CN112596277B - 电光调制器 - Google Patents

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Abstract

电光调制器可以包括第一部分，该第一部分配置成用于一个或多个光波导与一个或多个信号电极之间的第一电光相互作用。电光调制器可以包括第二部分，该第二部分配置为相对于第一部分增加或减小一个或多个信号电极的信号相对于一个或多个光波导的光信号的相对速度。电光调制器可以包括第三部分，该第三部分配置成用于根据相对于第一部分的相反的调制极性在一个或多个光波导与一个或多个信号电极之间的第二电光相互作用。

Description

电光调制器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月17日提交的标题为“EQUALIZED MODULATOR UTILIZINGOPTICAL TIME DELAY”的美国临时专利申请号62/901,504的优先权，其全部内容通过引用合并于此。本申请是与2020年3月31日提交的标题为“ELECTRICAL-OPTICAL MODULATOR”的美国专利申请号16/835,872的部分延续(CIP)，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及电光调制器，更具体地，涉及利用速度改变的电极信号的电光调制器。
背景技术
光学调制器比如电光调制器将电信号比如射频(RF)信号或微波信号施加或调制到光束上，以生成承载数据的调制光束。典型的电光调制器可以是电压控制装置，其包括位于光波导附近的行波电极结构。电极结构产生的电场在预定距离(相互作用长度)上与光波导重叠，并引起调制光信号的电磁相互作用。例如，电光调制器可包括一组RF信号电极、一组接地电极和一组共面光波导。该组共面波导可以是马赫-曾德尔(Mach-Zehnder(MZ))干涉仪的一部分。
发明内容
根据一些实施方式，一种电光调制器可以包括：一个或多个光波导，用于在传播方向上传播光信号；以及一个或多个信号电极，用于在传播方向上传播信号，以便通过电光相互作用调制光信号。一个或多个信号电极可以包括速度改变部分、在传播方向上位于速度改变部分之前的第一调制部分以及在传播方向上位于速度改变部分之后的第二调制部分。一个或多个光波导中的光波导可以包括第一部分和第二部分，其配置为基于与一个或多个信号电极的第一调制部分和第二调制部分的关联而与相反的调制极性关联。速度改变部分可配置为相对于第一调制部分增加或减小信号相对于光信号的速度。
根据一些实施方式，电光调制器可以包括：第一部分，其配置成用于一个或多个光波导与一个或多个信号电极之间的第一电光相互作用；第二部分，其配置为相对于第一部分增加或减小一个或多个信号电极的信号相对于一个或多个光波导的光信号的速度；以及第三部分，其配置成用于根据相对于第一部分的相反的调制极性在一个或多个光波导与一个或多个信号电极之间的第二电光相互作用。
根据一些实施方式，一种电光调制器可以包括一个或多个速度改变部分和一个或多个调制极性反转部分。电光调制器可以具有以高于阈值的调制带宽为特征的频率响应。
附图说明
图1-4是本文描述的示例电光调制器的图。
图5是示例半导体结构的图。
图6A是本文描述的示例电光调制器的图。
图6B是图6A的电光调制器的放大细节图。
图6C是沿图6B的放大细节图的线A-A截取的截面图。
图6D是图6A的电光调制器的放大细节图。
图6E是沿图6D的放大细节图的线B-B截取的截面图。
图6F是沿图6D的放大细节图的线C-C截取的截面图。
图6G是沿图6A的电光调制器的线D-D截取的截面图。
图6H是图6A的电光调制器的放大细节图。
图6I是沿图6H的放大细节图的线E-E截取的截面图。
图6J是图6A的电光调制器的放大细节图。
图6K是沿图6J的放大细节图的线F-F截取的截面图。
图6L是沿图6J的放大细节图的线G-G截取的截面图。
图7是与图6A的电光调制器结合使用的示例差分电压的图。
图8A是本文描述的示例电光调制器的图。
图8B是沿图8A的电光调制器的线H-H截取的截面图。
图8C是沿图8A的电光调制器的线I-I截取的截面图。
图8D是沿图8A的电光调制器的线J-J截取的截面图。
图8E是沿图8A的电光调制器的线K-K截取的截面图。
图8F是沿图8A的电光调制器的线L-L截取的截面图。
图9是本文描述的示例电光调制器的图。
具体实施方式
示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
电光调制器可以在带宽上调制光信号。通常，带宽可以通过减少电(例如RF)信号损失来增加，例如通过减少电光调制器的电极和光波导的相互作用长度(例如通过减少电极的长度)来增加。然而，减小相互作用长度可能需要增加电光调制器的驱动电压。其他方法可以使用均衡技术来增加带宽并降低驱动电压。根据均衡技术，电光调制器可以包括电极路径延迟(例如电极的迂回路径)以提供电信号的时间延迟，并且可以包括例如调制极性反转以适应时间延迟引起的相移。然而，电极路径延迟也可能增加电信号损失(例如通过增加电极的长度)。此外，电极路径延迟增加了电光调制器的覆盖区，这可能导致多个嵌套电光调制器的电极之间的干扰(例如串扰)。
本文描述的一些实施方式提供了一种电光调制器，其包括一个或多个调制部分、与电光调制器的一个或多个信号电极关联的速度改变部分以及在一个或多个调制部分中的电光调制器的一个或多个光波导的调制极性反转。以这种方式，电光调制器被均衡以提供具有增加的调制带宽的频率响应。而且，速度改变部分使得电光调制器的电极的长度能够最小化，从而减少可能减小带宽的电(例如RF)信号损失。此外，速度改变部分使电光调制器能够具有紧凑的几何形状，从而可以减少或消除对其他附近(例如嵌套的)电光调制器的干扰。
图1-4、6A、8A和9是在此描述的示例电光调制器的图。电光调制器可以是使用普克尔斯效应、电光效应、量子限制斯塔克效应、等离子体色散效应等的调制器，以在施加电压下改变光的相位。在一些实施方式中，电光调制器可以是MZ调制器。例如，电光调制器可以是磷化铟(InP)MZ调制器。可替代地，电光调制器可以采用硅光子、聚合物、铌酸锂、稀铌酸锂或砷化镓技术。
在一些实施方式中，电光调制器可包括一个或多个光波导和一个或多个信号电极(例如一个或多个行波电极)。波导可以在电光调制器的传播方向上传播光信号。电极可以在传播方向上传播电信号(例如RF信号、微波信号等)。电信号可以通过电光相互作用来调制光信号。
在一些实施方式中，电光调制器可包含一组波导(例如两个波导)。例如，光分离器可以将输入的光信号分离到电光调制器的第一波导和第二波导，并且光合并器可以合并第一波导和第二波导的输出。在一些实施方式中，电光调制器可包含一组电极(例如两个电极)。即，电光调制器可以具有差分驱动电压。在这种情况下，第一电极可以传播正极性信号，第二电极可以传播负极性信号。可替代地，电光调制器可以包括单个电极。即，电光调制器可以具有单个驱动电压。
如图1-4、6A、8A和9所示，电光调制器可具有长度为S1的第一部分、长度为S2的第二部分和长度为S3的第三部分。在一些实施方式中，S1可以大于S2或S3。另外或可替代地，S2可以大于S3。在本文中，第一部分、第二部分和第三部分可以分别称为S1、S2和S3。第一部分S1和第三部分S3可以为电光调制器提供调制。即，在第一部分S1和第三部分S3中，波导和电极可以相互作用(例如通过电光相互作用，通过量子限制斯塔克效应，通过等离子体效应等)。此外，在一个或多个波导和一个或多个电极之间的第一部分S1中的电光相互作用以及在波导和电极之间的第三部分S3中的电光相互作用可以根据相反的调制极性。换句话说，波导可以在第一部分S1和第三部分S3中与相反的调制极性关联。
在第二部分S2中，电极可以配置为相对于信号穿过第一部分S1和/或第三部分S3时的速度改变(例如增加或减少)由电极传播的信号的速度。例如，对于InP MZ调制器，电极可以配置为增加第二部分S2中的信号速度。此外，在第二部分S2中，由波导传播的光信号的速度可以保持恒定(例如相对于部分S1和S3)。在一些方面，在第二部分S2中，电极的电信号相对于波导的光信号的速度可以不同于在第一部分S1和/或第三部分S3中。因此，在第二部分S2中电极和波导的信号速度可能不匹配。以这种方式，电光调制器可以被均衡并且可以具有以满足(例如大于)阈值(例如60千兆赫兹(GHz)、75GHz、80GHz或85GHz)为特征的频率响应。此外，电光调制器的电极和波导可以成直线(例如配置为提供信号的直接路径)。以此方式，电光调制器具有紧凑的几何形状，从而可以减少或消除对其他附近(例如嵌套的)电光调制器的干扰。
