空间光调制器和波长选择开关的制作方法

1.本技术涉及光通信领域，特别是一种空间光调制器和波长选择开关。


背景技术：

2.光网络正朝着大容量、低时延、智能化的方向持续发展演进。roadm(reconfigurable optical add-drop multiplexer，可重构光分插复用器)和oxc(optical cross-connect，光交叉互连)等光交换技术不仅支撑了当前商用的光网络，而且是实现下一代光网络的关键技术之一。wss(wavelength selective switch，波长选择开关)作为oxc的核心器件，其端口/通道扩展具有迫切需求和现实价值。
3.随着端口/通道的扩展，如何实现低插损、高效率的光转换的同时提升占空比，使得空间光调制器和波长选择开关具小尺寸、高性能的优势，为业界发展的趋势。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种空间光调制器和波长选择开关，能够实现低插损、高效率的光转换的同时提升占空比。
5.为了实现上述目的，本技术实施方式采用如下技术方案：
6.第一方面，本技术实施例提供一种空间光调制器，包括背板、相位调节单元、电极和电连接部。背板内设驱动电路。相位调节单元包括依次层叠设置在所述背板上的下腔镜、腔层和上腔镜，所述下腔镜位于所述腔层和所述背板之间。电极包括彼此绝缘的第一电极和第二电极,所述电极位于相位调节单元的内部或表面，且位于所述下腔镜背离所述背板的一侧。具体而言，电极与所述相位调节单元形成为一体式结构，在制作相位调节单元的过程中将电极制作在相位调节单元的内部或表面，或者本技术可以在已经制作好的相位调节单元的表面上设置电极。电连接部电连接所述电极和所述驱动电路，以在所述第一电极和所述第二电极之间形成驱动电场，调节所述相位调节单元的折射率，进而对光信号的相位做调制。本技术通过将电极形成在相位调节单元上，并位于下腔镜背离背板的一侧，使得电极与相位调节单元结合为一体，即电极的设置不占用相位调节单元周围的背板的空间，有利于提升空间光调制器的占空比，节约背板的空间。
7.传统的空间光调制器的设计，通常会将电极与相位校正单元分开设置在背板上，电极位于相位校正单元的周围，电极占用背板上的相位调节单元周围的面积，这样不但使得空间光调制器所占的背板的面积较大。而且，电极所形成的驱动电场，只能有局部电场作用在相位校正单元上，部分电场在相位校正单元的外围空间，无法作用在相位校正单元上，这样加载在电极上的电压就需要大于相位调节单元需要的驱动电压，不利于节能，驱动效率低。
8.而本技术将电极直接制作在相位调节单元上，对电极只要加载相位调节单元所需的驱动电压即可，不需要较大的驱动电压，插损小，低功率，高效转换的优势。
9.一种可能的实施方式中,所述驱动电路、所述相位调节单元、所述电极及所述连接
部共同构成一个像素单元,所述空间光调制器包括多个所述像素单元,且多个所述像素单元呈阵列分布,相邻的所述像素单元的所述相位调节单元之间无缝连接。本实施方式中，多个像素单元在背板上一个挨着一个地紧密排列，邻的所述像素单元的所述相位调节单元之间无缝连接的架构，使得空间光调制器容易实现小型化的设计，而且，相邻的相位调节单元之间的无缝连接的架构还有利于制作，制作的过程中，阵列分布的多个像素单元的相位调节单元同时制作，而且制作后不需要在相邻的相位调节单元之间挖设沟道，制作成本低，良率高。
10.本技术提供的空间光调制器中的相位调节单元的为固态的层结构架构，一种实施方式中，相位调节单元为类似非对称fp(fabry-perot，法布里-帕罗)微腔结构，相位调节单元的下腔镜、腔层和上腔镜也都为具有多层层结构(或膜结构)的架构。下腔镜为多层层结构(或膜结构)构成的反射层或为金属反射层，其反射率接近或为1，不同像素之间的对应层结构可连通为同一层。也就是说，在背板上制作下腔镜的过程中，可以直接做一层大面积的反射层，可以覆盖多个阵列分布的像素单元，每个像素单元对应的区域为该像素单元的下腔镜。腔层和上腔镜的材料为具有电光效应的材料，例如bto(batio3，barium titanate，钛酸钡)、si(硅，例如si纳米材质)，此类材料的响应速率在ghz量级。为了形成fp微腔结构的相位调节单元的非对称架构，可以通过在上腔镜表面制作si纳米线、纳米微柱等结构的方式形成，藉此，本技术提供的相位调节单元可以实现光信号的波前幅度变化接近0的相位调制。本技术提供的空间光调制单元能够对光信号进行纯相位调制，不改变光强度。
11.相位调节单元可以分为主体区域和边缘区域，边缘区域位于主体区域的外围，并包围主体区域，主体区域相当于相位调节单元的功能区域，电极设置在主体区域内，电连接部可以位于边缘区域。本技术提供的相位调节单元为一体式结构，其中的主体区域和边缘区域的划分并不意味着相位调节单元可以被分割为两部分，本实施方式强调主体区域是设置电极的区域，可以理解为将电极的设置不能覆盖相位调节单元的所有的区域，而要将边缘区域预留出来，即边缘区域不设置电极，但可以在边缘区域设置电连接部。对当为电极加载电压时，产生的驱动电场也位于主体区域内，这样只改变主体区域的折射率，主体区域对光信号进行相位调节，而边缘区域由于没有驱动电场，不会对光信号产生影响。这样，相邻的像素单元的主体区域之间通过边缘区域相隔，使得相邻的像素单元之间对光信号的相位调节不会产生串扰。
12.其它实施方式中，电极也可以不只布置在主体区域，电极也可以延伸至边缘区域，但是通过电连接部的配置，使得电极在通电的状态下，只在主体区域产生驱动电场，也能够保证相邻的像素单元之间的驱动电场的隔离，从而相邻的像素单元之间对光信号的相位调节不会产生串扰。
