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1、10申请公布号CN104246584A43申请公布日20141224CN104246584A21申请号201380020021322申请日2013030612405037820120416EPG02F1/035200601G01S17/32200601G02F1/225200601G02F1/0320060171申请人莱卡地球系统公开股份有限公司地址瑞士希尔布鲁格72发明人H珀特A莫特T雷蒂B贝克姆74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人蒋骏陈岚54发明名称电光调制器和电光距离测量装置57摘要电光调制器包括非线性光学材料的波导（2）和电极线（3），电极线（3）用于当电压被施加到。
2、电极线（3）时在波导（2）的调制区（17）中生成电场，从而调制穿过波导（2）的光。其中调制区（17）的正向电光响应与反向电光响应相同；以及电光响应具有带通或低通特性。距离测量装置包括发射光的光源（101）和这样的电光调制器，电光调制器被布置成使得所发射的光在从距离测量装置发射之前在第一方向上穿过电光调制器，并在从目标反射之后在与第一方向相反的第二方向上穿过电光调制器。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014101586PCT国际申请的申请数据PCT/CH2013/0000352013030687PCT国际申请的公布数据WO2013/155636EN2013102451INTCL权。
3、利要求书2页说明书10页附图10页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图10页10申请公布号CN104246584ACN104246584A1/2页21一种电光调制器，包括非线性光学材料的波导（2）和电极线（3），所述电极线（3）被布置成当电压被施加到所述电极线（3）时在所述波导（2）的调制区（17）中生成电场，并从而调制穿过所述波导（2）的光的相位，特性在于，所述调制区（17）的正向电光响应与反向电光响应相同；以及所述电光响应具有带通或低通特性。2权利要求1所述的电光调制器，其中所述调制的重心独立于调制频率。3权利要求1或2所述的电光调制器，其中所述调。
4、制区（17）包括第一子区（17A）和第二子区（17B），且所述电极线（3）能够对在一个方向上穿过所述第一子区（17A）的光实现与对在相反的方向上穿过所述第二子区（17B）的光的相同的调制。4权利要求1或2或3所述的电光调制器，其中所述电极线（3）包括第一分支（3A）和第二分支（3B），每一个分支首先从平行于所述波导（2）的第一线区段（11）的开始延伸到末端一段此后被表示为所述分支的延伸部分的距离，以及然后从平行于所述波导（2）的第二线区段（12）的开始延伸到末端一段在与所述第一线区段（11）相反的方向上的相同的距离，其中所述分支（3A、3B）的所述第一线区段和第二线区段（11、12）影响所述波。
5、导（2）的相同调制子区（17A、17B）；以及其中从所述第一线区段（11）的开始到所述第二线区段（12）的末端的微波信号的传播时间对这两个分支是相同的。5权利要求4所述的电光调制器，其中每一个分支，从所述第二线区段（12）的末端在平行于所述波导（2）的第三线区段（13）中延伸一段与所述第一线区段（11）在相同的方向上的相同的距离，以及其中，从所述第一线区段（11）的开始到所述第三线区段（13）的末端的微波信号的传播时间对这两个分支是相同的。6权利要求1到3中的一项所述的电光调制器，其中所述电极线（3）包括第一分支（3A）和第二分支（3B）以及在这两个分支之间的中点（16），其中所述电极线（3）。
6、在连接到电微波信号源时能够在所述波导（2）中生成相对于所述中点（16）对称的电场分布。7权利要求45中的一项所述的电光调制器，其中所述电极线（3）包括在所述第一分支（3A）和所述第二分支（3B）之间的中点（16），其中所述电极线（3）在连接到电微波信号源时能够在所述波导（2）中生成相对于所述中点（16）对称的电场分布。8权利要求6或7所述的电光调制器，其中包括所述第一分支和第二分支（3A、3B）的所述电极线（3）的形状相对于穿过所述中点并正交于所述波导（2）的平面是镜像对称的。9权利要求6或7所述的电光调制器，其中包括所述第一分支和所述第二分支（3A、3B）的所述电极线（3）的形状具有围绕穿过。
