FR2949872A1 - Dispositif de modulation electro-optique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de modulation électro-optique. Le dispositif de modulation électro-optique comprend un guide d'onde optique (WG) ayant une structure verticale dont les parois latérales sont utilisées pour configurer une jonction.

Description

DISPOSITIF DE MODULATION ELECTRO-OPTIQUE ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE La présente invention décrite ci-après concerne un dispositif photonique et plus particulièrement, un dispositif de modulation électro-optique.

Les technologies photoniques sur silicium, qui sont des technologies alternatives permettant de résoudre des problèmes sérieux de production de chaleur dans les périphériques informatiques et de goulets d'étranglement dans la transmission de données entre puces à semi-conducteurs, prennent aujourd'hui de plus en plus d'importance. Ces dernières années, les technologies photoniques sur silicium ont fait des progrès significatifs. Comme exemples de ces dernières, on peut citer les modulateurs optiques rapides au silicium, les photo-détecteurs Si-Ge, les lasers Raman à silicium, les amplificateurs optiques au silicium, les convertisseurs de longueur d'onde au silicium, et les lasers hybrides au silicium. Or, le débit de transmission le plus rapide atteint à ce jour par les modulateurs au silicium est d'environ 10 Go/s. Pour que l'on puisse faire face à l'augmentation de la bande passante qu'exigent les réseaux de communication de la prochaine génération et les futurs dispositifs informatiques haute performance, il est impératif que des caractéristiques de modulation et de transmission de données beaucoup plus rapides soient mises en oeuvre. La plupart des modulateurs optiques haut débit du commerce sont à base de matériaux électro-optiques tels que le niobate de lithium et les semi-conducteurs de 2 groupe III-V, et sont connus pour présenter des caractéristiques de modulation d'environ 40 Go/s (ce qui est beaucoup plus rapide que 10 Go/s). En revanche, le silicium monocristallin étant un matériau dépourvu de caractéristiques électro-optiques linéaires (effet Pockels) et doté d'un effet de Franz Keldysh extrêmement faible, il est difficile de mettre en oeuvre des caractéristiques de modulation rapide dans du silicium.

Bien que le silicium contraint ait été reconnu ces dernières années comme étant doté de l'effet Pockels, son coefficient électro-optique mesuré est nettement inférieur à celui du LiNbO3. En outre, bien que les structures de type puits quantique contraint Ge/SiGe soient connues pour avoir des caractéristiques d'absorption électro-optique relativement élevées en raison de l'effet Stark quantique de confinement, il est nécessaire de résoudre certaines limites techniques (par exemple, l'ingénierie des contraintes) afin de mettre en oeuvre des structures de puits quantique contraint Ge/SiGe. On sait déjà que la modulation haut débit dans le silicium ne peut être mise en oeuvre qu'au travers de l'effet de dispersion de plasma des porteurs libres.

Dans le silicium, une variation de la densité des porteurs libres entraîne une variation de l'indice de réfraction de la matière et par conséquent, la vitesse de modulation d'un modulateur au silicium basé sur l'effet de dispersion de plasma des porteurs libres est déterminée par la rapidité selon laquelle les porteurs libres peuvent être injectés ou éliminés. Les 3 configurations de dispositifs proposées pour mettre en oeuvre la modulation de phase dans le silicium se classent grosso modo en trois types : les diodes p-i-n à polarisation directe, les capacités MOS et les jonctions PN à polarisation inverse. La configuration de diode p-i-n à polarisation directe décrite dans le brevet U.S. N° 5 908 305 s'est avérée procurer une grande efficacité de modulation. Toutefois, en raison de la lenteur du processus de génération des charges et du processus de recombinaison, ce mode de la diode p-i-n à polarisation directe a une vitesse de modulation limitée, sauf si on réduit la durée de vie des charges de façon drastique. La capacité MOS et la jonction PN à polarisation inverse sont potentiellement fondées sur une dynamique des porteurs majoritaires induite par un champ électrique, qui peut réaliser environ 10 Go/s ou plus. Toutefois, en raison de leur faible efficacité de modulation, ces configurations nécessitent un long modulateur de phase. En outre, la configuration de jonction PN à polarisation inverse décrite dans le brevet U.S. N° 2006/0 008 223 présente une contrainte technique qui est la grande dimension du guide d'onde optique, due au fait que toute la région d'un guide d'onde optique destinée à la modulation de phase est très fortement dopée. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention propose un dispositif de modulation électro-optique offrant des caractéristiques telles que le haut débit, la haute efficacité de 4 modulation, la miniaturisation, la faible consommation d'énergie et les faibles pertes du guide d'onde optique. Les modes de réalisation de la présente invention fournissent des dispositifs de modulation électro- optiques comprenant un guide d'onde optique dans lequel est disposée une structure verticale comportant au moins deux parois latérales, ces parois latérales servant à configurer une jonction. Dans certains modes de réalisation, l'épaisseur du guide d'onde optique peut être inférieure à la somme des longueurs des parois latérales de la structure verticale, projetée sur un plan vertical par rapport au sens de déplacement du guide d'onde optique. Dans d'autres modes de réalisation, le guide d'onde optique peut comprendre une structure de guide d'onde à plaque comprenant une première partie en plaque, une seconde partie en plaque et une partie en ruban disposée entre la première partie en plaque et la seconde partie en plaque, et la structure verticale est disposée dans la partie en ruban. Dans d'autres modes de réalisation, le guide d'onde optique peut encore comprendre : une première région de corps s'étendant à partir de la première partie en plaque pour être en contact avec une première paroi latérale de la structure verticale, et une seconde région de corps s'étendant à partir de la seconde partie en plaque pour être en contact avec l'autre paroi latérale de la structure verticale, où les premières et seconde régions formant corps sont d'un premier type conducteur, et la structure verticale comprend au moins une région de dopage verticale d'un second type conducteur différent du premier type conducteur. Dans des modes de réalisation encore différents, les première et seconde régions de corps et la 5 structure verticale peuvent former une paire de jonctions PN, la structure verticale ayant une dimension verticale supérieure à l'épaisseur de la première partie en plaque et inférieure à la moitié de la somme des longueurs des jonctions PN projetée sur un plan vertical par rapport au sens de déplacement du guide d'onde optique. Dans d'autres modes de réalisation, les dispositifs de modulation électro-optiques peuvent encore comprendre : une première structure d'interconnexion reliant électriquement la région de dopage verticale et un premier circuit, et une seconde structure d'interconnexion reliant électriquement la partie en plaque et un second circuit, les premier et second circuits étant conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PN en polarisation inverse. Dans d'autres modes de réalisation, la première partie en plaque peut comprendre une première région de dopage d'un premier type conducteur, la seconde partie en plaque peut comprendre une seconde région de dopage d'un premier type conducteur, le guide d'onde optique peut comprendre : une première région de corps s'étendant à partir de la première région de dopage pour être en contact avec une première paroi latérale de la structure verticale, et une seconde région de corps s'étendant à partir de la seconde région de 6 dopage pour être en contact avec l'autre paroi latérale de la structure verticale, les première et seconde régions de corps peuvent être formées de semi-conducteurs intrinsèques, et la structure verticale peut comprendre au moins une région de dopage verticale ayant un second type conducteur différent du premier type conducteur. Dans des modes de réalisation encore différents, la première région de dopage, la première région de corps et la structure verticale peuvent former une jonction PIN, et la seconde région de dopage, la seconde région de corps et la structure verticale peuvent former une jonction PIN. Dans des modes de réalisation encore différents, les dispositifs de modulation électro-optiques peuvent comprendre en outre : une première structure d'interconnexion reliant électriquement la région de dopage verticale et un premier circuit, et une seconde structure d'interconnexion reliant électriquement la partie en plaque et un second circuit, les premier et second circuits étant conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PIN en polarisation directe. Dans d'autres modes de réalisation, les première et seconde régions de dopage peuvent encore avoir des épaisseurs sensiblement identiques à celles des première et seconde parties en plaque, respectivement. Dans des modes de réalisation encore différents, la structure verticale peut comprendre : une pluralité de régions de dopage verticales, et au moins une région interne disposée entre les régions de dopage verticales. 7 Dans des modes de réalisation encore différents, l'au moins une région interne peut comprendre une région de dopage interne d'un type conducteur différent de celui des régions de dopage verticales, pour former une jonction PN conjointement avec les régions de dopage verticales. Dans d'autres modes de réalisation, l'au moins une région interne peut encore comprendre deux régions intrinsèques et une région de dopage interne disposée entre les deux régions intrinsèques et d'un type conducteur différent de celui des régions de dopage verticales, pour former au moins deux jonctions PIN conjointement avec les régions de dopage verticales. Dans d'autres modes de réalisation, le guide d'onde optique peut encore comprendre une première partie en plaque, une seconde partie en plaque et une partie en ruban disposée entre les première et seconde parties en plaque, les première et seconde parties en plaque comprenant des première et seconde régions de dopage d'un premier type conducteur, et la région interne et les première et seconde régions de dopage peuvent être électriquement reliées à des circuits produisant différentes tensions. Dans d'autres modes de réalisation, le guide d'onde optique peut encore comprendre une première partie en plaque, une seconde partie en plaque et une partie en ruban disposée entre les première et seconde parties en plaque, les première et seconde parties en plaque comprenant des première et seconde régions de dopage d'un premier type conducteur, et la région interne et les première et seconde régions de dopage 8 peuvent être électriquement reliées entre elles afin d'être dans un état équipotentiel. Dans des modes de réalisation encore différents, la première partie en plaque peut comprendre une première région de dopage d'un premier type conducteur, et la seconde partie en plaque peut comprendre une seconde région de dopage d'un second type conducteur, différent du premier type conducteur. La structure verticale peut comprendre : une première région de dopage verticale dotée du second type conducteur et adjacente à la première partie en plaque, et une seconde région de dopage verticale dotée du premier type conducteur et adjacente à la seconde partie en plaque.

