第２端は直流電圧端１２に結合される。 3 , a first electrode pair 20 and a second electrode pair 10 are coupled in series. A first end of the first electrode pair 20 is coupled to a signal output end 11 of a radio frequency driver. A second end of the first electrode pair 20 is coupled to a first end of a second electrode pair 10. A second end of the second electrode pair 10 is coupled to a resistor, and a second end of the second electrode pair is coupled to a DC voltage end 12.

更に図３を参照する。第１分岐２０２と第２分岐２０１は各々第１部分と第２部分を含む。第１分岐２０２の第１部分は第２分岐２０１の第１部分と反対であり２０１、第１分岐２０２の第２部分は第２分岐２０１の第２部分と反対である。 3 , the first branch 202 and the second branch 201 each include a first portion and a second portion, the first portion of the first branch 202 being opposite the first portion of the second branch 201, and the second portion of the first branch 202 being opposite the second portion of the second branch 201.

第１電極対２０は第１分岐２０２の第１部分の両側に配置され、第２電極対１０は第２分岐２０１の第２部分の両側に配置される。第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と反対である。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と同じである。 The first electrode pair 20 is disposed on either side of a first portion of the first branch 202, and the second electrode pair 10 is disposed on either side of a second portion of the second branch 201. The polarization direction of the first branch 202 is opposite to the polarization direction of the second branch 201. The direction of the electric field applied to the first branch 202 by the first electrode pair 20 is the same as the direction of the electric field applied to the second branch 201 by the second electrode pair 10.

動作中は、無線周波数ドライバの信号出力端１１を用いて、電気光変調器の第１電極対２０に無線周波数信号をロードする。第１電極対２０により、第１分岐２０２の第１部分に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。この場合、第２分岐２０１の第１部分には電界はロードされない。次に、無線周波数信号は、電気光変調器の第２電極対１０にロードされる。第２電極対１０により第２分岐２０１の第２部分に印加する電界の方向は、第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向と同じである。この場合、電界は第１分岐２０２の第２部分にロードされない。この場合、第１分岐２０２の分極方向と第２分岐２０１の分極方向が逆になるため、第１分岐２０２から出力される光信号の位相が第２分岐２０１から出力される光信号の位相と逆になる。したがって、プッシュプル変調方式が実装され、変調効率が向上する。 In operation, a radio frequency signal is loaded onto the first electrode pair 20 of the electro-optical modulator using the signal output 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first part of the first branch 202 is indicated by a downward arrow. In this case, no electric field is loaded onto the first part of the second branch 201. The radio frequency signal is then loaded onto the second electrode pair 10 of the electro-optical modulator. The direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second part of the second branch 201 is the same as the direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first branch 202. In this case, the polarization direction of the first branch 202 and the polarization direction of the second branch 201 are opposite, so that the phase of the optical signal output from the first branch 202 is opposite to the phase of the optical signal output from the second branch 201. Thus, a push-pull modulation scheme is implemented, improving the modulation efficiency.

別の例では、図４に示すように、第１電極対２０と第２電極対１０は並列に結合される。第１電極対２０の第１端と第２電極対１０の第１端の両方が、無線周波数ドライバの信号出力端１１に結合されている。第１電極対２０の第２端と第２電極対１０の第２端の両方が抵抗器に結合されている。更に、第１電極対２０の第２端と第２電極対１０の第２端が直流電圧端１２に結合される。第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と反対である。 In another example, as shown in Fig. 4, the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 are coupled in parallel. Both the first end of the first electrode pair 20 and the first end of the second electrode pair 10 are coupled to the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. Both the second end of the first electrode pair 20 and the second end of the second electrode pair 10 are coupled to a resistor. Furthermore, the second end of the first electrode pair 20 and the second end of the second electrode pair 10 are coupled to the DC voltage terminal 12. The polarization direction of the first branch 202 is opposite to that of the second branch 201.

