[发明专利]一种硅基马赫-曾德尔型电光调制器的工艺偏差分析方法

说明书

本发明公开了一种硅基马赫‑曾德尔型电光调制器的工艺偏差分析方法。该方法包括以下步骤：(1)借助输入反射系数S₁₁来表征和量化驱动信号在行波电极上的反射偏差特性；(2)测量硅基马赫‑曾德尔型电光调制器的调制信号特性并进行量化，调制信号特性包括传输特性、垂直方向特性和水平方向特性；(3)引入皮尔逊相关系数和偏相关系数，通过分析皮尔逊相关系数和偏相关系数的数值和变化趋势，分析驱动信号反射偏差特性和调制信号特性偏差之间的关系。本发明的方法可以在器件层面上建立工艺控制和性能分析之间的联系，并有助于发展具有较好工艺容差的器件设计。

技术领域

本发明涉及一种应用于硅基马赫-曾德尔型电光调制器的分析方法，以实现器件层面工艺偏差分析。

背景技术

硅基光子学与现有的CMOS技术兼容，其在下一代高速数据传输中展现出了巨大潜力。硅基调制器是硅基光子学中的一个关键元件，其在数据中心和超级计算机的短程光互连中有着广泛应用。目前，硅基马赫-曾德尔型电光调制器的带宽和调制效率等许多特性已经达到了较好的水平。

工艺偏差是硅基光子学在实际应用中面临的重要问题，但其研究主要局限于无源器件，如环形谐振腔和定向耦合器。对于无源器件中存在的工艺偏差，人们通常从结构层面进行分析，也就是对器件进行表征处理，分析其结构尺寸、表面形貌等因素对器件性能的影响。

硅基马赫-曾德尔型电光调制器是最重要的有源器件之一，其具有比无源器件更复杂的结构。如果像无源器件一样，从结构层面进行工艺偏差分析，这通常需要大量的人力、物力和财力，因此人们很少对硅基马赫-曾德尔型电光调制器进行工艺偏差分析。

发明内容

本发明针对硅基马赫-曾德尔型电光调制器提供一种器件层面的工艺偏差分析方法，即为分析驱动信号在行波电极上的反射偏差所造成的器件性能偏差。

本发明采用的技术方案如下：

一种硅基马赫-曾德尔型电光调制器的工艺偏差分析方法，包括如下步骤：

(1)在硅基马赫-曾德尔型电光调制器中，在行波电极结构上加载驱动信号，测量行波电极的输入反射系数S₁₁；在一定频谱范围内计算系数S₁₁的算术平均数和加权平均数来量化驱动信号在行波电极上的反射特性；

(2)测量所述硅基马赫-曾德尔型电光调制器的调制信号特性并进行量化，调制信号特性包括传输特性、垂直方向特性和水平方向特性；

(3)引入皮尔逊相关系数，通过分析皮尔逊相关系数的数值和变化趋势，分析驱动信号反射偏差和调制信号特性偏差之间的关系；

(4)引入偏相关系数，通过分析偏相关系数的数值和变化趋势，进一步分析驱动信号反射偏差和调制信号特性偏差之间的关系。

进一步地，所述步骤(2)中，所述传输特性使用误码率来量化；所述垂直方向特性使用调制幅度、信噪比和消光比来量化；所述水平方向特性使用均方根抖动、峰峰值抖动、上升时间和下降时间来量化，其中，均方根抖动和峰峰值抖动表示信号的时序波动，上升时间和下降时间表示信号的转变过程。

进一步地，所述步骤(2)的具体过程为：利用激光器发射合适的波长，经偏振控制器输入进硅基马赫-曾德尔电光调制器中，使其工作在正交点；电光调制器输出的光信号直接进入光电探测器中，或者经放大器放大并滤波后进入光电探测器中；利用误码率测试仪发射驱动信号，并以适当方式直接加载到硅基马赫-曾德尔调制器上进行调制，或者经功率放大器和偏置器进行放大和偏置处理后以适当方式加载到硅基马赫-曾德尔调制器上进行调制；将调制信号接入误码率测试仪，得到误码率的数值；将调制信号接入示波器，得到调制幅度、信噪比、消光比、均方根抖动、峰峰值抖动、上升时间和下降时间的参数数值。