第35卷第4期
Z OO6年4月
光子学报
ACTA P HOTONI CA S I N I CA
VOl .35NO .4A p ril Z OO6
一种新的偏振无关电光调制器e
郑国梁余卫龙ee
X 中山大学光电材料与技术国家重点实验室9广州51OZ 75X
摘要提出一种全新的偏振无关强度调制器设计原理. 这种调制器只需要一个电光晶体9不需
要辅助偏振片9电极设计和制作相当简单. 采用线性电光效应耦合波理论对光在调制器中的传播经过理论计算9行为进行详细的研究9发现光通过调制器后9出射的调制光强不依赖于入射光的偏振状态. 最后9以4mm 晶系中的SBN 和KNSBN 为例9给出调制器在横向应用时电光晶体优化切割方案. 关键词偏振无关S 光电子学S 电光调制器S 线性电光效应耦合波理论
O 436.4文献标识码A
O 光折射率X n O X 相同9P 是相位延迟片9用于补偿电光晶体中O 光与e 光的折射率不同引起的相差. 光
通过入射扩束准直系统后9光束均等地分布在P 1和OAC 1上9然后一起进入电光调制晶体9在电光晶体的另一端9让上下两束光都通过一个相位延迟片P 9然后上半部分通过P Z 9下半部分经过OAC Z 9最后通过出射准直系统汇合输出.
中图分类号0引言
偏振无关器件的研究引起了人们的极大的兴
趣[1 9 9这是由于偏振无关器件相对于偏振依赖器件来说在很多方面具有优越性C 在光通信系统中如果使用偏振无关的器件9就可以用普通的单模光纤来代替保偏光纤3不出现偏振依赖损耗3可以应用在一些特殊的场合9例如在光通信应用中9由于在很多情况下入射光的偏振状态是动态变化的9这种器件可用作偏振无关可变光衰减器.
现有的偏振无关调制器一般是波导型的9这种调制器的缺点是波导制造工艺复杂9价格昂贵9而且实际中的电极的制作误差经常使用得两束光的调制电压不同9达不到完全偏振无关的调制.Z OO3年9
[
三文治 型的设计方Shi ZhuO y i n 等1提出了一种
案9在一定程度上解决了问题9但是由于该方案仍然
图1基本设计原理
F i g .1The basic str uct ure Of t he mOdul at Or
2理论计算
本文所设计的电光调制器9入射光不沿电光晶
采用两个大小和晶轴取向都相同的电光晶体9对切割准确度要求非常高9同时电极也比较难制作. 本文提出的一种全新的设计原理方法9它只需要一个电光晶体9而且对电极设计和制作没有特殊的要求9偏振无关特性好.
体的光轴传播9在此情况下9She 等[1O 给出的线性电光效应的耦合波方程可以退化成
d E 1X r X
=-i d Z E 1X r X
d r
X 1X X X d E Z r
=-i d 4E Z X r X
d r
式中9E 1X r X 和E Z X r X 是光场的两个垂直的分量9对
1设计装置
图1是基本设计图9整个调制器由一对准直系
应于晶体中的O 光和e 光9而d Z 和d 4为
统 一个电光晶体 两个旋光晶体和两个相位补偿器和一个相位延迟片构成. OAC 1和OAC Z 是相同的顺时针旋光晶体9它们使得光的偏振方向旋9P 1
Z
和P Z 是相位补偿器9其折射率为OAC 1和OAC Z 的
e
O O
X Z X eff Z E O 9d 4=eff 3E O
Z n 1Z n Z
式中9 r eff i X i =Z93X 是有效O 是光在真空中的波矢9电光系数9E O 是外加场的振幅9n 1和n Z 分别为E 1X r X
d Z =
和E Z X r X 的折射率.
