在本公開(kāi)中呈現(xiàn)的實(shí)施例一般涉及光調(diào)制，更具體地，涉及電光調(diào)制器端接。

背景技術(shù)：

許多電光設(shè)備開(kāi)發(fā)自由載流子色散效應(yīng)來(lái)改變折射率的實(shí)部和虛部。使用這種開(kāi)發(fā)是因?yàn)闊o(wú)應(yīng)變的純晶體硅不呈現(xiàn)線性電光(泡克耳斯(pockels))效應(yīng)，并且由弗朗茲-凱爾迪什(franz-keldysh)效應(yīng)和克爾(kerr)效應(yīng)引起的折射率變化非常弱。在諸如馬赫-曾德調(diào)制器、基于全內(nèi)反射(tir)的結(jié)構(gòu)、交叉開(kāi)關(guān)、y開(kāi)關(guān)、環(huán)形諧振器、法布里-珀羅諧振器之類(lèi)的光學(xué)設(shè)備的特定區(qū)域中的相位調(diào)制可用于調(diào)制輸出強(qiáng)度。

電光設(shè)備中的自由載流子濃度可以通過(guò)載流子的注入、累積、消耗或反轉(zhuǎn)來(lái)改變。迄今為止所研究的大多數(shù)設(shè)備具有一些共同特征，例如要求較長(zhǎng)的相互作用長(zhǎng)度(例如，5-10mm)和高于1ka/cm³的注入電流密度，以便于獲得顯著的調(diào)制深度。

附圖說(shuō)明

為了能夠詳細(xì)地理解本公開(kāi)的上述特征的方式，可以通過(guò)參考實(shí)施例對(duì)上文簡(jiǎn)要總結(jié)的本公開(kāi)內(nèi)容獲得更具體的描述，其中一些實(shí)施例在附圖中示出。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅示出了本公開(kāi)的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)將其視為限制其范圍，因?yàn)楸竟_(kāi)可以允許其他同等有效的實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的絕緣體上硅(soi)電光調(diào)制設(shè)備的橫截面圖。

圖2示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的多段電光調(diào)制設(shè)備。

圖3a示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器(terminator)部分的電光調(diào)制設(shè)備。

圖3b和3c示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的示例性非端接的調(diào)制器設(shè)備和示例性端接的調(diào)制器設(shè)備的等效電路圖。

圖3d示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設(shè)備。

圖4示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的多段電光調(diào)制設(shè)備的示意圖。

圖5示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設(shè)備的示意圖。

圖6示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的用于調(diào)制光信號(hào)的方法。

為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示各圖中共用的相同元件。在沒(méi)有具體說(shuō)明的情況下，也想到了在一個(gè)實(shí)施例中公開(kāi)的元件可以有利地用于其它實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

概覽

在本公開(kāi)中呈現(xiàn)的一個(gè)實(shí)施例是包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器部分和端接器部分的電光設(shè)備。每個(gè)調(diào)制器部分被沿著光信號(hào)的傳播路徑布置，并且包括相應(yīng)的第一摻雜區(qū)域以及一個(gè)或多個(gè)耦接的第一電觸頭。每個(gè)調(diào)制器部分操作以通過(guò)使用施加到電觸頭的第一電信號(hào)來(lái)調(diào)制穿過(guò)第一摻雜區(qū)域傳播的光信號(hào)。端接器部分被沿著傳播路徑并鄰近于至少一個(gè)調(diào)制器部分布置，并操作以減輕衰頹(droop)對(duì)傳播的光信號(hào)的影響。

另一實(shí)施例是一種方法，其包括接收沿著波導(dǎo)的長(zhǎng)度傳播的光信號(hào)，在波導(dǎo)的調(diào)制器部分兩端施加第一電信號(hào)以調(diào)制傳播的光信號(hào)，以及在波導(dǎo)的端接器部分兩端施加第二電信號(hào)以在施加第一電信號(hào)期間減輕來(lái)自調(diào)制器部分的衰頹。

另一實(shí)施例是一種電光設(shè)備，其包括調(diào)制器部分，該調(diào)制器部分沿著電光設(shè)備的長(zhǎng)度延伸并且包括第一對(duì)波導(dǎo)，第一對(duì)波導(dǎo)中的每一者耦接到一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的電觸頭并具有不同的摻雜，其中第一對(duì)波導(dǎo)至少部分重疊。調(diào)制器部分操作以通過(guò)使用施加到相應(yīng)電觸頭的第一電信號(hào)來(lái)調(diào)制基本上沿著電光設(shè)備的長(zhǎng)度傳播并且至少部分穿過(guò)第一對(duì)波導(dǎo)的重疊區(qū)域的光信號(hào)。電光設(shè)備還包括第二對(duì)波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)沿著電光設(shè)備的長(zhǎng)度與第一對(duì)波導(dǎo)中的相應(yīng)一個(gè)對(duì)齊，第二對(duì)波導(dǎo)中的至少一個(gè)波導(dǎo)與第一對(duì)波導(dǎo)中的至少一個(gè)波導(dǎo)被未摻雜的緩沖區(qū)域分開(kāi)，第二對(duì)波導(dǎo)被布置成從調(diào)制器部分接收經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)。第二對(duì)波導(dǎo)操作以減輕衰頹對(duì)光信號(hào)的影響。

