專利名稱：利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法及調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種同時(shí)調(diào)制多路光的方法及器件，特別是一種利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法及調(diào)制器，屬于光電子通信和光信息處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近二十年來，隨著有機(jī)電光材料的快速發(fā)展，有機(jī)電光調(diào)制器的研制取得了很大的進(jìn)步。不僅如此，多通道的聚合物電光調(diào)制器也已有報(bào)道。目前有兩種形態(tài)可實(shí)現(xiàn)多通道的聚合物電光調(diào)制波導(dǎo)傳輸型的Mach-Zender(M-Z)結(jié)構(gòu)和衰減全反射器件結(jié)構(gòu)。Mach-Zehnder干涉型或其改進(jìn)型結(jié)構(gòu)的電光調(diào)制器是當(dāng)今世界上光調(diào)制器的主流，它的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制帶寬比較高，如美國Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室已制成調(diào)制帶寬為40GHz的鈮酸鋰調(diào)制器并已實(shí)用化。但這類波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器普遍存在著插入損耗大，制作工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)。其插入損耗一般在2 dB左右，這意味著調(diào)制過程中接近40％的輸入能量損失掉了。同時(shí)其制作過程中廣泛采用的微加工工藝增加了制作的困難度。如Mach-Zehnder干涉型調(diào)制器的制備過程包括電極設(shè)計(jì)、制版、掩模、光刻、刻蝕、剝離等一系列復(fù)雜精細(xì)的微加工工藝，且整個過程必須在超凈除塵的凈化室中進(jìn)行。這就決定了用該方法制作的電光調(diào)制器價(jià)格昂貴的特點(diǎn)。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Appl.Phys.Lett.62(24)，14，June，1993，Multilevel registered polymeric intensity modulator array(應(yīng)用物理快報(bào).62(24)，14，June，1993，多層集成的Mach-Zehnder強(qiáng)度調(diào)制器)，該文是首次提出集成兩層導(dǎo)波聚合物電光Mach-Zehnder強(qiáng)度調(diào)制器，它是在同一芯片上垂直集成兩個完全獨(dú)立的Mach-Zehnder調(diào)制器的結(jié)構(gòu)，這兩個Mach-Zehnder調(diào)制器可以獨(dú)立極化和操作。雖然這個雙通道的Mach-Zehnder調(diào)制器可以使用，但它的集成存在著很大的困難。特別是在同一芯片上多路集成M-Z調(diào)制器更是困難，每個M-Z結(jié)構(gòu)需要4-5層組合，垂直集成二個M-Z結(jié)構(gòu)需要8-10層，因此在同一芯片上集成多個M-Z實(shí)際上是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法及調(diào)制器，使其利用衰減全反射結(jié)構(gòu)的調(diào)制器的導(dǎo)波共振模式實(shí)現(xiàn)多路光的同時(shí)調(diào)制，同時(shí)調(diào)制器具有工藝簡單、價(jià)格低廉、小型化等特征。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明調(diào)制器由棱鏡、上層金屬膜、電光聚合物薄膜、隔離層和下層金屬膜構(gòu)成，上層金屬膜、電光聚合物薄膜、隔離層和下層金屬膜依次鍍在棱鏡的下表面，其中，上下金屬膜和電光聚合物薄膜構(gòu)成雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，棱鏡、上層金屬膜和電光聚合物薄膜構(gòu)成了衰減全反射結(jié)構(gòu)，從激光器入射的激光束所激發(fā)的導(dǎo)波就在電光聚合物薄膜中傳播。