图1是本文描述的示例电光调制器100的图。如图1所示，电光调制器100可以包括第一信号电极102a、第二信号电极102b、第一光波导104a和第二光波导104b。电极102的电信号可以经由多个分段的加载线108与波导104的光信号相互作用。例如，加载线108可以覆盖波导104的部分(例如邻接、附接、靠近、使与之电光相互作用或以其他方式与之关联)。电极102可以配置为在电光调制器100的传播方向110上传播电信号，并且波导104可以配置为在传播方向110上传播光信号。
如图1所示，第一电极102a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分106a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。类似地，第二电极102b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分106b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。在速度改变部分106中，电极102的信号相对于电极102的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的(例如增加的)速度。另外或可替代地，在速度改变部分106中，电极102的信号相对于波导104的光信号的速度可以相对于电极102的第一调制部分和/或第二调制部分不同。这样，电信号可以相对于在第一调制部分(跨度S1)中对波导104的光信号施加的调制来改变相位(例如相移180度)。
在一些实施方式中，电极102的速度改变部分106可以配置为具有的RF模式索引不同于(例如小于)电极102的第一调制部分或第二调制部分的RF模式索引，从而引起信号速度变化。例如，RF模式索引可以在速度改变部分106中小于3，并且RF模式索引可以在第一调制部分或第二调制部分中大于3。另外或可替代地，电极102的速度改变部分106可以配置为具有的RF模式索引不同于(例如小于)波导104的相应部分(例如部分S2中的波导104的相应部分)的光学模式索引。例如，电极102的RF模式索引可以小于3，并且波导104的光学模式索引可以大于3。作为示例，RF模式索引可以是2.6，并且光学模式索引可以是3.7。
在一些实施方式中，电极102的速度改变部分106可以具有的电极宽度(例如横向于传播方向110)不同于(例如大于)电极102的第一调制部分或第二调制部分的电极宽度，从而引起信号速度变化。例如，速度改变部分106中的电极宽度可以比第一调制部分或第二调制部分中的电极宽度大至少10％、至少25％、至少50％、至少75％或至少100％。
在一些实施方式中，如图1所示，电极102的速度改变部分106可以不包括加载线108，并且电极102的第一调制部分或第二调制部分可以包括一个或多个加载线108，从而引起信号速度变化。可替代地，电极102的速度改变部分106可包括的加载线108数量不同于(例如小于)包括在电极102的第一调制部分或第二调制部分中的加载线108数量。例如，速度改变部分106可以包括一条或两条加载线108，而第一调制部分或第二调制部分可以分别包括多于一条或两条加载线108。
如图1所示，波导104的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与电极102的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性基于第一波导104a和第二波导104b的交叉。例如，在第一部分S1中，第一电极102a(+信号)可以调制第一波导104a的光信号，而第二电极102b(–信号)可以调制第二波导104b的光信号。继续前面的示例，在第三部分S3中，第一电极102a(+信号)可以调制第二波导104b的光信号，而第二电极102b(–信号)可以调制第一波导104a的光信号，从而使第二波导104b相对于第一波导104a所经历的调制极性反转。特别地，在第二部分S2中，第一波导104a和第二波导104b可以交叉，从而将第一波导104a重定向到第二电极102b，并且将第二波导104b重定向到第一电极102a。以这种方式，可以在第一部分S1和第三部分S3中的加载线108的相对位置保持一致的同时反转调制极性。
在一些实施方式中，第一波导104a和第二波导104b可以在第二部分S2中基本正交地交叉。例如，第一波导104a和第二波导104b可以约90度(例如在±10％、±5％或±1％内)的角度交叉。在一些实施方式中，第一波导104a和第二波导104b可以大于75度的角度交叉。以这种方式，可以减少由于交叉引起的光损耗和/或串扰。在一些实施方式中，波导104的宽度或者一个或多个其他几何特征可以在交叉相对于波导104的其他部分的交叉点处(或在第二部分S2中)是不同的。
如上所述，图1仅作为示例提供。其他示例可能与关于图1所述的不同。
图2是本文描述的示例电光调制器200的图。如图2所示，电光调制器200可以包括第一信号电极202a、第二信号电极202b、第一光波导204a和第二光波导204b。电极202的电信号可以经由多个分段的加载线208与波导204的光信号相互作用，如以上结合图1所述。电极202可以配置为在电光调制器200的传播方向210上传播电信号，并且波导204可以配置为在传播方向210上传播光信号。
如图2所示，第一电极202a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分206a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，第二电极202b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分206b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，如上面结合图1所述。在速度改变部分206中，电极202的信号相对于电极202的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的速度，如以上结合图1所述。
如图2所示，波导204的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与电极202的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性基于第一电极202a和第二电极202b的交叉。例如，在第一部分S1中，第一电极202a(+信号)可以调制第一波导204a的光信号，而第二电极202b(–信号)可以调制第二波导204b的光信号。继续前面的示例，在第三部分S3中，第一电极202a(+信号)可以调制第二波导204b的光信号，而第二电极202b(–信号)可以调制第一波导204a的光信号，从而使第二波导204b相对于第一波导204a所经历的调制极性反转。特别地，在第二部分S2中，速度改变部分206a和速度改变部分206b可以交叉，从而将第二电极202b重定向到第一波导204a，并且将第一电极202a重定向到第二波导204b。以这种方式，可以在第一部分S1和第三部分S3中的加载线208的相对位置保持一致的同时反转调制极性。
在一些实施方式中，速度改变部分206a和速度改变部分206b可以基本正交地交叉。例如，速度改变部分206a和速度改变部分206b可以约90度(例如在±10％、±5％或±1％内)的角度相交。在一些实施方式中，速度改变部分206a和速度改变部分206b可以大于75度的角度交叉。以此方式，可以减少由于交叉而引起的信号损失和/或串扰。
如图2所示，第一电极202a可被分段以使得第一电极202a和第二电极202b能够交叉。例如，速度改变部分206a可以包括间隙。速度改变部分206a可以包括桥接间隙的引线键合212。另外或可替代地，第二电极202b可以包括间隙和对应的引线键合212。在一些实施方式中，速度改变部分206a可以包括第一通孔、在另一电极层(例如在速度改变部分206a下方)上的电极以及第二通孔。通孔可以将速度改变部分206a连接到另一电极层上的电极，从而桥接速度改变部分206a中的间隙。在这种情况下，交叉可以在速度改变部分206b之下，而不是之上，如在引线键合的情况下那样。此外，速度改变部分206和另一层上的电极可以被二氧化硅或其他绝缘体层竖直地分开(例如以用于硅光子光子集成电路(PIC)的方式)。
