CN101373280B - 集成电光调制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成电光调制电路，要解决的技术问题是降低利用载流子色散效应的电光调制器的功耗，提高其工作速度。本发明的集成电光调制电路，所述光波导与电路的电容集成形成物理结构为一体的波导电容，此波导电容是电光调制电路拓扑结构的一个电路元件。本发明与现有技术相比，将电光调制发生的物理媒体-光波导与电容结合的复合体-波导电容与其他电路原件，包括晶体管，集总地或分布地单片集成在一起，通过调制电路的设计来控制对波导电容的充电和放电的过程，来避免器件物理结构上对调制速度的限制，并降低功耗，有效地减小调制器的尺寸，提高电路的工作速度。

Description

集成电光调制电路
技术领域
本发明涉及一种集成电光器件，特别是一种电光调制器。
背景技术
在各种光通信系统中，当激光器的直接调制不能达到系统的性能要求时，就必须使用外调制器。外置高速电光调制器是实现外调制功能的器件，使通过光信号的幅度或相位随输入电信号的电压值而改变。
现有技术对电光调制器的设计，都是把调制器作为一个和驱动电路分开的单独的器件，不能够充分利用光波导和晶体管单片集成的好处。在性能上两个典型的损失是：1、调制器与驱动电路的连接是50欧姆传输线，为满足与驱动电路的阻抗匹配的要求，调制器的输入阻抗也必须是50欧姆，这不利于降低器件的功耗；2、调制器工作速度受器件物理结构的影响，不能通过驱动电路来补偿。如图1所示，为目前典型的行波结构的基于载流子色散效应的电光调制器，光波导脊1的波导一侧为P型掺杂区4，波导另一侧为N型掺杂区5，波导两侧设有金属触点6，行波电极正端2与P型掺杂区4连接，行波电极负端3与N型掺杂区5连接。P型掺杂区4和N型掺杂区5在波导中形成PN结；当电波沿行波电极正端2和行波电极负端3组成的行波电极传播时，会对波导中的PN结施加正向或反向电压，从而改变波导内PN结区内的载流子浓度，于是就对沿波导传播的光波的相位产生了调制。
从器件的物理结构上，如果PN结被反向偏置，其结电容小，理论上可以证明，单位导模横截面积所携带的结电容越小，调制效率越低。于是，这种方向偏置的行波PN结调制器所需驱动电压高，而如果用正向偏置，虽然结电容增大，但调制器的工作速度将受到少数载流子寿命的影响。
在这个器件中，沿行波电极传播的电波由驱动电路7产生，连接驱动电路7和行波电极的是50欧姆传输线8，行波电极本身被一个50欧姆匹配负载9所终结。由于这一结构，行波电极的设计要求其特征阻抗也为50欧姆，因此，即使可以把波导内PN结电容做大，在调制器的设计上也不允许。而沿行波电极传播的电波所携带的能量会最终消耗在终结匹配负载上，对器件的功耗来说是很大的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成电光调制电路，要解决的技术问题是降低利用载流子色散效应的电光调制器的功耗，提高其工作速度。利用载流子色散效应的电光调制器的原理是通过改变光波导有限空间里的载流子浓度来调制这一空间里的折射率从而改变通过光场的相位。
本发明采用以下技术方案：一种集成电光调制电路，包括光波导，所述光波导与电容集成形成物理结构为一体的波导电容，所述波导电容是电光调制电路拓扑结构的一个电路元件。
本发明的波导电容在物理上与电光调制电路的晶体管和其它电路元件集成在一起，波导电容与电路中晶体管和其他电路元件的空间距离小于等于集成电路中容许的晶体管的尺寸。
本发明的波导电容由码型转换电路经受控电源输出信号控制。
本发明的受控电源是受控电流源。
本发明的码型转换电路由上升沿触发的单击电路和下降沿触发的单击电路构成，所述受控电流源由正向电荷泵浦和反向电荷泵浦并联构成，上升沿触发的单击电路输出连接正向电荷泵浦控制端，下降沿触发的单击电路输出连接反向电荷泵浦控制端，所述波导电容直接构成受控电流源电路的负载。
本发明的波导电容与电感、波导电容的镜像电容并接在电源的两端构成开关谐振器集成电光调制电路，波导电容一端串接有第一开关，为调制器谐振回路的开关，波导电容的镜像电容一端串接有第二开关，为镜像谐振回路的开关。
本发明的波导电容的镜像电容采用波导电容，两个波导电容互为镜像。
本发明的集成电光调制器采用在绝缘衬底上的硅层上做选择性氧化、搀杂后形成沿光波导的传播方向交替出现的横向NPN和PNP双极性晶体管对，构成互补晶体管对集成电光调制器，NPN和PNP管的基区为波导电容。
本发明的NPN晶体管的结构为：波导脊的坡形区和波导脊两边实施N型掺杂，光波导的脊区实施P型掺杂，形成NPN晶体管，光波导脊区成为NPN晶体管的基区，基区的宽度和波导脊的宽度一样；PNP晶体管的结构为：光波导的脊区实施P型掺杂，波导脊的坡形区一边和波导脊两边实施P型掺杂，波导脊的坡形区另一边为N型掺杂，形成PNP晶体管；PNP晶体管的发射极和NPN晶体管的基极共用触点，所述双极性晶体管对中，NPN晶体管和PNP晶体管的基区电容构成所述波导电容。
本发明的波导电容与晶体管组成电光调制电路单元，一个以上的电光调制电路单元沿光波导分布。
本发明与现有技术相比，在光波导内制作电容结构提供对电子和空穴的限制和存储，将电光调制发生的物理媒体-光波导与电容结合的复合体-波导电容与其他电路原件，包括晶体管，集总地或分布地单片集成在一起，通过调制电路的设计来控制对波导电容的充电和放电的过程，来避免器件物理结构上对调制速度的限制，并降低功耗，有效地减小调制器的尺寸，提高电路的工作速度。
