TW202327113A - 光電調變器 - Google Patents

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TW202327113A
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阿雷佐 美漢
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荷蘭商智慧光電控股公司
荷蘭科學研究組織
荷蘭埃因霍溫理工大學
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Abstract

本發明揭示一種用於一光子積體電路之光電調變器。該光電調變器包括：一基板；該基板之一第一部分上之一第一波導；一第一電極；該基板之一第二部分上之一第二波導；及一第二電極。該第一電極與該第二電極之間的一第一電阻抗值不同於該第一電極與該第二電極之間的一第二電阻抗值。該第一電阻抗值沿著垂直於該第一波導之一光傳播軸線之一第一軸線。該第二電阻抗值沿著垂直於該第一波導之該光傳播軸線之一第二軸線。該第一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第二軸線間隔開。

Description

光電調變器
本發明之實施例係關於一種光電調變器。
光電調變器用於藉由施加一電信號調變一光學信號之強度。此允許將電信號轉換成例如用於光學通信系統及光學系統之光學信號。光學信號之快速調變可允許更準確之光學資料傳輸及光學資料傳輸之更高速率。
半導體結構可在光子積體電路(PIC)中用於執行各種功能。可期望提供用於一PIC之一經改良光電調變器。
本發明之實施例提供一種用於一光子積體電路之光電調變器，其包括： 一基板； 該基板之一第一部分上之一第一波導； 一第一電極； 該基板之一第二部分上之一第二波導；及 一第二電極， 其中該第一電極與該第二電極之間的一第一電阻抗值不同於該第一電極與該第二電極之間的一第二電阻抗值，該第一電阻抗值沿著垂直於該第一波導之一光傳播軸線之一第一軸線，且該第二電阻抗值沿著垂直於該第一波導之該光傳播軸線之一第二軸線，該第一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第二軸線間隔開。
在待闡述之實例中，一光電調變器經組態使得一電阻抗值在沿著一或多個波導之一光傳播軸線之不同位置處係不同的。如此做，光電調變器可充當例如一Mach–Zehnder調變器(MZM) (下文進一步闡釋)且亦改變沿著光傳播軸線之電阻抗值，例如使得輸入電阻抗值不同於輸出電阻抗值。因此，與將一單獨組件用於改變來自一MZM之輸出之電阻抗之已知系統相比，本文中闡述之實例之一PIC可係小的，例如，其在一基板上之佔用面積，此乃因光電調變器具有此一雙功能性。
本文中闡述之實例係關於一種供在一PIC中使用之光電調變器。更具體而言，本文中闡述之實例包括用於回應於一電信號調變一光學信號之一半導體結構。調變調變器之一第一波導與一第二波導之間之一有效光學路徑長度差且組合及干涉來自每一波導之輸出，允許歸因於相長干涉及相消干涉而調變輸出之強度。調變第一波導與第二波導之間的有效光學路徑長度差係藉由歸因於光電效應調變跨越第一波導施加之一電位差與跨越第二波導施加之一電位差之間的一差而達成。在某些實例中，光電調變器係一Mach–Zehnder調變器。Mach-Zehnder調變器賦予快的調變速度及大的光學消光。
藉助對本文中闡述之實例之一般介紹且參考圖1至圖3，用於一PIC之一光電調變器100包括：一基板150；基板之一第一部分上之一第一波導130；基板之一第二部分上之一第二波導140；一第一電極114；及一第二電極124。第一電極與第二電極之間的一第一電阻抗值不同於第一電極與第二電極之間的一第二電阻抗值。第一電阻抗值係沿著垂直於第一波導130之一光傳播軸線L101之一第一軸線(例如，平面100A上之一軸線)，且第二電阻抗值係沿著垂直於第一波導130之光傳播軸線L101之一第二軸線(例如，平面100B上之一軸線)。第一軸線沿著第一波導130之光傳播軸線L101與第二軸線間隔開。在某些實例中，第一電阻抗值大於第二電阻抗值，且在其他實例中，第一電阻抗值小於第二電阻抗值。電阻抗值可沿著相應軸線提取或量測，且熟悉此項技術者將瞭解如何量測、預測或建模一電阻抗值。在實例中，光電調變器經組態使得分別在第一波導之輸入處及第二波導之輸入處之第一電極與第二電極之間的電阻抗值不同於分別在第一波導之輸出處及第二波導之輸出處之第一電極與第二電極之間的電阻抗值，例如，大於或小於。某些此類實例由圖1至圖3圖解說明，且對應元件符號在此段落較早給出，但應瞭解關於圖1至圖3闡述之至少某些特徵亦適用於稍後闡述之其他實例。
熟悉此項技術者將理解：將一電阻抗值表達為一複數；將一電阻抗值之量值表達為一實數；且電阻抗值及電阻抗值之量值兩者皆使用Ohms (Ω)單位。在某些實例中，第一電阻抗值之量值不同於第二電阻抗值之量值，當將一電阻抗值表達為一複數時，在其他實例中，第一電阻抗值不同於第二電阻抗值，但第一電阻抗值之量值與第二電阻抗值之量值相同。