如上所述，图2仅作为示例提供。其他示例可能与关于图2所述的不同。
图3是本文描述的示例电光调制器300的图。如图3所示，电光调制器300可以包括第一信号电极302a、第二信号电极302b、第一光波导304a和第二光波导304b。电极302的电信号可以经由多个分段的加载线308与波导304的光信号相互作用，如以上结合图1所述。电极302可以配置为在电光调制器300的传播方向310上传播电信号，波导304可以配置为在传播方向310上传播光信号。
如图3所示，第一电极302a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分306a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，第二电极302b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分306b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，如以上结合图1所述。在速度改变部分306中，电极302的信号相对于电极302的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的速度，如以上结合图1所述。
如图3所示，波导304的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与电极302的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性基于具有与第一波导304a的第一部分和第二波导304b的第二部分关联的第一电极302a的加载线308以及具有与第二波导304b的第一部分和第一波导304a的第二部分的关联的第二电极302b的加载线308。
例如，在第一部分S1中，第一电极302a(+信号)可以调制第一波导304a的光信号，第二电极302b(–信号)可以调制第二波导304b的光信号。特别地，在第一部分S1中，第一电极302a的加载线308可以覆盖第一波导304a，第二电极302b的加载线308可以覆盖第二波导304b。继续前面的示例，在第三部分S3中，第一电极302a(+信号)可以调制第二波导304b的光信号，第二电极302b(–信号)可以调制第一波导304a的光信号，从而使第二波导304b相对于第一波导304a所经历的调制极性反转。特别地，在第三部分S3中，第一电极302a的加载线308可以覆盖第二波导304b，第二电极302b的加载线308可以覆盖第一波导304a。
如上所述，图3仅作为示例提供。其他示例可能与关于图3所述的不同。
图4是本文描述的示例电光调制器400的图。如图4所示，电光调制器400可以包括第一信号电极402a、第二信号电极402b、第一光波导404a和第二光波导404b。电极402的电信号可以经由多个分段的加载线408与波导404的光信号相互作用，如以上结合图1所述。电极402可以配置为在电光调制器400的传播方向410上传播电信号，波导404可以配置为在传播方向410上传播光信号。
如图4所示，第一电极402a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分406a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，第二电极402b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分406b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)，如以上结合图1所述。在速度改变部分406中，电极402的信号相对于电极402的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的速度，如以上结合图1所述。
如图4所示，波导404的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与电极402的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性可以基于第一部分和第二部分设置在不同材料结构的半导体结构之间。
例如，在第一部分S1中，可以将第一波导404a的第一部分设置在配置成用于第一调制极性的第一半导体结构502(如图5所示)中，在第三部分S3中，可以将第一波导404a的第二部分设置在配置成用于与第一调制极性相反的第二调制极性的第二半导体结构504(如图5所示)中。类似地，在第一部分S1中，第二波导404b的第一部分可以设置在第一半导体结构中，在第三部分S3中，第二波导404b的第二部分可以设置在第二半导体结构中。
如上所述，图4仅作为示例提供。其他示例可能与关于图4所述的不同。
以这种方式，可以定制(例如使用频率响应模型)调制部分和/或速度改变部分的长度和/或调制极性以针对特定的频率响应。此外，使用多个调制部分和/或速度改变部分使得能够定制电光频率响应的形状以进一步针对特定的频率响应带宽和/或形状。例如，可以将频率响应形状定制成与特定电驱动器的形状互补。
图5是半导体结构的示例500的图。特别地，如图5所示，第一半导体结构502可以与第二半导体结构504不同(例如具有不同的材料结构，比如不同的层)。例如，第一半导体结构502可以具有p-i-n半导体结构，而第二半导体结构504可以具有n-i-p半导体结构。以此方式，第一半导体结构502和第二半导体结构504可以向光波导的部分提供相反的调制极性，如上所述。
如图5所示，半导体结构502和半导体结构504可以设置在接地电极506和信号电极的加载线508之间，如上所述。半导体结构502可以包括从接地电极506起的n+型半导体层(例如n+型InP层)、n型半导体区域(例如n型InP区域)、本征均匀或分层多量子阱(i-MQW)区域、p型半导体区域(例如p型InP区域)、p+型半导体区域(例如p+型砷化铟镓铟(InGaAs)区域)和p-型半导体接触。
如图5所示，半导体结构504可以包括从接地电极506起的n+型半导体层(例如n+型InP层)、p型半导体区域(例如p型InP区域)、均匀或分层i-MQW区域、n型半导体区域(例如n型InP区域)、n+型半导体区域(例如n+型InGaAs区域)和n-型半导体接触。
半导体结构502和504中的接地电极506可以彼此直流(DC)隔离，但使用电容性和电感器电路对RF接地具有低RF阻抗，以允许502和504中的PN结的独立反向偏置。在一些实施方式中，如果频率响应取决于反向偏置的幅度，则可以通过静态或动态地调整反向偏置电压的幅度来调整整体均衡的频率响应。
如上所述，图5仅作为示例提供。其他示例可能与关于图5所述的不同。
图6A是本文描述的示例电光调制器600的图。在一些实施方式中，电光调制器600可以采用硅光子。如图6A所示，电光调制器600可以包括第一信号电极602a(+信号)、第二信号电极602b(–信号)、第一光波导604a和第二光波导604b。基于信号电极602和波导604之间的接近度，信号电极602的电信号可以与波导604的光信号相互作用。例如，第一信号电极602a的电信号可以与第一波导604a的光信号相互作用，第二信号电极602b的电信号可以与第二波导604b的光信号相互作用。信号电极602可以配置为在电光调制器600的传播方向610上传播电信号，波导604可以配置为在传播方向610上传播光信号。
如图6A所示，电光调制器600可以包括部分S1中的第一偏置电极608a和部分S3中的第二偏置电极608b。在部分S1中，第一偏置电极608a可以在第一波导604a和第二波导604b之间，在部分S3中，第二偏置电极608b可以在第一波导604a和第二波导604b之间。第一波导604a和第二波导604b可以在第一信号电极602a和第二信号电极602b之间。
第一偏置电极608a和第二偏置电极608b可以彼此隔离(例如电隔离)。例如，第一偏置电极608a可以提供第一偏置电压(例如第一直流(DC)电压)，第二偏置电极608b可以提供第二偏置电压(例如第二DC电压)。在一些实施方式中，第一偏置电压和第二偏置电压可以具有相反的极性。在一些实施方式中，第一偏置电压和第二偏置电压可以具有相同的幅度(例如具有相反的极性)或可以不同(例如可以调整第一偏置电压和第二偏置电压)。如下所述，第一偏置电极608a可以为部分S1中的一个或多个第一半导体结提供反向偏置，而第二偏置电极608b可以为部分S2中的一个或多个第二半导体结提供反向偏置，如下所述。
