[发明专利]具有有源光电波导结构的光电装置

说明书

本发明的实施例针对一种电光装置，其包括基板、波导结构和两个接触层部分。接触层部分沿着平行于基板的光传播方向并排延伸。波导结构可以沿着所述光传播方向引导光。波导结构包括光学非线性材料和叉指式横档。横档从所述两个接触层部分的每一个平行于基板延伸并且横向延伸到这样的部分。光学非线性材料与叉指式横档的至少一部分接触。所述横档彼此不直接接触，从而形成了复合波导芯，其沿着所述传播方向包括不同材料的交替序列。不同的材料包括所述半导体材料和至少一种附加材料，由此复合波导芯具有有效折射率。

技术领域

本发明总体上涉及电光装置和光子开关的领域，并且尤其涉及具有有效折射率波导的装置，即，波导结构，其包括具有交替序列的不同材料的复合波导芯。

背景技术

用于高阶调制格式的集成电光(EO)调制器可能受益于光学非线性材料(例如Pockels材料)与半导体材料(例如硅)的集成。可以设计波导结构以增强EO重叠，这可能潜在地导致提高调制效率并减少覆盖区和/或能量消耗。

当前的解决方案通常依赖于缝隙波导或横向电极。缝隙波导通常具有很高的传播损耗，并且需要高电阻的薄硅平板用于电接触。横向电极导致光学非线性材料的场强低。

发明内容

根据至少一个方面，本发明体现为一种电光设备。该装置包括基板以及波导结构和两个接触层部分，每个接触层部分均由基板支撑。接触层部分沿着平行于基板的光传播方向并排延伸。波导结构通常被设计用于沿着所述光传播方向引导光。详细地，波导结构包括光学非线性材料以及半导体材料的叉指式横档(interdigitated crosspieces)。横档从两个接触层部分的每一个平行于基板延伸，并横向延伸到这样的部分。光学非线性材料与叉指式横档的至少一部分接触。然而，所述横档彼此不直接接触，从而形成沿着所述传播方向具有交替的不同材料序列的复合波导芯。不同的材料包括半导体材料和至少一种附加材料，由此复合波导芯具有有效折射率。

在实施例中，光学非线性材料被构造为在横档之间具有部分，由此交替序列的所述至少一种附加材料包括所述光学非线性材料。优选地，光学非线性材料的所述部分完全填充横档之间的空间，由此交替序列的所述不同材料由所述半导体材料和所述非线性材料组成。光学非线性材料可以例如覆盖(clad)横档，使得非线性材料的所述部分插入在横档之间。在变型中，非线性材料可以例如涂覆(coat)横档，而电介质材料的部分布置在被涂覆的横档之间。该电介质材料可以有利地是高κ电介质材料。在其他变型中，非线性材料形成为在基板的顶部上延伸的层，并且叉指式横档在光学非线性材料的层的顶部上延伸，从而与其接触。

根据另一个但相关的方面，本发明体现为一种光子开关，其包括如上所述的电光装置。

现在将通过非限制性示例并参考附图来描述体现本发明的设备。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。附图的各种特征未按比例绘制，因为图示是为了清楚起见，以帮助本领域技术人员结合详细描述来理解本发明。除非另有说明，否则图中相似或功能相似的元件已分配了相同的附图标记。在附图中：

图1是示例性有效折射率波导结构的3D视图；

图2是根据实施例的电光装置的3D视图；

图3-图9示出了如图2所示的装置的2D截面图或其变型，图3C是图2的装置的俯视图。图3A，4A和5A是局部横截面。图3A，图4A和图5A的视图在其上的平面对应于在图2中定向为P1的平面截取，图3B，图4B，图5B，图6和图7的纵剖面图取对应于图2中的P2的平面中截取。图8和图9是在对应于图2中的P3的平面中的完整横截面；以及

图10示意性地示出了量子计算机，该量子计算机包括具有诸如图2-图9所示的装置的光子开关，如本发明的实施例中那样。

具体实施方式