專利名稱：電-光調(diào)制器的制作方法
電-光調(diào)制器
政府資助
本發(fā)明在政府支持下利用 DARPA EPIC授予的第 HR0011-05-C-0027號資助款做出。美國政府擁有對本發(fā)明的某些權(quán) 利。
相關申請
本發(fā)明依據(jù)35 U. S. C. §119 (e),要求2006年9月22日提交的 美國臨時專利申請No. 60/846， 530、 2006年8月24日提交的美國臨時 專利申請No. 60/839， 975、 2006年8月24日提交的美國臨時專利申請 No. 60/839,919和2007年3月26日提交的美國臨時專利申請 No. 60/908， 004的優(yōu)先權(quán)，這些申請在此通過引用的方式納入本說明 書。
背景技術(shù)：
光在用作傳播信息的媒介時，具有許多優(yōu)點，諸如增加的速度和 帶寬。沿光纖傳輸光波在電信行業(yè)廣為應用。硅上光互連已經(jīng)成為下 一代計算系統(tǒng)的瓶頸。希望具有CMOS兼容的(CMOS-compatible)光 互連系統(tǒng)。


圖1是根據(jù)一個示例性實施方案的包括環(huán)形諧振器的光學調(diào)制器 的頂視圖的筒圖表示。
圖2是根據(jù)一個示例性實施方案的具有N-P-I-N結(jié)的光學環(huán)形諧 振器調(diào)制器的 一部分的側(cè)視圖。
圖3是根據(jù)一個示例性實施方案的光復用器的方框示意圖。
圖4是根據(jù)一個示例性實施方案的預制(fabricated)光復用器 的頂視圖。
圖5是根據(jù)一個示例性實施方案的系統(tǒng)的方框示意圖，該系統(tǒng)產(chǎn)生用于電-光調(diào)制器的預饋脈沖(prepulsed)驅(qū)動信號。
圖6是根據(jù)一個示例性實施方案的另一可選擇的預饋脈沖裝置的 框圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，參考了構(gòu)成該描述的一部分的附圖，附圖中以 圖示的形式示出了可以實施的具體實施方案。這些實施方案被足夠詳 細地描述，以使得本領域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，應理解，在不偏 離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其他實施方案，并可以做出結(jié)構(gòu) 的、邏輯的和電氣方面的改變。因而，下面對示例性實施方案的描述 不應被視為進行限制，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求確定。
硅調(diào)制器是CMOS兼容光互連系統(tǒng)的關鍵組件。在圖1中的100大 體上示出了基于硅微環(huán)諧振器的調(diào)制器，該調(diào)制器包括嵌有PIN結(jié)的 環(huán)形諧振器。該PIN結(jié)用于將自由載流子注入和抽出環(huán)110,自由載 流子又通過色散效應來改變構(gòu)成環(huán)110的硅的折射率。該環(huán)可以光學 地耦合到輸入/輸出——即"I/O"——波導113。在一個實施方案中， n+摻雜區(qū)115鄰近環(huán)110的外部被成形為環(huán)形。p+摻雜區(qū)120形成在 環(huán)110內(nèi)。可將觸點125、 130形成到上述摻雜區(qū)，將電壓源135施加 在這兩個觸點之間。
在圖1中可見，n+摻雜區(qū)120僅部分地圍繞環(huán)110延伸，因為與 波導113的光學接觸沒有為n+摻雜區(qū)120的連續(xù)留下空間。當p-i-n 結(jié)僅形成在環(huán)形諧振器的一部分上時，用不歸零碼，調(diào)制器的速度可 被限制到約400Mbps，因為當載流子擴散進入環(huán)的非p-i-n結(jié)部分的 區(qū)域時，這些載流子在反向偏置期間不能被有效地抽出，導致在連續(xù) 的邏輯"1"之后的下降時間較長。
