在本公開中呈現(xiàn)的實施例一般涉及光調(diào)制，更具體地，涉及電光調(diào)制器端接。

背景技術(shù)：

許多電光設備開發(fā)自由載流子色散效應來改變折射率的實部和虛部。使用這種開發(fā)是因為無應變的純晶體硅不呈現(xiàn)線性電光(泡克耳斯(pockels))效應，并且由弗朗茲-凱爾迪什(franz-keldysh)效應和克爾(kerr)效應引起的折射率變化非常弱。在諸如馬赫-曾德調(diào)制器、基于全內(nèi)反射(tir)的結(jié)構(gòu)、交叉開關(guān)、y開關(guān)、環(huán)形諧振器、法布里-珀羅諧振器之類的光學設備的特定區(qū)域中的相位調(diào)制可用于調(diào)制輸出強度。

電光設備中的自由載流子濃度可以通過載流子的注入、累積、消耗或反轉(zhuǎn)來改變。迄今為止所研究的大多數(shù)設備具有一些共同特征，例如要求較長的相互作用長度(例如，5-10mm)和高于1ka/cm³的注入電流密度，以便于獲得顯著的調(diào)制深度。

附圖說明

為了能夠詳細地理解本公開的上述特征的方式，可以通過參考實施例對上文簡要總結(jié)的本公開內(nèi)容獲得更具體的描述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意的是，附圖僅示出了本公開的典型實施例，因此不應將其視為限制其范圍，因為本公開可以允許其他同等有效的實施例。

圖1示出了根據(jù)本文所述的實施例的絕緣體上硅(soi)電光調(diào)制設備的橫截面圖。

圖2示出了根據(jù)本文所述的實施例的多段電光調(diào)制設備。

圖3a示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器(terminator)部分的電光調(diào)制設備。

圖3b和3c示出了根據(jù)本文所述的實施例的示例性非端接的調(diào)制器設備和示例性端接的調(diào)制器設備的等效電路圖。

圖3d示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設備。

圖4示出了根據(jù)本文所述的實施例的多段電光調(diào)制設備的示意圖。

圖5示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設備的示意圖。

圖6示出了根據(jù)本文所述的實施例的用于調(diào)制光信號的方法。

為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標記來表示各圖中共用的相同元件。在沒有具體說明的情況下，也想到了在一個實施例中公開的元件可以有利地用于其它實施例。

具體實施方式

概覽

在本公開中呈現(xiàn)的一個實施例是包括一個或多個調(diào)制器部分和端接器部分的電光設備。每個調(diào)制器部分被沿著光信號的傳播路徑布置，并且包括相應的第一摻雜區(qū)域以及一個或多個耦接的第一電觸頭。每個調(diào)制器部分操作以通過使用施加到電觸頭的第一電信號來調(diào)制穿過第一摻雜區(qū)域傳播的光信號。端接器部分被沿著傳播路徑并鄰近于至少一個調(diào)制器部分布置，并操作以減輕衰頹(droop)對傳播的光信號的影響。

另一實施例是一種方法，其包括接收沿著波導的長度傳播的光信號，在波導的調(diào)制器部分兩端施加第一電信號以調(diào)制傳播的光信號，以及在波導的端接器部分兩端施加第二電信號以在施加第一電信號期間減輕來自調(diào)制器部分的衰頹。

另一實施例是一種電光設備，其包括調(diào)制器部分，該調(diào)制器部分沿著電光設備的長度延伸并且包括第一對波導，第一對波導中的每一者耦接到一個或多個相應的電觸頭并具有不同的摻雜，其中第一對波導至少部分重疊。調(diào)制器部分操作以通過使用施加到相應電觸頭的第一電信號來調(diào)制基本上沿著電光設備的長度傳播并且至少部分穿過第一對波導的重疊區(qū)域的光信號。電光設備還包括第二對波導，每個波導沿著電光設備的長度與第一對波導中的相應一個對齊，第二對波導中的至少一個波導與第一對波導中的至少一個波導被未摻雜的緩沖區(qū)域分開，第二對波導被布置成從調(diào)制器部分接收經(jīng)調(diào)制的光信號。第二對波導操作以減輕衰頹對光信號的影響。

