低半波电压铌酸锂薄膜电光调制器仿真与分析

来源：上海理工大学学报杂志2021年第5期北京时间：

作者：王生水，魏朝阳，姜晨，高睿，万欣

单位：上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,中国科学院 上海光学精密机械研究所，上海 201800,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093

摘要：针对铌酸锂薄膜Mach-Zehnder电光调制器存在半波电压较大的问题，采用有限元法对方向耦合器耦合模理论进行分析，并对电光调制器的关键结构参数进行优化设计。结果表明：两干涉臂光功率差与波导耦合长度呈正弦函数分布，最小波导耦合长度随耦合间距的增大而增大。在调制臂长度为2 cm,光波长为1550 nm时，仿真计算的半波电压值Vπ为0.9 V，半波电压长度积为1.8 V·cm，消光比达到26 dB。通过调制臂截面分析，得到静电场分量Ex，电位移矢量Dx，以及光模分布，并计算出电光重叠积分因子Γ为0.586。基于上述仿真结果，与以往现有的电光调制器的半波电压（1.4～10.2 V）相比，经优化后的电光调制器的半波电压更低，进而使器件的功耗更低，有利于大规模光电集成。

关键词：半波电压;铌酸锂薄膜;电光调制器;有限元法;方向耦合器;光波导