13.电极为透光材质，这样，电极设置在主体区域内不会影响主体区域的透光率。电极可以为纳米线的形式，一种具体实施方式中，电极的材料可以为：掺杂si。本技术将第一电极和第二电极与相位调节单元制作为一体，可以理解为第一电极和第二电极形成于相位调节单元的腔层和上腔镜的某一层结构上。第一电极和第二电极可以在制作腔层和上腔的某一层结构的过程中，通过掺杂si工艺及刻蚀工艺，得到si纳米线(为第一电极和第二电极)。第一电极和第二电极之一者电连接驱动电路的参考电压，另一个接地，这样，加载电压的情况下，形成驱动电场。
14.电连接部的材质可以为不透光的材质，例如金属材质，电连接部设置在边缘区域，电连接部为不透光的材料也不会影响相位调节单元的透光率。电连接部可以包括第一电连接部和第二电连接部，第一电连接部电连接在第一电极和驱动电路之间，第二电连接部电连接在第二电极和驱动电路之间。具体为，连接部包括焊盘和电连接在焊盘和驱动电路之间的传导部，焊盘可以与电极位于同一层结构中，传导部可以为过孔引线的形式。具体而言，制作过程中，可以在焊盘所在的层结构和背板之间形成过孔，在过孔内设金属导线，或者设置金属导电柱，或者通过电镀的方式，在过孔内壁形成金属层，构成传导部。
15.一种可能的实施方式中，所述电极排布在第一面上，即第一电极和第二电极共面设置，在制作过程中，第一电极和第二电极制作在同一层的层结构上。所述相位调节单元包括多个依次层叠设置的层结构，所述第一面为其中一个所述层结构的表面。所述第一面可以为所述上腔镜背离所述腔层的表面。具体而言，下腔镜、腔层和上腔镜均可以为一层或多层的层结构依次层叠的架构，第一面只要不设置在下腔镜中，可以位于腔层的某一个层结构，或者上腔镜的某个层结构，或者腔层和上腔镜之间的层结构，或者上腔镜背离腔层的一侧的层结构。
16.一种可能的实施方式中，电极呈叉指电极架构，具体为：所述第一电极包括第一主线和从所述第一主线一侧延伸而出的至少两个第一分支，所述第二电极包括第二主线和从所述第二主线的一侧延伸而出的至少两个第二分支，所述第一主线和所述第二主线相对设置，所述第一分支和所述第二分支构成叉指架构。
17.一种可能的实施方式中，所述第一分支和所述第二分支呈直线状，具体而言，第一分支和第二分支可以平行设置且均垂直于第一主线或第二主线，第一分支和第二分支也可以与第一主线和第二主线之间形成夹角，夹角为90度的情况下为前述垂直的状态，夹角也可以为小于90度，例如60度、75度等，本技术不做限定。
18.一种可能的实施方式中，所述第一分支和所述第二分支呈曲线状，它们的形状具体可以为s形、c形、弧形、或其它不规则的曲线形状。
19.一种可能的实施方式中，所述电连接部包括彼此绝缘隔离的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部连接至所述第一主线，所述第二连接部连接至所述第二主线，所述第一连接部和所述第二连接部分布在所述电极的相对的两侧。具体而言，第一连接部和第二连接部位于相位调节单元的边缘区域，第一连接部和第二连接头部可以为不透光的材质，例如金属材质，不透光的材质具有成本低的优势，将电连接部设置在边缘区域，边缘区域为相邻的相位调节单元之间的主体区域的隔离区，电极在此区域不形成驱动电场，因此边缘区域不需要透光，可以将不透光的电连接部设置在边缘区域。这样即保证相位调节单元的主体区域的透光率，提升透光率，又能够实现空间光调制器的低成本。
20.一种可能的实施方式中，所述第一电极和所述第二电极从所述第一面上的第一位置并排同步延伸至所述第一面上的第二位置，第一电极和第二电极之间绝缘设置。具体而言，所述第一电极和所述第一电极延伸的路径为回字形、蛇形或螺旋形。第一电极和第二电极延伸的路径包括多段连续相接的直线段、或者连续的曲线。此架构下，电连接部的第一连接部和第二连接部可以均位于所述第一位置,所述第一位置位于所述电极的外边缘的位置。第一位置位于相位调节单元的边缘区域。其它实施方式中，也可以将电连接部设置在第二位置；或者第一电连接部和第二电连接部分别布置在第一位置和第二位置。若第二位置
设置在相位调节单元的主体区域，为了不影响透光性，位于第二位置的电连接部可以采用透光材料制作。
21.一种可能的实施方式中，所述下腔镜、所述腔层和所述上腔镜沿第一方向依次层叠设置，第一方向可以理解为垂直于背板的方向，所述第一电极和所述第二电极在所述第一方向上交替层叠排布，即本实施方式中，第一电极和第二电极不是位于同一层(指的是相位调节单元的同一层)，而是形成在相位调节单元的不同的层中。可以理解为：对于每个第一电极和第二电极，均为膜层结构，呈面状分布在腔层的某一层内，或者上腔镜的某一层。不同的电极位于不同的层，相邻的电极之间通过绝缘层隔离，此绝缘层为相位调节单元的某一层，可以为电光介质。第一电极和第二电极交替层叠排布，即与其中一个第一电极相邻的层结构中设置的是第二电极，与其中一个第二电极相邻的层结构中设置的是第一电极，其中一个第一电极可以夹设在相邻的两个第二电极之间。
22.一种可能的实施方式中，所述电极位于所述腔层内。将电极制作在腔层内的好处是：制作工艺相对简单，因为腔层为单一材料，不用考虑是否产生透射率或反射率，对于腔层而言，是通过其材料本身控制透射率，不是通过其中的具体的结构控制，电极虽然改变腔层的结构，但对透射率影响较小，因为透射率通过材料控制。
23.一种可能的实施方式中，电极位于上腔镜内，将电极制作在上腔镜的原理同腔层制作电极的原理。上腔镜主要形成非对称结构，而非对称结构主要形成在上腔镜的顶部，即上腔镜背离腔层的表面。
24.一种实施方式中，部分电极位于腔层，部分电极位于上腔镜。
25.对于电极为多层结构的实施方式，电连接部的具体架构可以为：所述电连接部包括彼此绝缘隔离的第一连接部和第二连接部，所述第一电极和所述第二电极部分重叠，所述第一电极未与所述第二电极重叠的部分连接至所述第一连接部，所述第二电极未与所述第一电极重叠的部分连接至所述第二连接部。