在某些實例中，第一波導及第二波導兩者各自包括一光學輸入及一光學輸出。對於每一波導，光至少部分地自光學輸入傳播至光學輸出。在某些實例中，對於每一光學輸入或光學輸出，存在對應於(例如，位於相同平面中)波導之光學輸入及/或光學輸出部分之電極之一部分。在某些實例中，第一電阻抗值係在對應於第一波導之光學輸入之第一電極之一部分與對應於第二波導之光學輸入之第二電極之一部分之間。類似地，第二電阻抗值係在對應於第一波導之光學輸出之第一電極之一部分與對應於第二波導之光學輸出之第二電極之一部分之間。
舉例而言，對應於第一波導之光學輸入之第一電極之部分與對應於第二波導之光學輸入之第二電極之部分係彼此相對之電極表面，換言之，第一電極之一表面之一部分與第二電極之一表面之一部分面對或相對。類似地，舉例而言，對應於第一波導之光學輸出之第一電極之部分與對應於第二波導之光學輸出之第二電極之部分係彼此相對之電極表面。電極表面之此等部分可各自係各別電極表面之一點；例如，第一電極之該部分係第一電極一表面點，且第二電極之該部分係第二電機之一表面點。
在某些實例中，第一波導在第一電極與基板之第一部分之間，且如此第一電極可例如視為基板之第一部分上之一第一層堆疊之部分。此堆疊佔用基板上之相對小面積或佔用面積，此可有助於一更緊湊調變器。類似地推理，舉例而言，適用於第二電極作為可視為基板之第二部分上之一第二堆疊之部分，從而進一步有助於一更緊湊調變器。此外，在如所闡述波導上具有電極之情形中，兩個電極可比已知實例中彼此更接近地定位，此可有助於設計例如較已知替代方式具有一較低電容之一調變器。
熟悉此項技術者將瞭解一波導係用於導引光。光在一波導內傳播且歸因於在波導之邊界處之反射而侷限於一波導內。一波導通常具有較在期望侷限光之邊界處與波導接觸之材料之折射係數高之一折射係數。舉例而言，歸因於在期望侷限光之邊界處之此折射係數差，當波導之此等邊界處之入射角大於臨界角時，發生全內反射。以此方式，一波導導引光之傳播。對於波導中傳播之一特定光學模式，期望在波導之邊界處反射之光滿足相長干涉之條件。
現在，將詳細地闡述實例。應注意，舉例而言，某些特徵(例如，部分、軸線及其他)稱為一第一、一第二或一第三等特徵。此標記慣例係出於清晰目的而使用，以幫助區分不同特徵且未必指示存在於一實例中之此特徵之數目。舉例而言，在未必暗指存在之情形中，一第三部分亦可指代一第一部分及一第二部分。
此外，在不同實例中，一特定軸線可係指具有所闡述共同軸線性質之軸線。舉例而言，圖1至圖3及圖4至圖6兩者之實例之闡述係指一第十一軸線及一第十二軸線；在圖1至圖3之實例中，第十一軸線及第十二軸線平行於最接近於第一波導之基板之一表面，而在圖4至圖6之實例中，第十一軸線及第十二軸線垂直於最接近於第一波導之基板之表面。因此，在其中亦存在使用垂直於第十一軸線及第十二軸線之軸線闡述之漸縮之進一步實例中，第十三軸線及第十四軸線係指其定向取決於第十一軸線及第十二軸線之定向。一標記軸線之類似方式適用於其它實例，其中諸如一波導之一特徵之漸縮係使用兩組垂直軸線來闡述。
在諸如圖1至圖3之彼等之實例中，第一電極與基板之第一部分之間的一第一距離D101和第二電極與基板之第二部分之間的一第二距離D102大致相同(例如，在可接受製造及/或效能容差內)。第一距離及第二距離係各自垂直於第一波導130之一光傳播軸線L101(沿著一縱向尺寸截取)。在實例中，第二波導140之一光傳播軸線L102平行於第一波導130之光傳播軸線L101。在某些實例中，基板150具有一平坦表面，其中基板之第一部分及第二部分以及平坦表面在彼此相同之二維平面中；第一距離及第二距離亦垂直於平坦表面。此第一距離及第二距離可促進將光電調變器整合至泛用PIC平臺中，其中需要所有電極距基板相同距離，此乃因此允許PIC之簡單、廉價及快速製作。
在諸如圖1至圖3中所圖解說明之彼等之實例中，第一電極114與第一波導130接觸。類似地，第二電極124與第二波導140接觸。例如，與第一電極接觸之第一波導之一表面和與第二電極接觸之第二波導之一表面大致共面，例如，如由圖1至圖3所圖解說明。熟悉此項技術者將瞭解，當兩個表面位於(在可接受製造及/或效能容差內)相同二維平面P100中時，兩個表面大致共面。例如，此共面性減小電極之間的電容以賦予第一電極與第二電極之間的電位差之快速調變。在某些實例中，此允許100 GHz操作及150 Gbps非歸零(NRZ)操作；然而，取決於調變器之元件(例如，波導及電極)之所選擇尺寸及材料，設想更大或更小效能。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，第一電極之一寬度D123大於第一波導之一寬度D111。類似地，第二電極之一寬度D112大於第二波導之一寬度D122。寬度中之每一者垂直於第一波導之光傳播軸線L101且亦垂直於第一距離。在某些實例中，至少以下之一：第一電極的一部分延伸超過第一波導的外表面，或者第二電極的一部分延伸超過第二波導的外表面。以此方式，電極之該等部分各自可視為自由或懸垂的，而下面無第一波導或第二波導中之各別者。此意味著在針對一特定調變器效能期望某些尺寸及/或一體積之第一電極及第二電極時，可更獨立於電極尺寸來選擇所期望調變器效能之第一波導及第二波導之尺寸。例如，電極可經定位而更接近於彼此或更遠離彼此，而不影響第一波導與第二波導之間的所期望距離D5。