7、所述中点并正交于所述电极线（3）所位于的平面的轴的旋转对称。10权利要求4到9中的一项所述的电光调制器，包括信号发生器（6），其被配置成将权利要求书CN104246584A2/2页3电压施加到所述电极线（3）的端子，从而在所述电极线（3）的分支（3A、3B）中生成微波信号，其中所述微波信号的频率位于中心频率处或附近，所述中心频率在每一个分支（3A、3B）中对应于所述信号的中心波长，其中在每一个分支（3A、3B）中，所述微波信号的中心波长或所述中心波长的整数倍等于所述分支的延伸部分的两倍。11前述权利要求中的一项所述的电光调制器，其中与所述波导（2）和电极线（3）被布置于其处的表面相对的衬底（1。
8、）的底面（15）被粗糙化到至少RA03微米的程度或相对于所述相对的表面是楔形的，即，倾斜的。12一种电光距离测量装置，包括根据前述权利要求中的一项的电光调制器。13权利要求12所述的距离测量装置，包括发射光的光源（101）和根据权利要求1到11中的一项的电光调制器，所述电光调制器被布置在所述距离测量装置中，使得由所述光源（101）发射的光在从所述距离测量装置发射之前在第一方向上穿过所述波导（2）的所述调制区（17），且这样发射的光在从所述距离测量装置之外的目标反射之后在与所述第一方向相反的第二方向上穿过所述波导（2）的所述调制区（17）。14权利要求12或13所述的距离测量装置，其中所述电极线。
9、（3）包括第一分支（3A）和第二分支（3B），每一个分支首先从平行于所述波导（2）的第一线区段（11）的开始延伸到末端一段此后被表示为所述分支的延伸部分的距离，以及然后从平行于所述波导（2）的第二线区段（12）的开始延伸到末端一段在与所述第一线区段（11）相反的方向上的相同的距离，所述距离测量装置还包括信号发生器（6），其被配置成将电压施加到所述电极线（3）的端子，从而在所述电极线（3）的分支（3A、3B）中生成微波信号，其中所述微波信号的频率位于中心频率处或附近，所述中心频率在每一个分支（3A、3B）中对应于所述信号的中心波长，其中在每一个分支（3A、3B）中，所述微波信号的中心波长或所述中。
10、心波长的整数倍等于所述分支的延伸部分的两倍。权利要求书CN104246584A1/10页4电光调制器和电光距离测量装置技术领域0001本发明涉及如在对应独立权利要求的序言中描述的电光调制器和电光距离测量装置。背景技术0002US5,129,017、US5,050,948、US5,138,480、US5278924、WO02097526和JP9236783A公开了具有行波电极的集成（共面波导或CPW）光调制器。调制器被构造为马赫曾德耳调制器（MACHZEHNDERMODULATOR），即，光束被分成两个部分，光的一个部分是相位调制的，这两个部分被重新聚合，且作为结果，重新聚合的部分的振幅根据相位。
11、调制而被调制。光采用通过调制器的单程，即，只在一个方向上。0003RKRHENBHL、MMHOWERTON的“INVESTIGATIONSONSHORTPATHLENGTHHIGHSPEEDOPTICALMODULATORSINLINBO3WITHRESONANTTYPEELECTRODES”（JOURNALOFLIGHTWAVETECHNOLOGY,VOL19,NO9PP128712972001）描述了不同类型的谐振电极结构，目的是减小有源电极长度并增强调制效率。所示的电极拓扑受限于马赫曾德耳调制器。0004GEBETTS、LMJOHNSON、CHCOX的“HIGHSENSITIVITYLU。
12、MPEDELEMENTBANDPASSMODULATORSINLINBO3”（IEEE/OSAJOURNALOFLIGHTWAVETECHNOLOGY,VOL7,NO12,PP20782083,DEC1989）描述了基于集成马赫曾德耳调制器的带通调制器。0005ALOAYSSA等人的“DESIGNANDPERFORMANCEOFTHEBIDIRECTIONALOPTICALSINGLESIDEBANDMODULATOR”（JOURNALOFLIGHTWAVETECHNOLOGY,VOL21,NO4,PP10711082,APRIL2003）提出了用于实现使用标准单电极马赫曾德耳调制器和无源光纤。
