CN113050303A - 微环调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微环调制器，包括微环结构和用于向该微环结构输送驱动电压的电信号的电极，微环调制器还包括电感结构，该电感结构的输入端与电极的输出端连接，电感结构的输出端与微环结构的电输入端连接。本发明提供的微环调制器，其可以在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体地，涉及一种微环调制器。
背景技术
随着计算机和通信技术的发展，芯片尺寸不断减小，速度不断提高，传统电互连面临寄生效应加剧、传输带宽受限等一系列瓶颈，光互连因其具有不同信号之间传输互不干扰、大带宽等优势，已成为代替金属互连的理想解决方案。硅基光电子器件由于其与CMOS工艺的兼容性、尺寸小、具有良好的热光效应和等离子体色散效应等的优势，在近些年取得了长足的发展。其中，硅基调制器由于其可以用在光通信模块中更是获得了广泛的研究。尤其是硅基微环调制器，由于其在功耗、尺寸方面具有良好的优势，近年来得到了研究人员的重视。
为了增大微环调制器的带宽，最普遍的一种思路是减小微环调制器的半径，但是这会增大微环调制器的功耗。因此，目前亟需一种能够在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽的方案。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种微环调制器，其可以在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽。
为实现上述目的，本发明提供了一种微环调制器，包括微环结构和用于向所述微环结构输送驱动电压的电信号的电极，所述微环调制器还包括电感结构，所述电感结构的输入端与所述电极的输出端连接，所述电感结构的输出端与所述微环结构的电输入端连接。
可选的，所述电感结构为由带状金属线缠绕形成的螺旋结构。
可选的，所述螺旋结构为平面螺旋结构。
可选的，所述带状金属线的宽度为10-15um。
可选的，所述带状金属线包括铝线。
可选的，所述微环结构包括衬底层和设置在所述衬底层上的微环谐振器，所述电感结构的输出端与所述衬底层的所述电输入端连接。
可选的，所述微环调制器还包括光输入结构和光输出结构，其中，
所述光输入结构的输出端与所述微环谐振器的光输入端连接，所述光输入结构用于将光信号耦合至所述微环谐振器中；
所述光输出结构的输入端与所述微环谐振器的光输出端连接，所述光输出结构用于输出来自所述微环谐振器的调制后的光信号。
可选的，所述光输入结构和光输出结构均包括光栅耦合器或者倒锥形耦合器。
可选的，所述微环谐振器包括PN结有源区，所述PN结有源区的PN结呈L型或U型。
可选的，所述电极呈平板状。
本发明的有益效果：
本发明提供的微环调制器，其在微环结构的电输入端与电极的输出端之间连接有电感结构，该电感结构能够抵消微环结构与电极之间产生的寄生电容，从而可以在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽，同时还可以减少微环调制器的功耗。
附图说明
图1为本实施例提供的微环调制器的结构图；
图2为本实施例采用的电感结构的结构图；
图3为本实施例提供的微环调制器的等效电路图；
图4为本实施例提供的微环调制器与现有的微环调制器的带宽对比图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的微环调制器进行详细描述。
请参阅图1，本实施例提供一种微环调制器，其包括光输入结构1、微环结构2、光输出结构3、电极4和电感结构5。其中，微环结构2包括衬底层22和设置在该衬底层22上的微环谐振器21。微环谐振器21用于调制光信号的强度。可选的，微环谐振器21包括PN结有源区，该PN结有源区的PN结呈L型或U型。在实际应用中，可以根据对微环调制器的带宽的不同需求和不同的驱动电压选择相应的PN结。
衬底层22为硅层，用于与电极4连接，实现驱动电压的加载。通过改变该驱动电压的大小，可以调节光信号的谐振波长的谐振峰，从而可以改变光的强度。
光输入结构1的输出端与微环谐振器21的光输入端连接，光输入结构1用于将光信号耦合至微环谐振器21中。例如，光输入结构1包括光栅耦合器，其能够改变光信号的传输方向；又如，倒锥形耦合器，其能够改变光信号的光斑尺寸。光输出结构3的输入端与微环谐振器21的光输出端连接，光输出结构3用于输出来自微环谐振器21的调制后的光信号。光输出结构3同样可以为光栅耦合器或者倒锥形耦合器。
电极4具体包括第一电极41和第二电极42，二者分别为正负电极与衬底层22连接形成回路。其中，第一电极41的输入端用于提供电信号的信号源(图中未示出)连接，该电信号例如为伪随机码信号，可用于对微环调制器的性能进行测试，当然，在实际应用中，根据不同的需求，可以采用包含不同驱动信息的电信号。
可选的，第一电极41和第二电极42均呈平板状。这样，可以实现电信号的高速传输。