舉例而言，如由圖1至圖3所圖解說明，第一波導之一縱向表面S101(最接近於第二波導)與第二波導之一表面S102(最接近於第一波導)間隔開且與第一電極之一表面S103(最接近於第二電極)大致共面(在可接受製造及/或效能容差內)。最接近於第一波導之第二波導之表面S102與最接近於第一電極之第二電極之一表面S104共面。以此方式，波導之間的一間隔與電極之間的一距離相同，此促進製造(例如，一個通道可經蝕刻以形成電極及波導之內表面)，但此亦可簡化針對調變器之一所期望效能獲得此電極間及波導間間隔。
在諸如圖1至圖9之彼等之實例中，藉由將電極定位在波導上且在波導具有一充分窄寬度之情形中，可獲得線之所期望電容及電感。因此，此等實例賦予經減小微波損失且在無電容性負載之情形中，以一可期望阻抗匹配達成匹配於光學信號之速度。在其他光電調變器及光學調變方法中，頻寬歸因於電極設計而由高電損失約束，且線電阻抗量值在高頻下限制於30 Ω，此導致一不期望之電反射。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，第一電極係漸縮的使得剖面100A(在平面100A處截取)處之第一電極之寬度D123小於剖面100B(在平面100B處截取)處之第一電極之寬度D141。類似地，在諸如圖1至圖3之彼等之實例中，第二電極係漸縮的使得剖面100A(在平面100A處截取)處之第二電極之寬度D122小於剖面100B(在平面100B處截取)處之第二電極之寬度D142。第一電極之寬度及第二電極之寬度分別垂直於第一波導之光傳播軸線L101及第二波導之光傳播軸線L102。第一電極之寬度及第二電極之寬度分別垂直於表面S103及表面S104。
一漸縮或使用術語「漸縮的」係關於一物件或特徵之形狀，其中沿著一個軸線(例如，其一縱向軸線或一平行軸線)，該物件或特徵在沿著其縱向軸線或平行軸線之不同位置處具有一不同尺寸或大小(例如，沿著垂直於其縱向軸線之一軸線之一寬度)。如此，舉例而言，可視為自垂直於一光傳播軸線且在其上之一個位置上之一個平面至垂直於光傳播軸線且在其上之另一位置上之另一平面之一尺寸或大小之一改變。舉例而言，此改變或漸縮係尺寸或大小上之一逐步改變，一逐漸或線性改變或一步長改變，儘管設想尺寸或大小上之其他轉變。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第十一軸線)之第一電極之一第一部分(例如，平面100A處之一部分)之寬度D123之大小小於例如沿著一軸線(亦稱為第十二軸線)之第一電極之一第二部分(例如，平面100B處之一部分)之寬度D141之大小，第十一軸線平行於第十二軸線，第十一軸線及第十二軸線各自垂直於第一波導130之光傳播軸線L101，且第十一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與第十二軸線間隔開。在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，第十一軸線及第十二軸線各自平行於最接近於第一波導之基板之表面(例如，其係平坦的)。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第十五軸線)之第二電極之一第一部分(例如，平面100A處之一部分)之寬度D122之第二電極大小小於例如沿著一軸線(亦稱為第十六軸線)之第二電極之一第二部分(例如，平面100B處之一部分)之寬度D142之大小，第十五軸線及第十六軸線各自垂直於第二波導140之光傳播軸線L102，且第十五軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第十六軸線間隔開。在諸如圖1至圖3之彼等之某些實例中，第十五軸線及第十六軸線各自平行於最接近於第二波導之基板之表面(例如，其係平坦的)。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，第一波導係漸縮的使得剖面100A(在平面100A處截取)處之第一波導之寬度D111小於剖面100B(在平面100B處截取)處之第一波導之寬度D131。類似地，在諸如圖1至圖3之彼等之實例中，第二波導係漸縮的使得剖面100A(在平面100A處截取)處之第二波導之寬度D112小於剖面100B(在平面100B處截取)處之第二波導之寬度D132。第一波導之寬度及第二波導之寬度分別垂直於第一波導之光傳播軸線L101及第二波導之光傳播軸線L102。第一波導之寬度及第二波導之寬度分別垂直於表面S101及表面S102。