專利名稱：緊湊電光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及混合式電子與光學(xué)裝置，且更特定來說涉及電光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
此部分介紹可幫助促進對本發(fā)明的更好理解的方面。因此，這些陳述應(yīng)鑒于此來閱讀且不應(yīng)理解為關(guān)于什么是現(xiàn)有技術(shù)或什么不是現(xiàn)有技術(shù)的承認。對在電信及計算應(yīng)用中使用混合式電子光子裝置存在極大興趣。對具有緊湊大小及減小的驅(qū)動功率的電光調(diào)制器用于電子光子裝置中的信息傳輸感興趣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例包括一種包含平面電光調(diào)制器的設(shè)備，所述平面電光調(diào)制器位于襯底上且包括波導(dǎo)及電觸點。所述波導(dǎo)包括第一及第二實質(zhì)上筆直段以及串聯(lián)地端連接所述第一及第二實質(zhì)上筆直段以使得光學(xué)信號在所述第一及第二實質(zhì)上筆直段中以實質(zhì)上反平行方式行進的彎曲段。所述電觸點經(jīng)定位而鄰近所述第一及第二實質(zhì)上筆直段且經(jīng)連接以對通過所述段的所述光學(xué)信號產(chǎn)生相長性相加相位調(diào)制。另一實施例是一種制造所述電子-光子裝置的方法，其包含制作電光調(diào)制器。制作所述電光調(diào)制器包括在平面襯底上形成光學(xué)波導(dǎo)，所述光學(xué)波導(dǎo)包括第一實質(zhì)上筆直段、第二實質(zhì)上筆直段及彎曲段，所述第一及第二實質(zhì)上筆直段實質(zhì)上平行且通過所述彎曲段端耦合。制作還包括鄰近所述第一實質(zhì)上筆直段及所述第二實質(zhì)上筆直段形成電觸點ο另一實施例是一種變換信息的方法，其包含調(diào)制光學(xué)信號。調(diào)制所述光學(xué)信號包括將所述光學(xué)信號傳遞到波導(dǎo)中，所述波導(dǎo)具有第一實質(zhì)上筆直段及第二實質(zhì)上筆直段以及彎曲段，所述第一及所述第二實質(zhì)上筆直段通過所述彎曲段端耦合且實質(zhì)上平行。調(diào)制還包含將交流電驅(qū)動信號施加到經(jīng)定位而接近于所述第一及第二實質(zhì)上筆直段的電觸點以調(diào)制所述光學(xué)信號。


參照附圖閱讀以下詳細說明可理解各種實施例。各圖可未按比例繪制且為清晰地進行論述可在大小上任意增大或減小?，F(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下說明，附圖中圖IA展示包含電子-光子裝置的本發(fā)明設(shè)備的實例性實施例的平面圖IB展示圖IA中所示的裝置對應(yīng)于圖IA中的線B-B的橫截面圖；圖2展示包含電子-光子裝置的本發(fā)明設(shè)備的另一實例性實施例的平面圖；圖3展示包含電子-光子裝置的本發(fā)明設(shè)備的另一實例性實施例的平面圖；圖4展示包含電子-光子裝置的本發(fā)明設(shè)備的另一實例性實施例的平面圖；圖5展示包含電子-光子裝置的本發(fā)明設(shè)備的另一實例性實施例的橫截面圖；圖6展示包含電子-光子裝置(例如，圖IA到圖5的裝置)的本發(fā)明設(shè)備的實例性實施例的框圖；圖7展示包含電子-光子裝置(例如，圖IA到圖5的裝置)的本發(fā)明設(shè)備的實例性實施例的框圖；圖8展示包含制造電子-光子裝置(例如，圖IA到圖7的裝置)的方法的實例性實施例的流程圖；及圖9展示(舉例來說)使用圖IA到圖7的電子-光子裝置來根據(jù)本發(fā)明變換信息的方法的實例性實施例的流程圖。
具體實施例方式此部分介紹可幫助促進對本發(fā)明的更好理解的方面。因此，此部分的陳述應(yīng)鑒于此來閱讀且不應(yīng)理解為關(guān)于什么是現(xiàn)有技術(shù)或什么不是現(xiàn)有技術(shù)的承認。下文在電子-光子裝置及包括絕緣體上硅(SOI)襯底的硅及硅氧化物層的電光調(diào)制器的背景下呈現(xiàn)若干個實例性實施例。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解如何也可使用不具有固有電光敏感性的其它類型的半導(dǎo)體襯底或不具有固有電光敏感性的其它半導(dǎo)體材料(例如，InP、GaAs襯底層)或具有固有電光敏感性的絕緣材料(例如，LiNb03、BaTi03、 硫?qū)倩锊Ａ?來應(yīng)用本發(fā)明。圖IA到圖5展示包含電子-光子裝置102的本發(fā)明設(shè)備100的實例性實施例的平面圖及橫截面圖。在一些情況下，裝置102為平面電光學(xué)裝置。所述平面圖將某些上覆結(jié)果描繪為透明或半透明的，使得可清楚地展示下伏結(jié)構(gòu)。為清晰起見，使用相同參考編號來描繪裝置102的類似特征。圖IA呈現(xiàn)裝置102的一個實施例的平面圖。圖IB呈現(xiàn)所述裝置對應(yīng)于圖IA中的觀看線B-B的橫截面圖。電子-光子裝置102可為設(shè)備100的部分(其它組件未展示)，或在一些情況下， 裝置102自己可為整個設(shè)備。電子-光子裝置102位于襯底105上。在一些情況下，裝置 102包括電光調(diào)制器110或為電光調(diào)制器110，且在一些情況下包括平面電光調(diào)制器110 或為平面電光調(diào)制器110。調(diào)制器110具有光學(xué)波導(dǎo)115(例如，具有輸入端117及輸出端 119)及電觸點120。如圖IB中所示，波導(dǎo)115可為脊式光學(xué)波導(dǎo)。也就是說，波導(dǎo)115的光學(xué)核心具有提供對其中的光信號的導(dǎo)引的脊。繼續(xù)參照圖1B，波導(dǎo)115包括通過波導(dǎo)115的彎曲段126(例如，折疊區(qū))彼此分離的第一段122與第二段124。在一些情況下，第一段122及第二段124為波導(dǎo)115的實質(zhì)上筆直段。波導(dǎo)實質(zhì)上筆直段。如本文中所使用的實質(zhì)上筆直是指具有一曲率半徑的波導(dǎo)實質(zhì)上筆直段，所述曲率半徑為彎曲段126的曲率半徑的至少5到10倍且優(yōu)選地為彎曲段126的曲率半徑的20倍或以上或者40倍或以上。在一些情況下，所述實質(zhì)上筆直段彼此實質(zhì)上平行。如本文中所使用的實質(zhì)上平行意指段122、1M沿一方向偏離小于約20度。