如图6A所示，第一信号电极602a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分606a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。类似地，第二信号电极602b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分606b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。在速度改变部分606中，信号电极602的信号相对于信号电极602的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的速度，如以上结合图1所述。
波导604的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与信号电极602的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。即，电光调制器600的部分S1和部分S3可以具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性基于与部分S1关联的半导体结构，其相对于与部分S3关联的半导体结构具有反转的定向，如下所述。
在一些实施方式中，电光调制器600的部分S1和部分S3中的波导604的部分可以是肋型波导(在图6C、6E、6F、6I、6K和6L中示出)。另外或可替代地，电光调制器600的部分S2中的波导604的部分可以是条型波导(在图6G中示出)。换句话说，波导604可以是锥形波导，其在第一部分处(例如在从部分S1到部分S2的过渡处)从肋形波导(例如脊形波导)过渡到条形波导，并且在第二部分处(例如在从部分S2到部分S3的过渡处)从带形波导过渡到肋形波导。
以这种方式，电光调制器600可以包括配置为用于至少一个光波导与至少一个信号电极之间的第一电光相互作用的第一部分、配置为增加或减小相对于第一部分的至少一个信号电极或至少一个光波导的信号的速度以及配置为用于根据相对于第一部分的相反的调制极性在至少一个光波导与至少一个信号电极之间的第二电光相互作用的第三部分。第一部分可以包括根据第一半导体类型排序在至少一个光波导中的第一半导体结以及用于向第一半导体结提供反向偏置的第一偏置电极。第三部分可以包括根据与第一半导体类型排序相反的第二半导体类型排序在至少一个光波导中的第二半导体结以及用于向第二半导体结提供反向偏置的第二偏置电极。第一半导体结和第二半导体结可以是平面的(例如半导体结是横向的，而不是堆叠的，如结合图5所述)。另外，在一些方面，至少一个光波导在第二部分中不包括半导体结。
如上所述，图6A作为示例提供。其他示例可与关于图6A所述的不同。
图6B是图6A的电光调制器600的放大细节图。特别地，图6B示出了电光调制器600的部分S1中的部分612的放大细节图的一个实施例。电光调制器600的部分S1可以包括半导体材料层。例如，半导体材料可以是硅。半导体层可以包括分段的半导体部分，示出为多个半导体桥614，其连接半导体层的部分。在一些实施方式中，半导体层可以包括连续的连接部分而不是桥614。
在一些实施方式中，半导体层可以在电光调制器600的部分S1中包括一个或多个第一半导体结616。例如，半导体结616可以在第一波导604a中，半导体结616可以在第二波导604b中。半导体结可指的是与第二半导体类型(例如p型)的区域相邻的第一半导体类型(例如n型)的区域。第一偏置电极608a的第一偏置电压可以向部分S1中的半导体结616提供反向偏置。
如上所述，图6B作为示例提供。其他示例可与关于图6B所述的不同。
图6C是沿图6B的电光调制器600的放大细节图的线A-A截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为了简单起见，它们并未在横截面中示出。
如图6C所示，第一信号电极602a可以通过连接器618(例如金属通孔)连接(例如电连接)到半导体层，第二信号电极602b可以通过连接器618连接到半导体层。在部分S1中，第一信号电极602a和第二信号电极602b可以连接(例如电连接)到具有第一半导体类型(例如n++)的半导体层的相应连接区域，第一偏置电极608a可以连接(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的连接区域。
半导体层可以在电光调制器600的宽度上横向延伸(例如正交于传播方向610)。例如，半导体层可以从第一信号电极602a横向(例如水平)延伸到第二信号电极602b。在部分S1中，半导体层可以具有第一半导体类型排序。第一半导体类型排序可以在第一类型半导体(例如n型)的区域之间包括第二类型半导体(例如p型)的一个或多个区域。
例如，在部分S1中，在第一信号电极602a和第一偏置电极608a的连接之间的半导体层的一部分可以具有与p型半导体区域相邻的n型半导体区域，在第一偏置电极608a和第二信号电极602b的连接之间的半导体层的一部分可以具有与n型半导体区域相邻的p型半导体区域(例如从第一信号电极602a顺序地到第二信号电极602b)。因此，在部分S1中，第一波导604a中的半导体结616可以是NP结，第二波导中的半导体结616可以是PN结。换句话说，横向NP-PN串联推挽结区域可以在第一信号电极602a和第二信号电极602b之间。第一波导604a和第二波导604b中的半导体结616可以平行于传播方向610延伸。
如上所述，图6C作为示例提供。其他示例可与关于图6C所述的不同。
图6D是图6A的电光调制器600的放大细节图。特别地，图6D示出了电光调制器600的部分S1中的部分612的放大细节图的另一实施例(例如作为对图6B所示的实施例的补充或替代)。电光调制器600的部分S1可以包括半导体材料层，如以上结合图6B所述。
半导体层可以包括连接半导体层的部分的多个半导体桥614，如结合图6B所述。如图6D所示，桥614可以部分地在半导体层的部分之间延伸，如下面结合图6E和6F所述。然而，桥614可以相互交叉以连接半导体层的部分。例如，第一组桥614可以在第一信号电极602a和第一偏置电极608a之间相互交叉，第二组桥614可以在第一偏置电极608a和第二信号电极602b之间相互交叉。
此外，在部分S1中，桥614的相互交叉可以根据第一半导体类型排序在半导体类型之间交替。例如，在部分S1中，第一半导体类型排序可以第一半导体类型(例如n型)开始并且以其结束。例如，第一桥614可以是n型半导体，第二桥614可以是p型半导体，第三桥614可以是n型半导体，第四桥614可以是p型半导体等等，最后一个桥可以是n型半导体。
在一些实施方式中，半导体层可以在电光调制器600的部分S1中包括一个或多个第一半导体结616。例如，一个或多个半导体结616可以在第一波导604a中，一个或多个半导体结616可以在第二波导604b中。如图6D所示，半导体结616可以出现在第一半导体类型和第二半导体类型的交替桥614之间的相邻区域处。因此，半导体结616可以与传播方向610正交。第一偏置电极608a的第一偏置电压可以向部分S1中的半导体结616提供反向偏置。
如上所述，图6D作为示例提供。其他示例可与关于图6D所述的不同。
图6E是沿图6D的电光调制器600的放大细节图的线B-B截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6E所示，第一信号电极602a可以通过连接器618连接到半导体层，第二信号电极602b可以通过连接器618连接到半导体层，如上所述。在部分S1中，第一信号电极602a和第二信号电极602b可以连接(例如电连接)到具有第一半导体类型(例如n++)的半导体层的相应连接区域，第一偏置电极608a可以连接到(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的连接区域。如图6E所示，第一半导体类型的桥614可以从第一半导体类型的连接区域(例如与信号电极602关联)延伸，并且部分地朝向第二半导体类型的连接区域(例如与第一偏置电极608a关联)延伸。例如，作为n型半导体的桥614可以从n++连接区域延伸，并且部分地朝向p++连接区域延伸。
如上所述，图6E作为示例提供。其他示例可与关于图6E所述的不同。