Dans d'autres modes de réalisation, les dispositifs de modulation électro-optiques peuvent en outre comprendre : une couche isolante enfouie disposée sous le guide d'onde optique, le guide d'onde optique étant conçu pour avoir une paroi latérale exposant une surface supérieure de la couche isolante enfouie. LISTE DES FIGURES Les dessins annexés sont fournis dans le but de permettre une meilleure compréhension de la présente invention, et sont intégrés à la présente demande en tant qu'élément de cette dernière. Les dessins représentent des modes de réalisation représentatifs de la présente invention et servent, conjointement avec la description, à expliquer les principes de la présente invention. Sur les dessins : les figures 1A et 1B sont des schémas en coupe qui illustrent des dispositifs de modulation électro- 9 optiques selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 1C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; les figures 2A et 2B sont des schémas en coupe qui illustrent des dispositifs de modulation électrooptiques selon un premier mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 2C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un premier mode de réalisation modifié de la présente invention ; les figures 3A et 3B sont des schémas en coupe qui illustrent des dispositifs de modulation électrooptiques selon un deuxième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 3C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un deuxième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 4A est un schéma en coupe illustrant un dispositif de modulation électro-optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4B est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 5A est un schéma en coupe illustrant un dispositif de modulation électro-optique selon un 10 troisième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 5B est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un troisième mode de réalisation modifié de la présente invention ; les figures 6A et 6B sont des schémas en coupe de dispositifs de modulation électro-optiques selon un quatrième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 6C est un schéma qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un quatrième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 7A est une vue en coupe qui représente des dispositifs de modulation électro-optiques selon un cinquième mode de réalisation modifié de la présente invention ; la figure 7B est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un cinquième mode de réalisation modifié de la présente invention ; les figures 8A à 8C sont des schémas qui représentent des dispositifs de modulation électro- optiques selon un sixième mode de réalisation modifié de la présente invention ; les figures 9A et 9B sont des schémas en coupe qui représentent des dispositifs de modulation électrooptiques selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; 11 les figures 10A et 10B sont des schémas en coupe qui représentent des dispositifs de modulation électrooptiques selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 11 est un schéma de principe qui représente un système optique comprenant un émetteur optique et un récepteur optique selon des modes de réalisation de la présente invention ; et la figure 12 est un schéma qui représente un modulateur optique pouvant être employé comme dispositifs optiques de la figure 11 selon un mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Nous allons à présent décrire les modes de réalisation préférés de la présente invention de manière détaillée, en nous référant aux dessins annexés. La présente invention peut toutefois être mise en oeuvre sous différentes formes et ne doit pas être considérée comme étant limitée aux modes de réalisation décrits ici. En effet, ces modes de réalisation sont fournis afin que la présente description soit exhaustive et complète, et qu'elle fasse connaître à l'homme du métier la pleine portée de la présente invention. Dans la demande, les dimensions des couches et des régions ont été exagérées pour des raisons de lisibilité des dessins. Par ailleurs, il est entendu que lorsqu'une couche (ou un film) est décrite comme étant "sur" une autre couche ou un autre substrat, elle peut se trouver directement sur l'autre couche ou substrat en question, ou bien il peut y avoir des couches intermédiaires. En outre, bien que des termes 12 comme "une première", "une deuxième" et "une troisième" soient utilisés pour décrire différentes régions et couches de différents modes de réalisation de la présente invention, les régions et les couches ne se limitent pas aux termes en question. Ces derniers ne servent qu'à différencier telle région ou couche de telle autre région ou couche. Par conséquent, une couche appelée première couche dans tel mode de réalisation peut être appelée deuxième couche dans tel autre mode de réalisation. Un mode de réalisation décrit et illustré dans les présentes comprend un mode de réalisation complémentaire de celui-ci. Nous allons décrire ci-après un mode de réalisation représentatif de la présente invention, à 15 la lumière des dessins annexés.

Mode de réalisation 1 Les figures 1A et 1B sont des schémas en coupe illustrant des dispositifs de modulation électro- 20 optiques selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 1C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Plus précisément, 25 la figure 1C est un graphique illustrant un profil de dopage net le long des lignes en pointillé I-I' des figures 1A et 1B. Si nous regardons les figures 1A et 1B, une couche semi-conductrice 30 formant un guide d'onde optique WG 30 peut être disposée sur un substrat 10. Le guide d'onde optique WG peut être une structure de guide d'onde 13 optique à plaque ("slab optical waveguide" en anglais) comprenant une première partie sous forme de plaque SPI (pour "Slab Portion 1" en anglais), une seconde partie sous forme de plaque SP2 (pour "Slab Portion 2" en anglais), et une partie en ruban RP (pour "Rib Portion" en anglais) disposée entre les deux. La partie en ruban RP peut être conçue pour avoir une épaisseur supérieure à celle des première ou seconde plaques SPI et SP2. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la couche semi-conductrice 30 peut être formée de silicium monocristallin. Par exemple, la couche semi-conductrice 30 peut former une tranche SOI conjointement avec le substrat 10. Dans ce cas, une couche isolante enfouie 20 peut être disposée entre le substrat et la couche semi-conductrice 30, comme le montrent les figures 1A et 1B. Cette couche isolante enfouie 20 peut être constituée d'un matériau isolant (par exemple de l'oxyde de silicium) ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la couche semi- conductrice 30 destinée à servir de couche de gainage d'un guide d'onde optique. Toutefois, les modes de réalisation de la présente invention ne se limitent pas à la structure de tranche ou aux types de couches minces précités.