26.一种可能的实施方式中，对于电极为多层的架构，所述第一电极的数量为两个或两个以上,所述第二电极的数量为两个或两个以上。由于第一电极和第二电极通电状态下会产生电场，将电极数量设置为两个或两个以上，可以使用较小的电压就能够产生需要的电场。可以将第一电极或第二电极的数量控制在2-3层，因为若层数太多，例如超过3层，从制作的角度来讲，较难实现。因此，电极最多的层数为6层，其中第一电极为3层，第二电极为6层。
27.每层电极的制作工艺可以包括如下步骤：
28.溅射工艺，通过溅射的方式在相位调节单元的某一层的表面制作电极层，电极层的材质可以为掺杂硅；
29.光刻工艺，在电极层上涂覆光刻胶层，并通过光刻工艺将光刻胶层形成预设图案；
30.刻蚀工艺，在电极层上形成所述预设图案；
31.平坦化工艺，对图案化的电极进行平坦化制作，具体可以通过抛光的方式实现，例如：化学机械抛光工艺。
32.第一电极和第二电极的层数不一定相同，例如：一种可能的实施方式中，电极包括一层第一电极和两层第二电极，或者两层第二电极和三层第一电极。
33.电极位于同一表面的实施方式中，即电极成形在第一面的实施方式中，第一电极
和第二电极的数量也可以为相同的，例如第一电极的数量为一个，第二电极的数量亦为一个。第一电极和第二电极的数量也可以为两个或两个以上，对应的电连接部的数量也随之增加即可。第一电极的数量和第二电极的数量也可以不同，例如一个第一电极搭配两个第二电极构成电极架构。
34.一种可能的实施方式中，所述相位调节单元背离所述背板的表面设有突出结构，即突出结构形成在上腔镜的最顶层(即上腔镜背离腔层的一层)，也可以理解为，突出结构位于上腔镜背离腔层的一侧，即突出结构为独立于上腔镜的结构。所述突出结构的设置使得相位调节单元构成非对称架构，用于抑制对光信号的强度的调制，使得本技术提供的空间光调制器倾向于纯相位调制。
35.一种可能的实施方式中，所述电极设置在所述上腔镜背离所述腔层的表面，所述电极的表面设有多个微柱结构，所述微柱结构用于抑制对光信号的强度调制，使得本技术提供的空间光调制器倾向于纯相位调制。
36.一种可能的实施方式中，所述电极设置在所述上腔镜背离所述腔层的表面，所述第一电极和所述第二电极之间设有电光介质，或者，所述第一电极和所述第二电极之间以及所述电极的外围均设电光介质。本实施方式将电极设置在上腔镜背离腔层的表面，通过电极结合电光介质的架构，在上腔镜的表面形成电极的同时，亦可以形成前述突出结构所具有的功能，即构成非对称结构，使得相位调节单元仅仅对光信号的相位调节，不影响光信号的强度。
37.第二方面，本技术提供一种波长选择开关，包括光纤阵列、主透镜和第一方面任意一种可能的实施方式所述的空间光调制器，所述光纤阵列发现的光束经过所述主透镜后变换为准直光，所述准直光进入所述空间光调制器，所述空间光准直器用于对所述准直光进行反射及偏转形成反射光，所述反射光经过所述主透镜聚集至所述光纤阵列。
附图说明
38.图1是光交换节点组网系统的示意图；
39.图2是本技术实施例提供的一种波长选择开关的示意图；
40.图3是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的背板的剖视图；
41.图4是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的背板的平面视图；
42.图5是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的剖视图；
43.图6是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的平面视图；
44.图7是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图，其中包括三个相位调节单元；
45.图8是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图，其中包括三个相位调节单元，且示意性地表达了相位调节单元包括多层层结构；
46.图9是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
47.图10是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
48.图11是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
49.图12是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
50.图13是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的电极分布示意图；
51.图14是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的电极分布示意图；
52.图15是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的电极分布示意图；
53.图16是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
54.图17是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
55.图18是本技术一种实施方式提供的空间光调制器中的电极部分的示意图，其中电极上设有微柱结构；
56.图19是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
