具有用于功率监视的集成光电检测器的环形谐振器制造技术

一种环形谐振器设备包括具有迂回配置的无源光学腔，在迂回配置中构建有光电检测器设备。光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第一注入区，第一注入区包括第一类型的注入掺杂材料。光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第二注入区，第二注入区包括第二类型的注入掺杂材料，其中，第二类型的注入掺杂材料不同于第一类型的注入掺杂材料。光电检测器设备包括存在于第一注入区和第二注入区之间的无源光学腔内的本征吸收区。第一电接触电连接至第一注入区并且电连接至检测电路。第二电接触电连接至第二注入区并且电连接至检测电路。电连接至第二注入区并且电连接至检测电路。电连接至第二注入区并且电连接至检测电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于功率监视的集成光电检测器的环形谐振器

技术介绍

[0001]光学数据通信系统通过调制激光以编码数字数据模式来操作。调制的激光通过光学数据网络从发送节点传输到接收节点。已经到达接收节点的调制的激光被解调以获得原始数字数据模式。因此，光数据通信系统的实现和操作都依赖于具有用于在给定节点处检测激光的可靠且高效的机构。另外，期望激光检测机构具有最小的形状因子并且被设计得尽可能高效。在该背景内提出了本专利技术。

技术实现思路

[0002]在示例实施例中，公开了一种具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备。环形谐振器设备包括具有迂回（circuitous）配置的无源光学腔。内置光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第一注入（implant）区。第一注入区具有注入到无源光学腔中的第一类型的掺杂材料。内置光电检测器设备还包括形成在无源光学腔内的第二注入区。第二注入区具有注入到无源光学腔中的第二类型的掺杂材料。第二类型的掺杂材料不同于第一类型的掺杂材料。内置光电检测器设备还包括存在于第一注入区和第二注入区之间的无源光学腔内的本征（intrinsic）吸收区。第一电接触电连接至第一注入区。第一电接触还电连接至检测电路。第二电接触电连接至第二注入区。第二电接触还电连接至检测电路。
[0003]在示例实施例中，公开了一种光电检测器系统。光电检测器系统包括环形谐振器设备，环形谐振器设备包括内置光电检测器设备。环形谐振器设备包括无源光学腔。内置光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第一注入区。第一注入区具有注入到无源光学腔中的第一类型的掺杂材料。内置光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第二注入区。第二注入区具有注入到无源光学腔中的第二类型的掺杂材料。第二类型的掺杂材料不同于第一类型的掺杂材料。内置光电检测器设备包括存在于第一注入区与第二注入区之间的无源光学腔内的本征吸收区。内置光电检测器设备包括电连接至第一注入区的第一电接触及电连接至第二注入区的第二电接触。检测电路电连接至第一电接触和第二电接触。检测电路被配置成向第一和第二注入区施加反向偏置（reverse
‑
bias）电压，以在第一注入区和第二注入区之间的本征吸收区内创建电荷收集场。检测电路被配置成检测由通过电荷收集场扫（swept）进第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子（carriers）引起的光电流。
[0004]在示例实施例中，公开了一种用于检测环形谐振器设备内的光功率的方法。方法包括将光电检测器设备内置于环形谐振器设备的无源光学腔中。无源光学腔位于光波导旁边，使得通过光波导行进的光将短暂地（evanescently）耦合到无源光学腔中。光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第一注入区。第一注入区具有注入到无源光学腔中的第一类型的掺杂材料。光电检测器设备还包括形成在无源光学腔内的第二注入区。第二注入区具有注入到无源光学腔中的第二类型的掺杂材料。第二类型的掺杂材料不同于第一类型的掺杂材料。光电检测器设备还包括存在于第一注入区与第二注入区之间的无源光学腔内的本征吸收区。光电检测器设备还包括电连接至第一注入区的第一电接触及电连接至第二注入区的第二电接触。方法还包括将第一电接触电连接至检测电路。方法还包括将第二电接
触电连接至检测电路。方法还包括操作检测电路以将反向偏置电压施加到光电检测器设备的第一和第二注入区以在第一与第二注入区之间的本征吸收区内产生电荷收集场。方法还包括操作检测电路以检测由通过电荷收集场扫进第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子引起的光电流。