示例實施例

在本公開中呈現(xiàn)的實施例大體上涉及包括一個或多個調(diào)制器部分和一個或多個端接器部分的電光設備。每個調(diào)制器部分沿著橫向方向延伸并且包括被不同摻雜并部分重疊的一對摻雜區(qū)域。每個調(diào)制器部分操作以通過使用通過相應的電觸頭施加到摻雜區(qū)域的第一電信號來調(diào)制基本沿著橫向方向傳播穿過調(diào)制器部分并至少部分地穿過摻雜區(qū)域的重疊區(qū)域的光信號。相應的端接器部分被鄰近于這一個或多個調(diào)制器部分的橫向末端而布置。當被第二電信號驅(qū)動時，端接器部分操作以減輕光信號中的衰頹的影響。

為了實現(xiàn)高水平的集成和小型化以用于制造低成本且緊湊的設備布置，通常不期望電光設備中有較長的相互作用長度。由于對結(jié)構(gòu)的加熱，高電流密度可能會引起不期望的熱光效應，并且相對于與自由載流子移動相關(guān)聯(lián)的折射率變化，它會對實際折射率變化產(chǎn)生相反的影響，從而降低電光設備的有效性。

自由載流子從調(diào)制器波導雜散到電光設備的相鄰未摻雜區(qū)域中，由于未摻雜區(qū)域的電阻率相對較高(即，對應于高的rc時間常數(shù))，會引起調(diào)制期間光信號的緩慢上升和下降，這被稱為“衰頹”。這種慢速漂移的影響對于高效率和高速調(diào)制器，特別是通過使用多重、有序的調(diào)制器段提供多級調(diào)制(例如，pam-4、pam-8、pam-16)的調(diào)制器更明顯。這種影響可能顯著降低調(diào)制器的通信能力。

為了減輕調(diào)制器中衰頹的影響，端接器部分被添加到調(diào)制器段的橫向末端。可以選擇隔開調(diào)制器段和相應的端接器的緩沖區(qū)寬度以及端接器的性質(zhì)(例如，尺寸和摻雜濃度)，以提供用于端接的所需的電學性質(zhì)和光學性質(zhì)。例如，可以選擇相對較小的緩沖區(qū)寬度，使得未摻雜部分的電阻和相應的rc值減小。因此，可以優(yōu)選地選擇緩沖區(qū)寬度來在一定程度上控制衰頹，使得衰頹的影響被降低到可接受的水平。此外，通過用電壓驅(qū)動端接器的電觸頭，也可以影響來自未摻部分的累積和/或耗散的電荷，這提供了另一程度上對衰頹的控制并進一步減輕其影響。

圖1示出了根據(jù)本文所述的實施例的絕緣體上硅(soi)電光調(diào)制設備的橫截面圖。調(diào)制設備100包括表面層101、掩埋絕緣層102(也被稱為掩埋氧化物(box)層)、以及半導體襯底103。雖然本文的實施例將表面層101和襯底103稱為硅，但本公開并不限于此。例如，其它半導體或透光材料可以用于形成這里示出的調(diào)制設備100的結(jié)構(gòu)。此外，表面層101和襯底103可以由相同的材料制成，但在其它實施例中，這些層101、103可以由不同的材料制成。

表面層101的厚度可以在小于100納米到大于一微米的范圍內(nèi)。更具體地，表面層101的厚度可以在100-300納米之間。絕緣層102的厚度可以根據(jù)期望的應用而變化。絕緣層102的厚度可以直接取決于耦接到調(diào)制設備100的模的大小和所期望的效率。因此，絕緣層102的厚度可以在小于一微米到幾十微米的范圍內(nèi)。襯底103的厚度可以根據(jù)調(diào)制設備100的具體應用而廣泛變化。例如，襯底103可以是典型的半導體晶片的厚度(例如，100-700微米)，或者可以變薄并被安裝在另一襯底上。

對于光學應用，硅表面層101和絕緣層102(例如，二氧化硅、氮化硅等)可以提供將波導中的光信號在垂直方向上約束在表面層101內(nèi)的對比折射率。在稍后的處理步驟中，可以對調(diào)制器設備100的表面層101進行蝕刻以形成一個或多個硅波導。因為與絕緣體(例如，二氧化硅)相比，硅具有高折射率，所以當光信號穿過表面層101傳播時，光信號主要保留在波導中。

調(diào)制設備100可以包括摻雜有第一導電類型(例如，p型)的上硅波導105，其與摻雜有不同的第二導電類型(例如，n型)的下硅波導110被柵極介電層150隔開。上波導105、柵極介電層150、以及下波導110的布置形成硅-絕緣體-硅電容器(也被稱為siscap)波導，其在光信號穿過調(diào)制設備100時提供高效、高速的光調(diào)制。圖1表示siscap結(jié)構(gòu)的橫截面，其中光信號沿著投射到頁面中或投射出頁面的方向行進。圖1示出了絕緣層102和圍繞波導105和110的介電材料135(例如，二氧化硅或氮化硅)對光信號的光模(opticalmode)160的約束。此外，可以選擇波導105和110的厚度及寬度以便于幫助約束光模。例如，當接近光模的中心165時，光模160的強度通常可以增加。通過選擇波導的性質(zhì)，可以對光模的更強部分進行成形或?qū)ζ涓玫丶s束以允許更有效地調(diào)制光信號。