示例實(shí)施例

在本公開(kāi)中呈現(xiàn)的實(shí)施例大體上涉及包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器部分和一個(gè)或多個(gè)端接器部分的電光設(shè)備。每個(gè)調(diào)制器部分沿著橫向方向延伸并且包括被不同摻雜并部分重疊的一對(duì)摻雜區(qū)域。每個(gè)調(diào)制器部分操作以通過(guò)使用通過(guò)相應(yīng)的電觸頭施加到摻雜區(qū)域的第一電信號(hào)來(lái)調(diào)制基本沿著橫向方向傳播穿過(guò)調(diào)制器部分并至少部分地穿過(guò)摻雜區(qū)域的重疊區(qū)域的光信號(hào)。相應(yīng)的端接器部分被鄰近于這一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器部分的橫向末端而布置。當(dāng)被第二電信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，端接器部分操作以減輕光信號(hào)中的衰頹的影響。

為了實(shí)現(xiàn)高水平的集成和小型化以用于制造低成本且緊湊的設(shè)備布置，通常不期望電光設(shè)備中有較長(zhǎng)的相互作用長(zhǎng)度。由于對(duì)結(jié)構(gòu)的加熱，高電流密度可能會(huì)引起不期望的熱光效應(yīng)，并且相對(duì)于與自由載流子移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的折射率變化，它會(huì)對(duì)實(shí)際折射率變化產(chǎn)生相反的影響，從而降低電光設(shè)備的有效性。

自由載流子從調(diào)制器波導(dǎo)雜散到電光設(shè)備的相鄰未摻雜區(qū)域中，由于未摻雜區(qū)域的電阻率相對(duì)較高(即，對(duì)應(yīng)于高的rc時(shí)間常數(shù))，會(huì)引起調(diào)制期間光信號(hào)的緩慢上升和下降，這被稱(chēng)為“衰頹”。這種慢速漂移的影響對(duì)于高效率和高速調(diào)制器，特別是通過(guò)使用多重、有序的調(diào)制器段提供多級(jí)調(diào)制(例如，pam-4、pam-8、pam-16)的調(diào)制器更明顯。這種影響可能顯著降低調(diào)制器的通信能力。

為了減輕調(diào)制器中衰頹的影響，端接器部分被添加到調(diào)制器段的橫向末端?？梢赃x擇隔開(kāi)調(diào)制器段和相應(yīng)的端接器的緩沖區(qū)寬度以及端接器的性質(zhì)(例如，尺寸和摻雜濃度)，以提供用于端接的所需的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。例如，可以選擇相對(duì)較小的緩沖區(qū)寬度，使得未摻雜部分的電阻和相應(yīng)的rc值減小。因此，可以?xún)?yōu)選地選擇緩沖區(qū)寬度來(lái)在一定程度上控制衰頹，使得衰頹的影響被降低到可接受的水平。此外，通過(guò)用電壓驅(qū)動(dòng)端接器的電觸頭，也可以影響來(lái)自未摻部分的累積和/或耗散的電荷，這提供了另一程度上對(duì)衰頹的控制并進(jìn)一步減輕其影響。

圖1示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的絕緣體上硅(soi)電光調(diào)制設(shè)備的橫截面圖。調(diào)制設(shè)備100包括表面層101、掩埋絕緣層102(也被稱(chēng)為掩埋氧化物(box)層)、以及半導(dǎo)體襯底103。雖然本文的實(shí)施例將表面層101和襯底103稱(chēng)為硅，但本公開(kāi)并不限于此。例如，其它半導(dǎo)體或透光材料可以用于形成這里示出的調(diào)制設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。此外，表面層101和襯底103可以由相同的材料制成，但在其它實(shí)施例中，這些層101、103可以由不同的材料制成。

表面層101的厚度可以在小于100納米到大于一微米的范圍內(nèi)。更具體地，表面層101的厚度可以在100-300納米之間。絕緣層102的厚度可以根據(jù)期望的應(yīng)用而變化。絕緣層102的厚度可以直接取決于耦接到調(diào)制設(shè)備100的模的大小和所期望的效率。因此，絕緣層102的厚度可以在小于一微米到幾十微米的范圍內(nèi)。襯底103的厚度可以根據(jù)調(diào)制設(shè)備100的具體應(yīng)用而廣泛變化。例如，襯底103可以是典型的半導(dǎo)體晶片的厚度(例如，100-700微米)，或者可以變薄并被安裝在另一襯底上。

對(duì)于光學(xué)應(yīng)用，硅表面層101和絕緣層102(例如，二氧化硅、氮化硅等)可以提供將波導(dǎo)中的光信號(hào)在垂直方向上約束在表面層101內(nèi)的對(duì)比折射率。在稍后的處理步驟中，可以對(duì)調(diào)制器設(shè)備100的表面層101進(jìn)行蝕刻以形成一個(gè)或多個(gè)硅波導(dǎo)。因?yàn)榕c絕緣體(例如，二氧化硅)相比，硅具有高折射率，所以當(dāng)光信號(hào)穿過(guò)表面層101傳播時(shí)，光信號(hào)主要保留在波導(dǎo)中。