图6F是沿图6D的电光调制器600的放大细节图的线C-C截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6F所示，第二半导体类型的桥614可以从第二半导体类型的连接区域延伸，并且部分地朝向第一半导体类型的连接区域延伸。例如，作为p型半导体的桥614可以从p++连接区域(例如与第一偏置电极608a关联)延伸，并且部分地朝向n++连接区域(例如与信号电极602关联)延伸。
如上所述，图6F作为示例提供。其他示例可与关于图6F所述的不同。
图6G是沿图6A的电光调制器600的线D-D截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6G所示，在部分S2中，信号电极602a可以包括速度改变部分606a，信号电极602b可以包括速度改变部分606b。例如，在部分S2中，信号电极602可以相对于部分S1和S3更宽，和/或信号电极602可以相对于部分S1和S3以更窄的间隙分开。此外，在部分S2中，可以在不围绕半导体材料的情况下蚀刻半导体层以包括波导604。另外，在部分S2中，波导604不包括半导体结。例如，在部分S2中，第一波导604a可以包括第一连续未掺杂半导体区域(例如绝缘体上硅区域)，第二波导604b可以包括第二连续未掺杂半导体区域。
在部分S2中，信号电极602的RF阻抗可以对应于部分S1中的信号电极602的RF阻抗(例如与之相同、在其特定范围内等)(例如基于信号电极602相对于部分S1在部分S2中具有不同的宽度和/或间隙)。此外，去除部分S2中的半导体结可以相对于部分S1减小部分S2中的微波指数(类似于去除如上所述的加载线)。另外，RF和光学指数可以在部分S1和S3中对应(例如相同、在特定范围内等)，以便增加部分S1和S3中的固有带宽，从而要求更少电光均衡(例如与RF和光学指数不对应时相比)，以实现电光调制器600的目标带宽。因此，电极几何形状(例如电极宽度、电极之间的间隙、电极厚度等)可配置为提供相差阈值的微波和光学指数。
在一些实施方式中，部分S2可包含光学延迟(例如作为较宽信号电极606的补充或替代)。例如，波导604可在部分S2中包括路径长度延迟(例如，如图9的部分S1和S3所示，或另一路径长度延迟配置)。换句话说，部分S2中的波导604的路径长度可以大于部分S2中的信号电极606的路径长度。因此，波导604可采取迂回路径，使得部分S2中的波导604的相应路径长度大于S2的长度。
如上所述，图6G作为示例提供。其他示例可与关于图6G所述的不同。
图6H是图6A的电光调制器600的放大细节图。特别地，图6H示出了电光调制器600的部分S3中的部分620的放大细节图的一实施例。电光调制器600的部分S3可以包括半导体材料层，多个半导体桥614可以连接半导体层的部分，如结合图6B所述。
在一些实施方式中，半导体层可以在电光调制器600的部分S3中包括一个或多个第二半导体结616。例如，半导体结616可以在第一波导604a中，半导体结616可以在第二波导604b中。可以将部分S3中的第二半导体结616相对于部分S1中的第一半导体结616反转(例如反转极性)(在图6B和6C中描述)。即，部分S3中的第二半导体类型排序可以相对于部分S1中的第一半导体类型排序相反(在图6C中描述)。第二偏置电极608b的第二偏置电压可以向部分S3中的半导体结616提供反向偏置。
如上所述，图6H作为示例提供。其他示例可与关于图6H所述的不同。
图6I是沿图6H的电光调制器600的放大细节图的线E-E截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6I所示，第一信号电极602a可以通过连接器618连接到半导体层，第二信号电极602b可以通过连接器618连接到半导体层，如上所述。在部分S3中，第一信号电极602a和第二信号电极602b可以连接(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的相应连接区域，第二偏置电极608b可以连接(例如电连接)到具有第一半导体类型(例如n++)的半导体层的连接区域。
在部分S3中，半导体层可以具有第二半导体类型排序。第二半导体类型排序可以在第二类型半导体(例如p型)的区域之间包括第一类型半导体(例如n型)的一个或多个区域。即，第二半导体类型排序可以与部分S1中的第一半导体类型排序相反(在图6C中描述)。
例如，在部分S3中，在第一信号电极602a和第二偏置电极608b的连接之间的半导体层的一部分可以具有与n型半导体区域相邻的p型半导体区域，在第二偏置电极608b和第二信号电极602b的连接之间的半导体层的一部分可以具有与p型半导体区域相邻的n型半导体区域(例如从第一信号电极602a到第二信号电极602b顺序地)。因此，在部分S3中，第一波导604a中的半导体结616可以是PN结，第二波导中的半导体结616可以是NP结。换句话说，横向PN-NP串联推挽结区域可以在第一信号电极602a和第二信号电极602b之间。
如上所述，图6I作为示例提供。其他示例可与关于图6I所述的不同。
图6J是图6A的电光调制器600的放大细节图。特别地，图6J示出了电光调制器600的部分S3中的部分620的放大细节图的另一实施例(例如作为对图6H所示的实施例的补充或替代)。电光调制器600的部分S3可以包括半导体材料层，如以上结合图6H所述。
半导体层可以包括连接半导体层的部分的多个半导体桥614，如结合图6D所述以及下面结合图6K和6L所述。例如，第一组桥614可以在第一信号电极602a和第二偏置电极608b之间相互交叉，第二组桥614可以在第二偏置电极608b和第二信号电极602b之间相互交叉。
此外，在部分S3中，桥614的相互交叉可以根据第二半导体类型排序在半导体类型之间交替。第二半导体类型排序可以与部分S1中的第一半导体类型排序相反(在图6D中描述)。例如，在部分S3中，第二半导体类型排序可以第二半导体类型(例如p型)开始并且以其结束。例如，第一桥614可以是p型半导体，第二桥614可以是n型半导体，第三桥614可以是p型半导体，第四桥614可以是n型半导体等，最后一个桥可以是p型半导体。
在一些实施方式中，半导体层可在电光调制器600的部分S3中包含一个或多个第二半导体结616，如以上结合图6H所述。例如，一个或多个半导体结616可以在第一波导604a中，一个或多个半导体结616可以在第二波导604b中，如结合图6D所述。第二偏置电极608b的第二偏置电压可以向部分S3中的半导体结616提供反向偏置。
如上所述，图6J作为示例提供。其他示例可与关于图6A所述的不同。
图6K是沿图6J的电光调制器600的放大细节图的线F-F截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6K所示，第一信号电极602a可以通过连接器618连接到半导体层，第二信号电极602b可以通过连接器618连接到半导体层，如上所述。在部分S3中，第一信号电极602a和第二信号电极602b可以连接(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的相应连接区域，第二偏置电极608b可以连接到(例如电连接)到具有第一半导体导电类型(例如n++)的半导体层的连接区域。如图6K所示，第二半导体类型的桥614可以从第二半导体类型的连接区域(例如与信号电极602关联)延伸，并且部分地朝向第一半导体类型的连接区域(例如与第二偏置电极608b关联)延伸。例如，作为p型半导体的桥614可以从p++连接区域延伸，并且部分地朝向n++连接区域延伸。
如上所述，图6K作为示例提供。其他示例可与关于图6K所述的不同。
图6L是沿图6J的电光调制器600的放大细节图的线G-G截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器600可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图6L所示，第一半导体类型的桥614可以从第一半导体类型的连接区域延伸，并且部分地朝向第二半导体类型的连接区域延伸。例如，作为n型半导体的桥614可以从n++连接区域(例如与第二偏置电极608b关联)延伸，并且部分地朝向p++连接区域(例如与信号电极602关联)延伸。
