光调制器件和使用光调制器件的电子装置制造方法及图纸

提供了一种用于调制给定波段的入射光的光调制器件。该光调制器件可以包括：第一半导体层；有源层，设置在第一半导体层上，具有多量子阱结构并具有根据施加到其上的电场而变化的折射率；以及第二半导体层，设置在有源层上并且包括光栅图案，其中，在第一方向上延伸的多个光栅在垂直于第一方向的第二方向上重复地布置。由于光栅图案的引导模式谐振，该光调制器件可以具有高调制效率。制器件可以具有高调制效率。制器件可以具有高调制效率。

【技术实现步骤摘要】
光调制器件和使用光调制器件的电子装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2020年12月23日向美国专利商标局提交的美国临时申请No.63/130,093和于2020年12月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0183792的优先权，它们的公开内容通过全文引用合并于此。


[0003]符合示例实施例的装置和方法涉及光调制器件和包括光调制器件的电子装置。

技术介绍

[0004]光调制器件改变入射光的性质(例如，入射光的透射/反射/散射特性、相位、振幅、偏振、强度或路径)，并被用于各种光学设备中。已经提出了具有各种结构的光调制器件，以在光学系统中以期望的方式控制光的性质。例如，具有光学各向异性的液晶、使用光阻挡/反射元件的微机械运动的微机电系统(MEMS)结构等已被用于一般的光调制器件中。由于驱动光调制器件的方法的特性，这种光调制器件具有有限的操作响应时间。
[0005]近来，已经尝试将超颖结构应用于光调制器件。术语“超颖结构”是指具有小于入射光的波长的厚度、图案或间距的结构。已经提出了被配置为通过改变超颖结构的谐振条件来调制入射光的各种光调制器件，并且一直在不断地研究提高调制效率的方法。