柵極介電層150建立虛線框所示的電荷調(diào)制區(qū)域(或電荷累積區(qū)域)155，自由載流子(例如，電子和空穴)在該區(qū)域流入和流出摻雜p和摻雜n的波導105和110。這樣做會創(chuàng)建活動區(qū)域(用wactive定義)，在其中與調(diào)制設備100相關(guān)聯(lián)的切換功能(例如，以1gb/s或更大的切換速度，例如10gb/s或28gb/s)可以由施加在柵極介電層150兩端的電壓電位來控制。在一個實施例中，電壓電位被用于改變穿過調(diào)制器(例如，在馬赫-曾德干涉儀(mzi)中)傳播的光信號的相位。然而，本文所述的調(diào)制器也可以用于其它類型的設備，例如，環(huán)形諧振器、法布里-珀羅腔等。

柵極介電層150可以被稱為“柵極電介質(zhì)”或“柵極氧化物”，其中應理解的是，氧化物僅是可用于調(diào)制器設備中的電介質(zhì)的示例性形式。柵極介電層150可以包括允許自由載流子快速充電/放電(例如，實現(xiàn)1gb/s或更大的切換速度)的任何材料。合適材料的非限制性列表包括氧化鉿、氮氧化合物、氧化鉍、氮化硅、氧化硅以及這些材料的組合。此外，將高k介電材料用作柵極電介質(zhì)比使用具有較低介電常數(shù)的電介質(zhì)提供更高的電容和更大的電荷密度(假設相同的厚度和電壓電位)。例如，氧化鉿和氮化硅(高k電介質(zhì))比二氧化硅具有更高的介電常數(shù)，因此相對于使用二氧化硅，其能夠在柵極介電層實現(xiàn)更大的電荷密度。使用較高的電壓可以增加調(diào)制效率-即光信號相對于所施加電壓的量相移的量。

盡管本文所描述的圖示出柵極介電層150被放置在相反摻雜的波導之間，但這不是必需的。對于本文所述的所有實施例，如果省略掉柵極介電層150并且兩個波導直接接觸以形成p-n結(jié)，則調(diào)制器仍然可以執(zhí)行光調(diào)制。在該示例中，p-n結(jié)建立了自由載流子流入和流出波導的電荷調(diào)制區(qū)域。然而，包括柵極介電層150可以提高光調(diào)制的效率。

如圖所示，上波導105是p型摻雜，而下波導110是n型摻雜。然而，對于在其中指定了摻雜類型的所有實施例，可以將摻雜類型反過來-例如，上波導105可以n型摻雜，而下波導215是p型。此外，波導105和110用作調(diào)制設備100的電容結(jié)構(gòu)的電極，可以是硅基的。例如，波導105、110的材料可以包括應變硅、sixge1-x、基本單晶硅(即，晶體硅)、多晶硅、非晶硅、鍺、iii-v族化合物(例如，氮化硼、砷化鎵、砷化銦等)、以及其組合。在一個實施例中，下波導110可以包括晶體硅，而上波導105可以是多晶硅。然而，在其他實施例中，兩個波導105、110可以都由晶體硅或多晶硅制成。

可以選擇波導105、110的寬度來保持電觸頭125和通孔130遠離光模160而設置，電觸頭可以是金屬的或由硅化物形成。因為導電材料可能對光調(diào)制有不利影響，所以可以將波導105、110設計成使得任何導電觸頭在光模160邊界的足夠外部。此外如圖1所示，波導105、110中被鄰近于觸頭125而布置的部分(即，波導部分115、140)比波導105、110中發(fā)生光調(diào)制的部分(即，波導部分120、145)更重摻雜。這種布置可以改進硅基波導105、110與觸頭125之間的電連接，由此降低與調(diào)制設備100相關(guān)聯(lián)的電阻和相關(guān)的rc時間常數(shù)。此外，還可以對于本文所述的任何實施例應用這樣的方案：與到外部電壓源的電連接件鄰近的波導部分摻雜漸重。此外，隨著與光模160的距離的增加，波導105、110中摻雜劑的濃度可以增加。因為摻雜劑可能對光信號具有不利影響，所以波導105、110中光模所在位置的摻雜劑濃度可以是輕摻雜的。隨著與光模的距離增加，摻雜劑濃度可以階躍地或以基本連續(xù)的方式增加。這樣做改進了波導105、110的導電性，并減輕了摻雜劑對光信號的負面影響。此外，在一個實施例中，省略了電觸頭125，并且通孔130直接接觸波導的重度摻雜部分115、140。

