GSG轨道型射频电极、硅基行波电极光调制器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GSG轨道型射频电极、硅基行波电极光调制器及制备方法，涉及高速电光芯片领域。该GSG轨道型射频电极包括GSG型平面电极，GSG型平面电极的单侧或双侧周期性地添加用于延迟电场的轨道电极，轨道电极连接到GSG型平面电极的地电极上。硅基行波电极光调制器包括GSG轨道型射频电极和传统的硅基行波电极光调制器，GSG轨道型射频电极通过电极层间的通孔与硅基行波电极光调制器的有源区连接导通。本发明专利技术能够提高电极的参数设计自由度，实现有效的信号参数匹配。

GSG track type radio frequency electrode, silicon based traveling wave electric Aurora modulator and preparation method

The invention discloses a GSG track type radio frequency electrode, a silicon based traveling wave electric Aurora modulator and a preparation method thereof, relating to the field of high speed electro-optic chip. The GSG track type RF electrode includes a GSG planar electrode, GSG planar electrode with unilateral or bilateral periodically added for the rail delay of the electric field, the rail is connected to the GSG type planar electrode ground electrode. Silicon power traveling wave modulator includes Aurora GSG track type RF electrode and traditional silicon electrode traveling wave modulator, GSG track type RF electrode through the active region of electrode layer between the through hole and the silicon electrode connection traveling wave modulator conduction. The invention can improve the parameter design freedom of the electrode and realize the effective signal parameter matching.

