本公開涉及光纖通信，更具體地，涉及一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法。
背景技術：
1、高效電光調制器是現代光通信網絡的核心。傳統基于馬赫-曾德爾干涉儀的電光調制器雖然性能穩定，但通常需要厘米級的波導長度以達到足夠的相位調制深度，不利于光子芯片的小型化和高密度集成。微環諧振器調制器利用諧振增強效應，可在微米尺度內實現有效調制，但傳統單環調制器的性能受限于洛倫茲型諧振峰的固有特性，如高消光比需要臨界耦合，而這往往導致調制效率與帶寬之間存在難以調和的矛盾。
2、在原子物理中，電磁誘導透明（electromagnetic?induced?transparency，eit）效應可以在寬吸收背景中產生一個極窄的透明窗口，并伴隨著陡峭的色散。在集成光子學中，通過設計耦合微環中的多模干涉，可以模擬出“類eit”光學響應。將這種具有尖銳色散特性的響應與強電光材料薄膜鈮酸鋰相結合，有望實現高效率調制。
技術實現思路
1、有鑒于此，本公開提供了一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。
2、本公開的一個方面提供了一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器，包括：薄膜鈮酸鋰襯底；光波導結構，形成于薄膜鈮酸鋰襯底上，光波導結構包括相互耦合的直光波導和環形諧振腔波導，其中，環形諧振腔波導被配置為能夠支持光學模式不同的至少一個第一光學模式和至少一個第二光學模式，第一光學模式和第二光學模式能夠發生相干耦合與干涉，以使直光波導的透射光譜在微環諧振腔內形成類電磁誘導透明傳輸峰，并產生高色散光學響應；行波電極系統，設于環形諧振腔波導上，用于向環形諧振腔波導施加調制電場；直流偏置器，與行波電極系統連接，用于將直流偏置電壓與射頻調制電壓疊加后施加至行波電極系統；其中，施加至行波電極系統的電信號能夠通過薄膜鈮酸鋰的電光效應改變環形諧振腔波導的有效折射率，以使類電磁誘導透明傳輸峰的光譜位置發生位移，從而實現對直光波導輸出光信號的強度調制。
3、根據本公開的實施例，第一光學模式表征能夠直接與直光波導耦合的亮模式，第二光學模式表征不能直接與直光波導耦合、但能夠通過近場作用與亮模式耦合的暗模式。
4、根據本公開的實施例，環形諧振腔波導的結構被配置為跑道型、橢圓型或c形結構中的其中一種，且環形諧振腔波導的結構被配置為非對稱性結構，以增強亮模式與暗模式之間的耦合。
5、根據本公開的實施例，行波電極系統被配置為共面波導電極結構，包括一個中心信號電極和設于中心信號電極兩側的兩個地電極，其中，共面波導電極結構的電極走向與環形諧振腔波導的幾何形狀相匹配，以實現射頻信號與光信號的相速匹配。
6、根據本公開的實施例，行波電極系統設于環形諧振腔波導中至少一個第一光學模式與至少一個第二光學模式的光場強度重疊最大的區域上方，以最大化電光相互作用。
7、根據本公開的實施例，行波電極系統與環形諧振腔波導之間設有用于隔離的薄介質層。
8、根據本公開的實施例，直流偏置器包括電容、電感、直流端口、射頻端口和合并輸出端口。
9、根據本公開的實施例，電容與電感共同構成濾波網絡，用于濾除高頻噪聲并保證信號的穩定性；直流端口的輸入端與外部的可調直流電壓源連接，用于提供直流偏置電壓；射頻端口的輸入端與外部的射頻信號源連接，用于提供射頻調制信號；合并輸出端口與行波電極系統的中心信號電極電連接，用于調諧工作點。
10、本公開的另一個方面提供了一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制方法，包括：將連續激光輸入直光波導，其中，連續激光的波長位于類電磁誘導透明窗口附近；調節直流偏置器的直流偏置電壓，使薄膜鈮酸鋰電光調制器的工作點位于類電磁誘導透明窗口的陡峭邊沿；將射頻調制信號輸入直流偏置器的射頻端口；利用直流偏置器將直流偏置電壓與射頻調制電壓施加至行波電極系統的中心信號電極，通過薄膜鈮酸鋰的電光效應引起類電磁誘導透明窗口的光譜微移，使連續激光的固定波長處輸出光強隨射頻信號發生變化，從而實現電信號到光信號的調制編碼。
11、本公開的另一個方面還提供了一種光通信系統，包括：光源模塊，用于提供連續光載波；薄膜鈮酸鋰電光調制器，用于生成承載數據信息的調制光信號；驅動電路模塊，用于提供射頻調制信號和直流偏置電壓以驅動薄膜鈮酸鋰電光調制器實現光信號調制。
12、與現有技術相比，本公開提供的基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法，至少具有以下有益效果：
13、（1）本公開提供的基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法，通過在薄膜鈮酸鋰平臺上利用類電磁誘導透明效應增強電光相互作用，微小的折射率變化即可引發巨大的光強變化，從而在微型器件尺寸下實現兼具高調制效率、低驅動電壓和高帶寬的電光調制。
14、（2）本公開提供的基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法，調制功能僅含一個直流偏置器，工作點控制電路簡潔，無需為常規調制器工作點配置獨立的驅動源和反饋環路，降低了外圍電路復雜度和成本，通過調節直流偏置器的直流偏置和射頻信號，可以精確地設置和調節工作點，易于補償折射率隨溫度變化產生的漂移，系統響應速度達到納秒乃至皮秒級，更適應高速通信。
15、（3）本公開提供的基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器及方法，協同利用eit的“慢光”效應與薄膜鈮酸鋰的強電光效應，在微米級尺寸的微環內即可實現高消光比、高效率的調制，同時通過優化行波電極保留高帶寬潛力，有利于大規模集成。
1.一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述第一光學模式表征能夠直接與所述直光波導耦合的亮模式，所述第二光學模式表征不能直接與所述直光波導耦合、但能夠通過近場作用與所述亮模式耦合的暗模式。
3.根據權利要求2所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述環形諧振腔波導的結構被配置為跑道型、橢圓型或c形結構中的其中一種，且所述環形諧振腔波導的結構被配置為非對稱性結構，以增強所述亮模式與所述暗模式之間的耦合。
4.根據權利要求3所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述行波電極系統被配置為共面波導電極結構，包括一個中心信號電極和設于所述中心信號電極兩側的兩個地電極，其中，所述共面波導電極結構的電極走向與所述環形諧振腔波導的幾何形狀相匹配，以實現射頻信號與光信號的相速匹配。
5.根據權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述行波電極系統設于所述環形諧振腔波導中至少一個第一光學模式與至少一個第二光學模式的光場強度重疊最大的區域上方，以最大化電光相互作用。
6.根據權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述行波電極系統與所述環形諧振腔波導之間設有用于隔離的薄介質層。
7.根據權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述直流偏置器包括電容、電感、直流端口、射頻端口和合并輸出端口。
8.根據權利要求7所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述電容與所述電感共同構成濾波網絡，用于濾除高頻噪聲并保證信號的穩定性；
9.一種基于類電磁誘導透明效應的薄膜鈮酸鋰電光調制方法，應用于如權利要求1～8任一項所述的薄膜鈮酸鋰電光調制器，其特征在于，所述方法包括：
10.一種光通信系統，其特征在于，包括：