一種應(yīng)用于60GHzROF系統(tǒng)的集成光子晶體MZI調(diào)制器本發(fā)明涉及一種基于二維光子晶體分束器、合波器、慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)集成應(yīng)用于60GHzROF系統(tǒng)的MZI電光調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法，屬調(diào)制器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
MZI電光調(diào)制器是光通信系統(tǒng)如ROF（Radio-over-Fiber）系統(tǒng)、基于芯片的光互連系統(tǒng)等中的基礎(chǔ)器件，較小電壓和超密集尺寸的MZI電光調(diào)制器一直以來都是研究的熱點(diǎn)。在最近幾年里，各種研究機(jī)構(gòu)提出了各種各樣的結(jié)構(gòu)，例如利用基于自由載離子色散效應(yīng)的pn或者pin結(jié)構(gòu)的硅光調(diào)制器[文獻(xiàn)1.AnshengLiu,LingLiao,andDoronRubin,“High-speedopticalmodulationbasedoncarrier,”O(jiān)pt.Express,vol.15,no.2,pp.660-668,2007、文獻(xiàn)2.LingLiao,DeanSamara-Rubio,MichaelMorse,AnshengLiu,andDexterHodge,“HighspeedsiliconMach-Zehndermodulator,”O(jiān)pt.Express,vol.13,no.8,pp.3129-3135,2005.]、硅-聚合物電光調(diào)制器[文獻(xiàn)3.L.Alloatti,D.Korn,R.Palmer,D.Hillerkuss,J.Li,A.Barklund,R.Dinu,J.Wieland,M.Fournier,J.Fedeli,H.Yu,W.Bogaerts,P.Dumon,R.Baets,C.Koos,W.Freude,andJ.Leuthold,“42.7Gbit/selectro-opticmodulatorinsilicontechnology,”O(jiān)pt.Express,vol.19,no.12,pp.11841-11851,2011、文獻(xiàn)4.JanHendrikWülbern,StefanProrok,andJanHampe,“40GHzelectro-opticmodulationinhybridsilicon–organicslottedphotoniccrystalwaveguides,”O(jiān)pt.Lett.,vol.35,no.16,pp.2753-2755,2010.]，基于電光效應(yīng)的鈮酸鋰電光調(diào)制器[文獻(xiàn)5.B.M.AzizurRahman,V.Haxha,S.Haxha,andK.T.V.Grattan,“DesignOptimizationofPolymerElectroopticModulators”J.Lightw.Technol.,vol.24,no.9,pp.3506-3513,Sept.2006、文獻(xiàn)6.MariaMorant,RobertoLlorente,JeromeHauden,TerenceQuinlan,AlexandreMottet,andStuartWalker,“Dual-driveLiNbO3interferometricMach-Zehnderarchitecturewithextendedlinearregimeforhighpeak-to-averageOFDM-basedcommunicationsystems,”O(jiān)pt.Express,vol.19,no.26,pp.B450-B456,2011.]等。如今最流行的技術(shù)是利用脊波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制器。于此同時(shí)，現(xiàn)在有許多基于光子晶體的結(jié)構(gòu)引起了大家廣泛的興趣，如HongC.Nguyen等提出了一種由200μm長的光子晶體波導(dǎo)組成的調(diào)制器[文獻(xiàn)7.HongC.Nguyen,YuyaSakai,andMizukiShinkawa,“10Gb/soperationcrystalsiliconopticalmodulators,”O(jiān)pt.Express,vol.19,no.14,pp.13000-130007,2011.]；Brosi等提出了一種驅(qū)動電壓為1V，大小為80μm，調(diào)制帶寬為78GHz的基于帶聚合物的槽波導(dǎo)電光調(diào)制器[文獻(xiàn)8.Jan-MichaelBrosi,ChristianKoos,LucioClaudioAndreani,MichaelWaldow,JuergLeuthold,andWolfgangFreude,“High-speedlow-voltageelectro-opticsiliconphotoniccrystalwaveguide,”O(jiān)pt.Express,vol.16,no.6,pp.4177-4191,2008.]