57.图20是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的多层电极架构的示意图；
58.图21是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
59.图22是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
60.图23是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的示意图；
61.图24是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的叉指电极架构的电场分布示意图；
62.图25是本技术一种实施方式提供的空间光调制器的多层架构的电极的电场分布示意图。
具体实施方式
63.下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。
64.本技术实施例提供的波长选择开关(wavelength selective switch，wss)应用于光交换节点组网系统。请参阅图1，光交换节点组网系统1000包括连接在本地a和穿通光路b之间的上下波长选择开关组1，上下波长选择开关组1包括多个并联在本地a和穿通光路b之间的上下波长选择开关1’。上下波长选择开关1’用于将穿光通路b的特定的波长的光信号下载至本地a，或者，把本地a的特定波长的光信号上传至穿通光路b。本地a可以理解为本地机房，机房内设板卡、交换机等设备。穿通光路b可以理解为多个wss100互连构成的光路。每个wss100通过光纤2连接至其它节点。
65.本技术实施例提供的一种波长选择开关可应用于roadm(reconfigurable optical add-drop multiplexer，可重构光分插复用器)中。请参阅图2，所述波长选择开关100包括光纤阵列20、主透镜30和空间光调制器10(spatial light modulator，slm)。光纤阵列20包括输入输出端口，如图2所示，示意性地表达了一个输出端口i和四个输入端口o1、o2、o3和o4，输出端口i和各输入端口o1、o2、o3和o4的位置可以根据具体的应用场景设计，不限于如图2所示的：输出端口i位于中间及输出端口i两侧各设两个输入端口的架构。输出端口i射出的光信号为入射光(即图2中光纤阵列20和主透镜30之间的，且箭头指向主透镜30的实线所表达的部分光线)，主透镜30用于将入射光变换为准直光(即图2中主透镜30和空间光调制器10之间的，且箭头指向空间光调制器10的实线所表达的部分光线)。空间光调制器10为相位型slm，用于改变光信号的相位。准直光进入所述空间光调制器10后，空间光调制器10对光束进行反射及偏转。被偏转反射的光为出射光(即图2中主透镜30和空间光调制器10之间的，且箭头指向主透镜30的虚线所表达的部分光线)，所述出射光经过所述主透镜30，被聚焦耦合至输入端口o4。
66.本技术提供的空间光调制器还可以用于其它的应用场景，例如：n
×
n wss、adwss、
激光雷达、激光显示等等。
67.本技术提供的空间光调制器为相位型空间光调制器，针对光信号的相位做调节，不改变光信号的强度。如图3至图6所示，图3和图4分别描述了背板110的截面示意图和平面示意图，图5和图6分别描述了空间光调制器10的截面示意图和平面示意图。本技术提供的空间光调制器10包括背板110和形成于背板上的像素阵列120。
68.如图3和图4所示，背板110内设置多个呈阵列分布的驱动电路111，例如：驱动电路111呈m行n列的排列方式。驱动电路111为制作在背板110内的电路架构，可以形成在背板110内的某一层或某些层结构上，也可以为单独的电子元件内嵌在背板110中。背板110可以为陶瓷基板或其它材质的基板，背板110包括相对设置的正面s1和背面s2，正面s1用于形成像素阵列120，也可以理解为正面s1为制作相位调节单元的面。正面s1设有电连接驱动电路111的接口112，每个驱动电路111对应两个接口112，其中一个接口112电连接至驱动电路111的参考电压，另一个接口112电连接至驱动电路111的地。此接口112可以为焊盘结构，焊盘的表面可以与正面s1共面，使得正面s1保持为平面，容易制作像素阵列120。
69.结合图5和图6，像素阵列120包括多个呈阵列分布(例如m行n列)的像素单元121，像素阵列120制作在背板110的正面s1，各像素单元121互连为一体，相邻的像素单元121之间无缝连接。
70.参阅图7和图8，各像素单元121的架构相同，各像素单元121包括驱动电路111(位于背板110内)、相位调节单元20(形成在背板110正面s1)、电极30(形成在相位调节单元20中)和电连接部40(形成在相位调节单元20中)。相位调节单元20为固态层结构架构。从结构方面讲，相邻的相位调节单元20互连为一体，相邻的相位调节单元20之间无间隙，即多个阵列分布的相位调节单元20在背板110的正面s1上一个挨着一个地紧密排列，使得空间光调制器10容易实现小型化的设计。从制作工艺方面讲，各相位调节单元20通过同样的制作步骤形成，每个制作步骤均同时形成所有的相位调节单元20的某一层结构，图8示意性地表达了各像素单元121均包括多层层结构，且所有的像素单元121的层数相同，且各层均互连形成同一层架构，特别可以看到，所有的电极30均位于同一层，这样的架构使得制作工艺简单容易，节约制作成本。本技术在背板上制作相位调节单元20后不需要在相邻的相位调节单元20之间挖设沟道，制作成本低，良率高。
71.由于各像素单元121的架构相同，如下将其中一个像素单元121的细节架构展开描述。
