[发明专利]一种基于高阶模的光电探测器

说明书

本发明公开了一种基于高阶模的光电探测器，涉及光电探测技术领域，基于高阶模的光电探测器包括探测器本体和模式转换器，探测器本体包括硅衬底，模式转换器设于所述硅衬底一侧，用于将光电探测器的入射光的基模转换为高阶模式后传输给所述硅衬底。本发明提供的基于高阶模的光电探测器，提高了光电探测器的饱和吸收阈值，减少光与金属通孔的相互作用，提高器件线性度和响应度，增加器件带宽。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种基于高阶模的光电探测器。

背景技术

硅基光子芯片具备与标准半导体工艺兼容，成本低，集成度高的优点，逐渐被业界广泛采用。在光通信领域，硅基光子的接收端通常使用到的器件为波导型锗硅光电探测器。

目前的波导型锗硅光电探测器都是采用基模的模式入射，由于基模的模场在波导中心很强，所以容易导致锗吸收区局域达到饱和吸收，劣化器件的线性度、响应度和带宽。

同时，波导型锗硅光电探测器一般是左右对称结构，当采用基模的模式入射时，吸收区上金属通孔正好置于光场分布最强处，光与吸收区上金属通孔相互作用会降低有效光电流的产生，进一步劣化器件性能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于高阶模的光电探测器，提高光电探测器的饱和吸收阈值，减少光与金属通孔的相互作用，提高器件线性度和响应度，增加器件带宽。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于高阶模的光电探测器，包括：

探测器本体，其包括硅衬底；

模式转换器，其设于所述硅衬底一侧，用于将光电探测器的入射光的基模转换为高阶模式后传输给所述硅衬底。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器为沿入射光传输方向左右对称的结构，所述模式转换器将入射光的基模转换为高阶偶数阶模式。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器为沿入射光传输方向左右非对称的结构，所述模式转换器将入射光的基模转换为高阶奇数或偶数阶模式。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器由多段梯形波导连接组合而成，或者为宽度连续变化的波导结构。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器的厚度大于等于所述硅衬底的厚度。

在上述技术方案的基础上，所述探测器本体还包括：

轻掺杂硅区，其设于所述硅衬底中，所述轻掺杂硅区由所述硅衬底的表面掺杂扩散至硅衬底内部；

至少一重掺杂硅区，其设于所述轻掺杂硅区中，所述重掺杂硅区由轻掺杂硅区表面掺杂扩散至轻掺杂硅区内部；

锗吸收区，其设于所述轻掺杂硅区上，且所述锗吸收区在所述轻掺杂硅区上的投影面为方形结构或者等腰梯形结构；

外延硅区，其环绕并覆盖于所述锗吸收区上；

外延硅掺杂区，其设于所述外延硅区中，所述外延硅掺杂区由所述外延硅区的表面掺杂扩散至所述外延硅区底部；

与所述重掺杂硅区数量相同的第一电极，其对应设于一所述重掺杂硅区上；

第二电极，其设于所述外延硅掺杂区上。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器的出口宽度为所述锗吸收区的宽度的0.5至1.5倍。

在上述技术方案的基础上，所述探测器本体包括两个重掺杂硅区和两个第一电极，且所述第一电极对应设于一个重掺杂硅区上，且所述第一电极在所述硅衬底上的投影面积小于所述重掺杂硅区在所述硅衬底上的投影面积。