光调制器制造技术

本发明专利技术公开了基于法布里-珀罗谐振反射的具有宽带宽的光调制器。该光调制器包括：底部分布布喇格反射器(DBR)层；包括至少一层和改性层的顶部DBR层；以及设置在底部DBR层和顶部DBR层之间的有源层，其中所述至少一层包括至少一对具有第一折射系数的第一折射系数层和具有第二折射系数的第二折射系数层，所述改性层包括至少一对具有第三折射系数的第三折射系数层和具有第四折射系数的第四折射系数层，所述第三折射系数与所述第四折射系数不同，以及所述第三折射系数层和所述第四折射系数层二者中的至少一个具有第二光学厚度，该第二光学厚度既不是λ/4，也不是λ/4的奇数倍。

【技术实现步骤摘要】

本公开的示例性实施例涉及光调制器，更具体地，涉及基于法布里-珀罗谐振反 射(Fabry-Perot resonant reflection)的具有宽带宽的光调制器。
技术介绍
常规摄影机(camera)捕获的图像不包括距离信息。为了实现三维(3D)摄影机， 3D摄影机的图像传感器中的每个像素必须提供距离信息。因此，需要用于测量自物体表面 上的多个点至3D摄影机的距离的单元。关于物体的距离信息通常采用使用两个摄影机的双目立体视觉法(binocular stereovision method)或使用结构光和摄影机的三角法获得。然而，根据这两种方法，当物 体与摄影机间的距离增大时，距离信息的精度急剧降低。而且，这些方法依赖于物体的表面 状态，因而可能得不到准确的距离信息。因而，已经引入了飞行时间(TOF)法(time-of-flight method)。TOF法将激光束 照射在物体上，并测量光反射离开物体后直至光被光接收器接收的光的T0F。按照TOF法， 使用发光二极管(LED)或激光二极管(LD)将具有特定波长的光(例如850nm近红外线) 投射到物体上，光接收器接收具有相同的波长且自该物体反射的光，然后进行特别的处理 以得到距离信息。根据该系列特别处理，TOF法不同。例如，可通过使用图像增强器或其它固态调制器装置来光调制从物体反射的图 像，然后可以用图像传感器来捕获光调制过的图像，从而根据强度值获得距离信息。这里， 需要数十至数百MHz的超高光调制速度，以识别光的取决于距离的相差或T0F。于是，已经 提出了各种各样的光调制器，例如包括多通道板(MCP)的图像增强器、利用电光(EO)材料 的薄调制器装置以及砷化镓(GaAs)基固态调制器装置。图像增强器包括用于将光转换为电子的光电阴极、用于扩大电子的数目的MCP和 用于将电子转换回光的磷光体(phosphor)。然而，图像增强器占据大的体积，且由于使用若 干kV的高压而昂贵。此外，作为工作原理，使用EO材料的薄调制器装置利用非线性晶体材 料的根据电压的折射系数变化。这样的使用EO材料的薄调制器装置厚，也需要高压。近来，已经提出了 GaAs半导体基调制器，其易于制造、小巧且可以低压工作。GaAs 半导体基调制器包括P电极和N电极之间的多量子阱(MQW)层，且利用反向偏压施加到P电 极和N电极时MQW层吸收光的现象。然而，GaAs半导体基光调制器的调制器带宽为约4nm 至约5nm，此带宽非常窄。
技术实现思路
本专利技术提供光调制器，其具有宽带宽的光调制特性。其它方面将部分地在随后的说明中提及，部分地将因该说明而显然，或者可以通 过所介绍的示例性实施例的实施而被了解。根据本示例性实施例的一方面，光调制器包括底部分布布喇格反射器(DBR)层；包括至少一层和改性层(modified layer)的顶部DBR层；以及设置在底部DBR层和顶部 DBR层之间且包括多量子阱(MQW)的有源层，其中该至少一层包括至少一对具有第一折射 系数的第一折射系数层和具有第二折射系数的第二折射系数层，每个第一和第二折射系数 层具有λ/4或其奇数倍的第一光学厚度，且第一折射系数与第二折射系数不同，其中该改 性层包括至少一对具有第三折射系数的第三折射系数层和具有第四折射系数的第四折射 系数层，第三折射系数与第四折射系数不同，且其中λ是有源层的中心吸收波长，所述第 三和第四折射系数层中的至少一个具有第二光学厚度，第二光学厚度既不是λ /4，也不是 λ/4的奇数倍。第一和第三折射系数层可以包括同样的材料，第一和第二光学厚度不同。所述同样的材料可以包括AlAs。第二和第四折射系数层可以包括同样的材料，第一和第二光学厚度不同。该同样的材料可以包括Ala 5Ga0.5As。第一折射系数层可以包括第一折射系数材料，第三折射系数层可以包括第三折射 系数材料，第三折射系数材料与第一折射系数材料不同。