一群の差動入力信号が、無線周波数ドライバの信号出力端１１に追加される。第１電極対２０と第２電極対１０は、各々第１電極と第２電極を含む。第１電極対２０の第１電極は第１分岐２０２の上側にあり、第１電極対２０の第２電極は第１分岐２０２の下側にある。第２電極対１０の第１電極は第２分岐２０１の上側にあり、第２電極対１０の第２電極は第２分岐２０１の下側にある。 A set of differential input signals is applied to the signal output 11 of the radio frequency driver. The first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 each include a first electrode and a second electrode. The first electrode of the first electrode pair 20 is on the upper side of the first branch 202, and the second electrode of the first electrode pair 20 is on the lower side of the first branch 202. The first electrode of the second electrode pair 10 is on the upper side of the second branch 201, and the second electrode of the second electrode pair 10 is on the lower side of the second branch 201.

第１電極対２０の第１電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の正極に結合され、第１電極対２０の第２電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の負極に結合されている。第２電極対１０の第１電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の正極に結合され、第２電極対１０の第２電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の負極に結合されている。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と同じである。 The first electrode of the first electrode pair 20 is coupled to the positive pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver, and the second electrode of the first electrode pair 20 is coupled to the negative pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The first electrode of the second electrode pair 10 is coupled to the positive pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver, and the second electrode of the second electrode pair 10 is coupled to the negative pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first branch 202 is the same as the direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second branch 201.

動作中は、無線周波数ドライバの信号出力端子１１を用いて、電気光変調器の第１電極対２０と第２電極対１０に同時に無線周波数信号がロードされる。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加される電界の方向は下向きの矢印で示される。第２電極対１０により第２分岐２０１に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。第１分岐２０２の分極方向と第２分岐２０１の分極方向が逆になるため、第１分岐２０２から出力される光信号の位相と第２分岐２０１から出力される光信号の位相が逆になる。最後に、終端抵抗１０４で無線周波数信号が終端される。 In operation, a radio frequency signal is loaded simultaneously to the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 of the electro-optic modulator using the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first branch 202 is indicated by a downward arrow. The direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second branch 201 is indicated by a downward arrow. Since the polarization directions of the first branch 202 and the second branch 201 are opposite, the phase of the optical signal output from the first branch 202 and the phase of the optical signal output from the second branch 201 are opposite. Finally, the radio frequency signal is terminated at the termination resistor 104.

本願の別の実装では、第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と同じである。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と反対である。電気光変調器は、プッシュプル方式で駆動される。 In another implementation of the present application, the polarization direction of the first branch 202 is the same as the polarization direction of the second branch 201. The direction of the electric field applied to the first branch 202 by the first electrode pair 20 is opposite to the direction of the electric field applied to the second branch 201 by the second electrode pair 10. The electro-optical modulator is driven in a push-pull manner.

図５に示すように、電気光変調器は、第１電極対２０、第２電極対１０、第３電極対３０を含む。第１電極対２０、第２電極対１０、及び第３電極対３０は直列に結合される。第１電極対２０の第１端は無線周波数ドライバの信号出力端１１に結合される。第１電極対２０の第２端は第２電極対１０の第１端に結合される。第３電極対３０の第１端は第２電極対１０の第２端に結合される。第３電極対３０の第２端は、抵抗器に結合されている。第２電極対１０の第２端は直流電圧端１２に結合される。 As shown in FIG. 5, the electro-optical modulator includes a first electrode pair 20, a second electrode pair 10, and a third electrode pair 30. The first electrode pair 20, the second electrode pair 10, and the third electrode pair 30 are coupled in series. A first end of the first electrode pair 20 is coupled to a signal output end 11 of the radio frequency driver. A second end of the first electrode pair 20 is coupled to a first end of the second electrode pair 10. A first end of the third electrode pair 30 is coupled to a second end of the second electrode pair 10. A second end of the third electrode pair 30 is coupled to a resistor. A second end of the second electrode pair 10 is coupled to a DC voltage end 12.