調(diào)制設(shè)備100可以包括摻雜有第一導(dǎo)電類(lèi)型(例如，p型)的上硅波導(dǎo)105，其與摻雜有不同的第二導(dǎo)電類(lèi)型(例如，n型)的下硅波導(dǎo)110被柵極介電層150隔開(kāi)。上波導(dǎo)105、柵極介電層150、以及下波導(dǎo)110的布置形成硅-絕緣體-硅電容器(也被稱(chēng)為siscap)波導(dǎo)，其在光信號(hào)穿過(guò)調(diào)制設(shè)備100時(shí)提供高效、高速的光調(diào)制。圖1表示siscap結(jié)構(gòu)的橫截面，其中光信號(hào)沿著投射到頁(yè)面中或投射出頁(yè)面的方向行進(jìn)。圖1示出了絕緣層102和圍繞波導(dǎo)105和110的介電材料135(例如，二氧化硅或氮化硅)對(duì)光信號(hào)的光模(opticalmode)160的約束。此外，可以選擇波導(dǎo)105和110的厚度及寬度以便于幫助約束光模。例如，當(dāng)接近光模的中心165時(shí)，光模160的強(qiáng)度通常可以增加。通過(guò)選擇波導(dǎo)的性質(zhì)，可以對(duì)光模的更強(qiáng)部分進(jìn)行成形或?qū)ζ涓玫丶s束以允許更有效地調(diào)制光信號(hào)。

柵極介電層150建立虛線框所示的電荷調(diào)制區(qū)域(或電荷累積區(qū)域)155，自由載流子(例如，電子和空穴)在該區(qū)域流入和流出摻雜p和摻雜n的波導(dǎo)105和110。這樣做會(huì)創(chuàng)建活動(dòng)區(qū)域(用wactive定義)，在其中與調(diào)制設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的切換功能(例如，以1gb/s或更大的切換速度，例如10gb/s或28gb/s)可以由施加在柵極介電層150兩端的電壓電位來(lái)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓電位被用于改變穿過(guò)調(diào)制器(例如，在馬赫-曾德干涉儀(mzi)中)傳播的光信號(hào)的相位。然而，本文所述的調(diào)制器也可以用于其它類(lèi)型的設(shè)備，例如，環(huán)形諧振器、法布里-珀羅腔等。

柵極介電層150可以被稱(chēng)為“柵極電介質(zhì)”或“柵極氧化物”，其中應(yīng)理解的是，氧化物僅是可用于調(diào)制器設(shè)備中的電介質(zhì)的示例性形式。柵極介電層150可以包括允許自由載流子快速充電/放電(例如，實(shí)現(xiàn)1gb/s或更大的切換速度)的任何材料。合適材料的非限制性列表包括氧化鉿、氮氧化合物、氧化鉍、氮化硅、氧化硅以及這些材料的組合。此外，將高k介電材料用作柵極電介質(zhì)比使用具有較低介電常數(shù)的電介質(zhì)提供更高的電容和更大的電荷密度(假設(shè)相同的厚度和電壓電位)。例如，氧化鉿和氮化硅(高k電介質(zhì))比二氧化硅具有更高的介電常數(shù)，因此相對(duì)于使用二氧化硅，其能夠在柵極介電層實(shí)現(xiàn)更大的電荷密度。使用較高的電壓可以增加調(diào)制效率-即光信號(hào)相對(duì)于所施加電壓的量相移的量。

盡管本文所描述的圖示出柵極介電層150被放置在相反摻雜的波導(dǎo)之間，但這不是必需的。對(duì)于本文所述的所有實(shí)施例，如果省略掉柵極介電層150并且兩個(gè)波導(dǎo)直接接觸以形成p-n結(jié)，則調(diào)制器仍然可以執(zhí)行光調(diào)制。在該示例中，p-n結(jié)建立了自由載流子流入和流出波導(dǎo)的電荷調(diào)制區(qū)域。然而，包括柵極介電層150可以提高光調(diào)制的效率。

如圖所示，上波導(dǎo)105是p型摻雜，而下波導(dǎo)110是n型摻雜。然而，對(duì)于在其中指定了摻雜類(lèi)型的所有實(shí)施例，可以將摻雜類(lèi)型反過(guò)來(lái)-例如，上波導(dǎo)105可以n型摻雜，而下波導(dǎo)215是p型。此外，波導(dǎo)105和110用作調(diào)制設(shè)備100的電容結(jié)構(gòu)的電極，可以是硅基的。例如，波導(dǎo)105、110的材料可以包括應(yīng)變硅、sixge1-x、基本單晶硅(即，晶體硅)、多晶硅、非晶硅、鍺、iii-v族化合物(例如，氮化硼、砷化鎵、砷化銦等)、以及其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，下波導(dǎo)110可以包括晶體硅，而上波導(dǎo)105可以是多晶硅。然而，在其他實(shí)施例中，兩個(gè)波導(dǎo)105、110可以都由晶體硅或多晶硅制成。

可以選擇波導(dǎo)105、110的寬度來(lái)保持電觸頭125和通孔130遠(yuǎn)離光模160而設(shè)置，電觸頭可以是金屬的或由硅化物形成。因?yàn)閷?dǎo)電材料可能對(duì)光調(diào)制有不利影響，所以可以將波導(dǎo)105、110設(shè)計(jì)成使得任何導(dǎo)電觸頭在光模160邊界的足夠外部。此外如圖1所示，波導(dǎo)105、110中被鄰近于觸頭125而布置的部分(即，波導(dǎo)部分115、140)比波導(dǎo)105、110中發(fā)生光調(diào)制的部分(即，波導(dǎo)部分120、145)更重?fù)诫s。這種布置可以改進(jìn)硅基波導(dǎo)105、110與觸頭125之間的電連接，由此降低與調(diào)制設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的電阻和相關(guān)的rc時(shí)間常數(shù)。此外，還可以對(duì)于本文所述的任何實(shí)施例應(yīng)用這樣的方案：與到外部電壓源的電連接件鄰近的波導(dǎo)部分摻雜漸重。此外，隨著與光模160的距離的增加，波導(dǎo)105、110中摻雜劑的濃度可以增加。因?yàn)閾诫s劑可能對(duì)光信號(hào)具有不利影響，所以波導(dǎo)105、110中光模所在位置的摻雜劑濃度可以是輕摻雜的。隨著與光模的距離增加，摻雜劑濃度可以階躍地或以基本連續(xù)的方式增加。這樣做改進(jìn)了波導(dǎo)105、110的導(dǎo)電性，并減輕了摻雜劑對(duì)光信號(hào)的負(fù)面影響。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，省略了電觸頭125，并且通孔130直接接觸波導(dǎo)的重度摻雜部分115、140。