附图说明
图1是现有技术的电光调制器示意图。
图2是本发明的电路框图。
图3(a)是本发明实施例1的电路图。
图3(b)是图3(a)电路中各节点的波形时序图。
图4是本发明实施例2的电路图。
图5是图4的具体电路图。
图6是图5的模拟计算结果图。
图7(a)是本发明实施例3的未掺杂的物理结构横截面图。
图7(b)是本发明实施例3的掺杂后的物理结构横截面图。
图7(c)是本发明实施例3的物理结构俯视图。
图8是图7(c)的等效电路图。
图9是本发明实施例4的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图2所示，本发明的集成电光调制电路，输入光信号10为连续光信号，它经过波导电容19后，相位被波导电容19中自由载流子浓度的变化所调制后，输出光信号11，码型转换电路15将输入的电信号14的码型转换成后续受控电源16所需的码型，放电电阻17表示波导电容由电容内部和外部漏电流所构成的自放电电阻。波导电容19是电场与光场互作用的地方，是光波导13与制作在波导内的电容18的物理结构复合体，同时提供对光场的限制定向传播，以及对电子和空穴的限制和存储。波导电容作为电光调制电路拓扑结构的一个电路元件，在物理上与电光调制电路的晶体管和其它电路元件完全直接集成在一起，波导电容与电路中晶体管和其他电路元件的空间距离小于等于集成电路中容许的晶体管的尺寸，元件之间的信号传播时延可以忽略。
基于载流子色散效应的电光调制，是通过改变波导体积内的载流子浓度来完成的。从电路的观点看，就是一个给电容器充放电的过程。本实施例的电光调制电路中，波导电容19的充放电电流用id(t)来表示。而波导电容一般都有一个自放电的途径，用放电电阻17表示，于是波导电容19中的电荷积累和释放就可以用以下的微分方程来表示：
dQ dt = i d ( t ) - Q C ( Q ) · R - - - ( 1 )
式(1)中，id(t)是充放电电流，由受控电流源16提供。R代表放电电阻17，其可以是波导电容19寄生的并行电阻，也可以包括电子和空穴在PIN结中的自复合，如果是这种情况，C(Q)·R也可以用PIN结中的少数载流子的寿命来代替。
在硅或其他半导体内，由于载流子色散效应，载流子浓度几乎线性地影响材料的光折射率。既然在波导体积内的载流子浓度正比与所积累的电荷Q，式(1)中的Q实际代表了光波通过波导电容19后的相位调制。
受控电流源16是一个电路单元，用它来产生所需要的充放电电流id(t)的波形，而所需要的id(t)由式(1)来决定，在求解过程中，Q(t)直接就是所需的数据波形。
产生id(t)的控制信号vd(t)一般是个脉冲信号，由码型转换电路15产生，由于需要产生的脉冲比输入数字信号码型脉冲窄，这一码型转换电路的工作带宽需要比输入数据的带宽宽。
为避免传播延迟，同时避免vd(t)在从码型转换电路15到受控电流源电路16的过程中受到歧变，受控电流源电路16的位置应和波导电容19集成在一起(严格的描述应为“极为靠近”)，而码型转换电路15也应该和受控电流源电路16、波导电容19集成在一起。而这一点只有在光波导可以和晶体管单片集成的条件下才有可能。利用互补金属氧化物半导体CMOS或矽锗制程技术与双极型和互补金属-氧化物-半导体SiGe BiCMOS的工艺，可以将集成电路和光波导单片集成在一起。
实施例1：边沿触发单击电路驱动的电荷泵浦(pump)的电光调制器。
如图3(a)所示，码型转换电路包括上升沿码型转换电路24和下降沿码型转换电路25，上升沿码型转换电路24为上升沿触发的单击电路(rising edgetriggered one-shot circuit)；下降沿码型转换电路25为下降沿触发的单击电路(falling edge triggered one-shot circuit)；受控电流源由正向电荷泵浦26、两个场效应管、反向电荷泵浦27顺序连接而成，正向电荷泵浦26为充电电流源，反向电荷泵浦27为放电电流源，波导电容19直接构成受控电流源电路的负载，上升沿触发单击电路与下降沿触发单击电路的输出端分别与两个场效应管的栅极连接。波导电容19可以使用基于少数载流子(少子，minority carriers)的波导电容，也可以使用基于多子(majority carriers)的波导电容。在过去，使用少子半导体结(如正向偏置的PIN结)的调制器的工作速度受限于少子的寿命，本实施例的电光调制器，工作速度与少子的寿命无关，这样我们就可以用长的少子寿命减少调制器的功耗。
如果波导电容的存储电荷为半导体中的多子，或在结电容中的寿命非常大的少子，式(1)中右边第二项(代表自放电途径)可以忽略，于是式(1)简化为：
dQ dt = i d ( t ) - - - ( 2 )
如果所要求的数据波形Q(t)是一个一般的非归零NRZ码型信号，式(2)的解就是一个归零RZ码型信号，其脉冲宽度取决于Q(t)所要求的上升和下降时间。本实施例的电光调制电路用一个边沿触发的单击电路对来实现码型变换。整个电光调制电路描述如下：需要被传输的NRZ码型信号通过上升沿触发的单击电路24被变换成所需要的RZ码型信号vd(t)，然后由其驱动正向电荷泵浦26(压控电流源)来给波导电容19充电。同时，一个反相的下降沿触发的单击电路25产生一个反相的RZ码型信号
