[發明專利]集成電光調制器

在審

• 申請號: 202010247026.1
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN111240055A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王皓;朱宇;陳奔;施偉明;吳邦嘉;沈笑寒;張擁建;洪小剛;邢園園;吳有強
• 申請（專利權）人: 亨通洛克利科技有限公司
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035;G02F1/025;G02B6/125
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙) 32277
• 代理人: 陳蜜

本發明公開一種集成電光調制器，包括層疊設置的SiO₂層和Si層，Si層上設有第一、第二硅波導相移臂，SiO₂層內設有PLC波導分路器、合路器；PLC波導分路器的兩路分支基于倏逝波耦合分別與第一、第二硅波導相移臂光路連通；PLC波導合路器的兩路分支基于倏逝波耦合分別與第一、第二硅波導相移臂光路連通。本發明的集成電光調制器，使用PLC波導分路器/合路器與硅波導相移臂配合實現電光調制，不僅利用硅波導相移臂實現了高速率電光調制，而且利用PLC波導器件與單模光纖模場匹配的特性實現了調制器與光纖的低損耗直接耦合。解決傳統硅基電光調制由于硅波導與單模光纖模場失配大，需要設置復雜結構的模斑轉換器或垂直耦合光柵來實現光纖耦合而且耦合損耗較大的問題。

技術領域

本發明涉及集成電光調制器技術領域，具體涉及一種集成電光調制器。

背景技術

集成光收發芯片是光收發模塊中的核心器件，在光通信、數據互連系統中有重要和廣泛的應用，集成光收發芯片技術也是目前我國打破國外技術壟斷實現核心芯片自主化迫切需要突破的關鍵技術。硅基集成光收發芯片支持100G/400G乃至更高速率的傳輸，同時支持COB封裝工藝，在集成度、成本方面具有較大優勢。

電光調制器是集成光收發芯片中最關鍵的器件單元，目前主流的技術方案有：(1)LiNbO₃電光調制器；(2)基于薄硅工藝的MZ調制器和基于厚硅工藝的EA調制器；(3)基于三五族化合物的EA調制器。近年來也有一種新的基于硅基LiNbO₃薄膜的MZ調制器的報道。這些技術方案中，LiNbO₃電光調制器體積太大，難以用于集成光收發芯片，基于薄硅工藝的MZ調制器具有調制速率高、集成度高、同時支持O波段(1.3um波段)和C波段(1.5um波段)的光調制等優勢，但插損大、且與單模光纖耦合比較困難；基于厚硅工藝的EA調制器也具有調制速率高、集成度高的優勢，但只支持C波段(1.5um)的光調制；基于三五族化合物的EA調制器成本高且難以與無源波導器件集成，基于硅基LiNbO₃薄膜的MZ調制器具有目前最高的調制速率，但也存在與單模光纖耦合比較困難、生產工藝仍不夠成熟等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種集成電光調制器，使用PLC波導分路器/合路器與硅波導相移臂配合實現電光調制，不僅利用硅波導相移臂實現了高速率電光調制，而且利用PLC波導器件與單模光纖模場匹配的特性實現了調制器與光纖的低損耗直接耦合。從而避免了傳統硅基電光調制中由于硅波導與單模光纖模場失配大，需要設置復雜結構的模斑轉換器或垂直耦合光柵來實現光纖耦合而且耦合損耗較大的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種集成電光調制器，包括SiO₂層、位于所述SiO₂層上層疊設置的Si層，所述Si層上設有第一硅波導相移臂和第二硅波導相移臂，所述SiO₂層內設有PLC波導分路器和PLC波導合路器；所述PLC波導分路器的兩路分支基于倏逝波耦合分別與第一硅波導相移臂和第二硅波導相移臂光路連通；所述PLC波導合路器的兩路分支基于倏逝波耦合分別與第一硅波導相移臂和第二硅波導相移臂光路連通。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述第一硅波導相移臂和第二硅波導相移臂在SiO₂層上的正投影分別與所述PLC波導分路器兩路分支的近輸出端重疊；該重疊的長度或/寬度與倏逝波耦合的耦合效率相關。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述PLC波導分路器第一分支近輸出端與第一硅波導相移臂之間的垂直距離與兩者之間倏逝波耦合的耦合效率相關；所述PLC波導分路器第二分支近輸出端與第二硅波導相移臂之間的垂直距離與兩者之間倏逝波耦合的耦合效率相關。

本發明一個較佳實施例中，進一步包括所述PLC波導分路器兩路分支的近輸出端均為倒錐形結構。