高速电光调制器的电极设计研究.pdf

毒掇竣计研宏

任登娟

(广州丁商职业技术学院广州510850)

1引言高速长距离光通信传输。

2高速铌酸锂电光调制器结构及性能参数
高速宽带电光调制器是光纤通信、CATV光纤传
输、光孤子通信、光纤传感等领域的重要器件，在未在各类高速调制器中，大多数是以MZI为基础
来光纤通信系统和空间光通信系统中占有非常重要的行波器件。图1为铌酸锂共面波导电光调制器的
的地位。随着光通信技术的迅猛发展，对电光调制器结构示意图，其中电极宽度为，电极间距为G，电
的性能提出更高要求。极厚度为，缓冲层的厚度为，。
LiNbO电光调制器凭借其衬底材料低损耗；高目前研制的外调制器带宽受诸多因素的影响，
的电光、声光系数；稳定性好；寿命长；易成波导等优行波铌酸锂调制器微波速率与光波速率失配、微波
点，成为目前广泛应用的电光波导调制器，可以进行源阻抗与传输线特性阻抗不匹配是其中两个关键问

ANovelH——shapedWide-BandSlotAntennaDesign

SunYanfen，WangXiaojun，LiuYun

(1．ChangzhouInstituteofmechatronicTechnology，Changzhou213164，China)
(2．CollegeofInformationScience＆Technology，NUAA，Nanjing210016，China)

AbstractAnove]slotantennaisproposed．ByetchingH—shapedslotinthepatch，widebandiseasytoberealized．Theimpedance

bandwidthofantennais66．8％．andthe~equencyrangesfrom2．04-4．07GHz．Thesensitivefactorsoftheantenna．suchastheheight

ofdielectriclayerandthelengthandwidthofH——shapedslotaresimulatedbyAnsofiHFSS10．0．Themeasuredandsimulatedresults

showagoodagreement．

Keywordswideband，slotantenna，microstrip
(收稿日期：2009年5月3日)

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CHfNA～EW7-ELECOMMUNJCA丁JO～SJune2009
通过调制器性能参数的分析，调制器的速度
配和阻抗匹配的问题归结为求出调制器的单位长度
分布电容以及空气填充时的单位长度分布电容。可
以利用准静态方法计算，采用一系列的保角变换，对
电极厚度和缓冲层厚度分别进行考虑，再根据上述
公式对各特性参量进行计算和仿真得到调制器结构
参数对其性能的影响。限于篇幅问题，将仿真编程过
程省略，直接给出仿真结果进行分析。
(1)中间电极宽度对性能参数的影响
图lIANbO,共面波导电光调制器的结构示意图
当电极厚度分别为4m，6m和8mH,J，
同时取电极间距G=15m，缓冲层厚度为1．61T1分
题。而这两个问题又取决于行波电极的设计。因此，析中间电极宽度对有效折射率和特征阻抗的影响如
行波电极电光调制器的设计关键就是行波电极的设
图2所示。有效折射率／vn随中间电极宽度的增
计。为实现宽的带宽和低的驱动电压，必须优化电极
大而逐渐变大；而特征阻抗随中间电极宽度的
设计。
增大逐渐变小。
假定调制器中微波的传输速度V=c／Nn(为器
(2)电极间距、缓冲层厚度、电极厚度对性能参
件中微波信号传播的等效折射率)，而光波在波导中
数的影响
的传输速度=c／n(n为器件中光信号传输的等效
相同方法分析得出，有效折射率J~和特征阻抗
折射率，光波长1．55Ill时=2．14)。
z均随着电极间距G的增加而逐渐变大；相反，随着
行波调制器微波和光速度失配时的3dB带宽长
电极厚度的增加而逐渐变小；而I~随缓冲层厚
度乘积：af'L(1)度的增加逐渐变小；。随厚度的增加逐渐变大：
(3)从上面的分析综合考虑，可取=10m，
其中，为带宽；L为电极长度；c为光速
G=15in，，=1．6nq，=6m，可以得到微波等效
根据TEM波传输线的分布参数理论得知：=
折射率，vn：2．28；特征阻抗=38．6Q；当T作波长
、／_c／(2)
A=I．55m，电极长度=2．4cm时，3tB带宽约为
式中，C为电极每单位长度的电容；C为用空气
43GHz，可以实现宽带调制。
代替所有波导材料的电极每单位
长度电容。
特性阻抗和分布电容的关
等(3)
可见，调制器的带宽直接取
决于微波与光波的速度失配问
题。因为微波与光波的折射率不
会相等，如果在