[发明专利]带有具有增强灵敏度的光传感器的系统

说明书

相关申请

本申请是2009年10月23日提交的名为“System Having Light Sensor With Enhanced Sensitivity”的美国专利申请序列号12/589,501的继续申请，此处并入其全部内容。另外，本申请涉及2009年2月19日提交的名为“Optical Device Having Light Sensor Employing Horizontal Electrical Field”的美国专利申请序列号12/380,016，此处并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及光学器件且更具体而言涉及具有光传感器的器件。

背景技术

光学和/或光电子器件在通信应用中的使用不断增加。这些器件可以包括从波导接收光信号的光传感器。这些光传感器通常采用吸收接收的光信号的光吸收材料。在光传感器的操作期间，在光吸收材料两端施加电场。当光吸收材料吸收光信号时，电流流经光吸收材料。因此，通过光吸收材料的电流的水平指示被光吸收材料接收的光信号的强度。

光学和/或光电子器件上的波导通常由硅制成。因为硅不吸收具有在通信应用中使用的波长的光信号，硅通常并不有效地用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。对照地，锗是可以吸收这些光信号的材料并因此通常用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。

当波导具有亚微米尺寸的剖面时，这些光传感器能够实现适当的速度。然而，当与具有这些尺寸的波导一同使用时，这些光传感器与不希望的高的光学损耗相关。而且，在很多通信应用中使用的波导采用较大的波导。当这些光传感器与较大波导一同使用时，它们一般损失速度且变得与不希望的暗电流水平相关。而且，这些光传感器在低的光水平可能具有不希望的低的灵敏度。 

由于上述原因，对于改善的光传感器存在需要。

发明内容

光学器件包括基底上的波导和光传感器。该光传感器包括脊，该脊从位于脊的相对面上的平板区域延伸。脊包括倍增层和吸收层。吸收层布置为接收来自波导的光信号中的至少一部分。另外，吸收层响应于接收光信号的光子产生空穴和电子对。倍增层布置为接收在吸收层中产生的电子且响应于接收电子产生附加电子。

器件还可以包括用作脊中的电场的源的场源。场源可以配置为使得电场基本平行于基底。例如，在一些示例中，脊包括顶部和平板区域之间的侧面。场源每个均可以接触侧面之一且被场源接触的侧面可以位于光吸收介质的相对面上。因此，所得的电场能够在脊的侧面之间行进。

附图说明

图1A至1D说明具有配置成从波导接收光信号的光传感器的光学器件。图1A是器件的透视图。

图1B是图1A中示出的器件沿着标记为B的线截取的剖面图。

图1C是图1A中示出的器件沿着标记为C的线截取的剖面图。

图1D是图1C中示出的光学器件沿着标记为C的线截取且平行于波导的纵轴延伸的剖面图。

图2是其中波导包括水平椎体的光学器件的顶视图。

图3A至图8说明产生根据图1A至1D构建的光学器件的方法。

具体实施方式

光学器件包括基底上的光传输介质。器件还包括配置成引导光信号通过光传输介质的波导。光学器件还包括光传感器。光传感器包括脊，脊从位于脊的相对面上的平板区域延伸。脊包括倍增层和吸收层。吸收层布置为接收来自波导的光信号中的至少一部分。另外，吸收层响应于接收光信号的光子产生空穴和电子对。倍增层布置为接收在吸收层中产生的电子且响应于接收电子产生附加电子。光传感器响应于单个光子的接收而产生多个电子的能力增强了的光传感器的灵敏度。

另外，光传感器包括用于在光传感器操作期间在脊中产生电场的场源。从下面可以明显看出，该电场可以与光传感器中的光传输介质和光吸收介质之间的界面相互作用。电场和该界面之间的相互作用是光传感器中的暗电流的源。场源可以布置为使得电场基本平行于基底且相应地还基本平行于该界面。形成平行于该界面的电场能够减小光传感器中的暗电流。因此，光传感器可以与减小的暗电流和增加的灵敏度二者相关。

另外，波导的宽度可以在光信号进入光吸收介质之前逐渐变小。因此，光吸收介质可以具有比波导的宽度小的宽度。减小的宽度增加了光传感器的速度。因此，即使当与通信应用中常见的波导大小一同使用时，光传感器可以具有希望的速度和暗电流水平，同时还具有与在较大波导上建立的光传感器相关的减小的光学损耗。