第一段122與第二段124為波導(dǎo)115的連續(xù)部分。例如，實質(zhì)上筆直段122、124通過光學(xué)波導(dǎo)115的彎曲段1 彼此以光學(xué)方式端連接。第一及第二段122、1M經(jīng)定向以使得穿過第一段122行進的輸入光學(xué)信號或載波130 (例如，可見或紅外光信號)沿與穿過第二段1 行進的輸入光學(xué)信號130(例如，方向133)相反的方向(例如，方向132)行進且作為輸出信號135射出所述波導(dǎo)。例如，在操作期間，信號130可沿實質(zhì)上相反或反平行方向132、133在第一及第二實質(zhì)上筆直段122、124中行進穿過，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制輸出信號135。作為制造裝置102的結(jié)果，電觸點120沿波導(dǎo)115的第一段122及第二段124定位。在一些情況下，電觸點120可與波導(dǎo)115(例如，所述波導(dǎo)的核心區(qū))實質(zhì)上共面。舉例來說，如圖IB中所示，電觸點120的至少一個側(cè)136可與波導(dǎo)115的核心區(qū)的至少一個側(cè)138共面。電觸點120經(jīng)配置以對第一段122及第二段IM兩者進行操作。在一些情況下， 當(dāng)將驅(qū)動信號140(圖1B)施加到電觸點120時，從電觸點120放射的電場(例如，射頻場) 通過波導(dǎo)115，使得輸入光學(xué)信號130的相位在段122、124(圖1A)兩者中沿相同方向?qū)嵸|(zhì)上改變(例如，兩者均正或兩者均負的相位改變)。例如，由電觸點120上的電荷產(chǎn)生的電場可經(jīng)由電光學(xué)效應(yīng)控制光學(xué)波導(dǎo)115的第一及第二段122、124的折射率的值。電觸點 120可經(jīng)定位及電驅(qū)動以使得驅(qū)動電信號140導(dǎo)致輸入光學(xué)信號130在實質(zhì)上筆直段122、 124(圖IA到圖1B)兩者中沿相同方向的相位改變。舉例來說，施加到觸點120的電信號 140可增加跨越第一實質(zhì)上筆直段122的總相位改變且同時增加跨越第二實質(zhì)上筆直段 124的總相位改變?；蛘撸┘拥接|點120的電信號可增加跨越實質(zhì)上筆直段122的總相位改變且同時減小跨越實質(zhì)上筆直段124的總相位改變。因此，可實質(zhì)上增加信號130在傳播穿過波導(dǎo)115時所經(jīng)歷的總相位變化。舉例來說，實質(zhì)增加可由于實質(zhì)上筆直段122、 1 兩者的存在及其相對于在存在僅驅(qū)動兩個實質(zhì)上筆直段122、124中的一者的電信號的情況下光學(xué)信號130將經(jīng)歷的總相位變化的驅(qū)動(例如，在一些情況下加倍)。與一些常規(guī)集總元件調(diào)制器設(shè)計相比，此又增加(例如，加倍)波導(dǎo)115的輸出端119處的信號135 的相位調(diào)制量。舉例來說，與其中經(jīng)調(diào)制光學(xué)實質(zhì)上筆直段短于兩個實質(zhì)上筆直段122、IM 的經(jīng)組合長度的集總元件調(diào)制器設(shè)計相比。或者，由于其大的交互，可按比例減小電場與光學(xué)信號130交互(例如，折射率介導(dǎo)的交互)在其處發(fā)生的段122、124的長度，同時仍實現(xiàn)輸出信號135的類似調(diào)制強度。出于本發(fā)明的目的，輸入光學(xué)信號130的相位的實質(zhì)改變被視為約士 10度或更大的改變。出于本發(fā)明的目的，驅(qū)動信號140是指跨越電觸點120施加的峰值/峰值電壓 (V )。例如，可跨越騎跨實質(zhì)上筆直段122、124中的一者的每一對觸點120施加電壓。為促進在波導(dǎo)115的段122、124兩者中沿相同方向改變相位，電觸點120可經(jīng)配置及驅(qū)動以使得當(dāng)施加驅(qū)動信號140時兩個段122、1M經(jīng)歷實質(zhì)上相反定向的電場。舉例來說，所述配置及驅(qū)動可使得兩個實質(zhì)上筆直段122、124的鄰近部分經(jīng)歷類似長度及約相反定向的電場。舉例來說，圖IA中所示的電觸點120的實施例可包括第一陽極142與第一陰極144對及第二陽極146與第二陰極148對。如所圖解說明，第一陽極142與第一陰極 144兩者鄰近第一段122且在其相對側(cè)上，且第二陽極146與第二陰極148兩者鄰近第二段1 且在其相對側(cè)上。如圖IA中所示，第一陰極144可鄰近于第二陰極148。在所圖解說明的實施例中，第一陰極144在第一段122的右邊且第一陽極142在第一段122的左邊。第二陰極148在第二段124的左邊且第二陽極146在第二段124的右邊。鑒于本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解其它實施例包括與上文所描述倒轉(zhuǎn)的陰極與陽極配置。舉例來說，在其它實施例中，第一陽極142可鄰近第二陽極146(未展示)。在另外其它情況下，第一陽極與第二陽極可經(jīng)組合以形成單個陽極觸點，或第一觸點與第二觸點可經(jīng)組合以形成單個陰極觸點(未展示)。