[发明专利]一种光电探测器及其使用方法

说明书

本申请公开了一种光电探测器及其使用方法，涉及光通信集成器件领域，该光电探测器包括：入射波导用于传播信号光；硅层上设有锗吸收区，锗吸收区用于探测信号光，并将信号光转换为电信号；聚焦型器件用于将入射波导的信号光聚焦至锗吸收区正下方的硅层，信号光经过聚焦型器件到达锗吸收区入射端时汇聚的光束的宽度大于锗吸收区的宽度。该使用方法包括：信号光由入射波导进入聚焦型器件；聚焦型器件将信号光聚焦至锗吸收区正下方的硅层，并使信号光到达锗吸收区入射端时汇聚的光束的宽度大于锗吸收区的宽度；锗吸收区将信号光转换为电信号，本申请，不仅可提高光电探测器的饱和吸收功率，使光电转换时不会出现信号畸变，还可提高器件的响应度。

技术领域

本申请涉及光通信集成器件领域，具体涉及一种光电探测器及其使用方法。

背景技术

目前，硅基光子芯片具备与标准半导体工艺兼容、成本低、集成度高的优点，逐渐被业界广泛采用。在光通信领域，硅光片上集成系统中接收端采用的器件为波导型锗硅光电探测器。

相关技术中，波导型锗硅光电探测器采用方形结构，光从一端入射，从对应的另一端出射，经历单程吸收。但是，由于入射光功率从入射端到出射端迅速减小，在大功率入射情况下，入射端很容易出现饱和吸收的情况，从而使光电转换出现信号畸变，同时也降低了光电探测器的响应度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种光电探测器及其使用方法，以解决相关技术中波导型锗硅光电探测器入射端容易出现饱和吸收，以造成光电转换出现信号畸变、及降低响应度的问题。

本申请第一方面提供一种光电探测器，其包括：

入射波导，其用于传播信号光；

硅层，其上设有锗吸收区，上述锗吸收区用于探测信号光，并将上述信号光转换为电信号；

聚焦型器件，其用于将上述入射波导的信号光聚焦至上述锗吸收区正下方的硅层，上述信号光经过聚焦型器件到达上述锗吸收区入射端时汇聚的光束的宽度大于上述锗吸收区的宽度。

一些实施例中，上述聚焦型器件为多段级联波导，上述多段级联波导的窄端连接上述入射波导的出射端，其宽端连接上述硅层的入射端。

一些实施例中，上述多段级联波导由多段宽度变化率不同的梯形波导连接而成，且多段梯形波导的宽度变化率自入射波导至硅层方向逐渐减小。

一些实施例中，上述多段级联波导包括依次连接的多段梯形波导和一段直波导，多段梯形波导的宽度变化率自入射波导至硅层方向逐渐减小，上述直波导远离梯形波导的一端连接上述硅层。

一些实施例中，上述聚焦型器件为非均匀光栅，上述非均匀光栅上设有多个刻蚀槽，以位于上述非均匀光栅中间的刻蚀槽为中心，多个刻蚀槽由中心向两侧对称分布。

一些实施例中，上述刻蚀槽在垂直于信号光入射方向上的宽度由中心向两侧逐渐增加。

一些实施例中，上述聚焦型器件为第一透镜结构，上述第一透镜结构通过刻蚀形成有环形刻蚀槽。

一些实施例中，上述聚焦型器件为第二透镜结构，上述第二透镜结构包括底层和位于底层上表面的上层，上述上层在底层上的投影为椭圆形。

一些实施例中，上述上层通过刻蚀或生长形成于底层上表面。

本申请第二方面提供一种基于上述的光电探测器的使用方法，其包括步骤：

信号光由入射波导进入聚焦型器件；

上述聚焦型器件将上述信号光聚焦至锗吸收区正下方的硅层，并使信号光到达上述锗吸收区入射端时汇聚的光束的宽度大于上述锗吸收区的宽度；

上述锗吸收区将上述信号光转换为电信号。