Des première et seconde régions de dopage Dl et D2 peuvent être disposées respectivement dans les première et seconde parties en plaque SPI et SP2. Une région de dopage verticale 50 peut être disposée dans la partie en ruban RP pour former une structure verticale. Selon le présent mode de réalisation, les première et seconde régions de dopage Dl et D2 sont d'un premier type 14 conducteur, et la région de dopage verticale 50 peut être d'un second type conducteur différent du premier type conducteur. Par exemple, lorsque les première et seconde régions de dopage D1 et D2 sont de type p, la région de dopage verticale 50 peut être de type n. En variante, lorsque les première et seconde régions de dopage D1 et D2 sont de type n, la région de dopage verticale 50 peut être de type p. Selon le présent mode de réalisation, une partie (ci-après première région de corps B1) du guide d'onde optique WG disposée entre la première région de dopage D1 et la région de dopage verticale 50 peut être du même type conducteur que la première région de dopage D1. A savoir, la première région de corps B1 peut être dopée avec un type conducteur différent de celui de la région de dopage verticale 50. Ainsi, la première région de corps D1 et la région de dopage verticale 50 peuvent former une jonction PN comme le montre la figure 1C. D'une manière similaire, l'autre partie (ci- après seconde région de corps B2) du guide d'onde optique WG disposée entre la seconde région de dopage D2 et la région de dopage verticale 50 peut être dopée avec un type conducteur différent de celui de la région de dopage verticale 50 pour permettre à la seconde région de corps B2 et la région de dopage verticale 50. Si nous regardons la figure 1A, la région de dopage verticale 50 peut être disposée de manière à permettre à sa surface inférieure d'être en contact avec la surface supérieure de la couche isolante enfouie 20. A savoir, la région de dopage verticale 50 peut avoir une épaisseur sensiblement identique à celle 15 de la partie en ruban RP. Dans ce cas, la première région de corps B1 et la seconde région de corps B2 peuvent être séparées l'une de l'autre par la région de dopage verticale 50, comme le montre la figure 1A. En outre, la région de dopage verticale 50 peut servir d'électrode commune entre les deux jonctions PN définies par les première et seconde régions de corps B1 et B2. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, la première région de corps B1, la région de dopage verticale 50 et la seconde région de corps B2 peuvent former un transistor de jonction bipolaire (BJT). Dans ce cas, la première région de dopage D1 et la seconde région de dopage D2 peuvent être reliées à différents circuits produisant différentes tensions, contrairement à la figure 1A. Si nous regardons la figure 1B, l'épaisseur de la région de dopage verticale 50 peut être inférieure à l'épaisseur de la partie en ruban RP. Dans ce cas, la première région de corps B1 peut être reliée à la seconde région de corps B2 sous la région de dopage verticale 50. Plus précisément, les jonctions PN formées par les première et seconde régions de corps B1 et B2 peuvent être reliées entre elles sous la région de dopage verticale 50. Dans ce cas, la longueur des jonctions PN reliées (projetée sur un certain plan croisant le sens de déplacement de la partie en ruban RP) peut être environ deux fois plus importante que la longueur de la région de dopage verticale 50. Les figures 1A et 1B, elles, sont des schémas en coupe qui représentent des sections d'un dispositif de modulation électro-optique projetées sur l'un des plans 16 croisant le sens de déplacement du guide d'onde optique, et elles ne sont pas fournies dans le but de montrer que le dispositif de modulation électro-optique selon le mode de réalisation de la présente invention possède la structure illustrée sur le guide d'onde optique tout entier. A savoir, le dispositif de modulation électrooptique selon le mode de réalisation de la présente invention peut comprendre une partie identique à la structure de section illustrée sur les dessins, mais toutes ses parties ne sont pas forcément formées comme la structure de section illustrée sur le dessin. Par exemple, dans une partie du guide d'onde optique WG, la première région de corps B1 peut comporter une partie qui est en contact direct avec la seconde région de corps B2. En outre, les première et seconde régions de dopage D1 et D2 sont du même type conducteur que les première et seconde régions de corps B1 et B2, et peuvent être plus fortement dopées que les première et seconde régions de corps B1 et B2. Egalement, comme le montre la figure 1C, la région de dopage verticale 50 peut être d'un type conducteur différent de celui des première et seconde régions de corps B1 et B2, et peut être plus fortement dopée que les première et seconde régions de corps B1 et B2. Bien que la structure de jonction illustrée sur la figure 1C à titre d'exemple soit abrupte, les profils de concentration de chacune de la région de dopage verticale 50 et des première et seconde régions de corps B1 et B2 peuvent être modifiés de diverses manières. Par exemple, les jonctions PN 17 peuvent également être mises en oeuvre sous forme de structure de jonction graduelle. Selon le présent mode de réalisation, la région de dopage verticale 50 peut être électriquement reliée à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et les première et seconde régions de dopage Dl et D2 peuvent être électriquement reliées à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par des secondes structures d'interconnexion 92a et 92b. Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être respectivement une tension de modulation et une tension de masse. Ainsi, une certaine différence de potentiel électrique déterminée par la première tension V1 peut être produite entre la région de dopage verticale 50 et les première et seconde régions de corps B1 et B2. Comme nous l'avons expliqué précédemment, comme les deux parois de la région de dopage verticale 50 servent à former des jonctions PN, le dispositif de modulation électro-optique selon le mode de réalisation décrit en référence aux figures 1A et 1B peut entraîner une variation de l'indice de réfraction efficace augmenté par rapport aux procédés proposés par les technologies classiques. Par exemple, le dispositif de modulation électro-optique selon le présent mode de réalisation peut entraîner une double variation de l'indice de réfraction efficace par rapport à un procédé décrit dans la publication de brevet U.S. n° 2006/0 008 223.

Cette augmentation de la variation de l'indice de réfraction efficace peut permettre d'obtenir un 18 déphasage plus important ou permettre de diminuer la longueur d'une région de modulation d'un guide d'onde optique. En particulier, lorsque les jonctions PN fonctionnent en mode PN inversé, il est possible de diminuer la contrainte technique qui consiste à doper fortement une région active du guide d'onde optique. A savoir, selon le présent mode de réalisation, du fait de la possibilité de diminuer le niveau général de dopage du guide d'onde optique, les pertes optiques du guide d'onde optique WG peuvent être réduites.

Premier mode de réalisation modifié Les figures 2A et 2B sont des schémas en coupe qui illustrent des dispositifs de modulation électro- optiques selon un premier mode de réalisation modifié de la présente invention. La figure 2C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un premier mode de réalisation modifié de la présente invention. Plus précisément, la figure 2C est un graphique illustrant un profil de dopage net le long des lignes en pointillé I-I' des figures 2A et 2B. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux figures 1A à 1C. Si nous regardons les figures 2A et 2B, une structure verticale comprenant deux régions de dopage verticales 50 peut être disposée dans la partie en ruban RP. En outre, cette structure verticale peut 19 également comprendre une région de dopage interne B3 disposée entre les régions de dopage verticales 50. La région de dopage interne B3 peut être du même type conducteur que les première et seconde régions de corps B1 et B2, et les régions de dopage verticales 50 peuvent être d'un type conducteur différent de celui des première et seconde régions de corps B1 et B2. Ainsi, des jonctions PN d'une longueur supérieure à celle du mode de réalisation décrit en référence aux figures 1A à 1C peuvent être disposées dans la partie en ruban RP. Par exemple, comme le montre la figure 2A, la région de dopage verticale 50 peut être disposée de manière à être en contact avec la surface supérieure de la couche isolante enfouie 20 pour servir d'électrodes communes entre les deux jonctions PN séparées, respectivement. Plus précisément, selon le mode de réalisation de la figure 2A, quatre jonctions PN peuvent être formées dans la partie en ruban RP comme le montre la figure 2C. En outre, comme le montre la figure 2B, les régions de dopage verticales 50 peuvent avoir une épaisseur inférieure à celle de la partie en ruban RP, pour permettre que l'ensemble des surfaces latérales et des surfaces inférieures des régions de dopage verticales 50 forment des jonctions PN. Ainsi, la longueur de la jonction PN d'un dispositif optique selon le mode de la réalisation de la figure 2B peut être environ deux fois supérieure à celle d'un dispositif optique selon le mode de réalisation de la figure 1B.