在一個實施例中，活動區(qū)的寬度(即，對應于柵極介電層150的寬度)小于一微米，更具體地，小于半微米。波導105、110的厚度可以在50-200納米之間。在一個實施例中，為了在電荷調(diào)制區(qū)域中使光模的光最大強度居中，波導105、110各自的厚度相同。柵極介電層150的厚度可以在20納米到1或2納米的范圍內(nèi)。

盡管圖1中示出了調(diào)制設備100的一個簡單示例，其它實施例可以包括提供調(diào)制設備100的期望性能的各種替代的幾何形狀。例如，其他實施例可以將波導105、110之一基本上整體地設置在波導105、110中的另一個的上方(即，呈垂直排布)。其他實施例還可以在一個或多個波導105、110上包括脊部分，這可以有助于進一步約束光模160并提高調(diào)制設備100的效率。

圖2示出了根據(jù)本文所述的實施例的多段電光調(diào)制設備。具體地，圖2示出了mzi型調(diào)制設備200，其包括接收光信號(例如，連續(xù)波信號)的輸入端205和對基于用于驅(qū)動光調(diào)制器段2201-n、2251-n的電信號而被調(diào)制的光信號進行發(fā)送的輸出端235。輸入端205包括y分離器210，其將傳入的連續(xù)波分入分支2151、2152中的每一者。經(jīng)分離的光信號各自穿過如上所述的各個電荷調(diào)制段2201-n、2251-n。盡管對于每個分支2151、2152都示出了n段，但是每個分支的調(diào)制段的數(shù)目也可以是不同的。然后使用y分離器230對來自每個分支的經(jīng)調(diào)制的光信號進行重新組合，以在輸出端235處形成經(jīng)調(diào)制的輸出光信號。此外，調(diào)制設備200中所示的結(jié)構(gòu)可以與本文公開的任何調(diào)制器和特征結(jié)合使用。

圖3a示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設備。具體地，圖3a示出布置300中調(diào)制設備302和端接器設備3201、3202的俯視圖。盡管僅描繪了一個調(diào)制設備，但是調(diào)制設備302可以是包括在提供多級調(diào)制技術(shù)(例如，pam-4、pam-8、pam-16等)的多段調(diào)制器中的若干調(diào)制設備之一。下面將結(jié)合圖4對多段調(diào)制器進行進一步的詳細討論。

在圖3a中，示出了上波導305的上表面和下波導310的上表面。在一些實施例中，上波導305和下波導310可以與圖1中以橫截面圖示出的上波導105和下波導110相對應。下波導310的上表面被上波導305遮擋的部分用虛線示出。為了清楚起見，從這些視圖中省略了任何通孔或介電(柵極)材料。上表面包括多個電觸頭125。在一個實施例中，上波導305上的所有電觸頭125由第一電壓驅(qū)動，而下波導310上的所有電觸頭125由第二電壓驅(qū)動。當然，特定波導的電觸頭可以被單獨驅(qū)動。改變每個波導305、310的電觸頭之間的電壓導致活動區(qū)域(即，wactive)兩端的電壓差(由電壓源315表示)，其改變電荷調(diào)制區(qū)域中的自由載流子并改變沿著調(diào)制器302的長度行進的光信號的相位。

在一個實施例中，上波導305和下波導310的寬度相同。在替代實施例中，波導的寬度可以變化。在替代實施例中，上波導305可以設置在下波導310的上方，使得基本上所有的上波導或所有的下波導與另一波導重疊。對于上波導305和下波導310可以有各種替代的尺寸、幾何形狀和布置。在一個實施例中，波導的電觸頭125可以是交錯的，這可以減小調(diào)制器的總寬度。調(diào)制設備302的長度可以在50微米到1000微米的范圍內(nèi)。在一個實施例中，當使用約-1v和1v之間的電壓驅(qū)動調(diào)制設備302時，調(diào)制設備的長度可以在約250-450微米之間。