第一电极41的输出端与电感结构5的输入端连接，电感结构5的输出端与微环结构2的电输入端连接。借助上述电感结构5，能够抵消微环结构2与电极4之间产生的寄生电容，从而可以在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽，同时还可以减少微环调制器的功耗。
在本实施例中，如图2所示，电感结构5为由带状金属线缠绕形成的螺旋结构。可选的，该螺旋结构为平面螺旋结构。当然，在实际应用中，电感结构5还可以采用其他任意的电感结构，只要能够达到抵消微环结构2与电极4之间产生的寄生电容目的。
可选的，带状金属线可以采用铝线等。
请参阅图3，为本实施例提供的微环调制器的等效电路图。其中，L1表示为电感；C1表示为电极4的电容；C2、R2分别表示为衬底层22的电容和电阻；C3、R3分别表示为PN结的电容和电阻。由该等效电路图，可以建立信号模型，并通过将上述电极4、衬底层22和PN结的电容值、电阻值代入该信号模型，来计算选取电感结构5的合适的电感值，以达到增大微环调制器的带宽的目的。
进一步的，在获得上述电感值之后，可以通过设计电感结构5的参数尺寸来获得具有所需电感值的电感结构。如图2所示，电感结构5的参数例如包括电感结构5的带状金属线的宽度W、相邻两匝金属线之间的间隙D以及金属线的匝数(或长度)等等。具体地，可以通过使用高频电路仿真相关的软件来获得，例如HFSS。可选的，带状金属线的宽度W为10-15um，优选为10um。
图4为本实施例提供的微环调制器与现有的微环调制器的带宽对比图。如图4所示，横坐标为频率(单位为GHz)；纵坐标为微环调制器的带宽(S21)。实线为本实施例提供的微环调制器，虚线为现有的未设置电感结构5的微环调制器。由图4可以看出，在频率为0-50GHz的范围内，本实施例提供的微环调制器的带宽明显高于现有的未设置电感结构5的微环调制器的带宽。
本发明实施例提供的微环调制器，其在微环结构的电输入端与电极的输出端之间连接有电感结构，该电感结构能够抵消微环结构与电极之间产生的寄生电容，从而可以在不减小微环调制器的半径的情况下，增大微环调制器的带宽，同时还可以减少微环调制器的功耗。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微环调制器，包括微环结构和用于向所述微环结构输送驱动电压的电信号的电极，其特征在于，所述微环调制器还包括电感结构，所述电感结构的输入端与所述电极的输出端连接，所述电感结构的输出端与所述微环结构的电输入端连接。
2.根据权利要求1所述的微环调制器，其特征在于，所述电感结构为由带状金属线缠绕形成的螺旋结构。
3.根据权利要求2所述的微环调制器，其特征在于，所述螺旋结构为平面螺旋结构。
4.根据权利要求2所述的微环调制器，其特征在于，所述带状金属线的宽度为10-15um。
5.根据权利要求2所述的微环调制器，其特征在于，所述带状金属线包括铝线。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的微环调制器，其特征在于，所述微环结构包括衬底层和设置在所述衬底层上的微环谐振器，所述电感结构的输出端与所述衬底层的所述电输入端连接。
7.根据权利要求6所述的微环调制器，其特征在于，所述微环调制器还包括光输入结构和光输出结构，其中，
所述光输入结构的输出端与所述微环谐振器的光输入端连接，所述光输入结构用于将光信号耦合至所述微环谐振器中；
所述光输出结构的输入端与所述微环谐振器的光输出端连接，所述光输出结构用于输出来自所述微环谐振器的调制后的光信号。
8.根据权利要求7所述的微环调制器，其特征在于，所述光输入结构和光输出结构均包括光栅耦合器或者倒锥形耦合器。
9.根据权利要求6所述的微环调制器，其特征在于，所述微环谐振器包括PN结有源区，所述PN结有源区的PN结呈L型或U型。
10.根据权利要求1所述的微环调制器，其特征在于，所述电极呈平板状。
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| CN201911370071.XA CN113050303A (zh) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 微环调制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113484950A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-08 | 中国科学院半导体研究所 | 基于模斑变换与光栅耦合的混合封装装置 |
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2019
- 2019-12-26 CN CN201911370071.XA patent/CN113050303A/zh active Pending
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