Parallèlement, comme le montrent les figures 2A et 2B, les régions de dopage verticales 50 peuvent être 20 reliées électriquement à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91. Selon un mode de réalisation, illustré sur la figure 2A, la région de dopage interne B1 peut être reliée à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une structure d'interconnexion interne 92c. Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 2B, la région de dopage interne B3 peut être reliée électriquement aux première et seconde régions de corps B1 et B2 sous les régions de dopage verticales 50 et peut donc être dans un état équipotentiel par rapport aux première et seconde régions de corps B1 et B2 sans interconnexion séparée.

En service, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être respectivement une tension de modulation et une tension de masse. Ainsi, une certaine différence de potentiel électrique déterminée par la première tension V1 peut être produite entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde régions de corps B1 et B2. Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être choisies pour permettre aux jonctions PN de fonctionner en mode PN inverse.

Deuxième mode de réalisation modifié Les figures 3A et 3B sont des schémas en coupe qui illustrent des dispositifs de modulation électro- optiques selon un deuxième mode de réalisation modifié de la présente invention. La figure 3C est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif 21 de modulation électro-optique selon un deuxième mode de réalisation modifié de la présente invention. Plus précisément, la figure 3C est un graphique illustrant un profil de dopage net le long des lignes en pointillé I-I' des figures 3A et 3B. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux figures 1A à 1C.

Si nous regardons les figures 3A et 3B, une structure verticale comprenant trois régions de dopage verticales 50 peut être disposée dans la partie en ruban RP. En outre, cette structure verticale peut également comprendre deux régions de dopage internes B31 et B32 disposées entre les régions de dopage verticales 50. Les régions de dopage internes B31 et B32 peuvent être du même type conducteur que les première et seconde régions de corps B1 et B2, et les régions de dopage verticales 50 peuvent être d'un type conducteur différent de celui des première et seconde régions de corps B1 et B2. Ainsi, des jonctions PN d'une longueur supérieure à celle du mode de réalisation décrit en référence aux figures 2A à 2C peuvent être disposées dans la partie en ruban RP. Par exemple, comme le montre la figure 2A, la région de dopage verticale 50 peut être disposée de manière à être en contact avec la surface supérieure de la couche isolante enfouie 20 pour servir d'électrodes communes entre les deux jonctions PN séparées, respectivement. Plus précisément, selon le mode de réalisation de la figure 3A, six 22 jonctions PN peuvent être formées dans la partie en ruban RP comme le montre la figure 3C. En outre, comme le montre la figure 3B, les régions de dopage verticales 50 peuvent être d'une épaisseur inférieure à celle de la partie en ruban RP, pour permettre que l'ensemble des surfaces latérales et des surfaces inférieures des régions de dopage verticales 50 forment des jonctions PN. Ainsi, la longueur de la jonction PN d'un dispositif optique selon le mode de la réalisation de la figure 3B peut être environ trois fois supérieure à celle d'un dispositif optique selon le mode de réalisation de la figure 1B. Parallèlement, comme le montrent les figures 3A et 3B, les régions de dopage verticales 50 peuvent être électriquement reliées à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 2A, les régions de dopage internes B31 et B32 peuvent être reliées à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une structure d'interconnexion interne 92c. Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 2B, les régions de dopage internes B31 et B32 peuvent être reliées électriquement aux première et seconde régions de corps B1 et B2 sous les régions de dopage verticales 50, et peuvent donc être dans un état équipotentiel par rapport aux première et seconde régions de corps B1 et B2 sans interconnexion séparée. En service, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être respectivement une tension de modulation et une tension de masse. Ainsi, une certaine 23 différence de potentiel électrique déterminée par la première tension V1 peut être produite entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde régions de corps B1 et B2. Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être choisies pour permettre aux jonctions PN de fonctionner en mode PN inverse.

Deuxième mode de réalisation La figure 4A est un schéma en coupe illustrant un dispositif de modulation électro-optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 4B est un graphique qui représente un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro- optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Plus précisément, la figure 4B est un graphique illustrant un profil de dopage net selon la ligne en pointillé I-I' de la figure 4A. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux figures IA à 1C. Si nous regardons la figure 4A, une couche semi-conductrice 30 formant un guide d'onde optique WG peut être disposée sur un substrat 10. Le guide d'onde optique WG peut comprendre une première partie en plaque SPI, une seconde partie en plaque SP2, et une partie en ruban RP disposée entre les deux. Des première et seconde régions de dopage D1 et D2 peuvent être disposées dans les première et seconde parties en plaque SPI et SP2. Une région de dopage 24 verticale 50 formant une structure verticale peut être disposée dans la partie en ruban RP. Selon le présent mode de réalisation, les première et seconde régions de dopage D1 et D2 sont d'un premier type conducteur, et la région de dopage verticale 50 peut être d'un second type conducteur différent du premier type conducteur. Par exemple, lorsque les première et seconde régions de dopage D1 et D2 sont de type p, la région de dopage verticale 50 peut être de type n.

Selon le présent mode de réalisation, une partie (ci-après première région de corps B1) du guide d'onde optique WG disposée entre la première région de dopage D1 et la région de dopage verticale 50 peut avoir des propriétés physiques sensiblement proches de celles d'un semi-conducteur intrinsèque. Par exemple, la première région de corps B1 peut être un silicium non dopé ou un silicium ayant un niveau de dopage plusieurs fois inférieur à celui de la première région de dopage D1. Ainsi, la première région de dopage D1, la première région de corps B1 et la région de dopage verticale 50 peuvent former une jonction PIN comme le montre la figure 4B. D'une manière similaire, une autre partie (ci-après seconde région de corps B2) du guide d'onde optique WG disposée entre la seconde région de dopage D2 et la région de dopage verticale 50 peut avoir des propriétés physiques sensiblement proches de celles d'un semi-conducteur intrinsèque, permettant ainsi que la seconde région de dopage D2, la seconde région de corps B2 et la région de dopage verticale 50 forment une jonction PIN. 25 En outre, la région de dopage verticale 50 peut être formée de manière à permettre à la surface inférieure de la région de dopage verticale 50 d'être en contact avec la surface supérieure de la couche isolante enfouie 20. A savoir, la région de dopage verticale 50 peut avoir une épaisseur sensiblement identique à celle de la partie en ruban RP. Dans ce cas, la première région de corps B1 et la seconde région de corps B2 peuvent être séparées l'une de l'autre par la région de dopage verticale 50, comme le montre la figure 1A, de sorte que deux jonctions PIN peuvent être formées dans une seule partie en ruban RP. En outre, la région de dopage verticale 50 peut servir d'électrode commune entre les deux jonctions PN définies par les première et seconde régions de corps B1 et B2. La figure 4A, elle, est un schéma en coupe qui représente des sections d'un dispositif de modulation électro-optique projetées sur un des plans croisant le sens de déplacement du guide d'onde optique, et elle n'est pas fournie dans le but de montrer que le dispositif de modulation électro-optique selon le mode de réalisation de la présente invention possède la structure illustrée sur le guide d'onde optique WG tout entier. A savoir, le dispositif de modulation électro- optique selon le mode de réalisation de la présente invention peut comprendre une partie identique à la structure de section illustrée sur le dessin, mais toutes ses parties ne sont pas forcément formées comme la structure de section illustrée sur le dessin. Par exemple, dans une partie du guide d'onde optique WG qui ne sert pas de région de modulation du guide d'onde 26 optique WG, la région de dopage verticale 50 peut ne pas être disposée de telle sorte que la première région de corps B1 puisse être directement en contact avec la seconde région de corps B2.