第１分岐２０２と第２分岐２０１はともにS字状に分布している。第１分岐２０２と第２分岐２０１はそれぞれ互いに平行な第１部分、第２部分、第３部分を含む。第２部分は第１部分と第３部分の間に配置される。第１電極対２０は第１分岐２０２の第１部分の２つの側に配置され、第２電極対１０は第２分岐２０１の第２部分の２つの側に配置され、第３電極対３０は第１分岐２０２の第３部分の２つの側に配置される。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と反対である。第１電極対３０により第１分岐に印加される電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加される電界の方向と反対である。第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と同じである。 The first branch 202 and the second branch 201 are both distributed in an S-shape. The first branch 202 and the second branch 201 each include a first portion, a second portion, and a third portion that are parallel to each other. The second portion is disposed between the first portion and the third portion. The first electrode pair 20 is disposed on two sides of the first portion of the first branch 202, the second electrode pair 10 is disposed on two sides of the second portion of the second branch 201, and the third electrode pair 30 is disposed on two sides of the third portion of the first branch 202. The direction of the electric field applied to the first branch 202 by the first electrode pair 20 is opposite to the direction of the electric field applied to the second branch 201 by the second electrode pair 10. The direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair 30 is opposite to the direction of the electric field applied to the second branch 201 by the second electrode pair 10. The polarization direction of the first branch 202 is the same as the polarization direction of the second branch 201.

動作中は、無線周波数ドライバの信号出力端１１を用いて、電気光変調器の第１電極対２０に無線周波数信号をロードする。第１電極対２０を用いて、第１分岐２０２の第１部分に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。この場合、第２分岐２０１の第１部分には電界はロードされない。その後、光路と電界は１８０°回転し、導波路と電極を回転させて、電気光変調器の第２電極対１０に無線周波数信号をロードする。第２電極対１０により第２分岐２０１の第２部分に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。この場合、電界は第１分岐２０２の第２部分にロードされない。その後、再び光路と電界は１８０°回転し、導波路と電極を回転させて、電気光変調器の第３電極対３０に無線周波数信号をロードする。第１電極対３０により第１分岐２０２の第３部分に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。この場合、第２分岐２０１の第３部分には電界がロードされない。最後に終端抵抗１０４で無線周波数信号が終端する。 In operation, a radio frequency signal is loaded onto the first electrode pair 20 of the electro-optical modulator using the signal output 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied to the first part of the first branch 202 using the first electrode pair 20 is shown by a downward arrow. In this case, no electric field is loaded onto the first part of the second branch 201. The optical path and electric field are then rotated by 180°, rotating the waveguide and electrodes to load a radio frequency signal onto the second electrode pair 10 of the electro-optical modulator. The direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second part of the second branch 201 is shown by a downward arrow. In this case, no electric field is loaded onto the second part of the first branch 202. The optical path and electric field are then rotated again by 180°, rotating the waveguide and electrodes to load a radio frequency signal onto the third electrode pair 30 of the electro-optical modulator. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 30 to the third part of the first branch 202 is shown by a downward arrow. In this case, no electric field is loaded onto the third part of the second branch 201. Finally, the radio frequency signal terminates at termination resistor 104.

本願の別の実装では、図６に示すように、第１電極対と第２電極対１０が並列に結合される。一群の差動入力信号が、無線周波数ドライバの信号出力端１１に追加され、S+S－及びS+S－の入力方式が採用される。第１電極対２０及び第２電極対１０の第１端は、無線周波数ドライバの信号出力端１１に別々に結合される。第１電極対２０と第２電極対１０の両方の第２端が、抵抗器に結合されている。第１電極対２０の第２端と第２電極対１０の第２端は、各々直流電圧端１２に結合される。第１分岐２０２の分極方向は第２分岐２０１の分極方向と同じである。 In another implementation of the present application, the first electrode pair and the second electrode pair 10 are coupled in parallel, as shown in Fig. 6. A group of differential input signals are added to the signal output terminal 11 of the radio frequency driver, and an input mode of S+S- and S+S- is adopted. The first ends of the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 are separately coupled to the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The second ends of both the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 are coupled to a resistor. The second ends of the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 are respectively coupled to the DC voltage terminal 12. The polarization direction of the first branch 202 is the same as that of the second branch 201.

第１電極対２０と第２電極対１０は、各々第１電極と第２電極を含む。第１電極対２０の第１電極は第１分岐２０２の上側にあり、第１電極対２０の第２電極は第１分岐２０２の下側にある。第２電極対１０の第１電極は第２分岐２０１の上側にあり、第２電極対１０の第２電極は第２分岐２０１の下側にある。 The first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 each include a first electrode and a second electrode. The first electrode of the first electrode pair 20 is on the upper side of the first branch 202, and the second electrode of the first electrode pair 20 is on the lower side of the first branch 202. The first electrode of the second electrode pair 10 is on the upper side of the second branch 201, and the second electrode of the second electrode pair 10 is on the lower side of the second branch 201.