13、部件的光单边带调制的双向光单边带调制器的研究。通过双向地驱动射频电极，即，用一个信号（每一个信号被馈送到同一电极的相对端中）来操作电光调制器。0006图1示意性示出根据现有技术的用于测量绝对距离的距离测量装置，其中光源101发射通常在可见光或红外光范围内的具有中心波长的光，源的频谱宽度足够宽，以便确保低相干光发射。由宽带源101发射的平行光束照亮偏振分束器102，这确保透射射束之一的线偏振态。偏振射束穿过具有在相对侧上的电极104的电光晶体103。电极104允许施加平行于电光晶体103的主结晶轴之一的电场。具有频率F的正弦电信号由信号源108生成并被施加到电极104。这个电场生成在晶体的慢光轴。
14、和快光轴之间的折射率差的修改。因此在两个正交波之间引入相位调制。0007在电光晶体103的输出端处，放置四分之一波片105，其轴定向成相对于电光晶体103的主轴成45。光束在穿过四分之一波片105之后沿着待测量的距离传递，以到达目标。拐角反射镜106或其它反射元件被固定到目标，将光反射回到光源。在第二次穿过四分之一波片105之后，返回光的两个正交波旋转90并现在在相反的方向上第二次横穿电光晶体103。根据向外和返回光的干涉在振幅上调制的结果光束由光接收机107捕获。说明书CN104246584A2/10页50008根据例如EP0205406、EP0313518、EPA1647838、WO97/。
15、18486和EP专利申请号10405078已知根据例如这个原理的相关距离测量装置。所述申请的内容通过引用被全部并入，以阐明用于绝对距离测量的斐索（FIZEAU）方法的运行。0009基本上，来自激光器或来自宽带光源的光束被生成并由聚焦光学单元引导到用于使光线性地偏振的偏振分束器上，并随后由电光调制器、/4延迟器和出口光学单元引导到测量路径上。沿着测量路径返回的光穿过就偏振分束器提到的元件，并由后者引导到检测器上。评估单元用于基于检测器信号来确定测量路径的长度。0010在本上下文中重要的是，在这个方法中，向外和返回测量光在调制器中被调制。通过所述调制的频率的变化，确定所检测的测量光束的强度的最小值。
16、（或基本上同义地，强度的导数的零点交叉）。从最小值频率确定在测量装置和后向反射器或半协作目标之间的测量路径的长度。半协作目标沿着入射光的方向例如通过漫反射来返回入射光的至少部分。0011基于斐索原理的距离测量装置的当前实现使用具有展示泡克耳斯效应（POCKELSEFFECT）的大块晶体的电光调制器。为了达到全调制所需的几个100V的电压（在1MM的晶体宽度上），调制器需要1W的电驱动功率，且晶体被放置在电谐振器中。设置特别的调制频率要求谐振器的机械调谐，因而限制了测量速率（到例如20HZ）。0012通过使用在距离测量装置中的集成光调制器来加速测量是期望的。然而，因为距离测量装置的测量原理要求光。
17、在相反的方向上穿过调制器两次，已知的单程调制器是不合适的。发明内容0013因此本发明的目的是创建可在如上所述的距离测量装置中使用的电光调制器，其中向外和返回光都穿过同一调制器。0014本发明的进一步的目的是创建使用被向外和返回光横穿的集成光调制器的距离测量装置。0015本发明的进一步的目的是创建具有可以比已知调制器用更低调制电压和用更低功率消耗来操作的电光调制器的距离测量装置。0016这些目的由根据对应的独立权利要求的电光调制器和距离测量装置实现。0017电光调制器包括非线性光学材料的波导和电极线，电极线被布置成当电压被施加到电极线时在波导的调制区中生成电场，从而调制穿过波导的光的相位。其中调。
18、制区的正向电光响应与反向电光响应相同（换句话说，对在一个方向上穿过调制器的光和在相反方向上穿过的光的诸如相移的效应是相同的）；以及在所使用的调制频率范围中的电光响应具有平坦（例如低通或带通）特性。0018这两个性质的组合允许在应用中使用调制器，其中两个光束在相反的方向上穿过调制器，且其中重要的是，这两个光束在例如在GHZ范围内的高频下以本质上相同的方式被调制。在这个微波频率范围中，信号的波长与电极线的尺寸大致相同。0019注意如通常已知的，“带通特性”意味着当DC电压被施加到电极线时电光响应本质上为零，且随着增加的频率上升到最大值并接着再次落下至少一次。0020注意光波导是在光谱中引导电磁波的。
