一种硅基调制器和调制装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种硅基调制器和调制装置，包括：波导，所述波导包括：正掺杂区域、负掺杂区域、重正掺杂区域、重负掺杂区域、阴极和阳极；其中，正掺杂区域通过重正掺杂区域连接阴极，负掺杂区域通过重负掺杂区域连接阳极，正掺杂区域和负掺杂区域形成正‑负结设置在波导的中间，重正掺杂区域和重负掺杂区域设置在波导的两端，正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。本发明专利技术实施例正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界线为Z字型，使得正掺杂区域和负掺杂区域构成的正‑负结的耗尽区与光场的交叠区域面积更大，提高了调制效率，并且不需要对正‑负结的耗尽区进行重掺杂，减小了光学损耗。

A silicon based modulator and modulator

【技术实现步骤摘要】
一种硅基调制器和调制装置
本专利技术实施例涉及但不限于光通讯领域，尤指一种硅基调制器和调制装置。
技术介绍
随着计算机和通信技术的发展，现代社会对信息的需求量呈指数增长。光通讯技术作为以铜材料为基础构建的通信链路系统的有力竞争者发展迅猛。光通讯系统中的一个关键的器件是高速调制器，这种器件通常是利用外加电场改变材料的物理特性，进而使得器件的输出呈现出随外加电场变化的特性，实现数据信号在光载波上的加载。一种典型的调制器是利用铌酸锂材料的线性电光效应实现对光载波的调制；磷化铟和砷化镓等材料也被广泛用于制作高速调制器。硅光集成芯片由于其自身的低成本、尺寸紧凑等优势而在光通讯领域应用前景巨大。硅基高速调制器也逐渐获得了飞速的发展。目前，基于载流子色散效应的硅基调制器是最具应用前景的一种硅基高速调制器，这种方法通过外加的电场改变载流子的浓度分布，实现对材料折射率的改变，进而改变通过的光的相位。实现外加电场对光载波的调制。目前的硅基载流子色散高速调制器存在的问题主要是调制效率不高，对于调制区长度受限的调制器，需要较高的驱动电压才能实现理想的调制深度，这就带来了功耗问题。虽然通过提高掺杂浓度可以一定程度上提高调制效率，但会使得因载流子吸收而带来的光学损耗急剧增大。除此之外，也可以通过设计“L型”PN结(即PN结耗尽区形状类似英文字母“L”)来提高调制效率，虽然PN结耗尽区与光场的交叠区域得到了一定的增加，但是调制效率仍旧比较低，为了实现较高的调制效率，仍需比较重的掺杂，也就必然带来较高的光学损耗。r>
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种硅基调制器和调制装置，能够在提高调制效率的同时减小光学损耗。本专利技术实施例提供了一种硅基调制器，包括：波导，所述波导包括：正掺杂区域、负掺杂区域、重正掺杂区域、重负掺杂区域、阴极和阳极；其中，正掺杂区域通过重正掺杂区域连接阴极，负掺杂区域通过重负掺杂区域连接阳极，正掺杂区域和负掺杂区域设置在波导的中间，重正掺杂区域和重负掺杂区域设置在波导的两端，正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。本专利技术实施例提供了一种调制装置，包括：分光器，用于将待调制光分成两束光；第一调制器，用于对其中一束光进行调制；第二调制器，用于对另一束光进行调制；耦合器，用于将调制后的两束光进行合并；其中，第一调制器和第二调制器为上述任一种硅基调制器。本专利技术实施例包括：波导，所述波导包括：正掺杂区域、负掺杂区域、重正掺杂区域、重负掺杂区域、阴极和阳极；其中，正掺杂区域通过重正掺杂区域连接阴极，负掺杂区域通过重负掺杂区域连接阳极，正掺杂区域和负掺杂区域形成正-负结设置在波导的中间，重正掺杂区域和重负掺杂区域设置在波导的两端，正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。本专利技术实施例正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3，使得正掺杂区域和负掺杂区域构成的正-负结的耗尽区与光场的交叠区域面积更大，提高了调制效率，并且不需要对正-负结的耗尽区进行重掺杂，减小了光学损耗。本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例而了解。本专利技术实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例的实施例一起用于解释本专利技术实施例的技术方案，并不构成对本专利技术实施例技术方案的限制。图1为本专利技术一个实施例提出的硅基调制器的剖面示意图；图2为本专利技术实施例的硅基调制器的PN结载流子分布仿真示意图；图3为本专利技术实施例的硅基调制器的调制效率随偏置电压的变化示意图；图4为本专利技术实施例的硅基调制器的光学损耗随偏置电压的变化示意图；图5为本专利技术另一个实施例提出的调制装置的结构组成示意图；图中，100为波导，110为脊型波导，120为平板波导，130为光场分布区，140为本专利技术实施例正掺杂区域和负掺杂区域的分界面，150为传统PN结的分界面，111为正掺杂区域(P区)，112为负掺杂区域(N区)，113为重正掺杂区域(P++区)113，114为重负掺杂区域(N++区)，115为阴极，116为阳极，51为分光器，52为第一调制器，53为第二调制器，54为耦合器。具体实施方式下文中将结合附图对本专利技术实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。参见图1，本专利技术一个实施例提出了一种硅基调制器，包括：波导100，所述波导100包括：正掺杂区域(P区)111、负掺杂区域(N区)112、重正掺杂区域(P++区)113、重负掺杂区域(N++区)114、阴极115和阳极116；其中，正掺杂区域(P区)111通过重正掺杂区域(P++区)113连接阴极115，负掺杂区域(N区)112通过重负掺杂区域(N++区)114连接阳极116，正掺杂区域(P区)111和负掺杂区域(N区)112形成正-负结(PN结)设置在波导100的中间，重正掺杂区域(P++区)113和重负掺杂区域(N++区)114设置在波导100的两端，正掺杂区域(P区)111和负掺杂区域(N区)112之间的分界面140的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。本专利技术实施例正掺杂区域和负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3，使得正掺杂区域和负掺杂区域构成的正-负结(PN结)的耗尽区与光场的交叠区域面积更大，提高了调制效率，并且不需要对正-负结的耗尽区进行重掺杂，减小了光学损耗。其中，所述波导100包括脊型波导110和平板波导120，所述脊型波导110设置在所述平板波导120的上方；所述正掺杂区域(P区)111设置在所述脊型波导110的一端和所述平板波导120的中间的一端，所述负掺杂区域(N区)112设置在所述脊型波导110的另一端和所述平板波导120的中间的另一端；所述重正掺杂区域(P++区)113设置在所述平板波导120的一端，所述重负掺杂区域(N++区)114设置在所述平板波导120的另一端。其中，所述折线包括第一线段、第二线段和第三线段，所述第二线段连接所述第一线段和所述第三线段；即折线为一个类似Z字型的线段；所述正掺杂区域(P区)111由以下条件形成：在第一掺杂窗口以第一倾斜角度、第一旋转角度和第一注入能量注入第一剂量的受主杂质；在第二掺杂窗口以第二倾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基调制器，包括：/n波导，所述波导包括：/n正掺杂区域、负掺杂区域、重正掺杂区域、重负掺杂区域、阴极和阳极；/n其中，所述正掺杂区域通过所述重正掺杂区域连接所述阴极，所述负掺杂区域通过所述重负掺杂区域连接所述阳极，所述正掺杂区域和所述负掺杂区域形成正-负结设置在波导的中间，所述重正掺杂区域和所述重负掺杂区域设置在波导的两端，所述正掺杂区域和所述负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基调制器，包括：
波导，所述波导包括：
正掺杂区域、负掺杂区域、重正掺杂区域、重负掺杂区域、阴极和阳极；
其中，所述正掺杂区域通过所述重正掺杂区域连接所述阴极，所述负掺杂区域通过所述重负掺杂区域连接所述阳极，所述正掺杂区域和所述负掺杂区域形成正-负结设置在波导的中间，所述重正掺杂区域和所述重负掺杂区域设置在波导的两端，所述正掺杂区域和所述负掺杂区域之间的分界面的横截面为折线，所述折线包括n条线段，n大于或等于3。


