EP3283910A1 - Optoelektronisches bauelement mit resonator - Google Patents

Optoelektronisches bauelement mit resonator

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EP3283910A1
EP3283910A1 EP16730679.4A EP16730679A EP3283910A1 EP 3283910 A1 EP3283910 A1 EP 3283910A1 EP 16730679 A EP16730679 A EP 16730679A EP 3283910 A1 EP3283910 A1 EP 3283910A1
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EP
European Patent Office
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waveguide
heat source
resonator
optoelectronic component
web
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16730679.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Meister
Hanjo Rhee
Christoph Theiss
Aws Al-Saadi
Marvin Henniges
Muhammad Atif
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Sicoya GmbH
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/213—Fabry-Perot type

Definitions

  • Optoelectronic component with resonator The invention relates to an optoelectronic Bauele ⁇ element with an optical waveguide, an integrated optical resonator, in which the waveguide or at least a portion of the waveguide is disposed, and a heat ⁇ source, which, in operation, the temperature of the resonator can increase.
  • Such optoelectronic component is from the publication "Adiabatic Resonant Microrings (ARMs) with di ⁇ rectly Integrated Thermal Microphotonics” (MR Watts, WA Zortman, DC Trotter, GN Nielson, DL Luck, and RW Young, in CLEO, conference paper at the Conference on Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems Technologies: OSA, 2009).
  • the invention has for its object to improve an optoelectronic device of the type specified in terms of its optical properties. This object is achieved by an optoelectronic ⁇ cal component having the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in subclaims. Thereafter, the invention provides that seen in the longitudinal direction of the waveguide laterally adjacent to the waveguide a land region which forms a jacket portion of the wave ⁇ conductor and a smaller thickness than the waveguide and the heat source is thermally connected to the waveguide via this land area.
  • a significant advantage of the device according to the invention is the fact that the heat source is not directly adjacent to the waveguide, in particular not directly above the waveguide Ü is arranged, but separated from it via a web portion which forms a jacket portion of the waveguide.
  • the optical losses in the waveguide can be reduced by the presence of the heat source; Nevertheless, an efficient heat operation or heating operation of the heat source is ensured.
  • the web region and the waveguide are preferably made of the same material.
  • the waveguide is a ridge waveguide at least in egg nem section within the resonator, a wave-guiding rib and - seen in the longitudinal direction of the waveguide - the left and right of the rib per ⁇ wells a land portion forming a skirt portion of the rib waveguide and having a smaller layer thickness than the rib.
  • a heat source-seen in the longitudinal direction of the waveguide- is arranged to the left of the rib waveguide and thermally connected to the waveguide via the left land area, and a heat source-seen in the longitudinal direction of the waveguide-to the right of the rib waveguide and above the waveguide right web area is thermally connected to the waveguide.
  • the web region it is considered advantageous if it has at least two web sections, namely an immediately heatable web section, on which the heat source rests or in which the heat source is integrated, and a heat-conducting web section, which is itself heat source free, between the heat source and the waveguide is arranged and conducts the heat of the heat source from the directly heatable web portion in the direction of the waveguide.
  • the heat source has an electrical conductor ⁇ area, which extends along the waveguide and can be heated by current flow.
  • the electrical conductor portion preferably includes a do ⁇ oriented region in a semiconductor layer that forms in the cavity, the wave-guiding layer of the waveguide or one of the wave-conducting layers of the waveguide and / or forming the layer of the web portion or one of the layers of the web ⁇ range.
  • the electrical conductor region it is furthermore considered to be advantageous if it comprises a salicide layer on a semiconductor layer which forms in the resonator the waveguiding layer of the waveguide or one of the waveguiding layers of the waveguide and / or the layer of the ridge region or one of the layers of the land area forms.
  • the cross section of the electrical conductor region varies in the longitudinal direction of the waveguide.
  • the heat source - ge ⁇ see in the longitudinal direction of the waveguide - laterally adjacent to the resonator and the heat source via the web portion is thermally connected to a waveguide portion, the one forms waveguiding component of the integrated optical resonator.
  • the heat source is thermally connected via the web portion with a waveguide section, which - seen in the longitudinal direction of the waveguide - before or behind the resonator.
  • the heat flow will in this case also take place via the waveguide itself into the resonator.
  • the component has an operating point setting device which contains the heat source, a detection device for detecting a respective operating point of the component. Partially indicating measured variable and a control device which controls the heat source in dependence on the measured variable of the detection ⁇ device , in particular the current through the electrical conductor region of the heat source is set.
  • the operating point adjusting device it is advantageous if it detects an optical output signal of the component and the control device is designed such that it controls the heat source as a function of the optical output signal, in particular the amplitude or wavelength of the optical output signal.
  • the resonator is preferably a Fabry-Perot resonator, a ring resonator or a micro disc resonator.
  • the resonator is a Fabry-Perot resonator, it is advantageous if it forms part of a Fabry-Perot modulator.
  • the ⁇ ser is equipped with resonator mirrors, which are formed from holes or slots in the waveguide or by a modulation of the waveguide width.
  • the waveguide is preferably straight within the resonator.
  • the heat source is preferably overlap-free with the optical mode or modes propagating in the waveguide.
  • At least two heat sources are preferably placed symmetrically around the waveguide.
  • the electrical conductor region comprises a doped region in a semiconductor layer or a salicide layer on a semiconductor ⁇ layer and these semiconductor layer in the resonator, the waveguiding layer of the waveguide or one of the waves ⁇ leading layers of Waveguide forms as well as the layer of the land area or one of the layers of the land area forms det.
  • the waveguide is a ridge waveguide at least in one section within the resonator, a wave-guiding rib and - seen in the longitudinal direction of the Wel ⁇ lenleiters - in addition to the rib each having a web area to the left and right, the forms a skirt portion of the rib waveguide and has a smaller layer thickness than the rib, and the land portions and the waveguide rib are formed by the same semiconductor layer.
  • the land areas and the waveguide rib are preferably formed by the same silicon layer.
  • it is preferably egg ⁇ NEN silicon rib waveguide having a wave-conducting semiconductor layer of silicon.
  • the rib and the adjacent land areas ⁇ therefore preferably consist Sili ⁇ zium material respectively.
  • the wave-guiding silicon layer is preferably located on a silicon dioxide layer.
  • Wor ⁇ th is preferably a SOI rib waveguide and a silicon waveguide based on SOI material.