棱鏡可以采用玻璃、晶體材料等高折射率材料制作，其折射率在工作波長下應(yīng)在1.75-2.00之間，且對該波長的激光無吸收，棱鏡的形狀可根據(jù)實(shí)際需要選擇，如等邊、等腰、柱面、球面等其它常見或特殊形狀。
上層金屬膜和下層金屬膜一般可選用對工作波長吸收較小的金屬。金屬介電常數(shù)ε＝εr+εi與工作波長有關(guān)，金屬種類可選擇銀、金等在光頻范圍內(nèi)介電常數(shù)虛部較小的金屬，其介電常數(shù)實(shí)部εr與虛部εi比例為|εr|/εi≥10。
金屬膜的厚度應(yīng)嚴(yán)格控制使導(dǎo)波共振吸收最為強(qiáng)烈，使其調(diào)制深度較大。上層金屬膜的厚度在20nm～60nm之間，對不同的聚合物采用不同的厚度，下層金屬膜的厚度大于100nm。調(diào)制器的工作波長在可見和近紅外光頻范圍內(nèi)選擇。
電光聚合物薄膜可選用具有電光效應(yīng)的有機(jī)薄膜，該有機(jī)薄膜必須具有較高的電光系數(shù)，電光聚合物薄膜的厚度必須能承載多個導(dǎo)波共振模式，通常電光聚合物薄膜的電光系數(shù)γ33＞10pm/V，厚度在2μm～4μm之間。為了減小光斑的面積，提高調(diào)制度，電光聚合物薄膜的折射率須小于棱鏡的折射率，電光聚合物的折射率在1.50～1.70之間。
隔離層可采用各種不導(dǎo)電的有機(jī)材料，厚度以保護(hù)高電場作用下的電光聚合物不被破壞為宜，折射率須小于極化聚合物的折射率，通常隔離層的厚度在2μm～3μm之間，隔離層的折射率在1.4～1.5之間。
在上述衰減全反射電光調(diào)制器的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出利用不同波長和不同導(dǎo)波共振模式同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路光的調(diào)制方法，首先形成由高折射率的棱鏡、上層金屬膜、電光聚合物薄膜、隔離層和下層金屬膜組成的衰減全反射電光調(diào)制器，采用半導(dǎo)體激光作為激光光源，當(dāng)激光入射角超過棱鏡與電光聚合物薄膜的全反射角并達(dá)到某一特定角度(導(dǎo)波共振角)時(shí)，將在電光聚合物薄膜層內(nèi)激發(fā)導(dǎo)波，形成導(dǎo)波共振，在整個角度范圍內(nèi)，存在若干導(dǎo)波共振角，均能產(chǎn)生導(dǎo)波共振吸收，每產(chǎn)生一次吸收，稱為一個模式，而與這些模式對應(yīng)的角度稱為同步角，整個角度范圍內(nèi)反射光強(qiáng)的變化曲線稱為ATR譜，ATR譜上與導(dǎo)波共振吸收對應(yīng)的峰稱為ATR吸收峰，由于棱鏡—雙面金屬波導(dǎo)的ATR譜的導(dǎo)模吸收峰對于波導(dǎo)介質(zhì)的折射率極為敏感，利用反射光強(qiáng)隨激光入射角度變化的曲線，尋找各種波長下所對應(yīng)的不同的導(dǎo)波共振模式所對應(yīng)的同步角，使其每一個激光光源在棱鏡底部的入射角與所選導(dǎo)波共振模式的同步角相同，然后在棱鏡的另一側(cè)同時(shí)采用和激光器相同個數(shù)的探測器接收反射的光束，就可以實(shí)現(xiàn)對多路光的調(diào)制。
ATR譜的特性之一是整個譜線的共振角位置對于電光聚合物薄膜的折射率n3的變化很敏感，當(dāng)n3變化很小時(shí)，整個ATR譜的變化表現(xiàn)為沿坐標(biāo)橫軸方向發(fā)生一微小位移。在ATR譜上，其全反射吸收峰的下降沿存在著一段線性區(qū)。該段區(qū)域的線性較好、斜率較大。這樣如果把工作點(diǎn)選擇在線性段的中點(diǎn)處。而當(dāng)在電極上施加一個工作電壓之后，由于電光效應(yīng)會引起電光材料介電系數(shù)的微小變化，進(jìn)而引起整個ATR譜線的平移變化，引起反射光強(qiáng)隨工作電壓線性變化，從而實(shí)現(xiàn)了一個反射光強(qiáng)調(diào)制器的功能。
