[发明专利]具有采用水平电场的光传感器的光学器件

说明书

相关申请

本申请是2009年2月19日提交的名为“Optical Device Having Light Sensor Employing Horizontal Electrical Field”的美国专利申请序列号12/380,016的继续申请，此处并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及光学器件且更具体而言涉及具有光传感器的器件。

背景技术

光学和/或光电器件在通信应用中的使用不断增加。这些器件通常包括从波导接收光信号的光传感器。这些光传感器通常采用吸收光信号的光吸收材料。在光传感器的操作期间，在光吸收材料两端施加电场。当光吸收材料吸收光信号时，电流流经光吸收材料。因此，流经光吸收材料的电流的水平指示被光吸收材料接收的光信号的强度。

在光学和/或光电器件上存在的这些波导通常由硅制成。因为硅不吸收具有在通信应用中使用的波长的光信号，硅通常并不有效地用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。对照地，锗是可以吸收这些光信号的材料并因此通常用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。

当波导具有亚微米尺寸的剖面时，这些光传感器能够实现适当的速度。然而，当与具有这些尺寸的波导一同使用时，这些光传感器与不希望的高的光学损耗相关。而且，在很多通信应用中使用的波导采用较大的波导。当这些光传感器与较大波导一同使用时，它们不希望地慢且通常与不希望的暗电流水平相关。 

由于上述原因，对于适于与较大波导一同使用的光传感器存在需要。

发明内容

光学器件包括基底上的波导。该器件还包括基底上的光传感器。光传感器包括配置成从波导接收光信号的光吸收介质。光传感器还包括用于在光吸收介质中产生电场的场源。场源配置为使得电场基本平行于基底。

在光学器件的一个实施例中，波导配置成引导光信号通过光传输介质。另外，光吸收介质具有在顶面和底面之间延伸的侧面，其中底面位于基底和顶面之间。光吸收介质配置成从波导中的光传输介质接收至少一部分光信号。光传输介质和光吸收介质是不同的材料。光传感器还包括配置成用作光吸收介质中的电场源的场源。场源每个均接触侧面之一且被场源接触的侧面位于光吸收介质的相对面上。

附图说明

图1A至1D说明具有配置成从波导接收光信号的光传感器的光学器件。光传感器包括配置成在光吸收介质中产生基本水平电场的场源。图1A是器件的透视图。图1A至图1D中示出的器件采用光吸收介质的掺杂区域作为场源。

图1B是图1A中示出的器件沿着标记为B的线截取的剖面图。

图1C是图1A中示出的器件沿着标记为C的线截取的剖面图。

图1D是图1C中示出的光学器件沿着标记为C的线截取且平行于波导的纵轴延伸的剖面图。

图2A是采用电学导体作为场源的光传感器的剖面图。

图2B是采用电学导体作为场源的光传感器的剖面图。该电学导体提升到图2A中示出的电学导体的高度以上。

图3是其中波导包括水平椎体的光学器件的顶视图。

图4A至12C说明产生根据图1A至1C构建的光学器件的方法。

图13A至16B说明产生根据图2B构建的光学器件的方法。

具体实施方式

光学器件包括基底上的光传输介质。器件还包括配置成引导光信号通过光传输介质的波导。光学器件还包括配置成从波导接收光信号的光传感器。光传感器包括光吸收介质，该光吸收介质布置为使得光传输介质的种子部分位于光吸收介质和基底之间。光吸收介质可以在光传输介质的种子部分上生长。

光传感器包括与光吸收介质接触的场源。在光传感器的操作期间，采用场源来在光吸收介质中形成电场。场源布置为使得所得的电场基本平行于基底或者基本水平。例如，场源可以布置在光吸收介质的侧面上。因为电场基本平行于基底，电场也基本平行于光传输介质的种子部分与光吸收介质之间的界面。电场与该界面之间的相互作用是光传感器中暗电流的源。因此，形成平行于该界面的电场减小了光传感器中的暗电流。

另外，波导的宽度可以在光信号进入光吸收介质之前逐渐变小。因此，光吸收介质可以具有比波导的宽度小的宽度。减小的宽度增加了光传感器的速度。因此，即使当与通信应用中常见的波导大小一同使用时，光传感器可以具有希望的速度和暗电流水平，同时还具有减小的与较大波导相关的光学损耗。