第１電極対２０の第１電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の正極に結合され、第１電極対２０の第２電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の負極に結合されている。第２電極対１０の第１電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の負極に結合され、第２電極対１０の第２電極は無線周波数ドライバの信号出力端子１１の正極に結合されている。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加する電界の方向は、第２電極対１０により第２分岐２０１に印加する電界の方向と反対である。 The first electrode of the first electrode pair 20 is coupled to the positive pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver, and the second electrode of the first electrode pair 20 is coupled to the negative pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The first electrode of the second electrode pair 10 is coupled to the negative pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver, and the second electrode of the second electrode pair 10 is coupled to the positive pole of the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first branch 202 is opposite to the direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second branch 201.

動作中は、無線周波数ドライバの信号出力端子１１を用いて、電気光変調器の第１電極対２０と第２電極対１０に同時に無線周波数信号がロードされる。第１電極対２０により第１分岐２０２に印加される電界の方向は下向きの矢印で示される。第２電極対１０により第２分岐２０１に印加される電界の方向を下向きの矢印で示す。第１分岐２０２の分極方向と第２分岐回路２０１の分極方向が同じになるため、第１分岐２０２から出力される光信号の位相と第２分岐２０１から出力される光信号の位相が逆になる。最後に、終端抵抗１０４で無線周波数信号が終端される。 In operation, a radio frequency signal is loaded simultaneously to the first electrode pair 20 and the second electrode pair 10 of the electro-optical modulator using the signal output terminal 11 of the radio frequency driver. The direction of the electric field applied by the first electrode pair 20 to the first branch 202 is indicated by a downward arrow. The direction of the electric field applied by the second electrode pair 10 to the second branch 201 is indicated by a downward arrow. Since the polarization direction of the first branch 202 and the polarization direction of the second branch circuit 201 are the same, the phase of the optical signal output from the first branch 202 and the phase of the optical signal output from the second branch 201 are opposite. Finally, the radio frequency signal is terminated by the termination resistor 104.

上記の実施形態で比較すると、電気光変調器は小型で周辺回路がなく、コパッケージに適しているなどの特徴があることがわかる。 Compared to the above embodiments, electro-optic modulators have features such as being small, having no peripheral circuitry, and being suitable for co-packaging.

本願の実施形態は、光チップを更に提供する。光チップは、基板０１、電気光変調器、及び基板上に配置された他のコンポーネントを含むことができる。他のコンポーネントは、結合導波路を使用して電気光変調器に結合されることができる。 Embodiments of the present application further provide an optical chip. The optical chip may include a substrate 01, an electro-optical modulator, and other components disposed on the substrate. The other components may be coupled to the electro-optical modulator using a coupling waveguide.

他のコンポーネントは、レーザダイオード、半導体光増幅器、及び光電検出器の少なくとも１つであることができる。同じ基板上に１つのタイプの複数のコンポーネントがあってもよく、コンポーネントは必要な結合シーケンスで結合されていてもよいことが理解できる。 The other components can be at least one of a laser diode, a semiconductor optical amplifier, and a photoelectric detector. It is understood that there may be multiple components of one type on the same substrate, and that the components may be bonded in any required bonding sequence.

図７は、本願の実施形態による光チップの構造の概略図である。図７に示すように、光チップは、基板０１、基板上に配置された電気光変調器、入力導波路０１０、及び出力導波路０１１を含む。 Figure 7 is a schematic diagram of the structure of an optical chip according to an embodiment of the present application. As shown in Figure 7, the optical chip includes a substrate 01, an electro-optic modulator disposed on the substrate, an input waveguide 010, and an output waveguide 011.

本願の実施形態においては、変調電極の材料は限定されない。本願の実装においては、変調電極００３の材料は、銅（Cu）や亜鉛（Zn）などの金属材料である。 In the embodiment of the present application, the material of the modulation electrode is not limited. In the implementation of the present application, the material of the modulation electrode 003 is a metal material such as copper (Cu) or zinc (Zn).