Figure S2008100924964D00062
驱动反向电荷泵浦27来控制波导电容19放电。
如图3(b)所示，实施例1的集成电光调制电路中各节点的时序波形，在A点的输入电信号21是NRZ码型；在B点经转换后上升沿对应码型信号22为RZ码型；在C点经转换后下降沿对应码型信号23也为RZ码型；在D点的波导电容中积累电荷随时间的波形Q(t)28，是调制电路最终的输出信号波形。我们可以看到，D点的波导电容中积累电荷随时间的波形Q(t)28是一个具有一定上升时间和下降时间的RNZ码型，而其上升和下降时间由码型转换后的信号22和23的脉冲宽度决定。
实施例2：开关谐振器集成电光调制电路。
开关谐振器集成电光调制电路通过在两个谐振回路之间的切换，达到重用能量的目的，以降低功耗。谐振回路在一个震荡周期内对波导电容完成一次充放电，形成归零码型的逻辑1。如果下一比特也是逻辑1，波导电容会在下一个震荡周期内再得到一次充放电；如果下一比特是逻辑0，震荡则会被切换到在调制电路中的另一电容器(命名为镜像电容，其电容值与波导电容相同)上。调制电路会保持在这个由镜像电容组成谐振回路中的震荡，一直到下一个逻辑1的到来。在这种调制电路中，电光调制的能量仅消耗在充放电电流通道的电阻上，以及切换谐振的驱动电路上。
如图4所示，电感31、波导电容32、波导电容32的镜像电容33并接在供电电源30的两端，波导电容32一端串接有第一开关34，为调制器谐振回路的开关，波导电容32的镜像电容33一端串接有第二开关35，为镜像谐振回路的开关。
本实施例开关谐振器电光调制电路的工作原理：在第一个震荡周期，假设波导电容32被充电至高电平然后被完全放电，在这一时刻，通过电感31的电流为最大值，即原来存储在波导电容32中的电场能量被完全释放并被转成存储在电感31中的磁场能量。在下一个震荡周期，如果所对应的比特是逻辑0，第一开关34将被关闭，第二开关35将被导通，谐振器由电感31和镜像电容33组成，存储在电感31中的磁场能量将对镜像电容33充电，而非波导电容32。震荡周期将在电感31和镜像电容33之间持续下去，一直到下一个比特1到来，此时，第一开关34会被导通，第二开关35会被关闭，谐振电路重新由电感31和波导电容32组成，电荷会被重新充到波导电容32中，来达到所需要的对光折射率的调制。
如图5所示，为图4所示原理电路的一个具体电路，第一波导电容41与第二波导电容42两者互为镜像，第一开关34与第一波导电容41串接，第二开关35与第二波导电容42串接，谐振回路与电感31串接的寄生电阻45，控制第一开关34的输入电信号46、第二开关35的输入电信号47、第二波导电容42的第一端口49和第二波导电容42的第二端口50。另外，还设有总电源45、参考电流源43、电流源晶体管44、电流源晶体管48。在这个电路中，图4中的镜像电容33被用一个对等的第二波导电容42来实现。如果电光调制器在光学上使用一个马赫帧特(Mach-Zehnder)干涉仪来做从相位调制到强度调制的转换，对等的第一波导电容41和第二波导电容42就分别是干涉仪的两个波导臂。由于施加在干涉仪两臂的驱动电信号总是反相互补的，当第一波导电容41需要被充电时，第二波导电容42总是需要被放电。震荡回路使用源耦合拓扑。电流源晶体管48用来给LC回路提供泵浦。LC谐振回路由电感31和第一波导电容41或第二波导电容42组成，也就是说，在任一比特周期，两个波导电容中只有一个在谐振回路内，靠第一开关34和第二开关35来控制和切换。寄生电阻45代表了第一开关34，第二开关35，电感31，和回路中其他地方的寄生电阻。
如图6所示，是上述开关谐振调制回路的SPICE模拟计算结果，其中，假设调制器由归零码(RZ)驱动。其中图线说明如下：电平差图线51为第二波导电容42的第一端口49和其第二端口50之间电平差，亦即跨越第二波导电容42两端的电平，它代表了注入到第二波导电容42里的电荷，也代表了在相应波导臂上产生的瞬时相位移，即电光调制的结果；电平图线52为图5中第二波导电容42的第一端口49的电平；电平图线53为图5中第二波导电容42的第二端口50的电平。由图6可以看到，电光调制的结果：跨越第二波导电容42的电平差51是一个RZ码型的随机数据。
实施例3：互补晶体管对集成电光调制器。
如图7(a)所示：起始脊波导59，由在SOI的硅层上做选择性氧化后形成，选择性氧化的区域形成场二氧化硅68(field oxide，又译为场氧化层)，如图7(b)所示，标识了脊波导59的波导脊两边的坡型区，左侧坡型区66，右侧坡型区69，正中间为脊区67，在坡型区的外边是波导的平板区70。
如图7(c)中所示：掺杂在脊波导59的脊区67的P型掺杂形成NPN晶体管的基极71，掺杂在脊波导59的左侧坡型区66的N型轻掺杂形成PNP双极性晶体管的基极61；脊波导59的右侧坡型区69主体为N型轻掺杂，但间隔一段会周期性地变为P型掺杂，其P型掺杂的部分对应于光波导的PNP晶体管段65，而其余N型掺杂的部分则对应于光波导的NPN晶体管段64；脊波导59的平板区70在NPN晶体管段64为N型重掺杂，为NPN管的发射极和收集极；脊波导59的平板区70在PNP晶体管段65为P型重掺杂，为PNP管的发射极和收集极；PNP晶体管的发射极与NPN晶体管的基极共用同触点62，PNP晶体管的收集极触点63。