72.参阅图9至图12，相位调节单元20包括依次层叠设置在所述背板110上的下腔镜21、腔层22和上腔镜23，所述下腔镜21位于所述腔层22和所述背板110之间。本技术提供的空间光调制器中的相位调节单元20的为固态的层结构架构，一种实施方式中，相位调节单元20为非对称fp(fabry-perot，法布里-帕罗)微腔，其中的下腔镜21、腔层22和上腔镜23也都为具有多层层结构(或膜结构)的架构。下腔镜21为多层层结构(或膜结构)构成的反射层或为金属反射层，下腔镜21的反射率接近或为1，不同像素单元121之间的对应层结构可连通为同一层。也就是说，在背板110上制作下腔镜21的过程中，可以直接做一层大面积的反射层，此大面积的反射层可以覆盖多个阵列分布的像素单元121，每个像素单元121对应的大面积的反射层的部分区域为该像素单元的下腔镜21。腔层22和上腔镜23的材料为具有电光效应的材料，例如bto(batio3，barium titanate，钛酸钡)、si(硅，例如si纳米材质)，此
类材料的响应速率在ghz量级。可以通过在上腔镜23表面制作si纳米线、纳米微柱等结构的方式形成非对称fp微腔结构。通过设计非对称fp微腔的结构，可以实现光信号的波前幅度变化接近0的相位调制。本技术提供的空间光调制单元能够对光信号进行纯相位调制，不改变光强度。
73.参阅图5和图6，相位调节单元20可以分为主体区域a和边缘区域b，边缘区域b位于主体区域a的外围，并包围主体区域a，如图5和图6所示，主体区域a为虚线框内的部分，图6可以看出，主体区域a为方形的区域，边缘区域b围绕主体区域a，为主体区域a外部的框形区域。
74.本技术提供的相位调节单元20为一体式结构，其中的主体区域a和边缘区域b的划分并不意味着相位调节单元20可以被分割为两部分，一种实施方式中，可以理解为：主体区域a是设置电极30的区域，电极30的设置不能覆盖相位调节单元20的所有的区域，而要将边缘区域b预留出来，即边缘区域b不设置电极30，但可以在边缘区域b设置电连接部40。
75.主体区域a相当于相位调节单元20的功能区域，电极30设置在主体区域a内，电连接部40可以位于边缘区域，当为电极加载电压时，产生的驱动电场也位于主体区域内，这样只改变主体区域的折射率，主体区域对光信号进行相位调节，而边缘区域由于没有驱动电场，不会对光信号产生影响。这样，相邻的像素单元的主体区域之间通过边缘区域相隔，使得相邻的像素单元之间对光信号的相位调节不会产生串扰。其它的实施方式中，电极30也可以设置在主体区域a和边缘区域b，电连接部40位于边缘区域，电连接部40之间的区域为主体区域a，当加载电压时，只有主体区域a内的部分电极30产生驱动电场。总之，本技术要保证驱动电场分布在主体区域a内，而边缘区域b内不分布驱动电场，这样使得相邻的像素单元之间的驱动电场是彼此隔离的，防止相邻的像素单元之间对光信号产生串扰。
76.其它实施方式中，电极30也可以不只布置在主体区域a，电极30也可以延伸至边缘区域b，但是通过电连接部40的配置，使得电极30在通电的状态下，只在主体区域a产生驱动电场，也能够保证相邻的像素单元之间的驱动电场的隔离，从而相邻的像素单元之间对光信号的相位调节不会产生串扰。
77.所述电极30包括彼此绝缘的第一电极和第二电极,所述电极30位于所述相位调节单元20的内部或表面，所述电极30位于所述下腔镜21背离所述背板110的一侧；电极30可以形成于相位调节单元20，具体而言，在制作相位调节单元20的过程中可以同时制作电极30，电极30形成在相位调节单元20中间的某一层或某些层中，或者形成在相位调节单元20的表层，也可以在制作好的相位调节单元20上设置电极30。所述电连接部40包括第一电连接部41和第二电连接部42，电连接部40电连接所述电极30和所述驱动电路111，第一电连接部41电连接在第一电极和驱动电路111之间，第二电连接部42电连接在第二电极和驱动电路111之间，以在所述第一电极和所述第二电极之间形成驱动电场，调节所述相位调节单元20的折射率。
78.对于电极30的设置，可以设置为单层架构，如图9至图12所示实施例。
79.对于单层架构的电极30，可以理解为，电极30排布在第一面s1上，即共面设置，在制作过程中，第一电极和第二电极制作在同一层的层结构上。所述相位调节单元20包括多个依次层叠设置的层结构，第一面s1为其中一个所述层结构的表面。具体而言，下腔镜21、腔层22和上腔镜23均可以为一层或多层的层结构依次层叠的架构，第一面s1只要不设置在
下腔镜21中。
80.如图9所示，第一面s1可以位于腔层22，图9所示的第一面s1的位置为制作腔层22的最底层的表面，即腔层22邻接下腔镜21的表面，当然，第一面s1也可以为腔层22的其它层的表面。电极30在第一面s1上，电极30可以覆盖第一面s1的部分区域，电极30也可以覆盖第一面s1的全部区域。
81.如图10所示的实施例，此实施例与图9所示的实施例的区别在于：第一面s1为制作腔层22的某个中间层的表面，电极30位于腔层22的中间层。
82.如图11所示的实施例，此实施例与图9所示的实施例的区别在于：第一面s1为制作上腔镜23的最底层的表面(即上腔镜23邻接腔层22的表面)，电极30位于上腔镜23的底层。
83.如图12所示的实施例，此实施例与图9所示的实施例的区别在于：第一面s1为制作上腔镜23顶层的表面，电极30位于上腔镜23的顶层，即电极30位于上腔镜23背离腔层22的一侧的层结构中。
84.对于单层架构的电极30，电极30的具体结构形态可以为叉指电极架构，或者，平行线电极架构。
