硅光子调制器的平衡差分调制方案的制作方法

本发明涉及硅光子学和各种调制器领域，更具体地说，涉及用于平衡硅光子调制器的差分调制方案。

背景技术：

1、通信网络中的功耗随着数据速率的上升而增加。降低功耗的一种方法是降低光通信网络中使用的电光调制器的驱动电压。具体地，在紧凑的占地面积内以高调制效率(即低驱动电压)驱动硅光子调制器是一项持续的努力。

2、文献us2019/0162987a1提供了一种紧凑的结构，其中通过弯曲波导几何形状有效地减小了器件长度。然而，在这种器件几何形状中，很难实现光场和调制微波场的群速度匹配；因此，调制器的电光带宽将受到限制。

3、文献us9507237b2提出了一种用于驱动硅基mach-zehnder调制器(mzm)的差分调制方案，其操作依赖于通过自由载流子等离子体色散效应引起的光相变来调制光干涉。然而，所提出的驱动方案需要许多电极。

4、理想的mzm应该具有高电光带宽、高效率(即低驱动电压)、低插入损耗、紧凑的占地面积和操作稳定性等。然而，现有技术仍然缺乏一种电光调制器驱动方案，该方案在紧凑的占地面积内实现小驱动电压的调制。

技术实现思路

1、在一个实施例中，本发明涉及一种光子差分调制器，其中该调制器包括两个p-n结二极管，连接到至少一个信号电极(s)和至少一个反信号电极反信号电极是指由互补反相信号驱动的信号电极，以配置推拉驱动方案。在两个p-n结二极管中其中一个结中，p掺杂侧和n掺杂侧分别连接到s电极和s-bar电极。在两个p-n结二极管中另一个结中，p掺杂侧和n掺杂侧分别连接到s-bar电极和s电极。这两个结在各自的部分共享s-bar电极。两个p-n结二极管都通过片内偏置或外部偏置三通反向偏置。为了简单起见，这里没有示出直流偏置配置，这超出了本实施例的范围。

2、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器还包括两个或多个接地(g)电极，其可用于驱动rf场的电磁隔离。

3、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器还包括电极结构。

4、在光子差分调制器的一个实施例中，推拉式配置与传统的差分驱动方案相比，通过将每个p-n结从s电极驱动到s-bar电极，对给定相移的驱动电压减半，反之亦然，其中所述传统的差分驱动器方案的每个p-n结从s电极或s-bar电极驱动到地。

5、在另一个实施例中，光子差分调制器包括两个p-n结二极管，它们连接到至少一个信号(s)电极和至少一个反信号(s-bar)电极，配置为推拉驱动方案。在两个p-n结二极管中其中一个结中，p-n结的p掺杂侧和n掺杂侧分别连接到s电极和s-bar电极。在两个p-n结二极管中另一个结中，p-n结的p掺杂侧和n掺杂侧分别连接到s-bar电极和s电极。与之前描述的实施例相比，这两个结不共享s-bar电极。每个都有自己独立的s电极和s-bar电极，中间有一个接地电极。因此，两个p-n结二极管通过额外的s电极、s-bar电极和接地电极与各自的传输线互相解耦，以增加占地面积为代价，实现更容易的阻抗匹配。同样，两个p-n结都通过片内偏置或外部偏置三通进行反向偏置。

6、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器还包括三个或以上接地(g)电极，其可用于驱动rf场的电磁隔离。

7、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器包括电极结构。

8、在光子差分调制器的一个实施例中，与将每个p-n结从s或s-bar驱动到地的传统差分驱动方案相比，在推拉配置中通过将每个p-n结点从s电极驱动到s-bar电极将给定相移的驱动电压减半，反之亦然。

