[发明专利]可调谐载流子诱导波导光栅

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术，特别是指一种可调谐载流子诱导波导光栅。

背景技术

布拉格光栅在较窄波长范围内具有选择性反射或衍射的优异特性，能够在光通信、光传感、集成光学方面有着多种用途，如滤波器、谐振器、耦合器、传感器等。波导布拉格光栅能够使波导中传输满足λ_B＝N_effΛ波长的光反射向光入射相反方向，其中λ_B是反射中心波长，N_eff是布拉格波导光栅的有效折射率，Λ是布拉格波导光栅周期。现有的布拉格波导光栅是通过刻蚀、UV光照射等方法在波导芯层或芯层周围光场覆盖区域形成永久性布拉格波导光栅，如专利US5940568、US7639911B2、US6603559B2、US7440653B2d等。这些永久性光栅的反射波长与光栅周期、有效折射率有关，不随光栅长度变化。一旦这种永久性布拉格波导光栅形成，在工作过程中，该光栅将永久性存在，这就使得在使用中总有对应的波长被反射。只能够通过热光、电光等效应改变有效折射率或光栅周期，从而改变反射波长，使反射峰沿波长轴线平移。图2(a)是现有的一种刻蚀布拉格波导光栅1结构图。在波导芯层上表面浅刻蚀沟槽3，在波导上表面形成永久性布拉格波导光栅2。该光栅沿波导中光传输方向成均匀周期性分布，光栅周期为Λ，这种刻蚀光栅在使用中光栅结构不会产生大的变化。图2(b)是图2(a)光栅在热光效应下的透射谱线图，从图中可以看出在不同的电压下，透射谱强度变化较小，谱线不会消失，只沿着波长漂移。图3(a)是现有的另一种刻蚀布拉格波导光栅4，通过刻蚀在波导芯层两侧形成刻蚀光栅5，光栅同样沿着波导中光传输方向成均匀周期性分布，光栅周期为Λ。该侧面刻蚀布拉格波导光栅中的刻蚀沟槽6在使用中也不会产生大的变化，光栅结构将永久存在。当在不同环境温度下，由于其有效折射率发生改变，其光栅周期也有微弱变动，致使反射波长有所变化，而反射峰都将存在，如图3(b)所示。这种永久性布拉格波导光栅由于永久性反射某一波长，在波分复用等系统中会浪费大量信道，而降低数据传输能力。另外，永久性布拉格波导光栅通常因折射率变化较大，使得反射带宽较宽，将进一步降低有效信道数目、降低传输能力。同时这种布拉格波导光栅也会在其它应用方面存在制约，如用于光开关，当需要使λ₁由关的状态转为开的状态(即：使λ₁由滤波状态变为导波状态)，因该光栅只能通过热光、电光等效应使反射峰沿波长平移，总会同时使某一波长λ_n处于关的状态，这种特性限制了永久性布拉格波导光栅在多通道光开关里的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可调谐载流子诱导波导光栅，其可以用来制作光滤波器、光波长选择器、波分复用器、光开关、光调制器、光衰减器、上下路波分复用器等，在光电子波导器件与集成、光传感、光纤通信等领域有着广泛的应用。

本发明是一种一种可调谐载流子诱导波导光栅，包括：

一光传输波导；

周期型分布的P掺杂区，形成在光传输波导芯层内的一侧；

周期型分布的N掺杂区，远离P掺杂区，形成在光传输波导芯层上的另一侧，该P掺杂区和N掺杂区的中间形成一间隙；

所述载流子诱导波导光栅是在偏压下以抽空载流子的方式，实现波导导波的功能；在偏压下注入载流子或不注入载流子均能实现导波光栅的滤波功能，诱导波导光栅是沿光传输方向周期排列。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明阐述的一种可调谐载流子诱导波导光栅结构图；

图2(a)是现有的表面刻蚀布拉格波导光栅结构图；

图2(b)是现有的表面刻蚀布拉格波导光栅结构的热光调制透射光谱；

图3(a)是现有的侧面刻蚀布拉格波导光栅结构图；

图3(b)是现有的侧面刻蚀布拉格波导光栅结构的热光调制反射光谱；

图4(a)是本发明中一种PIN型载流子诱导波导光栅结构示意图；

图4(b)是图4(a)中PIN型载流子诱导波导光栅结构横截面示意图；

图5(a)是本发明中一种PN型载流子诱导波导光栅结构示意图；

图5(b)是图5(a)中PN型载流子诱导波导光栅结构横截面示意图；

图6是载流子诱导布拉格波导光栅在有、无载流子时反射光谱。