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之某些實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第三軸線)之第一波導之一第一部分(例如，平面100A處之一部分)之寬度D111之大小小於例如沿著平行於第三軸線之一軸線(亦稱為第四軸線)之第一波導之一第二部分(例如，平面100B處之一部分)之寬度D131之大小，第三軸線及第四軸線各自垂直於第一波導130之光傳播軸線L101，且第三軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第四軸線間隔開。在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之某些實例中，第三軸線及第四軸線各自平行於最接近於第一波導之基板之一表面(例如，其係平坦的)。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之某些實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第七軸線)之第二波導之一第一部分(例如，平面100A處之一部分)之寬度D112之大小小於例如沿著平行於第七軸線之一軸線(稱為第八軸線)之第二波導之一第二部分(例如，平面100B處之一部分)之寬度D132之大小，第七軸線及第八軸線各自垂直於第二波導140之一光傳播軸線L102，且第七軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第八軸線間隔開。在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之某些實例中，第七軸線及第八軸線各自平行於最接近於第二波導之基板之一表面(例如，其係平坦的)。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，第一電極與第二電極之間的分隔(例如，對應於一間隙或電極間距離)係漸縮的，例如使得剖面100A(在平面100A處截取)處在第一電極與第二電極之間沿著第一軸線(例如，平面100A上之第一軸線)之分隔D5不同於(例如，大於或小於)剖面100B(在平面100B處截取)處在第一電極與第二電極之間沿著第二軸線(例如，平面100B上之一軸線)之分隔D15。
在諸如由圖1至圖3圖解說明之彼等之實例中，在第一電極與第二電極之間的分隔(例如，對應於一間隙或電極間距離)漸縮之情形中，在分別對應於第一波導之輸入及第二波導之輸入之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值不同於在分別對應於第一波導之輸出及第二波導之輸出之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值。在某些實例中，第一電極與第二電極之間的分隔(例如，對應於一間隙或電極間距離)之漸縮促進反射之一減小及經增加頻寬。
在某些實例中，電阻抗值係與然後除以電容的電感的平方根有關。在某些此類實例中，本質半導體之一部分之平行板電容(例如，如下文進一步闡述)導致第一電極與第二電極之間的最大電容部分。因此，減小波導寬度會減小第一電極與第二電極之間的電容且增加電阻抗值。此外或在不同實例中，減小一或多個電極之寬度且增加電極之間的分隔產生更大電感。因此，減小電極寬度且增加電極之間的分隔會藉由增加電容而增加阻抗。
進一步實例由圖4至圖6圖解說明；此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵且將使用藉由400替代100遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之實例中，第一電極414係漸縮的使得剖面400A(在平面400A處截取)處之第一電極414之高度D405小於剖面400B(在平面400B處截取)處之第一電極414之高度D415。類似地，在諸如圖4至圖6之彼等之實例中，第二電極424之高度係漸縮的使得剖面400A(在平面400A處截取)處之第二電極424之高度D407小於剖面400B(在平面400B處截取)處之第二電極424之高度D417。第一電極之高度及第二電極之高度分別垂直於第一波導430之光傳播軸線L401及第二波導440之光傳播軸線L402。第一電極之高度及第二電極之高度分別平行於表面S403及表面S404。
在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第十一軸線)之第一電極之一第一部分(例如，平面400A處的一部分)之高度D405之大小小於例如沿著一軸線(亦稱為第十二軸線)之第一電極之一第二部分(例如，平面400B處的一部分)之高度D415之大小，第十一軸線平行於第十二軸線，第十一軸線及第十二軸線各自垂直於第一波導430之光傳播軸線L401，且第十一軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第十二軸線間隔開。在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之實例中，第十一軸線及第十二軸線各自垂直於最接近於第一波導430之基板之表面(例如，其係平坦的)。