在一個(gè)實(shí)施例中，活動(dòng)區(qū)的寬度(即，對(duì)應(yīng)于柵極介電層150的寬度)小于一微米，更具體地，小于半微米。波導(dǎo)105、110的厚度可以在50-200納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，為了在電荷調(diào)制區(qū)域中使光模的光最大強(qiáng)度居中，波導(dǎo)105、110各自的厚度相同。柵極介電層150的厚度可以在20納米到1或2納米的范圍內(nèi)。

盡管圖1中示出了調(diào)制設(shè)備100的一個(gè)簡(jiǎn)單示例，其它實(shí)施例可以包括提供調(diào)制設(shè)備100的期望性能的各種替代的幾何形狀。例如，其他實(shí)施例可以將波導(dǎo)105、110之一基本上整體地設(shè)置在波導(dǎo)105、110中的另一個(gè)的上方(即，呈垂直排布)。其他實(shí)施例還可以在一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)105、110上包括脊部分，這可以有助于進(jìn)一步約束光模160并提高調(diào)制設(shè)備100的效率。

圖2示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的多段電光調(diào)制設(shè)備。具體地，圖2示出了mzi型調(diào)制設(shè)備200，其包括接收光信號(hào)(例如，連續(xù)波信號(hào))的輸入端205和對(duì)基于用于驅(qū)動(dòng)光調(diào)制器段2201-n、2251-n的電信號(hào)而被調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行發(fā)送的輸出端235。輸入端205包括y分離器210，其將傳入的連續(xù)波分入分支2151、2152中的每一者。經(jīng)分離的光信號(hào)各自穿過(guò)如上所述的各個(gè)電荷調(diào)制段2201-n、2251-n。盡管對(duì)于每個(gè)分支2151、2152都示出了n段，但是每個(gè)分支的調(diào)制段的數(shù)目也可以是不同的。然后使用y分離器230對(duì)來(lái)自每個(gè)分支的經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行重新組合，以在輸出端235處形成經(jīng)調(diào)制的輸出光信號(hào)。此外，調(diào)制設(shè)備200中所示的結(jié)構(gòu)可以與本文公開(kāi)的任何調(diào)制器和特征結(jié)合使用。

圖3a示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設(shè)備。具體地，圖3a示出布置300中調(diào)制設(shè)備302和端接器設(shè)備3201、3202的俯視圖。盡管僅描繪了一個(gè)調(diào)制設(shè)備，但是調(diào)制設(shè)備302可以是包括在提供多級(jí)調(diào)制技術(shù)(例如，pam-4、pam-8、pam-16等)的多段調(diào)制器中的若干調(diào)制設(shè)備之一。下面將結(jié)合圖4對(duì)多段調(diào)制器進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)討論。

在圖3a中，示出了上波導(dǎo)305的上表面和下波導(dǎo)310的上表面。在一些實(shí)施例中，上波導(dǎo)305和下波導(dǎo)310可以與圖1中以橫截面圖示出的上波導(dǎo)105和下波導(dǎo)110相對(duì)應(yīng)。下波導(dǎo)310的上表面被上波導(dǎo)305遮擋的部分用虛線示出。為了清楚起見(jiàn)，從這些視圖中省略了任何通孔或介電(柵極)材料。上表面包括多個(gè)電觸頭125。在一個(gè)實(shí)施例中，上波導(dǎo)305上的所有電觸頭125由第一電壓驅(qū)動(dòng)，而下波導(dǎo)310上的所有電觸頭125由第二電壓驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然，特定波導(dǎo)的電觸頭可以被單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。改變每個(gè)波導(dǎo)305、310的電觸頭之間的電壓導(dǎo)致活動(dòng)區(qū)域(即，wactive)兩端的電壓差(由電壓源315表示)，其改變電荷調(diào)制區(qū)域中的自由載流子并改變沿著調(diào)制器302的長(zhǎng)度行進(jìn)的光信號(hào)的相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，上波導(dǎo)305和下波導(dǎo)310的寬度相同。在替代實(shí)施例中，波導(dǎo)的寬度可以變化。在替代實(shí)施例中，上波導(dǎo)305可以設(shè)置在下波導(dǎo)310的上方，使得基本上所有的上波導(dǎo)或所有的下波導(dǎo)與另一波導(dǎo)重疊。對(duì)于上波導(dǎo)305和下波導(dǎo)310可以有各種替代的尺寸、幾何形狀和布置。在一個(gè)實(shí)施例中，波導(dǎo)的電觸頭125可以是交錯(cuò)的，這可以減小調(diào)制器的總寬度。調(diào)制設(shè)備302的長(zhǎng)度可以在50微米到1000微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用約-1v和1v之間的電壓驅(qū)動(dòng)調(diào)制設(shè)備302時(shí)，調(diào)制設(shè)備的長(zhǎng)度可以在約250-450微米之間。

