微环调制器及其形成方法与流程

专利2026-03-03  4


本公开涉及集成光学器件领域,尤其涉及一种微环调制器及其形成方法。


背景技术:

1、微环调制器是高速调制器中的一种常用的结构,通过微环调制器将光信号限制在品质因数(q)的谐振腔中,可以有效地增加光程长度,从而增加调制载波分布的相互作用。然而,工作过程中的环境温度变化,会导致微环调制器中谐振腔的谐振波长偏移,从而使得微环调制器的性能劣化。

2、相关技术中,微环调制器通常需要增加热电极调制,对微环调制器的工作状态进行主动控制;然而,热电极的引入会导致微环调制器的整体功耗巨大(15-20mw),降低了微环调制器的能量利用效率,不利于提高微环调制器的调制效率。


技术实现思路

1、有鉴于此,本公开实施例提供了一种微环调制器及其形成方法。

2、第一方面,本公开实施例提供一种微环调制器,包括:直波导,以及和所述直波导耦合的环形波导;其中,所述环形波导包括:

3、低功耗控制部分,包括沿第一方向排列、且掺杂类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区;所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的交界面在第二方向的投影为弯折形;

4、高速调制部分,包括沿所述第一方向排列、且掺杂类型相反的第三掺杂区和第四掺杂区;

5、耦合波导部分,与所述低功耗控制部分和所述高速调制部分相接,并且位于所述直波导一侧;

6、所述第一方向为所述环形波导中心向外延伸的方向,所述第二方向与所述微环调制器所在的平面相交。

7、在一些实施例中,所述低功耗控制部分还包括:本征区;

8、所述本征区位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间、且在所述第二方向的投影为所述弯折形。

9、在一些实施例中,所述环形波导为脊状结构,所述脊状结构包括脊部,以及位于所述脊部沿所述第一方向两侧平板部;其中,所述弯折形位于所述脊部上。

10、在一些实施例中,所述弯折形在所述第一方向的尺寸,小于或者等于所述脊部在所述第一方向的尺寸。

11、在一些实施例中,所述弯折形至少包括矩形弯折、v形弯折、u形弯折或s形弯折。

12、在一些实施例中,所述第一掺杂区包括第一轻掺杂区,以及位于所述第一轻掺杂区靠近所述环形波导中心一侧的第一重掺杂区;

13、所述第二掺杂区包括第二轻掺杂区,以及位于所述第二轻掺杂区远离所述环形波导中心一侧的第二重掺杂区。

14、在一些实施例中,所述低功耗控制部分还包括:

15、第一电极,与所述第一重掺杂区连接;

16、第二电极,与所述第二重掺杂区连接。

17、在一些实施例中,所述第三掺杂区和所述第四掺杂区的交界面在第二方向的投影为弧形,所述弧形位于所述脊部上;

18、所述第三掺杂区包括第三轻掺杂区,以及位于所述第三轻掺杂区靠近所述环形波导中心一侧的第三重掺杂区;

19、所述第四掺杂区包括第四轻掺杂区,以及位于所述第四轻掺杂区远离所述环形波导中心一侧的第四重掺杂区。

20、在一些实施例中,所述高速调制部分还包括:

21、第三电极,与所述第三重掺杂区连接;

22、第四电极,与所述第四重掺杂区连接。

23、第二方面,本公开实施例提供一种微环调制器的形成方法,所述方法包括;

24、提供半导体衬底;

25、对所述半导体衬底进行刻蚀,形成直波导,以及位于所述直波导一侧的初始环形波导;

26、对所述初始环形波导进行离子掺杂,形成环形波导;其中,所述环形波导包括低功耗控制部分、高速调制部分以及耦合波导部分。

27、本公开实施例提供了一种微环调制器及其形成方法,其中,微环调制器包括:直波导,以及和直波导耦合的环形波导;其中,环形波导包括:低功耗控制部分,包括沿第一方向排列、且掺杂类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区;第一掺杂区和第二掺杂区的交界面在第二方向的投影为弯折形;高速调制部分,包括沿第一方向排列、且掺杂类型相反的第三掺杂区和第四掺杂区;耦合波导部分,与低功耗控制部分和高速调制部分相接,并且位于直波导一侧。这里,由于低功耗控制部分由掺杂类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区构成,使得低功耗控制部分可以在反向偏压下实现零功耗调制,或者在正向电压下实现低功耗调制,降低了光信号调制时的功耗;进一步地,由于第一掺杂区和第二掺杂区的交界面处为弯折形,增加了第一掺杂区和第二掺杂区之间的接触面,从而增加了光信号调制区域的长度(即光程长度),进而增加调制载波分布的相互作用,提高了光信号的调制效率。



技术特征:

1.一种微环调制器,其特征在于,包括:直波导,以及和所述直波导耦合的环形波导;其中,所述环形波导包括:

2.根据权利要求1所述的微环调制器,其特征在于,所述低功耗控制部分还包括:本征区;

3.根据权利要求1或2所述的微环调制器,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的微环调制器,其特征在于,所述弯折形在所述第一方向的尺寸,小于或者等于所述脊部在所述第一方向的尺寸。

5.根据权利要求4所述的微环调制器,其特征在于,所述弯折形至少包括矩形弯折、v形弯折、u形弯折或s形弯折。

6.根据权利要求1至5任一项所述的微环调制器,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的微环调制器,其特征在于,所述低功耗控制部分还包括:

8.根据权利要求3所述的微环调制器,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的微环调制器,其特征在于,所述高速调制部分还包括:

10.一种微环调制器的形成方法,其特征在于,所述方法包括;


技术总结
本公开实施例提供了一种微环调制器及其形成方法,其中,微环调制器包括:直波导,以及和直波导耦合的环形波导;环形波导包括:低功耗控制部分,包括沿第一方向排列、且掺杂类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区;第一掺杂区和第二掺杂区的交界面在第二方向的投影为弯折形;高速调制部分,包括沿第一方向排列、且掺杂类型相反的第三掺杂区和第四掺杂区;耦合波导部分,与低功耗控制部分和高速调制部分相接,并且位于直波导一侧。

技术研发人员:刘阳,党子越,肖希,陈代高,张红广
受保护的技术使用者:武汉光谷信息光电子创新中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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