一種聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微波電路匹配負載技術領域，具體涉及一種聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法。
【背景技術】
[0002]隨著微波光子技術的快速發(fā)展，電光調制器、電光開關、光移相器、光模數轉換器等電光器件得到了廣泛的研究和應用。微波匹配負載電路是微波光子系統(tǒng)中不可缺少的重要部件，直接關系著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和微波源的安全。例如在微波光子系統(tǒng)中使用電光調制器時，沒有微波匹配負載電路將使微波不能夠有效傳遞到電光作用區(qū)，由此會嚴重影響電光轉換的效率，使微波光子系統(tǒng)無法正常工作。因此，在微波光子系統(tǒng)中必須有一個合適的微波匹配負載電路，將多余的微波吸收掉，保證系統(tǒng)的安全正常工作。
[0003]目前,在傳統(tǒng)的微波光子系統(tǒng)中實現微波匹配負載電路的方式有三種:1.通過在微波傳輸電路的輸出端外接微波匹配負載電路的方式將多余的微波能量消耗掉，但需要額外的接頭和匹配負載器，由此增加了微波光子系統(tǒng)的成本、體積和復雜性。并且微波傳輸電路的輸出端接頭的裝配工藝也會影響微波傳輸電路的輸入端的微波反射系數，在一些對微波反射系數要求嚴格的微波光子系統(tǒng)中，會帶來額外的困難。2.使用單獨制作的微波匹配負載電路，并用金絲壓焊等技術將單獨制作的微波匹配負載電路與電光芯片的微波傳輸電路的輸出端連接，但這種方式需要額外的裝配步驟，而且需要將電光芯片的微波傳輸電路引出到電光芯片的邊緣，增加了設計的難度。3.在電光芯片上使用濺射和光刻的工藝在微波傳輸電路的輸出端制作一層薄膜電阻將多余的微波能量消耗掉，增加了工藝復雜度和難度。對于聚合物電光芯片，由于聚合物電光材料對工藝耐受性差，這種方式的實現難度更大。由于微波光子技術在安全性和可靠性上的要求越來越高，當前急需一種結構緊湊、體積小、重量輕、可靠性高的微波匹配負載電路。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)的微波光子系統(tǒng)中實現微波匹配負載電路的方式所存在的缺陷，從而提供一種聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法。
[0005]本發(fā)明的聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法是:在聚合物電光芯片中的微波傳輸電路中的電光作用區(qū)之后增加一段具有微波匹配負載功能的與所述的電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸相同或尺寸相近似的延長的微波傳輸電路，使通過所述的延長的微波傳輸電路中的微波信號消耗掉，實現聚合物電光芯片與微波匹配負載電路的集成。
[0006]所述的尺寸相近似是指所述的延長的微波傳輸電路的尺寸與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸的差值在±20%以內。
[0007]所述的使通過所述的延長的微波傳輸電路中的微波信號消耗掉，是指延長的微波傳輸電路能將由電光作用區(qū)中傳輸出來的微波信號衰減5dB以上。
[0008]所述的微波信號衰減是5dB?20dB。
[0009]本發(fā)明的聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法不但適用于微波傳輸電路是使用微帶電極結構的聚合物電光調制器芯片，也適用于微波傳輸電路是使用共面等其它電極結構的聚合物電光調制器芯片。
[0010]本發(fā)明的聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法，僅需在制作聚合物電光芯片中的微波傳輸電路的光刻掩模版時，將光刻掩模版圖形中的微波傳輸電路通過電光作用區(qū)之后連接的匹配負載電路部分的圖形替換成所述的延長的微波傳輸電路的圖形即可，不需其它額外的制作或安裝步驟。具有可靠性高、使用壽命長，以及結構緊湊、體積小、重量輕、適應高真空環(huán)境等特點。
【附圖說明】
[0011]圖1.本發(fā)明中的微波傳輸電路是使用微帶電極結構的集成微波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的結構示意圖。
[0012]圖2.是圖1中A-A截面的示意圖。
[0013]圖3.本發(fā)明實施例1的微波信號輸入端口 S11參數的測試結果。
[0014]圖4.本發(fā)明實施例2的微波信號輸入端口 S11參數的測試結果。
[0015]附圖標記
[0016]1.微波信號的輸入端口
[0017]2.實現共面電極-微帶電極轉換功能的過渡段
[0018]3.電光作用區(qū)中的微波傳輸電路(微帶電極結構)
[0019]4.延長的微波傳輸電路
[0020]5.光波導的輸入端口
[0021]6.光波導的輸出端口
[0022]7.基底
[0023]8.微帶電極結構的微波傳輸電路的地電極
[0024]9.聚合物光波導層
[0025]10.光波導
[0026]11.電光作用區(qū)中的微帶電極結構的微波傳輸電路的信號電極
[0027]12.延長的微波傳輸電路的信號電極
[0028]13.電光作用區(qū)中的微帶電極結構的微波傳輸電路的信號電極寬度
[0029]14.延長的微波傳輸電路的信號電極寬度
[0030]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
【具體實施方式】
[0031]實施例1
[0032]如圖1和圖2所示，其典型的微波傳輸電路是使用微帶電極結構的集成微波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片(所述的聚合物電光調制器芯片可為本領域中所用的任何聚合物電光調制器芯片)，包括微波信號輸入端口 1、實現共面電極-微帶電極轉換功能的過渡段2、電光作用區(qū)中的微波傳輸電路3、延長的微波傳輸電路4、基底7 (原聚合物電光調制器芯片的基底)、微帶電極結構的微波傳輸電路的地電極8和聚合物光波導層9。