技术实现思路

[0006]一个或多个示例实施例提供了具有改善的调制效率的光调制器件。
[0007]一个或多个示例实施例提供了使用光调制器件的电子装置。
[0008]附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例来获知。
[0009]根据实施例的一个方面，提供了一种用于调制给定波段的入射光的光调制器件，该光调制器件包括：第一半导体层；有源层，设置在第一半导体层上，该有源层具有多量子阱结构并具有根据施加到其上的电场而变化的折射率；以及第二半导体层，设置在有源层上，该第二半导体层包括光栅图案，其中，在第一方向上延伸的多个光栅在垂直于第一方向的第二方向上重复地布置。
[0010]第二半导体层的光栅图案可以针对给定波段的入射光在第二方向上形成局部引导模式。
[0011]第二半导体层的光栅图案可以具有小于给定波段的中心波长的高度和间距。
[0012]第二半导体层的光栅图案可以具有小于给定波段的中心波长的一半的高度和间距。
[0013]有源层对于谐振波长的光可以具有小于200cm
‑1的吸收系数，在该谐振波长下，光栅图案的反射率显示出峰值。
[0014]第二半导体层可以在第一方向上具有第一宽度，并且在第二方向上具有第二宽
度，并且第二宽度与第一宽度的比率可以为10或更大。
[0015]第一半导体层、有源层和第二半导体层中的每一个可以包括III
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V族化合物半导体。
[0016]有源层可以具有基于InGaAsP/InP、GaAs/InGaAs或GaN/A1GaN的多量子阱结构。
[0017]第一半导体层可以掺杂有N型掺杂剂，并且第二半导体层可以掺杂有P型掺杂剂。
[0018]有源层和第二半导体层可以具有被划分为多个可单独控制的可控调制元件的结构。
[0019]多个调制元件可以在第一方向上以第一间距布置。
[0020]第一间距可以小于给定波段的中心波长。
[0021]多个调制元件可以在第一方向上以第一间距布置，并且在第二方向上以第二间距布置。
[0022]第二间距与第一间距的比率可以为2.5或更大。
[0023]第一半导体层可以共同支撑多个调制元件。
[0024]第一半导体层可以包括多个突出元件，该多个突出元件在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上突出。
[0025]多个突出元件可以具有20nm或更大的高度。
[0026]多个突出元件之间的间隔可以在约50nm至约500nm的范围内。
[0027]根据另一实施例的一个方面，一种光束转向设备包括：所述光调制器件；以及处理器，被配置为控制分别施加到多个调制元件的电压，使得所述光调制器件将入射光以给定角度范围内的偏转角偏转。
[0028]处理器可以按时间顺序改变电压，使得当偏转角在给定角度范围内按时间顺序改变时可以扫描预定区域。
[0029]根据另一实施例的一个方面，一种电子装置包括：光源；所述光束转向设备，其通过调整可以从光源入射的光的方向来扫描物体；光电检测器，被配置为接收来自物体的光并将光转换为电信号；以及处理器，被配置为控制光束转向设备并处理从光电检测器接收的电信号。
[0030]根据另一实施例的一个方面，提供了一种光调制器件，包括：多个调制元件，在第一方向上以规则的间隔彼此间隔开，其中，多个调制元件中的每一个可以包括：第一半导体层，掺杂有第一类型的掺杂剂；第二半导体层，具有光栅图案并且掺杂有第二类型的掺杂剂；以及量子阱层，具有多量子阱结构，具有根据施加到其上的电压而变化的折射率，该量子阱层在垂直于第一方向的第二方向上设置在第一半导体层和第二半导体层之间；以及至少一个电压源，被配置为在多个调制元件中的每一个的第一半导体层和第二半导体层之间单独施加电压信号。
附图说明
[0031]通过参考附图来描述某些示例实施例，上述和/或其他方案将变得更清楚，在附图中：
[0032]图1是示意性地示出了根据示例实施例的光调制器件的透视图；
[0033]图2A、图2B和图2C是示意性地示出了根据示例实施例的引导模式谐振的概念的
图；
[0034]图3A和图3B是示出了根据示例实施例的相对于施加到光调制器件的电场，波长和光调制器件的有源层材料的吸收系数之间的关系的曲线图；
[0035]图4是示出了根据示例实施例的相对于施加到光调制器件的电场，波长和光调制器件的有源层材料的折射率之间的关系的曲线图；
[0036]图5是示出了根据示例实施例的光调制器件的反射率和光的相位相对于光的波长的计算仿真曲线图；
[0037]图6是示出了根据示例实施例的反射率和相位的变化相对于光调制器件的有源层的折射率变化的计算仿真曲线图；
[0038]图7A和图7B是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件的截面图；
[0039]图8是示出了根据示例实施例的用作光束转向设备的光调制器件的概念图；
[0040]图9是示出了根据示例实施例的从光调制器件反射的光的强度相对于角度的曲线图；
[0041]图10A和图10B是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件的截面图；
[0042]图11和图12是示出了根据示例实施例的应用了光调制器件的光束转向设备的概念图；
[0043]图13是示意性地示出了根据示例实施例的电子装置的框图；以及
[0044]图14和图15是概念性地示出了根据示例实施例的应用于车辆的LiDAR装置的侧视图和平面图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调制给定波段的入射光的光调制器件，所述光调制器件包括：第一半导体层；有源层，设置在所述第一半导体层上，所述有源层具有多量子阱结构并具有根据施加到其上的电场而变化的折射率；以及第二半导体层，设置在所述有源层上，所述第二半导体层包括光栅图案，其中，在第一方向上延伸的多个光栅在垂直于所述第一方向的第二方向上重复地布置。2.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第二半导体层的所述光栅图案针对所述给定波段的入射光在所述第二方向上形成局部引导模式。3.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第二半导体层的所述光栅图案具有小于所述给定波段的中心波长的高度和间距。4.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第二半导体层的所述光栅图案具有小于所述给定波段的中心波长的一半的高度和间距。5.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述有源层对于谐振波长的光具有小于200em
‑1的吸收系数，在所述谐振波长下，所述光栅图案的反射率显示出峰值。6.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第二半导体层在所述第一方向上具有第一宽度，并且在所述第二方向上具有第二宽度，并且所述第二宽度与所述第一宽度的比率至少为10。7.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第一半导体层、所述有源层和所述第二半导体层中的每一个包括III
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V族化合物半导体。8.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述有源层具有基于InGaAsP/InP、GaAs/InGaAs或GaN/AlGaN的多量子阱结构。9.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述第一半导体层掺杂有N型掺杂剂，并且所述第二半导体层掺杂有P型掺杂剂。10.根据权利要求1所述的光调制器件，其中，所述有源层和所述第二半导体层具有被划分为多个可单独控制的调制元件的结构。11.根据权利要求10所述的光调制器件，其中，所述多个调制元件在所述第一方向上以第一间距布置。12.根据权利要求11所述的光调制器件，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴晶铉，梅厄，
申请(专利权)人：加利福尼亚州技术学院，
类型：发明
国别省市：