端接器3201、3202分別被設置成在調(diào)制設備的橫向末端3301、3302處鄰近于調(diào)制設備302。本文所稱的“鄰近”是指端接器被設置在距調(diào)制設備302一段距離處，該距離適合于在光信號穿過調(diào)制設備傳播時減輕衰頹的影響。適當距離的量可以根據(jù)調(diào)制設備和端接器的組成、幾何形狀和/或電性能(包括所施加的電信號)以及在它們之間設置的任何材料的性質(zhì)而變化。每個端接器320包括一對摻雜部分322、324，其中每個摻雜部分包括一個或多個電觸頭325。每個摻雜部分322可以被設置在對應的摻雜部分324的上方，其中柵極介電層被設置在這些摻雜部分之間(或者可以直接接觸以在界面處形成pn結(jié))。端接器320的摻雜部分322、324可以具有與調(diào)制設備302相同或類似的橫截面，并且端接器320可以被對齊，使得活動區(qū)域(由wactive表示)沿著穿過端接器320和穿過調(diào)制器設備302的光信號路徑保持基本上不變。在替代實施例中，端接器320中的一個或多個的橫截面和/或活動區(qū)域可以變化以便提供期望的端接效果。

在一個實施例中，摻雜部分322中的每一者可以以與上波導305相同的類型和相似的濃度被摻雜，并且摻雜部分324中的每一者可以以與下波導310相同的類型和相似的濃度被摻雜。在替代實施例中，端接器部分322、324的摻雜類型、濃度和/或摻雜分布可以被選擇為與調(diào)制器設備302不同，以便提供期望的端接效果。

可以用電壓信號(由電壓源326表示)來驅(qū)動電觸頭3251-4，以在與每個端接器320相對應的活動區(qū)域兩端提供期望電壓。通過在端接器320兩端提供適當?shù)钠茫梢灾辽俨糠值刈柚箒碜哉{(diào)制器設備的自由載流子雜散到鄰近于調(diào)制器設備302的其它未摻雜部分。在一個實施例中，將直流(dc)電壓在電觸頭3251,2兩端(或3253,4的兩端)施加到端接器。在一個實施例中，在調(diào)制設備302兩端驅(qū)動范圍在約-1v和1v之間的電壓，并且可以用相當?shù)闹绷麟妷?例如，1v)來驅(qū)動端接器3201,2。在另一實施例中，端接器320的電觸頭325可以接地。在另一實施例中，在端接器320的電觸頭325兩端施加交流(ac)電壓。

每個端接器320的一些部分可以在空間上與調(diào)制設備由緩沖區(qū)寬度(wbuffer)隔開，該寬度可以不同于端接器320和/或調(diào)制設備302地被摻雜，或者可以是完全未摻雜的。在一些實施例中，調(diào)制器設備302的摻雜部分可以被設置在另外的未摻雜的區(qū)域中。在一些情況下，圍繞調(diào)制設備302的未摻雜區(qū)域可能是必要的，以提供與其它部件(例如，也在soi布置的表面層中形成的其他部件)的電隔離。換言之，未摻雜的區(qū)域通常提供明顯更大的電阻，可用于將一個驅(qū)動信號與另一驅(qū)動信號相隔離。

在圖3a的示例中，端接器3201的兩個摻雜部分3221和3241與調(diào)制設備302相隔基本上相同的緩沖區(qū)寬度。端接器3202可以與調(diào)制器設備302相隔與端接器設備3201相同或者不同的緩沖區(qū)寬度。將在圖3d中看到，端接器的不同摻雜部分和調(diào)制器設備之間的間隔可以變化。通?？梢詮拇蠹s零到10微米之間的值中選擇緩沖區(qū)寬度。在一個實施例中，可以從約0.1和5微米之間的值選擇緩沖區(qū)寬度。在一個實施例中，緩沖區(qū)寬度可以是約1-2微米。在一個實施例中，緩沖區(qū)寬度可以小于1微米，例如約0.1至0.5微米。在一個實施例中，緩沖區(qū)寬度可以小于0.1微米。在一個實施例中，端接器320的一些部分可以與調(diào)制器設備302的對應部分相鄰(即，直接接觸)，使得對于那些部分，緩沖區(qū)寬度大約為零。

附圖3b和3c示出了根據(jù)本文所述的實施例的用于示例性非端接的調(diào)制器設備和示例性端接的調(diào)制器設備的等效電路圖。在布置335中，調(diào)制器302被未摻雜部分340(諸如上述討論的表面層101的部分)包圍。與調(diào)制器設備302的摻雜波導的電阻率相比，未摻雜部分340的電阻率相對較大；因此，未摻雜部分的阻抗對應于較大的rc時間常數(shù)。此外，未摻雜部分兩端的電壓被允許浮動。盡管在此討論了非端接和端接的調(diào)制器設備的具體示例，但是在一些實施例中調(diào)制器設備可能具有與這些示例不同的電學性質(zhì)。例如，根據(jù)調(diào)制器幾何形狀，等效電路圖可以包括二極管元件(即，對應于p-n結(jié))或附加電阻元件。

