本發明涉及微波光子傳輸領域，具體涉及一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器。

背景技術：

1、相比傳統的電傳輸技術，微波光子傳輸鏈路具有高帶寬、低損耗、輕重量及抗電磁干擾能力強等明顯優勢，在通信領域得到廣泛應用。作為微波光子傳輸鏈路中的核心關鍵光電器件，電光調制器起到電信號到光信號的轉換作用。

2、目前，微波光子傳輸鏈路中多采用傳統體塊鈮酸鋰電光調制器來實現上述功能。但受到體塊鈮酸鋰材料性能及芯片設計限制，傳統體塊鈮酸鋰電光調制器具有半波電壓高、帶寬較低、尺寸大、重量重等弊端，限制了進一步應用發展。

3、基于近年來新興的鈮酸鋰薄膜材料可研制薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片，因其大幅縮小了芯片電極與波導之間的距離，顯著提高了電光效應強度，使得薄膜鈮酸鋰電光調制器具有更低的半波電壓、更高的帶寬、更小的外形尺寸及更輕的重量，是未來電光調制器的一大重要發展趨勢。

4、亟需實現一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，以期解決傳統體塊鈮酸鋰電光調制器存在的弊端，推動鈮酸鋰薄膜電光調制器技術向前發展。

技術實現思路

1、為了解決傳統體塊鈮酸鋰電光調制器半波電壓高、帶寬較低以及外形尺寸大等問題，本發明的目的在于提供一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器。

2、為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

3、一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，該電光調制器包括：ssmp射頻組件、高頻過渡薄膜基板、電光調制器芯片、雙芯fa、終端匹配薄膜基板、輸入光纖、輸出光纖和封裝外殼。

4、所述ssmp射頻組件，安裝于所述封裝外殼上，用于射頻信號的饋入。

5、所述高頻過渡薄膜基板，設置于所述ssmp射頻組件與所述電光調制器芯片之間，用于實現阻抗匹配。

6、所述電光調制器芯片采用波導折疊型薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片，該電光調制器芯片用于對光信號進行調制，包括射頻電極、波導結構、mpd電極和熱調電極。

7、所述雙芯fa，用于將輸入光纖的光信號耦合到電光調制器芯片的波導結構中，并在輸出端再次將光信號從電光調制器芯片的波導結構耦合回輸出光纖。

8、所述終端匹配薄膜基板，用于實現電光調制器芯片輸出端電極的終端阻抗匹配，并與電光調制器芯片的熱調電極連接，通過加載外部直流信號實現電光調制器芯片工作點控制，還與電光調制器芯片的mpd電極連接以將mpd電流引出。

9、進一步的，所述電光調制器芯片采用波導折疊型薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片，該電光調制器芯片上的波導結構為u型波導；所述u型波導的波導輸入端口和波導輸出端口位于電光調制器芯片的同一側，所述電光調制器芯片的另外一側設置有射頻饋入端口；所述射頻饋入端口，用于外部射頻信號饋入至電光調制器芯片以作電光調制。

10、進一步的，所述封裝外殼在光輸入輸出端口的同側設置有直流引腳；所述直流引腳包括工作點控制引腳和mpd電流輸出引腳；所述工作點控制引腳，用于通過外部直流信號實現對芯片工作點的穩定控制；所述mpd電流輸出引腳，用于將mpd電流輸出至外部檢測單元。

11、進一步的，光信號通過所述輸入光纖輸入封裝外殼，并通過雙芯fa耦合進入電光調制器芯片的波導輸入端口。

12、進一步的，所述雙芯fa上設有模場轉換結構，所述模場轉換結構將光纖9um直徑模斑轉換成d1直徑模斑。

13、進一步的，所述電光調制器芯片上設有ssc模場轉換器結構，所述ssc模場轉換器結構將電光調制器芯片的波導結構的d2直徑模斑轉換成d1直徑模斑。

14、進一步的，所述輸入光纖和所述輸出光纖上均設有金屬部分，所述封裝外殼上安裝有光纖密封節；所述輸入光纖及所述輸出光纖與所述光纖密封節焊接密封；所述封裝外殼上設置有尾管；所述光纖密封節與所述尾管進行焊接密封。

