[发明专利]基于硅基锗光电探测器的光电探测方法和系统及设备

说明书

本发明公开了一种基于硅基锗光电探测器的光电探测方法和系统及设备。其中，所述硅基锗光电探测器包括光波导层、硅氧化层、锗氧化层、第一电极、第二电极、第三电极，该第一电极与该第二电极之间形成的电场用于对第一耦合区域的其中一束光进行耦合，该第三电极与该第二电极之间形成的电场用于对第二耦合区域的其中另一束光进行耦合，使该两束光经分别耦合后呈现出强弱相互叠加的态势。通过上述方式，能够实现硅基锗光电探测器能对入射光经功率分束后的两束光进行耦合，使该两束光经分别耦合后呈现出强弱相互叠加的态势，从而使硅基锗光电探测器中的光场分布更加均匀，提高硅基锗光电探测器的带宽、饱和特征以及可靠性。

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，尤其涉及一种基于硅基锗光电探测器的光电探测方法和系统及设备。

背景技术

近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量快速发展。

随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。Si(硅)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的光电探测器，它的作用就是把入射的光信号转化为电信号，以便后续的信号处理电路进行分析。硅基锗光电探测器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。

近年来，在学术界和工业界的持续创新努力下，各种高性能指标的波导集成的硅基锗光电探测器不断被提出，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。

在硅基锗光电探测器中，主要有空间入射、端面耦合、倏逝波耦合三种方式。对于集成的光电系统来讲，光信号主要在集成芯片内通过波导进行传播，因此无需进行空间入射。端面耦合由于工艺的限制，对于入射光的反射较大。因此，目前硅基锗光电探测器中硅波导中的信号光主要通过倏逝波耦合到锗吸收层中。根据倏逝波在传输的过程中呈现出在硅/锗材料中来回周期性耦合的特性，这会引起锗吸收层中光功率的分布严重的不均匀，呈现出较大的梯度，这会引起载流子屏蔽效应。载流子屏蔽效应会降低光电探测器的带宽。此外，传统入射结构的光电探测器光功率的分布不均匀会降低器件的饱和特性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于硅基锗光电探测器的光电探测方法和系统及设备，能够实现硅基锗光电探测器能对入射光经功率分束后的两束光进行耦合，使该两束光经分别耦合后呈现出强弱相互叠加的态势，从而使硅基锗光电探测器中的光场分布更加均匀，提高硅基锗光电探测器的带宽、饱和特征以及可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种硅基锗光电探测器，包括：

光波导层、硅氧化层、锗氧化层、第一电极、第二电极、第三电极；

所述硅氧化层包括第一部分硅氧化层和第二部分硅氧化层，所述第二部分硅氧化层设置于所述光波导层之上，所述第一部分硅氧化层由所述第二部分硅氧化层向外延伸，所述锗氧化层设置于所述第二部分硅氧化层之上，所述第二电极设置于所述锗氧化层之上，所述第一电极和所述第三电极设置于所述光波导层之上，所述第一电极与所述第二电极平行且间隔设置，所述第三电极与所述第二电极平行且间隔设置，所述第一电极和所述第三电极分别设置于所述第二电极两侧；

所述第一电极与所述第二电极之间的间隔区域形成第一耦合区域，所述第三电极与所述第二电极之间的间隔区域形成第二耦合区域；

所述光波导层，用于接收经过第一部分硅氧化层的两束光的光信号并对所述两束光的光信号的传播方向进行引导，将其中一束光的传播方向引导至所述第一耦合区域，将其中另一束光的传播方向引导至所述第二耦合区域；其中，所述两束光为对入射光经功率分束后的两束光；