當調(diào)制器設備302被適當?shù)碾娦盘栻?qū)動以調(diào)制光信號時，一定量的自由載流子(即，空穴和/或電子)可能從調(diào)制器設備的波導雜散到周圍的未摻雜部分340中。因為未摻雜的部分具有較大的時間常數(shù)且未被驅(qū)動到特定的電壓，在沒有調(diào)節(jié)的情況下，電荷可能緩慢地從未摻雜的部分積累和/或耗散。反過來，電荷的緩慢累積和耗散趨向于通過引起光信號隨時間的緩慢上升和/或下降(即，衰頹)而使對經(jīng)過的光信號的調(diào)制劣化。對于諸如pam-4、pam-8、pam-16等之類的多級調(diào)制器，衰頹的影響尤其明顯，并且其可能在效果上阻止調(diào)制器以更快的調(diào)制速度(1gb/s、10gb/s、28gb/s、等等)操作。

圖3c示出了與圖3a的布置300相對應的電路圖。布置345示出了與調(diào)制器設備302分別由未摻雜部分348、349分隔開的端接器3201,2。未摻雜部分348、349的電學性質(zhì)通常與所選緩沖區(qū)寬度的性質(zhì)(其涉及該部分的特征阻抗)相對應?？梢赃x擇緩沖區(qū)寬度以及端接器3201,2的性質(zhì)(例如，尺寸和摻雜濃度)以提供用于端接的期望的電學性質(zhì)。如上所述，未摻雜的部分可能是必要的，以提供調(diào)制器設備302的電隔離。然而，由于未摻雜的部分表現(xiàn)出比相應的端接器部分大得多的電阻率，所以可以選擇與對應于未摻雜部分的優(yōu)選的電阻(和rc值)相對應的緩沖區(qū)寬度。在一個示例中，可以選擇相對較小的緩沖區(qū)寬度(例如，約1-2微米)，使得與具有調(diào)制器設備302而沒有終結(jié)器320的布置相比，未摻雜部分的電阻和相應的rc值被減小。

可以優(yōu)選地選擇緩沖區(qū)寬度來在一定程度上控制衰頹，使得衰頹的影響降低到可接受的水平。此外，通過用電壓(例如，使用電壓源326、347)驅(qū)動端接器的電觸頭，從未摻雜部分累積和/或耗散的電荷也可能受到影響，這提供了另一程度上對衰頹的控制并進一步減輕其效果。每個端接器本質(zhì)上包括許多自由載流子(即，電子和空穴)，并且此數(shù)目可以通過驅(qū)動端接器兩端的電壓來調(diào)節(jié)。當載流子從附近的調(diào)制器設備雜散到端接器時，可以通過受到偏置的端接器的操作來大體上抵消調(diào)制器設備內(nèi)的載流子濃度的相應變化。

通常，可以通過調(diào)制器設備周圍區(qū)域的rc時間常數(shù)的影響來控制信號衰頹，無論這些區(qū)域是摻雜還是未摻雜的。在一些實施例中，調(diào)制器設備和端接器可以具有基本上獨立于任何施加電壓的性質(zhì)。在這種情況下，可以將控制摻雜濃度用作調(diào)整時間常數(shù)的主要方法，因為該影響將遠遠超過調(diào)整施加在端接器兩端的電壓的任何影響。然而，在一些實施例中，調(diào)制器設備和端接器具有依賴電壓的電學性質(zhì)。大多數(shù)硅基的調(diào)制器可能會是這種情況。在這種情況下，施加在端接器兩端的電壓量可能影響周圍區(qū)域的時間常數(shù)(從調(diào)制器設備角度看)。因此，可以既選擇摻雜濃度又選擇電壓來控制時間常數(shù)以及減少信號衰頹。