端接器3201、3202分別被設(shè)置成在調(diào)制設(shè)備的橫向末端3301、3302處鄰近于調(diào)制設(shè)備302。本文所稱(chēng)的“鄰近”是指端接器被設(shè)置在距調(diào)制設(shè)備302一段距離處，該距離適合于在光信號(hào)穿過(guò)調(diào)制設(shè)備傳播時(shí)減輕衰頹的影響。適當(dāng)距離的量可以根據(jù)調(diào)制設(shè)備和端接器的組成、幾何形狀和/或電性能(包括所施加的電信號(hào))以及在它們之間設(shè)置的任何材料的性質(zhì)而變化。每個(gè)端接器320包括一對(duì)摻雜部分322、324，其中每個(gè)摻雜部分包括一個(gè)或多個(gè)電觸頭325。每個(gè)摻雜部分322可以被設(shè)置在對(duì)應(yīng)的摻雜部分324的上方，其中柵極介電層被設(shè)置在這些摻雜部分之間(或者可以直接接觸以在界面處形成pn結(jié))。端接器320的摻雜部分322、324可以具有與調(diào)制設(shè)備302相同或類(lèi)似的橫截面，并且端接器320可以被對(duì)齊，使得活動(dòng)區(qū)域(由wactive表示)沿著穿過(guò)端接器320和穿過(guò)調(diào)制器設(shè)備302的光信號(hào)路徑保持基本上不變。在替代實(shí)施例中，端接器320中的一個(gè)或多個(gè)的橫截面和/或活動(dòng)區(qū)域可以變化以便提供期望的端接效果。

在一個(gè)實(shí)施例中，摻雜部分322中的每一者可以以與上波導(dǎo)305相同的類(lèi)型和相似的濃度被摻雜，并且摻雜部分324中的每一者可以以與下波導(dǎo)310相同的類(lèi)型和相似的濃度被摻雜。在替代實(shí)施例中，端接器部分322、324的摻雜類(lèi)型、濃度和/或摻雜分布可以被選擇為與調(diào)制器設(shè)備302不同，以便提供期望的端接效果。

可以用電壓信號(hào)(由電壓源326表示)來(lái)驅(qū)動(dòng)電觸頭3251-4，以在與每個(gè)端接器320相對(duì)應(yīng)的活動(dòng)區(qū)域兩端提供期望電壓。通過(guò)在端接器320兩端提供適當(dāng)?shù)钠?，可以至少部分地阻止?lái)自調(diào)制器設(shè)備的自由載流子雜散到鄰近于調(diào)制器設(shè)備302的其它未摻雜部分。在一個(gè)實(shí)施例中，將直流(dc)電壓在電觸頭3251,2兩端(或3253,4的兩端)施加到端接器。在一個(gè)實(shí)施例中，在調(diào)制設(shè)備302兩端驅(qū)動(dòng)范圍在約-1v和1v之間的電壓，并且可以用相當(dāng)?shù)闹绷麟妷?例如，1v)來(lái)驅(qū)動(dòng)端接器3201,2。在另一實(shí)施例中，端接器320的電觸頭325可以接地。在另一實(shí)施例中，在端接器320的電觸頭325兩端施加交流(ac)電壓。

每個(gè)端接器320的一些部分可以在空間上與調(diào)制設(shè)備由緩沖區(qū)寬度(wbuffer)隔開(kāi)，該寬度可以不同于端接器320和/或調(diào)制設(shè)備302地被摻雜，或者可以是完全未摻雜的。在一些實(shí)施例中，調(diào)制器設(shè)備302的摻雜部分可以被設(shè)置在另外的未摻雜的區(qū)域中。在一些情況下，圍繞調(diào)制設(shè)備302的未摻雜區(qū)域可能是必要的，以提供與其它部件(例如，也在soi布置的表面層中形成的其他部件)的電隔離。換言之，未摻雜的區(qū)域通常提供明顯更大的電阻，可用于將一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與另一驅(qū)動(dòng)信號(hào)相隔離。

在圖3a的示例中，端接器3201的兩個(gè)摻雜部分3221和3241與調(diào)制設(shè)備302相隔基本上相同的緩沖區(qū)寬度。端接器3202可以與調(diào)制器設(shè)備302相隔與端接器設(shè)備3201相同或者不同的緩沖區(qū)寬度。將在圖3d中看到，端接器的不同摻雜部分和調(diào)制器設(shè)備之間的間隔可以變化。通?？梢詮拇蠹s零到10微米之間的值中選擇緩沖區(qū)寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以從約0.1和5微米之間的值選擇緩沖區(qū)寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖區(qū)寬度可以是約1-2微米。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖區(qū)寬度可以小于1微米，例如約0.1至0.5微米。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖區(qū)寬度可以小于0.1微米。在一個(gè)實(shí)施例中，端接器320的一些部分可以與調(diào)制器設(shè)備302的對(duì)應(yīng)部分相鄰(即，直接接觸)，使得對(duì)于那些部分，緩沖區(qū)寬度大約為零。

附圖3b和3c示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的用于示例性非端接的調(diào)制器設(shè)備和示例性端接的調(diào)制器設(shè)備的等效電路圖。在布置335中，調(diào)制器302被未摻雜部分340(諸如上述討論的表面層101的部分)包圍。與調(diào)制器設(shè)備302的摻雜波導(dǎo)的電阻率相比，未摻雜部分340的電阻率相對(duì)較大；因此，未摻雜部分的阻抗對(duì)應(yīng)于較大的rc時(shí)間常數(shù)。此外，未摻雜部分兩端的電壓被允許浮動(dòng)。盡管在此討論了非端接和端接的調(diào)制器設(shè)備的具體示例，但是在一些實(shí)施例中調(diào)制器設(shè)備可能具有與這些示例不同的電學(xué)性質(zhì)。例如，根據(jù)調(diào)制器幾何形狀，等效電路圖可以包括二極管元件(即，對(duì)應(yīng)于p-n結(jié))或附加電阻元件。