本願の別の実施形態においては、変調電極００３の材料は透過導電性酸化物（Transparent Conductive Oxide, TCO）であり、TCOは高い導電性を有し、比較的少ない量の光を吸収する。TCOがAuに代わってより低い層の電極として機能するとき、電極距離はさらに短縮されるので、光照射領域の電界強度が向上し、それにより電気光変調器の変調効率が向上する。従来の変調電極の場合のチップ長と比較して、同じ位相変調を実施する対応するチップの長さが短くなり、チップの小型化に役立つ。 In another embodiment of the present application, the material of the modulation electrode 003 is a transparent conductive oxide (TCO), which has high conductivity and absorbs a relatively small amount of light. When TCO serves as the electrode of the lower layer instead of Au, the electrode distance is further shortened, so that the electric field strength in the light-irradiated area is improved, thereby improving the modulation efficiency of the electro-optic modulator. Compared with the tip length in the case of the conventional modulation electrode, the length of the corresponding tip performing the same phase modulation is shortened, which helps to miniaturize the chip.

例えば、光チップはさらに光源０１４と光電検出器０１２を更に含む。例えば、光源０１４と二酸化ケイ素層は基板０１の表面に平行に配置されている。光電検出器０１２は二酸化ケイ素層の表面に配置されている。光源０１４は発光するように構成されている。入力導波路０１０は、光源０１４によって放射された光を電気光変調器に伝送するように構成されている。電気光変調器は、光源０１４によって放射された光を変調するように構成されている。光電検出器０１２は、結合導波路０１３を使用して、電気光変調器００１の出力導波路０１１に結合されることができる。光電検出器０１２は、電気光変調器によって変調された光信号を検出することができる。 For example, the optical chip further includes a light source 014 and a photoelectric detector 012. For example, the light source 014 and the silicon dioxide layer are arranged parallel to the surface of the substrate 01. The photoelectric detector 012 is arranged on the surface of the silicon dioxide layer. The light source 014 is configured to emit light. The input waveguide 010 is configured to transmit the light emitted by the light source 014 to the electro-optical modulator. The electro-optical modulator is configured to modulate the light emitted by the light source 014. The photoelectric detector 012 can be coupled to the output waveguide 011 of the electro-optical modulator 001 using the coupling waveguide 013. The photoelectric detector 012 can detect the optical signal modulated by the electro-optical modulator.

本願の実施形態は、電気チップと前述の光チップを含む集積チップをさらに提供する。 Embodiments of the present application further provide an integrated chip that includes an electrical chip and the optical chip described above.

光チップ内の電気光変調器は、図２、図４、図５、又は図６に示す構造を有してもよい。光チップのサイズは比較的小さく、溶接により電気チップと一緒にパッケージされてもよい。 The electro-optical modulator in the optical chip may have the structure shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, or FIG. 6. The optical chip is relatively small in size and may be packaged together with the electrical chip by welding.

図９に示すように、電気チップを光チップの表面に配置し、はんだボールを用いて溶接により電気チップを光チップに結合する。 As shown in Figure 9, the electrical chip is placed on the surface of the optical chip, and the electrical chip is welded to the optical chip using solder balls.

前述の説明は、単に本願の特定の実装であり、本願の保護範囲を限定することを意図しない。本願に開示された技術的範囲内の変更又は代替は、本願の保護範囲に含まれる。したがって、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うべきである。
The above description is merely a specific implementation of the present application, and is not intended to limit the protection scope of the present application. Any modifications or replacements within the technical scope disclosed in the present application shall be included in the protection scope of the present application. Therefore, the protection scope of the present application should be subject to the protection scope of the claims.

Claims (14)