對于上文所描述的配置，當(dāng)跨越第一及第二陽極-陰極對施加電壓140時，波導(dǎo) 115在第一段122中的電光敏感性材料將具有與第二段124中的電光敏感性材料的極性實質(zhì)上相反的極性。因此，傳播穿過其的信號130的總相位改變在波導(dǎo)115的段122、1M兩者中沿相同方向改變，借此增強在輸出端119處射出波導(dǎo)的光學(xué)信號130對所施加電信號 140的響應(yīng)。如上所述且如圖IA中所圖解說明，在一些情況下，為優(yōu)化光學(xué)信號130穿過波導(dǎo) 115的有效傳輸，波導(dǎo)段122、1M有利地為實質(zhì)上筆直的。舉例來說，當(dāng)彎曲段1 具有約 5微米的曲率半徑時，則實質(zhì)上筆直段的曲率半徑可為約25微米到50微米或更大。然而， 在一些實施例中，為促進更緊湊的調(diào)制器設(shè)計，彎曲段1 具有在約1微米到50微米且甚至更優(yōu)選地約1微米到20微米的范圍中的曲率半徑。在其它情況下，為促進更緊湊的調(diào)制器設(shè)計，波導(dǎo)實質(zhì)上筆直段122、IM可具有為彎曲段126的曲率半徑約5到10倍的曲率半徑。如上文所論述，電觸點120的所揭示配置促進具有比某些常規(guī)配置實質(zhì)上更大的調(diào)制響應(yīng)。此又可準(zhǔn)許波導(dǎo)115的尺寸的減小。舉例來說，在一些實施例中，為促進緊湊的調(diào)制器設(shè)計，第一及第二段122、IM兩者具有約2000微米或更小的長度150、152且甚至更優(yōu)選地具有在約10微米到200微米的范圍中的長度150、152。在一些情況下，如圖IA中所示，段122,124具有實質(zhì)上相同長度150、152(例如，在10%內(nèi)相同)，但在其它情況下，長度150,152可彼此不同?；蛘呋蛄硗?，在所揭示調(diào)制器110實施例中實現(xiàn)的實質(zhì)上較大調(diào)制響應(yīng)與原本可能的情況相比可促進電驅(qū)動信號140的長度的實質(zhì)減小(例如，較低Vp_p)。此又可有益地減小裝置102的能量消耗。舉例來說，在一些情況下，驅(qū)動信號140為約5伏或更小(例如，Vp_p)且更優(yōu)選地在約0.1伏到2伏的范圍中。在一些實施例中，驅(qū)動信號140實質(zhì)上等于(例如，在10%內(nèi)相同)裝置102的電組件中存在的晶體管的操作電壓。舉例來說，裝置 102可進一步包括集成電路(IC)，所述集成電路具有以約1.2伏操作的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置(未展示)。在此些實施例中，有利地將驅(qū)動信號140配置為等于約1. 2 伏。在一些實施例中，為使電場-光學(xué)交互的程度最大化，期望觸點的長度對應(yīng)于波導(dǎo)的第一及第二段的長度的實質(zhì)分數(shù)。舉例來說，在一些優(yōu)選實施例中，鄰近于波導(dǎo)115的段(例如，第一段122)的陽極及陰極(例如，陽極142及陰極144)具有范圍從段120的長度150的50%到90%的長度154、155。舉例來說，當(dāng)段122的長度150為約10微米時，則陽極142及陰極144的長度154、155兩者范圍可從約5微米到9微米。在一些實施例中，調(diào)制器110為集總電光調(diào)制器。也就是說，驅(qū)動信號140跨越沿電觸點120的長度(例如，陽極142及146的長度154以及陰極144及148的長度155)發(fā)生的電場-光學(xué)交互的區(qū)的整個長度實質(zhì)上全局地增加及下降。此可為(舉例來說)當(dāng)從電觸點120放射的電場的最高頻率的波長與陽極及陰極觸點120的長度154、155相比大時的情況。舉例來說，驅(qū)動信號140的最短射頻波長(例如，對信息傳送有用的射頻分量的最高頻率)與陽極及陰極觸點120的個別長度154、155的比率為約10 1或更大。舉例來說，當(dāng)驅(qū)動信號140的最短射頻波長等于Icm時，則個別長度154、155等于0. Icm或更小。 此在本發(fā)明的一些實施例中可為有利的，因為來自電觸點120的電場可在信號130通過波導(dǎo)115的不同段122、124時均勻地對其進行操作。然而，在其它實施例中，調(diào)制器110可配置為行進波調(diào)制器。與集總電光調(diào)制器相比，對于行進波調(diào)制器，電場的射頻波長的最高頻率分量的波長與陽極及陰極觸點120的個別長度154、155相當(dāng)或比其小。舉例來說，驅(qū)動信號140的最短有用射頻波長與觸點120 的長度154、155的比率可為約20 1或更小。舉例來說，當(dāng)驅(qū)動信號140的最短有用射頻波長等于Icm時，則個別長度154、155等于0. 05cm或更大。在一些情況下，行進波與集總操作的混合可發(fā)生。此可為(舉例來說)當(dāng)驅(qū)動信號140的最短射頻波長等于Icm的情況， 且個別長度154、155范圍從0. Icm到0. 05cm。在其中調(diào)制器配置為行進波調(diào)制器的一些實施例中，存在以下關(guān)注截止到光學(xué)信號130進入到第二段124中的時間，來自電觸點120的電場將已消散，或?qū)乖诘谝欢?122中實現(xiàn)的相移而操作，且因此可僅部分地對第二段124中的信號130進行操作。然而， 即使電場已部分地消散，仍可獲得益處。此外，在一些情況下，可調(diào)整光學(xué)信號130或驅(qū)動信號140的射頻中的一者或兩者的速度，使得當(dāng)光學(xué)信號130通過第二段IM時，存在更多的來自觸點120的電場。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉用以調(diào)整通過波導(dǎo)的光學(xué)信號130的速度或用以調(diào)整驅(qū)動信號140傳播的速度的各種方式。