第一折射系数材料可以包括AlAs，第三折射系数材料可以包括Ala 9Ga0. ^s。第二折射系数层可以包括第二折射系数材料，第四折射系数层可以包括第四折射 系数材料，第四折射系数材料与第二折射系数材料不同。第二折射系数材料可以包括Ala 5Ga0.5As，第四折射系数材料可以包括Ala 3Ga0.7As。顶部DBR层的该至少一层可以包括第一层和第二层，其中，该第一层可以设置在 改性层上，且可以包括至少一个第一对所述第一和第二折射系数层，该第二层可以设置在 改性层下，且可以包括至少一个第二对所述第一和第二折射系数层。该至少一个第一对的数量可以不同于该至少一个第二对的数量。改性层可以包括多对该第三和第四折射系数层；其中该至少一层可以设置在改性 层上，且可以包括多对该第一和第二折射系数层。有源层可以包括具有不同厚度的至少两种量子阱层。有源层可以包括层叠的第一 MQW和第二 MQW，其中第一 MQW可以包括多对第一量子阱层和第一势垒层，第二 MQW可以包括多对第二量子阱层和第二势垒层，第一量子阱层和 第二量子阱层具有不同厚度。第一量子阱层和第二量子阱层可以包括相同的材料。所述相同的材料可以包括GaAs。在一些实施例中，有源层的总厚度可以基本上等于中心吸收波长的整数倍。有源层可以包括成对的第一量子阱层和第一势垒层与成对的第二量子阱层和第 二势垒层层叠的结构，其中第一量子阱层和第二量子阱层可以包括相同的材料且具有不同 的厚度。光调制器还可以包括设置在底部DBR层下的第一接触层、设置在第一接触层下的 衬底、以及设置在顶部DBR层上的第二接触层。光调制器还可以包括形成在第二接触层上的电极，其中该电极具有格子形状。第一接触层可以部分形成在衬底表面上，底部DBR层、有源层、顶部DBR层和第二 接触层可以部分形成在第一接触层的表面上。光调制器还可以包括绝缘层，其设置在衬底和第一接触层上，在底部DBR层、有源 层、顶部DBR层和第二接触层两侧。光调制器还可以包括沟槽，其自底部DBR层、有源层、顶部DBR层和第二接触层两 侧的绝缘层之一露出第一接触层。光调制器还可以包括形成在沟槽内该第一接触层上的电极、以及沿沟槽的内壁和 绝缘层的表面延伸从而连接至该电极的金属线。底部DBR层可以比顶部DBR层反射性更强。根据本示例性实施例的另一方面，提供一种光调制器装置，其包括上述光调制 器，其中该光调制器可以用作多个光调制器单元中的光调制器单元(optical modulator cell)，其中所述多个光调制器单元可以按阵列布置。所述多个光调制器单元可以通过沟槽与邻近的光调制器单元分隔开。光调制器装置还可以包括针对所述多个光调制器单元相应设置的多个驱动器。根据本示例性实施例的另一方面，光调制器包括包括多量子阱的有源层；设置 在有源层一侧的第一分布布喇格反射器(DBR)层；以及设置在有源层另一侧的第二DBR层， 第二 DBR层的反射比第一 DBR层弱，其中第二 DBR层包括第一层，其包括多个第一折射系 数层和多个第二折射系数层，所述多个第一折射系数层与所述多个第二折射系数层交替设 置；改性层，其包括至少一对层；以及第二层，其包括另外的多个第一折射系数层和另外的 多个第二折射系数层，所述另外的多个第一折射系数层与所述另外的多个第二折射系数层 交本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光调制器，包括：底部分布布喇格反射器层；包括至少一层和改性层的顶部分布布喇格反射器层；以及设置在所述底部分布布喇格反射器层和顶部分布布喇格反射器层之间且包括多量子阱的有源层，其中所述至少一层包括至少一对具有第一折射系数的第一折射系数层和具有第二折射系数的第二折射系数层，所述第一折射系数层和所述第二折射系数层每个具有λ／４或λ／４奇数倍的第一光学厚度，且所述第一折射系数与所述第二折射系数不同，其中所述改性层包括至少一对具有第三折射系数的第三折射系数层和具有第四折射系数的第四折射系数层，所述第三折射系数与所述第四折射系数不同，以及其中λ是所述有源层中的中心吸收波长，所述第三折射系数层和所述第四折射系数层二者中的至少一个具有第二光学厚度，该第二光学厚度既不是λ／４，也不是λ／４的奇数倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙哲，李用卓，朴勇和，罗炳勋，朴光模，朴昌洙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，光州科学技术院，
类型：发明
国别省市：KR