9、在另一个实施例中，如上所述的光子差分调制器包括连接到至少一个信号电极和至少一个以推拉驱动方案配置的反信号电极的两个p-n结二极管。与前面的实施例类似，这些结之一中的p掺杂和n掺杂侧分别连接到s电极和s-bar电极。在另一个结中，p掺杂侧和n掺杂侧分别连接到s-bar电极和s电极。这两个结通过交错电极结构在各自的部分共享s电极和s-bar电极，因此该设计减少了对额外电极的需求，并节省了器件占用空间。同样，两个p-n结都通过片内偏置或外部偏置三通进行反向偏置。

10、在另一个实施例中，本发明涉及一种具有交错电极设计的光子差分调制器，以在紧凑的占地面积内提供低驱动电压的调制。

11、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器进一步包括两个或多个接地(g)电极，其可用于驱动rf场的电磁隔离。

12、在光子差分调制器的一个实施例中，调制器包括电极结构。

13、在光子差分调制器的一个实施例中，推拉式配置与传统的差分驱动方案相比，通过将每个p-n结从s电极驱动到s-bar电极，对给定相移的驱动电压减半，反之亦然，其中所述传统的差分驱动器方案的每个p-n结从s电极或s-bar电极驱动到地。

14、在一个实施例中，本发明涉及如上所述的光子差分调制器，其中材料选自硅、铌酸锂(ln)、钛酸钡(bto)、iii-v族材料(例如inp、gaas、ingaas、ingaasp)和eo聚合物。

技术特征：

1.一种光子差分调制器，包括；

2.根据权利要求1所述的光子差分调制器，其中，各自的部分的所述s-bar电极在所述两个p-n结二极管之间共享。

3.根据权利要求1所述的光子差分调制器，其中，所述两个p-n结二极管是反向偏置的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光子差分调制器，进一步包括两个或以上接地(g)电极。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光子差分调制器，其中，所述调制器包括电极结构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光子差分调制器，其中，在推拉式配置中通过将每个p-n结从所述s电极驱动到s-bar电极对给定相移的驱动电压减半，反之亦然。

7.一种光子差分调制器，包括：

8.根据权利要求7所述的光子差分调制器，其中，所述两个p-n结二极管是反向偏置的。

9.根据权利要求7所述的光子差分调制器，进一步包括三个或以上接地(g)电极。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的光子差分调制器，其中，所述调制器包括电极结构。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的光子差分调制器，其中，在推拉式配置中通过将每个p-n结从所述s电极驱动到s-bar电极，对给定相移的驱动电压减半，反之亦然。

12.一种光子差分调制器，包括；

13.根据权利要求12所述的光子差分调制器，其中，所述两个p-n结二极管是反向偏置的。

14.根据权利要求12所述的光子差分调制器，进一步包括两个或以上接地(g)电极。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的光子差分调制器，其中，所述电极结构为

16.根据权利要求12至15中任一项所述的光子差分调制器，其中，在推拉式配置中通过将每个p-n结从所述s电极驱动到s-bar电极对给定相移的驱动电压减半，反之亦然。

17.根据权利要求1至16中所述的光子差分调制器由从硅、铌酸锂(ln)、钛酸钡(bto)、iii-v族材料(例如inp、gaas、ingaas、ingaasp)和eo聚合物中选择的材料制成。

技术总结本发明涉及光子差分调制器，更具体地，涉及用于差分驱动方案的不同电极配置，以降低给定相移和器件占用的驱动电压。所述实施例包括两个反向偏置的p‑n结，以推拉式配置从信号(S)驱动到反信号(S‑bar)。第一实施例在两个p‑n结之间共享S‑bar电极，以减少器件占用空间，但代价是阻抗匹配困难。第二实施例不包含任何共享电极，而是为了更容易的阻抗匹配而添加了额外的电极。具体而言，第二实施例将两个p‑n结与各自的传输线解耦，以便于阻抗匹配。第三实施例通过交错电极设计共享S电极和S‑bar电极，以减少器件占地面积，并通过传输线上的慢波效应使阻抗匹配更容易。技术研发人员：邱圣安,罗贤树,李强,萨利赫·亚尼克努尔受保护的技术使用者：先进微晶圆私人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2