【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信领域，特别涉及基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件。
技术介绍
1、pockels电光效应也称为线性电光效应，是指介质中的折射率随着电场的变化而发生线性改变的现象。这种效应是光电子学中非常重要的一部分，对于调制和控制光信号具有广泛的应用。例如利用线性电光效应可以制造电光调制器，通过调节电场的强度，控制光信号的幅度和相位，从而实现光信号的调制，也可以用于光开关和可调谐滤波器等光学器件。
2、电光聚合物也叫极化聚合物，是一种具有pockels电光效应的聚合物，具有较大的电光系数、超快的响应速度和易于旋涂成膜特性，因此特别适合于集成到不具有电光效应的硅、氮化硅和二氧化硅等光波导器件上，从而赋予光波导器件电光调谐的灵活性和可实时调整的能力。这类聚合物通常由基础聚合物与具有非中心对称结构的电活性分子(称为发色团或生色团)组成。电光聚合物在常态下是没有pockels电光效应的，需要通过极化过程产生电光效应。电光聚合物的极化是指在聚合物的玻璃化温度附近并加载外部电场时，聚合物内部生色团分子沿电场方向有序排列。这种极化会导致聚合物的折射率发生变化，使其在电场作用下表现出pockels电光效应。极化的效率对电光聚合物的器件内电光系数有重大的影响，从而影响器件的电光调谐效率。
3、现有的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，在对电光聚合物混合集成波导的极化操作中，为了得到尽可能高的电光系数，通常依据经验直接施加较高(通常>60v/微米)电压一次极化到位。受现有波导器件的制备工艺影响，在电极的
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，通过提升电光聚合物混合极化效率，实现电光系数和电光调谐效率提升，同时还避免了器件击穿问题。
2、本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，包括硅基二氧化硅层、作为芯层传输光的光波导、至少两个金属调制电极、以及电光聚合物，所述光波导设于硅基二氧化硅层上并位于两金属调制电极之间，所述金属调制电极与光波导同层设置；所述电光聚合物设于光波导并向两金属调制电极上方延伸，使其完全覆盖金属调制电极以形成覆盖层，通过多次极化电光聚合物材料提升偶极生色团分子有序排列数量，进而提升该器件的电光系数和电光调制效率。
4、进一步的，所述多次极化电光聚合物材料使偶极生色团分子有序排列的方法如下：
5、(1)根据两金属调制电极间距和电光聚合物的玻璃化转变温度设置第一次极化参数，极化参数包括极化电场和极化温度，其中极化电场为40v/微米-60v/微米，极化温度略低于电光聚合物材料对应的玻璃化转变温度；对两个金属调制电极施加电场，并提升温度至电光聚合物的玻璃化转变温度后进行降温，待降至室温撤去电场，完成电光聚合物的第一次极化；
6、(2)调整极化电场或温度，或同时调整极化电场和极化温度，按照步骤(1)的极化过程进行第二次极化；
7、(3)结合极化电流变化，评估是否需要进行再一次的极化；若极化电流在电场恒定时出现变化接近介电击穿临界值，则结束极化；否则返回步骤(2)进行再一次极化。
8、更进一步的，所述第一次设置的极化温度低于电光聚合物材料对应的玻璃化转变温度1℃～2℃。
9、进一步的，所述光波导为硅波导、氮化硅波导、单氧化硅波导或二氧化硅波导。
10、进一步的，所述光波导与硅基二氧化硅层之间还设有掩埋层。
11、本专利技术提供的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，是通过多次极化电光聚合物材料提高极化效率和极化成功率，并有效避免过高的极化电场和温度造成的光波导介电击穿，使器件具备更高调谐功率。具体的：
12、在第一次极化过程中，通过施加较低的电场，去掉电光聚合物的杂质，如水蒸气和带电粒子等，避免高压对光波导造成破坏性损伤。在后续极化过程中，逐步提升施加的电场电压，使器件能够耐受更高的电场强度，提高器件极化效率。在极化时的高温和高电压下，电光聚合物中的偶极生色团分子的有序排列产生电光聚合物的电光效应；在第一次极化时，采用电压相对较低，一部分分子将先进行有序排列，产生较低的电光系数。在后续提高电压进行极化时，未有序排列的分子会逐渐排列得有序，且较直接加高电压极化时更容易，因此提高了器件内电光系数。
13、与现有技术相比，本专利技术经过充分极化的电光聚合物拥有更大的电光系数，因此，本专利技术有望实现氮化硅和电光聚合物混合集成光波导器件驱动电压的降低，使其在尺寸较小的情况下仍可直接被cmos芯片驱动，这对于实现高密度光电混合集成具有重大意义。
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1.基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，包括硅基二氧化硅层、作为芯层传输光的光波导、至少两个金属调制电极、以及电光聚合物，其特征在于：所述光波导设于硅基二氧化硅层上并位于两金属调制电极之间，所述金属调制电极与光波导同层设置；所述电光聚合物设于光波导并向两金属调制电极上方延伸，通过多次极化电光聚合物材料提升偶极生色团分子有序排列数量。
2.根据权利要求1所述的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，其特征在于，所述多次极化电光聚合物材料步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，其特征在于：所述第一次设置的极化温度低于电光聚合物材料对应的玻璃化转变温度1℃～2℃。
4.根据权利要求1所述的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，其特征在于：所述光波导为硅波导、氮化硅波导、单氧化硅波导或二氧化硅波导。
5.根据权利要求1所述的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，其特征在于：所述光波导与硅基二氧化硅层之间还设有掩埋层。
【技术特征摘要】
1.基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，包括硅基二氧化硅层、作为芯层传输光的光波导、至少两个金属调制电极、以及电光聚合物，其特征在于：所述光波导设于硅基二氧化硅层上并位于两金属调制电极之间，所述金属调制电极与光波导同层设置；所述电光聚合物设于光波导并向两金属调制电极上方延伸，通过多次极化电光聚合物材料提升偶极生色团分子有序排列数量。
2.根据权利要求1所述的基于电光聚合物的混合集成波导电光调谐器件，其特征在于，所述多次极化电光聚合物材料步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰云，陈一新，张圣鹏，陈开鑫，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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