  • FIG. 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of an optoelectronic device, which is equipped with a heat source ⁇ ,
  • FIG. 2 shows the component according to FIG. 1 in a cross section
  • FIG. 3 shows an embodiment of an optoelectronic
  • Figure 4 shows an embodiment of an inventive opto-electronic component, wherein the two heat sources ⁇ right and left of a resonator are ordered arrival
  • Figure 5 shows an embodiment of an inventive opto-electronic component, in which two sources of heat ⁇ - are arranged outside the resonator, - in the longitudinal direction of the waveguide GeSe hen
  • Figure 6 extend an embodiment of an inventive opto-electronic component, in which heat ⁇ sources in the web portion adjacent the waveguide inside,
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component according to the invention, in which two heat exchangers are present sources whose cross section varies in the longitudinal direction of the waveguide,
  • Figure 8 shows an embodiment of an inventive opto-electronic component, in which a heat ⁇ source is formed by a salicide layer
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component according to the invention, in which a heat source comprises a slot-shaped through hole filled with a conductive material, and
  • FIG. 10 shows an example measurement for the wavelength dependence of a transmission peak of a Fabry-Perot resonator in a waveguide as a function of the respective heating power or the temperature which is introduced by the heat source.
  • the opto-electronic component 1 includes a heat source 2 for temperature control, consisting of an n-doped semiconductor region 10 in a non-doped semiconductor region 50, in addition to a, in a straight waveguide 30 located Fabry-Perot resonator 60 is placed.
  • the Fabry-Perot resonator 60 comprises two Fabry-Perot resonator mirrors 61 and a Fabry-Perot resonator cavity 62.
  • the n-doped semiconductor region 10 has laterally on Wel ⁇ lenleiter 30, the width B.
  • the heat source 2 is - viewed in the longitudinal direction of the waveguide 30 - arranged to the left of the rib waveguide and thermally connected via the left land portion 40 with the waveguide 30.
  • Both the n-doped semiconductor region 10 and the salicide 15a and 15b are located at a distance A from the waveguide 30 so that there is no overlap with the optical mode 35 guided in the waveguide 30, to avoid absorption losses.
  • the n-doping of the semiconductor region 10 is advantageous due to the higher electrical resistance compared to p-doping.
  • the lower limit for the total size of the Fabry-Perot resonators ⁇ gate 60 is not limited by the diameter C or the position of the salicide 15a and 15b for electrically contacting the heat source and the size and position of the n-doped semi ⁇ conductor region 10th
  • the heating efficiency in the embodiment of Figure 1 advantageously increased in comparison with heat sources at their plate-over the waveguide 30 and through an oxide 51, here in the form of an oxide ⁇ layer, are separated from the waveguide 30.
  • the heat dissipation for cooling the Fabry-Perot resonator 60 occurs laterally to the waveguide 30, without the dissipated heat, such as in a ring resonator, ei ⁇ nen waveguide must go through.
  • the guided optical mode in the waveguide 30 has a 35 Feldvertei ⁇ lung caused by the refractive indices of the material of Wel ⁇ lenleiters 30 and determined the waveguide 30 surrounding materials.
  • the oxide 51 and below the waveguide 30 is an insulator 52nd
  • the web portion 40 and the waveguide 30 are in the embodiment of Figure 1 and 2 from the same Materi ⁇ al.
  • the waveguide 30 is at least in a Ab ⁇ section within the resonator preferably a rib ⁇ waveguide, which has a waveguide rib and - seen in the longitudinal ⁇ direction of the waveguide - left and right next to the rib each have a web portion 40.
  • the Stegbe ⁇ rich 40 each form a shell portion of the Rippenwel ⁇ lenleiters and have a smaller layer thickness than the rib.
  • the heat source 2 is - viewed in the longitudinal direction of the waveguide 30 - arranged in the representation and viewing direction of Figure 2 to the left of the rib waveguide and thermally connected via the left land area 40 with the waveguide 30.
  • the heat source 2 comprises the salicide 15 a, on which a metal-filled through hole 20 a formed in the oxide 51 is located.
  • the metal filling in the through hole 20a is connected to a wire 21a, which in turn is electrically contacted with further wires via another through hole 22a.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 which is equipped with a heat source 2.
  • a Fabry-Perot resonator 60 is placed as in FIG. Left and right of the waveguide 30 there are loading an anode 71 and a cathode 72.
  • the intrinsi ⁇ specific region 73 includes the volume between the anode 71 and Ka ⁇ Thode 72, which together function as a diode.
  • an electro-optical Fabry-Perot modulator 70 is thus formed.
  • the heat source 2 described in FIG. 1 and FIG. 2 here consists of an n-doped semiconductor region 10 and is placed parallel to the waveguide 30 - seen in the waveguide longitudinal direction - behind or in front of the electro-optical Fabry-Perot modulator 70, with as much as possible small distance E between the n-doped semiconductor region 10 and the e lektro-optical Fabry-Perot modulator 70.
  • a minimum distance for the distance E should be maintained.
  • the distance A between n-doped semiconductor region and waveguide 30 should also be as small as possible, without an overlap between n-doped semiconductor region 10 and the guided optical mode 35 leads to absorption losses.
  • 4 shows an embodiment for a optoe ⁇ lektronisches component 1, which is equipped with two heat sources from 2 ⁇ .
  • the heat sources 2 serve to control the temperature of a Fabry-Perot resonator 60.
  • the heat sources 2 are realized here as p-doped semiconductor regions 11.
  • the two preferably identical heat sources 2 are placed in the Ab ⁇ stand A symmetrical left and right of the waveguide 30. Thereby, a symmetrical heat input into the Fabry-Perot resonator is given 60, whereby the field distribution of the guided optical mode is also changed symmetrically about the generated refractive index change, which is before ⁇ geous with respect to the propagation losses in the waveguide 30th
  • the maximum distance A + F for the heat ⁇ transportation must be considered.
  • a bilateral symmetrical arrangement of two heat sources reduces the maximum distance for the heat transfer to A + 0.5F, where ⁇ is increased by the heating efficiency.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 provided with two heat sources 2 for temperature control of an electro-optical Fabry-Perot Modulators 70 is equipped.