19、物理结构。普通类型的光波导包括光纤和矩形波导。在光波导中，只有选定模的光可沿着波导的长度传播，因为波导的横向尺寸（即，说明书CN104246584A3/10页6正交于波导的长度的尺寸，光沿着该尺寸传播）在几个光波长的范围内。0021与此相反，在大块晶体或体积晶体中，横向尺寸显著大于穿过晶体的光的波长或光束的直径，且光的不同模的传播不被晶体的尺寸影响。根据晶体的类型，光当然可被晶体的其它性质（折射、色散等）影响。与波导不同，大块晶体或体积晶体没有光引导功能。0022用具有非常小的波导和电极分离的这样的集成光调制器，全调制所需的场强因此以仅仅几伏的调制电压达到，导致驱动功率的急剧减小且不再需要外部。
20、谐振器和其时间消耗机械调谐。0023在实施例中，调制的重心独立于调制频率。调制的重心是沿着波导的点。它的位置YCOG被限定为每单位长度A相位调制与位置Y的乘积的在沿着波导的位置上的积分除以相位调制的在沿着波导的位置上的积分。也就是说，其中Y1和Y2是沿着波导轴Y的调制区的开始和末端位置。作为结果，调制的重心将波导分成两个区段，在这两个区段中的光的总调制是相同的（在一个区段中的总调制是沿着该区段的调制的积分）。0024距离测量装置包括电光调制器。这允许距离测量装置以高测量速率以高准确度并以低功率消耗来执行。0025在实施例中，距离测量装置包括发射光的光源，电光调制器被布置在距离测量装置中，使得由。
21、光源发射的光在从距离测量装置发射之前在第一方向上穿过电光调制器，且这样发射的光在从距离测量装置之外的目标反射之后在与第一方向相反的第二方向上穿过电光调制器。0026在实施例中，调制区包括第一子区和第二子区，且电极线能够在一个方向上穿过第一子区的光上实现与在相反的方向上穿过第二子区的光上的相同的调制。0027在实施例中，电极线包括第一分支和第二分支，每一个分支首先从平行于波导的第一线区段的开始延伸到末端一段此后被表示为分支的延伸部分的距离，以及然后从平行于波导的第二线区段的开始延伸到末端一段在与第一线区段相反的方向上的相同的距离，以及其中从第一线区段的开始到第二线区段的末端的微波信号（即，两个分。
22、支的相同微波信号）的传播时间对这两个分支是相同的。0028因此，与马赫曾德耳集成光调制器（其中光路分成平行地延伸的两个分开的波导）中，电极被布置成调制沿着仅仅一个波导的光。在实施例中，对于每一个分支，分开的线区段（两个或更多）沿着波导的相同调制区延伸。例如，第一分支的两个或更多线区段沿着波导的第一调制子区延伸，且第二分支的两个或更多线区段沿着波导的第二调制子区延伸。0029当电信号施加到电极线时，对于每一个分支，来自第一和第二线区段（且可能来自分支的第三线区段，或甚至同一分支的另外区段）的电场叠加并影响沿着波导的同一区。0030在实施例中，调制器可包括仅仅单个波导，调制沿着该波导发生，而没有另。
23、一波导说明书CN104246584A4/10页7从该波导分离和/或加入该波导。0031电极线和波导的相对位置使得在第一线区段和第二线区段之间的电压差引起在波导中的电场。第一线区段的末端电连接到第二线区段的开始。0032在实施例中，每一个分支，从第二线区段的末端在平行于波导的第三线区段中延伸一段在与第一线区段相同的方向上的相同的距离，且从第一线区段的开始到第三线区段的末端的微波信号的传播时间对这两个分支是相同的。0033来自影响调制区的两个或三个（取决于实施例）线区段的电场的叠加导致在波导振荡中的电场，像沿着线的长度对称的驻波，驻波转而引起对称的光响应。0034在实施例中，电极线包括第一分支和第。
24、二分支以及在这两个分支之间的中点，其中电极线在连接到电微波信号源时能够在波导中生成相对于中点对称的电场分布。中点可以但不需要是在两个分支之间的几何中心。0035作为结果，在一个方向上沿着调制区段的长度穿过波导的光与同时在相反的方向上穿过的光经历相同的总相移（其为沿着调制区段的时间相关和位置相关的电压引起的相移的积分）。换句话说，正向电光响应与反向电光响应相同。0036关于分支的电性质的这样的对称配置允许在光学回路中的光的正向和反向传播方向上得到相同的电光响应。可通过分支的几何对称或只通过分支的电性质的对称性来得到关于电性质的对称配置。0037因此在实施例中，包括第一和第二分支的电极线的形状相对。