在一個實施方案中，另外的n+摻雜區(qū)140形成在I/O波導113的 另一側(cè)，以形成接近閉合的p-i-n結(jié)。這個新的幾何構(gòu)造有助于確保 可以通過反向偏置該結(jié)而有效地抽出被注入上述環(huán)的載流子。因而， 工作速度可以顯著提高。已經(jīng)在4Gbps下獲得了高品質(zhì)的調(diào)制信號。 預期，該裝置和RF驅(qū)動器之間減小的接觸電阻和更好的阻抗匹配將導 致高于10Gbps的調(diào)制。在一個實施方案中，電荷被注入和抽出環(huán)110?？梢詎型、p型、 本征和n型硅形成四個同心環(huán)形摻雜區(qū)。本征區(qū)由環(huán)形腔110構(gòu)成。 該裝置的特性和與n-p二極管串聯(lián)的p-i-n二極管一樣。打開和關閉 的瞬態(tài)可以非常短暫，在一個實施方案中為小于30ps的數(shù)值，這導致 高數(shù)據(jù)率。
在一個實施方案中，環(huán)110具有約10微米的直徑，并被嵌入 n-p-i-n裝置中。使用CM0S兼容技術(shù)，該硅環(huán)可以被制造在絕緣體上 珪(silicon on insulator )晶片上。在一個實施方案中，環(huán)110是 環(huán)形諧振器。處于環(huán)110的諧振頻率的光多次圍繞該環(huán)傳播，并多次 與相同的載流子相互作用。因此，與一些其他諧振器相比，改變該環(huán) 形諧振器的光傳輸所需的載流子的總數(shù)較少。此外，可以使用更少的 功率來驅(qū)動載流子進、出活性區(qū)。
參考圖2描述另一可選擇的環(huán)形調(diào)制器200，圖2示出了環(huán)形諧 振器205的一部分的橫截面和頂視圖。在一個實施方案中，環(huán)形諧振 器200被制造在絕緣體上珪(silicon-on-insulator )襯底210上， 襯底210具有3mm厚的掩埋氧化物層。耦合到環(huán)205的波導215以及 該環(huán)自身均具有約"0nm的寬度和250nm的高度。該環(huán)的直徑是約 10-12/am,該環(huán)和I/O波導之間的間距是約200nm。在另外的實施方 案中，這些尺寸可以顯著不同。在一個實施方案中，可以在I/O波導 的每一端上形成一些納米錐(nano-taper)，以提高波導和入射光纖 (incoming optical fiber)之間的耦合效率。
在一個實施方案中，結(jié)可以與環(huán)205被一體形成?？梢哉f環(huán)205 -故嵌入該結(jié)中。該結(jié)包含外部環(huán)形n摻雜區(qū)220、夾在環(huán)形n摻雜區(qū) 220和環(huán)205之間的外部環(huán)形p摻雜區(qū)225以及在環(huán)205內(nèi)部的內(nèi)部n 摻雜區(qū)230。陽極觸點227可以被形成為電耦合到外部n摻雜區(qū)220， 陰極觸點228可以被形成為電耦合到內(nèi)部n摻雜區(qū)230。
在一個實施方案中，外部n摻雜區(qū)220和外部p摻雜區(qū)225被波 導215中斷。然而，如所示出的，它們可以連同被形成為耦合到n摻 雜區(qū)240的另外的陽極觸點，相鄰于該波導的另一側(cè)在相鄰的摻雜區(qū) 240和相鄰的p摻雜區(qū)245處延續(xù)。
合并了具有環(huán)形諧振器的N-P-I-N裝置的調(diào)制器200可以克服pin裝置的緩慢上升時間動態(tài)特性，而不需要脈沖整形。在一些實施 方案中，打開和關閉的瞬態(tài)極短暫，諸如小于30ps，這導致高數(shù)據(jù)率。 一些使用約IO微米的硅環(huán)的實施方案可以以大約400億比特每秒的速 度運作。
在一個實施方案中，裝置200對2V階躍電壓的瞬態(tài)響應可以具有 小于50ps的電過渡時間?？昭舛瓤梢栽?8ps內(nèi)達到10"/cm3，因此 可以預期來自該裝置的比特率超過40gbps。 N-P-I-N結(jié)構(gòu)引起超高速 過渡，因為上升和下降時間取決于二極管的關閉時間，而二極管的關 閉時間可以極短暫。在一個實施方案中，該裝置僅在二極管之一從開 狀態(tài)切換到關狀態(tài)的過渡時段期間才傳導，因此造成大約25ps的短暫 的電過渡時間。注意，與此相反，正向偏置的P-I-N 二極管要花費大 約lnm來達到穩(wěn)定狀態(tài)。通過借助仔細設計PN結(jié)來控制電荷注入量， 實現(xiàn)高消光比(extinction ratio)。所注入的電荷量等于二極管消 耗的電荷量。對于本設計，所注入的載流子密度是10"/cm3,其對應于 0. 62 x 10—4的折射率變化(index change)。由于調(diào)制器的諧振特性， 此折射率變化在光傳輸中產(chǎn)生強調(diào)制。
