[发明专利]具有降低的残余振幅调制的基于硅的电光相位调制器

说明书

相关申请的相互参照

本申请要求于2005年1月28日提交的美国临时申请号60/652,608的权益。

技术领域

本发明涉及一种基于硅的电光相位调制器，以及更具体地涉及一种在绝缘硅(SOI)结构内形成且包含可调谐环形滤波器的调制器，其从本质上“消除”出现在调制的光输出信号上的(不需要的)振幅调制。

背景技术

在基于硅的平台中提供光调制的能力方面已取得了显著的进步，如在美国专利6,845,198中所公开的，所述专利在2005年1月18日发给R.K.Montgomery等人，以及转让给本申请的受让人。Montgomery等人的调制器以形成第一电导率类型的栅区以与第二电导率类型的主体区部分地重叠为基础，相对薄的介电层在栅区和主体区的邻近部分之间插入。控制在栅区和主体区中的掺杂以形成在电介质之上和之下的轻掺杂区，因此界定器件的有源区。有利地，光电场本质上与在有源器件区域中的自由载流子集中区相重合。因此，调制信号的施加引起在相同的时刻自由载流子在电介质两侧上的同时积聚、消耗或转换，这导致操作以超过10GHz的速度进行。

图1示出如在Montgomery等人的参考中所公开的基于硅的调制器器件的示例性装置。在此情况下，利用掺杂(即“有源”)硅层2(通常为多晶硅)的“SISCAP”结构1布置在绝缘硅(SOI)晶片4的相对薄的(亚微米)表面层3的掺杂部分之上，此薄的表面层3在本领域中通常称作“SOI层”。薄介电层5位于掺杂的有源多晶硅层2和掺杂的SOI层3之间，且所述层这样布置以便形成如图1所示的重叠，以界定器件的有源区。如上所述，自由载流子作为施加到SOI层3(VREF3)和/或多晶硅层2(VREF2)的电压的函数在介电层5的任一侧上积聚和消耗。自由载流子浓度的调制导致有源区中有效折射率的改变，因此引入沿波导(波导在垂直于纸的方向)传播的光信号的相位调制，该波导沿有源区形成。

当将这样的调制器构造为纯频率调制器(即，单边带)时，如图2所示的锯齿斜坡波形用于提供调制信号。特别是，输入信号用于将相位从0线性地改变到2π，然后几乎瞬时地返回到0(然后重复-模2π)。此线性相移导致固定的频率变换：ω₀＝δφ/δt。然而，对于这种基于自由载流子效应提供期望调制的调制器，出现一个问题。即，调制器的光吸收/衰减特征为在光路中的自由载流子的总数的函数。因此，调制光信号的相位的信号施加还影响光信号的振幅。这是有问题的，因为不需要的振幅调制在输出信号中引入了误差。图3示出此振幅调制的出现和在有关的频谱中的残余AM调制的信号分量。

因此，在本领域中遗留一个尽可能多地去除在基于SOI的电光相位调制器内存在的AM调制的需要。

发明内容

在现有技术中保留的需要由本发明解决，本发明涉及基于硅的电光相位调制器，以及更具体地，涉及一种在绝缘硅(SOI)结构内形成且包含集成的滤波装置的调制器，其从本质上“消除”出现在调制的光输出信号上的(不需要的)振幅调制。

根据本发明，形成的滤波装置包括至少一对滤波器，第一滤波器在振幅响应的近线性区(正或负)偏置，以及第二滤波器在相对的近线性区(即，分别为负或正)偏置。假定所述第一滤波器沿负斜率区偏置，那么振幅响应曲线移动以显示更多的延迟，以及振幅被降低。在此情况下，第二滤波器沿正斜率区偏置以便增加所述振幅。通过控制这两个滤波器的偏置点，因此，可实现“零”振幅响应，这允许提供纯相位调制。

在一实施方式中，可使用一对可调谐的环形谐振滤波器，因为充分理解了将这样的器件与基于SOI的电光调制器集成所涉及的处理过程。特别是，每一环的一段被掺杂并且耦合到电极，以提供期望的调谐，其中电压施加到所述掺杂区将改变所述环的有效折射率(以及因此改变滤波波长)。

通常，多个这样的滤波元件可组合使用，其中额外数量的元件用于通过增加滤波器响应中的极点和零点的数目，来改善调制器的相位和振幅响应的形状。

在下面的论述过程中以及通过参考附图，本发明的多个其它实施方式和方面将变得显而易见。

附图说明

现在参照附图，

图1在简化的横截面图中示出在绝缘硅(SOI)结构中形成的示例性电光相位调制器；

图2包括与图1的调制器有关的理想相位输入和理想频谱的图；

图3包括类似的相位图，而且还示出出现在图1的调制器中的振幅调制信号分量，包括残余AM分量的频谱也在图3中示出；