當(dāng)調(diào)制器設(shè)備302被適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)驅(qū)動(dòng)以調(diào)制光信號(hào)時(shí)，一定量的自由載流子(即，空穴和/或電子)可能從調(diào)制器設(shè)備的波導(dǎo)雜散到周?chē)奈磽诫s部分340中。因?yàn)槲磽诫s的部分具有較大的時(shí)間常數(shù)且未被驅(qū)動(dòng)到特定的電壓，在沒(méi)有調(diào)節(jié)的情況下，電荷可能緩慢地從未摻雜的部分積累和/或耗散。反過(guò)來(lái)，電荷的緩慢累積和耗散趨向于通過(guò)引起光信號(hào)隨時(shí)間的緩慢上升和/或下降(即，衰頹)而使對(duì)經(jīng)過(guò)的光信號(hào)的調(diào)制劣化。對(duì)于諸如pam-4、pam-8、pam-16等之類(lèi)的多級(jí)調(diào)制器，衰頹的影響尤其明顯，并且其可能在效果上阻止調(diào)制器以更快的調(diào)制速度(1gb/s、10gb/s、28gb/s、等等)操作。

圖3c示出了與圖3a的布置300相對(duì)應(yīng)的電路圖。布置345示出了與調(diào)制器設(shè)備302分別由未摻雜部分348、349分隔開(kāi)的端接器3201,2。未摻雜部分348、349的電學(xué)性質(zhì)通常與所選緩沖區(qū)寬度的性質(zhì)(其涉及該部分的特征阻抗)相對(duì)應(yīng)?？梢赃x擇緩沖區(qū)寬度以及端接器3201,2的性質(zhì)(例如，尺寸和摻雜濃度)以提供用于端接的期望的電學(xué)性質(zhì)。如上所述，未摻雜的部分可能是必要的，以提供調(diào)制器設(shè)備302的電隔離。然而，由于未摻雜的部分表現(xiàn)出比相應(yīng)的端接器部分大得多的電阻率，所以可以選擇與對(duì)應(yīng)于未摻雜部分的優(yōu)選的電阻(和rc值)相對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)寬度。在一個(gè)示例中，可以選擇相對(duì)較小的緩沖區(qū)寬度(例如，約1-2微米)，使得與具有調(diào)制器設(shè)備302而沒(méi)有終結(jié)器320的布置相比，未摻雜部分的電阻和相應(yīng)的rc值被減小。

可以?xún)?yōu)選地選擇緩沖區(qū)寬度來(lái)在一定程度上控制衰頹，使得衰頹的影響降低到可接受的水平。此外，通過(guò)用電壓(例如，使用電壓源326、347)驅(qū)動(dòng)端接器的電觸頭，從未摻雜部分累積和/或耗散的電荷也可能受到影響，這提供了另一程度上對(duì)衰頹的控制并進(jìn)一步減輕其效果。每個(gè)端接器本質(zhì)上包括許多自由載流子(即，電子和空穴)，并且此數(shù)目可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)端接器兩端的電壓來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)載流子從附近的調(diào)制器設(shè)備雜散到端接器時(shí)，可以通過(guò)受到偏置的端接器的操作來(lái)大體上抵消調(diào)制器設(shè)備內(nèi)的載流子濃度的相應(yīng)變化。

通常，可以通過(guò)調(diào)制器設(shè)備周?chē)鷧^(qū)域的rc時(shí)間常數(shù)的影響來(lái)控制信號(hào)衰頹，無(wú)論這些區(qū)域是摻雜還是未摻雜的。在一些實(shí)施例中，調(diào)制器設(shè)備和端接器可以具有基本上獨(dú)立于任何施加電壓的性質(zhì)。在這種情況下，可以將控制摻雜濃度用作調(diào)整時(shí)間常數(shù)的主要方法，因?yàn)樵撚绊憣⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)調(diào)整施加在端接器兩端的電壓的任何影響。然而，在一些實(shí)施例中，調(diào)制器設(shè)備和端接器具有依賴(lài)電壓的電學(xué)性質(zhì)。大多數(shù)硅基的調(diào)制器可能會(huì)是這種情況。在這種情況下，施加在端接器兩端的電壓量可能影響周?chē)鷧^(qū)域的時(shí)間常數(shù)(從調(diào)制器設(shè)備角度看)。因此，可以既選擇摻雜濃度又選擇電壓來(lái)控制時(shí)間常數(shù)以及減少信號(hào)衰頹。

圖3d示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設(shè)備。具體地，圖3d示出了布置350中的調(diào)制設(shè)備302和端接器3601、3602的俯視圖。布置350與圖3a的布置300主要不同于端接器的大小和/或設(shè)置。如圖所示，端接器3601的下?lián)诫s部分3641與下波導(dǎo)310相隔緩沖區(qū)寬度wbuffer，而上摻雜部分3642基本上與上波導(dǎo)305相鄰。在替代實(shí)施例中，上部摻雜部分不必與上波導(dǎo)相鄰，但可以相隔不同于wbuffer的寬度。如圖所示，上摻雜部分3642的長(zhǎng)度大于下?lián)诫s部分3641的長(zhǎng)度，并且兩個(gè)摻雜部分在公共端面366處橫向?qū)R；端接器3602相對(duì)于端面368被類(lèi)似地配置。在替代實(shí)施例中，摻雜部分可以不共享公共端面，而是一個(gè)摻雜部分可能橫向延伸超過(guò)另一個(gè)。當(dāng)然，端接器3601,2可以包括與圖3a的描述一致的任何特征，例如摻雜部分的寬度不同。

