[发明专利]光电路器件和方法

说明书

背景技术

光器件可以用于执行逻辑电路功能和其他电路功能。这些光器件一般为两个不同种类，即电光器件和全光器件。电光器件可以使用电信号来生成或影响光的传播，诸如通过在硅波导中电感应电场以改变该波导的折射率。这些器件可能具有诸如难以在硅衬底中加工或消耗过多功率的性能限制或其他限制。全光器件可以利用光信号来生成或影响光的传播。例如，可以合并与相应数据对应的光脉冲来执行各种逻辑功能。然而，传统的全光器件还可能具有性能限制或其他限制。例如，这样的器件可能利用复杂的结构，诸如四波混频谐振器或微环谐振器，利用现有的半导体加工技术和设备难以加工这些复杂的结构，并且这些复杂的结构可能太大而难以服从大规模集成。

附图说明

根据结合附图进行的以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加完全明显。理解到这些附图仅图示了根据本公开的若干示例，因此这些附图不应被视为限制本公开的范围，通过使用附图、用附加特征和细节来描述本公开，在附图中：

图1是光器件的示例的轴测图；

图2是示出了加工图1的光器件或根据一些示例的光器件的方法的示例的流程图；

图3A-3J是示出了加工图1的光器件或根据一些附加示例的光器件的方法的示例的示意图；

图4是光反相器(inverter)的示例的示意图；

图5是光与(AND)门的示例的示意图；

图6是示出了图5的光与门的操作的真值表；

图7是光异或门的示例的示意图；

图8是示出了图7的光异或门的操作的真值表；以及

图9是完全根据本公开布置的光数模转换器的示例的示意图。

发明内容

一种光电路器件可以包括第一光波导、以及与第一光波导分隔开一段间隙的第二光波导。第一光波导和第二光波导可以分别是硅光波导。诸如硅或锗的半导体材料可以在第一光波导和第二光波导之间延伸以形成光电二极管结。光电二极管结可以被构造为响应于通过第二光波导耦合到半导体材料的光而改变所述第一光波导的折射率。

光电路可以被用在以下光电路中，该光电路适用于利用来自光源的光并响应于光信号而进行操作。在这样的情况下，第一光波导可以包括适用于接收来自光源的光的光供给端口。第一光波导可以在光供给端口和输出端口之间分成第一波导分支和第二波导分支。第一波导分支和第二波导分支的长度可以相等，或者它们的长度可以彼此不同，诸如长度相差来自光源的光的半波长。由第二光波导的输入端口接收到的并通过第二光波导耦合到半导体材料的光信号可以改变第一光波导的第一波导分支的折射率，诸如改变来自光源的光的半波长。光信号可以是例如调幅光、数字或模拟调制光、与来自光源的相干光相干的光。附加地，半导体材料可以优先地吸收第一光波导和第二光波导被构造为优先地耦合的光的波长的光。

光电路还可以包括多个附加光波导，每个附加光波导都具有输入端口和输出端口。在这样的情况下，附加光波导的各自的输出端口可以在沿着第一波导分支的长度间隔开的各个位置处与第一波导的第一波导分支分隔开各自的间隙。半导体材料可以在附加光波导的每一个的输出端口和第一光波导的第一波导分支之间延伸。半导体材料因此可以形成各自的光电二极管结，各自的光电二极管结被构造为响应于由各自的附加光波导的输入端口接收到的各自的光信号而改变第一光波导的第一波导分支的折射率。

此外，光电路可以包括第三光波导和第四光波导，第三光波导和第四光波导具有各自的输入端口和各自的输出端口。第三光波导可以在光供给端口和输出端口之间分成第一波导分支和第二波导分支。第三光波导的输出端口可以耦合到第一光波导的输出端口以提供公共的输出端口，并且所述第三光波导的输入端口可以接收第一数字光信号。第四光波导的输出端口可以与第三光波导的第一波导分支分隔开第二间隙，并且第二半导体材料可以在第四光波导的输出端口和第三光波导的第一波导分支之间延伸。第二半导体材料可以形成光电二极管结，该光电二极管结被构造为响应于由第四光波导的输入端口接收到的第一数字光信号而改变第三光波导的第一波导分支的折射率。