以下對本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明，具體步驟如下第一步選擇合適的材料和參數(shù)形成由高折射率的棱鏡、上層金屬膜、電光聚合物薄膜、隔離層和下層金屬膜組成的衰減全反射電光調(diào)制器；采用甩膠法將電光聚合物制作在上層金屬膜之上，可通過調(diào)節(jié)甩膠機(jī)轉(zhuǎn)速來控制膜厚，使波導(dǎo)能承載多個共振模式，調(diào)制器工作時(shí)可選擇其中一個模式或多個模式同時(shí)進(jìn)行調(diào)制。采用電暈極化方法，將聚合物材料加熱至該材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近，這時(shí)聚合物內(nèi)部的極性分子處于可自由轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，在垂直于聚合物表面的方向施加極高的電場，則聚合物內(nèi)部的極性分子在電場作用之下會整齊的排列起來，再保持電場作用，緩慢降至室溫，這時(shí)極性分子便被牢牢地凍結(jié)，這時(shí)再撤掉電場，聚合物材料便對外呈現(xiàn)一定的光學(xué)各向異性，即具有了電光特性。采用甩膠法將隔離層制作在電光聚合物薄膜之上。采用濺射方法在隔離層下方制作下層金屬膜，作為調(diào)制器的下電極。
第二步選用半導(dǎo)體激光作為光源，從激光器入射，工作波長在可見到近紅外光頻范圍內(nèi)選擇。將偏振片調(diào)到所需要的工作狀態(tài)S偏振或P偏振，放在激光器的后面，使激光束垂直的經(jīng)過偏振片，保持不改變光路。選取某些特定的入射角(導(dǎo)波共振角)，使S偏振波或P偏振波的衰減達(dá)到最大。同時(shí)，使導(dǎo)波共振角等于或接近高折射率棱鏡的底角，以使激光光束能夠垂直于入射和出射面，而降低插入損耗。另外，較小的角度入射可減小光斑面積，從而減小電極面積，以便提高調(diào)制帶寬。激光器的設(shè)置使其入射的激光光束分別正對棱鏡底面的導(dǎo)波共振模式的同步角，探測器與激光器相對于棱鏡對稱，使反射的激光光束能夠分別照射在探測器上。根據(jù)所要選取的偏振方向(S偏振波或P偏振波)，選用激光器在導(dǎo)波共振角下入射到折射率棱鏡的底面上，并激發(fā)在電光聚合物薄膜中傳播的導(dǎo)波。采用探測器接收出射光束。同時(shí)，在調(diào)制器電極上加一個電信號，利用調(diào)制器的工作原理——作用電場使材料的折射率變化而引起光強(qiáng)變化，從而完成由電信號到光信號的調(diào)制，可得到調(diào)制的光信號，并同時(shí)將其顯示在示波器上。
通過選擇同步角，將工作模式選擇在低階模的吸收峰上，將器件工作點(diǎn)選擇在ATR吸收峰的下降沿，以減小驅(qū)動電壓。
在本發(fā)明中，由于ATR導(dǎo)模吸收峰的下降沿隨聚合物的折射率等特性變化較為敏感，且成線性關(guān)系的特點(diǎn)，同時(shí)由于場致介電系數(shù)變化引起的ATR譜微小移動轉(zhuǎn)化為反射光強(qiáng)的明顯變化，另外，由于波導(dǎo)能乘載多個模式，不同波長又具有不同同步角。因此可利用不同導(dǎo)模和不同波長進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)對多路反射光的直接調(diào)制。