【技术实现步骤摘要】
GSG轨道型射频电极、硅基行波电极光调制器及制备方法
本专利技术涉及高速电光芯片领域，具体是涉及一种GSG轨道型射频电极、硅基行波电极光调制器及制备方法。
技术介绍
在高速芯片和高速印刷电路板的信号传输线中，目前大量的采用了共面波导型平面电极结构。大多数情况下根据应用场合的需要，在不同的应用场合中采用不同的平面电极结构，例如：GSG(Ground-Signal-Ground，地-信号-地)型共面波导、GS(Ground-Signal，地-信号)型共面波导，参见图1、图2所示。然而，在有些情况下，需要对电极加载的负载具有较大的电容，实现有效的调配电极的阻抗和信号传播速度。这样就涉及到了如何提高射频电极的参数可调节范围的问题。目前，在高速芯片设计领域，大量采用了GSG和GS型电极结构。在传统的无负载传输线或者低电容负载传输线中，采用GSG型电极结构或者GS型电极结构，即可以实现有效的传输信号匹配，参见图1、图2所示。然而，在近些年来蓬勃发展的硅光技术中，负载的电容大幅高于传统的传输线负载器件。因此，需要寻找一种在负载电容较大的情况下，有效调节传输线参数，实现信号高效匹配的电极结构。目前，研发人员经过改进后，提出了基于GS型射频电极的GS轨道型射频电极，参见图3所示，这一电极有效提高了设计自由度，可以在较大电容的情况下，实现有效地调节射频信号，进而实现电光匹配。然而，上述改进结构还存在一定的弊端，例如：需要对电极做过渡变换，在很大电容情况下，调节能力有限等。因此，还需要发展一种具有更大调节自由度的电极，在负载大电容的情况下，进行大自由度的调节和匹配信号。专利技术内容本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种GSG轨道型射频电极、硅基行波电极光调制器及制备方法，能够提高电极的参数设计自由度，实现有效的信号参数匹配。本专利技术提供一种GSG轨道型射频电极，包括GSG型平面电极，所述GSG型平面电极的单侧或双侧周期性地添加用于延迟电场的轨道电极，轨道电极连接到GSG型平面电极的地电极上。在上述技术方案的基础上，所述轨道电极与GSG型平面电极由相同的工艺和材料加工而成。在上述技术方案的基础上，添加轨道电极的周期小于最小工作波长的十分之一。在上述技术方案的基础上，所述添加轨道电极的周期为50微米。在上述技术方案的基础上，所述轨道电极的横截面呈T型结构。在上述技术方案的基础上，所述轨道电极与GSG型平面电极处在同一个平面层，或者处在多层平面电极体系的不同平面层。在上述技术方案的基础上，所述轨道电极与GSG型平面电极处在多层平面电极体系的不同平面层时，轨道电极通过电极层间的通孔与GSG型平面电极连接导通。本专利技术还提供一种基于上述GSG轨道型射频电极的硅基行波电极光调制器，包括GSG轨道型射频电极和传统的硅基行波电极光调制器，GSG轨道型射频电极通过电极层间的通孔与硅基行波电极光调制器的有源区连接导通。本专利技术还提供上述GSG轨道型射频电极的制备方法，该方法包括以下步骤：S1、通过电磁场仿真分析软件，计算出阻抗为45～55欧姆匹配情况下的GSG型平面电极的几何尺寸；S2、在GSG型平面电极上添加负载，重新通过电磁场仿真分析软件计算出添加了负载的阻抗；S3、如果负载的阻抗在20～50欧姆之间，则确定单侧添加轨道电极；如果负载的阻抗在50～100欧姆之间，则确定双侧添加轨道电极；S4、在确定的电极结构基础上，通过电磁场仿真分析软件，优化和设计轨道电极的结构参数，获得一个周期的单元结构设计；S5、将优化的单元结构在长度方向上周期排列，得到完整的GSG轨道型射频电极。在上述技术方案的基础上，步骤S4中，确定双侧添加轨道电极时，双侧所添加的轨道电极的大小和形状相同或者不同，根据负载电容的大小进行分别优化和设计。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：(1)本专利技术通过在传统的GSG型平面电极上添加轨道电极，可以在很大程度上提高电极的参数设计自由度，使得其可调节范围在现有电极的基础上大幅度提高，实现对电极阻抗和折射率的有效调节。(2)本专利技术中的GSG轨道型射频电极在具有较大电容的负载情况下，能够实现有效的信号参数匹配。(3)本专利技术添加的轨道电极不会增加电极体系的制造成本和复杂度，能够完全兼容已有多层平面电极加工工艺，不会带来加工工艺上的难度。(4)本专利技术中的GSG轨道型射频电极能够完全兼容目前的传统GSG电极结构，不需要过渡和转换结构，具有优良的通用性。附图说明图1为传统GS型平面电极的结构示意图；图2为传统GSG型平面电极的结构示意图；图3为已有的GS轨道型平面电极的结构示意图；图4为本专利技术实施例中在上部分地(G)电极上添加了轨道的GSG轨道型平面电极的一个周期部分的结构示意图；图5为本专利技术实施例中在下部分地(G)电极上添加了轨道的GSG轨道型平面电极的一个周期部分的结构示意图；图6为本专利技术实施例中在上下两部分地(G)电极上均添加了轨道的GSG轨道型平面电极的一个周期部分的结构示意图；图7为本专利技术实施例中在上部分地(G)电极上添加了轨道的GSG轨道型平面电极的多个周期构成的完整电极的结构示意图；图8为本专利技术实施例中基于GSG轨道型射频电极的硅基行波电极光调制器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。参见图4所示，本专利技术实施例提供一种GSG轨道型射频电极，包括GSG型平面电极，GSG型平面电极的单侧或双侧周期性地添加用于延迟电场的轨道电极，轨道电极连接到GSG型平面电极的地(G)电极上，轨道电极与GSG型平面电极由相同的工艺和材料加工而成。参见图4、图5所示，可以只在GSG型平面电极的单侧添加轨道电极，左侧或者右侧，也可以在GSG型平面电极的双侧添加轨道电极，参见图6所示，双侧添加轨道电极，可以提供更大的电极参数设计自由度。GSG轨道型射频电极为一个周期性的结构。参见图7所示，轨道电极需要周期性添加，且添加的周期需要小于最小工作波长的十分之一。对于一般的射频电路，添加轨道电极的周期选取50微米的长度即可。传统GSG型平面电极与平常芯片或电路上使用的GSG型平面电极结构完全相同，没有设计和机构上的区别。参见图4、图5、图6、图7所示，轨道电极的横截面可以呈T型结构，这一T型结构直接连接到GSG型平面电极的地(G)电极上。在实际工程使用中，这一T型轨道结构可以单独添加在两侧地(G)电极的任意一侧上，也可以同时在两侧地(G)电极上同时添加。当只在地(G)电极的任意一侧添加轨道电极时，这一GSG轨道型射频电极对负载电容的适应范围相比于目前文献中最新报道的GS轨道型射频电极要大很多。在目前报道的GS轨道型射频电极无法实现匹配的大电容负载情况下，这一GSG轨道型射频电极可以完美的实现射频信号的有效匹配。当在两侧地(G)电极上同时添加轨道电极时，这一GSG轨道型射频电极对负载电容的适应范围又大于前述的只在地(G)电极的任意一侧添加轨道电极的情况。因此，可以根据不同的负载电容情况，使用不同的GSG轨道型射频电极。在负载电容较大时，采用只在地(G)电极的任意一侧添加轨道的GSG轨道型射频电极；而在负载电容非常大的时候，采用在地(G)电极两侧均添加轨道的GSG轨道型射频电极。在实际工程使用中，轨道电极可以做适当的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GSG轨道型射频电极，包括GSG型平面电极，其特征在于：所述GSG型平面电极的单侧或双侧周期性地添加用于延迟电场的轨道电极，轨道电极连接到GSG型平面电极的地电极上。

【技术特征摘要】
1.一种GSG轨道型射频电极，包括GSG型平面电极，其特征在于：所述GSG型平面电极的单侧或双侧周期性地添加用于延迟电场的轨道电极，轨道电极连接到GSG型平面电极的地电极上。2.如权利要求1所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：所述轨道电极与GSG型平面电极由相同的工艺和材料加工而成。3.如权利要求1所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：添加轨道电极的周期小于最小工作波长的十分之一。4.如权利要求3所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：所述添加轨道电极的周期为50微米。5.如权利要求1所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：所述轨道电极的横截面呈T型结构。6.如权利要求1所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：所述轨道电极与GSG型平面电极处在同一个平面层，或者处在多层平面电极体系的不同平面层。7.如权利要求1所述的GSG轨道型射频电极，其特征在于：所述轨道电极与GSG型平面电极处在多层平面电极体系的不同平面层时，轨道电极通过电极层间的通孔与GSG型平面电极连接导通。8.一种基于如权利要求1所述GSG轨道型射频电极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼峰，肖希，王磊，陈代高，杨奇，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42