  • the two preferably heat sources 2 are n-doped semiconductor regions 10 at a distance A symmetrical left and right of the waveguide 30 and at a distance E in the direction of the waveguide 30 behind or in front of the electro-optical Fabry -Perot modulator 70 placed.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 which is equipped with two heat sources 2 for controlling the temperature of an electro-optical Fabry-Perot modulator 70.
  • the n-doped semiconductor regions 10 extend into the web area 40th
  • the distance between the n-doped semiconductor regions 10 can be reduced from the waveguide 30, whereby the distance A is reduced and thus the Schueffi ⁇ efficiency is improved.
  • the absorption of optical radiation propagating in the waveguide 30 increases. Therefore, a balance for the distance A must be which combines high heating efficiency with tolerable optical losses.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 which is equipped with two heat sources 2 for temperature control of an electro-optical Fabry-Perot modulator 70.
  • the heat sources are realized here as n-doped semiconductor regions 10.
  • Waveguide 30 lateral width of the n-doped Halbleitbe ⁇ rich 10 of the width B in the vicinity of the salicide 15 a and 15 b and each located above the salicide vertical metal-filled through holes 20, 20 b to the width D in the middle of the n-doped semiconductor regions 10th
  • WO is increased by the heating efficiency.
  • FIG. 8 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 1, in which no n- or p-doped semiconductor region is present and instead an extruded salicide 16 in the form of a strip parallel to the direction of the waveguide 30 is used as the heat source.
  • the thinner layer thickness of the salicide allows the realization of a spatially more localized heat source.
  • FIG. 8 also shows a control device 100 which controls the heat source 2 in dependence on a measured variable M of a detection device, not shown in green, of the overview, in particular the current through the sensor electrical conductor area of the heat source adjusts.
  • the detection device preferably serves to detect a measured variable indicating the respective operating point of the component 1.
  • the heat source 2 the detecting means indicative of the detection of the respective operating point of the component 1 measured variables ⁇ SSE M and the controller 100 form an operating point setting means of the device 1.
  • the detection means preferably detects the optical output of the device 1, and the control means 100 preferably controls the heat source 2 in response to the optical output signal, in particular the amplitude or wavelength of the optical output signal to.
  • Figure 9 shows a variant of the embodiment according to the invention according to Figure 8 in an isometric depicting ⁇ lung.
  • extruded salicide 16 on a non-doped semiconductor region 50 a parallel to the direction-of the waveguide 30 extruded vertical metallge ⁇ filled through hole 23 realized in the oxide 51 as a heat source for a Fabry-Perot resonator 60 here.
  • This variant he ⁇ laubt the realization of a spatially more extensive heat source.
  • the waveguide 30 is preferably a silicon ridge waveguide formed in a waveguiding semiconductor layer of silicon.
  • the rib or the waveguide 30 and the adjacent web regions 40 therefore preferably each consist of silicon material.
  • the wave-guiding layer is preferably silicon oxide 51 on a silicon dioxide, especially a silicon dioxide ⁇ layer. In other words, it is preferably an SOI rib waveguide or a silicon waveguide based on SOI material.
  • the layer thickness of the silicon layer in the region of the shafts ⁇ conductor 30 or the rib is preferably in a range between 150 nm and 300 nm.
  • the film thickness in the adjoining web portions 40 is preferably in a range between 50 nm and 200 nm.
  • the ratio between the fin height, that is to say the layer thickness in the rib area, and the layer thickness in the adjacent land areas 40 is preferably in a range between 1.2 and 4.5.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Bauelement (1) mit einem optischen Wellenleiter (30), einem integrierten optischen Resonator (60), in dem der Wellenleiter (30) oder zumindest ein Abschnitt des Wellenleiters (30) angeordnet ist, und einer Wärmequelle (2), die im Betrieb die Temperatur des Resonators (60) erhöhen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Längsrichtung des Wellenleiters (30) gesehen seitlich an den Wellenleiter (30) ein Stegbereich (40) angrenzt, der einen Mantelabschnitt des Wellenleiters (30) bildet und eine kleinere Dicke als der Wellenleiter (30) aufweist, und die Wärmequelle (2) über diesen Stegbereich (40) mit dem Wellenleiter (30) thermisch verbunden ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement mit Resonator Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Bauele¬ ment mit einem optischen Wellenleiter, einem integrierten optischen Resonator, in dem der Wellenleiter oder zumindest ein Abschnitt des Wellenleiters angeordnet ist, und einer Wärme¬ quelle, die im Betrieb die Temperatur des Resonators erhöhen kann.
Ein derartiges optoelektronisches Bauelement ist aus der Druckschrift "Adiabatic Resonant Microrings (ARMs) with Di¬ rectly Integrated Thermal Microphotonics " (M. R. Watts, W. A. Zortman, D. C. Trotter, G. N. Nielson, D. L. Luck, and R. W. Young, in CLEO, Konferenzbeitrag bei der Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems Technologies: OSA, 2009) bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement der eingangs angegebenen Art hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optoelektroni¬ sches Bauelement mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauelements sind in Unteransprüchen angegeben. Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen seitlich an den Wellenleiter ein Stegbereich angrenzt, der einen Mantelabschnitt des Wellen¬ leiters bildet und eine kleinere Dicke als der Wellenleiter aufweist, und die Wärmequelle über diesen Stegbereich mit dem Wellenleiter thermisch verbunden ist.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Bauelements ist darin zu sehen, dass die Wärmequelle nicht unmittelbar an den Wellenleiter angrenzt, insbesondere nicht unmittelbar ü- ber dem Wellenleiter angeordnet ist, sondern von diesem über einen Stegbereich getrennt ist, der einen Mantelabschnitt des Wellenleiters bildet. Durch das Vorsehen eines Stegbereichs zwischen Wellenleiter und Wärmequelle lassen sich die optischen Verluste im Wellenleiter durch das Vorhandensein der Wärmequelle reduzieren; dennoch bleibt ein effizienter Wärmebetrieb bzw. Heizbetrieb der Wärmequelle gewährleistet. Der Stegbereich und der Wellenleiter bestehen vorzugsweise aus demselben Material.