舉例來說，可在電極170、172中的一者或兩者附近(例如，在約5微米內(nèi))但遠離波導(dǎo)115約0.5微米到3微米以上形成開放(例如，空氣填充的)溝渠。在此些情況下，可增加驅(qū)動信號140(例如，射頻)傳播的速度，同時對光學(xué)信號130的傳播速度具有最小影響?；蛘撸深愃频卦陔姌O170、172附近并入高介電常數(shù)材料以減慢驅(qū)動信號140傳播的速度?；蛘呋蛄硗猓▽?dǎo)的段122、124的橫截面尺寸中的一者或兩者可經(jīng)修改以顯著更改光學(xué)信號130傳播的速度，同時對驅(qū)動信號140傳播具有最小影響。在例如圖IA中所示的一些實施例中，裝置102(例如，調(diào)制器110)配置為光學(xué)相移器。也就是說，編碼于驅(qū)動信號140中的信息被編碼為輸出光學(xué)信號135的相位的改變。在例如圖2中所示的其它實施例中，裝置102(例如，調(diào)制器)配置為振幅調(diào)制器 (例如，馬赫曾德爾(Mach-khnder)振幅調(diào)制器)。除相位編碼外或替代相位編碼，驅(qū)動信號140(圖1B)中的信息可編程為輸出光學(xué)信號135的振幅。當(dāng)調(diào)制器110配置為振幅調(diào)制器時，波導(dǎo)115進一步包括至少兩個光學(xué)臂210、215(圖2)。波導(dǎo)115經(jīng)配置以在輸入端 117處接收輸入光學(xué)信號130、在兩個臂210、215之間(例如，在光學(xué)功分器216處)分裂信號130。例如，每一內(nèi)部光學(xué)臂210、215的一端連接到光學(xué)功分器216。信號130沿波導(dǎo) 115在光學(xué)功率耦合器217處的輸出端119處重組。例如，光學(xué)功分器216可從輸入117接收輸入光學(xué)信號130，且對輸入信號130進行功分，使得其一部分可被引導(dǎo)到兩個內(nèi)部光學(xué)臂210、215中的每一者。例如，可將約50%引導(dǎo)到每一臂210、215。例如，內(nèi)部光學(xué)臂210、 215的第二端連接到光學(xué)耦合器217的輸入，光學(xué)耦合器217將所述光重組以產(chǎn)生并在輸出端口 119處輸出光信號135。在另一實施例中，光學(xué)功分器216的分裂比率使得當(dāng)調(diào)制器正形成來自裝置的零位或最小輸出時在耦合器217處重組的此光學(xué)功率約相等。重組優(yōu)選地在電觸點120對波導(dǎo)115中的信號130進行操作的位置之后。所述臂中的至少一者(例如，臂210)包括第一段122、彎曲段1 及第二段124，其可如上文在圖 IA的背景下所描述相同地配置。然而，為更完全地對光學(xué)信號130進行操作，第二臂215還可包括電觸點220、第一段222、第二段2M及彎曲段226。電觸點220 (包括其組成陽極及陰極)、段222、2M及第二臂215可類似于在圖IA到圖IB的背景下針對對等組件(例如， 針對單臂調(diào)制器110)所描述而配置。在例如圖2中所示的一些實施例中，波導(dǎo)115的第一臂210與第二臂215具有實質(zhì)上相等的總長度(例如，相同長度相差約10%或更少)。此有時可為有利的，因為通過每一臂210、215的信號130針對所施加驅(qū)動信號140的給定單位的改變的相位改變的程度則可獨立于信號130的波長。然而，在其它實施例中，第一臂210與第二臂215可具有不同長度。裝置102的其它實施例可具有包括多個電觸點、彎曲段、段及臂的調(diào)制器110，所述多個電觸點、彎曲段、段及臂可類似于在圖1到圖2的背景下針對這些結(jié)構(gòu)所論述而配置。舉例來說，圖3展示調(diào)制器110(例如，光學(xué)相移器)的實施例，調(diào)制器110的波導(dǎo) 115進一步包括通過波導(dǎo)115的第二彎曲段315與第二段IM分離的第三段310。可對第三段310進行操作以對輸入光學(xué)信號130產(chǎn)生與在第一及第二段122、IM中約相同的相位響應(yīng)。為促進此，電觸點120可進一步包括第三陽極320及第三陰極322，其可類似于在圖 IA到圖IB的背景下針對第一段122所論述而相對于第三段310配置。舉例來說，第三陰極 322在第三實質(zhì)上筆直段310的左邊且第三陽極3M在第三實質(zhì)上筆直段310的右邊。作為另一實例，圖4展示調(diào)制器110(例如，光學(xué)相移器調(diào)制器)的實施例，調(diào)制器 110進一步包括第四段410。第四段410通過波導(dǎo)115的第三彎曲段415與第三段310分離。期望對第四段410進行操作以使得輸入光學(xué)信號130的相位經(jīng)歷對所施加電信號140 的實質(zhì)上相同類型的響應(yīng)(例如，相位可沿與第一、第二及第三段122、124、310中的改變相同的方向?qū)嵸|(zhì)上改變)。此可通過使電觸點120進一步包括第四陽極420及第四陰極422 來促進。第四陽極420及陰極422可類似于在圖IA到圖IB的背景下針對第二段IM所論述而相對于第四段410配置。舉例來說，第四陰極422在第四實質(zhì)上筆直段410的右邊且第四陽極420在第四實質(zhì)上筆直段410的左邊。作為另一實例，圖5展示具有調(diào)制器110的裝置102的實施例的橫截面圖(類似于圖1B)，調(diào)制器110包括電觸點120，電觸點120具有鄰近于波導(dǎo)115的兩個陽極510、515 及位于波導(dǎo)115內(nèi)的一個中心陰極520。舉例來說，中心陰極520可位于所述波導(dǎo)的第一及第二段(類似于圖IA中所示的段122、124)中的一者或兩者內(nèi)。在其它實施例中，可存在倒轉(zhuǎn)配置鄰近于波導(dǎo)115的兩個陰極及一個中心陽極(未展示)。