等。然而，這些結(jié)構(gòu)均不能在一塊超小尺寸的集成芯片上同時(shí)實(shí)現(xiàn)密集結(jié)構(gòu)、低驅(qū)動電壓和高調(diào)制帶寬。盡管Brosi等提出的調(diào)制器部分基于光子晶體，但是合波器和分束器卻是基于脊波導(dǎo)，這就限制了基于光子晶體的集成電路的發(fā)展。同時(shí)，已經(jīng)提出的許多結(jié)構(gòu)是完全基于光子晶體[文獻(xiàn)9.BabakMemarzadehIsfahani,TaherehAhamdiTameh,NosratGranpayeh,andAliRezaMalekiJavan,“All-opticalNORgatebasedonnonlinearphotoniccrystalmicroringresonators,”J.Opt.Soc.Am.B,vo.l26,no.11,pp.1097-1102,2009、文獻(xiàn)10.DaquanYang,HuipingTian,andYuefengJi,“Nanoscalephotoniccrystalsensorarraysonmonolithicsubstratesusingside-coupledresonantcavityarrays,”O(jiān)pt.Express,vol.19,no.21,pp.20023-20034,2011.]，這些的結(jié)構(gòu)都具有良好的集成性能。最近，許多關(guān)于高性能光子晶體彎曲波導(dǎo)和分支結(jié)構(gòu)已經(jīng)被提出[文獻(xiàn)11.、JasminSmajic,ChristianHafner,DanielErni,“Designandoptimizationofanachromaticphotoniccrystalbend,”O(jiān)pt.Express,vol.11,no.12,pp.1378-1384,2003.、文獻(xiàn)12.ShanhuiFan,S.G.Johnson,andJ.D.Joannopoulos,“Waveguidebranchesinphotoniccrystals,”J.Opt.Soc.Am.B,vol.1,no.18,pp.162-165,2001.]，這些工作都為實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全基于單片光子晶體的MZI電光調(diào)制器提供了理論基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決：在單片集成的光子晶體芯片上難以適用于60GHzROF系統(tǒng)的MZI調(diào)制器的問題，從而提出了一種將二維光子晶體分束器、合波器、慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)集成應(yīng)用于60GHzROF系統(tǒng)的MZI電光調(diào)制器。在利用光子晶體彎曲波導(dǎo)、分支結(jié)構(gòu)、慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)的理論基礎(chǔ)下，分別對這四部分進(jìn)行優(yōu)化得到高性能的設(shè)計(jì)，最終將這四部分集成在一起構(gòu)成高性能的單片集成的MZI電光調(diào)制器。本發(fā)明可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)：基于二維光子晶體分束器、合波器、慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)集成應(yīng)用于60GHzROF系統(tǒng)的MZI電光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)方法，其中：該調(diào)制器是在二維三角晶格空氣空光子晶體中利用分束器、合波器、慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)集成來實(shí)現(xiàn)的，其中在該二維光子晶體中引入由60°彎曲波導(dǎo)和Y型結(jié)構(gòu)組成的分束器和合波器，慢光波導(dǎo)和耦合波導(dǎo)。其中，慢光波導(dǎo)兩端分別通過耦合波導(dǎo)與分束器和合波器相連接，光波通過分束器分成兩束通過耦合波導(dǎo)分別進(jìn)入兩個(gè)慢光波導(dǎo)中，在慢光波導(dǎo)中，基于鈮酸鋰材料的電光特性，兩束光的相位產(chǎn)生相位差，然后通過耦合波導(dǎo)耦合到合波器的兩臂中相互干涉合成一束光束，通過分別調(diào)節(jié)60°彎曲波導(dǎo)和Y型結(jié)構(gòu)的拐角處的空氣孔和位置、慢光波導(dǎo)以線缺陷波導(dǎo)為中心的上下各兩排空氣孔的半徑大小和位置、耦合波導(dǎo)以線缺陷波導(dǎo)為中心的上下各一排空氣孔的半徑的位置，在將四部分優(yōu)化并集成起來，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于60GHzROF系統(tǒng)的MZI電光調(diào)制器。所述的二維光子晶體空氣孔調(diào)制器結(jié)構(gòu)是由一個(gè)1×2分束器、一個(gè)1×2合波器和四個(gè)耦合...