若记E 1X r X E Z X r X 和外加场E O 的方向为a 9b 和c 9则有效电光系数表示成r eff Z = X E jj E l X X a j r j
i 9 j 9
批准号:和广东省自然科学基金国家自然基金(1O3741Z 1)
(资助课题批准号:O31567) T el :OZ O 8411Z 863Em ail :stilsOZ Zsu .edu .cn 收稿日期:Z OO41O 15
ee
X E jj E a c l X 9r eff 3=
99
i j
X X b j r j c l X l b X 3X
式中9. r j E jj 和E l 是电光张量元9 是介电张量的对角元
51
4光子学报35卷
式分 可以得到
得到在出射系统处的光场为此
e Zi O
>
e i Z -d 4L e i Z >
=E 1e i E 1
>
>e i Z -d 4r E Z
式中 1和 Z 分别对应两个光场的波矢.
表示为设入射光场的偏振状态是随机的
将式
E i n =ZE 1O a +ZE Z O e i b
式中a ~b 分别对应在电光晶体中的O 光和e 光的方向 它是一个随机量. 入射光 是两分量的相位差 4Z >Z e
E Out E Out =4
Z
可见 调从式制器是偏振无关的.
3忧化设计
经扩束后 记上下两部分光场为:E ,
=E
1
a +
Z e i b 和E I =E I 1a +E I Z e i b
易知,
O >=E ~. 光经过旋光晶体OAC 1 其偏振方向旋过Z
同
时两个分量都有相同的相移量 O 因此从OAC 1出来的光可以表示成E ~=e i a +
I 1
b >
e i O . 设光不沿光轴方向传播
通过电光晶体EOC 后 由线性电光耦合波理论 即由式可以得到从电光调制晶体出来的光场为
E ~=
Z e i e i 1-d Z L a +
E I
1
O >e i Z -d 4L b >e i O
式中 L 是电光晶体长度.
当光通过相位延迟片P 时 它使得a 和b 分量
产生的相移分别为 1和 Z 且使两分量的相移之差为 = Z -
1=L . 由于a 和b 的方向只跟电光晶体晶轴方向和入射光的波矢方向有关 所以只要入射光的波矢方向不变 是不变的 相位延迟片P 无需重新调节.
当光又通过另外一个旋光晶体OAC Z 光也是沿光轴传播 它使得光偏振方向再转Z 同样地 光
场两分量也发生相移 O . 这时光场变为
E ~
OCA e i
Z >=L e i Z a -E I Z e i e i
1-d Z >L e i
1b >e iZ O
光经过P 1~电光晶体EOC 和相位延迟片P
最后从P Z 出来后
由于光通过P 1和P Z 同光通过1和OAC Z 有相同的光程
所以它们产生的相移也是 O
可以得到最后从P Z 出来的光场是E ,
=
O >e i
L e i 1a +E
Z e i e i Z -d 4L e i
Z b >e iZ O
由于上下两部分的光束大小一样 两分量偏振也相同 故在出射系统会聚光束后 两束光相应的
~b 分量的振幅应相同. 又由于入射和出射系统的
结构尺寸是相同的 因此 从式可以知道 两束光在出射系统处a ~b 分量的振幅分别为E 1O 和E Z O . 因
从式
可以看出 要使调制器发挥最大性能 必须使得d 4-d Z 最大. 以4mm 晶系为例进行优
化设计 其非零电光元是r 13=r Z 3 r 33和r Z 3.
对光不沿光轴传播情况 d ]
Z 和d 4为1O d Z
= O n 3
O E O
Z si n Z r 1l +cOsZ r Z l ]c l =O 3
O O
Z
13c 3
d O E O 4=Z n Z Z
n 4O cOs r 13c 3+n 4e si n Z r 33c Z -n Z O n Z
e si n Z si n r 4Z c Z -n Z O n Z
e si n Z
cOs r 51c 1]式中 和 分别是波矢k 在晶轴坐标系里的极角
和方位角.