15、進一步的，所述封裝外殼內設置有轉接基板a和轉接基板b；所述終端匹配薄膜基板的一端與所述轉接基板a的一端相連，所述轉接基板a的另一端與所述轉接基板a的一端相連，所述轉接基板a的另一端與工作點控制引腳和mpd電流輸出引腳相連。

16、和現有技術相比，本發明的優點為：

17、(1)本發明采用了創新的波導結構與耦合方式，薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片采用獨特的u型波導設計，波導輸入端口和輸出端口位于芯片同一側。通過雙芯fa光纖同時對準這兩個端口進行耦合操作，與傳統結構相比，極大地縮小了耦合所需的空間體積，提升了耦合的便捷性。傳統結構往往需要復雜的光路布局來實現光信號的輸入與輸出耦合，占用較大空間且耦合調整難度較大。而本發明的設計使得耦合過程更為便捷高效，減少了因空間布局限制帶來的設計與制造復雜性，同時也有利于提高整體器件的集成度，為實現小型化提供了關鍵支撐。

18、(2)本發明實現了高效的模斑轉換與低損耗耦合，通過在雙芯fa光纖上精心設計了模場轉換結構，能夠將較大的光纖9um直徑模斑精確地轉換成d1直徑模斑，有效縮小了模斑尺寸。與此同時，在薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片波導上配備ssc模斑轉換器結構，可將芯片波導原本的d2直徑模斑放大至d1直徑模斑。這種雙向的模斑尺寸調整使得光纖模斑尺寸和波導模斑尺寸能夠匹配一致，從而實現了高效低損耗的光學耦合。在光通信等領域，低損耗耦合對于信號傳輸質量和系統性能有著至關重要的影響，本發明的這一特性可顯著提升信號傳輸效率，降低信號衰減，減少因耦合損耗導致的能量浪費，相較于傳統難以實現精準模斑匹配的調制器具有明顯優勢。

19、(3)本發明中的射頻饋入端口與光輸入輸出端口及直流引腳采用特定的布局方式，即射頻饋入端口位于器件與光輸入輸出端口及直流引腳相對的一側。這種布局設計充分考慮了用戶終端的使用需求和系統集成要求，便于在用戶終端進行陣列式密集排布。本發明的端口布局有效解決了這一問題，使得多個調制器在有限空間內能夠有序排列，減少了整體系統的空間占用，提升了用戶終端系統的小型集成化程度，降低了系統構建成本并提高了系統的可靠性與穩定性。

技術特征：

1.一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，該電光調制器包括：ssmp射頻組件(1)、高頻過渡薄膜基板(2)、電光調制器芯片(3)、雙芯fa(4)、終端匹配薄膜基板(5)、輸入光纖(8)、輸出光纖(9)和封裝外殼(12)；

2.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

4.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

6.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

7.根據權利要求1所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

8.根據權利要求3所述的超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，

技術總結
本發明涉及一種超小型高帶寬的單端出纖薄膜鈮酸鋰電光調制器，SSMP射頻組件、高頻過渡薄膜基板、電光調制器芯片、雙芯FA、終端匹配薄膜基板、輸入光纖、輸出光纖和封裝外殼。本發明所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片波導呈現“U”型結構，波導輸入端口和輸出端口位于芯片同一側，采用雙芯FA對準波導輸入端口和輸出端口耦合，縮小耦合所需空間，提升耦合便捷性；雙芯FA上設計模場轉換結構，將光纖模斑尺寸縮小；芯片波導上設計SSC模斑轉換器結構，將波導模斑尺寸放大，光纖模斑尺寸和波導模斑尺寸轉換成同等尺寸，實現高效低損耗耦合；射頻饋入端口與光輸入輸出端口及直流引腳位于器件對側，便于用戶終端陣列式密集排布，實現系統小型集成化。

技術研發人員：李韜,喬鵬飛,李夢媛,楊鵬毅,余桂周,丁偉
受保護的技術使用者：中國電子科技集團公司第四十三研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/3/20