一种微环谐振腔的硅基电光调制器制造技术

本发明专利技术涉及一种微环谐振腔的硅基电光调制器，其包括：微环谐振腔以及直波导，微环谐振腔包括内环和外环，所述内环与所述外环均为封闭的圆环，且所述内环与所述外环的圆心位于同一点，所述内环与所述外环上均设有掺杂区，掺杂区包括P型掺杂区与N型掺杂区；所述直波导沿所述外环的径向设置于所述外环的一侧，且所述直波导与所述外环耦合，以在所述直波导的两端形成输入端和直通端。改变掺杂区的掺杂浓度，可以改变波导的折射率与吸收系数，从而实现微环的调谐与调制。并且在仿真及设计过程中，通过选取合适的同心圆内环与外环的参数，可以实现双环互耦合，以调节谐振腔由于工艺技术限制等原因造成的后向散射带来的谐振分裂情况。等原因造成的后向散射带来的谐振分裂情况。等原因造成的后向散射带来的谐振分裂情况。

【技术实现步骤摘要】
一种微环谐振腔的硅基电光调制器


[0001]本专利技术涉及光通信器件
，特别涉及一种微环谐振腔的硅基电光调制器。

技术介绍

[0002]过去二十多年里，受移动互联网、高清流媒体、物联网、云计算等需求增长的推动，第五代技术标准(5G)应运而生，通信数据交换呈爆炸式增长。通信系统需要高速率、大带宽以及低能耗的功能模块及器件，就必须使用更小制程的芯片来满足以上要求。
[0003]与CMOS工艺兼容的硅基光子平台满足以上要求，是目前最具有前景的光子集成平台之一。硅光子芯片的众多单元中，微环谐振腔是十分常见的结构，具有体积小、Q值高、波长选择性强等特点，是集成硅基光电子学的关键元件，已广泛应用在硅光子学领域的滤波、调制、延时、光电震荡器以及生物传感器等各种功能器件中。
[0004]相关技术中，在硅光芯片的加工工艺流程中，芯片的尺寸极小，掩膜版缺陷以及大量离子轰击将会增加波导侧壁粗糙度，这不仅会带来额外的传播损耗，而且还会带来随机后向散射。这种后向散射，将引发环形波导中顺时针和逆时针传播模式耦合，造成谐振峰的劈裂，影响微环调制器的调制深度与线性度。
[0005]因此，有必要设计一种新的微环谐振腔的硅基电光调制器，以克服上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种微环谐振腔的硅基电光调制器，以解决相关技术中影响微环调制器的调制深度与线性度的问题。
[0007]第一方面，提供了一种微环谐振腔的硅基电光调制器，其包括：微环谐振腔，所述微环谐振腔包括内环和外环，所述内环与所述外环均为封闭的圆环，且所述内环与所述外环的圆心位于同一点，所述内环与所述外环上均设有掺杂区；直波导，所述直波导沿所述外环的径向设置于所述外环的一侧，且所述直波导与所述外环耦合，以在所述直波导的两端形成输入端和直通端。
[0008]一些实施例中，所述掺杂区具有N型掺杂区和P型掺杂区，N型掺杂区和P型掺杂区形成PN结。
[0009]一些实施例中，所述P型掺杂区包括相连接的P型重掺区和P型轻掺区，所述N型掺杂区包括相连接的N型重掺区和N型轻掺区。
[0010]一些实施例中，所述N型轻掺区和所述P型轻掺区均包括第一区以及位于所述第一区上方的第二区，所述第二区沿径向方向的宽度小于所述第一区沿径向方向的宽度。
[0011]一些实施例中，所述第二区的厚度大于所述第一区的厚度。
[0012]一些实施例中，所述内环上的掺杂区与所述外环上的掺杂区均设置于远离所述直波导的一侧，所述内环上的掺杂区与所述外环上的掺杂区的起始位置和终止位置相同。
[0013]一些实施例中，所述内环与所述外环间隔设置，且所述内环与所述外环之间的间距W根据所述外环的内径确定。
[0014]一些实施例中，所述内环与所述外环上均设有间隔设置的两个掺杂区，所述内环上的两个所述掺杂区的大小不同，所述外环上的两个所述掺杂区的大小不同。
[0015]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0016]本专利技术实施例提供了一种微环谐振腔的硅基电光调制器，由于内环和外环上设有掺杂区，可以利用掺杂改变波导的折射率，从而实现调谐，使谐振峰的位置漂移，可以抑制谐振峰分裂，提升调制效果。并且同心的内环与外环之间的互耦对谐振输出也有很大的影响，通过调整内环与外环之间的距离，可以调节谐振腔的谐振分裂情况。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种微环谐振腔的硅基电光调制器的俯视示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的另一种微环谐振腔的硅基电光调制器的俯视示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例提供的掺杂区的截面示意图。