此設(shè)計的優(yōu)點在于，波導(dǎo)115的響應(yīng)變?yōu)榕c線性相反的非線性(例如，二次或更高階)，且因此調(diào)制器110的電光響應(yīng)變得更加非線性。因此所述調(diào)制器可經(jīng)由其非線性行為更好地補償所述裝置的響應(yīng)中的帶寬限制，借此產(chǎn)生比從更加線性的裝置可實現(xiàn)的更高質(zhì)量的數(shù)字輸出?；趫DIA到圖5中所呈現(xiàn)的實例，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解波導(dǎo)115及其組件段及臂可具有的其它配置及鄰近于波導(dǎo)115的電觸點120的各種不同布置。舉例來說，圖3到圖5中的波導(dǎo)配置中的任一者可用以在類似于圖2中所描繪的配置的波導(dǎo)115配置中形成一個或一個以上臂。調(diào)制器110可包括促進所述裝置的操作的其它組件。舉例來說，如圖IB及圖5中所示，調(diào)制器110可進一步包括波導(dǎo)115及電觸點120上的絕緣層160。在一些實施例中， 絕緣層160還可形成波導(dǎo)115的光學(xué)包覆層的部分。舉例來說，當(dāng)所述波導(dǎo)包含硅時，絕緣層160可為具有在約0. 2微米到2微米的范圍中的厚度162的硅氧化物層。作為另一實例，也如圖IB及圖5中所示，襯底105可包括中間絕緣層165。襯底 105的中間絕緣層165也可形成光學(xué)包覆層的部分。舉例來說，下部絕緣層165可為絕緣體上硅(SOI)襯底的硅氧化物層，其中波導(dǎo)115由襯底105的上部硅層167的部分形成。圖 IB展示上部硅層167，其中作為形成波導(dǎo)115及觸點120結(jié)構(gòu)的部分將層167的若干部分移除。如圖IA及圖IB中進一步圖解說明，調(diào)制器110還可包括經(jīng)配置以將驅(qū)動信號140 傳輸?shù)诫娪|點120的電極170、172(例如，由銅、金或鋁構(gòu)成的金屬填充的電極通孔)。為促進傳輸驅(qū)動信號140，電極170、172可直接觸及電觸點140。舉例來說，對于圖IB中所示的實施例，第一電極170及第二電極172通過絕緣層160以分別直接觸及第一陽極142(例如，陽極歐姆觸點)及第一陰極144(例如，陰極歐姆觸點)。然而，在其它情況下，電極170、 172可不直接觸及電觸點120。舉例來說，在一些情況下，電極170、172位于絕緣層160的上部表面174上。在此些情況下，可期望絕緣層160的厚度162小于約0. 5微米，使得電位 140有效地從電極170、172傳輸?shù)诫娪|點120。裝置102可包括用以促進其操作的其它組件。舉例來說，如圖IA中所圖解說明， 所述裝置可包括一個或一個以上接地線180及一個或一個以上導(dǎo)線182(例如，火線)。為促進驅(qū)動信號140到電觸點120的傳輸，接地線180及導(dǎo)線182可物理耦合到電極170、172 中的一者或一者以上。圖6展示本發(fā)明的實例性設(shè)備100的框圖，設(shè)備100包含上文所描述的電子_光子裝置102的實施例(圖IA到圖5)。在一些情況下，電子-光子裝置102為配置為電信系統(tǒng)的設(shè)備100中的電信收發(fā)器的部分或為所述電信收發(fā)器。裝置102可包括電子組件610 及光學(xué)波導(dǎo)組件615。舉例來說，有源電子組件610可包括晶體管、現(xiàn)場可編程陣列、RF放大器或跨阻抗放大器，其為適合用于收發(fā)器中的專用集成電路。光學(xué)波導(dǎo)組件615可包括熱光濾波器、電光調(diào)制器(其包括所揭示調(diào)制器110(圖IA到圖5)中的至少一者)及光電檢測器，其彼此耦合且耦合到有源電子組件610。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉可如何配置裝置102的電子組件610及光學(xué)波導(dǎo)組件 615以作為光學(xué)收發(fā)器操作。有源電子組件610中的至少一些可電耦合到光學(xué)波導(dǎo)組件615 中的至少一些，使得電子-光子裝置102配置為(例如)配置為電信系統(tǒng)的設(shè)備100中的收發(fā)器。在一些優(yōu)選實施例中，電子-光子裝置102經(jīng)配置以采用波分多路復(fù)用，使得可經(jīng)由裝置102同時傳輸多個信息信號(例如，以不同光波長的形式)。設(shè)備100可進一步包括輸入模塊620，輸入模塊620經(jīng)由數(shù)據(jù)總線635將以電子方式編碼的信息信號630發(fā)送到電子-光子裝置10 中的配置為光學(xué)傳輸器的至少一者。 傳輸器裝置10 的有源電子組件610與光學(xué)波導(dǎo)組件615協(xié)作以將以電子方式編碼的信息信號630轉(zhuǎn)換成以光學(xué)方式編碼的信息信號640(例如，例如由圖IA到圖5的所揭示光學(xué)調(diào)制器110編碼)。接著經(jīng)由光學(xué)傳輸線650將以光學(xué)方式編碼的信息信號640傳輸?shù)诫娮?光子裝置102b中的配置為接收器的另一者。接收器裝置102b將以光學(xué)方式編碼的信息信號轉(zhuǎn)換回成以電子方式編碼的信息信號660，接著經(jīng)由第二數(shù)據(jù)總線675將以電子方式編碼的信息信號660傳輸?shù)捷敵瞿K670。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉可在電信系統(tǒng)600中使用的各種類型的輸入模塊620、光學(xué)傳輸線650、輸出模塊670及數(shù)據(jù)總線635、 675。舉例來說，輸入模塊620可為將多個較低數(shù)據(jù)速率電子(或光學(xué))信號聚集成單個 (或多個)較高數(shù)據(jù)速率信號的輸入/輸出矩陣或數(shù)據(jù)多路復(fù)用器；其中可實施數(shù)據(jù)整理 (data grooming)、格式轉(zhuǎn)換、正向錯誤校正及/或信號預(yù)矯正。