如上所述，图6L作为示例提供。其他示例可与关于图6L所述的不同。虽然根据示例半导体类型配置描述了电光调制器600的部分S1和部分S3，但其他示例可以在部分S1和部分S3中使用不同的半导体类型配置，只要在部分S1中的半导体类型配置相对于部分S3中的半导体类型配置相反即可。例如，在一些实施方式中，电光调制器600的部分S1可以具有以上关于部分S3描述的半导体类型配置(即在图6H-6L中的一个或多个中)，电光调制器600的部分S3可以具有以上关于部分S1描述的半导体类型配置(即在图6B-6F中的一个或多个中)。
图7示出了与本文所述的图6A的电光调制器600结合使用的示例差分电压的图。特别地，图7示出了用于电光调制器600的部分S1的差分电压曲线图705以及用于电光调制器600的部分S3的差分电压曲线图710。在图7中，S+是指第一信号电极602a(+信号)的RF电压，S–是指第二信号电极602b(–信号)的RF电压，Vb1是第一偏置电极608a的偏置电压，Vb2是第二偏置电极608b的偏置电压。
如差分电压曲线图705所示，部分S1中的S+的正变化将第一波导604a中的半导体结中的反向偏置的幅度从ΔV1增加到ΔV2。如差分电压曲线图710所示，部分S3中的S+的正变化将第一波导604a中的半导体结中的反向偏置的幅度从ΔV3减小到ΔV4。因此，S1的第一波导604a的折射率变化随着S+的正变化而发生的反向偏置电压的幅度的增加而增加，而S3的第一波导604a的折射率变化随着S+的相同正变化而发生的反向偏置电压的幅度的减小而减小，从而使部分S3中的调制极性相对于部分S1反转。
如上所述，图7作为示例提供。其他示例可与关于图7所述的不同。
图8A是本文描述的示例电光调制器800的图。在一些实施方式中，电光调制器800可以采用硅光子。如图8A所示，电光调制器800可以包括第一信号电极802a(+信号)、第二信号电极802b(–信号)、第一光波导804a和第二光波导804b。信号电极802的电信号可以基于信号电极802和波导804之间的接近度而与波导804的光信号相互作用。信号电极802可以配置为在电光调制器800的传播方向810上传播电信号，波导804可以配置为在传播方向810上传播光信号。
另外，第一信号电极802a可以包括在具有第一接地电极808a、808c的第一对双驱动电极中，第二信号电极802b可以包括在具有第二接地电极808b、808d的第二对双驱动电极中。因此，第一波导804a可以在第一对双驱动电极之间，第二波导804b可以在第二对双驱动电极之间。第一接地电极808a、808c和第二接地电极808b、808d可以在部分S1中提供第一偏置电压(例如第一DC电压)，并且在部分S3中提供第二偏置电压(例如第二DC电压)。在一些实施方式中，第一偏置电压和第二偏置电压可以具有相反的极性。第一接地电极808a、808c可以在部分S1中为第一波导804a中的第一半导体结提供反向偏置，并且在部分S3中为第一波导804a中的第二半导体结提供反向偏置。第二接地电极808b、808d可以在部分S1中为第二波导804b中的第一半导体结提供反向偏置，并且在部分S3中为第二波导804b中的第二半导体结提供反向偏置。
在一些实施方式中，第一接地电极808a、808c和第二接地电极808b、808d相对于DC信号浮动并且相对于RF信号连续。例如，第一接地电极808a、808c可在部分S2中包括不连续性，以使部分S1和部分S3之间的偏置电压去耦(例如第一接地电极具有对应于808a的第一段和对应于808c的第二段)。部分S2可以包括与第一接地电极808a、808c关联的第一耦合电容器822a(例如并联的多个不同尺寸的电容器)，以便维持RF信号的连续性。类似地，第二接地电极808b、808d可在部分S2中包括不连续性(例如第二接地电极具有对应于808b的第一段和对应于808d的第二段)，并且部分S2可包括与第二接地电极808b、808d关联的第二耦合电容器822b(例如并联的多个不同尺寸的电容器)。此外，部分S1中的第一接地电极808a和第二接地电极808b的第一端可以与相应的耦合电容器(未示出)关联，并且部分S3中的第一接地电极808c和第二接地电极808d的第二端可以与相应的耦合电容器(未示出)关联。
如图8A所示，第一信号电极802a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分806a(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。类似地，第二信号电极802b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分806b(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。在速度改变部分806中，信号电极802的信号相对于信号电极802的第一调制部分和/或第二调制部分可以具有不同的速度，如上文结合图1所述。
波导804的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与信号电极802的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。即，电光调制器800的部分S1和部分S3可以具有相反的调制极性。在一些实施方式中，相反的调制极性基于与部分S1关联的半导体结构，其相对于与部分S3关联的半导体结构具有相反的定向，如下所述。
在一些实施方式中，电光调制器800的部分S1和部分S3中的波导804的部分可以是肋型波导(在图8B和8F中示出)，如上所述。另外或可替代地，电光调制器800的部分S2中的波导804的部分可以是条型波导(在图8C-8E中示出)，如上所述。
如上所述，图8A作为示例提供。其他示例可与关于图8A所述的不同。
图8B是沿图8A的电光调制器800的线H-H截取的截面图。电光调制器800的部分S1可以包括半导体材料层。例如，半导体材料可以是硅。半导体层可以包括连接半导体层的部分的分段的半导体部分(例如桥814)，或者包括连续的连接部分，如结合图6B所述。在一些实施方式中，电光调制器800可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图8B所示，在部分S1中，第一信号电极802a和第一接地电极808a可以通过连接器818分别连接到半导体层的第一部分，第二信号电极802b和第二接地电极808b可以通过连接器818分别连接到半导体层的第二部分。在部分S1中，第一接地电极808a和第二信号电极802b可以连接(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的相应连接区域。另外，第一信号电极802a和第二接地电极808b可以连接(例如电连接)到具有第一半导体类型(例如n++)的半导体层的相应连接区域。
半导体层的第一部分可以在第一接地电极808a和第一信号电极802a之间横向(例如正交于传播方向810)延伸。半导体层的第二部分可以在第二信号电极802b和第二接地电极808b之间横向延伸。
在一些实施方式中，半导体层的第一部分和第二部分可以在电光调制器800的部分S1中包括第一半导体结816。例如，半导体结816可以在第一波导804a中，半导体结816可以在第二波导804b中。第一接地电极808a的第一偏置电压可以向第一波导804a中的半导体结816提供反向偏置，第二接地电极808b的第二偏置电压可以在部分S1中向第二波导804b中的半导体结816提供反向偏置。
在部分S1中，半导体层的第一部分和半导体层的第二部分可以具有第一半导体类型排序。第一半导体类型排序可以包括(例如从第一接地电极808a到第一信号电极802a或者从第二信号电极802b到第二接地电极808b顺序地)与第一半导体类型(例如n型)的区域相邻的第二半导体类型(例如p型)的区域。
例如，在部分S1中，半导体层的第一部分可以具有与n型半导体区域相邻的p型半导体区域(例如从第一接地电极808a到第一信号电极802a顺序地)，半导体层的第二部分可以具有与n型半导体区域相邻的p型半导体区域(例如从第二信号电极802b到第二接地电极808b顺序地)。因此，在部分S1中，第一波导604a中的半导体结816可以是PN结，第二波导中的半导体结816可以是PN结。第一波导804a和第二波导804b中的半导体结816可以平行于传播方向810延伸。在一些实施方式中，第一波导804a和第二波导804b中的半导体结816可以正交于传播方向810。例如，半导体层的第一部分和第二部分可以采用相互交叉的桥，如上所述。
如上所述，图8B作为示例提供。其他示例可与关于图8B所述的不同。