本發(fā)明能同時(shí)調(diào)制雙面金屬波導(dǎo)TE和TM模，可應(yīng)用于光通訊、光信息處理等各種有需要光調(diào)制的場合。如在無線光通訊中，需將信號同時(shí)傳輸?shù)蕉鄠€不同的地點(diǎn)。另外還可用于其它需要對多路激光或多路光束參數(shù)同時(shí)進(jìn)行控制的情況，如精密測量、測距、全息檢測、分析儀器等領(lǐng)域。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對多路光的電光調(diào)制，具備以下優(yōu)點(diǎn)(1)調(diào)制器制備相當(dāng)簡單，可采用電光聚合物作為工作物質(zhì)，材料處理方便、成本低廉。同時(shí)由于電光聚合物具有與半導(dǎo)體相容的制備工藝而使得樣品的制備非常簡單。例如采用甩膠法可以很方便的控制膜厚。熱蒸鍍和極化等工藝也已非常成熟。而且聚合物通過電暈極化的方法可以獲得高于LiNbO3等無機(jī)晶體的電光系數(shù)。(2)插入損耗很低，而且調(diào)制發(fā)生在全反射角之外，入射能量幾乎能全部被反射。(3)由于調(diào)制器的上下兩電極構(gòu)成一對平行板電容器，電容器的電容決定了調(diào)制帶寬的大小，在精確控制入射光斑尺寸情況下，通過計(jì)算，當(dāng)電極直徑為1mm時(shí)，調(diào)制帶寬可達(dá)到2.5GHZ?？赏ㄟ^減小電極面積的方法來提高調(diào)制帶寬。(4)可用多種方式實(shí)現(xiàn)多光路調(diào)制。通過選擇不同的導(dǎo)波共振模式或不同的波長，可以使調(diào)制器在不同的方式下工作同一波長、不同導(dǎo)波共振模式方式；不同波長、相同導(dǎo)波共振模式方式；不同波長、不同導(dǎo)波共振模式方式。(5)調(diào)制器只有一個電極，施加相同的電信號實(shí)現(xiàn)多路光的同時(shí)調(diào)制，因而沒有電串?dāng)_。


圖1本發(fā)明原理示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明調(diào)制器由棱鏡1、上層金屬膜2、電光聚合物薄膜3、隔離層4和下層金屬膜5組成，上層金屬膜2、電光聚合物薄膜3、隔離層4和下層金屬膜5依次鍍在棱鏡1的下表面，其中，上下金屬膜2、5和電光聚合物薄膜3構(gòu)成雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，棱鏡1、上層金屬膜2和電光聚合物薄膜3構(gòu)成了衰減全反射結(jié)構(gòu)，從激光器6和7入射的兩束激光束所激發(fā)的導(dǎo)波就在電光聚合物薄膜3中傳播。
以下結(jié)合根據(jù)本發(fā)明方法內(nèi)容提供三個實(shí)施例，實(shí)施例中所給出的材料的介電常數(shù)和折射率是在波長為832nm時(shí)的情況。
實(shí)施例1利用相同波長(832nm)的不同導(dǎo)波共振模式(TM1和TM2)實(shí)現(xiàn)兩路光的同時(shí)調(diào)制第一步棱鏡1材料選用高折射率等邊三角棱鏡(ZF6，n＝1.7355)。上層金屬膜2材料采用銀(ε＝-30.0+i1.5)，利用濺射方法鍍在棱鏡1的下底面上，厚度為45.0nm。電光聚合物薄膜3材料選用交聯(lián)型的有機(jī)材料，其折射率為1.680，厚度為3.0μm。然后在電光聚合物3材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(160℃)附近，在垂直于聚合物表面的上方的金屬針尖上施加極高的電場(3800V)，使空氣放電。則聚合物內(nèi)部的極性分子在電場作用之下會整齊的排列起來。再保持電場作用，緩慢降至室溫。這時(shí)極性分子便被牢牢地凍結(jié)。這時(shí)再撤掉電場，聚合物材料便對外呈現(xiàn)一定的光學(xué)各向異性，即具有了電光特性。隔離層4采用成膜性較好的高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率為1.490，用甩膠法將PMMA制作在電光聚合物薄膜3之上，其厚度為2μm。下層金屬膜5材料采用金(ε＝-28.0+i2.0)，用濺射方法鍍在PMMA的下底面上，厚度為100.0nm。
第二步選取激光器6和激光器7的波長均為832nm，輸出光偏振片10、11方向均為P偏振，兩個導(dǎo)波共振模式分別為TM1和TM2，其同步角分別是θ1、θ2。使從激光器6和7入射的兩束激光束在確定的角度——導(dǎo)波共振角64.0530度和63.4230度下入射到棱鏡1的底面上，激發(fā)在電光聚合物薄膜3中傳播的導(dǎo)波。用探測器8和探測器9分別接受從激光器6和激光器7出射的光束。同時(shí)，在調(diào)制器的上下電極上加一個40V電信號，利用調(diào)制器的工作原理，得到兩路不同的光信號，其大小分別為1.7V和1.6V，并將其同時(shí)顯示在示波器上。
