一种硅基调制器制造技术

本发明专利技术提供一种硅基调制器，包括：光路选择器、两组波导和光耦合器，其中，所述光路选择器，用于接收输入光，在电信号的控制下，控制光输入到第一组波导或者输入到第二组波导；所述第一组波导和所述第二组波导，一端与所述光路选择器连接，另一端连接所述光耦合器，所述第一组波导或所述第二组波导将光输出给所述光耦合器，由所述光耦合器耦合输出，所述第一组波导和所述第二组波导的光程不相等，且其光程差与待获得的相位差相应。本发明专利技术的硅基调制器具有高调制效率，高调制速率，高消光比的特点，并且可以节省硅芯片的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅光子集成领域，尤其涉及一种硅基调制器。
技术介绍
微电子技术发展起来后，一直按着摩尔定律预测的那样，“半导体芯片的集成度每18个月增长一倍，而价格则降低一半。”但是，现在以硅为基础的微电子技术已经越来越接近物理极限，很难继续遵循摩尔定律来发展。同时，在光通信领域，一直受到光器件高功耗，高成本，大体积等的困扰。硅光子技术的应运而生，可以同时解决微电子领域和光通信领域的诸多难题。硅光子技术就是以半导体的成熟工艺即生产电子器件，又生产光子器件。但是，要实现硅光子技术的产业化还存在很多要可否的困难，其中，硅基调制器就是最大难点。调制器的实现主要原理是通过外部信号控制光路中的折射率发生变化，从而使得光输出的相位发生变化，达到调制的目的。一条波导能够实现相位的调制，那么两条波导组成的MZ(Mach-Zehnder，马赫-泽德)结构，通过控制MZ结构的偏置点就可以实现相位调制和强度调制，光通信中的QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying，正交相移键控)信号就是基于这样的结构。所以，一条能够根据电信号实时改变光的输出相位的波导，即相位调制器是调制器系统的关键。在硅基系统中，电光效应比较弱，热光效应虽然显著，但是其调制速率很慢，等离子色散(PlasmaDispersion，简称PD)效应的调制效率相对较高，调制速率也有很大的提升，因而受到很大的关注。利用PD效应设计的调制器大体可以分为：载流子注入式(pin结构)，载流子耗尽式(pn节结构)，MOS电容式。载流子的多少直接影响光在波导中的折射率，进而影响输出相位，此类调制器就是通过外部电信号控制载流子的变化，进而实现相位调制，但是这类型的调制器存在很多限制，由于载流子的变化区域与光场重合比较少，调制效率很低。人们往往通过增大器件长度，来得到小的Vπ(使得光路延时相位π所需的电压)，但是，器件过长会影响调制速率。要保证调制速率，又不得不使得Vπ增加。人们陆续设计了插指型调制器，U型PN节调制器等，但是仍然面临调制速率不高，调制电压过大，消光比过低等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种硅基调制器，以提高调制效率。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硅基调制器，其中，包括：光路选择器、两组波导和光耦合器，其中，所述光路选择器，用于接收输入光，在电信号的控制下，控制光输入到第一组波导或者输入到第二组波导；所述第一组波导和所述第二组波导，一端与所述光路选择器连接，另一端连接所述光耦合器，所述第一组波导或所述第二组波导将光输出给所述光耦合器，由所述光耦合器耦合输出，所述第一组波导和所述第二组波导的光程不相等，且其光程差与待获得的相位差相应。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述第一组波导为一条波导，所述第二组波导为一条波导，所述第一组波导和所述第二组波导的长度不相等，且长度差与所述光程差对应。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述第一组波导包括一条波导，所述第二组波导包括一条波导，所述第一组波导中接入一相位控制器，或者所述第二组波导中接入一相位控制器，或者所述第一组波导和所述第二组波导中的分别接入一相位控制器。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述第一组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第一波导和第四波导，所述第一波导和所述第四波导组成MZ结构，所述第二组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第二波导和第三波导，所述第二波导和所述第三波导组成MZ结构，所述第一组波导中的波导和所述第二组波导中的波导的长度不相等，且长度差与所述光程差对应，所述第一组波导与所述第二组波导输出光场相位相反。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述第一组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第一波导和第四波导，所述第一波导和所述第四波导组成MZ结构，所述第二组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第二波导和第三波导，所述第二波导和所述第三波导组成MZ结构，在所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导和所述第四波导中的一条或多条波导上接入一相位控制器，所述第一组波导与所述第二组波导输出光场相位相反。