CN111326533B - 一种波导集成型光电探测器及其制作方法 - Google Patents

一种波导集成型光电探测器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种波导集成型光电探测器及其制作方法，该探测器包括光电探测器及光循环结构，光循环结构包括n个模式转换反向器，模式转换反向器包括TEi‑TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj‑TEi+1非对称定向耦合器，用于实现TEi‑TEi+1模式光之间的转换及光的反向，通过引入n个模式转换反向器，可以实现光的n+1次循环利用。在光经过n+1次循环后，通过引入TEn‑TEk非对称定向耦合器及环形反向器实现TEn模式光的反向，TEn光再次进入探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。本发明能够实现更高效的光吸收效率，有效减小探测器长度，减小器件尺寸，更容易实现低暗电流、低电容和高响应度光电探测器的制备，且光学带宽大，对波导尺寸、温度不敏感，工艺容差大。

Description

一种波导集成型光电探测器及其制作方法
技术领域
本发明属于光电子技术领域，涉及一种波导集成型光电探测器及其制作方法。
背景技术
硅基光电探测器因其与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容，且便于集成，在光通信、光互联和光传感等领域有着广泛的引用。根据光进入的方向，探测器可以分为垂直入射型探测器和水平入射(波导型)探测器。相较于垂直入射型探测器，波导型探测器能避免光探测器速率和量子效率间相互制约的问题，且可以与波导光路集成，更容易实现高速高响应度，是实现高速光通信和光互联芯片的核心器件之一。
目前通信波段的硅基波导型探测器多采用锗(Ge)作为吸收材料。Si波导中的光通过消逝波耦合方式进入Ge吸收区。受限于Ge的吸收系数和消逝波耦合效率，为了实现高的响应度，探测器长度需要大于10微米，这使得探测器的电容和暗电流难以进一步优化。为了提高光吸收效率，基于微环等谐振腔结构的光循环利用探测器被提出。然而，谐振腔结构光学带宽小，谐振波长对波导尺寸及温度极其敏感，这限制了其实际应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种波导集成型光电探测器及其制作方法，用于解决现有技术中探测器光吸收效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种波导集成型光电探测器，包括：
光电探测器，具有第一端口及第二端口；
光循环结构，包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数。
可选地，当i＝0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器，所述TE0-TE1模式转换反向器包括反向器及与所述反向器相连的TE0-TE1非对称定向耦合器，所述反向器用于将来自所述第二端口的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器，所述TE0-TE1非对称定向耦合器用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
可选地，当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
可选地，相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接。
可选地，所述光循环结构还包括TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器用于将来自所述第二端口的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器，所述TEn-TEk非对称定向耦合器还用于将来自所述环形反向器的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
可选地，所述光电探测器包括波导型光电探测器。
可选地，所述光电探测器包括硅上针型锗探测器、基于GeSn材料的光电探测器及基于离子注入Si材料的光电探测器中的任意一种。
可选地，n≤10。
本发明还提供一种波导集成型光电探测器的制作方法，包括以下步骤：
提供一SOI衬底，所述SOI衬底自下而上依次包括底层硅、埋氧层及顶层硅；
图形化所述顶层硅，得到位于所述埋氧层上的光循环结构及光电探测器硅层；
基于所述光电探测器硅层制作光电探测器；
其中，所述光电探测器具有第一端口及第二端口，所述光循环结构包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数。
可选地，基于所述光电探测器硅层制作光电探测器包括以下步骤：
对所述光电探测器硅层进行离子注入，得到下接触层；
形成绝缘保护层于所述下接触层上；
定义吸收层区域，图形化所述绝缘保护层，暴露出所述下接触层位于所述吸收层区域的部分；
自下而上依次形成吸收层及上接触层于所述下接触层上；
形成至少一第一电极与至少一第二电极，所述第一电极与所述下接触层连接，所述第二电极与所述上接触层连接。
