[发明专利]光学调制器

说明书

一种操作光学调制器的方法。所述光学调制器具有：肋形波导，所述肋形波导包括为PIN或PN结的结，所述结具有击穿电压。所述方法包括：向所述结施加反向偏压，以便在所述结的所述击穿电压附近操作所述光学调制器；通过增大所述反向偏压超过所述击穿电压，以雪崩倍增和/或带间隧穿模式操作所述调制器。

技术领域

本发明涉及以反向偏压操作的光学调制器。

背景技术

光学技术，例如光学互连，看起来适合于替换数据网络和芯片内/芯片间数据链路中的电互连。此种光学互连中的关键装置是光学调制器。此种光学调制器的一个示例是硅马赫-曾德尔(Silicon Mach-Zehnder)相位调制器，其在载流子注入或载流子耗尽条件下操作。

在载流子注入条件下，调制器移相器由正向偏压的PIN结形成。结果，大量的自由载流子被注入到I区(也称为本征区)，这导致由于自由载流子等离子体色散效应而导致此区的折射率的变化。因此，穿过此种区的光遇到相位变化，这可以用于调制马赫-曾德尔调制器的输出。

然而，此种正向偏压调制器具有慢调制速度。

在替代配置中，在载流子耗尽条件下使用调制器。在此种示例中，调制器移相器由处于反向偏压的PN结制成。因此，耗尽区中的电场具有高适应性，因此可以容易地从耗尽区移除电荷载流子。结果，调制器表现出非常高的调制速度(不利于调制程度)。

因此，需要一种具有高调制效率和短装置长度以及高调制速度的硅马赫-曾德尔相位调制器。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种操作光学调制器的方法，

光学调制器具有：

肋形波导，所述肋形波导包括为PIN或PN结的结，所述结具有击穿电压；

所述方法包括：

向所述结施加反向偏压，以便在所述结的所述击穿电压附近操作所述光学调制器；

通过增大所述反向偏压超过所述击穿电压，以雪崩倍增和/或带间隧穿模式操作所述调制器。

通过以此种方式操作光学调制器，调制器可以利用雪崩倍增或带间隧穿来将大量电荷载流子提供到结的耗尽区中，从而产生高调制效率。此外，由于在击穿点处或之后的反向偏压提供大的电场，电荷载流子可以快速扫出耗尽区，并且因此调制速度可以很高。

在第二方面，本发明提供一种光学调制器，所述调制包括：

肋形波导，所述肋形波导包括：

P+掺杂区；

N+掺杂区；以及

本征区，所述本征区设置在所述P+掺杂区与所述N+掺杂区之间；

其中所述本征区的厚度在50nm与150nm之间，使得由所述P+掺杂区、所述N+掺杂区和所述本征区形成的PIN结具有小于12V的击穿电压，并且能以雪崩倍增模式操作。

在第三方面，本发明提供一种光学调制器，所述调制器包括：

肋形波导，所述肋形波导包括：

P+掺杂区；以及

N+掺杂区；

其中所述P+掺杂区和所述N+掺杂区含有浓度在1×10¹⁷与5×10¹⁸cm^-3之间的掺杂剂，使得由所述P+掺杂区和所述N+掺杂区形成的PN结具有小于12V的击穿电压，并且能以带间隧穿模式操作。

在第四方面，本发明提供一种光学调制器，所述调制器包括：

肋形波导，所述肋形波导包括：