在某些實例中，第一電極在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除以第十一軸線及第十二軸線闡述之漸縮外，沿著一軸線(亦稱為第十三軸線)之第一電極之第一部分之大小小於沿著一軸線(亦稱為第十四軸線)之第一電極之第二部分之大小，第十三軸線平行於第十四軸線，且第十三軸線及第十四軸線各自垂直於第一波導之光傳播軸線，第十三軸線及第十四軸線各自垂直於第十一軸線，且第十四軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第十三軸線間隔開。
在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第十五軸線)之第二電極之一第一部分(例如，平面400A處的一部分)之高度D407之第二電極大小小於例如沿著一軸線(亦稱為第十六軸線)之第二電極之一第二部分(例如，平面400B處的一部分)之高度D417之大小，第十五軸線及第十六軸線各自垂直於第二波導440之光傳播軸線L402，且第十五軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第十六軸線間隔開。在諸如圖4至圖6之彼等之某些實例中，第十五軸線及第十六軸線各自垂直於最接近於第二波導之基板之表面。
在某些實例中，第二電極在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除以第十五軸線及第十六軸線闡述之漸縮外，沿著一軸線(亦稱為第十七軸線)之第二電極之第一部分之大小小於沿著一軸線(亦稱為第十八軸線)之第二電極之第二部分之大小，第十七軸線及第十八軸線各自垂直於第二波導之光傳播軸線，第十七軸線及第十八軸線各自垂直於第十五軸線，且第十八軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第十七軸線間隔開。
在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之實例中，第一波導430係漸縮的使得剖面400A(在平面400A處截取)處之第一波導之高度D405小於在平面400B處截取之剖面400B處之第一波導之高度D415。類似地，在諸如圖4至圖6之彼等之實例中，第二波導之高度係漸縮的使得在平面400A處截取之剖面400A處之第二波導417之高度小於在平面400B處截取之剖面400B處之第二波導417之高度。第一波導之高度及第二波導之高度分別垂直於第一波導之光傳播軸線L401及第二波導之光傳播軸線L402。第一波導之高度及第二波導之高度分別平行於表面S401及表面S402。
在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之某些實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第三軸線)之第一波導之一第一部分(例如，平面400A處的一部分)之高度D401之大小小於例如沿著平行於第三軸線之一軸線(亦稱為第四軸線)之第一波導之一第二部分(例如，平面400B處的一部分)之高度D451之大小，第三軸線及第四軸線各自垂直於第一波導430之光傳播軸線L401，且第三軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第四軸線間隔開。在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之某些實例中，第三軸線及第四軸線各自垂直於最接近於第一波導之基板之一表面(例如，其係平坦的)。
在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之某些實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第七軸線)之第二波導之一第一部分(例如，平面400A處的一部分)之高度D402之大小小於例如沿著平行於第七軸線之一軸線(稱為第八軸線)之第二波導之一第二部分(例如，平面400B處的一部分)之高度D452之大小，第七軸線及第八軸線各自垂直於第二波導400之一光傳播軸線L402，且第七軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第八軸線間隔開。在諸如由圖4至圖6圖解說明之彼等之某些實例中，第七軸線及第八軸線各自垂直於最接近於第二波導之基板之表面。