圖3d示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器部分的電光調(diào)制設備。具體地，圖3d示出了布置350中的調(diào)制設備302和端接器3601、3602的俯視圖。布置350與圖3a的布置300主要不同于端接器的大小和/或設置。如圖所示，端接器3601的下?lián)诫s部分3641與下波導310相隔緩沖區(qū)寬度wbuffer，而上摻雜部分3642基本上與上波導305相鄰。在替代實施例中，上部摻雜部分不必與上波導相鄰，但可以相隔不同于wbuffer的寬度。如圖所示，上摻雜部分3642的長度大于下?lián)诫s部分3641的長度，并且兩個摻雜部分在公共端面366處橫向?qū)R；端接器3602相對于端面368被類似地配置。在替代實施例中，摻雜部分可以不共享公共端面，而是一個摻雜部分可能橫向延伸超過另一個。當然，端接器3601,2可以包括與圖3a的描述一致的任何特征，例如摻雜部分的寬度不同。

根據(jù)所使用的調(diào)制和端接信號以及所使用的材料的性質(zhì)，端接器部分和調(diào)制器設備可以一體形成。在一個實施例中，端接器3601,2的上摻雜部分3621,2和上波導305可以形成單個摻雜區(qū)域。在將公共電壓驅(qū)動到所有對應的電觸頭(例如，接地或參考電壓)的情況下，這種單個摻雜區(qū)域可能是有用的。當然，在端接器和調(diào)制器設備的相應部分之間需要有最小緩沖區(qū)域以使兩個區(qū)域電隔離的情況下，這可能是不可能的。

圖4示出了根據(jù)本文所述的實施例的多段電光調(diào)制設備的示意圖。在布置400中，多個調(diào)制器設備410、420、430通過跡線414、424、434連接到相應的驅(qū)動器電路415、425、435。跡線414、424和434中的每一者耦接到來自電觸頭4131-5、4231-m、和4331-n的相應電觸頭。為了簡單和清楚的說明，未示出從驅(qū)動電路415、425、435到布置在下波導412、422和432上的電觸頭的相應跡線。

如圖所示，調(diào)制器設備410、420相隔寬度w1，并且調(diào)制器設備420、430相隔寬度w2，未摻雜的部分被設置在這些間隔寬度內(nèi)。通過優(yōu)選地選擇寬度w1和w2，由各個調(diào)制器設備410、420、430之間的未摻雜部分引起的衰頹可被相鄰的調(diào)制器設備控制(并且其影響至少部分地被減輕)。類似于上述端接器的結(jié)構(gòu)，每個調(diào)制器設備包括(對齊的)摻雜部分，并且在工作期間由電信號驅(qū)動。因此，可以通過優(yōu)先布置隨后的調(diào)制器設備來執(zhí)行控制在任何特定調(diào)制器設備處出現(xiàn)的衰頹的能力。在該示例中，不需要單獨的端接器設備來執(zhí)行控制調(diào)制器設備之間的衰頹的功能。盡管驅(qū)動電路415、425、435可以驅(qū)動隨時間變化的調(diào)制信號，但已知的電壓信號被驅(qū)動到調(diào)制器設備410、420、430的事實可以允許進一步控制在未摻雜的部分中出現(xiàn)的電荷累積和電荷耗散。

在一個實施例中，可以在調(diào)制器設備序列的各端添加端接器。在圖4的示例中，端接器可以被設置在調(diào)制器設備410的左側(cè)，并且另一端接器可以被設置在序列中的最后一個調(diào)制器設備(未示出)的右側(cè)。因此，端接器可以提供對由調(diào)制器設備序列的頭部端和尾部端的自由載流子的雜散引起的衰頹的控制，而每個單獨的調(diào)制器設備可以優(yōu)選地間隔開以控制由調(diào)制器設備之間的自由載流子的雜散引起的衰頹。

雖然在多段調(diào)制器中僅放置調(diào)制器設備可以提供對調(diào)制器衰頹的一些控制，但是調(diào)制器設備的相對接近可能引發(fā)某些對電選路和光選路的考慮。在一些情況下，可能需要較長的跡線414、424、434，以便將調(diào)制器設備耦接到相應的驅(qū)動電路415、425、435。因此，較長的各個跡線產(chǎn)生了附加的阻抗(例如，電阻、自感、自電容)以及這些較長跡線之間的相互作用(例如，互感、互電容)。這種附加阻抗可能會消極地影響調(diào)制器的效率，從而需要更大的功率來執(zhí)行特定量的調(diào)制。

然而，在一些實施例中，端接器可以用于控制調(diào)制器的衰頹，并同時保持合適的跡線長度和配置。圖5示出了根據(jù)本文所述的實施例的包括端接器部分的多段電光調(diào)制設備的示意圖。

在布置500中，多個調(diào)制器設備410、420通過跡線510、521連接到相應的驅(qū)動器電路415、425。跡線510、521可以包括多個單獨跡線。再次，為了簡單和清楚的說明，未示出從驅(qū)動器電路415、425到設置在下波導412、422上的電觸頭的相應跡線。