可选地，当i＝0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器，所述TE0-TE1模式转换反向器包括反向器及与所述反向器相连的TE0-TE1非对称定向耦合器，所述反向器用于将来自所述第二端口的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器，所述TE0-TE1非对称定向耦合器用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
可选地，当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
可选地，所述光循环结构还包括TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器用于将来自所述第二端口的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器，所述TEn-TEk非对称定向耦合器还用于将来自所述环形反向器的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
可选地，相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接。
如上所述，本发明的波导集成型光电探测器包括光电探测器及光循环结构，光循环结构包括n个模式转换反向器，模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，通过引入n个模式转换反向器，可以实现光的n+1次循环利用。在光经过n+1次循环后，通过引入TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器可以实现TEn模式光的反向，TEn光通过第二端口再次进入光电探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。本发明通过基于非对称定向耦合器(ADC)的光循环结构实现更高效的光吸收效率，并可有效减小探测器长度，从而减小器件尺寸，更容易实现低暗电流、低电容和高响应度光电探测器的制备，且本发明的波导集成型光电探测器光学带宽大，对波导尺寸、温度不敏感，工艺容差大。
附图说明
图1显示为本发明的的波导集成型光电探测器的俯视结构示意图。
图2-图3显示为本发明的的波导集成型光电探测器的原理图。
图4显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法的工艺流程图。
图5显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法提供的SOI衬底的剖面图。
图6显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法图形化所述顶层硅，得到位于所述埋氧层上的光循环结构及光电探测器硅层之后所呈现的结构俯视图。
图7显示为图6的A-A’向剖面图。
图8显示为图6的B-B’向剖面图。
图9显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法对所述光电探测器硅层进行离子注入，得到p型电荷层之后所呈现的结构俯视图。
图10显示为图9的A-A’向剖面图。
图11显示为图9的B-B’向剖面图。
图12显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法形成n型电荷层之后所呈现的结构俯视图。
图13显示为图12的A-A’向剖面图。
图14显示为图12的B-B’向剖面图。
图15显示为本发明的波导集成型光电探测器的制作方法形成至少一第一电极与至少一第二电极之后所呈现的结构俯视图。
图16显示为图15的A-A’向剖面图。
图17显示为图15的B-B’向剖面图。
元件标号说明
100 光电探测器
101 第一端口
102 第二端口
201 TE0-TE1模式转换反向器
201a 反向器
201b TE0-TE1非对称定向耦合器
202 TE1-TE2模式转换反向器
202a TE1-TE0非对称定向耦合器
202b 反向器
202c TE0-TE2非对称定向耦合器
203 TE2-TE3模式转换反向器
203a TE2-TE0非对称定向耦合器
203b 反向器
203c TE0-TE3非对称定向耦合器
204 TE3-TE4模式转换反向器
204a TE3-TE0非对称定向耦合器
204b 反向器
204c TE0-TE4非对称定向耦合器
205 TEn-TEk非对称定向耦合器
206 环形反向器
207 渐变波导
208 矩形波导
301 底层硅
302 埋氧层
303 顶层硅
304 光循环结构
305 光电探测器硅层
306 P型电荷层
307 绝缘保护层
308 锗吸收层
309 N型电荷层
310 第一电极
311 第二电极
312 绝缘层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例中提供一种波导集成型光电探测器，请参阅图1，显示为该波导集成型光电探测器的俯视结构图，包括波导型光电探测器100及光循环结构。
具体的，所述光电探测器包括波导型光电探测器，包括但不限于硅上针型(PIN)锗探测器、基于GeSn材料的光电探测器及基于离子注入Si材料的光电探测器。所述光电探测器100具有第一端口101及第二端口102，所述第一端口101及所述第二端口102均具有输入输出光的功能。作为示例，所述第一端口101与所述第二端口102分别位于所述光电探测器100的相对两侧。在其它实施例中，所述第一端口101与所述第二端口102的位置也可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