25、于中点是对称的。电极线的形状可以相对于穿过中点并正交于波导的平面是镜像对称的。可替换地，电极线的形状可具有围绕轴的旋转对称性，该轴穿过中点并正交于电极线所位于的平面。0038在实施例中，电光调制器包括信号发生器，其被配置成将电压施加到电极线的端子，从而在电极线的分支中生成微波信号，其中微波信号的频率位于中心频率处或附近。中心频率在每一个分支中对应于信号的中心波长，其中在每一个分支中，微波信号的中心波长或中心波长的整数倍等于分支的延伸部分的两倍。信号的这个使用优选地在距离测量装置中实现。0039在实施例中，与布置波导和电极线的表面（顶表面）相对的衬底的底面被粗糙化到至少RA03M且优选地在范围R。
26、A0507M内的程度，或底表面不平行于顶表面（楔形形状）。这减少或消除了可能由于压电效应而在衬底中产生的机械谐振。0040总之，电光调制器包括下列特征中的一个或多个双折射电光晶体。0041寻常轴和非寻常轴垂直于光的传播方向。0042光的传播方向平行于寻常轴之一。0043晶体取向被选择成使用最高电光系数并最大化在两个交叉偏振之间的微分电光相位调制。0044光波导集成在晶体的表面处。0045波导可支持两个偏振态。说明书CN104246584A5/10页80046两个共面集总电极与波导分开地被图案化，以便引起外部电场以与在微分相位调制中涉及的电光系数交互作用。0047对称配置允许在光学回路中的光的正。
27、向和反向传播方向上得到相同的电光响应。0048两个电极线在其末端处被短路以允许在期望频率下的带通行为。0049电极线中的每一个电极线的长度可等于在线中传播的微波信号的波长以优化在这个期望频率下的响应。0050晶体可以是压电的。声波谐振可在来自电极的顶表面到衬底的底面之间生成。研磨以实现特定表面粗糙度、匹配底面内的凹槽或底面的楔入（倾斜）可消除谐振条件。0051当被封装时，调制器可在箱壳体中生成微波谐振。在装置和电极的表面处的微波吸收器可避免微波谐振的生成。附图说明0052在下文中将参考在附图中图示的示例性实施例更详细地解释本发明的主题，附图示意性示出图1是用于测量绝对距离的光学距离测量装置的结。
28、构；图2A、2B是在距离测量装置中测量的信号的频率相关性；图3是具有这样的对称电极的集成相位调制器；图4A、4B是具有带通响应的集成相位调制器；图5是图4A和B的调制器的电光相位调制的振幅的频率响应；以及图611是带通调制器的另外的实施例。0053原则上，在图中给相同的部分提供相同的参考符号。具体实施方式0054惯例相位调制器使用电光晶体。调制折射率将限定所谓的半波电压V。半波电压是电光调制器的特性，并对应于需要被施加到晶体以便将透射光的光学相位修改弧度的电压。0055电光调制器的导波配置如下直光波导在晶体表面中成形，允许在小通道中的光的限制，小通道的横截面在宽度和高度上具有若干微米。共面电极。
29、被布置在具有若干微米的间隙的波导附近，允许将强电场施加到波导。半波电压可减小到比对大块晶体调制器小得多的几伏。0056由于这个低电压配置，在例如铌酸锂中的导波调制器可在非常高的频率下工作。由共面波导（CPW）微波线制成的特殊行波电极允许得到在波导中传播的光波和在CPW线中传播的微波之间的相位匹配条件，这两个波在同一方向上并以同一速度行进。一般地，在高速行波集成光调制器中，微波电信号由调制器的一侧馈送到接近波导的光学输入端的CPW线的输入带。微波线的末端被设置在光波导输出端附近。然而，这样的配置不适合于在距离测量装置中使用，其中光在相反的方向上第二次穿过调制器在返回时，光与在相反方向上传播的电信。
30、号交互作用。因此，在高频下，在正向和反向方向上的电光响应强烈地不同。0057通过使用在如图1中的距离计量布置中的集成相位调制器，可示出的是，作为调说明书CN104246584A6/10页9制频率的函数的在光接收机107的输出端处的平均电功率PF的形状类似于在图2A中示出的曲线。主要性质是，PF的零保持在适当的位置上。理想地，曲线是对称的，这是距离测量的前提，其需要确定曲线的零点。在用于确定零点的一种方法中，不是确定零点本身，确定在零点左边和右边的具有相同的功率PFKAPFKB的两个点。在假设曲线的对称性的情况下，零点的频率然后被计算为FKAFKB/2。然而，根据微波电极的几何和物理性质，在零点。
