一种硅基电光调制器制造技术

本申请公开了一种硅基电光调制器，包括依次层叠的衬底层、绝缘层和光波导层，以及设于光波导层上方的行波电极、沿行波电极上电信号传输方向周期性设置的金属栅形结构，该金属栅形结构设于光波导层上方；电信号在周围设有所述金属栅形结构的行波电极上传输的群速度与所述光波导层的光波导内传输的光载波的群速度相匹配。本申请在行波电极周围增加金属栅形结构，一方面使行波电极的电磁波群速度与光载波的群速度相匹配，以提高行波电极的电光匹配度，另一方面屏蔽了行波电极向低阻硅衬底中辐射电磁场，以减小行波电极的微波损耗，有效提升了电光调制器的电光带宽。升了电光调制器的电光带宽。升了电光调制器的电光带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基电光调制器


[0001]本申请涉及光通信
，尤其涉及一种硅基电光调制器。

技术介绍

[0002]在硅基集成光电系统中，行波电极调制器由于具有可得到较高消光比与较易集成的特点而得到广泛应用，其一般基于SOI(silicon-on-insulator，绝缘体上硅)工艺，制成硅基电光调制器。基于SOI工艺的行波电极调制器一般由光波导负载和行波电极组成，电磁波在行波电极间传输，光载波在负载光波导中传输。在光载波和电磁波传输过程中，电磁波与光载波相互作用使光载波的相位发生变化，从而完成电信号到光信号的调制。在行波电极调制器中，其主要的性能评价指标为电光带宽以及阻抗，一般需要设计较高的电光带宽以及合适的阻抗。影响电光带宽的主要因素有两个：一为带负载行波电极的损耗，二为其微波群速度与光载波群速度的匹配程度。设计时，需要行波电极调制器具有较低的微波损耗，同时微波具有与光载波相同的群速度。
[0003]在现有的SOI工艺中，使用的衬底硅主要有两种，一般按电阻率区分，一种为高阻硅，电阻率在750Ohm
·
cm以上，一种为低阻硅，电阻率在10Ohm
·
cm左右。由于一些工艺中使用的衬底硅为低阻硅，低阻硅衬底的电阻率较低，因而行波电极辐射到低阻硅衬底中的电磁场会产生严重的衰减，导致行波电极调制器具有很高的微波损耗，从而使得行波电极调制器的整体电光带宽比较低，严重限制了行波电极调制器的性能和应用。并且，在行波电极调制器的设计中，一般由于电磁波的群速度要大于光载波的群速度，导致电磁波和光载波在传输过程中会有速度失配，从而导致调制器电光带宽的进一步降低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种硅基电光调制器，具有较高的电光匹配度和较低的微波损耗，可有效提升其电光带宽。
[0005]为了实现上述目的之一，本申请提供了一种硅基电光调制器，包括依次层叠的衬底层、绝缘层和光波导层，以及设于所述光波导层上方的行波电极；还包括沿所述行波电极上电信号传输方向周期性设置的金属栅形结构，所述金属栅形结构设于所述光波导层上方。
[0006]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构设于所述行波电极上方。
[0007]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构设于所述行波电极两侧。
[0008]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构设于所述光波导层与所述行波电极之间。
[0009]作为实施方式的进一步改进，所述光波导层包括光波导和设于所述光波导两侧的掺杂电极，所述掺杂电极与相应的行波电极之间通过导电结构电性连接，所述导电结构沿行波电极上电信号传输方向设有周期性空隙结构；至少部分所述金属栅形结构穿过所述周期性空隙结构，设于所述行波电极下方。
[0010]作为实施方式的进一步改进，所述导电结构上的周期性空隙结构的周期为金属栅形结构周期的N倍，N为大于或等于1的正整数。
[0011]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构与所述行波电极绝缘设置。
[0012]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构的周期在4～15微米。
[0013]作为实施方式的进一步改进，所述金属栅形结构与所述行波电极的材质相同。
[0014]作为实施方式的进一步改进，所述衬底层靠近所述绝缘层的表面设有凹槽，所述凹槽位于所述光波导层的光波导下方，沿所述光波导设置。
[0015]本申请的有益效果：在行波电极周围增加金属栅形结构，一方面使行波电极的电磁波群速度与光载波的群速度相匹配，以提高行波电极的电光匹配度，另一方面屏蔽了行波电极向低阻硅衬底中辐射电磁场，以减小行波电极的微波损耗，有效提升了电光调制器的电光带宽。
附图说明
[0016]图1为光调制系统示意图；
[0017]图2为常用硅基行波电极调制器横截面示意图；
[0018]图3为COMS工艺中在覆盖层里沉积有金属层的结构示意图；
[0019]图4为本申请硅基电光调制器实施例1示意图；
[0020]图5为实施例1的结构中采用GSSG行波电极示意图；
[0021]图6为本申请硅基电光调制器实施例2示意图；
[0022]图7为本申请硅基电光调制器实施例2的一种变形结构示意图；
[0023]图8为本申请硅基电光调制器实施例3示意图；
[0024]图9为本申请硅基电光调制器实施例4示意图。
具体实施方式
[0025]以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
[0026]在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
[0027]另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。
[0028]光调制系统一般由驱动器和调制器构成，行波电极调制器由于具有可得到较高消光比与较易集成的特点而得到广泛应用。行波电极调制器，按照驱动方式分有单极驱动和
双极驱动方式，按照光波导的排布方式还有串联推挽式结构和分离双臂式等结构。如图1所示，一般的行波电极调制系统主要由驱动器20和行波电极调制器10构成。基于SOI工艺制成的行波电极调制器10的调制区域的截面示意如图2所示，包括依次层叠的衬底层110、绝缘层120和光波导层130，以及设于光波导层130上方的行波电极140，在行波电极140与光波导层130之间设有绝缘的覆盖层150。这里，衬底层110一般采用的是低阻硅，绝缘层120一般采用的是绝缘氧化物，光波导层130一般是SOI(绝缘体上硅)中的顶层硅蚀刻而成，包括光波导131，并在光波导两侧制作掺杂区域形成掺杂电极132，掺杂电极132与光波导层130上方相应的行波电极140之间通过导电结构160电性连接。
[0029]其工作原理为：驱动器(Driver)20经过键合引线连接到行波电极调制器10，光波导131放置于行波电极140电场中，由驱动器20输出高速数字信号，数字信号到达行波电极调制器10，沿行波电极140传播，光波在光波导131中传播，行波电极140中高速数字信号所带来的电场变化会使光波导131本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基电光调制器，包括依次层叠的衬底层、绝缘层和光波导层，以及设于所述光波导层上方的行波电极；其特征在于：还包括沿所述行波电极上电信号传输方向周期性设置的金属栅形结构，所述金属栅形结构设于所述光波导层上方。2.根据权利要求1所述的硅基电光调制器，其特征在于：所述金属栅形结构设于所述行波电极上方。3.根据权利要求1所述的硅基电光调制器，其特征在于：所述金属栅形结构设于所述行波电极两侧。4.根据权利要求1所述的硅基电光调制器，其特征在于：所述金属栅形结构设于所述光波导层与所述行波电极之间。5.根据权利要求4所述的硅基电光调制器，其特征在于：所述光波导层包括光波导和设于所述光波导两侧的掺杂电极，所述掺杂电极与相应的行波电极之间通过导电结构电性连接，所述导电结构沿行波电极上电信号传输方向设有周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫冬冬，李显尧，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：