在某些實例中，第一波導在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除以第三軸線及第四軸線闡述之漸縮外，沿著一軸線(亦稱為第五軸線)之第一波導之第一部分之大小小於沿著平行於第五軸線之一軸線(亦稱為第六軸線)之第一波導之第二部分之大小，第五軸線及第六軸線各自垂直於第一波導之光傳播軸線，第五軸線及第六軸線各自垂直於第三軸線，且第五軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第六軸線間隔開。類似地，在某些實例中，第二波導在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除以第七軸線及第八軸線闡述之漸縮外，沿著一軸線(亦稱為第九軸線)之第二波導之第一部分之大小小於沿著平行於第九軸線之一軸線(亦稱為第十軸線)之第二波導之第二部分之大小，第九軸線及第十軸線各自垂直於第二波導之光傳播軸線，第九軸線及第十軸線垂直於第七軸線及第八軸線，且第九軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第十軸線間隔開。在諸如由圖1至圖6圖解說明之彼等之實例中，第一電極及第二電極係漸縮的。在某些實例中，在第一電極或第二電極中之至少一者之漸縮之情形中，在分別對應於第一波導之輸入及第二波導之輸入之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值不同於在分別對應於第一波導之輸出及第二波導之輸出之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值。在某些實例中，第一電極或第二電極中之至少一者之漸縮促進電反射之一減小及經增加頻寬。
在諸如由圖1至圖6圖解說明之彼等之實例中，第一波導及第二波導係漸縮的。在某些實例中，在第一波導或第二波導中之至少一者之漸縮之情形中，在分別對應於第一波導之輸入及第二波導之輸入之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值不同於在分別對應於第一波導之輸出及第二波導之輸出之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值。在某些實例中，第一波導或第二波導中之至少一者之漸縮促進反射之一減小及經增加頻寬。
進一步實例由圖7至圖9圖解說明；此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由700替代100或400遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。
在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，第一波導730包括本質半導體708之一部分(亦稱為第一部分)，例如，一層，且第二波導740包括本質半導體718之一部分(亦稱為第二部分)，例如，一層。在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，第一波導之本質半導體之部分708係漸縮的使得例如剖面700A(在平面700A處截取)處之第一波導之本質半導體之部分之高度D761之大小小於例如剖面700B (在平面700B處截取)處之第一波導之本質半導體之部分之高度D771之大小。類似地，第二波導之本質半導體之部分718係漸縮的使得例如剖面700A(在平面700A處截取)處之第二波導之本質半導體之部分之高度D762之大小小於例如剖面700B(在平面700B處截取)處之第二波導之本質半導體之部分之高度D772之大小。例如第一波導之本質半導體之部分之高度之大小及例如第二波導之本質半導體之部分之高度之大小分別垂直於第一波導之光傳播軸線L701及第二波導之光傳播軸線L702。第一波導之本質半導體之部分之高度及第二波導之本質半導體之部分之高度例如分別平行於表面S701及表面S702。
在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一軸線(亦稱為第十九軸線)之本質半導體之第一部分之一第一部分(例如，平面700A處的一部分)之高度D761之大小不同於例如沿著一軸線(亦稱為第二十軸線)之本質半導體之第一部分之一第二部分(例如，平面700B處的一部分)之高度D771之大小，第十九軸線及第二十軸線各自垂直於第一波導730之光傳播軸線L701，且第十九軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第二十軸線間隔開。在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，第十九軸線及第二十軸線各自垂直於最接近於第一波導之基板之表面(例如，其係平坦的)。在其他實例中，第十九軸線及第二十軸線各自平行於最接近於第一波導之基板之表面。
在其他實例中，本質半導體之第一部分之一第一部分之大小在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除關於第十九軸線及第二十軸線闡述之漸縮外，沿著一第二十一軸線之本質半導體之第一部分之一第一部分之大小小於沿著一第二十二軸線之本質半導體之第一部分之第二部分之大小，第二十一軸線及第二十二軸線各自垂直於第一波導之光傳播軸線,，第二十一軸線及第二十二軸線各自垂直於第二十軸線，且第二十一軸線沿著第一波導之光傳播軸線與第二十二軸線間隔開。