Selon le présent mode de réalisation, les première et seconde régions de dopage D1 et D2 peuvent être formées de telle sorte que leur surface inférieure soit en contact avec la surface supérieure de la couche isolante enfouie 20. A savoir, les première et seconde régions de dopage D1 et D2 peuvent avoir des épaisseurs sensiblement identiques à celles des premières parties en plaque SPI et SP2. En outre, bien que la structure de jonction illustrée sur la figure 4B à titre d'exemple soit abrupte, les profils de concentration de chaque partie de la jonction PIN peuvent être modifiés de diverses manières par rapport à ceux qui figurent sur le dessin. La région de dopage verticale 50 peut être électriquement reliée à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et les première et seconde régions de dopage D1 et D2 peuvent être électriquement reliées à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par des secondes structures d'interconnexion 92a et 92b. Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être respectivement une tension de modulation et une tension de masse. Ainsi, une certaine différence de potentiel électrique liée à la première tension V1 peut être produite entre la région de dopage verticale 50 et les première et 27 seconde régions de corps B1 et B2. Comme nous l'avons expliqué précédemment, comme les deux parois de la région de dopage verticale 50 servent à former des jonctions PIN, le dispositif de modulation électro- optique selon le mode de réalisation décrit en référence à la figure 4A peut entraîner une variation de l'indice de réfraction efficace augmenté par rapport aux procédés proposés par les technologies classiques. Cette augmentation de la variation de l'indice de réfraction efficace peut permettre d'obtenir un déphasage plus important ou permettre de diminuer la longueur d'une région de modulation d'un guide d'onde optique. Plus précisément, lorsque les première et seconde tensions V1 et V2 sont produites de telle sorte que les jonctions PIN fonctionnent en mode PIN direct, l'intensité d'un courant entrant dans le guide d'onde optique peut augmenter du simple au double par rapport aux technologies classiques. A savoir, le dispositif de modulation électro-optique selon le présent mode de réalisation permet de mettre en oeuvre un déphasage plus efficace avec une tension de modulation moins élevée que dans les technologies classiques. En outre, lorsque la largeur de la région de dopage verticale 50 est maintenue à une certaine valeur ou moins, les pertes optiques susceptibles d'être provoquées par la région de dopage verticale 50 fortement dopée peuvent être limitées.

Troisième mode de réalisation modifié La figure 5A est un schéma en coupe illustrant un dispositif de modulation électro-optique selon un troisième mode de réalisation modifié de la présente invention. La figure 5B est un graphique illustrant un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un troisième mode de réalisation modifié de la présente invention. Plus précisément, la figure 5B est un graphique illustrant un profil de dopage net le long de la ligne en pointillé I-I' de la figure 5A. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux figures 4A et 4B. Si nous regardons la figure 5A, une structure verticale comprenant deux régions de dopage verticales 50 peut être disposée dans la partie en ruban RP. En outre, cette structure verticale peut également comprendre deux régions intrinsèques B33 et B34 disposées entre les régions de dopage verticales 50, et une région de dopage interne B35 disposée entre les régions intrinsèques B33 et B34.

Tout comme les première et seconde régions de corps B1 et B2, les régions intrinsèques B33 et B34 peuvent avoir des propriétés physiques proches de celles d'un semi-conducteur intrinsèque. Cependant, les régions intrinsèques B33 et B34 ne doivent pas forcément avoir exactement les mêmes propriétés physiques que les première et seconde régions de corps B1 et B2. La région de dopage interne B35 peut être du même type conducteur que les première et seconde régions de dopage D1 et D2. A savoir, la région de dopage interne B35 peut être d'un type conducteur différent des 29 régions de dopage verticales 50, et par conséquent, une paire de jonctions PIN peut être formée dans la structure verticale comme le montre la figure 5B. En conséquence, le guide d'onde optique WG peut comprendre quatre jonctions PIN, utilisant les première et seconde régions de corps B1 et B2, et les première et seconde régions intrinsèques B33 et B34 en tant que semi-conducteur intrinsèque, respectivement. Ainsi, le présent mode de réalisation peut comprendre des jonctions PIN d'une longueur supérieure à celle du mode de réalisation décrit en référence à la figure 4A. Parallèlement, comme le montre la figure 5A, les régions de dopage verticales 50 peuvent être connectées électriquement au premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et la région de dopage interne B35 peut être connectée électriquement à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une structure d'interconnexion interne 92c.

Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être une tension de modulation et une tension de masse, respectivement. Ainsi, une certaine différence de potentiel électrique déterminée par la première tension V1 peut être produite entre la région de dopage verticale 50 et les première et seconde régions de corps B1 et B2. Plus précisément, lorsque les première et seconde tensions V1 et V2 sont produites de telle sorte que les jonctions PIN fonctionnent en mode PIN direct, l'intensité d'un courant entrant dans le guide d'onde optique peut augmenter encore par rapport aux 30 technologies classiques ou au mode de réalisation décrit en référence à la figure 4A. Tout comme dans les modes de réalisation ci-dessus, lorsque la largeur des régions de dopage verticales 50 est maintenue à une certaine dimension ou moins, la perte optique qui peut être causée par la région de dopage verticale fortement dopée 50 peut être limitée.

Quatrième mode de réalisation modifié Les figures 6A et 6B sont des schémas en coupe de dispositifs de modulation électro-optique selon un quatrième mode de réalisation modifié de la présente invention. La figure 6C est un schéma illustrant un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro-optique selon un quatrième mode de réalisation modifié de la présente invention. Plus précisément, la figure 6C est un graphique illustrant un profil de dopage net le long des lignes en pointillé I-I' des figures 6A et 6B. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux figures 4A et 4B. Si nous regardons les figures 6A et 6B, une structure verticale comprenant deux régions de dopage verticales 50 et une région de dopage interne B35 disposée entre les deux régions de dopage verticales 50 peut être disposée dans la partie en ruban RP. La région de dopage interne B35 peut être du même type conducteur que les première et seconde régions de dopage Dl et D2. Plus précisément, la région de dopage interne B35 peut être d'un type conducteur différent de 31 celui des régions de dopage verticales 50, et par conséquent, une paire de jonctions PN peut être formée dans la structure verticale, comme le montre la figure 6C. En conséquence, le guide d'onde optique WG peut comprendre deux jonctions PIN et deux jonctions PN. Selon un mode de réalisation, comme le montre la figure 6A, les régions de dopage verticales 50 peuvent être connectées électriquement au premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et la région de dopage interne B35 peut être connectée électriquement à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une structure d'interconnexion interne 92c. Selon le présent mode de réalisation, une tension en courant continu directe peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde régions de dopage Dl et D2, et par conséquent, les jonctions PIN peuvent fonctionner dans le mode PIN direct. Par ailleurs, une tension en courant continu inverse peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et la région de dopage interne B35, et par conséquent, les jonctions PN peuvent fonctionner en mode PN inverse. En conséquence, le dispositif de modulation électro-optique selon le présent mode de réalisation peut avoir une structure hybride qui prend deux effets, entraînant une variation de l'indice de réfraction. Un effet est une variation de l'indice de réfraction selon un effet d'injection de courant de deux jonctions PIN fonctionnant en mode PIN direct, et l'autre effet est une variation de l'indice de réfraction selon un changement de la couche 32 d'appauvrissement dans deux jonctions PN fonctionnant en mode PN inverse. Selon un autre mode de réalisation, comme le montre la figure 6B, les régions de dopage verticales 50 peuvent être connectées électriquement à un premier circuit Cl générant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et la région de dopage interne B35 peut être dans un état dans lequel la région de dopage interne B35 n'est pas connectée à un circuit externe. Selon le présent mode de réalisation, une tension en courant continu directe peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde régions de dopage Dl et D2, et par conséquent, les jonctions PIN peuvent fonctionner en mode PIN direct. Cependant, la région de dopage interne B35 peut être électriquement dans un état flottant.

