[发明专利]具有四层石墨烯结构的光调制器

摘要

具有四层石墨烯波导的光调制器，属于光电子技术领域。包括一个SOI光波导，其半导体光波导层上方具有相互重叠的第一脊部和第二脊部，在半导体光波导层与第一脊部之间具有两层石墨烯层，第一脊部和第二脊部之间也具有两层石墨烯，各功能层之间采用隔离介质进行隔离；半导体光波导层与第一脊部之间的一层石墨烯和第一脊部和第二脊部之间的一层石墨烯采用一个金属电极相连，半导体光波导层与第一脊部之间的另一层石墨烯和第一脊部和第二脊部之间的另一层石墨烯采用另一个金属电极相连。本发明具有体积更小(5μm长度的有源区可获得高达30dB的消光比)、调制速率更高(3dB调制带宽可达114.8GHz)和便于集成的特点。

主权项

具有四层石墨烯结构的光调制器，包括一个SOI光波导，所述SOI光波导包括绝缘层(21)、位于绝缘层(21)下表面的半导体衬底层(11)和位于绝缘层(21)上表面的半导体光波导层(12)；所述半导体光波导层(12)上方具有相互重叠的第一脊部(13)和第二脊部(14)，第一脊部(13)和第二脊部(14)的材料与半导体光波导层(12)的材料相同；在半导体光波导层(12)与第一脊部(13)之间具有第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)，第一石墨烯层(41)与半导体光波导层(12)之间具有第一隔离介质层(31)，第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)之间具有第二隔离介质层(32)，第二石墨烯层(42)与第一脊部(13)之间具有第三隔离介质层(33)；在第一脊部(13)与第二脊部(14)之间具有第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)，第三石墨烯层(43)与第一脊部(13)之间具有第四隔离介质层(34)，第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)之间具有第五隔离介质层(35)，第四石墨烯层(44)与第二脊部(14)之间具有第六隔离介质层(36)；第一脊部(13)和第二脊部(14)的前后两个共同的端面分别作为光调制器的光输入、输出端；第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)中，一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出，另一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出；第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)中，一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出，另一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出；从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出的两层石墨烯采用第一金属电极(51)互连，从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出的两层石墨烯采用第二金属电极(52)互连。