在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，例如沿著一第二十三軸線之本質半導體之第二部分之一第一部分(例如，平面700A處的一部分)之高度D762之大小小於例如沿著一第二十四軸線之本質半導體之第二部分之一第二部分(例如，平面700B處的一部分)之高度D772之大小，第二十三軸線及第二十四軸線各自垂直於第二波導740之光傳播軸線L702，且第二十三軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第二十四軸線間隔開。在諸如由圖7至圖9圖解說明之彼等之實例中，第二十三軸線及第二十四軸線各自垂直於最接近於第二波導之基板之表面(例如，其係平坦的)。在其他實例中，第二十三軸線及第二十四軸線各自平行於最接近於第二波導之基板之表面。
在其他實例中，本質半導體之第二部分之第一部分之大小在兩個垂直軸線上係漸縮的。在此等實例中，除關於第二十三軸線及第二十四軸線闡述之漸縮外，沿著一第二十五軸線之本質半導體之第一部分之一第一部分之大小小於沿著一第二十六軸線之本質半導體之第二部分之第二部分之大小，第二十五軸線及第二十六軸線各自垂直於第二波導之光傳播軸線，第二十五軸線及第二十六軸線各自垂直於第二十四軸線，且第二十五軸線沿著第二波導之光傳播軸線與第二十六軸線間隔開。
在某些實例中，在本質半導體之第一部分或本質半導體之第二部分中之至少一者之漸縮之情形中，在分別對應於第一波導之輸入及第二波導之輸入之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值不同於在分別對應於第一波導之輸出及第二波導之輸出之位置處第一電極與第二電極之間的電阻抗值。在某些實例中，本質半導體之第一部分或本質半導體之第二部分之漸縮促進反射之一減小及經增加頻寬。
例如，第一波導與第二波導之間的距離在1微米(µm)與50 µm之間。在某些實例中，第一波導或第二波導中之至少一者在沿著各別光傳播軸線之長度上在0.5毫米(mm)與5 mm之間。例如，第一波導或第二波導中之至少一者在垂直於光傳播軸線之寬度上在0.5 µm與5 µm之間。例如，此等尺寸有助於光電調變器所期望之特定路徑長度調變、電容及/或佔用面積特性。
在某些實例中，第一波導或第二波導中之至少一者之長度係1微米(mm)或2微米(mm)。在某些實例中：第一波導及第二波導各自具有1微米(μm)之一第一寬度(在圖1中分別示意性圖解說明為D111及D112)；第一電極及第二電極具有10微米(μm)之一第一寬度(在圖1中分別示意性圖解說明為D123及D122)；第一電極與第二電極之間的一第一分隔(在圖1中示意性圖解說明為D5)係20微米(μm)；第一波導及第二波導具有1.3微米(μm)之一第二寬度(在圖1中分別示意性圖解說明為D131及D132)；第一電極及第二電極具有20微米(μm)之一第二寬度(在圖1中分別示意性圖解說明為D141及D142)；且第一電極與第二電極之間的一第二分隔(在圖1中示意性圖解說明為D15)係10微米(μm)。在某些實例中，輸入電阻抗量值值係35Ω (Ohms)且輸出電阻抗量值值係55Ω (Ohms)。
基板係例如來自週期表之III族及V族之元素之一化合物，例如，一所謂III-V族半導體化合物，諸如半導體化合物，諸如磷化銦(InP)。
在實例中，第一波導及第二波導各自具有相同構造，且因此由相同材料形成。例如，波導中之每一者包括InP與InGaAsP之一堆疊，例如由該堆疊形成。使用具有一強光電效應之此一半導體材料，可針對一泛用平臺達成低電損失及一低光學損失。
如熟悉此項技術者瞭解，每一電極包括諸如金(Au)之一充分高導電材料，例如，由其形成。在其他實例中，設想其他電導體，諸如：銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、碳(C)、鎘(Cd)、鎢(W)、鋁(Al)或銅(Cu)。
在第一波導與該第二波導之間，存在例如一固體、流體、一氣體或空氣中之至少一者。第一波導與第二波導之此分隔有助於減小第一波導與第二波導之間的光學干涉且減小第一波導與第二波導之間的電串擾。
類似地，在第一電極與第二電極之間，存在例如一固體、流體、一氣體或空氣中之至少一者，其可係與波導之間相同之流體、氣體或空氣且同樣可僅係電極之間的材料。電極之間的材料之選擇將影響電極之間的電容及阻抗且允許調諧調變器之此等性質。
現在將參考圖10至圖17闡述進一步實例。應瞭解：在此等實例中，波導、電極、分隔及/或本質半導體之部分中之一者或兩者係漸縮的，如先前實例中所闡述。
圖10圖解說明用於一PIC之一光電調變器1000之部分之實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1000替代100、400或700遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。第一波導1030包括與該基板接觸之n型半導體1006之一第一部分；n型半導體之第一部分上之一本質半導體之第一部分1008；本質半導體之第一部分上之第一p型半導體1010之一第一部分；及第一p型半導體之部分上之第二p型半導體1012之一第一部分。一第二p型半導體1012之第一部分與第一電極1014接觸。第二波導1040包括與該基板接觸之n型半導體1016之一第二部分；n型半導體之第二部分上之本質半導體1018之一第二部分；本質半導體之第二部分上之一第一p型半導體1020之一第二部分；及第一p型半導體之第二部分上之一第二p型半導體1022之一第二部分。一第二p型半導體1022之第二部分與第二電極1024接觸。第一波導及第二波導之此結構各自提供一垂直n-i-p-p半導體結構，在某些實例中，此減小光電調變器之大小且提供適合於快速光電調變之波導。