图8C是沿图8A的电光调制器800的线I-I截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器800可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图8C所示，在部分S2中，第一信号电极802a可以包括速度改变部分806a，第二信号电极802b可以包括速度改变部分806b。例如，在部分S2中，信号电极802可以相对于部分S1和S3更宽，和/或信号电极802可以相对于部分S1和S3以较窄间隙分开。此外，在部分S2中，可以在不围绕半导体材料的情况下蚀刻半导体层以包括波导804。另外，在部分S2中，波导804不包括半导体结。例如，在部分S2中，第一波导804a可以包括第一连续未掺杂半导体区域，第二波导804b可以包括第二连续未掺杂半导体区域。在一些实施方式中，部分S2可包含光学延迟(例如作为较宽信号电极802的补充或替代)，如上所述。
如上所述，图8C作为示例提供。其他示例可与关于图8C所述的不同。
图8D是沿图8A的电光调制器800的线J-J截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器800可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。如图8D所示，在部分S2中，第一耦合电容器822a(例如耦合电容器板)可以位于第一接地电极808a、808c的一部分下方，第二耦合电容器822b(例如耦合电容器板)可以位于第二接地电极808b、808d的一部分下方。
如上所述，图8D作为示例提供。其他示例可与关于图8D所述的不同。
图8E是沿图8A的电光调制器800的线K-K截取的截面图。在一些实施方式中，电光调制器800可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。如图8E所示，在部分S2中，第一接地电极可包括不连续性，第一耦合电容器822a可与第一接地电极的第一段808a和第一接地电极的第二段808c之间的间隙重叠。类似地，第二接地电极可包括不连续性，第二耦合电容器822b可与第二接地电极的第一段808b和第二接地电极的第二段808d之间的间隙重叠。
如上所述，图8E作为示例提供。其他示例可与关于图8E所述的不同。
图8F是沿图8A的电光调制器800的线L-L截取的截面图。电光调制器800的部分S3可以包括半导体材料层，多个半导体桥814可以连接半导体层的部分，如结合图8B所述。在一些实施方式中，电光调制器800可包括在半导体层上方和/或下方的一个或多个附加层(例如衬底层、氧化物层、金属层等)，为简单起见其未在横截面中示出。
如图8F所示，在部分S3中，第一信号电极802a和第一接地电极808c可以通过连接器818分别连接到半导体层的第一部分，第二信号电极802b和第二接地电极808d可以通过连接器818分别连接到半导体层的第二部分，如上所述。在部分S3中，第一接地电极808c和第二信号电极802b可以连接(例如电连接)到具有第一半导体类型(例如n++)的半导体层的相应连接区域。另外，第一信号电极802a和第二接地电极808d可以连接(例如电连接)到具有第二半导体类型(例如p++)的半导体层的相应连接区域。
半导体层的第一部分可以在第一接地电极808c和第一信号电极802a之间横向(例如正交于传播方向810)延伸。半导体层的第二部分可以在第二信号电极802b和第二接地电极808d之间横向延伸。
在一些实施方式中，半导体层的第一部分和第二部分可以在电光调制器800的部分S3中包括第二半导体结816。例如，半导体结816可以在第一波导804a中，半导体结816可以在第二波导804b中。部分S3中的第二半导体结816可以相对于部分S1中的第一半导体结816相反(例如相反的极性)(在图8B中描述)。即，部分S3中的第二半导体类型排序可以相对于部分S1中的第一半导体类型排序相反(在图8B中描述)。
例如，在部分S3中，半导体层的第一部分和半导体层的第二部分可以具有第二半导体类型排序。第二半导体类型排序可以包括(例如从第一接地电极808c到第一信号电极802a或者从第二信号电极802b到第二接地电极808d顺序地)与第二半导体类型(例如p型)的区域相邻的第一半导体类型(例如n型)的区域。
例如，在部分S3中，半导体层的第一部分可以具有与p型半导体区域相邻的n型半导体区域(例如从第一接地电极808c到第一信号电极802a顺序地)，半导体层的第二部分可以具有与p型半导体区域相邻的n型半导体区域(例如从第二信号电极802b到第二接地电极808d顺序地)。因此，在部分S3中，第一波导804a中的半导体结816可以是NP结，第二波导804b中的半导体结816可以是NP结。第一波导804a和第二波导804b中的半导体结816可以平行于传播方向810延伸。在一些实施方式中，第一波导804a和第二波导804b中的半导体结816可以正交于传播方向810。例如，半导体层的第一部分和第二部分可以采用相互交叉的桥，如上所述。
如上所述，图8F作为示例提供。其他示例可与关于图8F所述的不同。
在一些实施方式中，用于PN结的偏置电压通过“偏置T形(bias tee)”电网络被提供给信号电极802a、802b、808c和808d，该“偏置T形”电网络将DC偏置电压与RF信号相加，从而为RF提供从到部分S1、S2和S3中的RF电极的RF输入行进到RF终端的路径，并向每个RF信号电极施加DC偏置电压。在硅光子PIC中，偏置T型网络可以与电光调制器集成在芯片上。偏置T形网络可在高频下以及低于其RF将无法通过的低频截止处引入RF插入损耗。
图9是本文描述的示例电光调制器900的图。在一些实施方式中，电光调制器900可以采用硅光子。如图9所示，电光调制器900可以包括第一信号电极902a(+信号)、第二信号电极902b(–信号)、第一光波导904a和第二光波导904b。信号电极902的电信号可以基于信号电极902和波导904之间的接近度而与波导904的光信号相互作用。信号电极902可以配置为在电光调制器900的传播方向910上传播电信号，波导904可以配置为在传播方向910上大致(例如在波导904a和904b的迂回路径上平均)传播光信号。
如图9所示，电光调制器900可以在部分S1和部分S2a中包括第一偏置电极908a，并且在部分S2c和部分S3中包括第二偏置电极908b。第一偏置电极908a可以在部分S1和部分S2a中于第一波导904a和第二波导904b之间，第二偏置电极908b可以在部分S2c和S3中于第一波导904a和第二波导904b之间。
第一偏置电极908a和第二偏置电极908b可以彼此隔离(例如电隔离)，如结合图6A所述。例如，第一偏置电极908a可以为部分S1中的一个或多个第一半导体结提供反向偏置，第二偏置电极908b可以为部分S3中的一个或多个第二半导体结提供反向偏置。
在一些实施方式中，信号电极902的RF信号可以具有比波导904的光信号更低的速度。因此，波导904可以在部分S1和部分S3中包括光学延迟，其例如由图9中的波导904a和904b的迂回或来回路径示出，如上所述。
如图9所示，第一信号电极902a可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。类似地，第二信号电极902b可以包括第一调制部分(跨度S1)、速度改变部分(跨度S2)和第二调制部分(跨度S3)。在速度改变部分中，相对于信号电极902的第一调制部分和/或第二调制部分，信号电极902的信号相对于波导904中的光信号的平均速度可以具有不同的速度，如以上结合图1所述。
例如，在第一和第二调制部分中，由波导904的迂回或来回路径产生的光学延迟降低了波导904中的光信号的平均速度，使得光信号的平均速度和电极902中的RF信号的平均速度具有第一差异(例如无差异)。在速度改变部分(跨度S2)中，消除了光学延迟，从而增加了平均光学速度，使得波导904中的光信号的平均速度和电极902中的RF信号的平均速度具有大于第一差异的第二差异。因此，在速度改变部分(跨度S2)中，电极902中的RF信号的平均速度低于波导904中的光信号的平均速度。
波导904的第一部分(与部分S1关联)和第二部分(与部分S3关联)可以配置为基于与信号电极902的第一调制部分和第二调制部分的关联而具有相反的调制极性。即，电光调制器900的部分S1、S2a和部分S2c、S3可以具有相反的调制极性。电光调制器900可以包括半导体材料层。例如，半导体材料可以是硅。在一些实施方式中，相反的调制极性基于与部分S1、S2a关联的半导体结构，其相对于与部分S2c、S3关联的半导体结构具有相反的定向。