[0005]在示例实施例中，公开了一种光电检测器系统。光电检测器系统包括分接（tap
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off）光波导。光电检测器系统还包括形成于分接光波导的第一侧上的第一注入区。第一注入区具有第一类型的注入掺杂材料。光电检测器系统还包括形成在与第一注入区相对的分接光波导的第二侧上的第二注入区。第二注入区具有第二类型的注入掺杂材料。光电检测器系统还包括第一注入区与第二注入区之间的分接光波导内的本征吸收区。第一电接触电连接至第一注入区。第一电接触电连接至检测电路。第二电接触电连接至第二注入区。第二电接触电连接检测电路。
[0006]在示例实施例中，公开了一种用于检测环形谐振器设备中的光功率的方法。方法包括将分接光波导定位在环形谐振器设备的无源光学腔附近，使得在无源光学腔内传播的一些光将短暂地耦合到分接光波导中。方法还包括使光电检测器设备耦合到分接光波导。光电检测器设备包括形成在分接光波导的第一侧上的第一注入区。光电检测器设备还包括第二注入区，第二注入区形成在分接光波导的与第一注入区相对的第二侧上。第一注入区包括第一类型的注入掺杂材料。第二注入区包括第二类型的注入掺杂材料。第二类型的注入掺杂材料不同于第一类型的注入掺杂材料。光电检测器设备包括第一注入区与第二注入区之间的分接光波导内的本征吸收区。光电检测器设备还包括电连接至第一注入区的第一电接触及电连接至第二注入区的第二电接触。方法还包括将第一电接触电连接至检测电路。方法还包括将第二电接触电连接至检测电路。方法还包括操作检测电路以将反向偏置电压施加到光电检测器设备的第一和第二注入区以在第一和第二注入区之间的本征吸收区内产生电荷收集场。方法还包括操作检测电路以检测由通过电荷收集场扫进第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子引起的光电流。
[0007]在示例实施例中，公开了一种光电检测器系统。光电检测器系统包括本征吸收区。光电检测器系统还包括形成在本征吸收区的第一侧上的第一注入区。第一注入区包括第一类型的注入掺杂材料。光电检测器系统还包括形成在与第一注入区相对的本征吸收区的第二侧上的第二注入区。第二注入区包括第二类型的注入掺杂材料。第二类型的注入掺杂材料不同于第一类型的注入掺杂材料。光电检测器系统还包括电连接至第一注入区的第一电接触。第一电接触电连接至检测电路。光电检测器系统还包括电连接至第二注入区的第二电接触。第二电接触电连接至检测电路。
[0008]在示例实施例中，公开了一种用于检测环形谐振器设备中的光功率的方法。方法包括具有包括本征吸收区的光电检测器设备。光电检测器设备还包括形成在本征吸收区的第一侧上的第一注入区。光电检测器设备还包括形成在与第一注入区相对的本征吸收区的第二侧上的第二注入区。第一注入区包括第一类型的注入掺杂材料。第二注入区包括第二类型的注入掺杂材料。第二类型的注入掺杂材料不同于第一类型的注入掺杂材料。光电检测器设备还包括电连接至第一注入区的第一电接触和电连接至第二注入区的第二电接触。方法还包括将光电检测器设备定位在环形谐振器设备的无源光学腔附近，使得在无源光学腔内传播的一些光将短暂地耦合到光电检测器设备的本征吸收区中。方法还包括将第一电
接触电连接至检测电路。方法还包括将第二电接触电连接至检测电路。方法还包括操作检测电路以将反向偏置电压施加到光电检测器设备的第一和第二注入区以在第一与第二注入区之间的本征吸收区内产生电荷收集场。方法还包括操作检测电路以检测由通过电荷收集场扫进第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，包括：具有迂回配置的无源光学腔；形成在无源光学腔内的第一注入区，第一注入区具有注入到无源光学腔中的第一类型的掺杂材料；形成在无源光学腔内的第二注入区，第二注入区具有注入到无源光学腔中的第二类型的掺杂材料，第二类型的掺杂材料不同于第一类型的掺杂材料；本征吸收区，存在于在第一注入区与第二注入区之间的无源光学腔内；电连接至第一注入区的第一电接触，第一电接触电连接至检测电路；以及电连接至第二注入区的第二电接触，第二电接触电连接至检测电路。2.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔具有基本上环形的形状。3.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔的外壁的水平截面具有圆形形状或椭圆形形状。4.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔的外壁的水平截面具有圆形形状，圆形形状具有在从约2微米延伸到约50微米的范围内的半径。5.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔的外壁的水平截面关于环形谐振器设备的中心线是非对称的。6.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔具有盘形状。7.根据权利要求6所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔的外壁的水平截面具有圆形形状或椭圆形形状。8.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔由晶体硅、多晶硅、非晶硅、二氧化硅、玻璃、氮化硅或III