Cinquième mode de réalisation modifié La figure 7A est une vue en coupe illustrant des dispositifs de modulation électro-optique selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. La figure 7B est un graphique illustrant un profil de dopage net d'un dispositif de modulation électro- optique selon un cinquième mode de réalisation modifié de la présente invention. Plus précisément, la figure 7B est un graphique illustrant un profil de dopage net le long de la ligne en pointillé I-I' de la figure 7A. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles 33 des modes de réalisation décrits en référence aux dessins précédents. Si nous regardons la figure 7A, une structure verticale comprenant trois régions de dopage verticales 50 et une paire de régions de dopage internes B36 et B37 disposées parmi les trois régions de dopage verticales 50 peuvent être disposées dans la partie en ruban RP. Les régions de dopage internes B36 et B37 peuvent être du même type conducteur que les première et seconde régions de dopage Dl et D2. A savoir, les régions de dopage internes B36 et B37 peuvent être d'un type conducteur différent de celui des régions de dopage verticales 50, et par conséquent, quatre jonctions PN peuvent être formées dans la structure verticale, comme le montre la figure 7B. En conséquence, le guide d'onde optique WG peut inclure deux jonctions PIN mises en oeuvre en utilisant les première et seconde régions de corps B1 et B2 et quatre jonctions PN mises en oeuvre dans la structure verticale. Comme le montre la figure 7A, les régions de dopage verticales 50 peuvent être connectées électriquement au premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et les régions de dopage internes B36 et B37 peuvent être connectées électriquement à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une structure d'interconnexion interne 92c. Selon le présent mode de réalisation, une tension en courant continu directe peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde 34 régions de dopage Dl et D2, et par conséquent, les jonctions PIN peuvent fonctionner en mode PIN direct. Par ailleurs, une tension en courant continu inverse peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les régions de dopage internes B36 et B37, et par conséquent, les jonctions PN peuvent fonctionner en mode PN inverse. En conséquence, le dispositif de modulation électro-optique selon le présent mode de réalisation peut avoir une structure hybride décrite en référence à la figure 6A. A savoir, le dispositif de modulation électro-optique selon le présent mode de réalisation peut mettre en oeuvre de façon simultanée une variation de l'indice de réfraction selon un effet d'injection de courant de deux jonctions PIN fonctionnant en mode PIN direct, et une variation de l'indice de réfraction selon un changement de la couche d'appauvrissement dans quatre jonctions PN fonctionnant en mode PN inverse.

Sixième mode de réalisation modifié Les figures 8A à 8C sont des schémas en coupe illustrant des dispositifs de modulation électrooptique selon un sixième mode de réalisation modifié de la présente invention. Les figures 8A à 8C illustrent des modes de réalisation modifiés par rapport aux modes de réalisations décrits en référence aux figures 5A, 6A et 7A. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux dessins précédents. 35 Si nous regardons les figures 8A à 8C, les régions de dopage internes (B35 des figures 8A et 8B, et B36 et B37 de la figure 8C) dans la structure verticale peuvent être connectées à un troisième circuit C3 produisant une troisième tension V3. Dans ce cas, la troisième tension V3 peut être différente de la deuxième tension V2 qui est appliquée aux première et seconde régions de dopage Dl et D2. Ainsi, les jonctions PIN de la figure 8A formées dans la structure verticale ou les jonctions PN des figures 8B et 8C peuvent fonctionner indépendamment des jonctions PIN formées à l'extérieur de la structure verticale. Plus précisément, selon un mode de réalisation, une tension en courant continu directe peut être appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les première et seconde régions de dopage Dl et D2, et par conséquent, les jonctions PIN formées à l'extérieur de la structure verticale peuvent fonctionner en mode PIN direct. Cependant, une différence de potentiel électrique appliquée entre les régions de dopage verticales 50 et les régions de dopage internes B36 et B37 peut être déterminée par la troisième tension V3, les jonctions dans la structure verticale peuvent fonctionner dans des conditions optimisées indépendamment du fonctionnement des jonctions PIN à l'extérieur de la structure verticale. En conséquence, les jonctions à l'intérieur et à l'extérieur de la structure verticale peuvent fonctionner indépendamment les unes des autres dans des conditions optimisées.

Cette optimisation indépendante peut être utilisée pour améliorer les caractéristiques de modulation dans un 36 dispositif de modulation électro-optique selon un mode de réalisation.

Troisième mode de réalisation Les figures 9A et 9B sont des schémas en coupe illustrant des dispositifs de modulation électrooptiques selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux dessins précédents. Si nous regardons les figures 9A et 9B, une couche à semi-conducteurs 30 formant un guide d'onde optique WG peut être disposée sur un substrat 10. Le guide d'onde optique WG peut inclure une première partie en plaque SPI, une seconde partie en plaque SP2 et une partie en ruban RP disposée entre elles. Les première et seconde régions de dopage Dl et D2 peuvent être disposées dans les première et seconde parties en plaque SPI et SP2, et une structure verticale peut être disposée dans la partie en ruban RP. Selon un mode de réalisation, la première région de dopage Dl et la seconde région de dopage D2 peuvent être de types conducteurs différents l'une de l'autre.

Par exemple, la première région de dopage Dl est de type p, et la seconde région de dopage D2 peut être de type n. Ainsi, les première et seconde parties en plaque SPI et SP2 peuvent être asymétriques sur le côté d'un profil de dopage autour de la partie en ruban RP.

La structure verticale peut inclure une première région de dopage verticale 51 et une seconde région de 37 dopage verticale 52 qui sont espacées l'une de l'autre, et une région interne B3 disposée entre elles. La première région de dopage verticale 51 et la seconde région de dopage verticale 52 peuvent être de types conducteurs différents l'une de l'autre, et la région interne B3 peut être un semi-conducteur intrinsèque. Ainsi, la première région de dopage verticale 51 et la seconde région de dopage verticale 52, et la région interne B3, qui sont disposées dans la structure verticale, peuvent former une jonction PIN. En outre, la première région de dopage verticale 51 peut être d'un type conducteur différent de celui de la première région de dopage Dl, et peut être disposée de façon adjacente à la première région de dopage D1.

La seconde région de dopage verticale 52 peut être d'un type conducteur différent de celui de la seconde région de dopage D2, et peut être disposée de façon adjacente à la seconde région de dopage D2. Une première région de corps B1 disposée entre la première région de dopage verticale 51 et la première région de dopage D1, et une seconde région de corps B2 disposée entre la seconde région de dopage verticale 52 et la seconde région de dopage D2 peuvent être des semi-conducteurs intrinsèques. Dans ce cas, la première région de dopage verticale 51, la première région de corps B1 et la première région de dopage D1 peuvent former une jonction PIN, et la seconde région de dopage 52, la seconde région de corps B2 et la seconde région de dopage D2 peuvent former une autre jonction PIN.

Les première et seconde régions de dopage verticales 51 et 52 peuvent être étendues à une 38 profondeur inférieure à l'épaisseur de la partir en ruban RP, comme le montre la figure 9B, et peuvent être étendues à la surface supérieure d'une couche isolante enfouie 20.

La première région de dopage verticale 51 et la seconde région de dopage D2 peuvent être connectées électriquement à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et la seconde région de dopage verticale 52 et la première région de dopage Dl peuvent être connectées électriquement à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une seconde structure d'interconnexion 92. Selon un mode de réalisation, la première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être une tension de modulation et une tension de masse, respectivement. Par ailleurs, les premier et second circuits Cl et C2 peuvent produire les première et seconde tensions V1 et V2 de telle sorte que les jonctions PIN puissent fonctionner en mode PIN direct.

Quatrième mode de réalisation Les figures 10A et 10B sont des schémas en coupe illustrant des dispositifs de modulation électro- optique selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Pour simplifier nos explications, nous ne décrirons pas ici les caractéristiques techniques identiques à celles des modes de réalisation décrits en référence aux dessins précédents.