对于SNB =75晶体 最大的电光张量元是r 33
r /V r ]
33=14OOp m 4Z =r 51=4Zp m /V 11. 要充分利
用r /
/
33 显然 应该取 =Z
c =z
位矢量>
即应采取如图Z 装置. 这时图Z SBN 晶体的电光调制器装置
F i g .Z The mOdulat Or set u p usi n g SBN cr y stal
d O O Z -d 4=Z
4e O r 13-n 33>Z
3~ O n O E O Z
O E O
13-r 33>~Z
33对KNSBN -3晶体 最大电光张量元是r 4Z
r 4Z
=r 51~4OO p m /V 11]
. 从式
可以看到 应该取 =
4~ =4
才能充分利用最大张量元. 由于实验
装置是横向应用的 故c k 为加工方便 让c ~k 和
Z 轴在同一平面
注意到d 4表达式中的正负号 应该使c 1与c Z 同c 3符号相反 于是让c 的方向为 =
E E E OAC a
4期郑国梁等. 一种新的偏振无关电光调制器
Z 515
99这时c 的方向导数是c 1=c Z =-9=c 3= 44Z
et al . Haver kOrt J E M 9DOrren B H P 9Ke m eri nk M 9
D esi g n Of cO m p Osite In A s P /In G a A s C uant u m Wells f Or a 1.55~m p OlariZati On i nde p endent se m icOnduct Or O p tical
:1999975(18) Z 78Z Z 784a m p lifi er . A P P l Ph S S Lett 9
Phili pp e D 9A l ai n B 9D enis D 9et al . POl ariZati On i nde p endent p hase de mOdul ati On usi n g p hOt Oref racti ve
:1999974(Z 1) 3O87 t WO-Wave m i Xi n g . A P P l Ph S S Lett 93O89
. 这时可以求得
Z
3
O n O E O (r 33+Zr 4Z -r 13) d Z -d 4~
8
3
(14)
晶体中9波矢方向和外加电场方向同晶轴方向的关系如图3.
4
W all ace C H 9ChO y E 9Her bert L 9et al . POl ariZati On 图3波矢k 在KNSBN 晶体中与各矢量的关系
F i g .3The rel ati Onshi p bet Ween k and Ot her vect Ors i n
KNSBN cr y stal
结论
本文提出的这种横向电光调制器具有偏振无关
特性. 它只需要一个电光晶体9其性能相比需要两
个电光晶体的调制器来说要好得多:这是因为两个电光晶体不可能做到严格一样9其切割存在误差S 同时电极的制作误差经常使得两束光的调制电压不同9达不到完全偏振无关的调制9而在本文提出的这种调制器中两束光都是通过一个电光晶体9其调制电极是相同的9
所以它们的调拨电压严格相等. 同时可以看到9这种调制器的电极设计和制作都非常简单. 因此9提出的这种调制器可望有重要应用. 参考文献
y i n S 9Pur Wadi
P 9GuO
Z 9et
al . A p OlariZati On
i nde p endent at her m al desi g n f Or electr O-O p tic mOdul at Ors and vari able O p tical attenuat Ors . ProceSSin g S o f SPI E 9Z OO394989:Z Z Z 9
i nsensiti ve el ectr O-absOr p ti On
and
g ai n-s W
itchi n g C uant u m
-Well mOdul at Ors usi n g i nter diff usi On .
Procee din g S o f SPI E 9199993666:Z 8Z Z 855
DOnal d A P 9T i g ran V G 9RO g er A L. POl ariZati On
i nde p endent g rati n g cOu p li n g i n p l anar Wave-g ui de usi n g p hOt O-i nduced biref ri n g ence . Procee din g S o f SPI E 9Z OO394833:719 7Z 6
6王葵如9
项允捕9张海庭9等. 与偏振无关的波导强度调制器. 北京邮电大学学报91996919(1) :9 14
W an g K R 9
X i an g y N 9Zhan g H T 9et al . J ournal o f Bei j in g UniuerSit S o f
PoStS and T eleco mm unic ationS 9
1996919(1) :9 147项允捕9王葵如9张海廷9等. 与偏振无关的高速调制器. 北京邮电大学学报91997920(Z ) :74 77
X i an g y N 9W an g K R 9Zhan g H T 9et al . J ournal o f