[0021]图中：
[0022]1、微环谐振腔；11、内环；12、外环；13、掺杂区；131、N型掺杂区；1311、N型重掺区；1312、N型轻掺区；132、P型掺杂区；1321、P型重掺区；1322、P型轻掺区；133、第一区；134、第二区；
[0023]2、直波导。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例提供了一种微环谐振腔的硅基电光调制器，其能解决相关技术中相关技术中影响微环调制器的调制深度与线性度的问题。
[0026]参见图1和图3所示，为本专利技术实施例提供的一种微环谐振腔的硅基电光调制器，其可以包括：微环谐振腔1，所述微环谐振腔1可以包括内环11和外环12，所述内环11与所述外环12均为封闭的圆环，也即是一个完整的圆，且所述内环11与所述外环12的圆心位于同一点，外环12套设于内环11的外侧，所述内环11与所述外环12上均可以设有掺杂区13，内环11与外环12波导介质优选为硅，采用的芯片为绝缘体上硅；直波导2，所述直波导2介质也优选为硅，所述直波导2沿所述外环12的径向设置于所述外环12的一侧，且所述直波导2与所述外环12耦合，以在所述直波导2的两端形成输入端和直通端。光可以从直波导2耦合进入微环中之后，可以产生谐振。
[0027]其中，微环谐振器和直波导2可以设置于衬底上，衬底的材料可以为二氧化硅。
[0028]本实施例中，由于内环11和外环12上设有掺杂区13，可以利用掺杂改变波导的折
射率，从而实现调谐，使谐振峰的位置漂移，可以抑制谐振峰分裂，提升调制效果。在仿真及设计过程中，通过选取合适的同心圆内环与外环的参数，可以实现双环互耦合，以调节谐振腔由于工艺技术限制等原因造成的后向散射带来的谐振分裂情况。
[0029]在一些实施例中，参见图3所示，所述掺杂区13具有N型掺杂区131和P型掺杂区132，也就是说掺杂区可以包括N型掺杂区131和P型掺杂区132，所述N型掺杂区131和P型掺杂区132形成PN结。硅材料中，自由空穴比自由电子有更小的光学损耗和更大的实部折射率偏移。偏置PN结中自由载流子吸收损耗更低，能获得更好的调制效率。所述P型掺杂区132掺杂磷元素或硼元素，所述N型掺杂区131掺杂锑元素或铟元素。当然，在其他实施例中，也可以是掺杂其他可以进行调制的材质。
[0030]进一步，参见图3所示，所述P型掺杂区132包括相连接的P型重掺区1321和P型轻掺区1322，所述N型掺杂区131包括相连接的N型重掺区1311和N型轻掺区1312。本实施例中，通过设置所述P型重掺区1321和所述N型重掺区1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微环谐振腔的硅基电光调制器，其特征在于，其包括：微环谐振腔(1)，所述微环谐振腔(1)包括内环(11)和外环(12)，所述内环(11)与所述外环(12)均为封闭的圆环，且所述内环(11)与所述外环(12)的圆心位于同一点，所述内环(11)与所述外环(12)上均设有掺杂区(13)；直波导(2)，所述直波导(2)沿所述外环(12)的径向设置于所述外环(12)的一侧，且所述直波导(2)与所述外环(12)耦合，以在所述直波导(2)的两端形成输入端和直通端。2.如权利要求1所述的微环谐振腔的硅基电光调制器，其特征在于：所述掺杂区(13)具有N型掺杂区(131)和P型掺杂区(132)，N型掺杂区(131)和P型掺杂区(132)形成PN结。3.如权利要求2所述的微环谐振腔的硅基电光调制器，其特征在于：所述P型掺杂区(132)包括相连接的P型重掺区(1321)和P型轻掺区(1322)，所述N型掺杂区(131)包括相连接的N型重掺区(1311)和N型轻掺区(1312)。4.如权利要求3所述的微环谐振腔的硅基电光调制器，其特征在于：所述N型轻掺区(1312)和所述P型轻掺区(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾圣，胡晓，肖希，王磊，刘阳，徐路，陈代高，张红广，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：