在这个结构中，通过掺杂沿光波导的传播方向制造互补的横向双极性晶体管对：NPN晶体管段64和PNP晶体管段65沿光波导的传播方向交替出现。使用CMOS工艺中现有的场二氧化硅68作为基区掺杂的自对准掩模(Mask)，于是基区的宽度就和波导基的宽度一样，因为基区的宽度要越窄越好，有助于提高器件工作速度。
对于NPN晶体管段64，电子从左(发射极)流向右(收集极)。由于NPN的基区71同时还是PNP管的发射极，NPN的寄生基区至发射区电流变成了PNP管的收集极电流。其等效电路如图8所示，这实际上是一个互补的晶体管对开关电路与光波导物理布局有机的结合在一起的结果。通过这种互补的晶体管对结构，速度较慢的NPN寄生基区电流变成了速度较快的PNP收集极电流，从根本上消除了可能限制调制器工作速度的因素。
在这个互补晶体管对集成电光调制器中，波导电容实际上就是NPN和PNP管的基区电容，而除了对基区进行开关之外，晶体管对存在的本身在这一开关电路中引入了增益，驱动信号只需要驱动基区所需的很小的电流，而对整个基区的充电则被晶体管本身放大。
实施例4：分布式集成电光调制器电路。
如图8所示，波导电容9沿光波导11分布，每一节波导电容和晶体管12组成电光调制电路单元，这里给出的电光调制电路单元是最简单的结构，更复杂的电光调制电路(如前面的实施例中所给出的)都可以用来形成这种分布式集成电光调制器，光波沿光波导11传播时，会依次通过分布在光波导11上的电光调制电路单元，从而积累相位调制。

Claims (8)

1.一种集成电光调制电路，包括光波导，所述光波导与电容集成形成物理结构为一体的波导电容，其特征在于：所述波导电容是电光调制电路拓扑结构的一个电路元件，所述电光调制电路通过改变波导电容体积内的载流子浓度，来完成基于载流子色散效应的电光调制，所述波导电容在物理上与所述电光调制电路的晶体管和其它电路元件集成在一起，波导电容与电路中晶体管的空间距离小于等于集成电路中容许的晶体管的尺寸。
2.根据权利要求1所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述波导电容的充电和放电由码型转换电路经受控电流源电路输出信号控制，码型转换电路和受控电流源电路、波导电容集成在一起。
3.根据权利要求2所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述码型转换电路由上升沿触发的单击电路和下降沿触发的单击电路构成，所述受控电流源由正向电荷泵浦和反向电荷泵浦并联构成，上升沿触发的单击电路输出连接正向电荷泵浦控制端，下降沿触发的单击电路输出连接反向电荷泵浦控制端，所述波导电容直接构成受控电流源电路的负载。
4.根据权利要求1所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述波导电容与电感、波导电容的镜像电容并接在电源的两端构成开关谐振器集成电光调制电路，波导电容一端串接有第一开关，为调制器谐振回路的开关，波导电容的镜像电容一端串接有第二开关，为镜像谐振回路的开关。
5.根据权利要求4所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述波导电容的镜像电容采用波导电容，两个波导电容互为镜像。
6.根据权利要求1所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述集成电光调制器采用在绝缘衬底上的硅层上做选择性氧化、搀杂后形成沿光波导的传播方向交替出现的横向NPN和PNP双极性晶体管对，NPN和PNP管的基区为波导电容。
7.根据权利要求6所述的集成电光调制器电路，其特征在于：所述NPN晶体管的结构为：波导脊的坡形区和波导脊两边实施N型掺杂，光波导的脊区实施P型掺杂，形成NPN晶体管，光波导脊区成为NPN晶体管的基区，基区的宽度和波导脊的宽度一样；PNP晶体管的结构为：光波导的脊区实施P型掺杂，波导脊的坡形区一边和波导脊两边实施P型掺杂，波导脊的坡形区另一边为N型掺杂，形成PNP晶体管；PNP晶体管的发射极和NPN晶体管的基极共用触点，所述双极性晶体管对中，NPN晶体管和PNP晶体管的基区电容构成所述波导电容。
8.根据权利要求1所述的集成电光调制电路，其特征在于：所述波导电容与晶体管组成电光调制电路单元，一个以上的电光调制电路单元沿光波导分布。
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US11/756,490 US7817881B2 (en) 2006-06-01 2007-05-31 Circuit architecture for electro-optic modulation based on free carrier dispersion effect and the waveguide capacitor structures for such modulator circuitry using CMOS or Bi-CMOS process
US11/756,490 2007-08-23

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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7039258B2 (en) * 2003-08-15 2006-05-02 Luxtera, Inc. Distributed amplifier optical modulators