實(shí)施例2利用不同波長(832nm和980nm)的相同導(dǎo)波共振模式(TM1)實(shí)現(xiàn)兩路光的同時(shí)調(diào)制第一步棱鏡1材料選用高折射率等邊三角棱鏡(ZF7，n＝1.7837)。上層金屬膜2材料采用銀(ε＝-30.0+i1.5)，利用濺射方法鍍在棱鏡1的下底面上，厚度為55.0nm。電光聚合物薄膜3材料選用交聯(lián)型的有機(jī)材料，其折射率為1.680，厚度為3.5μm。然后在電光聚合物3材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(160℃)附近，在垂直于聚合物表面的上方的金屬針尖上施加極高的電場(4000V)，使空氣放電。則聚合物內(nèi)部的極性分子在電場作用之下會整齊的排列起來。再保持電場作用，緩慢降至室溫。這時(shí)極性分子便被牢牢地凍結(jié)。這時(shí)再撤掉電場，聚合物材料便對外呈現(xiàn)一定的光學(xué)各向異性，即具有了電光特性。隔離層4采用成膜性較好的高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率為1.49，用甩膠法來將PMMA制作在電光聚合物薄膜3之上，其厚度為2.5μm。下層金屬膜5材料采用金(ε＝-28.0+i2.0)，用濺射方法鍍在PMMA的下底面上，厚度為150.0nm。
第二步選取激光器6和激光器7的波長分別為832nm和980nm，輸出光偏振片10、11方向均為P偏振，兩個導(dǎo)波共振模式均為TM1，其同步角分別是θ1、θ2。使從激光器6和7入射的兩束激光束在確定的角度——導(dǎo)波共振角63.6134度和62.1707度下入射到棱鏡1的底面上，激發(fā)在電光聚合物薄膜3中傳播的導(dǎo)波。用探測器8和探測器9分別接受從激光器6和激光器7出射的光束。同時(shí)，在調(diào)制器的上下電極上加一個40V電信號，利用調(diào)制器的工作原理，得到兩路不同的光信號，其大小分別為1.7V和1.4V，并將其同時(shí)顯示在示波器上。
實(shí)施例3
利用不同波長的不同導(dǎo)波共振模式--832nm的TM1和980nm的TE2實(shí)現(xiàn)兩路光的同時(shí)調(diào)制第一步棱鏡1材料選用高折射率等邊三角棱鏡(n＝1.900)。上層金屬膜2材料采用銀(ε＝-30.0+i1.5)，利用濺射方法鍍在棱鏡1的下底面上，厚度為60.0nm。電光聚合物薄膜3材料選用交聯(lián)型的有機(jī)材料，其折射率為1.680，厚度為4.0μm。然后在電光聚合物3材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(160℃)附近，在垂直于聚合物表面的上方的金屬針尖上施加極高的電場(4300V)，使空氣放電。則聚合物內(nèi)部的極性分子在電場作用之下會整齊的排列起來。再保持電場作用，緩慢降至室溫。這時(shí)極性分子便被牢牢地凍結(jié)。這時(shí)再撤掉電場，聚合物材料便對外呈現(xiàn)一定的光學(xué)各向異性，即具有了電光特性。隔離層4采用成膜性較好的高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率為1.490，用甩膠法來將PMMA制作在電光聚合物薄膜3之上，其厚度為3μm。下層金屬膜5材料采用金(ε＝-28.0+i2.0)，用濺射方法鍍在PMMA的下底面上，厚度為200.0nm。
第二步選取激光器6和激光器7的波長分別為832nm和980nm，輸出光偏振片10、11方向分別為P偏振和S偏振，兩個導(dǎo)波共振模式分別為TM1和TE2，對應(yīng)同步角分別是θ1、θ2。使從激光器6和7入射的兩束激光束在確定的角度——導(dǎo)波共振角62.3347度和60.6719度下入射到棱鏡1的底面上，激發(fā)在電光聚合物薄膜3中傳播的導(dǎo)波。用探測器8和探測器9分別接受從激光器6和激光器7出射的光束。同時(shí)，在調(diào)制器的上下電極上加一個40V電信號，利用調(diào)制器的工作原理，得到兩路不同的光信號，其大小分別為1.8V和1.0V，并將其同時(shí)顯示在示波器上。