2.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，其中，所述波导包括脊型波导和平板波导，所述脊型波导设置在所述平板波导的上方；
所述正掺杂区域设置在所述脊型波导的一端和所述平板波导的中间的一端，所述负掺杂区域设置在所述脊型波导的另一端和所述平板波导的中间的另一端；
所述重正掺杂区域设置在所述平板波导的一端，所述重负掺杂区域设置在所述平板波导的另一端。


3.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，其中，
所述折线包括第一线段、第二线段和第三线段，所述第二线段连接所述第一线段和所述第三线段；
所述正掺杂区域由以下条件形成：在第一掺杂窗口以第一倾斜角度、第一旋转角度和第一注入能量注入第一剂量的受主杂质；在第二掺杂窗口以第二倾斜角度、第二旋转角度和第二注入能量注入第二剂量的受主杂质；
所述负掺杂区域由以下条件形成：在第三掺杂窗口以第三倾斜角度、第三旋转角度和第三注入能量注入第三剂量的受主杂质；在第四掺杂窗口以第四倾斜角度、第四旋转角度和第四注入能量注入第四剂量的施主杂质。


4.根据权利要求3所述的硅基调制器，其特征在于，其中，
所述第一掺杂窗口为所述波导中位于第一线段的延长线所在的平面左边的区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：张森林，邵永波，李蒙，
申请(专利权)人：中兴光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32