端接器512、515、522和525中的每一者與相應的調(diào)制器設備410、420相隔相同或不同大小的緩沖區(qū)寬度。例如，端接器512的上摻雜部分513與上波導411相隔寬度w3，并且端接器512的下?lián)诫s部分514與下波導412相隔寬度w4。與上述說明一致，間隔寬度可以是相同的或不同的，或者在一些情況下可以為零(即，相鄰部分或一體形成的部分)。

在端接器515(對應于調(diào)制器設備410)和端接器522(對應于調(diào)制器設備420)之間是具有寬度w5的波導部分。該波導部分可以是未摻雜的并表現(xiàn)出高電阻率；然而，由于端接器515、522的放置，可以控制或減輕由調(diào)制器設備410、420附近的未摻雜波導引起的衰頹影響。在控制或減輕了衰頹影響的情況下，可以選擇隔開調(diào)制器設備410、420的寬度w5來允許每個調(diào)制器設備被優(yōu)選地設置在其相應的驅(qū)動器電路415、425附近。因此，可以自由地選擇跡線510、521的長度和/或布置以最小化跡線的阻抗，和/或基于調(diào)制器的任何其它路由或性能考慮。在這方面，與不使用分立端接器的其他實施例相比，將分立的端接器包括在調(diào)制器設備序列中的實施例可能是有利的。

當然，端接器和調(diào)制器設備的其它布置也是可能的。在一個替代實施例中，可以以交替的方式布置端接器設備和調(diào)制器設備。在該實施例中，可以使用單個端接器來針對兩個調(diào)制器設備控制衰頹影響。在另一替代實施例中，可以在每n個調(diào)制器設備之后設置端接器。

圖6示出了根據(jù)本文所述的實施例的用于調(diào)制光信號的方法。方法600通?？梢耘c本文公開的各種調(diào)制設備一起使用。

方法600開始于框605，其中接收沿波導的長度傳播的光信號。波導可以由多個波導部分組成，每個波導部分被不同地摻雜并且至少部分地重疊。波導部分可以形成siscap調(diào)制器，其可以包括設置在波導部分之間的重疊區(qū)域中的介電材料。

在框615處，第一電信號被施加在波導的第一部分兩端，使用自由載流子分散效應來調(diào)制光信號。波導的第一部分可以是分立的調(diào)制部分，其包括在每個波導部分上的電觸頭，并且第一電信號被施加在電觸頭兩端。

在框625處，第二電信號施加在波導的第二部分兩端。第二電信號的施加減輕了來自波導的第一部分的衰頹。例如，可以通過減少從調(diào)制部分雜散到調(diào)制部分周圍的相鄰未摻雜區(qū)域的自由載流子來減輕衰頹。波導的第二部分可以是設置在第一部分附近的第二調(diào)制部分，或者它可以是單獨的端接部分。波導的第二部分的一部分可以與波導的第一部分的一部分一體形成。在第二調(diào)制部分的情況下，第二電信號可以操作以進一步對經(jīng)調(diào)制的光信號進行調(diào)制。在端接部分的情況下，該信號可以是任何可行的信號，包括dc信號?？?25與框615可以在時間上至少部分地重疊。方法600在完成框625之后結(jié)束。

在前述內(nèi)容中，參考了本公呈現(xiàn)的實施例。然而，本公開的范圍不限于具體描述的實施例。相反，想到了用所描述的特征和要素的任何組合(無論它們是否涉及不同的實施例)來實現(xiàn)和實踐所考慮的實施例。此外，雖然本文公開的實施例可以實現(xiàn)優(yōu)于其他可能的解決方案或超過現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，但是給定實施例是否實現(xiàn)特定優(yōu)點并不限制本公開的范圍。因此，前述方面、特征、實施例和優(yōu)點僅是說明性的，并且不被認為是所附權(quán)利要求的元素或限制，除非在權(quán)利要求中明確地敘述。

附圖中的流程圖和框圖示出了根據(jù)各種實施例的系統(tǒng)或方法的可能實現(xiàn)方式的架構(gòu)、功能和操作。還應注意的是，在一些替代的實施方式中，框中記錄的功能可能不按照圖中所示的順序進行。例如，依次示出的兩個框?qū)嶋H上可能基本上同時執(zhí)行，或者有時可能以相反的順序執(zhí)行這些框，這取決于所涉及的功能。

鑒于以上，本公開的范圍由所附權(quán)利要求確定。