集成电光调制器制造技术

本实用新型专利技术公开一种集成电光调制器，包括层叠设置的SiO

【技术实现步骤摘要】
集成电光调制器
本技术涉及集成电光调制器
，具体涉及一种集成电光调制器。
技术介绍
集成光收发芯片是光收发模块中的核心器件，在光通信、数据互连系统中有重要和广泛的应用，集成光收发芯片技术也是目前我国打破国外技术垄断实现核心芯片自主化迫切需要突破的关键技术。硅基集成光收发芯片支持100G/400G乃至更高速率的传输，同时支持COB封装工艺，在集成度、成本方面具有较大优势。电光调制器是集成光收发芯片中最关键的器件单元，目前主流的技术方案有：(1)LiNbO3电光调制器；(2)基于薄硅工艺的MZ调制器和基于厚硅工艺的EA调制器；(3)基于三五族化合物的EA调制器。近年来也有一种新的基于硅基LiNbO3薄膜的MZ调制器的报道。这些技术方案中，LiNbO3电光调制器体积太大，难以用于集成光收发芯片，基于薄硅工艺的MZ调制器具有调制速率高、集成度高、同时支持O波段(1.3um波段)和C波段(1.5um波段)的光调制等优势，但插损大、且与单模光纤耦合比较困难；基于厚硅工艺的EA调制器也具有调制速率高、集成度高的优势，但只支持C波段(1.5um)的光调制；基于三五族化合物的EA调制器成本高且难以与无源波导器件集成，基于硅基LiNbO3薄膜的MZ调制器具有目前最高的调制速率，但也存在与单模光纤耦合比较困难、生产工艺仍不够成熟等问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种集成电光调制器，使用PLC波导分路器/合路器与硅波导相移臂配合实现电光调制，不仅利用硅波导相移臂实现了高速率电光调制，而且利用PLC波导器件与单模光纤模场匹配的特性实现了调制器与光纤的低损耗直接耦合。从而避免了传统硅基电光调制中由于硅波导与单模光纤模场失配大，需要设置复杂结构的模斑转换器或垂直耦合光栅来实现光纤耦合而且耦合损耗较大的问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种集成电光调制器，包括SiO2层、位于所述SiO2层上层叠设置的Si层，所述Si层上设有第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂，所述SiO2层内设有PLC波导分路器和PLC波导合路器；所述PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通；所述PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器第一分支近输出端与第一硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关；所述PLC波导分路器第二分支近输出端与第二硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器两路分支的近输出端均为倒锥形结构。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导合路器两路分支的近输入端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导合路器第一分支近输入端与第一硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关；所述PLC波导合路器第二分支近输入端与第二硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导合路器两路分支的近输入端均为倒锥形结构。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述Si层上通过刻蚀形成硅波导，再通过掺杂形成PN结构或者PIN结构的第一硅波导相移臂；以及，所述Si层上通过刻蚀形成硅波导，再通过掺杂形成PN结构或者PIN结构的第二硅波导相移臂。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述Si层上设有相互平行的第一电极、第二电极和共用电极，所述公共电极设于第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂之间位置，所述第一电极平行设于第一硅波导相移臂另一侧，所述第二电极平行设于第二硅波导相移臂另一侧；通过所述第一电极和共用电极给所述第一硅波导相移臂施加电压，通过所述第二电极和公共电极给所述第二硅波导相移臂施加电压。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第一硅波导相移臂上的电压与其调制输出光强度相关；以及，所述第二硅波导相移臂上的电压与其调制输出光强度相关。本技术的有益效果：本技术的集成电光调制器，使用PLC波导分路器/合路器与硅波导相移臂配合实现电光调制，不仅利用硅波导相移臂实现了高速率电光调制，而且利用PLC波导器件与单模光纤模场匹配的特性实现了调制器与光纤的低损耗直接耦合。从而避免了传统硅基电光调制中由于硅波导与单模光纤模场失配大，需要设置复杂结构的模斑转换器或垂直耦合光栅来实现光纤耦合而且耦合损耗较大的问题。其技术优势体现在以下几个方面：其一、采用PLC波导分路器和PLC波导合路器，PLC波导为掺杂SiO2波导，本身具有较小的传输损耗；以及，因为模斑较大更容易与单模光纤耦合，在降低调制器传输损耗的同时大大简化调制器芯片与光纤的耦合工艺。解决现有技术中硅基MZ集成电光调制器与单模光纤模场失配过大，耦合困难，插损大的技术问题。其二、采用硅波导相移臂确保调制器具有较高的调制速率，支持40GHz以上带宽的速率传输。其三、采用Si层和SiO2层上下层叠的两层结构设计，位于SiO2层的PLC光分路器、PLC光合路器与位于Si层的两个硅波导相移臂基于倏逝波耦合实现光路连通，有效简化调制器异质集成工艺。其四、采用波导分路器、两个相移臂和波导合路器构成MZ集成电光调制器，基于光干涉原理实现电光调制，能够兼容O波段(1.3um波段)和C波段(1.5um波段)的光调制。附图说明图1是本技术优选实施例中集成电光调制器的立体结构示意图；图2是图1所示集成电光调制器的侧视示意图；图3是图1所示集成电光调制器的透视示意图；图4是PLC波导分路器的结构示意图。图中标号说明：2-衬底，4-SiO2层，6-Si层，8-第一硅波导相移臂，10-第二硅波导相移臂，12-PLC波导分路器，14-PLC波导合路器，16-第一电极，18-第二电极，20-共用电极，22-近输出端。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。实施例本实施例公开一种集成电光调制器，参照图1～4所示，该集成电光调制器具有依次层叠设置的衬底2、SiO2层4和Si层6，该电光调制器异质集成了PLC波导分路器、PLC波导合路器和一对硅波导相移臂。具体的，上述Si层6上通过刻蚀形成硅波导，再通过掺杂形成PN结构或者PIN结构的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电光调制器，其特征在于：包括SiO

【技术特征摘要】
1.一种集成电光调制器，其特征在于：包括SiO2层、位于所述SiO2层上层叠设置的Si层，所述Si层上设有第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂，所述SiO2层内设有PLC波导分路器和PLC波导合路器；所述PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通；所述PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通。


2.如权利要求1所述的集成电光调制器，其特征在于：所述第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。


3.如权利要求1所述的集成电光调制器，其特征在于：所述PLC波导分路器第一分支近输出端与第一硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关；所述PLC波导分路器第二分支近输出端与第二硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关。


4.如权利要求1所述的集成电光调制器，其特征在于：所述PLC波导分路器两路分支的近输出端均为倒锥形结构。


5.如权利要求1～4任一项所述的集成电光调制器，其特征在于：所述第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导合路器两路分支的近输入端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，朱宇，陈奔，施伟明，吴邦嘉，沈笑寒，张拥建，洪小刚，邢园园，吴有强，
申请(专利权)人：亨通洛克利科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32