31、周围的曲线的形状可变成非对称的。这在图2B中示出。这转而使距离测量失真。在用准则PFKAPFKB的情况下，非对称性可使结果FKAFKB/2不同于正确的FK，在绝对距离L的确定中引入误差。0058此外，可能证明，如果电极只由电极线的中间馈电，PF变得等于零，且针对光的正向和反向传播方向两者恢复调制器的响应的完美对称性。此外，调制的重心保持在同一位置处，与调制频率无关。0059可能的设计因此是，两个平行线由设置在电极的确切中心处的输入电带馈电，产出装置的完美对称性，装置的响应完全独立于光的传播方向。0060图3示出具有这样的对称电极的集成相位调制器。在衬底21中，波导22被嵌入，且共面电极对23被。
32、布置成将场施加到波导22。电极对23的一个电极由输入带24从信号发生器26馈电，另一电极由输出带25连接到终端电阻器布置27。0061这个方案的缺点是，现在调制器电极可被描述为集总电极，其频率响应不依赖于线特性（诸如阻抗、损耗、有效微波折射率），而是依赖于其电容。这样的电极给电光调制响应提供低通滤波特性，且因此不适合于在高频下（例如在GHZ范围中）工作。这个效应可通过缩短电极长度而减小到有限程度，但这转而将增加所需的半波电压V。0062图4A和4B示出克服了这些缺点并展示带通响应的调制器。调制器包括双折射电光晶体的衬底1。可能的材料例如是诸如铌酸锂（LINBO3）或钽酸锂（LITAO3）的铁电。
33、晶体。所选择的晶体取向使得非寻常折射率NE的主轴Z以相对于光的传播方向90对齐。在具有这个条件的情况下，进入的光将总是受到对光的一个偏振态的非寻常折射率NE和对光的90偏振态的寻常折射率NO，以便在这些波之间引入比宽带源的相干长度大的光延迟并防止例如来自寄生光返回损耗的任何寄生干扰。0063优选取向是在X切割配置中的LINBO3的衬底，其中Y轴平行于光的传播方向，X轴垂直于衬底的表面平面，且非寻常光轴Z平行于表面并垂直于光的传播方向。这个配置被缩写为“X切割、Y传播、Z横切”。0064在晶体的表面处，直波导2在衬底1中扩散。它可在铌酸锂的情况下通过扩散中的钛来获得，虽然不同的金属可用于波导制备。
34、。0065因此，衬底首先包括支持两个偏振态和共面带的所述光波导2，所述共面带是平行于波导2的电极线3的区段11、12。X切割晶体允许将线区段11、12放置在波导2的两侧上。在充当电极的线区段11、12之间的间隙稍微大于波导宽度，以便通过金属层避免导向光场的任何衰减。使用这个方案，金属电极可被直接沉积在衬底表面处，而没有任何电介质缓冲层，这可能在Z切割、Y传播、X横切配置（缩写为“Z切割”配置）的情况下是所需的。0066电极包括两个电极线3第一分支3A和第二分支3B。这些分支都在输入带4处开始并在输出带5处结束（都是微带类型），但沿着波导2在相反的方向上延伸。分支中的每一个分支包括在一端处连接到。
35、输入带4并沿着波导2延伸的第一线区段11。在另一端处，第说明书CN104246584A7/10页10一线区段11由线端短路连接到第二线区段12，其沿着波导2折回并接着连接到输出带5。输入带4电连接到信号发生器6并由信号发生器6供电，输入带5电连接到终端元件（诸如电阻器7），其阻抗可与电极的特性阻抗匹配。输入带4和输出带5位于沿着电极的长度的中点16处，并优选地对称地成形且均分别由T形耦合器8附接到第一线区段11的开始和第二线区段12的末端。0067注意，术语“电极的长度”或“电极长度”用于表示沿着波导2的作为整体的电极的延伸部分，而分支3A、3B中的每一个分支具有沿着蜿蜒分支测量的长度。在当前。
36、的对称实施例（其中每一个分支确切地沿着本身折回一次）中，电极的长度与分支3A、3B中的每一个分支的长度相同。等于第二线区段12的长度的第一线区段11的长度将被称为“分支的延伸部分”（因为它是分支在本身上折回之前在一个方向上延伸所沿着的长度）。0068在电极线3上的电信号在线附近生成电场。波导2的区段（其中这个场影响沿着波导2经过的光）将被称为调制区17。它的长度本质上是沿着波导2的电极的长度。换句话说，第一和第二分支的延伸部分的和。对于每一个分支3，两个区段11、12的电场叠加，其中结果叠加或总场影响调制区17。第一分支3A影响在第一子区17A中的光，第二分支3B影响在调制区17的第二子区17。