Mit Blick auf die Ausgestaltung des Wellenleiters wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Wellenleiter zumindest in ei- nem Abschnitt innerhalb des Resonators ein Rippenwellenleiter ist, der eine wellenführende Rippe und - in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - links und rechts neben der Rippe je¬ weils einen Stegbereich aufweist, der einen Mantelabschnitt des Rippenwellenleiters bildet und eine kleinere Schichtdicke als die Rippe aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Wärmequelle - in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - links neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den linken Stegbereich mit dem Wellenleiter thermisch verbunden ist, und eine Wärmequelle - in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - rechts neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den rechten Stegbereich mit dem Wellenleiter thermisch verbunden ist. Bezüglich der Ausgestaltung des Stegbereichs wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieser zumindest zwei Stegabschnitte aufweist, nämlich einen unmittelbar erwärmbaren Stegabschnitt, auf dem die Wärmequelle aufliegt oder in den die Wärmequelle integriert ist, und einen wärmeleitenden Stegabschnitt, der selbst wärmequellenfrei ist, zwischen der Wärmequelle und dem Wellenleiter angeordnet ist und die Wärme der Wärmequelle von dem unmittelbar erwärmbaren Stegabschnitt in Richtung des Wel- lenleiters leitet.
Vorzugsweise weist die Wärmequelle einen elektrischen Leiter¬ bereich auf, der sich längs des Wellenleiters erstreckt und durch Stromfluss erwärmbar ist.
Der elektrische Leiterbereich umfasst vorzugsweise einen do¬ tierten Bereich in einer Halbleiterschicht, die im Resonator die wellenführende Schicht des Wellenleiters oder eine der wellenführenden Schichten des Wellenleiters bildet und/oder die Schicht des Stegbereichs oder eine der Schichten des Steg¬ bereichs bildet.
Bezüglich der Ausgestaltung des elektrischen Leiterbereichs wird es darüber hinaus als vorteilhaft angesehen, wenn dieser eine Salizidschicht auf einer Halbleiterschicht umfasst, die im Resonator die wellenführende Schicht des Wellenleiters oder eine der wellenführenden Schichten des Wellenleiters bildet und/oder die Schicht des Stegbereichs oder eine der Schichten des Stegbereichs bildet.
Darüber hinaus wird bezüglich der Ausgestaltung der Wärmequelle eine Variante als vorteilhaft angesehen, die sich da¬ durch auszeichnet, dass das optoelektronische Bauelement eine Deckschicht aufweist, die den Wellenleiter und den Stegbe¬ reich ganz oder zumindest abschnittsweise abdeckt, und die Deckschicht ein schlitzförmiges Durchgangsloch aufweist, das sich - mit seiner Lochlängsrichtung - längs des Wellenleiters erstreckt und mit einem elektrisch leitfähigen Material ge¬ füllt ist, und der elektrische Leiterbereich der Wärmequelle zumindest auch das mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllte, schlitzförmige Durchgangsloch umfasst. Mit Blick auf eine optimale Wärmeverteilung der Wärmequelle und mit Blick auf einen optimalen Wirkungsgrad wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Querschnitt des elektrischen Leiterbereichs in Längsrichtung des Wellenleiters variiert. Bezüglich der Anordnung der Wärmequelle ist bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Bauelements vorgesehen, dass die Wärmequelle - in Längsrichtung des Wellenleiters ge¬ sehen - seitlich unmittelbar neben dem Resonator liegt und die Wärmequelle über den Stegbereich thermisch mit einem Wel- lenleiterabschnitt verbunden ist, der eine wellenführende Komponente des integrierten optischen Resonators bildet.
Bei einer anderen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung des Bauelements ist vorgesehen, dass die Wärmequelle über den Stegbereich thermisch mit einem Wellenleiterabschnitt verbunden ist, der - in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - vor oder hinter dem Resonator liegt. Der Wärmefluss wird in diesem Falle zumindest auch über den Wellenleiter selbst in den Resonator hinein erfolgen.
Vorzugsweise weist das Bauelement eine Arbeitspunkteinstell- einrichtung auf, die die Wärmequelle, eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer den jeweiligen Arbeitspunkt des Bau- teils angebenden Messgröße und eine Steuereinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von der Messgröße der Erfassungs¬ einrichtung die Wärmequelle steuert, insbesondere den Strom durch den elektrischen Leiterbereich der Wärmequelle ein- stellt.
Bezüglich der Ausgestaltung der Arbeitspunkteinstelleinrich- tung ist es vorteilhaft, wenn diese ein optisches Ausgangs¬ signal des Bauteils erfasst und die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Wärmequelle in Abhängigkeit von dem optischen Ausgangssignal, insbesondere der Amplitude oder Wellenlänge des optischen Ausgangssignals, steuert.
Bei dem Resonator handelt es sich vorzugsweise um einen Fabry- Perot-Resonator, einen Ringresonator oder einen MikroScheiben-Resonator .
Ist der Resonator ein Fabry-Perot Resonator, so ist es vorteilhaft, wenn dieser einen Bestandteil eines Fabry-Perot Mo- dulators bildet. Im Falle eines Resonators in Form eines
Fabry-Perot-Resonators ist es außerdem vorteilhaft, wenn die¬ ser mit Resonatorspiegeln ausgestattet ist, die aus Löchern oder Schlitzen im Wellenleiter oder durch eine Modulation der Wellenleiterbreite geformt sind.
Der Wellenleiter ist innerhalb des Resonators vorzugsweise ge¬ rade .
Die Wärmequelle ist mit der oder den im Wellenleiter propagie- renden optischen Moden vorzugsweise überlappungsfrei.
Zumindest zwei Wärmequellen sind vorzugsweise symmetrisch um den Wellenleiter herum platziert. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements ist vorgesehen, dass der elektrische Leiterbereich einen dotierten Bereich in einer Halblei- terschicht oder eine Salizidschicht auf einer Halbleiter¬ schicht umfasst und diese Halbleiterschicht im Resonator die wellenführende Schicht des Wellenleiters oder eine der wellen¬ führenden Schichten des Wellenleiters bildet sowie die Schicht des Stegbereichs oder eine der Schichten des Stegbereichs bil- det.
Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn der Wellenleiter zumindest in einem Abschnitt innerhalb des Resonators ein Rippenwellenleiter ist, der eine wellenführende Rippe und - in Längsrichtung des Wel¬ lenleiters gesehen - links und rechts neben der Rippe jeweils einen Stegbereich aufweist, der einen Mantelabschnitt des Rippenwellenleiters bildet und eine kleinere Schichtdicke als die Rippe aufweist, und die Stegbereiche und die wellenführende Rippe durch dieselbe Halbleiterschicht gebildet sind.