根據(jù)所使用的調(diào)制和端接信號(hào)以及所使用的材料的性質(zhì)，端接器部分和調(diào)制器設(shè)備可以一體形成。在一個(gè)實(shí)施例中，端接器3601,2的上摻雜部分3621,2和上波導(dǎo)305可以形成單個(gè)摻雜區(qū)域。在將公共電壓驅(qū)動(dòng)到所有對(duì)應(yīng)的電觸頭(例如，接地或參考電壓)的情況下，這種單個(gè)摻雜區(qū)域可能是有用的。當(dāng)然，在端接器和調(diào)制器設(shè)備的相應(yīng)部分之間需要有最小緩沖區(qū)域以使兩個(gè)區(qū)域電隔離的情況下，這可能是不可能的。

圖4示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的多段電光調(diào)制設(shè)備的示意圖。在布置400中，多個(gè)調(diào)制器設(shè)備410、420、430通過(guò)跡線414、424、434連接到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器電路415、425、435。跡線414、424和434中的每一者耦接到來(lái)自電觸頭4131-5、4231-m、和4331-n的相應(yīng)電觸頭。為了簡(jiǎn)單和清楚的說(shuō)明，未示出從驅(qū)動(dòng)電路415、425、435到布置在下波導(dǎo)412、422和432上的電觸頭的相應(yīng)跡線。

如圖所示，調(diào)制器設(shè)備410、420相隔寬度w1，并且調(diào)制器設(shè)備420、430相隔寬度w2，未摻雜的部分被設(shè)置在這些間隔寬度內(nèi)。通過(guò)優(yōu)選地選擇寬度w1和w2，由各個(gè)調(diào)制器設(shè)備410、420、430之間的未摻雜部分引起的衰頹可被相鄰的調(diào)制器設(shè)備控制(并且其影響至少部分地被減輕)。類(lèi)似于上述端接器的結(jié)構(gòu)，每個(gè)調(diào)制器設(shè)備包括(對(duì)齊的)摻雜部分，并且在工作期間由電信號(hào)驅(qū)動(dòng)。因此，可以通過(guò)優(yōu)先布置隨后的調(diào)制器設(shè)備來(lái)執(zhí)行控制在任何特定調(diào)制器設(shè)備處出現(xiàn)的衰頹的能力。在該示例中，不需要單獨(dú)的端接器設(shè)備來(lái)執(zhí)行控制調(diào)制器設(shè)備之間的衰頹的功能。盡管驅(qū)動(dòng)電路415、425、435可以驅(qū)動(dòng)隨時(shí)間變化的調(diào)制信號(hào)，但已知的電壓信號(hào)被驅(qū)動(dòng)到調(diào)制器設(shè)備410、420、430的事實(shí)可以允許進(jìn)一步控制在未摻雜的部分中出現(xiàn)的電荷累積和電荷耗散。

在一個(gè)實(shí)施例中，可以在調(diào)制器設(shè)備序列的各端添加端接器。在圖4的示例中，端接器可以被設(shè)置在調(diào)制器設(shè)備410的左側(cè)，并且另一端接器可以被設(shè)置在序列中的最后一個(gè)調(diào)制器設(shè)備(未示出)的右側(cè)。因此，端接器可以提供對(duì)由調(diào)制器設(shè)備序列的頭部端和尾部端的自由載流子的雜散引起的衰頹的控制，而每個(gè)單獨(dú)的調(diào)制器設(shè)備可以?xún)?yōu)選地間隔開(kāi)以控制由調(diào)制器設(shè)備之間的自由載流子的雜散引起的衰頹。

雖然在多段調(diào)制器中僅放置調(diào)制器設(shè)備可以提供對(duì)調(diào)制器衰頹的一些控制，但是調(diào)制器設(shè)備的相對(duì)接近可能引發(fā)某些對(duì)電選路和光選路的考慮。在一些情況下，可能需要較長(zhǎng)的跡線414、424、434，以便將調(diào)制器設(shè)備耦接到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路415、425、435。因此，較長(zhǎng)的各個(gè)跡線產(chǎn)生了附加的阻抗(例如，電阻、自感、自電容)以及這些較長(zhǎng)跡線之間的相互作用(例如，互感、互電容)。這種附加阻抗可能會(huì)消極地影響調(diào)制器的效率，從而需要更大的功率來(lái)執(zhí)行特定量的調(diào)制。

然而，在一些實(shí)施例中，端接器可以用于控制調(diào)制器的衰頹，并同時(shí)保持合適的跡線長(zhǎng)度和配置。圖5示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的包括端接器部分的多段電光調(diào)制設(shè)備的示意圖。

在布置500中，多個(gè)調(diào)制器設(shè)備410、420通過(guò)跡線510、521連接到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器電路415、425。跡線510、521可以包括多個(gè)單獨(dú)跡線。再次，為了簡(jiǎn)單和清楚的說(shuō)明，未示出從驅(qū)動(dòng)器電路415、425到設(shè)置在下波導(dǎo)412、422上的電觸頭的相應(yīng)跡線。