光學(xué)傳輸線650可為光纖電纜、光學(xué)底板、芯片內(nèi)或芯片間連接。輸出模塊670可為執(zhí)行上文針對輸入模塊620所概述的所有或一些功能的模塊。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在一些實施例中，輸入模塊620 及輸出模塊670的功能可并入到電子-光子裝置102a、102b中，在此情況下，圖6中所描繪的模塊620、670可對應(yīng)于裝納于從其中引出光纖的機架中光纖端連接陣列。圖7展示本發(fā)明的另一實例性設(shè)備100的框圖，設(shè)備100包含上文所描述的電子-光子裝置102的實施例(圖IA到圖5)。在一些實施例中，電子-光子裝置102為配置為計算機系統(tǒng)的設(shè)備100中的并行處理器的部分或為所述并行處理器。裝置102包括類似于在圖6的背景下論述的電子組件及光學(xué)波導(dǎo)組件的電子組件710及光學(xué)波導(dǎo)組件715。 光學(xué)波導(dǎo)組件715中的至少一者包括所揭示調(diào)制器，例如在圖IA到圖5的背景下論述的調(diào)制器110中的一者或一者以上。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可如何配置裝置102的電子組件710及光學(xué)波導(dǎo)組件 715以作為并行處理器操作。舉例來說，電子組件710可包括在使用以電子方式編碼的數(shù)據(jù)(例如，信息)來以光學(xué)方式調(diào)制光學(xué)信號130(例如，光學(xué)載波)之前或在從經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號130解調(diào)所述數(shù)據(jù)之后對所述數(shù)據(jù)執(zhí)行操作(例如，并行操作)的電路(例如，晶體管)。本發(fā)明的另一實施例是一種制造電子-光子裝置的方法?？赏ㄟ^本文中所揭示的方法來制造電子-光子裝置的上文所描述實施例中的任一者。繼續(xù)參照圖IA到圖7，圖8呈現(xiàn)制造所揭示電子-光子裝置(例如，在圖IA到圖 7的背景下論述的裝置10 的實例性方法800的流程圖。制造裝置102包括制作電光調(diào)制器Iio的步驟805。制造電光調(diào)制器110 (步驟80 包括在平面襯底上形成光學(xué)波導(dǎo)115 的步驟810。波導(dǎo)115包括通過彎曲段1 彼此分離的第一段122與第二段124(例如，實質(zhì)上筆直段)。如上文在圖IA及圖IB的背景下所論述，第一段122與第二段IM為波導(dǎo) 115的連續(xù)(且在一些情況下共面)部分。例如，第一實質(zhì)上筆直段122與第二實質(zhì)上筆直段IM可通過彎曲段1 端連接。段122、1M經(jīng)定向以使得穿過所述第一段行進的輸入光學(xué)信號130沿與穿過所述第二段行進的信號130相反的方向行進。例如，輸入光學(xué)信號 130可沿與輸入光學(xué)信號130在第二實質(zhì)上筆直段124中的行進方向相反的方向穿過第一實質(zhì)上筆直段122行進。制作調(diào)制器110(步驟80 還包括在平面襯底上形成電觸點120 的步驟815。所述觸點可與波導(dǎo)115(例如，所述波導(dǎo)的核心區(qū))實質(zhì)上共面。所述觸點可經(jīng)配置以對第一段122及第二段IM兩者進行操作，使得當(dāng)將驅(qū)動信號140施加到電觸點 120時信號130的相位沿相同方向?qū)嵸|(zhì)上改變。在一些實施例中，制作電光調(diào)制器110(步驟805)包括提供平面襯底105(例如，半導(dǎo)體襯底，例如SOI襯底)的步驟820，平面襯底105具有頂部層167(例如，硅層)上的中間層165(例如，硅氧化物層)。優(yōu)選地，頂部層167具有高于中間層165的折射率。在一些實施例中，硅(或其它材料)頂部層167可具有在約0. 1微米到0. 4微米的范圍中的厚度185。在一些情況下，中間層165可具有在約1微米到3微米的范圍中的厚度190。形成波導(dǎo)115進一步包括移除頂部層167的若干部分以形成脊形波導(dǎo)115的步驟825。舉例來說，可根據(jù)步驟825執(zhí)行光刻及干式或濕式蝕刻程序以選擇性地移除由半導(dǎo)體材料(例如， 硅)構(gòu)成的頂部層167的若干部分。在一些實施例中，形成電觸點120進一步包括移除頂部層167的若干部分以形成接觸層142、144(例如，圖IA到圖1B)的步驟830。舉例來說，可使用類似于在步驟825的背景下論述的光刻及蝕刻程序的光刻及蝕刻程序來移除頂部層167的鄰近于波導(dǎo)115的若干部分。如圖IB中所示，為促進將光學(xué)信號130實質(zhì)上約束(例如，容納)在波導(dǎo)115中， 剩余接觸層142、144的厚度192優(yōu)選地具有實質(zhì)上小于波導(dǎo)115的厚度195的厚度192(例如，比其薄至少約1/2)。舉例來說，當(dāng)硅波導(dǎo)115的厚度195等于約0. 2微米時，則接觸層 142、144厚度192優(yōu)選地在約0. 01微米到0. 1微米的范圍中。有時期望通過包括用ρ型摻雜劑(以形成陽極(例如，層144))或η型摻雜劑(以形成陰極(例如，層14 )中的一者對不同接觸層142、144進行植入的步驟835來增加觸點120的電導(dǎo)電性。舉例來說，可使用標(biāo)準(zhǔn)遮掩及離子植入程序來選擇性地將ρ型摻雜劑 (例如，在一些情況下，以約1E18到1E21原子/cm3的劑量植入硼)或η型摻雜劑(例如， 在一些情況下，以約1Ε18到1Ε21原子/cm3的劑量植入砷)植入到硅材料層167中。