[发明专利]集成电光调制器

说明书

本发明公开一种集成电光调制器，包括层叠设置的SiO₂层和Si层，Si层上设有第一、第二硅波导相移臂，SiO₂层内设有PLC波导分路器、合路器；PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一、第二硅波导相移臂光路连通；PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一、第二硅波导相移臂光路连通。本发明的集成电光调制器，使用PLC波导分路器/合路器与硅波导相移臂配合实现电光调制，不仅利用硅波导相移臂实现了高速率电光调制，而且利用PLC波导器件与单模光纤模场匹配的特性实现了调制器与光纤的低损耗直接耦合。解决传统硅基电光调制由于硅波导与单模光纤模场失配大，需要设置复杂结构的模斑转换器或垂直耦合光栅来实现光纤耦合而且耦合损耗较大的问题。

技术领域

本发明涉及集成电光调制器技术领域，具体涉及一种集成电光调制器。

背景技术

集成光收发芯片是光收发模块中的核心器件，在光通信、数据互连系统中有重要和广泛的应用，集成光收发芯片技术也是目前我国打破国外技术垄断实现核心芯片自主化迫切需要突破的关键技术。硅基集成光收发芯片支持100G/400G乃至更高速率的传输，同时支持COB封装工艺，在集成度、成本方面具有较大优势。

电光调制器是集成光收发芯片中最关键的器件单元，目前主流的技术方案有：(1)LiNbO₃电光调制器；(2)基于薄硅工艺的MZ调制器和基于厚硅工艺的EA调制器；(3)基于三五族化合物的EA调制器。近年来也有一种新的基于硅基LiNbO₃薄膜的MZ调制器的报道。这些技术方案中，LiNbO₃电光调制器体积太大，难以用于集成光收发芯片，基于薄硅工艺的MZ调制器具有调制速率高、集成度高、同时支持O波段(1.3um波段)和C波段(1.5um波段)的光调制等优势，但插损大、且与单模光纤耦合比较困难；基于厚硅工艺的EA调制器也具有调制速率高、集成度高的优势，但只支持C波段(1.5um)的光调制；基于三五族化合物的EA调制器成本高且难以与无源波导器件集成，基于硅基LiNbO₃薄膜的MZ调制器具有目前最高的调制速率，但也存在与单模光纤耦合比较困难、生产工艺仍不够成熟等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成电光调制器，使用PLC波导分路器/合路器与硅波导相移臂配合实现电光调制，不仅利用硅波导相移臂实现了高速率电光调制，而且利用PLC波导器件与单模光纤模场匹配的特性实现了调制器与光纤的低损耗直接耦合。从而避免了传统硅基电光调制中由于硅波导与单模光纤模场失配大，需要设置复杂结构的模斑转换器或垂直耦合光栅来实现光纤耦合而且耦合损耗较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集成电光调制器，包括SiO₂层、位于所述SiO₂层上层叠设置的Si层，所述Si层上设有第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂，所述SiO₂层内设有PLC波导分路器和PLC波导合路器；所述PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通；所述PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂光路连通。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一硅波导相移臂和第二硅波导相移臂在SiO₂层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器第一分支近输出端与第一硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关；所述PLC波导分路器第二分支近输出端与第二硅波导相移臂之间的垂直距离与两者之间倏逝波耦合的耦合效率相关。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器两路分支的近输出端均为倒锥形结构。