電気光変調器であって、前記電気光変調器は基板の表面に配置され、前記電気光変調器は、
前記基板上に配置された光導波路層であって、前記基板に平行な電気－光結晶層と、前記基板と離れた前記電気－光結晶層の側に配置されたリッジ導波路と、を含み、前記リッジ導波路は対称的に配置された第１分岐と第２分岐を含み、前記第１分岐の入力端は前記第２分岐の入力端に結合され、前記第１分岐の出力端は前記第２分岐の出力端に結合される、光導波路層と、
前記光導波路層に配置された変調電極であって、前記変調電極は、前記リッジ導波路の光の伝搬方向に沿って前記リッジ導波路の両側に配置され、前記リッジ導波路を挟んでキャパシタを形成するよう配置される、変調電極と、
前記変調電極に配置され、前記変調電極に電気的に結合された金属電極と、
を含み、
前記金属電極の第１端は無線周波数ドライバに結合され、
前記金属電極は、前記無線周波数ドライバにより入力される変調信号を受信するよう構成され、前記変調電極は、前記変調信号に基づき、前記リッジ導波路により伝送される光波に電気光変調を実行するよう構成され、
前記金属電極の第２端は直流電圧端に結合され、前記直流電圧端は、電圧信号を入力し、前記金属電極を用いて前記電気光変調器にバイアス電圧を提供するよう構成される、電気光変調器。 An electro-optic modulator, the electro-optic modulator being disposed on a surface of a substrate, the electro-optic modulator comprising:
an optical waveguide layer disposed on the substrate, the optical waveguide layer including an electro-optical crystal layer parallel to the substrate and a ridge waveguide disposed on a side of the electro-optical crystal layer remote from the substrate, the ridge waveguide including a first branch and a second branch symmetrically disposed, an input end of the first branch coupled to an input end of the second branch and an output end of the first branch coupled to an output end of the second branch;
a modulation electrode disposed on the optical waveguide layer, the modulation electrodes being disposed on both sides of the ridge waveguide along a direction of light propagation in the ridge waveguide so as to sandwich the ridge waveguide to form a capacitor;
a metal electrode disposed on the modulation electrode and electrically coupled to the modulation electrode;
Including,
a first end of the metal electrode coupled to a radio frequency driver;
the metal electrode is configured to receive a modulation signal input by the radio frequency driver, and the modulation electrode is configured to perform electro-optic modulation on an optical wave transmitted by the ridge waveguide based on the modulation signal;
The second end of the metal electrode is coupled to a DC voltage end configured to input a voltage signal and provide a bias voltage to the electro-optic modulator using the metal electrode. 前記基板の前記表面に配置された絶縁層を更に含み、前記光導波路層と前記変調電極は、前記絶縁層の表面に配置され、前記変調電極の表面上の前記絶縁層に開口が配置され、前記金属電極は前記開口に形成される、請求項１に記載の電気光変調器。 2. The electro-optic modulator of claim 1, further comprising an insulating layer disposed on the surface of the substrate, the optical waveguide layer and the modulating electrode being disposed on the surface of the insulating layer, an opening being disposed in the insulating layer on the surface of the modulating electrode, and the metal electrode being formed in the opening. 前記金属電極は連続的に配置され、前記変調電極は不連続に配置され、前記不連続に配置された変調電極は、複数の前記キャパシタを形成する、請求項１又は２に記載の電気光変調器。 3. The electro-optic modulator according to claim 1 , wherein the metal electrodes are continuously arranged and the modulation electrodes are discontinuously arranged, and the discontinuously arranged modulation electrodes form a plurality of the capacitors . 前記変調電極が第１電極対と第２電極対を含み、前記第１電極対は前記第１分岐の光の伝搬方向に沿って前記第１分岐の両側に対称的に配置され、前記第２電極対は前記第２分岐の光の伝搬方向に沿って前記第２分岐の両側に対称的に配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電気光変調器。 The electro-optical modulator of any one of claims 1 to 3, wherein the modulation electrode includes a first electrode pair and a second electrode pair, the first electrode pair being symmetrically arranged on both sides of the first branch along the propagation direction of light in the first branch, and the second electrode pair being symmetrically arranged on both sides of the second branch along the propagation direction of light in the second branch. 前記光導波路層が電気光学材料を採用し、前記第１電極対によって前記第１分岐に印加される電界の方向は、前記第２電極対によって前記第２分岐に印加される電界の方向と同じであり、前記第１分岐から出力される光信号の位相は前記第２分岐から出力される光信号の位相と反対である、請求項４に記載の電気光変調器。 5. The electro-optical modulator of claim 4, wherein the optical waveguide layer employs an electro-optical material, the direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair is the same as the direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair, and the phase of the optical signal output from the first branch is opposite to the phase of the optical signal output from the second branch. 前記第１電極対の第１端が無線周波数ドライバの信号出力端に結合され、前記第１電極対の第２端が前記第２電極対の第１端に結合され、前記第２電極対の第２端が終端抵抗に結合され、