37、B中的光。在本申请中提到的实施例中，电极长度本质上等于调制区17的长度，且每一个分支3A、3B的延伸部分等于对应的子区17A、17B的长度。0069图4B示出沿着XZ平面的横截面。除了已经描述的元件以外，这个图还示意性示出与携带电极线的端面相对并具有粗糙表面的底面15。粗糙表面消除或至少减少当电信号被施加到电极线3时可能生成的声谐振。0070电极3的这个设计允许在高频下的带通调制。输入带4将信号携带到T形耦合器8，其将进入的电微波信号分成到电极线3的两个输出分支3A、3B的两个平衡部分。这两个分支3A、3B对第一分支3A在正向方向上并对第二分支3B在反向方向上传播进入的微波。每一个分支3A、3。
38、B可在第一近似中被考虑为微带线，其中微波以给定的有效微波指数和以给定的特性阻抗传播。在到达在每一个向外的第一线区段11的末端处的短路时，导向微波现在在相反的方向上在电极的每一个分支3A、3B中沿着第二线区段12传播，分别对第一分支3A在反向方向上并对第二分支3B在正向方向上前进。0071可看到在低频下，微波的波长与电极长度比较是长的，电位在沿着正向和反向方向（对第二分支分别是反向和正向）的传播期间不改变。电位差因此保持不变且几乎等于零。所以没有电光调制被施加到在光波导中传播的光。0072当调制信号的频率增加时，每一个电极分支的长度相对于微波信号的波长不能被忽略。对于至少一个频率，它保持为在每一。
39、个分支3A、3B中，沿着第一线区段11传播的场和沿着第二线区段12传播的场（由短路反射）的相位在相位上是相反的。在这个情况中，在线区段之间的电压的差被最大化。这个情况首先出现在电波长L1等于分支的延伸部分的两倍时。换句话说，L1等于从中点16到短路的距离的两倍，分支在该短路处折回到本身上。在这两个分支3A、3B的当前对称布置中，这也意味着L1等于电极的长度。这个情况对L1的整数分数，即，对L1/2、L1/3、L1/4等重复。对于在L1附近的波长及其整数分数，电压差按照正弦函数缓慢降低。0073图5示意性示出电光相位调制的振幅的频率响应。施加到在调制器中传播的光波的相位调制的振幅与下式成比例说明。
40、书CN104246584A108/10页11其中L是电极长度，其在这里等于调制区17的长度，且M是取决于其它变量的因子。0074可减小第一最大值的位置。其中C是光的速度，且NM是电极线3的微波（折射）率，即，电波速度与光速度之比。0075最后，在每一个电极线3的每一个分支3A、3B中传播的波在T形耦合器的输出端上重新组合到输出带5。与线的特性阻抗匹配的终端电阻器7可吸收信号，以便最小化对电源6的电返回损耗。0076在示例性实施例中，调制器包括下面的特征双折射铌酸锂衬底大小长度25MM，厚度05MM，宽度2MM配置X切割，Y传播，Z横切（缩写为“X切割配置”）波长800NM在扩散技术中的钛在80。
41、0NM处的光波导单模共面CRAU薄膜电极电极的环形配置电极间隙12M环的一个分支的长度等于在线中的微波的有效波长（例如对于2GHZ中心频率为20MM）且等于分支的延伸部分的两倍。单输入微带和单输出微带用来防止压电声谐振的后端面的高粗糙度。布置在芯片的表面处或之上以防止由箱壳体引起的微波谐振的形成的微波吸收器。0077图6A和6B示出另一实施例的透视图和横截面视图，该实施例具有本质上与图4A和4B的特性相同的特性，但具有与电极共面并覆盖本质上在适当位置上的不被电极覆盖的衬底1的电接地平面18。这个接地平面18允许修改传播特性，特别是沿着电极线3的微波信号的速度。0078图7A和7B示出另一实施例。
42、的透视图和横截面视图，该实施例具有本质上与图4A和4B的特性相同的特性，除了下列特性以外配置Z切割，Y传播，Z横切（缩写为“Z切割配置”）电极分支的S形配置如上述，每一个分支的延伸部分的两倍等于所施加的微波的有效波长，但因为分支在本身上折回两次，所以分支的长度等于分支的延伸部分的三倍单输入微带和双端线输出微带。0079更详细地，在这个实施例中，平面电极线3包括两个分支3A、3B，每一个分支在输入带4的T形耦合器8处开始的情况下包括说明书CN104246584A119/10页12第一线区段11，在初始方向上平行地沿着波导2并在波导2的第一侧处延伸，第二线区段12，在与初始方向相反的方向上平行地沿。