85.电极30呈叉指电极架构的一种可能的实施方式为：参阅图13，电极30位于主体区域a中，电连接部40位于边缘区域b中。电极30包括第一电极31和第二电极32，电连接部40包括第一电连接部41和第二电连接部42，在第一面s1上显示的为第一电连接部41的焊盘部分及第二电连接部42的焊盘部分，可以理解的是，第一电连接部41还包括传导部(图13只显示了焊盘部分，未显示传导部)在垂直于第一面s1的方向连接在焊盘和驱动电路之间，同样第二电连接部42还包括传导部在垂直于第一面s1的方向电连接在焊盘和驱动电路之间。所述第一电极31包括第一主线311和从所述第一主线311一侧延伸而出的至少两个第一分支312，所述第二电极32包括第二主线321和从所述第二主线321的一侧延伸而出的至少两个第二分支322。所述第一主线311和所述第二主线321相对设置，所述第一分支312和所述第二分支322构成叉指架构，叉指结构可以理解为：第一分支312插入相邻的两个第二分支322之间，第一分支312和第二分支322交替排列，排列规律可以为：一个第一分支312、一个第二分支322、一个第一分支312
……
。图13所示的实施例中，第一分支312和第二分支的数量均为五个。所述第一分支312和所述第二分支322呈直线状，每个第一分支312与相邻的第二分支322平行且部分重叠。具体而言，第一分支312和第二分支322可以平行设置且均垂直于第一主线311或第二主线321。
86.第一分支312和第二分支322可以与第一主线311和第二主线321之间形成夹角，夹角为90度的情况下为前述垂直的状态，夹角也可以为小于90度，例如60度、75度等，本技术不做限定。
87.参阅图14，图14所示的实施方式与图13所示的实施方式的区别在于：第一分支312和第二分支322呈曲线状，第一分支312和第二分支322的形状具体可以为s形、c形、弧形、螺旋形或其它不规则的曲线形状。
88.其它实施方式中，第一分支312和第二分支322可以为多段直线的组合，例如l形，或者直线和曲线的组合等各种方案，本技术不做限定。
89.参阅图13和图14，所述第一连接部41连接至所述第一主线311，所述第二连接部42连接至所述第二主线321，所述第一连接部41和所述第二连接部42分布在所述电极30的相
对的两侧。具体而言，第一连接部41和第二连接部42位于相位调节单元20的边缘区域b内，第一连接部41和第二连接头部42可以为不透光的材质，例如金属材质，不透光的材质具有成本低的优势，将电连接部40设置在边缘区域b，边缘区域b为相邻的相位调节单元20之间的主体区域a之间的隔离区，电极30通电状态下，边缘区域b内不会形成驱动电场，因此边缘区域b不需要透光，可以将不透光的电连接部40设置在边缘区域b，避免了将不透光的电连接部40设置在主体区域a内，这样即保证相位调节单元20的主体区域a的透光率，提升透光率，又能够保证相邻的相位调节单元之间的隔离，以及实现空间光调制器的低成本。
90.电极30呈平行线电极架构的一种可能的实施方式为：参阅图15，第一电极31和第二电极32从所述第一面s1上的第一位置l1并排同步延伸至所述第一面s1上的第二位置l2，第一电极31和第二电极32之间绝缘间隔。图15所示的实施方式中，第一电极31和第二电极32均为一条主线的架构，不存在其它的分支。为了满足驱动电场的需求，本技术也可以在图15所示的实施方式的基础上，在第一电极31和第二电极32的主线架构的基础上增加分支的设计。具体而言，所述第一电极31和所述第一电极32延伸的路径为回字形、蛇形或螺旋形。第一电极31和第二电极32延伸的路径包括多段连续相接的直线段、或者连续的曲线。此架构下，电连接部40的第一连接部41和第二连接部42可以均位于所述第一位置l1,所述第一位置l1位于所述电极30的外边缘的位置。第一位置l1位于相位调节单元20的边缘区域b内。
91.其它实施方式中，也可以将电连接部40设置在第二位置l2，由于第二位置l2在主体区域a内，需要将电连接部40设置为透光状态，或者电连接部40虽然为不透光材质，但尺寸合适，不会影响主体区域a的透光率。
92.其它实施方式中，第一电连接部41和第二电连接部42可以分别布置在第一位置l1和第二位置l2。
93.图13至图15所示的实施方式中，第一电极31和第二电极32的数量是相同的，均为一个。其它实施方式中，对于共面的单层电极架构，第一电极31和第二电极32的数量也可以为至少两个，例如两个第一电极配合两个第二电极，对应的电连接部40的数量也随之增加即可。或者，第一电极31的数量和第二电极32的数量也可以不同，例如一个第一电极31搭配两个第二电极32构成电极架构。
94.参阅图16，一种可能的实施方式中,所述电极30设置在所述上腔镜23背离所述腔层22的表面，本实施方式中，电极30为叉指电极架构，具体结构类似图13所示的实施例。图16所示的实施方式中，第一电极31和第二电极32突出于上腔镜23的顶面，第一电连接部41和第二电连接部42也突出于上腔镜23的顶面。第一电极31和第二电极32之间及第一电极31和第二电极32的周围区域为空气。
95.参阅图17，本实施方式与图16所示的实施方式的区别在于：所述第一电极31和所述第二电极32之间设有电光介质50,电光介质50的材料可以为：如eo polymer、linbo3、bto等。所述第一电极31和所述第二电极32的外围也可以设置电光介质50。本实施方式中，第一电连接部41和第二电连接部42亦被电光介质50包围。可以理解为电极30嵌入电光介质50内，电极30的顶面和电光介质50的顶面可以共面，电极30的顶面也可以突出于电光介质50的顶面。“顶面”指的是电极30和电光介质50远离上腔镜23的表面。本实施方式将电极30设置在上腔镜23背离腔层22的表面，通过电极30结合电光介质50的架构，在上腔镜23的表面形成电极30的同时，亦可以具有“在上腔镜表面设置突出结构以实现非对称结构”对应的功
能，即电极30和电光介质50构成了非对称结构，藉此，本实施方式中，相位调节单元20能够实现仅对光信号的相位调节，不影响光信号的强度。
