继续写铌酸锂,薄膜铌酸锂大多数采用X cut,也就是下图蓝色的铌酸锂与两侧黄色电极分布,取最大Z轴电场对于x/y轴波导实现的最大化电光调制效率。
铌酸锂薄膜调制,通常采用TE偏振态做最佳调制偏振,对于IQ调制器用于相关模块所需的偏振分集和旋转结构,一般通过外置其他集成波导实现,或外置偏振棱镜实现。
将偏振控制置于一侧,相比于Y9T223 【早期案例】铌酸锂组装两侧分装而言,
既有利于PLC或棱镜的同侧一体化组装,同时有利于另一侧做DRV驱动芯片的高频组装。
不利因素,在于铌酸锂波导需要“弯曲”
我们需要铌酸锂控制在TE偏振态,而x cut的切割方向,恰恰在于TM的折射率比TE的折射率更大,也就是,TM的波动更慢,TE的波动更快。
电磁波的传输,可以从快波耦合到慢波,不能从慢波耦合到快波。
那么就需要额外的辅助结构或包层设计,来控制TE的等效折射率更大一些。
原因在于,波导弯曲时,TE,下图红色,会出现等效折射率变化,而垂直偏振TM,则等效折射率不变,
如果,采用不恰当的纵横比设计的脊型结构的话,有可能TE/TM的等效折射率会发生在弯曲处的相对大小被逆转,偏振态发生“旋转”,这在O波段的的同源相干bidi中,用于偏振跟踪是优势,但对于传统的异源窄线宽的相干模块的IQ调制器,则是劣势。
需要在弯曲处保持TE等效折射率恒大于TM,抑制偏振转换,是最佳选择。也就是厚度不变的话,加宽脊型,或者脊型宽度不变的话,降低薄膜厚度...., 控制脊型的横向宽度较宽,横向偏振态TE等效折射率大于纵向偏振态折射率。
这个原因在于,X cut的TE是晶体Z轴,而这个轴的折射率比较低,Z轴的折射率2.138,X轴或Y轴,也就是x cut的TM偏振态,折射率是2.211,需要引入空气(超低折射率)和较低低折射率的氧化硅层的在横向与纵向上产生不同的光场压缩控制,让TM的等效折射率降低。
Z cut的TE与TM的控制,与X cut不同,当然只是外表看起来不同,本质的物理原理是一样的。
薄膜铌酸锂的干法刻蚀、湿法刻蚀等等,不同的波导结构,对于脊型侧壁的陡峭程度是不一样的,Y9T182 铌酸锂晶体切割以及波导刻蚀工艺
侧壁越陡峭,则越不易发生偏振态旋转,越有利于TE偏振在弯曲波导时的保持。
铌酸锂具有线性电光效应,以前主要用在调制器上,现在也开始用于外腔激光器,用于实现窄线宽激光器FMCW的扫频线性度控制,降低啁啾。
半导体材料,InP、GaAs是传统半导体激光器的材料选择,现在逐步增加了硅制作外部谐振腔,氮化硅制作外部谐振腔,铌酸锂制作外部谐振腔...,等各种混合集成的外腔激光器。
在8月19号,会有相关内容的讨论。