零偏压Y型高速电光调制器：解决复杂问题与提升性能

本文主要探讨了"Y型零偏压屏蔽推挽高速电光调制器"的设计与优化，针对传统Mach-Zehnder结构电光调制器存在的直流偏置电路复杂、温度变化导致的直流漂移和非线性失真的问题，提出了一种创新的解决方案。该设计采用了点匹配法、耦合模理论和电光调制理论作为基础，构建了一种新型的电光调制器，其特点是无需外部直流偏置，通过屏蔽电极的Y型耦合结构来实现高效、稳定的高速调制。 首先，文章详细介绍了器件模型，阐述了电场分布情况以及输出光功率如何随外加电压的变化而变化。作者引入了有效调制电压的概念，分别导出低频和高频两种电信号调制下的输出光功率与响应时间的关系式，这有助于理解和优化设备的动态性能。 核心部分是关于关键性能指标的计算，包括电信号的3 dB调制带宽，这是衡量调制器响应速度的重要参数，结果表明在1550 nm中心波长下，优化后的器件能够达到97 GHz的3 dB调制带宽，这意味着它可以处理非常高速的电信号。同时，文中还给出了插入损耗和串扰的表达式，这些参数对于评估电光调制器的信号传输效率和信号质量至关重要。 为了验证理论设计的有效性，作者在1550 nm中心波长下对器件进行了参数优化和性能模拟。结果显示，优化后的电光作用区长度约为0.8884 cm，而半波电压降低到1.104 V，这些数值表明了设计的实用性和高效性。最后，通过与光束传播法（BPM）的计算结果进行对比，证明了本文提出的分析理论和设计方法具有很高的精度，表明其在实际应用中的可行性。 本文的主要贡献在于提供了一种新颖的电光调制器设计，通过零偏压屏蔽技术解决了传统调制器的难题，并通过精确的理论分析和实验验证，展现了其在高速、稳定和低损耗电光转换方面的潜力，为集成光学领域的电光调制器设计提供了新的思路和技术支持。