43、着波导2并在波导2之上延伸，第三线区段13，在初始方向上平行地沿着波导2并在波导2的第二侧处延伸，第二侧相对于波导2与第一侧相对，以及连接到终端电阻的输出带14。0080图8和9示出在Z切割配置中的调制器的另外的实施例，其中分支3A、3B具有相对于中点16的点对称或旋转对称，而不是以前的实施例的镜像对称。在图8中，这两个分支由公共输入带4馈电，在图9中，每一个分支具有分开的输入带4、4。输入带和输出带的角色可反转。在第一分支和第二分支之间的中点16处的间隙可被制造地大于所示的，从而使分支在Y方向上彼此远离。0081在Z切割配置的对称实施例中，如在图7A、7B、8和9中的，每一个分支3A、3B沿。
44、着本身确切地折回两次，且分支3A、3B中的每一个分支的长度（即，第一线区段11、第二线区段12和第三线区段13的长度的和）是相应分支的延伸部分的三倍。施加到电极线3的微波信号的波长优选地是分支的延伸部分的两倍。可替换地，微波信号的波长的整数倍等于分支的延伸部分的两倍。0082在另外的对称实施例中，第一和第二分支3A、3B没有对称的而是不同的几何结构，例如不同的横截面。因此，它们具有不同的微波折射率，因为微波的传播速度尤其取决于几何结构。这转而使在不同地成形的分支中的微波信号的波长不同。注意在这里，关于前面的实施例，“微波信号的波长”表示有效波长，即，当信号出现在相应的导线中时的信号的波长。增加。
45、构成分支的微带的宽度使沿着分支行进的微波的速度降低。为了使微波信号同时到达输出圆锥并在波导2中引起相同的调制，由在那个分支中的信号的速度划分的分支的延伸部分对两个分支应是相同的。0083因此，在这些另外的实施例中，分支的延伸部分适于不同的波长。分支（其中微波信号例如通过使分支变窄而行进得较快）因此被制造得更长，以便保持信号沿着分支的长度行进所花费的时间相同。这两个分支在几何上不是对称的，但在穿过波导2的光上的电光调制效应是对称的，且是相同的，而不考虑光穿过波导2的方向。在下面的两个图中给出这样的几何不对称电极分支的示例图10示出X切割配置，其中第一分支3A包括比第二分支3B更薄的导电带。相应地。
46、，第一分支3A的延伸部分和第一子区17A比第二分支3B的延伸部分长。下面的关系保持（如也对所有前面的实施例的）在两个分支中，微波信号的波长（或其整数倍）是分支的延伸部分的两倍。0084电极长度是两个分支3A、3B的不同延伸部分的和。0085这些关系也针对图11保持，其示出Z切割配置，其中第一分支3A包括比第二分支3B更粗的导电带。0086这些关系也针对配置（未图示）保持，其中通过修改围绕分支的材料的电介质性质或由影响沿着电极线3的微波传播的另外的元件（诸如接地平面18）来修改微波信号速度。信号速度的这样的修改可由对称布置的元件（即，在两个分支上的对应对称元件）或通过具有在这两个分支上的不同元件。
47、但对信号传播有相同的影响来实现。0087利用在前文中提出的集成调制器之一的距离测量装置优选地具有结构，且像图1说明书CN104246584A1210/10页13的距离测量装置一样操作，但其中大块电光晶体103由集成调制器之一取代。信号源108被配置成生成信号，优选地在GHZ范围内的微波信号，其波长（或其整数倍）在调制器的每一个分支3A、3B中是相应分支3A、3B的延伸部分的两倍。0088在实施例中，微波信号的中心频率例如在2和3GHZ之间的范围内。调制带宽例如在几百MHZ的范围内。这非常适合于距离测量应用。0089虽然在本发明的当前优选的实施例中已经描述了本发明，应清楚地理解，本发明不限于此，。
48、而是可以其它方式在权利要求的范围内不同地体现和实践。例如，虽然到目前为止所示的实施例使用连接到输入带的单个源和连接到输出端的终端电阻，但替换的实施例可具有连接到输出端的一般化阻抗或第二源。说明书CN104246584A131/10页14图1说明书附图CN104246584A142/10页15图2A,图2B说明书附图CN104246584A153/10页16图3图4A说明书附图CN104246584A164/10页17图4B说明书附图CN104246584A175/10页18图5图6A说明书附图CN104246584A186/10页19图6B说明书附图CN104246584A197/10页20图7A说明书附图CN104246584A208/10页21图7B图8说明书附图CN104246584A219/10页22图9图10说明书附图CN104246584A2210/10页23图11说明书附图CN104246584A23。