在一個實施方案中，調(diào)制器可以調(diào)制的"1"(邏輯高位)的最大 串多于30位。截止限(cutoff )取決于載流子的表面復合衰減(surface recombination decay )。據(jù)估計，在100cm/s的表面復合速率下,載 流子壽命是約1. 26ns。因而，在上述復合導致諧振偏移之前，該裝置 將保持處于開狀態(tài)約Ins——相當于40比特。因此，N-P-I-N調(diào)制器 可以被設計為調(diào)制2>3°-1的偽隨機比特串。
在一個實施方案中，可以4吏用電子束蝕刻法(electron-beam lithography),然后使用反應離子等離子體蝕刻來限定上述結(jié)構(gòu)。在 另外的實施方案中，可以使用其他方法來形成環(huán)形諧振器。
在蝕刻之后，n+區(qū)215和p+區(qū)220各使用光刻法 (photolithography)來限定，并摻雜有合適的摻雜劑，諸如磷和硼， 以產(chǎn)生約10"/cm3的濃度。
繼而，使用等離子體增強化學汽相沉積(plasma enhanced chemical vapor depos i t ion )將lmm厚的二氧化珪層沉積到晶片上， 然后使用退火過程，以激活摻雜劑(對于p+，在1050。C下退火15s;對于n+，在900X:下退火15min)。繼而，使用光刻法對孔進行構(gòu)圖， 然后將孔向下蝕刻到已摻雜硅區(qū)，然后蒸發(fā)和舉離(liftoff)鈦觸點。 上述各種元件的實際尺寸可以變化，本實施例不意在進行限制。
圖3中的300大體上示出了多諧振器(環(huán)形、跑道形、盤形等) 調(diào)制器。這些諧振器調(diào)制特定波長(諧振器的諧振波長)的光，并允 許所有其他波長的光穿過調(diào)制器而不被影響。這些諧振器可以是諧振 器100或200。為了簡化起見，下面的描述使用諧振器100，但在另外 的實施方案中，可以容易地用諧振器200代替。在一個實施方案中， 基于多諧振器的調(diào)制器305、 310、 315和320——它們具有不同的諧 振波長一一被級聯(lián)在單個波導330上。在一個實施方案中，這些諧振 器可以共用在波導對面的單個n+區(qū)333。多個數(shù)據(jù)通道可以被獨立地 調(diào)制到該波導中的來自波分復用(WDM)源335或?qū)拵г吹牟煌ㄩL的 光上。在接收器側(cè)，可以使用類似的諧振器340、 345、 350和355—— 它們分別具有引出端口 (drop port) 360、 365、 370和375,將這些 通道解復用，并分別檢測這些通道。在一個實施方案中，這些諧振器 的品質(zhì)因數(shù)(Q)大約為至少15, 000至20， 000，使得光子壽命與電過 渡時間相比保持合理地小，以避免調(diào)制信號的失真。每個諧振器的諧 振波長的變化可以主要歸因于制造過程中平均波導寬度的不同。在一 個實施方案中，平均波導寬度改變lnm,引起諧振波長偏移約0. 8mn。 如果需要，每個環(huán)形諧振器的局部加熱可以被用于補償諧振波長的這 種偏移。
在一個實施方案中，通過借助仔細設計PN結(jié)來控制電荷注入量， 可以實現(xiàn)該裝置的由lOloglO (Phigh/P|。w)定義的消光比。所注入的電 荷量等于二極管消耗的電荷量。在一個實施方案中，所注入的載流子 的密度是約1016/cm3，其對應于約0. 62 x 10—4的折射率變化。由于調(diào)制 器的諧振特性，該折射率變化在光傳輸中造成強調(diào)制。
在一個實施方案中，調(diào)制器可以調(diào)制的"1"或邏輯高位的最大串 多于30位。截止限可以取決于載流子的表面復合衰減。
