[发明专利]一种基于PN结的谐振腔型电光调制器

说明书

本发明公开了一种基于PN结的谐振腔型电光调制器，属于半导体技术领域，包括基底，和硅基光子晶体平板。硅基光子晶体平板中间为光子晶体波导，平板的中心区域为谐振腔，谐振腔区域外部设有正电极和负电极。谐振腔内分布有P型掺杂区和N型掺杂区。本发明提供的电光调制器，易于集成且调制速率高。

技术领域

本发明涉及一种基于PN结的谐振腔型电光调制器，属于半导体技术领域。

背景技术

在光学结构上，基于光子晶体谐振腔型电光调制器具有结构紧凑，调制电压低的特点，近年来成为国内外研究的热点。通过改变硅基波导中的载流子浓度，就可以改变波导的有效折射率和光波的相位，从而实现电光调制。基于P-I-N结的光子晶体谐振腔型电光调制器，虽然光子晶体纳米谐振腔尺寸小、Q值高，但是，消光比和调制速率较低，且在制作工艺上难以实现。

发明内容

本发明是提供一种基于PN结的谐振腔型电光调制器，易于集成且调制速率高。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于PN结的谐振腔型电光调制器，包括基底，和硅基光子晶体平板，所述硅基光子晶体平板中间为光子晶体波导，平板的中心区域为谐振腔，谐振腔区域外部设有正电极和负电极；所述谐振腔内分布有P型掺杂区和N型掺杂区。

优选地，所述硅基光子晶体平板上除光子晶体波导处，其余部分均设置有周期排列的圆形的空气孔。

优选地，所述谐振腔由谐振腔区域内的周期排列的空气孔平移预设距离形成，所述空气孔从谐振腔区域中心向谐振腔外部移动。

优选地，所述硅基光子晶体平板为二维三角晶格光子晶体，厚度为0.2μm~0.22μm，所述二维三角晶格光子晶体的晶格常数为400nm~440nm。

优选地，从正电极至负电极方向，依次分布有P型重掺杂区，P型轻掺杂区，N型轻掺杂区和N型重掺杂区；所述P型轻掺杂区，N型轻掺杂区位于谐振腔内。

优选地，所述P型重掺杂区和N型重掺杂区掺杂浓度均为2×10¹⁹ cm⁻³~2×10²¹ cm⁻³；所述P型轻掺杂区掺杂浓度为1×10¹⁷ cm⁻³~1×10¹⁹ cm⁻³，N型轻掺杂区掺杂浓度为6×10¹⁶ cm⁻³~6×10¹⁸ cm⁻³。

优选地，所述电极采用反向偏置电压，P型掺杂区为正极，N型掺杂区为负极；所述P型掺杂区电压设置为0V，N型掺杂区电压范围设置为0V~2V。

优选地，所述光子晶体平板上还设有涂覆层，涂覆层厚度为3μm~4μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：在谐振腔处引入波状PN结，可以加快载流子的流动，从而加快改变谐振腔处的折射率，提高调制速率；通过施加反向偏置电压，既可以提高Q值，又可以提高其消光比，减小损耗，易于集成，可以应用于半导体工艺制作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于PN结的谐振腔型电光调制器的结构示意图；

图2显示了本发明实施例中谐振腔处谐振频率和有效折射率随外加电场强度变化曲线；

图3显示了1550.5~1551.0nm波段的TE光在外加电压分别为0V和1.2V时的透射谱图；

图4为“通”状态时域稳态分布图；

图5为“断”状态时域稳态分布图；

图6为本发明实施例中谐振腔处的模场分布图。