端接器512、515、522和525中的每一者與相應(yīng)的調(diào)制器設(shè)備410、420相隔相同或不同大小的緩沖區(qū)寬度。例如，端接器512的上摻雜部分513與上波導(dǎo)411相隔寬度w3，并且端接器512的下?lián)诫s部分514與下波導(dǎo)412相隔寬度w4。與上述說(shuō)明一致，間隔寬度可以是相同的或不同的，或者在一些情況下可以為零(即，相鄰部分或一體形成的部分)。

在端接器515(對(duì)應(yīng)于調(diào)制器設(shè)備410)和端接器522(對(duì)應(yīng)于調(diào)制器設(shè)備420)之間是具有寬度w5的波導(dǎo)部分。該波導(dǎo)部分可以是未摻雜的并表現(xiàn)出高電阻率；然而，由于端接器515、522的放置，可以控制或減輕由調(diào)制器設(shè)備410、420附近的未摻雜波導(dǎo)引起的衰頹影響。在控制或減輕了衰頹影響的情況下，可以選擇隔開(kāi)調(diào)制器設(shè)備410、420的寬度w5來(lái)允許每個(gè)調(diào)制器設(shè)備被優(yōu)選地設(shè)置在其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器電路415、425附近。因此，可以自由地選擇跡線510、521的長(zhǎng)度和/或布置以最小化跡線的阻抗，和/或基于調(diào)制器的任何其它路由或性能考慮。在這方面，與不使用分立端接器的其他實(shí)施例相比，將分立的端接器包括在調(diào)制器設(shè)備序列中的實(shí)施例可能是有利的。

當(dāng)然，端接器和調(diào)制器設(shè)備的其它布置也是可能的。在一個(gè)替代實(shí)施例中，可以以交替的方式布置端接器設(shè)備和調(diào)制器設(shè)備。在該實(shí)施例中，可以使用單個(gè)端接器來(lái)針對(duì)兩個(gè)調(diào)制器設(shè)備控制衰頹影響。在另一替代實(shí)施例中，可以在每n個(gè)調(diào)制器設(shè)備之后設(shè)置端接器。

圖6示出了根據(jù)本文所述的實(shí)施例的用于調(diào)制光信號(hào)的方法。方法600通常可以與本文公開(kāi)的各種調(diào)制設(shè)備一起使用。

方法600開(kāi)始于框605，其中接收沿波導(dǎo)的長(zhǎng)度傳播的光信號(hào)。波導(dǎo)可以由多個(gè)波導(dǎo)部分組成，每個(gè)波導(dǎo)部分被不同地?fù)诫s并且至少部分地重疊。波導(dǎo)部分可以形成siscap調(diào)制器，其可以包括設(shè)置在波導(dǎo)部分之間的重疊區(qū)域中的介電材料。

在框615處，第一電信號(hào)被施加在波導(dǎo)的第一部分兩端，使用自由載流子分散效應(yīng)來(lái)調(diào)制光信號(hào)。波導(dǎo)的第一部分可以是分立的調(diào)制部分，其包括在每個(gè)波導(dǎo)部分上的電觸頭，并且第一電信號(hào)被施加在電觸頭兩端。

在框625處，第二電信號(hào)施加在波導(dǎo)的第二部分兩端。第二電信號(hào)的施加減輕了來(lái)自波導(dǎo)的第一部分的衰頹。例如，可以通過(guò)減少?gòu)恼{(diào)制部分雜散到調(diào)制部分周?chē)南噜徫磽诫s區(qū)域的自由載流子來(lái)減輕衰頹。波導(dǎo)的第二部分可以是設(shè)置在第一部分附近的第二調(diào)制部分，或者它可以是單獨(dú)的端接部分。波導(dǎo)的第二部分的一部分可以與波導(dǎo)的第一部分的一部分一體形成。在第二調(diào)制部分的情況下，第二電信號(hào)可以操作以進(jìn)一步對(duì)經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。在端接部分的情況下，該信號(hào)可以是任何可行的信號(hào)，包括dc信號(hào)。框625與框615可以在時(shí)間上至少部分地重疊。方法600在完成框625之后結(jié)束。

在前述內(nèi)容中，參考了本公呈現(xiàn)的實(shí)施例。然而，本公開(kāi)的范圍不限于具體描述的實(shí)施例。相反，想到了用所描述的特征和要素的任何組合(無(wú)論它們是否涉及不同的實(shí)施例)來(lái)實(shí)現(xiàn)和實(shí)踐所考慮的實(shí)施例。此外，雖然本文公開(kāi)的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于其他可能的解決方案或超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但是給定實(shí)施例是否實(shí)現(xiàn)特定優(yōu)點(diǎn)并不限制本公開(kāi)的范圍。因此，前述方面、特征、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅是說(shuō)明性的，并且不被認(rèn)為是所附權(quán)利要求的元素或限制，除非在權(quán)利要求中明確地?cái)⑹觥?/p>

附圖中的流程圖和框圖示出了根據(jù)各種實(shí)施例的系統(tǒng)或方法的可能實(shí)現(xiàn)方式的架構(gòu)、功能和操作。還應(yīng)注意的是，在一些替代的實(shí)施方式中，框中記錄的功能可能不按照?qǐng)D中所示的順序進(jìn)行。例如，依次示出的兩個(gè)框?qū)嶋H上可能基本上同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可能以相反的順序執(zhí)行這些框，這取決于所涉及的功能。

鑒于以上，本公開(kāi)的范圍由所附權(quán)利要求確定。