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述光路选择器包括第一微环结构和第二微环结构，所述第一微环结构的一端与所述第一组波导中的一条波导连接，所述第一微环结构的另一端与所述第二组波导中的一条波导连接，所述第二微环结构的一端与所述第一组波导中另一条波导连接，所述第二微环结构的另一端与所述第二组波导中的另一条波导连接。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述光路选择器采用微环结构，当所述微环结构处于共振条件下，控制光通过一组波导，当所述微环结构处于非共振条件下，控制光通过另一组波导。进一步地，上述硅基调制器还具有下面特点：所述微环结构包括PN节结构的相位控制器或MOS电容结构的相位控制器。综上，本专利技术提供一种硅基调制器，具有高调制效率，高调制速率，高消光比的特点，并且可以节省硅芯片的体积。附图说明图1为本专利技术实施例一的硅基调制器的示意图；图2为本专利技术实施例二的硅基调制器的示意图；图3为本专利技术实施例三的硅基调制器的示意图；图4a和图4b为本专利技术实施例四的硅基调制器的示意图；图5为本专利技术实施例五的硅基调制器的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本专利技术实施例的硅基调制器包括：光路选择器、两组波导和光耦合器，其中，所述光路选择器，用于接收输入光，在电信号的控制下，控制光输入到第一组波导或者输入到第二组波导；所述第一组波导和所述第二组波导，一端与所述光路选择器连接，另一端连接所述光耦合器，所述第一组波导或所述第二组波导将光输出给所述光耦合器，由所述光耦合器耦合输出，所述第一组波导和所述第二组波导的光程不相等，且其光程差与待获得的相位差相应。因为，相位差＝2π/波长*光程差，所以可以通过控制光程差来实现相位的调制。本专利技术提出的是一种全新的调制器设计理念，不再利用各种效应改变光的传输相位，而是在硅基系统中设计两条不等长的波导，波导尾部通过耦合器耦合输出，长度差为想要获得的相位差所需的长度，利用光路选择器(Opticswitch)根据所调信号使得光通过其中任一个波导，从而实现光的相位调制。我们称这种原理实现的调制器为光路选择型调制器(WaveguideSelectingModulator，简称WSM)。考虑到硅光波导制作过程中的工艺误差，两条不等长的臂可能不能完全实现所需相位差，可以在两条臂中，或者在任一条臂中加入相位控制器(phaseshift，简称PS)来获得两臂固定的相位差。本专利技术实施例的硅基调制器具有低调制电压，高消光比，高调制速率，体积更小的优点，可以满足硅光长距离传输的要求。以下以几个具体实施例对本专利技术的硅基调制器进行详细的说明。实施例一本实施例中，所述第一组波导为一条波导，所述第二组波导为一条波导，所述第一组波导和所述第二组波导的长度不相等，且长度差与所述光程差对应。如图1所示：光经过Opticswitch被分配到波导Select1或者Select本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基调制器，其特征在于，包括：光路选择器、两组波导和光耦合器，其中，所述光路选择器，用于接收输入光，在电信号的控制下，控制光输入到第一组波导或者输入到第二组波导；所述第一组波导和所述第二组波导，一端与所述光路选择器连接，另一端连接所述光耦合器，所述第一组波导或所述第二组波导将光输出给所述光耦合器，由所述光耦合器耦合输出，所述第一组波导和所述第二组波导的光程不相等，且其光程差与待获得的相位差相应。

【技术特征摘要】
1.一种硅基调制器，其特征在于，包括：光路选择器、两组波导和光耦合器，其中，所述光路选择器，用于接收输入光，在电信号的控制下，控制光输入到第一组波导或者输入到第二组波导；所述第一组波导和所述第二组波导，一端与所述光路选择器连接，另一端连接所述光耦合器，所述第一组波导或所述第二组波导将光输出给所述光耦合器，由所述光耦合器耦合输出，所述第一组波导和所述第二组波导的光程不相等，且其光程差与待获得的相位差相应。2.如权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于：所述第一组波导为一条波导，所述第二组波导为一条波导，所述第一组波导和所述第二组波导的长度不相等，且长度差与所述光程差对应。3.如权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于：所述第一组波导包括一条波导，所述第二组波导包括一条波导，所述第一组波导中接入一相位控制器，或者所述第二组波导中接入一相位控制器，或者所述第一组波导和所述第二组波导中的分别接入一相位控制器。4.如权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于：所述第一组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第一波导和第四波导，所述第一波导和所述第四波导组成MZ结构，所述第二组波导包括两条长度相等且输出光场相位相同的第二波导和第三波导，所述第二波导和所述第三波导组成MZ结构，所述第一组波导中的波导和所述第二组波导中的波导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚冬冬，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44