基于級聯(lián)半導體材料的微環(huán)調(diào)制器，可以是WDM互連系統(tǒng)的主要 組件。在一個實施方案中，諧振器由硅構(gòu)成。在一個實施方案中，每 個環(huán)形調(diào)制器具有約5nm的半徑，并可以4Gbit/s被調(diào)制。使用約1. 3nm或更大的通道間隔使通道間串擾(inter-channel crosstalk) 最小化。
來自WDM源335或?qū)拵г吹墓獗凰腿牍璨▽?30中，硅波導330 耦合到多個環(huán)形調(diào)制器305、 310、 315和320——它們具有不同的諧 振波長。假如輸入是WDM源，可以選擇每個調(diào)制器的諧振波長以匹配 WDM源的每個通道的波長。在接收器側(cè)，可以使用類似的環(huán)形諧振器 340、 345、 350和355 — 一其具有引出端口，將這些通道解復用，并分 別地檢測這些通道。假如輸入是寬帶源，可以選擇環(huán)形調(diào)制器的諧振 波長以逐一匹配環(huán)形解復用器的諧振波長。
在一個實施方案中，級聯(lián)調(diào)制器被制造在絕緣體上硅(SOI)襯底 上。在一個實施方案中，用不歸零(NRZ)碼，調(diào)制器的速度可以被限 制到400Mbps。在一個實施方案中，通過添加n+區(qū)333, p-i-n結(jié)接近 閉合。通過反向偏置該結(jié)，可以有效地抽出被注入環(huán)中的載流子。在 一些實施方案中，可以將在直波導和環(huán)形諧振器的邊緣和摻雜區(qū)之間 的距離從約1 iim減小到約300nm,以進一步提高在同樣的反向偏置電 壓下的抽出速度。四個環(huán)形諧振器的半徑分別是約4.98jam、 5 p m、 5. 02 jum和5. 04 pm。半徑差對應于3. 6nm的通道間隔。
圖4中示出了一預制裝置的顯微頂視圖。該圖中示出了四個環(huán)形 調(diào)制器中的兩個。環(huán)形諧振器光學地耦合到直波導330。金屬焊盤 (padMlO被示為接觸p+和n+摻雜區(qū)。
在一個實施方案中，可使用預饋脈沖驅(qū)動信號驅(qū)動調(diào)制器的結(jié)。 圖5中示出了用于產(chǎn)生預饋脈沖驅(qū)動信號以增強載流子注入的系統(tǒng) 500的框圖。預饋脈沖驅(qū)動信號通過以下所述形成將來自信號發(fā)生 器510的信號傳入脈沖形成網(wǎng)絡515，并在加法器520將來自脈沖形 成網(wǎng)絡515的脈沖與原始信號結(jié)合。在一個實施方案中，反相放大器 525耦合在信號發(fā)生器510和脈沖形成網(wǎng)絡515之間，以將由信號發(fā) 生器提供的信號反相。在將直流偏置提供給光學調(diào)制器540之前，可 以在偏置T電路(bias T circuit) 530將直流偏置疊加到^c沖。j詠沖 可以用于使調(diào)制器540調(diào)制光學輸入信號545，以提供已調(diào)制光學輸 出信號550。
在一個實施方案中，驅(qū)動信號中"0"至"1"和"1"至"0"的典型過渡被預饋脈沖信號增強。預饋脈沖提高了栽流子的注入速率， 同時限制了所注入的載流子的總數(shù)。因為所注入的載流子的總數(shù)有限， 所以抽出時間可以縮短。
示例性的NRZ信號振幅包括1. 62V和3. OOV。在另外的實施方案 中，可以使用許多其他振幅。在一個實施方案中，示例性的脈沖持續(xù) 時間是約50ps。這樣的信號可以導致來自調(diào)制器的瞬態(tài)響應增強。在 一些實施方案中，可以使用約12. 5gbps的偽隨機NRZ脈沖。在一個實 施方案中，RF放大器的輸出電壓可以被設置為脈沖峰值約5V，穩(wěn)態(tài) 電壓4V、直流偏置-lV。
相對高的驅(qū)動電壓(5V)可以被用于補償預制裝置的高接觸電阻 (約10kQ)。通過針對觸點優(yōu)化摻雜分布和退火條件，可以大大降 低接觸電阻。較低的驅(qū)動電壓可以與這樣的降低的接觸電阻一起使用。