Bei j in g UniuerSit S o f
PoStS and T eleco mm unic ationS 9
1997920(Z ) :74 778邵永红9冯进良9姜耀亮9等. 一种新型偏振无关光交错复用器的设计. 光子学报9Z OO4933(5) :533 535ShaO y H 9
Fen g J L 9Ji an g y L 9et al . A ct a Phot onic a S inic a 9Z OO4933(5) :533 535
9刘德明9
周密9黄德修. 棱镜分光式光学环形器及其应用. 光子学报91994923(1) :39 44L i u D M 9ZhOu M 9Huan g D X. A ct a Phot onic a S inic a 9
1994923(1) :39 44
1O She W L 9Lee W K. W ave cOu p li n g t heOr y Of li near
el ectr OO p tic eff ect . O P ticS Co mm unic ation 9
Z OO19195(1 4) :3O3 31111
Neur g aOnkar R R 9COr y W K 9O li ver J R 9
et al . D evel O p m ent
and
mOdificati On
Of
p hOt Oref racti ve
p r O p erti es i n t he t un g sten br OnZe f a m
il y cr y stals . O P tic al En g ineerin g 991987
926(5) :39Z 4O4
41
51
6光子学报35卷
A Ne w K i nd of Pol arizati on inde p endent e lectro-o p tic M odul at or
Zhen g GuOli an g ! She W eil On g
The S t ate Ke S Laborat or S o f o P t oelect ronic M aterialS and T ec hnolo g ieS ! Guan g Zhou 51OZ 75
Recei ved date " Z OO41O 15
A ne W ki nd Of p Ol ari Zati On i nde p endent el ectr O-O p ti c mOdul at Or i s p resent ed . The mOdul at Or
needs Onl y One p i ece Of el ectr O-O p ti c cr y st al ! and t he desi g n and t he f abri cati On Of el ectr Odes are ver y si m p l e .The p r O p a g ati On Of li g ht t hr Ou g h t he mOdul at Or i s st udi ed i n det ail usi n g Wave cOu p li n g t heOr y Of li near el ectr OO p ti c eff ect .The st ud y result de mOnstrat es t hat t he i nt ensit y Of Out p ut li g ht dOesn*t de p end On t he p Ol ari Zati On st at e Of t he i nci dent li g ht . F i nall y ! an O p ti mu m desi g n Of el ectr O-O p ti c cr y st al s i s g i ven ! t aki n g eXa m p l es f Or SBN and KNSBN Whi ch bel On g t O 4mm cr y st al s y st e m. Ke y words O p t Oel ectr Oni cs #E l ectr O-O p ti c mOdul at Or #POl ari Zati On i nde p endent #W ave cOu p li n g t heOr y Of li near el ectr O-O p ti c eff ect
Was bOr n i n 198O ! i n Guan g dOn g ! Chi na . He recei ved t he bachel Or de g ree
i n Z OO3f r O m p h y si cs de p art m ent ! ZhOn g shan Uni versit y . He i s p ursui n g t he M.S.de g ree i n t he S t at e ke y LabOrat Or y Of O p t Oel ectr Oni c M at eri al s and T echnOl O g i es ! ZhOn g shan Zhen g Guoli an g Uni versit y . H i s research i nt erests are li near el ectr O-O p ti c eff ect and O p ti cal cO mmuni cati On devi ces .
