高带宽、低功率的集成电光调制器是现代通信、数据中心应用中的基础原件。随着片上铌酸锂集成电光调制的发展，这些应用中的电光调制器正逐步被可以支持更高速度的片上集成调制器所取代，但集成化后的调制器封装体积缩减较小。清华大学李杨副教授团队提出了一种周期介质波导调制器，结构为在薄膜铌酸锂脊波导上通过刻蚀制作周期性洞阵列形成支持导模的周期介质波导，并在两端添加电容式电极。调制区域长度仅为87.4微米（比普通集成调制器小2个数量级）、调制带宽可高达600 GHz以上，半波电压-长度积仅为0.0874 V cm。同时，该调制器还支持单边带调制，边带抑制比可高达36.1dB。团队以“Design of Ultracompact High-Speed-Integrated Lithium–Niobate Periodic Dielectric Waveguide Modulator”为题发表在Advanced Photonics Research上并被选为封面文章，文章第一作者为清华大学博士研究生祁一凡。
文章亮点
1）借助光子晶体理论，设计了在脊波导内部刻蚀洞阵列形成的周期介质波导，降低了加工复杂度，实现了在导模之中的紧凑透过率调制，设计调制器长度仅为87.4微米
2）借助于超短的调制区域长度，结构无需采用复杂的行波电极设计，仅需普通的电容式电极即可实现超高的调制速率
3）利用便携式的百MHz重频的光纤激光器即实现几十kHz量级的光谱采集率。
作者简介
第一作者
祁一凡 博士
清华大学精仪系在读博士研究生，方向为铌酸锂集成电光调制器及其在精密测距领域的应用。
通讯作者
李杨 副教授
清华大学精密仪器系副教授，入选海外高层次人才引进计划（青年项目），美国爱荷华州立大学电气工程博士，哈佛大学工程和应用科学学院博士后。主要研究方向为集成超材料、集成铌酸锂光子学等。在Nature Photonics、Light: Science & Applications、Nano Letters、Physics Review Letters等高影响力期刊发表论文数篇，多次被选为封面故事，其中2篇入选ESI高被引论文，SCI单篇最高他引200余次。作为项目负责人（PI）主持了国家自然科学基金委面上项目、北京市自然科学基金面上项目，作为共同项目负责人（Co-PI）主持了美国国家自然科学基金（NSF）项目和三星公司研发项目，并参与了国家重点研发计划。曾获IEEE Transactions on Antennas and Propagation青年最佳论文提名奖、IEEE天线与传播学会博士研究奖等荣誉。
论文信息
Design of Ultracompact High-Speed-Integrated Lithium–Niobate Periodic Dielectric Waveguide Modulator
Yifan Qi, Zheng Zhang, Wenhe Jia, Sai Chen, Yuanmu Yang, Yang Li*
https://doi.org/10.1002/adpr.202200050