具体的，所述光循环结构包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数。
具体的，当i＝0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器201。本实施例中，所述TE0-TE1模式转换反向器201通过波导连接于所述光电探测器100的第二端口102。所述TE0-TE1模式转换反向器201包括反向器201a及与所述反向器201a相连的TE0-TE1非对称定向耦合器201b，所述反向器201a用于将来自所述第二端口102的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器201b，所述TE0-TE1非对称定向耦合器201b用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口102再次输入所述光电探测器100，实现光的第二次利用。
其中，非对称定向耦合器简称ADC，定向耦合器是构成光纤通信系统以及集成光波导线路的重要基本结构，典型的定向耦合器由两根波导构成，能量在两个波导的两个模式中周期性耦合。非对称定向耦合器中，两个波导不对称。
作为示例，所述反向器201a包括弧线波导，以实现光的反向。在其它实施例中，所述反向器201a也可以通过多段折线波导实现光的反向，此处不应过分现实本发明的保护范围。
具体的，当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器。所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
作为示例，图1中示出了TE1-TE2模式转换反向器202、TE2-TE3模式转换反向器203及TE3-TE4模式转换反向器204，图中的省略号代表可以有更多的模式转换反向器。其中，所述TE1-TE2模式转换反向器202包括TE1-TE0非对称定向耦合器202a、反向器202b、TE0-TE2非对称定向耦合器202c；所述TE2-TE3模式转换反向器203包括TE2-TE0非对称定向耦合器203a、反向器203b、TE0-TE3非对称定向耦合器203c；TE3-TE4模式转换反向器204包括TE3-TE0非对称定向耦合器204a、反向器204b、TE0-TE4非对称定向耦合器204c。
具体的，相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接，所述模式转换反向器与所述光电探测器之间也通过波导连接，以利光的传输。用于连接及传输光的波导可以包括矩形波导，也可以包括渐变波导，通过不同宽度的矩形波导与渐变波导的组合，实现宽度的逐渐变化。例如图1中示出了渐变波导207及矩形波导208。
具体的，所述光循环结构还包括TEn-TEk非对称定向耦合器205及环形反向器206，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器205连接于所述光电探测器100的第二端口102，用于将来自所述第二端口102的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器206连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器205，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器205的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器205，所述TEn-TEk非对称定向耦合器205还用于将来自所述环形反向器206的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口102再次输入所述光电探测器100。本实施例中，所述TEn-TEk非对称定向耦合器205采用TEn-TE0非对称定向耦合器。
作为示例，图2-图3显示为本发明的的波导集成型光电探测器的原理图。在图2中，基于ADC的光循环结构设置于光电探测器的相对两侧，光循环结构包括n个模式转换反向器：TE0-TE1模式转换反向器、TE1-TE2模式转换反向器、TE2-TE3模式转换反向器、TE3-TE4模式转换反向器、…、TEn-1-TEn模式转换反向器，并包括TEn-TE0非对称定向耦合器及环形反向器。在图3中示出了光传输路线示意图，首先输入TE0模式光从第一端口进入光电探测器，从光电探测器第二端口出，进入第一个模式转换反向器，转换为TE1模式光，并反向从第二端口再次进入光电探测器。通过引入n个模式转换反向器，实现光的n+1次循环利用。在光经过n+1次循环后，通过TEn-TE0非对称定向耦合器及环形反向器实现TEn模式光的反向，TEn光再次进入光电探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。
理论上，n的数值可以为任意大于1的整数，然而随着往返次数的增多，光的损耗很大，本实施例中，模式转换反向器的数目优选为n≤10。
与传统波导型探测器相比，本发明通过基于非对称定向耦合器(ADC)的光循环结构实现更高效的光吸收效率，并可有效减小探测器长度，从而减小器件尺寸，更容易实现低暗电流、低电容和高响应度光电探测器的制备。与基于谐振腔结构的波导型探测器相比，本发明的波导集成型光电探测器光学带宽大，对波导尺寸、温度不敏感，工艺容差大。
实施例二
本实施例中提供一种波导集成型光电探测器的制作方法，请参阅图4，显示为该方法的工艺流程图，包括以下步骤：