US7515775B1 (en) * 2003-08-15 2009-04-07 Luxtera, Inc. Distributed amplifier optical modulator
US7817881B2 (en) * 2006-06-01 2010-10-19 Bing Li Circuit architecture for electro-optic modulation based on free carrier dispersion effect and the waveguide capacitor structures for such modulator circuitry using CMOS or Bi-CMOS process
US7880201B2 (en) * 2006-11-09 2011-02-01 International Business Machines Corporation Optical modulator using a serpentine dielectric layer between silicon layers
US8483520B2 (en) * 2009-02-25 2013-07-09 Nec Corporation Optical modulation structure and optical modulator
CN101937135B (zh) * 2009-07-01 2011-12-07 中国科学院半导体研究所 提高mzi电光调制器速度和效率的电极结构
FR2950708B1 (fr) * 2009-09-29 2012-03-09 Univ Paris Sud Modulateur optique compact a haut debit en semi-conducteur sur isolant.
US8530821B2 (en) * 2010-06-08 2013-09-10 International Business Machines Corporation Low distortion high bandwidth adaptive transmission line for integrated photonics applications
CN102566090B (zh) 2010-12-22 2014-12-10 李冰 一种光波导开关
US9178085B2 (en) 2010-12-22 2015-11-03 Bing Li Waveguide photodetector and forming method thereof
US9256028B2 (en) 2011-01-14 2016-02-09 Bing Li Dispersion-corrected arrayed waveguide grating
US9151592B2 (en) 2012-01-03 2015-10-06 Skorpios Technologies, Inc. Method and system for multiple resonance interferometer
CN103207464B (zh) * 2012-01-17 2017-09-08 上海硅通半导体技术有限公司 一种电光开关或光衰减器
US9568750B2 (en) 2012-04-13 2017-02-14 Skorpios Technologies, Inc. Hybrid optical modulator
US9042684B2 (en) 2012-09-05 2015-05-26 International Business Machines Corporation Electro-optic modulator
FR2998980A1 (fr) * 2012-11-30 2014-06-06 St Microelectronics Sa Modele de simulation compact pour un modulateur optique
US9766484B2 (en) 2014-01-24 2017-09-19 Cisco Technology, Inc. Electro-optical modulator using waveguides with overlapping ridges
CN104064422B (zh) * 2014-06-21 2016-08-17 电子科技大学 一种小型全金属慢波器件
WO2016018288A1 (en) 2014-07-30 2016-02-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Hybrid multilayer device
US10078233B2 (en) 2014-07-30 2018-09-18 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical waveguide resonators
CN104516127B (zh) * 2014-12-30 2018-03-20 武汉邮电科学研究院 集成器件及其行波电极阻抗匹配方法
