本发明公开了一种低电压驱动的薄膜电光调制器及其制备方法,该调制器采用阳离子掺杂的钛酸钡薄膜作为电光调制器的波导层材料,所述阳离子掺杂的钛酸钡薄膜相对于纯钛酸钡薄膜及其他薄膜材料具有更大的电光系数,故可以在低驱动电压下实现高效的光调制。此外,本发明还提供一种新的合成和致密工艺,用于制备掺杂的钙钛矿氧化物,从而可以精确控制其微观结构、介电、光学和电光特性。最后,通过优化波导器件的结构尺寸,进一步降低了调制器的驱动电压。本发明为获得低驱动电压光调制器提供了新的解决方案,有望推动光通信、显示技术和光电子学等领域的进步和发展。

低电压驱动的薄膜电光调制器及其制备方法。所述调制器包括波导层选用阳离子掺杂的钛酸钡薄膜，其具有较大的电光系数，能够在更低的电压下实现高速光信号的调制。此外，还提供一种新的合成和致密工艺，用于生产掺杂钙钛矿氧化物，从而可以精确控制微观结构、介电、光学和电光特性。最后，通过优化波导器件的结构尺寸，进一步降低了调制器的驱动电压。由于本发明中的薄膜光电调制器具有高电光系数和温度/频率耐用的特性，可用于节能、超紧凑的集成光子系统。

在光通信系统中，电光调制器是制约光通信效率的关键器件，其作用是将电信号转换成高比特率的光信号。目前硅基光子调制器应用广泛，其具有很强的抗腐蚀性、热导率高等特点，且硅基器件的制备工艺成熟。硅基光电调制器主要依赖硅基光子材料的等离子色散效应，该效应通过电场引起载流子浓度的变化，从而引起折射率和吸收系数的变化。但是载流子的注入和耗尽过程会限制电光调制器速率，并且掺杂会引入光学损耗。基于钙钛矿氧化物的调制器中不存在这些约束，因为它们主要利用波克尔斯（Pockels）效应通过施加电场来实现光调制。钛酸钡 (BaTiO3)是一种著名的无铅钙钛矿氧化物，其具有高电光系数和大双折射率，以及在宽波长范围内均有高透明度。

发明人：朱敏敏 魏灿 杨丹福州大学（Fuzhou University），简称福大，位于福建省福州市，创建于1958年，是国家“双一流”建设高校，国家“211工程”建设高校，国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校，福建省三所重点建设的高水平大学之一，福建省一流大学建设高校，入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

本发明采用阳离子掺杂的钛酸钡薄膜作为调制器的波导层，其具有较大的电光系数，从而实现调制器在低驱动电压下工作。本发明采用溶胶凝胶法制备不同阳离子掺杂钛酸钡薄膜，能够很好控制掺杂浓度，形成完整均匀的薄膜。该制备方法具有成本低，方法简单易操作，均匀性好，并且可以精确控制薄膜微观结构、介电、光学和电光特性等特点。本发明通过优化波导器件的结构尺寸，可进一步降低了器件的驱动电压。

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