[0033]如圖1所示，當微波信號通過微波信號輸入端口 I進入聚合物電光芯片上，經過實現共面電極-微帶電極轉換功能的過渡段2后，沿著微波傳輸電路通過電光作用區(qū)中的微波傳輸電路3之后,再通過1cm長的一段與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路尺寸相同的延長的微波傳輸電路4部分,微波信號在該段延長的微波傳輸電路部分的微波損耗在工作頻段1GHz?30GHz達到1dB以上，在微波信號輸入端口的S11參數低于_20dB，實現了聚合物電光芯片與微波匹配負載的功能。
[0034]對上述制作的樣品，測試了微波信號輸入端口的S11參數，典型的測試結果見圖3，很好的實現了聚合物電光芯片與微波匹配負載的功能。
[0035]微波傳輸電路是使用微帶電極結構的集成微波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的制備步驟為:將基底7清洗干凈、使用微帶電極結構的集成波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的地電極模板制作微帶電極結構的微波傳輸電路的地電極8、制作包含光波導10的聚合物光波導層9、使用微帶電極結構的集成波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的信號電極模板制作電光作用區(qū)中的微帶電極結構的微波傳輸電路的信號電極11。在制作地電極和信號電極的光刻掩模版時，將微波傳輸電路通過電光作用區(qū)之后接匹配負載部分替換成與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸相同、傳輸方向上延長的微波傳輸電路4即可，僅僅需要在繪制光刻版圖形時加以改變，聚合物電光芯片的制備過程與未集成微波匹配負載電路的聚合物電光芯片的制備步驟完全相同。
[0036]實施例2
[0037]如圖1和圖2所示，其典型的微波傳輸電路是使用微帶電極結構的集成微波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片(所述的聚合物電光調制器芯片可為本領域中所用的任何聚合物電光調制器芯片)，包括微波信號輸入端口 1、實現共面電極-微帶電極轉換功能的過渡段2、電光作用區(qū)中的微波傳輸電路3、延長的微波傳輸電路4、基底7 (原聚合物電光調制器芯片的基底)、微帶電極結構的微波傳輸電路的地電極8和聚合物光波導層9。
[0038]如圖1所示，當微波信號通過微波信號輸入端口 I進入聚合物電光芯片上，經過實現共面電極-微帶電極轉換功能的過渡段2后，沿著微波傳輸電路通過電光作用區(qū)中的微波傳輸電路3之后,再通過12cm長的一段與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路尺寸相同的延長的微波傳輸電路4部分,微波信號在該段延長的微波傳輸電路部分的微波損耗在工作頻段1GHz?30GHz達到1dB以上，在微波信號輸入端口的S11參數低于_20dB，實現了聚合物電光芯片與微波匹配負載的功能。
[0039]對上述制作的樣品，測試了微波信號輸入端口的S11參數，典型的測試結果見圖4，很好的實現了聚合物電光芯片與微波匹配負載的功能。
[0040]微波傳輸電路是使用微帶電極結構的集成微波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的制備步驟為:將基底7清洗干凈、使用微帶電極結構的集成波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的地電極模板制作微帶電極結構的微波傳輸電路的地電極8、制作包含光波導10的聚合物光波導層9、使用微帶電極結構的集成波匹配負載電路的聚合物電光調制器芯片的信號電極模板制作電光作用區(qū)中的微帶電極結構的微波傳輸電路的信號電極11。在制作地電極和信號電極的光刻掩模版時，將微波傳輸電路通過電光作用區(qū)之后接匹配負載部分替換成與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸相近、傳輸方向上延長的微波傳輸電路4即可，所述的尺寸相近是指延長的微波傳輸電路的信號電極12的延長的微波傳輸電路的信號電極寬度14僅僅比電光作用區(qū)中的微帶電極結構的微波傳輸電路的信號電極寬度13增加了 10%，其它尺寸都相同。僅僅需要在繪制光刻版圖形時加以改變，聚合物電光芯片的制備過程與未集成微波匹配負載電路的聚合物電光芯片的制備步驟完全相同。
[0041]以上實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據本發(fā)明的技術，對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化和修飾，均仍屬于本發(fā)明的范圍內。
【主權項】
1.一種聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法，其特征是:在聚合物電光芯片中的微波傳輸電路中的電光作用區(qū)之后增加一段具有微波匹配負載功能的與所述的電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸相同或尺寸相近似的延長的微波傳輸電路，使通過所述的延長的微波傳輸電路中的微波信號消耗掉，實現聚合物電光芯片與微波匹配負載電路的集成。2.根據權利要求1所述的方法，其特征是:所述的尺寸相近似是指所述的延長的微波傳輸電路的尺寸與電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸的差值在±20%以內。3.根據權利要求1所述的方法，其特征是:所述的使通過所述的延長的微波傳輸電路中的微波信號消耗掉，是指延長的微波傳輸電路能將由電光作用區(qū)中傳輸出來的微波信號衰減5dB以上。4.根據權利要求3所述的方法，其特征是:所述的微波信號衰減是5dB?20dB。
【專利摘要】本發(fā)明屬于微波電路匹配負載技術領域，具體涉及一種聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法。本發(fā)明的聚合物電光芯片與微波匹配負載電路集成的方法是：在聚合物電光芯片中的微波傳輸電路中的電光作用區(qū)之后增加一段具有微波匹配負載功能的與所述的電光作用區(qū)中的微波傳輸電路的尺寸相同或尺寸相近似的延長的微波傳輸電路，使通過所述的延長的微波傳輸電路中的微波信號消耗掉，實現聚合物電光芯片與微波匹配負載電路的集成。
【IPC分類】G02F1/061
【公開號】CN104977735
【申請?zhí)枴緾N201410136421
【發(fā)明人】汪琦, 甄珍, 劉新厚, 徐光明
【申請人】中國科學院理化技術研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月4日