[发明专利]硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器

权利要求书

1、一种硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，该电光调制器由制作在绝缘体上硅SOI衬底上的两个法布里-珀罗谐振腔(4)串联而成，该两个法布里-珀罗谐振腔(4)采用游标式级联的形式串联形成级联谐振腔结构的低功耗电光调制器。

2、根据权利要求1所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，所述法布里-珀罗谐振腔(4)由两个布拉格光栅(3)与位于该两个布拉格光栅之间的脊形波导(1)构成，布拉格光栅(3)作为该法布里-珀罗谐振腔(4)的反射镜。

3、根据权利要求2所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，所述布拉格光栅(3)与位于该两个布拉格光栅之间的脊形波导(1)采用刻蚀方式形成于SOI衬底上，具体形成过程包括：

在SOI衬底上刻蚀形成三个平行排列的布拉格光栅(3)，刻蚀深度为1微米，即将SOI衬底的顶层硅刻透，第一个布拉格光栅与第二个布拉格光栅之间的间隔L1＝337微米，第二个布拉格光栅与第三个布拉格光栅之间的间隔L2＝375微米，每个布拉格光栅包括三个光栅指，每个光栅指的厚度L_si＝150纳米，两个光栅指之间的间隔L_air＝150纳米；

沿与布拉格光栅垂直的方向在SOI衬底的中间部分形成一定宽度的脊形波导台面。

4、根据权利要求3所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，对于每个光栅指的厚度L_si与两个光栅指之间的间隔L_air，满足布拉格光栅的中心波长为光通讯波长，两个法布里-珀罗谐振腔腔长都与光通信波长满足布拉格反射条件，并且设计成游标式级联的形式。

5、根据权利要求2所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，该电光调制器进一步包括：在构成该法布里-珀罗谐振腔的两个布拉格光栅与位于该两个布拉格光栅之间脊形波导的两侧SOI衬底平板区(2)，采用离子注入方式形成的重掺杂P区(5)和重掺杂N区(6)，电光调制时折射率变化区域处于硅波导层中重掺杂P区(5)和重掺杂N区(6)之间的范围内。

6、根据权利要求5所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，该电光调制器进一步包括：在重掺杂P区(5)和重掺杂N区(6)上制作的正电极和负电极。

7、根据权利要求6所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，在所述正电极和负电极上施加电压信号，波导有源区内载流子浓度发生变化，根据等离子体色散效应，此区域的波导折射率相应改变，谐振腔的谐振频率发生变化，使得光信号在调制前处于或偏离谐振频率，调制后偏离或处于谐振频率，以实现对光信号调制。

8、根据权利要求2所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，每个法布里-珀罗谐振腔(4)都有若干谐振频率，谐振频率与谐振腔腔长满足布拉格条件。

9、根据权利要求2所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，两个法布里-珀罗谐振腔(4)腔长相同或不同，在腔长相同时，级联谐振腔的谐振频率和自由频谱范围，与单个谐振腔的谐振频率和自由频谱范围一致，但是谐振峰更尖锐，信号光频率远离谐振频率时透过率更低。

10、根据权利要求2所述的硅基级联谐振腔结构的低功耗电光调制器，其特征在于，可只对单个法布里-珀罗谐振腔(4)进行直流或交流电压调制，也可对两个法布里-珀罗谐振腔(4)分别进行直流或交流电压调制。