LiNbO3器件(世维通)专题培训课件.ppt

世维通燕郊超洁净厂房北京世维通光通讯技术有限公司北京世维通光通讯技术有限公司1世维通公司主要产品系列z155M/SC S1,S2,S3模块模块z622M/SC S1,S2,S3模块模块z1000M/SC S1,S2,S3模块模块z100M单纤双向单纤双向 S1模块模块2光接收组件3传感类器件SLD光源光源4M接收组件接收组件Y波导波导4报告内容：z一）简单介绍近几年来国内外光通讯市场情况一）简单介绍近几年来国内外光通讯市场情况 (主要是光通讯器件主要是光通讯器件)；二）介绍二）介绍LiNBO3器件及相关产品国内市场情况：器件及相关产品国内市场情况：）波导多功能）波导多功能LiNBO3集成器件，该器件主要是集成器件，该器件主要是 于光纤陀螺；简单介绍光纤陀螺；于光纤陀螺；简单介绍光纤陀螺；）直波导（相位调制器）用于位相延迟起偏或相位）直波导（相位调制器）用于位相延迟起偏或相位 调制；调制；）M-Z强度调制器；用于大型骨干光纤通信或用作强度调制器；用于大型骨干光纤通信或用作光开关；军用雷达；光开关；军用雷达；5光通讯市场及LiNBO3产品市场简介z 光通讯市场：光通讯市场：z年前全球光通讯市场一直呈现上升趋势并以指数增加，但是随着光通讯网络传输速率的大幅增加，年前全球光通讯市场一直呈现上升趋势并以指数增加，但是随着光通讯网络传输速率的大幅增加，全球光网络硬件逐渐趋于饱和，光有源和无源市场大幅萎缩，至年以后光通讯市场市场出现下滑，但经过全球光网络硬件逐渐趋于饱和，光有源和无源市场大幅萎缩，至年以后光通讯市场市场出现下滑，但经过近两年多的市场整合。从近两年多的市场整合。从2003年底开始光通讯市场有缓慢回升趋势。年底开始光通讯市场有缓慢回升趋势。z 2003年第一季度全球光器件销售总额：年第一季度全球光器件销售总额：$327 million,z 第二季度全球光器件销售总额：第二季度全球光器件销售总额：$364million,z 第三季度全球光器件销售总额：第三季度全球光器件销售总额：$380million,z 第四季度全球光器件销售总额：第四季度全球光器件销售总额：$429million,z 在在2003年中，全球主要的销售额出自于欧美企业，占年中，全球主要的销售额出自于欧美企业，占65，其次为中国大陆，其次为中国大陆z 占占15，台湾占，台湾占10，其余占，其余占10；z z 国内市场：国内市场：z z 2004年预计国内光传输设备需求约为年预计国内光传输设备需求约为RMB180亿；国内光器件需求规模约为亿；国内光器件需求规模约为54亿；亿；z 6 LiNBO3相关器件 z 波导多功能集成器件波导多功能集成器件z z zLiNBO3相关产品相关产品 直波导（起偏器相位调制器延迟）直波导（起偏器相位调制器延迟）z M-Z强度调制器强度调制器z .7Y波导多功能集成器件8 Y波导多功能集成器件z1)结构及工作原理结构及工作原理:z z z 铌酸锂多功能集成光学器件是一种适用于光纤干涉测量的铌酸锂多功能集成光学器件是一种适用于光纤干涉测量的z集成光学器件。它可以实现测量光路光的分路合路、起偏集成光学器件。它可以实现测量光路光的分路合路、起偏z振检偏振和传输光位相的调整。振检偏振和传输光位相的调整。z 在铌酸锂晶片上制成在铌酸锂晶片上制成Y形平面条波导，将光束一分为二形平面条波导，将光束一分为二z或者反方向的将两束光合二为一；采用质子交换工艺形成的或者反方向的将两束光合二为一；采用质子交换工艺形成的z波导为单偏振工作，构成高偏振性的光偏振器；在光波导的波导为单偏振工作，构成高偏振性的光偏振器；在光波导的 z两边制作电极，通过改变晶体的折射率达到改变传输光的相位。两边制作电极，通过改变晶体的折射率达到改变传输光的相位。z该器件集多种特性于一体，成为光纤传感中信号检测的重要器件。该器件集多种特性于一体，成为光纤传感中信号检测的重要器件。z z 9制作工艺：z1，光纤磨切：光纤磨切：磨抛机磨抛机10 光刻光刻间光刻间11 PECVD PECVD PECVD12 耦耦 合合13封封 装装 14 老化筛选老老 化化 测测 试试 15性能特点z 铌酸锂铌酸锂Y波导多功能集成光学器件采用推挽式调制方波导多功能集成光学器件采用推挽式调制方式。在电极上施加调制电压时，在二分支波导上形成方向式。