在一個實施方案中，在信號的每個上升沿都可以觀察到一個過沖。 雖然這個過沖的一小部分可歸因于光學檢測器的響應，但此過沖的大 部分可能緣于當上升時間比得上諧振器的光子壽命時環(huán)形調(diào)制器的固 有特性。當諧振器處于具有低光傳輸?shù)奈词еC(on-resonance)狀態(tài) 時，光以高光學密度被陷俘在諧振器中。此狀態(tài)下的光傳輸?shù)停驗?從環(huán)形諧振器耦合回來的光破壞性地干擾在輸出波導中直接傳輸?shù)?光。當該腔從未失諧狀態(tài)4皮迅速調(diào)到失諧(off-resonance)狀態(tài)時， 輸入光經(jīng)過該裝置傳輸，幾乎沒有光被耦合到環(huán)形諧振器。同時，因 折射率瞬時變化，被陷俘在諧振器內(nèi)的光波長略有偏移。因而，被陷 俘的光不破壞性地干擾非耦合輸入波，而是被耦合回到輸出波導中并 與輸入波合拍(beat with)，這導致過沖和阻尼振蕩。阻尼振蕩的頻 率與被陷俘的光的波長偏移成比例，阻尼率取決于諧振器的光子壽命。
圖6中的600處出了作為集總組件等效物的另一可選擇的裝置， 其可以被用于實現(xiàn)對包含有調(diào)制器的芯片產(chǎn)生預饋脈沖效應。裝置600 由反向連接的兩個等效二極管610、 620組成。嵌入p-i-n二極管中的 環(huán)形諧振器630構(gòu)成上述二極管中的一個。因為該裝置由反向串聯(lián)連 接的兩個二極管610、 620組成，所以凈裝置(net device) 600在穩(wěn) 定狀態(tài)不傳導，而不論所施加的電壓的極性如何。然而，在二極管610、 620的打開-關閉時間期間，裝置600傳導。因此，裝置600僅在驅(qū)動電壓的過渡期間傳導。在各種不同的實施方案中，使用脈沖整形技術(shù)，
硅電-光調(diào)制器的速度可以最高達40gbps或更高。
在一個實施方案中，調(diào)制器可以被用于有數(shù)百個載波(carrier) 的情況下的波長復用，這將導致硅基系統(tǒng)上的帶寬接近1萬億比特每 秒。在另外的實施方案中，通過縮短裝置的電學響應的上升和下降時 間，調(diào)制器可以克服類似的基于P-I-N的硅中電-光調(diào)制器的局限性。 在一個實施方案中，上升和下降時間可以分別是約40ps,和60ps。脈 沖驅(qū)動(pulsed driving)也可以提高調(diào)制器的小信號帶寬。
依照37 C.F.R §1.72(b)，提供了摘要，以允許讀者迅速查明所 公開的技術(shù)內(nèi)容的性質(zhì)和要點。提交摘要，條件是該摘要將不用來解 釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。
權(quán)利要求
1.一種光學調(diào)制器，包括環(huán)形諧振器；波導，其相鄰于并光學地耦合到微環(huán)諧振器；p-i-n結(jié)，其圍繞所述環(huán)形諧振器形成；和另外的摻雜區(qū)，其位于所述波導相對于所述環(huán)形諧振器的對面。
2. 權(quán)利要求1的光學調(diào)制器，其中所述另外的摻雜區(qū)與所述p-i-n 結(jié)結(jié)合，圍繞所述環(huán)形諧振器形成接近閉合的p-i-n結(jié)。
3. 權(quán)利要求l的光學調(diào)制器，其中所述環(huán)形諧振器是硅微環(huán)諧振器。
4. 權(quán)利要求l的光學調(diào)制器，其中所述p-i-n結(jié)包括在所述環(huán)形 諧振器外部的n+摻雜區(qū)和在所述環(huán)形諧振器內(nèi)部的p+摻雜區(qū)，并且其 中所述另外的摻雜區(qū)是n+摻雜的。
5. 權(quán)利要求l的光學調(diào)制器，還包括電觸點，該電觸點被形成為 與所述n+和p+摻雜區(qū)以及所述另外的摻雜區(qū)電接觸。
6. 權(quán)利要求l的光學調(diào)制器，還包括耦合到所述p-i-n結(jié)的電驅(qū) 動器，該電驅(qū)動器向所述p-i-n結(jié)提供脈沖整形輸入。
7. —種光學調(diào)制器，其包括 環(huán)形諧振器；波導，其相鄰于并光學地耦合到微環(huán)諧振器； p-i-n結(jié)，其圍繞所述環(huán)形諧振器形成；和電驅(qū)動器，其耦合到所述p-i-n結(jié)，向所述p-i-n結(jié)提供脈沖整 形輸入。
8. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其中所述脈沖整形輸入提高電-光 調(diào)制速度。
9. 權(quán)利要求8的光學調(diào)制器，其中所述電-光調(diào)制速度被提高到 最高達12. 5gbps。
10. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其中所述環(huán)形諧振器具有微米尺 度的特征尺寸。
11. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其中所述環(huán)形諧振器是頻率選擇 性的。
12. 權(quán)利要求ll的光學調(diào)制器，其中所述調(diào)制器可用于同時調(diào)制 多個載波。
13. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其中二極管包括n-p-i-n器件。
14. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其使用互補金屬氧化物半導體 (CMOS)珪制造設備(fabrication facility)形成。
15. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其被集成到集成微電子芯片中。
16. 權(quán)利要求7的光學調(diào)制器，其中所注入的電荷被限制到少于 50萬個電子，從而將功耗降低到適于進行微電子集成的水平。
17. —種光學調(diào)制器，其包括 波導；多個微環(huán)諧振器，其順次沿所述波導布置并耦合到所述波導；多個p-i-n結(jié)，其圍繞所述環(huán)形諧振器形成；另外的摻雜區(qū)，其位于所述波導相對于所述環(huán)形諧振器的對面；和多個檢測器，其耦合到所述波導。
18. 權(quán)利要求17的光學調(diào)制器，其中所述檢測器包括光學地耦合 到所述波導的多個環(huán)形諧振器。
19. 權(quán)利要求17的光學調(diào)制器，其中所述多個微環(huán)諧振器具有不 同的諧振頻率，并且其中所述多個檢測器具有相應的不同的諧振頻率， 以將不同頻率的光信號解復用。
20. 權(quán)利要求17的光學調(diào)制器，其中所述p-i-n結(jié)包括在相應的 環(huán)形諧振器外部的n+摻雜區(qū)和在相應的環(huán)形諧振器內(nèi)部的p+摻雜區(qū)， 并且其中所述另外的摻雜區(qū)是n+摻雜的。
21. 權(quán)利要求17的光學調(diào)制器，還包括電觸點，該電觸點被形成 為與p-i-n結(jié)的每個n+和p+摻雜區(qū)以及所述另外的摻雜區(qū)電接觸。
22. 權(quán)利要求17的光學調(diào)制器，還包括電驅(qū)動器，該電驅(qū)動器耦 合到所述p-i-n結(jié)，向所述p-i-n結(jié)提供脈沖整形輸入。
23. —種裝置，其包括 波導；沿所述波導布置并耦合到所述波導的多個半導體光學調(diào)制器，其 具有不同的諧振頻率，其中諧振器具有集成的p-i-n結(jié)；以及耦合到所述波導的多個檢測器，其具有相應的不同的諧振頻率。
24. 權(quán)利要求23的裝置，其中所述檢測器包括光學地耦合到所述波導的多個環(huán)形諧振器。
25. 權(quán)利要求23的裝置，其中所述多個光學諧振器包括硅微環(huán)諧 振器。
26. 權(quán)利要求25的裝置，其中所述微環(huán)諧振器具有動態(tài)可調(diào)節(jié)的 諧振頻率。
27. 權(quán)利要求23的裝置，其中所述多個光學諧振器將多個數(shù)據(jù)通 道調(diào)制到所述波導中不同波長的光上。
28. 權(quán)利要求23的裝置，其中每個光學諧振器包括一個另外的摻 雜區(qū)，該另外的摻雜區(qū)位于所述波導相對于所述光學諧振器的對面。