形成調(diào)制器110可進一步包含在波導(dǎo)115及電觸點120上沉積絕緣層160的步驟 840。在一些實施例中，使用化學(xué)氣相沉積來在波導(dǎo)115及電觸點120上沉積絕緣層160(例如，硅氧化物層)。為促進將光學(xué)信號130實質(zhì)上約束在波導(dǎo)115內(nèi)，絕緣層160優(yōu)選地具有低于波導(dǎo)115的折射率。形成調(diào)制器110還可包括在絕緣層160中或絕緣層160上形成電極170、172的步驟845。電極170、172形成于足夠靠近于電觸點120的位置中以將驅(qū)動信號140傳輸?shù)接|點120。在一些實施例中，可在絕緣層160中形成開口 180(例如，經(jīng)由反應(yīng)性離子蝕刻或其它蝕刻工藝)且接著可使用電解或無電鍍沉積、噴涂或電子束蒸發(fā)工藝來用金屬電極(例如，銅)填充所述開口。形成調(diào)制器110 (步驟80 可進一步包括將接地平面180連接到電極170中的一者的步驟850及將導(dǎo)線182連接到電極172中的不同一者的步驟855。舉例來說，可將金屬層(未展示)沉積(例如，經(jīng)由物理氣相沉積)到絕緣層160上，且接著可將所述金屬層圖案化(經(jīng)由光刻及蝕刻工藝)以形成接地平面180及導(dǎo)線182(圖1B)。形成裝置102可進一步包括在所述襯底上形成有源電子組件610(圖6)的步驟 860及在襯底105上形成光學(xué)波導(dǎo)組件615的步驟870。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將熟悉用以分別根據(jù)步驟860及870形成電子組件610及光學(xué)波導(dǎo)組件615的各種方法。在一些優(yōu)選實施例中，根據(jù)步驟860及870在并行工藝中形成電子組件610及光學(xué)波導(dǎo)組件615。舉例來說，形成有源電子組件610可包括形成MOS晶體管裝置。舉例來說，形成所述光學(xué)波導(dǎo)組件可包括形成熱光濾波器、光電檢測器(例如，二極管型光電檢測器)或電光調(diào)制器，例如根據(jù)步驟805形成的調(diào)制器110。在一些實施例中，形成裝置102可包括將光學(xué)波導(dǎo)組件610中的至少一者電耦合到有源電子組件615中的至少一者以在其之間形成電連接的步驟880。例如，此些連接可幫助將裝置102配置為配置為電信系統(tǒng)(例如，光學(xué)電信系統(tǒng)) 的設(shè)備100(例如，圖6)中的光學(xué)收發(fā)器或配置為配置為計算機系統(tǒng)(例如，圖7)的設(shè)備 100中的處理器(例如，并行處理器)的一部分。本發(fā)明的另一實施例是一種變換信息的方法。也就是說，將以電子方式編碼的數(shù)據(jù)(例如，以電子方式編碼的信息的流)變換成以光學(xué)方式編碼的數(shù)據(jù)(例如，以光學(xué)方式編碼的信息的流)。繼續(xù)參照圖IA到圖7，圖9呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明變換信息的實例性方法 900的流程圖。所述方法包括調(diào)制光學(xué)信號或光學(xué)載波130(例如，以光學(xué)方式編碼的信息的流)的步驟910。調(diào)制所述光學(xué)信號(步驟910)包括將輸入光學(xué)信號或光學(xué)載波130傳遞到波導(dǎo)115(例如，調(diào)制器110的波導(dǎo))中的步驟920。如在圖IA及圖IB的背景下所論述，在一些實施例中，波導(dǎo)115具有通過彎曲段1 彼此分離的第一段122與第二段124，且第一及第二段122、1M為波導(dǎo)115的連續(xù)部分。如圖2中所圖解說明，在一些實施例中，第一及第二段122、1M可為波導(dǎo)115的共面連續(xù)部分。段122、1M經(jīng)定向以使得通過第一段 122的信號130沿與信號130通過第二段IM相反的方向行進。例如，實質(zhì)上筆直段122、 IM可經(jīng)定向以使得通過第一實質(zhì)上筆直段122及第二實質(zhì)上筆直段124的光學(xué)信號130 沿實質(zhì)上相反方向行進。調(diào)制所述光學(xué)信號(步驟910)還包括將驅(qū)動信號140(例如，交流電)施加到電觸點120(例如，調(diào)制器110的電觸點)的步驟930。觸點120經(jīng)定位而足夠靠近于第一及第二段122、124，對施加驅(qū)動信號140的響應(yīng)為，光學(xué)信號130的總相位改變在實質(zhì)上筆直段 122、1M兩者中沿相同方向改變，借此在步驟935中產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的輸出光學(xué)信號135。 例如，可在段122、1M兩者中沿相同方向?qū)嵸|(zhì)上改變信號130的相位，借此在步驟935中產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的輸出光學(xué)信號135。在一些實施例中，調(diào)制(步驟910)可包括在波導(dǎo)115的兩個或兩個以上光學(xué)臂 210、215之間分裂輸入光學(xué)信號的步驟940。臂210、215中的至少一者(且更優(yōu)選地全部) 包括如上文所描述配置的第一及第二段122、124、222、224(圖IA到圖2)。例如，段122、 124、222、224中的一者或全部可配置為實質(zhì)上筆直段。調(diào)制(步驟910)可進一步包括重組來自臂210、215的信號130的步驟950以在步驟955中產(chǎn)生經(jīng)強度調(diào)制的輸出光學(xué)信號 135。在一些實施例中，可對輸出信號135進行相位及強度調(diào)制兩者。