Abstract
一种新的偏振无关电光调制器
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
郑国梁， 佘卫龙， Zheng Guoliang， She Weilong中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州,510275光子学报
ACTA PHOTONICA SINICA2006,35(4)3次
参考文献(11条)
1. 刘德明;周密;黄德修 棱镜分光式光学环形器及其应用 1994(01)
2. 邵永红;冯进良;姜耀亮 一种新型偏振无关光交错复用器的设计[期刊论文]-光子学报 2004(05)3. 项允楠;王葵如;张海廷 与偏振无关的高速调制器[期刊论文]-北京邮电大学学报 1997(02)4. 王葵如;项允楠;张海庭 与偏振无关的波导强度调制器 1996(01)
5. Donald A P;Tigran V G;Roger A L Polarization independent grating coupling in planar wave-guideusing photo-induced birefringence[外文期刊] 2003
6. Wallace C H;Choy E;Herbert L Polarization insensitive electro-absorption and gain-switchingquantum-well modulators using interdiffusion[外文期刊] 1999
7. Neurgaonkar R R;Cory W K;Oliver J R Development and modification of photorefractive properties inthe tungsten bronze family crystals 1987(05)
8. She W L;Lee W K Wave coupling theory of linear electrooptic effect[外文期刊] 2001(1-4)
9. Philippe D;Alain B;Denis D Polarization independent phase demodulation using photorefractive two-wave mixing[外文期刊] 1999(21)
10. Haverkort J E M;Dorren B H P;Kemerink M Design of composite InAsP/InGaAs quantum wells for a 1.55μm polarization independent semiconductor optical amplifier[外文期刊] 1999(18)
11. Yin S;Purwadi P;Guo Z A polarization independent athermal design for electro-optic modulators andvariable optical attenuators 2003
引证文献(3条)
1. 郑国梁. 欧阳征标 温度不敏感偏振无关电光调制器设计[期刊论文]-应用光学 2009(6)
2. 孙恩伟. 张锐. 赵欣. 曹文武 弛豫铁电单晶0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3的电光性能研究[期刊论文]-光子学报 2009(6)
3. 潘剑侠. 王帆. 杨建义 微环辅助Mach-Zehnder光调制器的线性特性[期刊论文]-光子学报 2008(8)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gzxb200604008.aspx
第35卷第4期
Z OO6年4月
光子学报
ACTA P HOTONI CA S I N I CA
VOl .35NO .4A p ril Z OO6
一种新的偏振无关电光调制器e
郑国梁余卫龙ee
X 中山大学光电材料与技术国家重点实验室9广州51OZ 75X
摘要提出一种全新的偏振无关强度调制器设计原理. 这种调制器只需要一个电光晶体9不需
要辅助偏振片9电极设计和制作相当简单. 采用线性电光效应耦合波理论对光在调制器中的传播经过理论计算9行为进行详细的研究9发现光通过调制器后9出射的调制光强不依赖于入射光的偏振状态. 最后9以4mm 晶系中的SBN 和KNSBN 为例9给出调制器在横向应用时电光晶体优化切割方案. 关键词偏振无关S 光电子学S 电光调制器S 线性电光效应耦合波理论
O 436.4文献标识码A
O 光折射率X n O X 相同9P 是相位延迟片9用于补偿电光晶体中O 光与e 光的折射率不同引起的相差. 光
通过入射扩束准直系统后9光束均等地分布在P 1和OAC 1上9然后一起进入电光调制晶体9在电光晶体的另一端9让上下两束光都通过一个相位延迟片P 9然后上半部分通过P Z 9下半部分经过OAC Z 9最后通过出射准直系统汇合输出.
中图分类号0引言
偏振无关器件的研究引起了人们的极大的兴
趣[1 9 9这是由于偏振无关器件相对于偏振依赖器件来说在很多方面具有优越性C 在光通信系统中如果使用偏振无关的器件9就可以用普通的单模光纤来代替保偏光纤3不出现偏振依赖损耗3可以应用在一些特殊的场合9例如在光通信应用中9由于在很多情况下入射光的偏振状态是动态变化的9这种器件可用作偏振无关可变光衰减器.
现有的偏振无关调制器一般是波导型的9这种调制器的缺点是波导制造工艺复杂9价格昂贵9而且实际中的电极的制作误差经常使用得两束光的调制电压不同9达不到完全偏振无关的调制.Z OO3年9
[
三文治 型的设计方Shi ZhuO y i n 等1提出了一种
案9在一定程度上解决了问题9但是由于该方案仍然
图1基本设计原理
F i g .1The basic str uct ure Of t he mOdul at Or
2理论计算
本文所设计的电光调制器9入射光不沿电光晶
采用两个大小和晶轴取向都相同的电光晶体9对切割准确度要求非常高9同时电极也比较难制作. 本文提出的一种全新的设计原理方法9它只需要一个电光晶体9而且对电极设计和制作没有特殊的要求9偏振无关特性好.