上述所給出的三個實(shí)例，全是對兩路光的調(diào)制。對于多路光的調(diào)制，只需找到不同波長下所對應(yīng)的各個不同導(dǎo)波共振模式的同步角，然后采用多個激光器提供激光光源，利用相同的原理，使其每一個光源在棱鏡底部的入射角與所選共振模式的同步角相同，然后在棱鏡的另一側(cè)同時(shí)采用和激光器相同個數(shù)的探測器接收反射的光束，就可以實(shí)現(xiàn)對多路光的調(diào)制。
權(quán)利要求
1.一種利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，包括棱鏡(1)、隔離層(4)，其特征在于還包括上層金屬膜(2)、電光聚合物薄膜(3)和下層金屬膜(5)，上層金屬膜(2)、電光聚合物薄膜(3)、隔離層(4)和下層金屬膜(5)依次鍍在棱鏡(1)的下表面，其中，上下金屬膜(2)、(5)和電光聚合物薄膜(3)構(gòu)成雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，棱鏡(1)、上層金屬膜(2)和電光聚合物薄膜(3)構(gòu)成了衰減全反射結(jié)構(gòu)，從激光器(6)和(7)入射的兩束激光束所激發(fā)的導(dǎo)波就在電光聚合物薄膜(3)中傳播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，棱鏡(1)采用高折射率材料制作，其折射率在工作波長下在1.75-2.00之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，上層金屬膜(2)和下層金屬膜(5)選用對工作波長吸收較小的金屬，金屬種類選擇在光頻范圍內(nèi)介電常數(shù)虛部較小的金屬，如銀、金，其介電常數(shù)實(shí)部εr與虛部εi比例為|εr|/εi≥10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，上下層金屬膜的厚度使導(dǎo)波共振吸收最為強(qiáng)烈，上層金屬膜(2)的厚度在20nm～60nm之間，下層金屬膜(5)的厚度大于100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，電光聚合物薄膜(3)選用具有電光效應(yīng)的有機(jī)薄膜，該有機(jī)薄膜必須具有較高的電光系數(shù)，電光聚合物薄膜(3)的厚度必須能承載多個導(dǎo)波共振模式，電光聚合物薄膜(3)的電光系數(shù)γ33＞10pm/V，厚度在2μm～4μm之間，電光聚合物薄膜(3)的折射率小于棱鏡(1)的折射率，電光聚合物薄膜(3)的折射率在1.50～1.70之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，隔離層(4)采用不導(dǎo)電的有機(jī)材料，隔離層(4)厚度在2μm～3μm之間，隔離層(4)的折射率在1.4～1.5之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的調(diào)制器，其特征是，調(diào)制器的工作波長在可見和近紅外光頻范圍內(nèi)選擇。
8.一種利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法，其特征在于，首先形成由棱鏡(1)、上層金屬膜(2)、電光聚合物薄膜(3)、隔離層(4)和下層金屬膜(5)組成的衰減全反射電光調(diào)制器，采用半導(dǎo)體激光作為激光光源，當(dāng)激光入射角超過棱鏡(1)與電光聚合物薄膜(3)的全反射角并達(dá)到導(dǎo)波共振角時(shí)，將在電光聚合物薄膜(3)層內(nèi)激發(fā)導(dǎo)波，形成導(dǎo)波共振，產(chǎn)生導(dǎo)波共振模式，模式對應(yīng)的角度為同步角，通過反射光強(qiáng)隨激光入射角度變化的曲線，尋找各種波長下所對應(yīng)的導(dǎo)波共振模式所對應(yīng)的同步角，使其每一個激光光源在棱鏡(1)底部的入射角與所選導(dǎo)波共振模式的同步角相同，然后在棱鏡(1)的另一側(cè)同時(shí)采用和激光器相同個數(shù)的探測器接收反射的光束，實(shí)現(xiàn)對多路光的調(diào)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法，其特征是，具體步驟如下第一步選擇材料和參數(shù)形成由高折射率的(1)、上層金屬膜(2)、電光聚合物薄膜(3)、隔離層(4)和下層金屬膜(5)組成的衰減全反射電光調(diào)制器，采用甩膠法將電光聚合物制作在上層金屬膜(2)之上，通過調(diào)節(jié)甩膠機(jī)轉(zhuǎn)速來控制膜厚，使波導(dǎo)能承載多個共振模式，調(diào)制器工作時(shí)選擇其中一個模式或多個模式同時(shí)進(jìn)行調(diào)制；采用電暈極化方法，將聚合物材料加熱至該材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近，在垂直于聚合物表面的方向施加極高的電場，再保持電場作用，緩慢降至室溫，這時(shí)極性分子被牢牢地凍結(jié)，再撤掉電場，聚合物材料便具有了電光特性；采用甩膠法將隔離層制作在電光聚合物薄膜(3)之上；采用濺射方法在隔離層(4)下方制作下層金屬膜(5)，作為調(diào)制器的下電極。第二步選用半導(dǎo)體激光作為光源，從激光器入射，工作波長在可見到近紅外光頻范圍內(nèi)選擇，將偏振片調(diào)到S偏振或P偏振，設(shè)置在激光器的后面，使激光束垂直的經(jīng)過偏振片，并避免光路改變，選取導(dǎo)波共振角，使S偏振波或P偏振波的衰減達(dá)到最大；同時(shí)，選擇等于或接近棱鏡(1)底角的導(dǎo)波共振角，使激光光束垂直于入射和出射面；激光器的設(shè)置滿足入射的激光光束正對棱鏡(1)底面的導(dǎo)波共振模式的同步角，探測器與激光器相對于棱鏡(1)對稱，反射的激光光束分別照射在探測器上；根據(jù)選取的S偏振波或P偏振波，選用激光器在導(dǎo)波共振角下入射到折射率棱鏡(1)的底面上，并激發(fā)在電光聚合物薄膜(3)中傳播的導(dǎo)波，采用探測器接收出射光束；在調(diào)制器電極上加一個電信號，通過調(diào)制器完成由電信號到光信號的調(diào)制，得到調(diào)制的光信號，并同時(shí)將其顯示在示波器上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法，其特征是，通過以下方法減小驅(qū)動電壓選擇同步角，將工作模式選擇在低階模的吸收峰上，將器件工作點(diǎn)選擇在ATR吸收峰的下降沿。
全文摘要
一種利用導(dǎo)波共振模式同時(shí)調(diào)制多路光的方法及調(diào)制器屬于光電子通信和光信息處理領(lǐng)域。調(diào)制器的上層金屬膜、電光聚合物薄膜、隔離層和下層金屬膜依次鍍在棱鏡的下表面，上下金屬膜和電光聚合物薄膜構(gòu)成雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，棱鏡、上層金屬膜和電光聚合物薄膜構(gòu)成了衰減全反射結(jié)構(gòu)，激發(fā)的導(dǎo)波就在電光聚合物薄膜中傳播。方法如下首先形成上述調(diào)制器，采用半導(dǎo)體激光作為激光光源，當(dāng)激光入射角達(dá)到導(dǎo)波共振角時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)波共振模式，通過反射光強(qiáng)隨激光入射角度變化的曲線，尋找對應(yīng)的同步角，使其激光光源在棱鏡底部的入射角與所選導(dǎo)波共振模式的同步角相同，采用探測器接收反射光束，實(shí)現(xiàn)對多路光的調(diào)制。
文檔編號G02F1/377GK1449128SQ0311646
公開日2003年10月15日 申請日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者楊艷芳, 曹莊琪, 張水英, 沈啟舜 申請人:上海交通大學(xué)