‑
V半导体材料中的一个或多个形成。9.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，还包括：围绕无源光学腔的包覆材料，包覆材料和无源光学腔具有不同的光学折射率。10.根据权利要求9所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，包覆材料由氧化硅、氮化硅和空气中的一个或多个形成。11.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔具有在从约30纳米延伸到约300纳米的范围内的基本上均匀的竖直厚度。12.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，无源光学腔具有在从约300纳米延伸到约3微米的范围内的基本上均匀的径向宽度。13.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一类型的掺杂材料是p型掺杂材料并且第二类型的掺杂材料是n型掺杂材料，或者其中，第一类型的掺杂材料是n型掺杂材料并且第二类型的掺杂材料是p型掺杂材料。14.根据权利要求13所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，p型掺杂材料是以在从约1E17个原子/cm3延伸至约1E19个原子/cm3的范围内的浓度注入的硼、镓和铟中的一个或多个。
15.根据权利要求13所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，n型掺杂材料是以在从约1E17个原子/cm3延伸至约1E19个原子/cm3的范围内的浓度注入的磷、砷、锑、铋或锂中的一个或多个。16.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一注入区和第二注入区形成在无源光学腔的内径向部分内，并且其中，本征吸收区存在于无源光学腔的外径向部分内。17.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，本征吸收区存在于无源光学腔的径向部分内，径向部分在光行进通过无源光学腔时具有最高光子能量密度。18.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一注入区、第二注入区和本征吸收区延伸穿过无源光学腔的基本上整个竖直厚度。19.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一电接触和第二电接触位于无源光学腔的内壁之上。20.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一电接触和第二电接触与无源光学腔内的基本光模式径向位置物理上分离地定位。21.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，第一注入区、第二注入区和本征吸收共同形成PIN二极管，并且其中，检测电路被配置成反向偏置PIN二极管，从而在本征吸收区内产生电荷收集场。22.根据权利要求1所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，环形谐振器设备位于光波导旁边，使得行进通过光波导的光将短暂地耦合到无源光学腔中。23.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导是线形形状的。24.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导被弯曲，从而围绕无源光学腔的一部分弯曲。25.根据如权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导被配置成使得仅特定光模式的光耦合到无源光学腔中。26.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导被配置成使得仅基本光模式的光耦合到无源光学腔中。27.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导由单晶硅、多晶硅、玻璃、氮化硅、氧化硅、氧化锗和二氧化硅中的一个或多个形成。