如图5所示，提供一SOI衬底，所述SOI衬底自下而上依次包括底层硅301、埋氧层302及顶层硅303。
如图6-图8所示，图形化所述顶层硅303，得到位于所述埋氧层302上的光循环结构304及光电探测器硅层305。其中，图6显示为本步骤所呈现的结构俯视图，图7显示为图6的A-A’向剖面图，图8显示为图6的B-B’向剖面图。
具体的，所述光电探测器硅层305用于制作光电探测器，所述光电探测器具有第一端口及第二端口，所述光循环结构包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数。
作为示例，当i＝0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器，包括反向器及与所述反向器相连的TE0-TE1非对称定向耦合器，所述反向器用于将来自所述第二端口的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器，所述TE0-TE1非对称定向耦合器用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
具体的，还包括图形化所述顶层硅，得到TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器的步骤，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器用于将来自所述第二端口的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器，所述TEn-TEk非对称定向耦合器还用于将来自所述环形反向器的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
具体的，相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接。
如图9-图17所示，基于所述光电探测器硅层305制作光电探测器。
具体的，所述光电探测器采用波导型光电探测器，可以是硅(Si)上针(pin)型锗(Ge)探测器，包括下接触层、吸收层、上接触层和金属电极，与标准CMOS工艺兼容。2μm光通信近年来收到了广泛的研究，受限于能带结构，Ge在2μm波段吸收极低，新的GeSn及离子注入Si等材料成为了2μm波段光通信的重要备选材料，所述波导型光电探测器也可以基于GeSn材料或离子注入Si材料等的探测器，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，以Si上针型Ge探测器为例，基于所述光电探测器硅层305制作波导型光电探测器包括以下步骤：
如图9-图11所示，对所述光电探测器硅层305进行离子注入，得到p型电荷层306(作为下接触层)，其中，图9显示为本步骤所呈现的结构俯视图，图10显示为图9的A-A’向剖面图，图11显示为图9的B-B’向剖面图。
如图12至图14所示，形成绝缘保护层307于所述p型电荷层306上，本实施例中，所述绝缘保护层307同时沉积于所述光循环结构表面，然后定义吸收层区域，图形化所述绝缘保护层307，暴露出所述p型电荷层306位于所述吸收层区域的部分，自下而上依次形成锗吸收层308(作为吸收层)及n型电荷层309(作为上接触层)于所述p型电荷层306上。其中，图12显示为本步骤所呈现的结构俯视图，图13显示为图12的A-A’向剖面图，图14显示为图12的B-B’向剖面图。本实施例中，所述n型电荷层309是通过对所述锗吸收层308上部进行离子注入得到，在其它实施例中，也可以采用化学气相沉积法等工艺制备所述n型电荷层，此处不应过分限制本发明的保护范围。
如图15至图17所示，形成至少一第一电极310与至少一第二电极311，所述第一电极310与所述p型电荷层306连接，所述第二电极311与所述n型电荷层309连接，所述第一电极310与所述第二电极311四周具有绝缘层312。其中，图15显示为本步骤所呈现的结构俯视图，图16显示为图15的A-A’向剖面图，图17显示为图15的B-B’向剖面图。
至此，制作得到波导集成型光电探测器。
综上所述，本发明的波导集成型光电探测器包括光电探测器及光循环结构，光循环结构包括n个模式转换反向器，模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，通过引入n个模式转换反向器，可以实现光的n+1次循环利用。在光经过n+1次循环后，通过引入TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器可以实现TEn模式光的反向，TEn光通过第二端口再次进入光电探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。本发明通过基于非对称定向耦合器(ADC)的光循环结构实现更高效的光吸收效率，并可有效减小探测器长度，从而减小器件尺寸，更容易实现低暗电流、低电容和高响应度光电探测器的制备，且本发明的波导集成型光电探测器光学带宽大，对波导尺寸、温度不敏感，工艺容差大。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种波导集成型光电探测器，其特征在于，包括：
光电探测器，具有第一端口及第二端口；
光循环结构，包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数；