96.图17所示的实施方式，具体可以理解为：上腔镜23为厚度为100nm的sio2层，本实施方式中，上腔镜23可以看作是一层层结构，其材料为单一的sio2，其它实施方式中，上腔镜23也可以为多层层结构，相邻的两层的材料不同，例如一层sio2层、一层掺杂si层、一层sio2层、一层掺杂si层
……
类似这样的排列。在上腔镜23的表面形成厚度为250nm的掺杂si层，掺杂si层用于制作电极30，掺杂si层刻蚀得到si纳米线(即电极30中的第一分支和第二分支部分)，其宽度为200nm，长度为1.8um，相邻纳米线间的中心间隔为400nm。再在相邻纳米线间的中心间隔填充eo-polymer，将eo-polymer完整填充于si纳米线之间和外围，eo-polymer亦形成在上腔镜23的表面，si纳米线和eo-polymer共同形成同一层。相邻纳米线之间形成隔间，相邻的隔间内的eo-polymer极化方向相反。奇数序号(1,3,5)的si纳米线(即第一电极的第一分支)通过水平的下方si条形结构(即第一电极的第一主线)连接(即构成第一电极)，并接触到金属过孔的顶电极(即第一电连接部的焊盘)；偶数序号(2,4,6)的si纳米线(即第二电极的第二分支)通过水平的上方si条形结构(即第二电极的第二主线)连接(即构成第二电极)，并接触到另一个金属过孔的顶电极(即第二电连接部的焊盘)。水平的si条形结构(即第一主线和第二主线)的宽度为200nm，长度为2um。为了避免短路，奇数序号(1,3,5)的si纳米线(即第一分支)与水平的上方si条形结构(即第二主线)的间距为100nm；偶数序号(2,4,6)的si纳米线(即第二分支)与水平的下方si条形结构(即第一主线)的间距为100nm。
97.参阅图18和图19，电极30设置在上腔镜23背离腔层22的表面的情况下，所述电极30的表面设有多个微柱结构60，所述微柱结构60用于抑制对光信号的强度调制，使得本技术提供的空间光调制器倾向于纯相位调制。图18为在第一电极31和第二电极32设置微柱结构60的平面示意图，其中第一电极31和第二电极32为叉指电极架构。图19为在图17的实施方式的基础上，增加了微柱结构60的架构。图19所示的实施方式中，各微柱结构60呈方块状，分布在各电极的分支上，微柱结构60也可以为其它的形状，例如圆柱形、球形等。一种实施方式中，微柱结构60在电极30上可以均匀分布。其它实施方式中，微柱结构60在电极30上也可以为不同的区域具有不同的密度的分布方式，例如靠近相位调节单元中心区域分布的微柱结构60的密度小于靠近相位调节单元边缘区域的微柱结构60的密度。
98.单层架构的电极30的第一电极31和第二电极32可以为纳米线结构，材料如掺杂si。
99.前述实施方式中，相位调节单元内可以包括一层单层架构的架构(例如叉指电极架构和平行线电极架构)。本技术并不限定单层架构的电极的层数做限定，也就是说，在一个像素单元的相位调节单元内，可以只包括一层单层架构的电极，一层单层架构的电极可以独立工作，产生驱动电场，改变相位校正单元的折射效率，或耦合效率，从而调节反射光的相位。在一个像素单元的相位调节单元内也可以包括至少两层单层架构的电极，每层单层架构的电极彼此独立，多层单层架构的电极可以电连接至同一个驱动电路。驱动电路可以同时驱动所有的单层架构的电极，也可以根据需要选择性地驱动部分单层架构的电极。
100.单层架构的电极的电场分布及折射率变化，请参阅图24，其中左侧的图表示了第一电极和第二电极之一者连接至参考电压，另一个接地，通电状态下，在第一电极和第二电
极之间形成驱动电场，图中第一电极和第二电极之间带箭头的线表示的是电场分布。右侧的图为左侧图的虚线圈部分的放大示意图，并标示了折射率椭球，表示相位调节单元的电光介质的折射率的变化，不加电时，折射率椭球基本上呈圆形，如右图虚线表示的圆形部分，电光介质折射率为n，电极通电状态下，折射率椭球被拉长，电光介质折射率为n δn。
101.对于电极30的设置，也可以设计为多层架构，参阅图20至图23所示各实施方式。
102.图20为多层架构的电极30的示意图。对于多层架构的电极30，这里的多层指的是至少两层，而且第一电极31和第二电极32均呈面状，且沿第一方向(如图20中双向箭头所指示的方向)依次交替层叠排布，第一方向为下腔镜、所述腔层和上腔镜依次层叠排列的方向，第一方向可以理解为垂直于背板的方向。第一电极31和第二电极32不是位于同一层，而是形成在相位调节单元的不同的层中。可以理解为：对于每个第一电极31和第二电极32，均为膜层结构，呈面状分布在腔层的某一层内，或者上腔镜的某一层。不同的电极30位于不同的层。而且，第一电极31和第二电极32交替层叠排布，即与其中一个第一电极31相邻的层结构中设置的是第二电极32，其中一个第一电极31可以夹设在相邻的两个第二电极32之间。第一电连接部41电连接至第一电极31，第二电连接部42电连接至第二电极32，如图20所示，第一电极31和第二电极32部分重叠，第一电极31的左侧边缘区域未与第二电极32重叠，第二电极32右侧边缘区域未与第一电极31重叠，第一连接部41连接在第一电极31的最左侧的边缘位置，第二连接部连接在第二电极32的最右侧的边缘位置。概括为：所述第一电极30未与所述第二电极30重叠的部分连接至所述第一连接部41，所述第二电极30未与所述第一电极30重叠的部分连接至所述第二连接部42。第一电极31和第二电极32可以为相互平行的层结构。
103.参阅图21，一种可能的实施方式中,所述电极30位于所述腔层22内，第一电极31和第二电极32均设置在腔层22内。将电极30制作在腔层22内的好处是：制作工艺相对简单，因为腔层22为单一材料，不用考虑是否产生透射率或反射率，对于腔层22而言，是通过其材料本身控制透射率，不是通过其中的具体的结构控制，电极30虽然改变腔层22的结构，但对透射率影响较小，因为透射率通过腔层22本身的材料控制的。图21所示的下腔镜21和腔层22的尺寸不同，为了显示电极30的结构，图21只显示了部分腔层22和部分上腔镜23，图21中的显示状态并不代表相位调节单元中的下腔镜21和腔层22的尺寸是不同的。