鑒于本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解變換數(shù)據(jù)的所述方法可包括的額外步驟。舉例來說，在步驟960中，可將數(shù)據(jù)(例如，以電子方式編碼的信息的流)傳送到調(diào)制器，在此處通過調(diào)制器110根據(jù)步驟920到955將其變換成以光學(xué)方式編碼的數(shù)據(jù)(例如， 以光學(xué)方式編碼的信息流)。在步驟970中，可將來自步驟935或955的經(jīng)調(diào)制輸出光學(xué)信號135(例如，以光學(xué)方式編碼的信息)傳輸?shù)狡渌娮咏M件。在步驟980中，可將所述數(shù)據(jù)(例如，以光學(xué)方式編碼的信息的流)變換回成以電子方式編碼的信息。盡管已詳細描述了所述實施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解其可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下在本文中做出各種改變、替代及更改。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包含平面電光調(diào)制器，其位于襯底上且包括波導(dǎo)，其包括第一及第二實質(zhì)上筆直段以及串聯(lián)地端連接所述第一及第二實質(zhì)上筆直段以使得光學(xué)信號在所述第一及第二實質(zhì)上筆直段中以實質(zhì)上反平行方式行進的彎曲段； 及電觸點，其經(jīng)定位而鄰近所述第一及第二實質(zhì)上筆直段且經(jīng)連接以對通過所述段的所述光學(xué)信號產(chǎn)生相長性相加相位調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電觸點包括經(jīng)定位而鄰近于所述第一實質(zhì)上筆直段且位于其相對側(cè)上的第一陽極與陰極對，以及經(jīng)定位而鄰近于所述第二實質(zhì)上筆直段且位于其相對側(cè)上的第二陽極與陰極對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述彎曲段具有在從約1微米到50微米的范圍中的曲率半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述波導(dǎo)包括第三實質(zhì)上筆直段，所述第三實質(zhì)上筆直段通過另一彎曲段端連接到所述第二實質(zhì)上筆直段以使得所述光學(xué)信號在所述第二及第三實質(zhì)上筆直段中沿實質(zhì)上反平行方向傳播。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述波導(dǎo)包括第四實質(zhì)上筆直段，所述第四實質(zhì)上筆直段通過另一彎曲段端連接到所述第三實質(zhì)上筆直段以使得所述光學(xué)信號在所述第四及第三實質(zhì)上筆直段中沿實質(zhì)上反平行方向傳播。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電觸點包括第一及第二陽極，其經(jīng)定位而鄰近于所述第一實質(zhì)上筆直段及所述第二實質(zhì)上筆直段且位于其相對側(cè)上；及中心陰極區(qū)， 其位于所述波導(dǎo)的所述第一實質(zhì)上筆直段及所述第二實質(zhì)上筆直段內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進一步包含光學(xué)電信傳輸器，所述傳輸器包括所述平面電光調(diào)制器。
8.—種制造電子-光子裝置的方法，其包含制作電光調(diào)制器，所述制作包括在平面襯底上形成光學(xué)波導(dǎo)，所述光學(xué)波導(dǎo)包括第一實質(zhì)上筆直段、第二實質(zhì)上筆直段及彎曲段，所述第一及第二實質(zhì)上筆直段實質(zhì)上平行且通過所述彎曲段端耦合；及鄰近所述第一實質(zhì)上筆直段及所述第二實質(zhì)上筆直段形成電觸點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中形成所述波導(dǎo)進一步包括提供具有中間層上的頂部層的平面襯底，其中所述頂部層具有高于所述中間層的折射率；及移除所述頂部層的若干部分以形成脊形波導(dǎo)。
10.一種變換信息的方法，其包含調(diào)制光學(xué)信號，其包括將所述光學(xué)信號傳遞到波導(dǎo)中，所述波導(dǎo)具有第一實質(zhì)上筆直段及第二實質(zhì)上筆直段以及彎曲段，所述第一及所述第二實質(zhì)上筆直段通過所述彎曲段端耦合且實質(zhì)上平行；及將交流電驅(qū)動信號施加到經(jīng)定位而接近于所述第一及第二實質(zhì)上筆直段的電觸點以調(diào)制所述光學(xué)信號。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種包含平面電光調(diào)制器(110)的設(shè)備(100)，所述平面電光調(diào)制器(110)位于襯底(105)上且包括波導(dǎo)(115)及電觸點(120)。所述波導(dǎo)包括第一及第二實質(zhì)上筆直段(122、124)以及串聯(lián)地端連接所述第一及第二實質(zhì)上筆直段以使得光(130)在所述第一及第二實質(zhì)上筆直段中以實質(zhì)上反平行方式行進的彎曲段(126)。所述電觸點經(jīng)定位而鄰近所述第一及第二實質(zhì)上筆直段且經(jīng)連接以對通過所述段的光學(xué)載波產(chǎn)生相長性相加相位調(diào)制。
文檔編號G02F1/035GK102428399SQ201080021807
公開日2012年4月25日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者道格拉斯·M·吉爾 申請人:阿爾卡特朗訊