一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法技术

本发明专利技术公开了一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，采用硅基电光开关单元，包括：设置开关单元所处材料平台，设置在所述材料平台上的M

【技术实现步骤摘要】
一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法。

技术介绍

[0002]硅基光子集成，具有与传统的互补金属氧化物半导体工艺兼容、低成本、小尺寸和低功耗等优点，是制备光子器件较为成熟的集成平台。硅基光交换器件，是实现光信号直接切换的核心器件。因大规模集成的需求及波长和模式资源的受限，目前研究较多的光交换器件是路径切换式光开关阵列。对于硅基开关阵列中基本的开关单元，马赫
‑
曾德干涉型(MZI)光开关单元因具有带宽较大、对温度变化和工艺误差不敏感等优点，是光开关单元常用的物理结构。相比微秒级切换速度及高功耗的热光调制，电光调制方式能满足纳秒级的切换时间要求，仅需几毫瓦的功率，在多数应用场景中往往具有更大的吸引力。因此高速、低功耗、宽带及工艺和温度不敏感的硅基MZI型电光开关单元，是构建更大规模高速开关阵列的常用单元器件。硅基MZI型电光开关单元一般基于硅的自由载流子等离子体色散效应实现相位调制。当单臂驱动的开关单元处于开态时，PIN结掺杂区的载流子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，包括以下步骤：1)采用硅基电光开关单元，包括：设置开关单元所处材料平台；设置所述材料平台上的M输入N输出马赫
‑
曾德干涉型电光开关单元；设置电光开关单元中的若干移相器，每个移相器包括一个以上的PIN结相移臂；2)确定硅基电光开关单元状态切换时移相器间的相位差，同时满足移相器的损耗相等，计算获得每个移相器上的每个PIN结相移臂的长度。2.根据权利要求1所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所述的硅基电光开关单元包括与所述移相器连接的相位偏置器件时，确定硅基电光开关单元的状态切换时移相器间的相位差，同时满足移相器的损耗相等，计算获得每个移相器上的每个PIN结相移臂的长度。3.根据权利要求2所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所述的硅基电光开关单元为两输入两输出即2
×
2，并且与所述移相器连接的相位偏置器件的相位偏置为π/2时，所述的移相器为两个相同的移相器，每个移相器上有两个PIN结相移臂，为输入端PIN结相移臂和输出端PIN结相移臂，输入端PIN结相移臂的长度为L1(V)，输出端PIN结相移臂的长度为L2(V)；在开关单元的开态或关态下，每个移相器均只有一个PIN结相移臂的PIN结开启，并且两个移相器开启的PIN结相移臂不同，确定硅基电光开关单元的状态切换时两个移相器间的相位差为
±
π/2，同时满足两个移相器损耗相等，计算获得每个移相器上的两个PIN结相移臂的长度L1(V)、L2(V)。4.根据权利要求3所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，计算获得每个移相器上的两个PIN结相移臂的长度L1(V)、L2(V)，具体包括：(V)，具体包括：其中λ为入射光波长，V为驱动电压，L1(V)、L2(V)分别是输入端PIN结相移臂、输出端PIN结相移臂的长度，
△
n1(V)、
△
n2(V)分别是在驱动电压下输入端PIN结相移臂、输出端PIN结相移臂的芯层硅材料中载流子浓度变化时材料中基模的有效折射率变化值，α1(V)(cm
‑1)、α1(
‑
V)(cm
‑1)为在驱动电压下输入端PIN结相移臂芯层硅材料中载流子浓度变化时材料对基模的吸收系数，α2(V)(cm
‑1)、α2(
‑
V)(cm

【专利技术属性】
技术研发人员：武雅婷，储涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：