US9651803B2 (en) 2015-03-17 2017-05-16 California Institute Of Technology Bandwidth enhancement technique using inductive peaking
US9804475B1 (en) 2015-04-16 2017-10-31 Aurrion, Inc. Radio-frequency loss reduction in photonic circuits
US20170003571A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Integrated optical modulator of the mach-zehnder type
US10658177B2 (en) 2015-09-03 2020-05-19 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Defect-free heterogeneous substrates
GB2546279B (en) * 2016-01-12 2019-08-21 Phoelex Ltd An optical apparatus
US10586847B2 (en) 2016-01-15 2020-03-10 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Multilayer device
US10914968B2 (en) * 2016-03-24 2021-02-09 Huawei Technologies Canada Co., Ltd. Photonic elements driven by common electrical driver
WO2017171737A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Devices having substrates with selective airgap regions
CN106058638A (zh) * 2016-06-01 2016-10-26 中国科学院半导体研究所 一种用于输出飞秒脉冲的锁模激光器
US10079471B2 (en) 2016-07-08 2018-09-18 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Bonding interface layer
US10193634B2 (en) 2016-09-19 2019-01-29 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical driver circuits
CN107070556A (zh) * 2017-03-17 2017-08-18 深圳市傲科光电子有限公司 一种双向光纤收发电路及双向光纤收发机
CN110320596A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 华为技术有限公司 光波导器件及其制备方法
US10381801B1 (en) 2018-04-26 2019-08-13 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Device including structure over airgap
US11507818B2 (en) 2018-06-05 2022-11-22 Lightelligence PTE. Ltd. Optoelectronic computing systems
CN113159308A (zh) 2018-06-05 2021-07-23 光子智能股份有限公司 光电计算系统
US11734556B2 (en) 2019-01-14 2023-08-22 Lightelligence PTE. Ltd. Optoelectronic computing systems
EP3912096A1 (en) * 2019-01-14 2021-11-24 Lightelligence, Inc. Optoelectronic computing systems
WO2021011056A1 (en) 2019-07-12 2021-01-21 Massachusetts Institute Of Technology All-optical spatial light modulators
US11719963B2 (en) 2020-04-29 2023-08-08 Lightelligence, Inc. Optical modulation for optoelectronic processing
CN113176675A (zh) * 2021-03-11 2021-07-27 中国科学院微电子研究所 一种硅基电光调制器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355422A (en) * 1992-11-09 1994-10-11 Honeywell Inc. Broadband optical modulator