29. 權(quán)利要求28的裝置，其中所述p-i-n結(jié)包括在相應的環(huán)形諧 振器外部的n+摻雜區(qū)和在相應的環(huán)形諧振器內(nèi)部的p+摻雜區(qū)，并且其 中所述另外的摻雜區(qū)是n+摻雜的。
30. 權(quán)利要求28的裝置，還包括電觸點，該電觸點被形成為與所 述p-i-n結(jié)的每個n+和p+摻雜區(qū)以及所述另外的摻雜區(qū)電接觸。
31. 權(quán)利要求23的裝置，還包括耦合到所述p-i-n結(jié)的電驅(qū)動器， 該電驅(qū)動器向所述P-i-n結(jié)提供脈沖整形輸入。
32. —種光學調(diào)制器，其包括 環(huán)形諧振器；波導，其相鄰于并光學地耦合到微環(huán)諧振器；和 N-P-I-N結(jié)，其與所述環(huán)形諧振器集成。
33. 權(quán)利要求32的光學調(diào)制器，還包括位于所述波導相對于所述 環(huán)形諧振器的對面的另外的p和n摻雜區(qū)，以圍繞所述環(huán)形諧振器形 成接近閉合的N-P-I-N結(jié)。
34. 權(quán)利要求32的光學調(diào)制器，其中N-P-I-N結(jié)包括外部n摻雜 區(qū)、接著該外部n摻雜區(qū)的位于該n摻雜區(qū)和所述環(huán)形諧振器之間的 被夾入中間的p摻雜區(qū)以及在所述環(huán)形諧振器內(nèi)部的內(nèi)部n摻雜區(qū)。
35. 權(quán)利要求34的光學調(diào)制器，還包括形成在所述外部n摻雜區(qū) 上的陽極觸點和形成在所述內(nèi)部n摻雜區(qū)上的陰極觸點。
36. 權(quán)利要求32的光學調(diào)制器，其中所述環(huán)形諧振器是硅微環(huán)諧振器。
37. 權(quán)利要求32的光學調(diào)制器，具有與40gbps的比特率一致的 電-光調(diào)制速度。
38. —種裝置，其包括波導；沿所述波導布置并耦合到所述波導的多個半導體光學調(diào)制器，其 具有不同的諧振頻率，其中諧振器具有集成N-P-I-N結(jié)；和耦合到所述波導的多個檢測器，其具有相應的不同的諧振頻率。
39. 權(quán)利要求38的裝置，其中所述檢測器包括光學地耦合到所述 波導的多個環(huán)形諧振器。
40. 權(quán)利要求38的裝置，其中所述多個光學諧振器包括硅微環(huán)諧 振器。
41. 權(quán)利要求40的裝置，其中所述微環(huán)諧振器具有動態(tài)可調(diào)節(jié)的 諧振頻率。
42. 權(quán)利要求40的裝置，其中所述多個光學諧振器將多個數(shù)據(jù)通 道調(diào)制到所述波導中不同波長的光上。
43. 權(quán)利要求40的裝置，其中每個光學諧振器包括位于所述波導 相對于所述光學諧振器的對面的另外的摻雜p區(qū)和n區(qū)。
44. 權(quán)利要求43的裝置，其中N-P-I-N結(jié)包括外部n摻雜區(qū)、接 著該外部n摻雜區(qū)的位于該n摻雜區(qū)和所述環(huán)形諧振器之間的被夾入 中間的p摻雜區(qū)以及在所述環(huán)形諧振器內(nèi)部的內(nèi)部n摻雜區(qū)。
全文摘要
一種光學調(diào)制器包括一環(huán)形諧振器，同時一波導相鄰于并光學地耦合到微環(huán)諧振器。一p-i-n結(jié)圍繞該環(huán)形諧振器形成?？蛇x的另外的摻雜區(qū)可以形成在該波導相對于該環(huán)形諧振器的對面，并且該另外的摻雜區(qū)在與上述p-i-n結(jié)結(jié)合時，圍繞該環(huán)形諧振器形成接近閉合的p-i-n結(jié)。該環(huán)形諧振器可以是硅微環(huán)諧振器。多個不同諧振頻率的諧振器可以連同不同的檢測器一起耦合到波導，以復用波導上的光。該諧振器的頻譜可以由所施加的電壓控制。預饋脈沖裝置可以被用于增強電過渡，以提高調(diào)制器的速度。
文檔編號G02B26/00GK101529306SQ200780039495
公開日2009年9月9日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者M·利普森, Q·徐, S·馬尼帕特尼 申請人:康乃爾研究基金會有限公司