在电极上施加调制电压时，在二分支波导上形成方向相反的电场，二分支波导折射率因电光效应而发生相反的相反的电场，二分支波导折射率因电光效应而发生相反的变化：一增一减或一减一增，从而使得通过二分支波导的变化：一增一减或一减一增，从而使得通过二分支波导的导波随调制电压产生正负相反的相位变化。该器件具有响导波随调制电压产生正负相反的相位变化。该器件具有响应快；体积小、重量轻、抗电磁干扰等特点。应快；体积小、重量轻、抗电磁干扰等特点。z插入损耗低插入损耗低 (3.5dB)z高器件消光比高器件消光比 (-30dB)z光纤与波导精密斜耦合光纤与波导精密斜耦合,大大降低背向光反射大大降低背向光反射,保证良好的保证良好的分束比分束比 (优于）优于）z采用推挽电极设计采用推挽电极设计,降低半波电压且尺寸小降低半波电压且尺寸小.（）（）z器件长期稳定性好器件长期稳定性好16 应用范围：光纤陀螺的核心器件z 高精度光纤传感器，惯性制导、定位，高精度光纤传感器，惯性制导、定位，用于航空航天航海领域及其他工业中用于航空航天航海领域及其他工业中17光纤陀螺结构示意图18应用领域z 高精度光纤传感高精度光纤传感,惯性制导惯性制导,z 定位定位,航空航海航空航海.19国内主要用户20Y波导器件目前尚存在的问题z1，器件的温度特性；器件的温度特性；z 光纤陀螺要求器件的工作温度为光纤陀螺要求器件的工作温度为4585度；度；z 由于目前保偏光纤在低温时消光比变化较大；由于目前保偏光纤在低温时消光比变化较大；z z2，器件抗湿度的能力；，器件抗湿度的能力；z 由于波导两电极间举例很近（由于波导两电极间举例很近（6um)，器件电极容易短路；，器件电极容易短路；z 器件电极保护胶的选择；器件电极保护胶的选择；由于目前目前器件的封装是采用普通的由于目前目前器件的封装是采用普通的z 封装未采用气密封装，波导电极间由于湿度不同其介电常数会封装未采用气密封装，波导电极间由于湿度不同其介电常数会z 变化导致器件性能变化；变化导致器件性能变化；z z z 21国内生产单位情况z1，北京世维通公司；，北京世维通公司；z2，重庆，重庆44所；所；z3，上海龙冬公司；，上海龙冬公司；z4，天津，天津8358所；所；z5，航天时代电子公司研究院（，航天时代电子公司研究院（13所）；所）；z6，深圳飞通；，深圳飞通；22国内市场情况z1，由于国内光纤陀螺仍然处于研制阶段，其生产单位，由于国内光纤陀螺仍然处于研制阶段，其生产单位z 主要是大学和研究机构，所以主要是大学和研究机构，所以Y波导器件的用量还有限，波导器件的用量还有限，（估计今（估计今年全国总共有年全国总共有1000只）；只）；z2，国内几大陀螺研制单位：，国内几大陀螺研制单位：z 北京航空航天大学；北京航空航天大学；z 航天时代电子公司研究院；航天时代电子公司研究院；z 浙江大学；浙江大学；z 航天航天3院第院第33研究所；研究所；z 船舶总公司船舶总公司707研究所，研究所，z z z 23直波导（相位调制器）z结构示意图及用途：结构示意图及用途：z：主要用途：主要用途:z 位相延迟位相延迟;z 相位调制相位调制:z 起偏器；起偏器；24 LiNBO3强度调制器25LiNbO3强度调制器内部结构图26LiNBO3强度调制器z强度调制器工作原理：强度调制器工作原理：z 铌酸锂电光调制器的内部结构示意图如下图。由钛扩散铌酸锂铌酸锂电光调制器的内部结构示意图如下图。由钛扩散铌酸锂（Ti:LiNbO3）波导构成）波导构成Mach-Zehnder干涉仪，两臂两端分别制作干涉仪，两臂两端分别制作上信号电极和偏置电极。上信号电极和偏置电极。z 27关键技术指标：高频特性曲线28关键技术指标分类参数单位数值光学工作波长nm1550插入损耗dB5消光比（DC）dB-20光回损dB-45电学电光带宽（-3dBe）GHz8S11电回损dB-10射频电极V1kHzV6偏置电极VDCV10其它工作温度070存储温度-4085射频电极连接器K偏置电极连接器PIN最大允许输入光功率mw50最大允许输入射频功率dBm2529国际上生产厂家和应用领域：z国外生产厂家：国外生产厂家：z JDSU；z Corning;z .z国内生产单位：国内生产单位：z 世维通公司；世维通公司；z 重庆重庆44所；所；z应用领域：应用领域：z 大型骨干网络大型骨干网络z 光开关；光开关；z 光的锁模；光的锁模；z 军用雷达；军用雷达；30