US6756926B2 (en) * 2000-06-26 2004-06-29 Fujitsu Limited Optical transmitter and code conversion circuit used therefor
CN1908795A (zh) * 2005-08-04 2007-02-07 中国科学院半导体研究所 一种硅基并联mos电容结构高速电光调制器及制作方法
CN101373281A (zh) * 2007-05-31 2009-02-25 李冰 用于电光调制器的波导电容器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220296A (en) * 1991-11-01 1993-06-15 Massachusetts Institute Of Technology Coupler for electrical waveguides and mechanical waveguides
IT1291194B1 (it) * 1997-03-14 1998-12-29 Cselt Centro Studi Lab Telecom Accoppiatore ottico non lineare
US6654729B1 (en) * 1999-09-27 2003-11-25 Science Applications International Corporation Neuroelectric computational devices and networks
FR2820890A1 (fr) * 2001-02-15 2002-08-16 Cit Alcatel Composant optique integre monolithique comportant un modulateur et un transistor bipolaire a heterojonction
DE10125967C1 (de) * 2001-05-29 2002-07-11 Infineon Technologies Ag DRAM-Zellanordnung mit vertikalen MOS-Transistoren und Verfahren zu deren Herstellung
GB2384570B (en) * 2002-01-19 2005-06-29 Marconi Optical Components Ltd Modulators
US7010208B1 (en) * 2002-06-24 2006-03-07 Luxtera, Inc. CMOS process silicon waveguides
US6999670B1 (en) * 2002-08-27 2006-02-14 Luxtera, Inc. Active waveguides for optoelectronic devices
CN1259712C (zh) * 2002-10-16 2006-06-14 联华电子股份有限公司 混合模式制程
WO2005006250A1 (en) * 2003-06-25 2005-01-20 Variance Dynamical, Inc. Apparatus and method for detecting and analyzing spectral components
US7116853B2 (en) * 2003-08-15 2006-10-03 Luxtera, Inc. PN diode optical modulators fabricated in rib waveguides
US7136544B1 (en) * 2003-08-15 2006-11-14 Luxtera, Inc. PN diode optical modulators fabricated in strip loaded waveguides
JP2006013252A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Hitachi Cable Ltd レーザダイオードの制御方法、制御回路、および光送信器
JP4899356B2 (ja) * 2005-06-30 2012-03-21 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355422A (en) * 1992-11-09 1994-10-11 Honeywell Inc. Broadband optical modulator
US6756926B2 (en) * 2000-06-26 2004-06-29 Fujitsu Limited Optical transmitter and code conversion circuit used therefor
CN1908795A (zh) * 2005-08-04 2007-02-07 中国科学院半导体研究所 一种硅基并联mos电容结构高速电光调制器及制作方法
CN101373281A (zh) * 2007-05-31 2009-02-25 李冰 用于电光调制器的波导电容器

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