28.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导具有在从大约30纳米延伸到大约300纳米的范围内的基本上恒定的竖直厚度。29.根据权利要求22所述的具有内置光电检测器设备的环形谐振器设备，其中，光波导具有在从约250纳米延伸至约1微米的范围内的基本上恒定的宽度。30. 一种光电检测器系统，包括：包括内置光电检测器设备的环形谐振器设备，环形谐振器设备包括无源光学腔，内置光电检测器设备包括形成在无源光学腔内的第一注入区，第一注入区具有注入到无源光学腔内的第一类型的掺杂材料，内置光电检测器设备包括形成于无源光学腔内的第二注入区，第二注入区具有注入到无源光学腔内的第二类型的掺杂材料，第二类型的掺杂材料不
同于第一类型的掺杂材料，内置光电检测器设备包括存在于第一注入区和第二注入区之间的无源光学腔内的本征吸收区，内置光电检测器设备包括电连接至第一注入区的第一电接触和电连接至第二注入区的第二电接触；以及电连接至第一电接触和第二电接触的检测电路，检测电路被配置成向第一和第二注入区施加反向偏置电压，以在第一和第二注入区之间的本征吸收区内创建电荷收集场，检测电路被配置成检测由通过电荷收集场扫入第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子引起的光电流。31.根据权利要求30所述的光电检测器系统，其中，无源光学腔具有基本上环形的形状。32.根据权利要求30所述的光电检测器系统，还包括：围绕无源光学腔的包覆材料，包覆材料和无源光学腔具有不同的光学折射率。33.根据权利要求30所述的光电检测器系统，其中，第一注入区和第二注入区形成在无源光学腔的内径向部分内，并且其中，本征吸收区存在于无源光学腔的外径向部分内。34.根据权利要求30所述的光电检测器系统，其中，第一注入区、第二注入区和本征吸收区延伸穿过无源光学腔的基本上整个竖直厚度。35.根据权利要求30所述的光电检测器系统，其中，第一电接触和第二电接触位于无源光学腔的内壁之上。36.根据权利要求30所述的光电检测器系统，其中，环形谐振器设备位于光波导旁边，使得行进通过光波导的光将短暂耦合到无源光学腔中。37.根据权利要求36所述的光电检测器系统，其中，光波导是线形形状的。38.根据权利要求36所述的光电检测器系统，其中，光波导被弯曲，从而围绕无源光学腔的一部分弯曲。39.根据权利要求36所述的光电检测器系统，还包括：第二光电检测器设备，形成在光波导最靠近环形谐振器设备的无源光学腔通过的位置的光学上下游的位置处的光波导内。40.根据权利要求39所述的光电检测器系统，其中，第二光电检测器设备包括形成在光波导的第一侧上的第一注入区和形成在与第一注入区相对的光波导的第二侧上的第二注入区，在第一注入区和第二注入区之间的光波导的区是本征吸收区，第二光电检测器设备包括电连接至第一注入区的第一电接触和电连接至第二注入区的第二电接触，其中，第二光电检测器设备的第一和第二电接触中的每一个电连接至检测电路。41.根据权利要求40所述的光电检测器系统，其中，检测电路被配置成向第二光电检测器设备的第一和第二注入区施加反向偏置电压，以在第二光电检测器设备的第一和第二注入区之间的光波导内的本征吸收区内产生电荷收集场，检测电路被配置成检测由通过电荷收集场扫入第二光电检测器设备的第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子引起的光电流。42.一种用于检测环形谐振器设备内的光功率的方法，包括：具有内置于环形谐振器设备的无源光学腔中的光电检测器设备，无源光学腔定位在光波导旁边，使得行进通过光波导的光将短暂地耦合到无源光学腔中，光电检测器设备包括形成于无源光学腔内的第一注入区，第一注入区具有注入到无源光学腔中的第一类型的掺
杂材料，光电检测器设备还包括形成在无源光学腔内的第二注入区，第二注入区具有注入到无源光学腔中的第二类型的掺杂材料，第二类型的掺杂材料不同于第一类型的掺杂材料，光电检测器设备还包括存在于第一注入区和第二注入区之间的无源光学腔内的本征吸收区，光电检测器设备还包括电连接至第一注入区的第一电接触和电连接至第二注入区的第二电接触；将第一电接触电连接至检测电路；将第二电接触电连接至检测电路；操作检测电路以将反向偏置电压施加到光电检测器设备的第一和第二注入区，以在第一和第二注入区之间的本征吸收区内产生电荷收集场；以及操作检测电路以检测由通过电荷收集场扫进第一和第二注入区中的光吸收生成的电荷载流子引起的光电流。43.根据权利要求42所述的方法，其中，无源光学腔具有基本上环形的形状。44.根据权利要求42所述的方法，其中，第一注入区和第二注入区形成在无源光学腔的内径向部分内，并且其中，本征吸收区存在于无源光学腔的外径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：埃亚尔实验室公司，
类型：发明
国别省市：