Die Stegbereiche und die wellenführende Rippe sind bevorzugt durch dieselbe Siliziumschicht gebildet. Bei dem Wellenleiter handelt es sich also vorzugsweise um ei¬ nen Silizium-Rippenwellenleiter mit einer wellenführenden Halbleiterschicht aus Silizium. Die Rippe und die angrenzen¬ den Stegbereiche bestehen also vorzugsweise jeweils aus Sili¬ zium-Material. Die wellenführende Siliziumschicht liegt be- vorzugt auf einer Siliziumdioxidschicht auf. Mit anderen Wor¬ ten handelt es sich also vorzugsweise um einen SOI-Rippen- wellenleiter bzw. einen Silizium-Wellenleiter auf der Basis von SOI-Material . Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement, das mit einer Wärme¬ quelle ausgestattet ist,
Figur 2 das Bauelement gemäß Figur 1 in einem Querschnitt,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches
Bauelement, bei dem eine Wärmequelle - in Längs¬ richtung des Wellenleiters - vor bzw. hinter dem Resonator, also außerhalb des Resonators, angeord- net ist,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem zwei Wärme¬ quellen rechts und links neben einem Resonator an- geordnet sind,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem zwei Wärme¬ quellen - in Längsrichtung des Wellenleiters gese- hen - außerhalb des Resonators angeordnet sind,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem sich Wärme¬ quellen in den Stegbereich neben dem Wellenleiter hinein erstrecken,
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem zwei Wärme- quellen vorhanden sind, deren Querschnitt sich in Längsrichtung des Wellenleiters verändert,
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem eine Wärme¬ quelle durch eine Salizidschicht gebildet ist,
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, bei dem eine Wärme- quelle ein mit einem leitfähigen Material gefülltes schlitzförmiges Durchgangsloch umfasst, und
Figur 10 eine Beispielmessung für die Wellenlängenabhängigkeit eines Transmissionspeaks eines Fabry-Perot- Resonators in einem Wellenleiter in Abhängigkeit von der jeweiligen Heizleistung bzw. der Temperatur, die durch die Wärmequelle eingebracht wird.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o- der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .
Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein op¬ toelektronisches Bauelement 1. Das optoelektronische Bauele- ment 1 umfasst eine Wärmequelle 2 zur Temperaturkontrolle, bestehend aus einem n-dotierten Halbleiterbereich 10 in einem undotierten Halbleiterbereich 50, der neben einem, in einem geraden Wellenleiter 30 befindlichen Fabry-Perot Resonator 60 platziert ist. Der Fabry-Perot Resonator 60 umfasst zwei Fabry-Perot Resonatorspiegel 61 und eine Fabry-Perot Resona- torkavität 62. Der n-dotierte Halbleiterbereich 10 besitzt lateral zum Wel¬ lenleiter 30 die Breite B. Bei Anlegen einer Spannung an ein Salizid 15a und 15b mit dem Durchmesser C findet durch den elektrischen Widerstand des n-dotierten Halbleiterbereichs 10 eine Umwandlung von elektrischem Strom in Wärme statt. In Folge findet wiederum ein Wärmetransport über einen Stegbe¬ reich 40 (siehe auch Figur 2) zum Wellenleiter 30 statt und bewirkt eine Temperaturänderung im Wellenleiter 30 und somit auch in den Fabry-Perot Resonatorspiegeln 61 und der Fabry- Perot Resonatorkavität 62. Dadurch lassen sich die Transmis¬ sionseigenschaften des Fabry-Perot Resonators 60 gezielt kon¬ trollieren .
Die Wärmequelle 2 ist - in Längsrichtung des Wellenleiters 30 gesehen - links neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den linken Stegbereich 40 mit dem Wellenleiter 30 thermisch verbunden.
Sowohl der n-dotierte Halbleiterbereich 10 als auch das Sali- zid 15a und 15b befinden sich im Abstand A zum Wellenleiter 30, so dass kein Überlapp mit der im Wellenleiter 30 geführten optischen Mode 35 stattfindet, und zwar zur Vermeidung von Absorptionsverlusten. Die n-Dotierung des Halbleiterbereichs 10 ist vorteilhaft aufgrund des höheren elektrischen Widerstands im Vergleich zu p-Dotierung.
Das untere Limit für die Gesamtgröße des Fabry-Perot Resona¬ tors 60 ist nicht durch den Durchmesser C oder die Position des Salizids 15a und 15b zur elektrischen Kontaktierung der Wärmequelle und die Größe und Position des n-dotierten Halb¬ leiterbereichs 10 begrenzt. Durch die Beschränkung der Wärmeausbreitung auf die Ebene der Halbleiterschicht 50 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in vorteilhafter Weise die Heizeffizienz im Vergleich zu Wärmequellen erhöht, die über dem Wellenleiter 30 plat- ziert sind und durch ein Oxid 51, hier in Form einer Oxid¬ schicht, vom Wellenleiter 30 separiert sind.
Die Wärmeableitung zur Kühlung des Fabry-Perot Resonators 60 geschieht lateral zum Wellenleiter 30, ohne dass die abge- führte Wärme, wie beispielsweise in einem Ring-Resonator, ei¬ nen Wellenleiter durchlaufen muss.
In Figur 2 ist ein Querschnitt gemäß Schnittlinie II-II des Ausführungsbeispiels in Figur 1 dargestellt. Die im Wellen- leiter 30 geführte optische Mode 35 besitzt eine Feldvertei¬ lung, die durch die Brechungsindizes des Materials des Wel¬ lenleiters 30 und der den Wellenleiter 30 umgebenden Materialien bestimmt wird. Über und teilweise neben dem Wellenleiter 30 befindet sich das Oxid 51 und unter dem Wellenleiter 30 ein Isolator 52.
Der Stegbereich 40 und der Wellenleiter 30 bestehen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 aus demselben Materi¬ al .
Bei dem Wellenleiter 30 handelt es sich zumindest in einem Ab¬ schnitt innerhalb des Resonators vorzugsweise um einen Rippen¬ wellenleiter, der eine wellenführende Rippe und - in Längs¬ richtung des Wellenleiters gesehen - links und rechts neben der Rippe jeweils einen Stegbereich 40 aufweist. Die Stegbe¬ reiche 40 bilden jeweils einen Mantelabschnitt des Rippenwel¬ lenleiters und weisen eine kleinere Schichtdicke als die Rippe auf . Die Wärmequelle 2 ist - in Längsrichtung des Wellenleiters 30 gesehen - bei der Darstellung und Blickrichtung gemäß Figur 2 links neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den linken Stegbereich 40 mit dem Wellenleiter 30 thermisch verbunden .