104.图21所示的实施方式中，一种具体的架构为：腔层22包括交替层叠分布且分别为两层的ito薄膜和linbo3薄膜，具体为一层linbo3薄膜、一层ito薄膜、一层linbo3薄膜、一层ito薄膜，这样的交替层叠分布，其它实施方式中，腔层22的层数可以为三层、四层或更多的层数，相邻两层的材质不同。其中的ito薄膜为电极30，linbo3薄膜为电极30之间的电光介质。每层linbo3薄膜的厚度为400nm，每层ito薄膜的厚度为50nm。ito薄膜的长度(垂直于纸面)为4um，宽度(平行于纸面)为2um。奇数序号(1,3)的ito薄膜(构成第一电极)与左侧垂直的金属通孔(即第一电连接部)相连通；偶数序号(2)的ito薄膜(构成第二电极)与右侧垂直的金属通孔(即第二电连接部)相连通。ito薄膜之间的区域定义为层间，相邻两层间的linbo3薄膜的极化方向相反。
105.图21所示的实施方式中，上腔镜23背离腔层22的表面，即相位调节单元背离背板的表面，设有突出结构70，即突出结构70形成在上腔镜23的最顶层，也可以理解为，突出结构70位于上腔镜23背离腔层22的一侧，即突出结构70为独立于上腔镜23的结构。所述突出
结构70的设置使得相位调节单元构成非对称架构，用于抑制对光信号的强度的调制，使得本技术提供的空间光调制器倾向于纯相位调制。图21中所示的突出结构70为长方体状，突出结构70也可以为其它形态，例如圆柱状，方块状，球状等等。图21所示的实施方式中，第一电连接部41和第二电连接部42分别位于电极30相对的两侧。本实施方式中，电极30包括两个第一电极31和两个第二电极32。
106.参阅图22，本实施方式将电极30制作在上腔镜23内，原理同腔层22制作电极30的原理。本实施方式中，电极30包括两个第一电极31和一个第二电极32，第一电连接部41电连接至两个第一电极31，第二电连接部42电连接至一个第二电极32。与图21所示的实施方式相同，本实施方式中，上腔镜23背离腔层的表面亦设有突出结构70。
107.参阅图23，本实施方式将部分电极30制作在腔层22内，部分电极32制作在上腔镜23内。具体而言，如图23所示，腔层22内包括一层第一电极31和一层第二电极32，上腔镜23内也包括一层第一电极31和一层第二电极32。第一电连接部41电连接至所有的第一电极31，第二电连接部42电连接至所有的第二电极32。与图21所示的实施方式相同，本实施方式中，上腔镜23背离腔层的表面亦设有突出结构70。
108.对于单层电极架构，且电极30位于非上腔镜23表层(即单层架构的电极30设置在上腔镜23内的某一层、或腔层22内的某一层、或上腔镜23和腔层22之间的某一层)的实施方式中，上腔镜23背离腔层22的表面亦可以设有突出结构(类似图21-图23所示的突出结构)，作用亦是为了使得相位调节单元20构成非对称架构，用于抑制对光信号的强度的调制，使得本技术提供的空间光调制器倾向于纯相位调制。
109.一种可能的实施方式中,对于电极30为多层的架构，所述第一电极30的数量为两个或两个以上,所述第二电极30的数量为两个或两个以上。由于第一电极30和第二电极30通电状态下会产生电场，将电极30数量设置为两个或两个以上，可以使用较小的电压就能够产生需要的电场。可以将第一电极30或第二电极30的数量控制在2-3层，因为若层数太多，例如超过3层，从制作的角度来讲，较难实现。因此，电极30最多的层数可以为6层，其中第一电极30为3层，第二电极30为3层。
110.每层电极30的制作工艺可以为：
111.溅射工艺，通过溅射的方式在相位调节单元的某一层的表面制作电极层，电极层的材质可以为掺杂硅；
112.光刻工艺，在电极层上涂覆光刻胶层，并通过光刻工艺将光刻胶层形成预设图案；
113.刻蚀工艺，在电极层上形成所述预设图案；
114.平坦化工艺，对图案化的电极进行平坦化制作，具体可以通过抛光的方式实现，例如：化学机械抛光工艺。
115.第一电极31和第二电极32的层数不一定相同，例如：一种可能的实施方式中，电极30包括一层第一电极31和两层第二电极32，或者两层第二电极32和三层第一电极31。
116.多层架构的电极30的电场分布及折射率变化示意图，请参阅图25，图25示意性地表达了两层第一电极和一层第二电极的架构，两层第一电极连接至驱动电路的参考电压，一层第二电极接地，通电状态下，第二电极两侧的层间内形成驱动电场，且这两个层间内的驱动电场方向相反。
117.对于第一电连接部41和第二电连接部42，包括焊盘和连接在焊盘和驱动电路之间
的传导部，焊盘可以与电极30位于同一层结构中，传导部可以为过孔引线的形式。具体而言，制作过程中，可以在焊盘所在的层结构和背板110之间形成过孔，在过孔内设金属导线，或者设置金属导电柱，或者通过电镀的方式，在过孔内壁形成金属层，构成传导部。
118.本技术提供的空间光调制器中，电极30和电连接电极30和驱动电路的电连接部40均与集成在相位校正单元内，即在制作相位校正单元的过程中，能够同步在相位校正单元内制作出电极30和电连接部40。电极30和电连接部40无需在制作相位校正单元的步骤之外单独制作，也不单独占用相位校正单元之外的空间。这样的情况下，相位校正单元之间可以无缝连接为一整体，而且，电极30通电后产生的电场直接形成在相位校正单元内，无损耗，可以使用较小的电压即可以产生需要的电场强度。
119.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。