前記第１分岐と前記第２分岐は各々第１部分と第２部分を含み、前記第１分岐の前記第１部分は前記第１分岐のうち前記無線周波数ドライバの前記信号出力端に近い部分に配置され、前記第２分岐の前記第１部分は前記第２分岐のうち前記終端抵抗に近い部分に配置され、前記第１分岐の前記第２部分は前記第１分岐のうち前記終端抵抗に近い部分に配置され、前記第２分岐の前記第２部分は前記第２分岐のうち前記無線周波数ドライバの前記信号出力端に近い部分に配置され、
前記第１電極対は前記第１分岐の光の伝搬方向に沿って前記第１分岐の前記第１部分の両側に配置され、前記第２電極対は前記第２分岐の光の伝搬方向に沿って前記第２分岐の前記第２部分の両側に配置される、請求項５に記載の電気光変調器。 a first end of the first electrode pair is coupled to a signal output of a radio frequency driver, a second end of the first electrode pair is coupled to a first end of the second electrode pair, and a second end of the second electrode pair is coupled to a termination resistor;
each of the first branch and the second branch includes a first portion and a second portion, the first portion of the first branch being disposed in a portion of the first branch close to the signal output end of the radio frequency driver, the first portion of the second branch being disposed in a portion of the second branch close to the termination resistor , the second portion of the first branch being disposed in a portion of the first branch close to the termination resistor, and the second portion of the second branch being disposed in a portion of the second branch close to the signal output end of the radio frequency driver ;
6. The electro-optical modulator of claim 5, wherein the first electrode pair is disposed on both sides of the first portion of the first branch along the light propagation direction of the first branch , and the second electrode pair is disposed on both sides of the second portion of the second branch along the light propagation direction of the second branch. 前記第１電極対と前記第２電極対の前記第１端は、無線周波数ドライバの信号出力端に別々に結合され、前記第１電極対と前記第２電極対の両方の第２端は、終端抵抗に結合され、
前記第１電極対は第１電極と第２電極を含み、前記第２電極対は第３電極と第４電極を含み、前記第１電極と前記第４電極は前記第１分岐と前記第２分岐の間に位置し、前記第１電極と前記第３電極は前記無線周波数ドライバの前記信号出力端の正極に結合され、前記第２電極と前記第４電極は前記無線周波数ドライバの前記信号出力端の負極に結合されている、請求項５に記載の電気光変調器。 the first ends of the first electrode pair and the second electrode pair are separately coupled to a signal output of a radio frequency driver, and the second ends of both the first electrode pair and the second electrode pair are coupled to a termination resistor;
6. The electro-optical modulator of claim 5, wherein the first electrode pair includes a first electrode and a second electrode, the second electrode pair includes a third electrode and a fourth electrode, the first electrode and the fourth electrode are located between the first branch and the second branch, the first electrode and the third electrode are coupled to a positive pole of the signal output of the radio frequency driver, and the second electrode and the fourth electrode are coupled to a negative pole of the signal output of the radio frequency driver. 前記第１電極対によって前記第１分岐に印加される電界の方向は、前記第２電極対によって前記第２分岐に印加される電界の方向と反対であり、前記第１分岐から出力される光信号の位相は前記第２分岐から出力される光信号の位相と同じである、請求項４に記載の電気光変調器。 5. The electro-optical modulator of claim 4, wherein a direction of the electric field applied to the first branch by the first electrode pair is opposite to a direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair, and a phase of the optical signal output from the first branch is the same as a phase of the optical signal output from the second branch. 前記変調電極が更に第３電極対を含み、前記第１電極対の第１端が前記無線周波数ドライバの信号出力端に結合され、前記第１電極対の第２端が前記第２電極対の第１端に結合され、前記第３電極対の第１端が前記第２電極対の第２端に結合され、前記第３電極対の第２端が終端抵抗に結合され、
前記第１分岐と前記第２分岐は各々、S字状に分布して互いに平行である第１部分、第２部分、及び第３部分を含み、前記第２部分は前記第１部分と前記第３部分の間に位置し、前記第１電極対は前記第１分岐の光の伝搬方向に沿って前記第１分岐の前記第１部分の両側に配置され、前記第２電極対は前記第２分岐の光の伝搬方向に沿って前記第２分岐の前記第２部分の両側に配置され、前記第３電極対は前記第１分岐の光の伝搬方向に沿って前記第１分岐の前記第３部分の両側に配置され、
