一种行波电极结构、光调制器及实现方法与流程

本发明涉及半导体集成电路光电，尤其涉及一种行波电极结构、含有行波电极结构的光调制器以及行波电极结构的实现方法。

背景技术：

1、光调制器的电极结构通常分为集总电极和行波电极两种。其中，集总电极适用于尺寸较小的器件；而对于常用的基于载流子耗尽型的马赫曾德尔调制器，由于其尺寸通常可达到毫米量级，在高频信号驱动下，必须作为分布式器件处理，故其驱动电极需要选择行波电极结构。

2、在设计光调制器的行波电极时，通常需要满足三个方面条件：第一是行波电极上具有最小的微波损耗；第二是折射率匹配，即行波电极的电信号与光信号传输速率相近；第三是阻抗匹配，即行波电极的特征阻抗需要与微波系统中标准端口阻抗兼容，减少反射损耗。因此，设计行波电极需具有较大的设计自由度和匹配范围，来调控行波电极的传输特性。

3、然而，对于目前应用比较广泛的gsg(地-信号-地)型共面波导或者gs(地-信号)型共面波导型行波电极结构而言，如图1-图2所示，只能通过变化信号线(信号电极)与地线(屏蔽电极)的电极宽度和电极之间的距离，来改变电极的传输特性，往往难以达到设计要求。

4、因此，有必要提供一种新型的调制器行波电极结构设计，以克服传统gsg型共面波导或者gs型共面波导型行波电极结构存在的上述不足，提高行波电极的参数设计自由度和匹配范围。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种行波电极结构、光调制器及实现方法。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种行波电极结构，包括：

4、屏蔽电极；

5、信号电极，平行于所述屏蔽电极设置；

6、辅助电极，并联设于所述信号电极的侧面；

7、其中，通过调节所述辅助电极的宽度和形状及其与所述屏蔽电极之间距离，调整使行波电极的集总参数接近目标值。

8、进一步地，所述辅助电极并联设于所述信号电极的单侧或两侧。

9、进一步地，所述辅助电极与所述信号电极平行设置。

10、进一步地，所述信号电极、所述辅助电极与所述屏蔽电极共面设置。

11、进一步地，所述辅助电极形状包括直线型或具有周期性结构单元的组合线型。

12、进一步地，所述周期性结构单元包括折线组合结构或波浪线结构。

13、本发明还提供一种光调制器，含有上述的行波电极结构。

14、本发明还提供一种行波电极结构的实现方法，包括以下步骤：

15、步骤s01：通过电磁场仿真，得到设有信号电极和屏蔽电极的行波电极初始结构；

16、步骤s02：在信号电极的侧面添加与其并联的辅助电极，并使得添加辅助电极后引起的信号电极的总电阻和总电感的变化率满足第一阈值；

17、步骤s03：在保持信号电极与辅助电极之间相对距离不变条件下，对信号电极与屏蔽电极之间的第一距离进行扫描，使得行波电极的单位长度寄生电感与电感目标值之间的差异率满足第二阈值；

18、步骤s04：在保持第一距离不变条件下，对辅助电极与屏蔽电极之间的第二距离进行扫描，使得行波电极的单位长度寄生电容与电容目标值之间的差异率满足第三阈值；

19、步骤s05：继续通过电磁场仿真，得到行波电极的单位长度电阻和单位长度电导，并通过对单位长度寄生电感、单位长度寄生电容、单位长度电阻和单位长度电导进行迭代优化，得到行波电极最终结构。

20、进一步地，所述行波电极结构包括gsg型共面波导型行波电极结构或gs型共面波导型行波电极结构。

21、由上述技术方案可以看出，本发明通过在常规信号电极的单侧或两侧添设并联的辅助电极的方式，可利用辅助电极的宽度、形状，以及信号电极与屏蔽电极之间的第一距离、辅助电极与屏蔽电极之间的第二距离等多个变量，在器件仿真时对行波电极的单位长度寄生电感、单位长度寄生电容、单位长度电阻和单位长度电导等集总参数值进行迭代提取，得到优化的行波电极结构，因而克服了传统gsg或者gs行波电极结构只能通过变化信号电极与屏蔽电极的宽度和电极之间的距离来改变电极的传输特性，而难以对各集总参数进行独立控制的不足，从而通过增加行波电极的可调参数，有效提高了行波电极的参数设计自由度和匹配范围，获得极大的优化设计空间。

技术特征：

1.一种行波电极结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的行波电极结构，其特征在于，所述辅助电极并联设于所述信号电极的单侧或两侧。

3.根据权利要求1所述的行波电极结构，其特征在于，所述辅助电极与所述信号电极平行设置。

4.根据权利要求1所述的行波电极结构，其特征在于，所述信号电极、所述辅助电极与所述屏蔽电极共面设置。

5.根据权利要求1所述的行波电极结构，其特征在于，所述辅助电极形状包括直线型或具有周期性结构单元的组合线型。

6.根据权利要求5所述的行波电极结构，其特征在于，所述周期性结构单元包括折线组合结构或波浪线结构。

7.一种光调制器，其特征在于，含有权利要求1-6任意一项所述的行波电极结构。

8.一种行波电极结构的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的行波电极结构的实现方法，其特征在于，所述行波电极结构包括gsg型共面波导型行波电极结构或gs型共面波导型行波电极结构。

技术总结本发明公开了一种行波电极结构、光调制器及实现方法，行波电极结构包括：屏蔽电极；信号电极，平行于所述屏蔽电极设置；辅助电极，并联设于所述信号电极的侧面；其中，通过调节所述辅助电极的宽度和形状及其与所述屏蔽电极之间距离，调整使行波电极的集总参数接近目标值。本发明通过在常规信号电极的单侧或两侧添设并联的辅助电极的方式，可增加行波电极的可调参数，从而有效提高了行波电极的参数设计自由度和匹配范围，能获得具有更佳折射率匹配和阻抗匹配效果的光调制器，并获得极大的优化设计空间。技术研发人员：季祥海,刘林林,郭奥受保护的技术使用者：上海集成电路研发中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19