Die Wärmequelle 2 umfasst das Salizid 15a, auf dem sich ein metallgefülltes, im Oxid 51 eingebrachtes Durchgangsloch 20a befindet. Die Metallfüllung im Durchgangsloch 20a ist mit einem Draht 21a verbunden, welcher wiederum mit weiteren Drähten darüber über ein weiteres Durchgangsloch 22a elektrisch kontaktiert ist. Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 1, das mit einer Wärmequelle 2 ausgestattet ist. In einem Wellenleiter 30 des optoelektronischen Bauelements 1 ist ein Fabry-Perot Resonator 60 wie in Figur 1 platziert. Links und rechts des Wellenleiters 30 be- finden sich eine Anode 71 und eine Kathode 72. Der intrinsi¬ sche Bereich 73 umfasst das Volumen zwischen Anode 71 und Ka¬ thode 72, welche zusammen die Funktion einer Diode erfüllen. In Kombination mit dem mittig angeordneten Fabry-Perot Resonator 60 in dem intrinsischen Bereich 73 wird somit ein e- lektro-optischer Fabry-Perot Modulator 70 gebildet.
Die in Figur 1 und Figur 2 beschriebene Wärmequelle 2 besteht hier aus einem n-dotierten Halbleiterbereich 10 und ist parallel zum Wellenleiter 30 - in Wellenleiterlängsrichtung ge- sehen - hinter oder vor dem elektro-optischen Fabry-Perot Modulator 70 platziert, und zwar mit möglichst geringem Abstand E zwischen dem n-dotierten Halbleiterbereich 10 und dem e- lektro-optischen Fabry-Perot Modulator 70. Zur Vermeidung von parasitären elektrischen Strömen zwischen Wärmequelle und e- lektro-optischem Fabry-Perot Modulator 70 sollte ein Mindestabstand für den Abstand E eingehalten werden. Um die Distanz des Wärmetransports zu minimieren, sollte der Abstand A zwi- sehen n-dotiertem Halbleiterbereich und Wellenleiter 30 ebenfalls möglichst klein sein, ohne dass ein Überlapp zwischen n-dotiertem Halbleiterbereich 10 und der geführten optischen Mode 35 zu Absorptionsverlusten führt. Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein optoe¬ lektronisches Bauelement 1, das mit zwei Wärmequellen 2 aus¬ gestattet ist. Die Wärmequellen 2 dienen zur Temperaturkontrolle eines Fabry-Perot Resonators 60. Im Unterschied zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind hier die Wärme- quellen 2 als p-dotierte Halbleiterbereiche 11 realisiert.
Die zwei vorzugsweise identischen Wärmequellen 2 sind im Ab¬ stand A symmetrisch links und rechts vom Wellenleiter 30 platziert. Dadurch ist ein symmetrischer Wärmeeintrag in den Fabry-Perot Resonator 60 gegeben, wodurch die Feldverteilung der geführten optischen Mode über die erzeugte Brechungsindexänderung ebenfalls symmetrisch verändert wird, was vor¬ teilhaft bezüglich der Propagationsverluste im Wellenleiter 30 ist. Zum Erreichen einer Temperaturänderung über die gesamte Wellenleiterbreite F ist im Falle einer einseitig plat- zierten Wärmequelle der maximale Abstand A + F für den Wärme¬ transport zu berücksichtigen. Im Falle einer beidseitigen symmetrischen Anordnung zweier Wärmequellen verringert sich der maximale Abstand für den Wärmetransport auf A + 0,5F, wo¬ durch die Heizeffizienz erhöht wird.
Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 1, das mit zwei Wärmequellen 2 zur Temperaturkontrolle eines elektro-optischen Fabry-Perot Modulators 70 ausgestattet ist. Im Unterschied zum in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zwei vorzugsweise i- dentischen Wärmequellen 2 als n-dotierte Halbleiterbereiche 10 im Abstand A symmetrisch links und rechts vom Wellenleiter 30 und im Abstand E in Richtung des Wellenleiters 30 hinter oder vor dem elektro-optischen Fabry-Perot Modulator 70 platziert. Dadurch ist ein symmetrischer Wärmeeintrag in den Fabry-Perot Modulator 70 gegeben, wodurch die Feldverteilung der geführten optischen Mode über die erzeugte Brechungsin- dexänderung ebenfalls symmetrisch verändert wird, was vor¬ teilhaft bezüglich der Propagationsverluste im Wellenleiter 30 ist. Zum Erreichen einer Temperaturänderung über die gesamte Wellenleiterbreite F ist im Falle einer einseitig plat¬ zierten Wärmequelle der maximale Abstand A + F für den Wärme- transport zu berücksichtigen. Im Falle einer beidseitigen symmetrischen Anordnung zweier Wärmequellen verringert sich der maximale Abstand für den Wärmetransport auf A + 0,5F, wo¬ durch die Heizeffizienz erhöht wird. Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 1, das mit zwei Wärmequellen 2 zur Temperaturkontrolle eines elektro-optischen Fabry-Perot Modulators 70 ausgestattet ist. Im Unterschied zu dem in Fi¬ gur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die n- dotierten Halbleiterbereiche 10 in den Stegbereich 40 hinein. Durch diese Anordnung lässt sich der Abstand der n-dotierten Halbleiterbereiche 10 vom Wellenleiter 30 verringern, wodurch sich auch die Distanz A verringert und somit die Heizeffi¬ zienz verbessert wird. Mit kleinerem Abstand A zwischen Wel- lenleiter 30 und n-dotierten Halbleiterbereichen 10 erhöht sich die Absorption optischer Strahlung, die im Wellenleiter 30 propagiert. Daher muss eine Balance für den Abstand A ge- funden werden, der hohe Heizeffizienz mit tolerierbaren optischen Verlusten kombiniert.
Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 1, das mit zwei Wärmequellen 2 zur Temperaturkontrolle eines elektro-optischen Fabry-Perot Modulators 70 ausgestattet ist. Im Unterschied zum in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind hier die Wärmequellen als n-dotierte Halbleiterbereiche 10 realisiert. Zudem verengt sich parallel zu der Richtung des Wellenleiters 30 die zum
Wellenleiter 30 laterale Breite der n-dotierten Halbleiterbe¬ reiche 10 von der Breite B in der Nähe des Salizids 15a und 15b und der jeweils über dem Salizid befindlichen vertikalen metallgefüllten Durchgangslöcher 20, 20b auf die Breite D in der Mitte der n-dotierten Halbleiterbereiche 10. Die durch die Verengung einhergehende Verringerung des Querschnitts des n-dotierten Halbleiterbereichs 10 verursacht eine Erhöhung des elektrischen Widerstands. Somit tritt eine stärkere Wär¬ meentwicklung in diesem Abschnitt mit der Breite D auf, wo- durch die Heizeffizienz erhöht wird.
In Figur 8 ist eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 dargestellt, bei dem kein n- oder p-dotierter Halbleiterbereich vorhanden ist und stattdessen ein extrudiertes Salizid 16 in Form eines Streifens parallel zur Richtung des Wellenleiters 30 als Wärmequelle verwendet wird. Die dünnere Schichtdicke des Salizids ermöglicht die Realisierung einer räumlich stärker lokalisierten Wärmequelle. Die Figur 8 lässt außerdem eine Steuereinrichtung 100 erkennen, die in Abhängigkeit von einer Messgröße M einer aus Grün¬ den der Übersicht nicht dargestellten Erfassungseinrichtung die Wärmequelle 2 steuert, insbesondere den Strom durch den elektrischen Leiterbereich der Wärmequelle einstellt. Die Erfassungseinrichtung dient vorzugsweise zur Erfassung einer den jeweiligen Arbeitspunkt des Bauteils 1 angebenden Messgröße. Die Wärmequelle 2, die Erfassungseinrichtung zur Erfassung der den jeweiligen Arbeitspunkt des Bauteils 1 angebenden Messgrö¬ ße M und die Steuereinrichtung 100 bilden eine Arbeitspunkt- einstelleinrichtung des Bauelements 1. Die Erfassungseinrichtung erfasst vorzugsweise das optische Ausgangssignal des Bauelements 1, und die Steuereinrichtung 100 steuert vorzugsweise die Wärmequelle 2 in Abhängigkeit von dem optischen Ausgangssignal, insbesondere der Amplitude oder Wellenlänge des optischen Ausgangssignals, an.
Figur 9 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gemäß Figur 8 in einer isometrischen Darstel¬ lung. Zusätzlich zum extrudierten Salizid 16 auf einem undotierten Halbleiterbereich 50 ist hier ein parallel zur Rich- tung des Wellenleiters 30 extrudiertes vertikales metallge¬ fülltes Durchgangsloch 23 in dem Oxid 51 als Wärmequelle für einen Fabry-Perot Resonator 60 realisiert. Diese Variante er¬ laubt die Realisierung einer räumlich ausgedehnteren Wärmequelle .
In Figur 10 ist ein Graph abgebildet, bei dem die spektrale Wellenlängenverschiebung des Transmissionspeaks eines Fabry- Perot Resonators in Abhängigkeit von der eingebrachten Heiz¬ leistung und der im Fabry-Perot Resonator erzeugten Tempera- tur gegeneinander aufgetragen ist. Eine Regelung der Wellenlänge des Transmissionspeaks in einem mehrere Nanometer brei¬ ten Bereich ist möglich. Bei dem Wellenleiter 30 handelt es sich vorzugsweise um einen Silizium-Rippenwellenleiter, der in einer wellenführenden Halbleiterschicht aus Silizium ausgebildet ist. Die Rippe bzw. der Wellenleiter 30 und die angrenzenden Stegbereiche 40 bestehen vorzugsweise also jeweils aus Silizium-Material. Die wellenführende Siliziumschicht liegt bevorzugt auf einem Oxid 51 aus Siliziumdioxid, insbesondere einer Siliziumdioxid¬ schicht, auf. Mit anderen Worten handelt es sich vorzugsweise um einen SOI-Rippenwellenleiter bzw. einen Silizium-Wellen- leiter auf der Basis von SOI-Material .
Die Schichtdicke der Siliziumschicht im Bereich des Wellen¬ leiters 30 bzw. der Rippe liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 150 nm und 300 nm. Die Schichtdicke in den angren- zenden Stegbereichen 40 liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 50 nm und 200 nm. Das Verhältnis zwischen der Rippenhöhe, also der Schichtdicke im Rippenbereich, und der Schichtdicke in den angrenzenden Stegbereichen 40 liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,2 und 4,5.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugs zeichen
1 optoelektronisches Bauelement
2 Wärmequelle
10 n-dotierter Halbleiterbereich
11 p-dotierter Halbleiterbereich
15a/b Salizid
16 extrudiertes Salizid
20 a/b Durchgangsloch
21 a/b Draht
22 a/b weiteres Durchgangsloch
23 extrudiertes Durchgangsloch
30 Wellenleiter
35 Wellenleitermodenintensität/optischer Mode
40 Stegbereich
50 undotierter Halbleiterbereich
51 Oxidschicht
52 Isolator
60 Fabry-Perot Resonator
61 Fabry-Perot Resonatorspiegel
62 Fabry-Perot Resonatorkavität
70 Fabry-Perot Modulator
71 Anode
72 Kathode
73 intrinsischer Bereich
100 Steuereinrichtung
A Abstand Wärmequelle zu Wellenleiter
B Breite Wärmequelle in x-Richtung
C Durchmesser Durchgangsloch auf Salizid
D verengte Breite Wärmequelle in x-Richtung
E Abstand Wärmequelle zu Modulator
F Wellenleiterbreite
M Messgröße
X x-Richtung des eingezeichneten Koordinatensystems Y y-Richtung des eingezeichneten Koordinatensystems
Z z-Richtung des eingezeichneten Koordinatensystems

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (1) mit
- einem optischen Wellenleiter (30),
- einem integrierten optischen Resonator (60), in dem der Wellenleiter (30) oder zumindest ein Abschnitt des Wellenlei¬ ters (30) angeordnet ist, und
- einer Wärmequelle (2), die im Betrieb die Temperatur des Re¬ sonators (60) erhöhen kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in Längsrichtung des Wellenleiters (30) gesehen seitlich an den Wellenleiter (30) ein Stegbereich (40) angrenzt, der einen Mantelabschnitt des Wellenleiters (30) bildet und eine kleinere Dicke als der Wellenleiter (30) aufweist, und
- die Wärmequelle (2) über diesen Stegbereich (40) mit dem
Wellenleiter (30) thermisch verbunden ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der elektrische Leiterbereich (10, 11) einen dotierten Bereich in einer Halbleiterschicht oder eine Salizidschicht (15a, 15b) auf einer Halbleiterschicht umfasst und
- diese Halbleiterschicht im Resonator (60) die wellenführende Schicht des Wellenleiters (30) oder eine der wellenführenden Schichten des Wellenleiters (30) bildet sowie die Schicht des Stegbereichs (40) oder eine der Schichten des Stegbe¬ reichs (40) bildet.
3. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Wellenleiter (30) zumindest in einem Abschnitt innerhalb des Resonators (60) ein Rippenwellenleiter ist, der eine wellenführende Rippe und - in Längsrichtung des Wellenlei¬ ters (30) gesehen - links und rechts neben der Rippe jeweils einen Stegbereich (40) aufweist, der einen Mantelabschnitt des Rippenwellenleiters bildet und eine kleinere Schichtdi- cke als die Rippe aufweist, und
- die Stegbereiche (40) und die wellenführende Rippe durch
dieselbe Halbleiterschicht gebildet sind.
4. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stegbereiche (40) und die wellenführende Rippe durch die¬ selbe Siliziumschicht gebildet sind.
5. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste- henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stegbereich (40) und der Wellenleiter (30) aus demselben Material bestehen.
6. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wellenleiter (30) zumindest in einem Abschnitt innerhalb des Resonators (60) ein Rippenwellenleiter ist, der eine wel- lenführende Rippe und - in Längsrichtung des Wellenleiters
(30) gesehen - links und rechts neben der Rippe jeweils einen Stegbereich (40) aufweist, der einen Mantelabschnitt des Rip¬ penwellenleiters bildet und eine kleinere Schichtdicke als die Rippe aufweist.
7. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass - eine Wärmequelle (2) - in Längsrichtung des Wellenleiters (30) gesehen - links neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den linken Stegbereich (40) mit dem Wellenleiter (30) thermisch verbunden ist, und
- eine Wärmequelle (2) - in Längsrichtung des Wellenleiters
(30) gesehen - rechts neben dem Rippenwellenleiter angeordnet und über den rechten Stegbereich (40) mit dem Wellenleiter (30) thermisch verbunden ist.
8. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stegbereich (40) zumindest zwei Stegabschnitte aufweist, nämlich
- einen unmittelbar erwärmbaren Stegabschnitt, auf dem die
Wärmequelle (2) aufliegt oder in den die Wärmequelle (2) in¬ tegriert ist, und
- einen wärmeleitenden Stegabschnitt, der selbst wärmequellenfrei ist, zwischen der Wärmequelle (2) und dem Wellenleiter (30) angeordnet ist und die Wärme der Wärmequelle (2) von dem unmittelbar erwärmbaren Stegabschnitt in Richtung des Wellenleiters (30) leitet.
9. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste- henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmequelle (2) einen elektrischen Leiterbereich (10, 11) umfasst, der sich längs des Wellenleiters (30) erstreckt und durch Stromfluss erwärmbar ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiterbereich (10, 11) einen dotierten Bereich in einer Halbleiterschicht umfasst, die im Resonator (60) die wellenführende Schicht des Wellenleiters (30) oder eine der wellenführenden Schichten des Wellenleiters (30) bildet und/oder die Schicht des Stegbereichs (40) oder eine der
Schichten des Stegbereichs (40) bildet.
11. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Leiterbereich (10, 11) eine Salizidschicht (15a, 15b) auf einer Halbleiterschicht umfasst, die im Resona¬ tor (60) die wellenführende Schicht des Wellenleiters (30) o- der eine der wellenführenden Schichten des Wellenleiters (30) bildet und/oder die Schicht des Stegbereichs (40) oder eine der Schichten des Stegbereichs (40) bildet.
12. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das optoelektronische Bauelement (1) eine Deckschicht auf¬ weist, die den Wellenleiter (30) und den Stegbereich (40) ganz oder zumindest abschnittsweise abdeckt, und
- die Deckschicht ein schlitzförmiges Durchgangsloch (23) auf- weist, das sich - mit seiner Lochlängsrichtung - längs des
Wellenleiters (30) erstreckt und mit einem elektrisch leit¬ fähigen Material gefüllt ist, und
- der elektrische Leiterbereich (10, 11) der Wärmequelle (2) zumindest auch das mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllte, schlitzförmige Durchgangsloch (23) umfasst.
13. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschnitt des elektrischen Leiterbereichs (10, 11) in Längsrichtung des Wellenleiters (30) variiert.
14. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wärmequelle (2) - in Längsrichtung des Wellenleiters
(30) gesehen - seitlich unmittelbar neben dem Resonator (60) liegt und
- die Wärmequelle (2) über den Stegbereich (40) thermisch mit einem Wellenleiterabschnitt verbunden ist, der eine wellen¬ führende Komponente des integrierten optischen Resonators (60) bildet.
15. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste¬ henden Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmequelle (2) über den Stegbereich (40) thermisch mit einem Wellenleiterabschnitt verbunden ist, der - in Längsrichtung des Wellenleiters (30) gesehen - vor oder hinter dem Resonator (60) liegt.
16. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste- henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauelement (1) eine Arbeitspunkteinstelleinrichtung aufweist, die die Wärmequelle (2), eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer den jeweiligen Arbeitspunkt des Bauelements (1) angebenden Messgröße und eine Steuereinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von der Messgröße der Erfassungseinrichtung die Wärmequelle (2) steuert, insbesondere den Strom durch den elektrischen Leiterbereich (10, 11) der Wärmequelle (2) einstellt .
17. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Erfassungseinrichtung das optische Ausgangssignal des Bauelements (1) erfasst und
- die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Wärmequelle (2) in Abhängigkeit von dem optischen Ausgangs¬ signal, insbesondere der Amplitude oder Wellenlänge des op¬ tischen Ausgangssignals, steuert.
18. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der voranste henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Resonator (60) ein Fabry-Perot-Resonator (60), ein Ringre sonator oder ein Mikro-Scheiben-Resonator (60) ist.
EP16730679.4A 2015-04-16 2016-04-12 Optoelektronisches bauelement mit resonator Withdrawn EP3283910A1 (de)

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