前記第３電極対により前記第１分岐に印加される電界の方向は、前記第２電極対により前記第２分岐に印加される電界の方向と反対である、請求項８に記載の電気光変調器。 the modulation electrode further includes a third electrode pair, a first end of the first electrode pair is coupled to a signal output of the radio frequency driver, a second end of the first electrode pair is coupled to a first end of the second electrode pair, a first end of the third electrode pair is coupled to a second end of the second electrode pair, and a second end of the third electrode pair is coupled to a termination resistor;
the first branch and the second branch each include a first portion, a second portion, and a third portion that are distributed in an S-shape and are parallel to each other, the second portion is located between the first portion and the third portion, the first electrode pair is disposed on both sides of the first portion of the first branch along a light propagation direction of the first branch, the second electrode pair is disposed on both sides of the second portion of the second branch along a light propagation direction of the second branch, and the third electrode pair is disposed on both sides of the third portion of the first branch along a light propagation direction of the first branch ,
9. The electro-optic modulator of claim 8 , wherein a direction of the electric field applied to the first branch by the third electrode pair is opposite to a direction of the electric field applied to the second branch by the second electrode pair. 前記第１電極対と前記第２電極対の前記第１端は、無線周波数ドライバの信号出力端に別々に結合され、前記第１電極対と前記第２電極対の両方の第２端は、終端抵抗に結合され、
前記第１電極対は第１電極と第２電極を含み、前記第２電極対は第３電極と第４電極を含み、前記第１電極と前記第４電極は前記第１分岐と前記第２分岐の間に位置し、前記第１電極と前記第４電極は前記無線周波数ドライバの前記信号出力端の負極に結合され、前記第２電極と前記第３電極は前記無線周波数ドライバの前記信号出力端の正極に結合されている、請求項８に記載の電気光変調器。 the first ends of the first electrode pair and the second electrode pair are separately coupled to a signal output of a radio frequency driver, and the second ends of both the first electrode pair and the second electrode pair are coupled to a termination resistor;
9. The electro-optical modulator of claim 8, wherein the first electrode pair includes a first electrode and a second electrode, the second electrode pair includes a third electrode and a fourth electrode, the first electrode and the fourth electrode are located between the first branch and the second branch, the first electrode and the fourth electrode are coupled to a negative terminal of the signal output of the radio frequency driver, and the second electrode and the third electrode are coupled to a positive terminal of the signal output of the radio frequency driver. 光チップであって、基板と、請求項１～１０のいずれかに記載の電気光変調器とを含み、前記電気光変調器が前記基板の表面に配置されている、光チップ。 An optical chip comprising: a substrate; and an electro-optical modulator according to any one of claims 1 to 10 , said electro-optical modulator being disposed on a surface of said substrate. 入力導波路と出力導波路を更に含み、前記入力導波路が光導波路層の入力端に結合され、前記出力導波路が前記光導波路層の出力端に結合されている、請求項１１に記載の光チップ。 The optical chip of claim 11 , further comprising an input waveguide and an output waveguide, the input waveguide being coupled to an input end of an optical waveguide layer, and the output waveguide being coupled to an output end of the optical waveguide layer. 光電検出器を更に含み、前記光電検出器は、結合導波路を使用して前記出力導波路に結合され、前記光電検出器は変調された光信号を検出するように構成される、請求項１２に記載の光チップ。 The optical chip of claim 12 , further comprising a photodetector, the photodetector coupled to the output waveguide using a coupling waveguide, the photodetector configured to detect a modulated optical signal. 集積チップであって、電気チップと、請求項１１～１３のいずれかに記載の光チップと、を含み、前記電気チップは前記光チップの表面に配置され、前記電気チップははんだボールを使用して溶接によって前記光チップに結合される、集積チップ。
An integrated chip comprising an electrical chip and an optical chip according to any one of claims 11 to 13 , wherein the electrical chip is disposed on a surface of the optical chip, and the electrical chip is coupled to the optical chip by welding using solder balls.