Si nous regardons les figures 10A et 10B, une couche semi-conductrice 30 formant un guide d'onde optique WG peut être disposée sur un substrat 10. Le guide d'onde optique WG peut être disposé de sorte que les parois latérales exposent la surface supérieure d'une couche isolante enfouie 20. A savoir, selon le présent mode de réalisation, le guide d'onde optique WG peut être disposé de sorte à avoir une structure de guide d'onde à canal. Une structure verticale ayant au moins une paire de régions de dopage verticales 50 peut être disposée dans le guide d'onde optique WG. La structure verticale peut en outre comprendre une région de dopage interne B35 disposée entre les régions de dopage verticales 50 et au moins deux régions internes B36 et B37 disposées entre la région de dopage interne B35 et les régions de dopage verticales 50. La région de dopage interne B35 peut être d'un type différent de celui des régions de dopage verticales 50. Les régions internes B36 et B37 peuvent être dopées avec certaines impuretés, comme le montre la figure 10A, ou peuvent être des semi- conducteurs intrinsèques, comme le montre la figure 10B. Lorsque les régions internes B36 et B37 sont dopées, comme le montre la figure 10A, les régions internes B36 et B37 peuvent avoir des concentrations en impureté inférieures à celles de la région de dopage interne B35, et peuvent être du même type conducteur que la région de dopage interne B35. Selon le présent mode de réalisation, les régions internes B36 et B37 et les régions de dopage verticales 50 peuvent former une paire de jonctions PN. Selon un mode de réalisation modifié, les régions internes B36 et B37 peuvent avoir des concentrations en impureté inférieures à celles de 40 la région de dopage verticale 50, et peuvent être du même type conducteur que la région de dopage verticale 50. De la même manière, selon le mode de réalisation modifié, les régions internes B36 et B37 et les régions de dopage internes B35 peuvent former une paire de jonctions PN. Lorsque les régions internes B36 et B37 sont des semi-conducteurs intrinsèques, comme le montre la figure 10B, la région de dopage verticale 50, les régions internes B36 et B37, la région de dopage interne B35 peuvent former une paire de jonctions PIN. Les régions de dopage verticales 50 peuvent être connectées électriquement à un premier circuit Cl produisant une première tension V1 par une première structure d'interconnexion 91, et la région de dopage interne B35 peut être connectée électriquement à un second circuit C2 produisant une seconde tension V2 par une seconde structure d'interconnexion 92. La première tension V1 et la seconde tension V2 peuvent être une tension de modulation et une tension de masse, respectivement. Dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 10A, les premier et second circuits Cl et C2 peuvent produire les première et seconde tensions V1 et V2 de telle sorte que les jonctions PN puissent fonctionner en mode PN inverse. Dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 10B, les premier et second circuits Cl et C2 peuvent générer les première et seconde tensions V1 et V2 de telle sorte que les jonctions PIN puissent fonctionner en mode PIN direct. 41 La figure 11 est un schéma de principe illustrant un système optique comprenant un émetteur optique et un récepteur optique selon des modes de réalisation de la présente invention.

Si nous regardons la figure 11, un système optique 1001 peut comprendre au moins un émetteur optique 1002 et au moins un récepteur optique 1006. Le système optique 1001 peut comprendre un dispositif optique 1004 qui est connecté optiquement entre l'émetteur optique 1002 et le récepteur optique 1006. L'émetteur optique 1002 peut être configuré pour émettre un faisceau optique 1010 reçu du dispositif optique 1004. Le dispositif optique 1004 peut être configuré pour moduler une des caractéristiques optiques du faisceau optique 1010 en réponse au signal de modulation V1. Par exemple, le dispositif optique 1004 peut comprendre un des dispositifs de modulation électro-optiques décrits en référence aux figures 1 à 10. Selon un mode de réalisation, le dispositif optique 1004 peut être configuré pour fonctionner comme un retard optique. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif optique 1004 peut être utilisé pour mettre en oeuvre un modulateur d'amplitude optique. La figure 12 est un schéma illustrant un modulateur optique 1100 qui peut être employé comme le dispositif optique 1004 de la figure 11 selon un mode de réalisation de la présente invention. Si nous regardons la figure 12, le modulateur optique 1100 peut comprendre un déphaseur optique 1110 disposé dans un de deux bras qui sont combinés optiquement entre deux coupleurs à branche en Y en 42 cascade d'une configuration d'interféromètre de Mach-Zehnder (MZI). Selon un mode de réalisation, le déphaseur optique 1110 peut être formé de sorte à avoir une structure identique ou similaire à un des dispositifs de modulation électro-optiques décrits en référence aux figures 1 à 10. En service, le faisceau optique 1010 peut être séparé du premier coupleur à branche en Y en cascade une fois qu'il a été incident sur l'entrée du MZI. En conséquence, une première partie du faisceau optique 1010 peut être propagée vers un des bras du MZI, et une seconde partie du faisceau optique 1010 peut se diriger vers l'autre bras du MZI. Comme le montre le dessin, le déphaseur optique 1110 peut être formé dans un des bras du MZI, et peut contrôler une différence de phase relative entre les première et seconde parties du faisceau optique 1010 en réponse aux signaux externes V1 et V2. Les première et seconde parties du faisceau optique 1010 peuvent être jointes à la sortie du MZI.

Suite à une interférence constructive et une interférence destructive entre les première et seconde parties du faisceau optique 1010 par la différence de phase relative, le faisceau optique 1010 émis par la sortie du MZI peut avoir des caractéristiques modulées.

Selon un mode de réalisation, le faisceau optique 1010 incident sur l'entrée du MZI peut avoir une onde continue, et le faisceau optique 1010 émis par la sortie du MZI peut avoir une forme en dents de scie suite à la modulation. Selon un mode de réalisation modifié de la présente invention, les deux bras du MZI peuvent être configurés pour présenter les dispositifs 43 de modulation électro-optiques décrits dans la présente invention. Parallèlement, le dispositif optique 1004 peut être mis en oeuvre avec divers procédés autres que MZI.

Par exemple, le dispositif optique 1004 peut également être mis en oeuvre par une structure de résonateur annulaire comprenant une structure identique ou similaire à un des dispositifs de modulation électrooptiques décrits en référence aux figures 1 à 10.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, les guides d'onde optiques décrits en référence aux figures 1 à 10 peuvent être mis en oeuvre avec des tranches SOI. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les guides d'onde optiques décrits en référence aux figures 1 à 10 peuvent être mis en oeuvre avec des tranches SOI formées en implantant des ions dans une certaine région d'une tranche de silicium. Selon un mode de réalisation, les ions peuvent inclure des atomes d'oxygène, et peuvent être implantés localement à un certain emplacement où le guide d'onde optique doit être formé. Le sujet que nous venons de traiter doit être considéré comme illustratif, et non comme limitatif, et les revendications annexées sont censées couvrir l'ensemble des modifications, améliorations et autres modes de réalisation qui se trouvent dans l'esprit et la portée réels de la présente invention. Ainsi, dans la mesure maximale autorisée par la loi, la portée de la présente invention doit être déterminée par l'interprétation autorisée la plus large des revendications suivantes et de leurs équivalents, et ne