例如，在部分S1和部分S2a中，半导体层可以具有如针对电光调制器600(例如在图6B-6F中的一个或多个中)的部分S1所述的半导体结构。作为示例，沿线M-M截取的电光调制器900的横截面可以对应于图6C所示。类似地，在部分S2c和部分S3中，半导体层可以具有如针对电光调制器600(例如在图6H-6L中的一个或多个中)的部分S3所述的半导体结构。作为示例，沿线N-N截取的电光调制器900的横截面可以对应于图6I所示。电光调制器900的部分S2b可以如针对电光调制器600(例如在图6G中)的部分S2所述。在一些实施方式中，部分S2b的长度配置为使得部分S2b中的信号电极902a、902b的宽度与部分S1和S3中的相同。
因此，除了电光调制器900的波导904可以包括光学延迟之外，电光调制器900的配置可以与如上所述的电光调制器600的配置相同，并且部分S2b的宽度S2b可以比电光调制器600的部分S2的宽度窄。
如上所述，图9作为示例提供。其他示例可以与关于图9所述的不同。
前述公开提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。鉴于以上公开，修改和变化是可能的，或者可以从实施方式的实践中获得。
即使在权利要求中叙述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合也不旨在限制各种实施方式的公开。实际上，许多这些特征可以以权利要求中未具体叙述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依赖于一个权利要求，但各种实施方式的公开包括与权利要求组中的每个其他权利要求相结合的每个从属权利要求。
除非明确说明，否则本文中使用的任何元素、动作或指令都不应解释为关键或必要的。而且，如本文所用，冠词“一(a)”和“一个(an)”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“该(the)”旨在包括结合冠词“该”引用的一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，术语“集”旨在包括一个或多个项目(例如相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅意图一项的情况下，使用短语“仅一个”或类似语言。而且，如本文所用，术语“具有”及其变体等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。另外，如本文所用，术语“或”在以串联方式使用时意图是包括性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一个”或“仅其中之一”)。

Claims (14)

1.一种电光调制器，包括：
多个光波导，用于在传播方向上传播光信号；以及
多个信号电极，用于在传播方向上传播信号，以便通过电光相互作用调制光信号，
所述多个信号电极包括速度改变部分、在传播方向上位于速度改变部分之前的第一调制部分以及在传播方向上位于速度改变部分之后的第二调制部分，
多个信号电极包括第一信号电极和第二信号电极，并且多个光波导包括第一光波导和第二光波导，
第一信号电极在第一调制部分中包括与第一光波导相互作用的第一加载线，
第一信号电极在第二调制部分中包括第二加载线，该第二加载线与第一光波导交叉以与第二光波导相互作用，
第二信号电极在第一调制部分中包括与第二光波导相互作用的第三加载线，
第二信号电极在第二调制部分中包括第四加载线，该第四加载线与第二光波导交叉以与第一光波导相互作用，
所述多个光波导中的光波导包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分配置为基于与第一调制部分和第二调制部分的关联而与相反的调制极性关联，
所述速度改变部分被配置为相对于第一调制部分增加或减小所述信号相对于所述光信号的速度，以及
电光调制器被配置为定制电光频率响应的形状以针对特定的频率响应带宽或形状。
2.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，第一调制部分或第二调制部分具有第一射频模式索引，并且所述速度改变部分具有与第一射频模式索引不同的第二射频模式索引。
3.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，第一调制部分或第二调制部分具有第一电极宽度，并且所述速度改变部分具有大于第一电极宽度的第二电极宽度。
4.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，所述速度改变部分不包括加载线。
5.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，所述第一调制部分或第二调制部分包括第一数量加载线，并且所述速度改变部分包括小于第一数量加载线的第二数量加载线。
6.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，所述光波导的第一部分设置在第一半导体结构中，并且所述光波导的第二部分设置在第二半导体结构中。
7.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，所述相反的调制极性基于第一加载线、第二加载线、第三加载线和第四加载线的布置。
8.一种电光调制器，包括：
第一部分，配置成用于多个光波导与多个信号电极之间的第一电光相互作用；
第二部分，配置为相对于第一部分增加或减小多个信号电极的信号相对于多个光波导的光信号的相对速度；以及
第三部分，配置成用于根据相对于第一部分的相反的调制极性在多个光波导与多个信号电极之间的第二电光相互作用，
多个信号电极包括第一信号电极和第二信号电极，并且多个光波导包括第一光波导和第二光波导，
第一信号电极在第一部分中包括与第一光波导相互作用的第一加载线，
第一信号电极在第三部分中包括第二加载线，该第二加载线与第一光波导交叉以与第二光波导相互作用，
第二信号电极在第一部分中包括与第二光波导相互作用的第三加载线，
第二信号电极在第三部分中包括第四加载线，该第四加载线与第二光波导交叉以与第一光波导相互作用，以及
第一部分、第二部分和第三部分共同被配置为定制电光频率响应的形状以针对特定的频率响应带宽或形状。
9.根据权利要求8所述的电光调制器，其中，在所述第一部分或第三部分中的多个信号电极具有第一射频模式索引，并且在所述第二部分中的多个信号电极具有小于第一射频模式索引的第二射频模式索引。
10.根据权利要求8所述的电光调制器，其中，在所述第一部分或第三部分中的多个信号电极具有第一电极宽度，并且在所述第二部分中的多个信号电极具有大于第一电极宽度的第二电极宽度。
11.根据权利要求8所述的电光调制器，其中，在所述第一部分或第三部分中的多个信号电极包括第一数量加载线，并且在所述第二部分中的多个信号电极包括小于第一数量加载线的第二数量加载线。
12.根据权利要求8所述的电光调制器，其中，光波导的第一光学部分设置在第一半导体结构中，并且光波导的第二光学部分设置在第二半导体结构中。
13.根据权利要求8所述的电光调制器，其中，所述相反的调制极性基于第一加载线、第二加载线、第三加载线和第四加载线的布置。
14.一种电光调制器，包括：
一个或多个速度改变部分，该一个或多个速度改变部分包括第一信号电极、第二信号电极、第一光波导和第二光波导；以及
一个或多个调制极性反转部分，该一个或多个调制极性反转部分包括第一信号电极、第二信号电极、第一光波导和第二光波导，
第一信号电极在一个或多个调制极性反转部分的第一调制极性反转部分中包括与第一光波导相互作用的第一加载线，
第一信号电极在一个或多个调制极性反转部分的第二调制极性反转部分中包括第二加载线，该第二加载线与第一光波导交叉以与第二光波导相互作用，
第二信号电极在第一调制极性反转部分中包括与第二光波导相互作用的第三加载线，
第二信号电极在第二调制极性反转部分中包括第四加载线，该第四加载线与第二光波导交叉以与第一光波导相互作用，
一个或多个速度改变部分位于第一调制极性反转部分和第二调制极性反转部分之间，
所述电光调制器具有以高于阈值的调制带宽为特征的频率响应，以及
电光调制器被配置为定制频率响应的形状以针对特定的频率响应带宽或形状。
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