[發(fā)明專利]光調(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780017852.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN108780235B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 都筑健;川村百合子
• 申請（專利權(quán)）人: 日本電信電話株式會社
• 主分類號: G02F1/015
• 分類號: G02F1/015;G02F1/025
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;樸秀玉

在現(xiàn)有技術(shù)的具有CPW電極構(gòu)造的雙電極的Si光調(diào)制器中，調(diào)制頻率特性會因在兩個接地電極傳輸?shù)姆祷仉娏飨辔徊疃踊榱朔乐乖摿踊s短調(diào)制器長度而在相位差產(chǎn)生前使信號傳輸結(jié)束、或減小光波導(dǎo)pn結(jié)部電容與不經(jīng)由RF電極以及光波導(dǎo)的接地電極間電容的差，來減小相位差。但是，當調(diào)制器長度縮短時，向光波導(dǎo)的施加電場會減少，調(diào)制效率會降低。空氣橋、電線布線與CMOS兼容處理不匹配。本發(fā)明的光調(diào)制器具備配置于基板內(nèi)的RF電極與光波導(dǎo)之間的、連接兩個接地電極的橋布線。通過橋布線，CPW的兩個接地電極間的電位相等，會消除由向RF電極的高頻電信號感應(yīng)出的在兩個接地電極傳輸?shù)姆祷仉娏飨辔徊睢Ｄ苤谱饕种聘哳l特性劣化的Si光調(diào)制器。也能解決制作工序的在注入時掩模偏離的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于光通信系統(tǒng)、光信息處理系統(tǒng)的光調(diào)制器。更詳細而言，涉及一種能高速進行光調(diào)制工作、頻率特性優(yōu)異的光調(diào)制器的構(gòu)造。

背景技術(shù)

隨著高清的視頻發(fā)送服務(wù)、移動通信的普及等，流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流量膨脹，而且逐年持續(xù)增加。面向能滿足這樣的流量需求的高速、大容量光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，致力于在各節(jié)點使用的能高速工作的基本設(shè)備的開發(fā)。通過寬頻帶的基帶信號來直接調(diào)制光信號的光調(diào)制器是其中的一個重要設(shè)備。

馬赫-曾德爾(MZ)型光調(diào)制器具有以下構(gòu)造：將射入至光波導(dǎo)的光按1：1的強度分支至兩個波導(dǎo)，并使分支后的光傳輸一定的長度后再次合波。在MZ型光調(diào)制器中，通過分別設(shè)于分支為二的光波導(dǎo)的相位調(diào)制部，來改變分支后的兩個光的相位。能改變接受相位變化后的兩個光被合波時的光的干涉條件來對光的強度、相位進行調(diào)制。

作為構(gòu)成MZ型光調(diào)制器的光波導(dǎo)的材料，使用LiNbO₃等電介質(zhì)、InP、GaAs、Si等半導(dǎo)體。通過向配置于由這些材料構(gòu)成的光波導(dǎo)附近的電極輸入調(diào)制電信號而向光波導(dǎo)施加調(diào)制電壓，來改變在光波導(dǎo)傳輸?shù)墓獾南辔弧?/p>

作為在MZ型光調(diào)制器中改變光的相位的機理，分別是：在材料是LiNbO₃的情況下主要利用普克爾效應(yīng)，在材料是InP、GaAs的情況下主要利用普克爾效應(yīng)、量子限制斯塔克效應(yīng)(Quantum Confined Stark Effect：QCSE)，在材料是Si的情況下主要利用載流子等離子體效應(yīng)。

為了進行高速并且低功耗的光通信，需要調(diào)制速度快、驅(qū)動電壓低的光調(diào)制器。具體而言，要求以10Gbps以上的高速并且以幾伏特的振幅電壓來進行光調(diào)制。為了將其實現(xiàn)，需要使高速的電信號的速度與在相位調(diào)制器中傳輸?shù)墓獾乃俣绕ヅ洳⒃谑构夂碗娦盘杺鬏數(shù)耐瑫r兩者進行相互作用的行波電極。作為使用行波電極的光調(diào)制器，例如像非專利文獻1所公開的那樣，將電極的長度設(shè)為幾mm至幾十mm的光調(diào)制器已實現(xiàn)實用化。

在使用行波電極的光調(diào)制器中，為了能不降低各傳輸電信號以及波導(dǎo)的光的強度地使之傳輸，要求低損耗并且反射少的電極構(gòu)造以及光波導(dǎo)構(gòu)造。即，對于電信號，需要跨越寬頻帶并且反射損耗以及傳輸損耗少的電極構(gòu)造，對于光，需要能反射少、高效地約束光并且使之無損傳輸?shù)牟▽?dǎo)構(gòu)造。

在馬赫-曾德爾型光調(diào)制器中，作為從基板材料以及制作處理的觀點出發(fā)理想的光調(diào)制器，存在通過Si來構(gòu)成光波導(dǎo)的Si光調(diào)制器。Si光調(diào)制器由將Si的薄膜貼在熱氧化Si基板的表面形成的氧化膜(BOX：Buried Oxide)層上的SOI(Silicon on Insulator)基板制作而成。在以光能在SOI層導(dǎo)波的方式將Si薄膜加工成細線后，以能構(gòu)成p型半導(dǎo)體以及n型半導(dǎo)體的方式注入雜質(zhì)，堆積作為光的包層的SiO₂，進行電極的形成等來制作光波導(dǎo)。

此時，光的波導(dǎo)需要以減小光損耗的方式進行設(shè)計、加工。具體而言，在p型以及n型的雜質(zhì)摻雜和電極的制作中，需要以將光的損耗產(chǎn)生抑制得小并且也將高速電信號的反射、損耗抑制得小的方式進行設(shè)計、加工。