所述光循环结构还包括TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器用于将来自所述第二端口的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器，所述TEn-TEk非对称定向耦合器还用于将来自所述环形反向器的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。
2.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：当i=0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器，所述TE0-TE1模式转换反向器包括反向器及与所述反向器相连的TE0-TE1非对称定向耦合器，所述反向器用于将来自所述第二端口的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器，所述TE0-TE1非对称定向耦合器用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
3.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
4.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接。
5.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：所述光电探测器包括波导型光电探测器。
6.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：所述光电探测器包括硅上针型锗探测器、基于GeSn材料的光电探测器及基于离子注入Si材料的光电探测器中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的波导集成型光电探测器，其特征在于：n≤10。
8.一种波导集成型光电探测器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一SOI衬底，所述SOI衬底自下而上依次包括底层硅、埋氧层及顶层硅；
图形化所述顶层硅，得到位于所述埋氧层上的光循环结构及光电探测器硅层；
基于所述光电探测器硅层制作光电探测器；
其中，所述光电探测器具有第一端口及第二端口，所述光循环结构包括n个模式转换反向器，其中，n≥2，且至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第一端口，至少有一个所述模式转换反向器连接于所述第二端口，所述模式转换反向器用于实现TEi-TEi+1模式光之间的转换及光的反向，使光再次通过所述光电探测器，其中，0≤i＜n，且i为整数；
所述光循环结构还包括TEn-TEk非对称定向耦合器及环形反向器，其中，k≥0，且k为整数，所述TEn-TEk非对称定向耦合器用于将来自所述第二端口的TEn模式光转换为TEk模式光，所述环形反向器连接于所述TEn-TEk非对称定向耦合器，用于将来自所述TEn-TEk非对称定向耦合器的TEk模式光反向，并再次输入至所述TEn-TEk非对称定向耦合器，所述TEn-TEk非对称定向耦合器还用于将来自所述环形反向器的TEk模式光再次转换为TEn模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器，进而再次通过n个模式转换反向器，再次实现光的n次循环。
9.根据权利要求8所述的波导集成型光电探测器的制作方法，其特征在于，基于所述光电探测器硅层制作光电探测器包括以下步骤：
对所述光电探测器硅层进行离子注入，得到下接触层；
形成绝缘保护层于所述下接触层上；
定义吸收层区域，图形化所述绝缘保护层，暴露出所述下接触层位于所述吸收层区域的部分；
自下而上依次形成吸收层及上接触层于所述下接触层上；
形成至少一第一电极与至少一第二电极，所述第一电极与所述下接触层连接，所述第二电极与所述上接触层连接。
10.根据权利要求8所述的波导集成型光电探测器的制作方法，其特征在于：当i=0时，所述模式转换反向器构成TE0-TE1模式转换反向器，所述TE0-TE1模式转换反向器包括反向器及与所述反向器相连的TE0-TE1非对称定向耦合器，所述反向器用于将来自所述第二端口的TE0模式光反向，并输入所述TE0-TE1非对称定向耦合器，所述TE0-TE1非对称定向耦合器用于将反向后的TE0模式光转换为TE1模式光，并经所述第二端口再次输入所述光电探测器。
11.根据权利要求8所述的波导集成型光电探测器的制作方法，其特征在于：当i≠0时，所述模式转换反向器包括TEi-TEj非对称定向耦合器、反向器及TEj-TEi+1非对称定向耦合器，所述反向器连接于所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间，其中，j≥0，且j为整数，所述TEi-TEj非对称定向耦合器用于实现TEi-TEj模式光之间的转换，所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器用于实现TEj-TEi+1模式光之间的转换，所述反向器用于实现所述TEi-TEj非对称定向耦合器与所述TEj-TEi+1非对称定向耦合器之间光的反向。
12.根据权利要求8所述的波导集成型光电探测器的制作方法，其特征在于：相邻所述模式转换反向器之间通过波导连接。
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