体的光轴传播9在此情况下9She 等[1O 给出的线性电光效应的耦合波方程可以退化成
d E 1X r X
=-i d Z E 1X r X
d r
X 1X X X d E Z r
=-i d 4E Z X r X
d r
式中9E 1X r X 和E Z X r X 是光场的两个垂直的分量9对
1设计装置
图1是基本设计图9整个调制器由一对准直系
应于晶体中的O 光和e 光9而d Z 和d 4为
统 一个电光晶体 两个旋光晶体和两个相位补偿器和一个相位延迟片构成. OAC 1和OAC Z 是相同的顺时针旋光晶体9它们使得光的偏振方向旋9P 1
Z
和P Z 是相位补偿器9其折射率为OAC 1和OAC Z 的
e
O O
X Z X eff Z E O 9d 4=eff 3E O
Z n 1Z n Z
式中9 r eff i X i =Z93X 是有效O 是光在真空中的波矢9电光系数9E O 是外加场的振幅9n 1和n Z 分别为E 1X r X
d Z =
和E Z X r X 的折射率.
若记E 1X r X E Z X r X 和外加场E O 的方向为a 9b 和c 9则有效电光系数表示成r eff Z = X E jj E l X X a j r j
i 9 j 9
批准号:和广东省自然科学基金国家自然基金(1O3741Z 1)
(资助课题批准号:O31567) T el :OZ O 8411Z 863Em ail :stilsOZ Zsu .edu .cn 收稿日期:Z OO41O 15
ee
X E jj E a c l X 9r eff 3=
99
i j
X X b j r j c l X l b X 3X
式中9. r j E jj 和E l 是电光张量元9 是介电张量的对角元
51
4光子学报35卷
式分 可以得到
得到在出射系统处的光场为此
e Zi O
>
e i Z -d 4L e i Z >
=E 1e i E 1
>
>e i Z -d 4r E Z
式中 1和 Z 分别对应两个光场的波矢.
表示为设入射光场的偏振状态是随机的
将式
E i n =ZE 1O a +ZE Z O e i b
式中a ~b 分别对应在电光晶体中的O 光和e 光的方向 它是一个随机量. 入射光 是两分量的相位差 4Z >Z e
E Out E Out =4
Z
可见 调从式制器是偏振无关的.
3忧化设计
经扩束后 记上下两部分光场为:E ,
=E
1
a +
Z e i b 和E I =E I 1a +E I Z e i b
易知,
O >=E ~. 光经过旋光晶体OAC 1 其偏振方向旋过Z
同
时两个分量都有相同的相移量 O 因此从OAC 1出来的光可以表示成E ~=e i a +
I 1
b >
e i O . 设光不沿光轴方向传播
通过电光晶体EOC 后 由线性电光耦合波理论 即由式可以得到从电光调制晶体出来的光场为
E ~=
Z e i e i 1-d Z L a +
E I
1
O >e i Z -d 4L b >e i O
式中 L 是电光晶体长度.
当光通过相位延迟片P 时 它使得a 和b 分量
产生的相移分别为 1和 Z 且使两分量的相移之差为 = Z -
1=L . 由于a 和b 的方向只跟电光晶体晶轴方向和入射光的波矢方向有关 所以只要入射光的波矢方向不变 是不变的 相位延迟片P 无需重新调节.
当光又通过另外一个旋光晶体OAC Z 光也是沿光轴传播 它使得光偏振方向再转Z 同样地 光
场两分量也发生相移 O . 这时光场变为
E ~
OCA e i
Z >=L e i Z a -E I Z e i e i
1-d Z >L e i
1b >e iZ O
光经过P 1~电光晶体EOC 和相位延迟片P
最后从P Z 出来后
由于光通过P 1和P Z 同光通过1和OAC Z 有相同的光程
所以它们产生的相移也是 O
可以得到最后从P Z 出来的光场是E ,
=
O >e i
L e i 1a +E
Z e i e i Z -d 4L e i
Z b >e iZ O
由于上下两部分的光束大小一样 两分量偏振也相同 故在出射系统会聚光束后 两束光相应的
~b 分量的振幅应相同. 又由于入射和出射系统的
结构尺寸是相同的 因此 从式可以知道 两束光在出射系统处a ~b 分量的振幅分别为E 1O 和E Z O . 因
从式
可以看出 要使调制器发挥最大性能 必须使得d 4-d Z 最大. 以4mm 晶系为例进行优
化设计 其非零电光元是r 13=r Z 3 r 33和r Z 3.
对光不沿光轴传播情况 d ]
Z 和d 4为1O d Z
= O n 3
O E O
Z si n Z r 1l +cOsZ r Z l ]c l =O 3
O O
Z
13c 3
d O E O 4=Z n Z Z
n 4O cOs r 13c 3+n 4e si n Z r 33c Z -n Z O n Z
e si n Z si n r 4Z c Z -n Z O n Z
e si n Z
cOs r 51c 1]式中 和 分别是波矢k 在晶轴坐标系里的极角
和方位角.
对于SNB =75晶体 最大的电光张量元是r 33
r /V r ]
33=14OOp m 4Z =r 51=4Zp m /V 11. 要充分利
用r /
/
33 显然 应该取 =Z
c =z
位矢量>
即应采取如图Z 装置. 这时图Z SBN 晶体的电光调制器装置
F i g .Z The mOdulat Or set u p usi n g SBN cr y stal
d O O Z -d 4=Z
4e O r 13-n 33>Z
3~ O n O E O Z
O E O
13-r 33>~Z
33对KNSBN -3晶体 最大电光张量元是r 4Z
r 4Z
=r 51~4OO p m /V 11]
. 从式
可以看到 应该取 =
4~ =4
才能充分利用最大张量元. 由于实验
装置是横向应用的 故c k 为加工方便 让c ~k 和
Z 轴在同一平面
注意到d 4表达式中的正负号 应该使c 1与c Z 同c 3符号相反 于是让c 的方向为 =
E E E OAC a
4期郑国梁等. 一种新的偏振无关电光调制器
Z 515
99这时c 的方向导数是c 1=c Z =-9=c 3= 44Z
et al . Haver kOrt J E M 9DOrren B H P 9Ke m eri nk M 9
D esi g n Of cO m p Osite In A s P /In G a A s C uant u m Wells f Or a 1.55~m p OlariZati On i nde p endent se m icOnduct Or O p tical
:1999975(18) Z 78Z Z 784a m p lifi er . A P P l Ph S S Lett 9
Phili pp e D 9A l ai n B 9D enis D 9et al . POl ariZati On i nde p endent p hase de mOdul ati On usi n g p hOt Oref racti ve
:1999974(Z 1) 3O87 t WO-Wave m i Xi n g . A P P l Ph S S Lett 93O89
. 这时可以求得
Z
3
O n O E O (r 33+Zr 4Z -r 13) d Z -d 4~
8
3
(14)
晶体中9波矢方向和外加电场方向同晶轴方向的关系如图3.
4
W all ace C H 9ChO y E 9Her bert L 9et al . POl ariZati On 图3波矢k 在KNSBN 晶体中与各矢量的关系
F i g .3The rel ati Onshi p bet Ween k and Ot her vect Ors i n
KNSBN cr y stal
结论
本文提出的这种横向电光调制器具有偏振无关
特性. 它只需要一个电光晶体9其性能相比需要两
个电光晶体的调制器来说要好得多:这是因为两个电光晶体不可能做到严格一样9其切割存在误差S 同时电极的制作误差经常使得两束光的调制电压不同9达不到完全偏振无关的调制9而在本文提出的这种调制器中两束光都是通过一个电光晶体9其调制电极是相同的9
所以它们的调拨电压严格相等. 同时可以看到9这种调制器的电极设计和制作都非常简单. 因此9提出的这种调制器可望有重要应用. 参考文献
y i n S 9Pur Wadi
P 9GuO
Z 9et
al . A p OlariZati On
i nde p endent at her m al desi g n f Or electr O-O p tic mOdul at Ors and vari able O p tical attenuat Ors . ProceSSin g S o f SPI E 9Z OO394989:Z Z Z 9
i nsensiti ve el ectr O-absOr p ti On
and
g ai n-s W
itchi n g C uant u m
-Well mOdul at Ors usi n g i nter diff usi On .
