本申請(qǐng)涉及相干光通信，具體而言涉及一種光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)和集成相干光接收器芯片。

背景技術(shù)：

1、在光通信領(lǐng)域，相干檢測(cè)是將接收到的信號(hào)光與本地激光器產(chǎn)生的本振光干涉，從而提取輸出干涉光信號(hào)。相比于傳統(tǒng)的強(qiáng)度直檢技術(shù)，相干檢測(cè)具有支持多種調(diào)制格式、頻譜利用效率高的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于相干檢測(cè)可以保留光信號(hào)的相位信息，因此，在數(shù)字信號(hào)處理時(shí)，光纖的群速度色散和偏振模色散等信號(hào)的線(xiàn)性傳輸損傷，都容易較為有效的均衡。

2、集成相干光接收器芯片(intradyne?coherent?receiver-photonic?integratedcircuit，icr-pic)及基于icr-pic的數(shù)字相干接收機(jī)，是相干檢測(cè)的具體應(yīng)用形式，其通常包括光分路器、偏振分束器、偏振旋轉(zhuǎn)器、相干光混頻器、光電探測(cè)器(photoelectricdetector，pd)和差分跨阻抗前置放大器。輸入光信號(hào)經(jīng)光分路器和偏振分束器分成兩路正交偏振光后，分別與波長(zhǎng)相同或相近的本振光信號(hào)進(jìn)行混頻，并通過(guò)光電探測(cè)器，最終將輸入光的相位信號(hào)轉(zhuǎn)化為輸出差分射頻電壓信號(hào)。其中，芯片的襯底易在芯片射頻輸出端引入較大的寄生電容，引起光電探測(cè)器的射頻性能降低。尤其是硅基集成芯片的襯底硅折射率較高，引起的射頻性能降低更加嚴(yán)重，例如高速pd的帶寬會(huì)明顯降低。

3、因此，如何降低icr-pic射頻輸出端的寄生電容，提高icr-pic的射頻性能，成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本申請(qǐng)的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

2、針對(duì)目前存在的問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例一方面提供一種光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，包括：

3、半導(dǎo)體襯底；

4、在所述半導(dǎo)體襯底上形成有間隔層；

5、在所述間隔層上形成有至少一個(gè)光電探測(cè)器；

6、在所述至少一個(gè)光電探測(cè)器所在的探測(cè)器區(qū)域的下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有空腔。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，在所述探測(cè)器區(qū)域的周?chē)?，形成有至少一個(gè)凹槽，所述凹槽與所述空腔連通。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，在所述間隔層和所述至少一個(gè)光電探測(cè)器之間還具有波導(dǎo)層。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，所述光電探測(cè)器包括鍺光電探測(cè)器。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，所述探測(cè)器區(qū)域中設(shè)置有至少一個(gè)加熱器，所述至少一個(gè)加熱器用于為所述至少一個(gè)光電探測(cè)器加熱。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述空腔的高度范圍為30微米至80微米。

12、本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供一種集成相干光接收器芯片，包括：信號(hào)光耦合器、本振光耦合器、至少一個(gè)90度相干光混頻器和多個(gè)光電探測(cè)器，所述多個(gè)光電探測(cè)器具有權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)；所述信號(hào)光耦合器輸出端和所述本振光耦合器的輸出端分別與所述90度相干光混頻器的輸入端連接，所述90度相干光混頻器的多個(gè)輸出端分別與所述多個(gè)光電探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)連接。

13、在一個(gè)實(shí)施例中，所述集成相干光接收器芯片還包括至少一個(gè)監(jiān)視光電探測(cè)器，所述信號(hào)光耦合器和/或所述本振光耦合器與所述至少一個(gè)90度相干光混頻器之間還設(shè)置有至少一個(gè)第一功率分束器，所述第一功率分束器用于將光功率分配至一個(gè)監(jiān)視光電探測(cè)器和一個(gè)90度相干光混頻器。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率分束器分配至所述監(jiān)視光電探測(cè)器的功率比例取值范圍為2％至10％。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述集成相干光接收器芯片包括兩個(gè)90度相干光混頻器時(shí)，所述本振光耦合器與所述兩個(gè)90度相干光混頻器之間還設(shè)置有第四功率分束器，所述第四功率分束器用于將本振光光功率分配至所述兩個(gè)90度相干光混頻器，所述第四功率分束器的分束比為50％：50％。

16、本申請(qǐng)所提供的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)空腔將光電探測(cè)器與襯底進(jìn)行隔離，從而降低了icr-pic射頻輸出端的寄生電容，有利于icr-pic射頻性能以及集成加熱器時(shí)加熱效率的優(yōu)化。

技術(shù)特征：

1.一種光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述探測(cè)器區(qū)域的周?chē)纬捎兄辽僖粋€(gè)凹槽，所述凹槽與所述空腔連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述間隔層和所述至少一個(gè)光電探測(cè)器之間還具有波導(dǎo)層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光電探測(cè)器包括鍺光電探測(cè)器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述探測(cè)器區(qū)域中設(shè)置有至少一個(gè)加熱器，所述至少一個(gè)加熱器用于為所述至少一個(gè)光電探測(cè)器加熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述空腔的高度范圍為30微米至80微米。

7.一種集成相干光接收器芯片，其特征在于，包括：信號(hào)光耦合器、本振光耦合器、至少一個(gè)90度相干光混頻器和多個(gè)光電探測(cè)器，所述多個(gè)光電探測(cè)器具有權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)；所述信號(hào)光耦合器輸出端和所述本振光耦合器的輸出端分別與所述90度相干光混頻器的輸入端連接，所述90度相干光混頻器的多個(gè)輸出端分別與所述多個(gè)光電探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成相干光接收器芯片，其特征在于，所述集成相干光接收器芯片還包括至少一個(gè)監(jiān)視光電探測(cè)器，所述信號(hào)光耦合器和/或所述本振光耦合器與所述至少一個(gè)90度相干光混頻器之間還設(shè)置有至少一個(gè)第一功率分束器，所述第一功率分束器用于將光功率分配至一個(gè)監(jiān)視光電探測(cè)器和一個(gè)90度相干光混頻器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成相干光接收器芯片，其特征在于，所述功率分束器分配至所述監(jiān)視光電探測(cè)器的功率比例取值范圍為2％至10％。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成相干光接收器芯片，其特征在于，當(dāng)所述集成相干光接收器芯片包括兩個(gè)90度相干光混頻器時(shí)，所述本振光耦合器與所述兩個(gè)90度相干光混頻器之間還設(shè)置有第四功率分束器，所述第四功率分束器用于將本振光光功率分配至所述兩個(gè)90度相干光混頻器，所述第四功率分束器的分束比為50％：50％。

技術(shù)總結(jié)
一種光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)和集成相干光接收器芯片，其中光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成有間隔層；在所述間隔層上形成有至少一個(gè)光電探測(cè)器；在所述至少一個(gè)光電探測(cè)器所在的探測(cè)器區(qū)域的下方的所述半導(dǎo)體襯底中形成有空腔。本申請(qǐng)的光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)空腔將光電探測(cè)器與襯底進(jìn)行隔離，從而降低了ICR?PIC射頻輸出端的寄生電容，優(yōu)化了ICR?PIC射頻性能以及集成加熱器時(shí)的加熱效率。

技術(shù)研發(fā)人員：郝瑋鳴,祁帆,蔡鵬飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：NANO科技（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9