Claims (26)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de modulation électro-optique comprenant un guide d'onde optique (WG) dans lequel est disposée une structure verticale comportant au moins deux parois latérales, les parois latérales servant à configurer une jonction.
2. 2. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur du guide d'onde optique (WG) est inférieure à la somme des longueurs des parois latérales de la structure verticale, projetée sur un plan vertical par rapport à un sens de déplacement du guide d'onde optique.
3. 3. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 1, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend une structure de guide d'onde à plaque comprenant une première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre la première partie en plaque (SPI) et la seconde partie en plaque (SP2), et la structure verticale est disposée dans la partie en ruban (RP).
4. 4. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 3, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend : une première région de corps (B1) s'étendant à partir de la première partie en plaque (SPI) pour être en contact avec une paroi latérale de la structure verticale ; et une seconde région de corps (B2) s'étendant à partir de la seconde partie en plaque (SP2) pour être 46 en contact avec l'autre paroi latérale de la structure verticale, dans lequel les première et seconde régions formant corps (B1, B2) sont d'un premier type conducteur, et la structure verticale comprend au moins une région de dopage verticale (50) d'un second type conducteur différent du premier type conducteur.
5. 5. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 4, dans lequel les première et seconde régions de corps (B1, B2), et la structure verticale forment une paire de jonctions PN, la structure verticale ayant une dimension verticale supérieure à l'épaisseur de la première partie en plaque (SPI) et inférieure à la moitié de la somme des longueurs des jonctions PN projetée sur un plan vertical par rapport à un sens de déplacement du guide d'onde optique (WG).
6. 6. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 5, comprenant en outre : une première structure d'interconnexion reliant 20 électriquement la région de dopage verticale (50) et un premier circuit (Cl) ; et une seconde structure d'interconnexion reliant électriquement la partie en plaque et un second circuit (C2), 25 dans lequel les premier et second circuits (Cl, C2) sont conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PN en polarisation inverse.
7. 7. Dispositif de modulation électro-optique selon 30 la revendication 3, dans lequel la première partie en plaque (SPI) comprend une première région de dopage 47 (D1) d'un premier type conducteur, la seconde partie en plaque (SP2) comprend une seconde région de dopage (D2) du premier type conducteur, et le guide d'onde optique (WG) comprend : une première région de corps (B1) s'étendant à partir de la première région de dopage (D1) pour être en contact avec une première paroi latérale de la structure verticale ; et une seconde région de corps (B2) s'étendant à partir de la seconde région de dopage (D2) pour être en contact avec l'autre paroi latérale de la structure verticale, dans lequel les première et seconde régions de corps (B1, B2) sont formées de semi-conducteurs intrinsèques, et la structure verticale comprend au moins une région de dopage verticale (50) ayant un second type conducteur différent du premier type conducteur.
8. 8. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 7, dans lequel la première région de corps (B1) et la structure verticale forment une jonction PIN, et la seconde région de dopage (D2), la seconde région de corps (B2) et la structure verticale forment une jonction PIN.
9. 9. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 8, comprenant en outre : une première structure d'interconnexion reliant électriquement la région de dopage verticale (50) et un premier circuit (Cl), et 48 une seconde structure d'interconnexion reliant électriquement la partie en plaque et un second circuit (C2), dans lequel les premier et second circuits (Cl, C2) sont conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PIN en polarisation directe.
10. 10. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 7, dans lequel les première et seconde régions de dopage (Dl, D2) ont des épaisseurs sensiblement identiques à celles des première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), respectivement.
11. 11. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 1, dans lequel la structure verticale comprend : une pluralité de régions de dopage verticales (50) ; et, au moins une région interne disposée entre les régions de dopage verticales (50).
12. 12. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 11, dans lequel ladite au moins une région interne comprend une région de dopage interne (B3) d'un type conducteur différent de celui des régions de dopage verticales (50), pour former une jonction PN conjointement avec les régions de dopage verticales (50).
13. 13. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 11, dans lequel ladite au moins une région interne comprend deux régions intrinsèques et une région de dopage interne (B3) disposée entre les deux régions intrinsèques et d'un type conducteur 49 différent de celui des régions de dopage verticales (50), pour former au moins deux jonctions PIN conjointement avec les régions de dopage verticales (50).
14. 14. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 11, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend une première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), et les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2) comprennent des première et seconde régions de dopage (Dl, D2) d'un premier type conducteur, respectivement, dans lequel la région interne et les première et seconde régions de dopage (Dl, D2) sont électriquement reliées à des circuits produisant différentes tensions, respectivement.
15. 15. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 11, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend une première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2) comprenant des première et seconde régions de dopage (Dl, D2) d'un premier type conducteur, respectivement, dans lequel la région interne et les première et seconde régions de dopage (D1, D2) sont électriquement reliées entre elles afin d'être dans un état équipotentiel. 50
16. 16. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 1, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend une première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), dans lequel la première partie en plaque (SPI) comprend une première région de dopage (D1) d'un premier type conducteur, et la seconde partie en plaque comprend une seconde région de dopage (D2) d'un second type conducteur différent du premier type conducteur.
17. 17. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 16, dans lequel la structure verticale comprend : une première région de dopage verticale (50) du second type conducteur et disposée de façon adjacente à la première partie en plaque (SPI) ; et une seconde région de dopage verticale (50) du premier type conducteur et disposée de façon adjacente 20 à la seconde partie en plaque (SP2).
18. 18. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 1, comprenant en outre une couche isolante enfouie (20) disposée sous le guide d'onde optique (WG), dans lequel le guide d'onde 25 optique (WG) a une paroi latérale exposant une surface supérieure de la couche isolante enfouie (20), formant ainsi une structure de guide d'onde à canal.
19. 19. Dispositif de modulation électro-optique comprenant un guide d'onde optique (WG) comprenant une 30 première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre 51 les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), dans lequel la partie en ruban (RP) comprend une structure verticale comprenant une paire de parois latérales formant une jonction PN.
20. 20. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 19, dans lequel le guide d'onde optique (WG) comprend une première région de corps (B1) disposée entre la première partie en plaque (SPI) et la structure verticale, et une seconde région de corps (B2) disposée entre la seconde partie en plaque (SP2) et la structure verticale, dans lequel les première et seconde régions de corps (B1, B2) sont d'un premier type conducteur, et la structure verticale est d'un second type conducteur différent du premier type conducteur.
21. 21. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 20, dans lequel la structure verticale a une dimension verticale sensiblement égale à l'épaisseur de la partie en ruban (RP), et les première et seconde régions de corps (B1, B2) sont séparées par la structure verticale.
22. 22. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 20, dans lequel la structure verticale a une dimension verticale inférieure à l'épaisseur de la partie en ruban (RP), et les première et seconde régions de corps (B1, B2) sont reliées l'une à l'autre sous la structure verticale.
23. 23. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 19, comprenant en outre : 2 une première structure d'interconnexion reliant électriquement la structure verticale et un premier circuit (Cl), et une seconde structure d'interconnexion reliant 5 électriquement les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2) et un second circuit (C2), dans lequel les premier et second circuits (Cl, C2) sont conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PN en polarisation inverse.
24. 24. Dispositif de modulation électro-optique comprenant un guide d'onde optique (WG) comprenant une première partie en plaque (SPI), une seconde partie en plaque (SP2) et une partie en ruban (RP) disposée entre les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2), dans lequel la partie en ruban (RP) comprend une structure verticale formant au moins deux jonctions PIN.
25. 25. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 24, dans lequel les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2) comprennent des première et seconde régions de dopage (D1, D2) d'un premier type conducteur, respectivement, et le guide d'onde optique (WG) comprend une première région de corps (B1) disposée entre la première partie en plaque (SPI) et la structure verticale et une seconde région de corps (B2) disposée entre la seconde partie en plaque (SP2) et la structure verticale, dans lequel les première et seconde régions de corps (B1, B2) sont formées de semi-conducteurs intrinsèques, et la structure verticale comprend au 53 moins une région de dopage verticale (50) d'un second type conducteur différent du premier type conducteur.
26. 26. Dispositif de modulation électro-optique selon la revendication 24, comprenant en outre : une première structure d'interconnexion reliant électriquement la structure verticale et un premier circuit (Cl) ; et une seconde structure d'interconnexion reliant électriquement les première et seconde parties en plaque (SPI, SP2) et un second circuit (C2), dans lequel les premier et second circuits (Cl, C2) sont conçus pour produire une différence de potentiel électrique pour commander les jonctions PIN en polarisation inverse.