Procee din g S o f SPI E 9199993666:Z 8Z Z 855
DOnal d A P 9T i g ran V G 9RO g er A L. POl ariZati On
i nde p endent g rati n g cOu p li n g i n p l anar Wave-g ui de usi n g p hOt O-i nduced biref ri n g ence . Procee din g S o f SPI E 9Z OO394833:719 7Z 6
6王葵如9
项允捕9张海庭9等. 与偏振无关的波导强度调制器. 北京邮电大学学报91996919(1) :9 14
W an g K R 9
X i an g y N 9Zhan g H T 9et al . J ournal o f Bei j in g UniuerSit S o f
PoStS and T eleco mm unic ationS 9
1996919(1) :9 147项允捕9王葵如9张海廷9等. 与偏振无关的高速调制器. 北京邮电大学学报91997920(Z ) :74 77
X i an g y N 9W an g K R 9Zhan g H T 9et al . J ournal o f
Bei j in g UniuerSit S o f
PoStS and T eleco mm unic ationS 9
1997920(Z ) :74 778邵永红9冯进良9姜耀亮9等. 一种新型偏振无关光交错复用器的设计. 光子学报9Z OO4933(5) :533 535ShaO y H 9
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9刘德明9
周密9黄德修. 棱镜分光式光学环形器及其应用. 光子学报91994923(1) :39 44L i u D M 9ZhOu M 9Huan g D X. A ct a Phot onic a S inic a 9
1994923(1) :39 44
1O She W L 9Lee W K. W ave cOu p li n g t heOr y Of li near
el ectr OO p tic eff ect . O P ticS Co mm unic ation 9
Z OO19195(1 4) :3O3 31111
Neur g aOnkar R R 9COr y W K 9O li ver J R 9
et al . D evel O p m ent
and
mOdificati On
Of
p hOt Oref racti ve
p r O p erti es i n t he t un g sten br OnZe f a m
il y cr y stals . O P tic al En g ineerin g 991987
926(5) :39Z 4O4
41
51
6光子学报35卷
A Ne w K i nd of Pol arizati on inde p endent e lectro-o p tic M odul at or
Zhen g GuOli an g ! She W eil On g
The S t ate Ke S Laborat or S o f o P t oelect ronic M aterialS and T ec hnolo g ieS ! Guan g Zhou 51OZ 75
Recei ved date " Z OO41O 15
A ne W ki nd Of p Ol ari Zati On i nde p endent el ectr O-O p ti c mOdul at Or i s p resent ed . The mOdul at Or
needs Onl y One p i ece Of el ectr O-O p ti c cr y st al ! and t he desi g n and t he f abri cati On Of el ectr Odes are ver y si m p l e .The p r O p a g ati On Of li g ht t hr Ou g h t he mOdul at Or i s st udi ed i n det ail usi n g Wave cOu p li n g t heOr y Of li near el ectr OO p ti c eff ect .The st ud y result de mOnstrat es t hat t he i nt ensit y Of Out p ut li g ht dOesn*t de p end On t he p Ol ari Zati On st at e Of t he i nci dent li g ht . F i nall y ! an O p ti mu m desi g n Of el ectr O-O p ti c cr y st al s i s g i ven ! t aki n g eXa m p l es f Or SBN and KNSBN Whi ch bel On g t O 4mm cr y st al s y st e m. Ke y words O p t Oel ectr Oni cs #E l ectr O-O p ti c mOdul at Or #POl ari Zati On i nde p endent #W ave cOu p li n g t heOr y Of li near el ectr O-O p ti c eff ect
Was bOr n i n 198O ! i n Guan g dOn g ! Chi na . He recei ved t he bachel Or de g ree
i n Z OO3f r O m p h y si cs de p art m ent ! ZhOn g shan Uni versit y . He i s p ursui n g t he M.S.de g ree i n t he S t at e ke y LabOrat Or y Of O p t Oel ectr Oni c M at eri al s and T echnOl O g i es ! ZhOn g shan Zhen g Guoli an g Uni versit y . H i s research i nt erests are li near el ectr O-O p ti c eff ect and O p ti cal cO mmuni cati On devi ces .
Abstract
一种新的偏振无关电光调制器
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
郑国梁， 佘卫龙， Zheng Guoliang， She Weilong中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州,510275光子学报
ACTA PHOTONICA SINICA2006,35(4)3次
参考文献(11条)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gzxb200604008.aspx