諸如圖10之實例中之基板包括：一半導體1002；及一半導體之一表面上之一n型半導體1004之一表面。一n型半導體1004之表面導致光電調變器1000至一PIC中之整合之簡化。
圖11圖解說明用於一PIC之一光電調變器1100之部分之進一步實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1100替代100、400、700或1000遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。第一波導1130包括：與基板1150接觸之一第一n型半導體1106之一第一部分；第一n型半導體之第一部分上之一本質半導體1108之第一部分；本質半導體之第一部分上之n型半導體或一第二n型半導體1172之一第二部分；及n型半導體之第二部分上之p型半導體1174之一第一部分。p型半導體1174之第一部分與第一電極1114接觸。在某些實例中，n型半導體1172之第二部分係與n型半導體1106之第一部分相同之n型半導體，在其他實例中，n型半導體1172之第二部分不是與n型半導體1106之第一部分相同之n型半導體。第二波導1140包括：與基板1150接觸之n型半導體1116之一第三部分；n型半導體之第三部分上之本質半導體1118之一第二部分；本質半導體之第二部分上之n型半導體1182之一第四部分；及n型半導體之第四部分上之p型半導體1184之一第二部分。p型半導體1184之第二部分與第二電極1124接觸。在某些實例中，n型半導體1182之第四部分係與n型半導體1106之第三部分相同之n型半導體，在其他實例中，n型半導體1182之第四部分不是與n型半導體1106之第一部分相同之n型半導體。第一波導及第二波導之此結構各自提供一垂直(如圖解說明)n-i-n-p半導體結構，在某些實例中，此用於減小光電調變器之大小且用於提供適合於快速光電調變之波導。
圖12圖解說明用於一PIC之一光電調變器1200之部分之其他實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1200替代100、400、700、1000或1100遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。第一波導1230包括：與基板1250接觸之n型半導體1206之一第一部分；及n型半導體之第一部分上之一p型半導體1210之一第一部分。n型半導體之第一部分與第一電極1214接觸。第二波導1240包括：與基板1250接觸之n型半導體1216之一第二部分；及n型半導體之第二部分上之一p型半導體1220之一第二部分。n型半導體之第二部分與第二電極1224接觸。第一波導及第二波導之此結構各自提供一垂直(如圖解說明)n-p半導體結構，在某些實例中，此減小該結構之複雜性及製造成本。
圖13圖解說明用於一PIC之一光電調變器1300之部分之實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1300替代100、400、700、1000、1100或1200遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。圖13圖解說明用於一PIC之一實例光電調變器1300，其包括第一電極1314與第二電極1324之間的一固體介電材料1370及第一波導1330與第二波導1340之間的一固體電絕緣體1360。介電材料將影響第一電極與第二電極之間的電容及阻抗，且電絕緣體將影響第一波導與該第二波導之間的光學干涉。因此，介電材料及電絕緣體中之每一者允許針對調變器之效能而調諧此等性質。介電材料例如係一聚醯亞胺；然而，設想其他介電材料。電絕緣體例如係一固體經固化聚合物；然而，在其他實例中，可在第一波導1330與第二波導1340之間配置其他固體材料，諸如其他固體介電材料。在某些實例中，1380及1390係支撐第一電極及/或第二電極之區域之材料之部分。在某些實例中，1380及1390係相同塊體材料之部分。1380及1390例如係一聚醯亞胺；然而，設想其他介電材料或絕緣體。1380及1390例如包括一電絕緣體及/或一固體經固化聚合物，設想其他固體材料。
圖14示意性圖解說明根據實例在基板與第一電極或第二電極中之至少一者之間施加一電位差1494，此允許加偏壓於第一波導或第二波導中之至少一者。圖14亦圖解說明在第一電極與第二電極之間施加一第一電位差或一第二電位差(取決於電壓量值)1492。調變第一電極與第二電極之間的電位差會調變或改變跨越第一波導之電位差與跨越第二波導之電位差之間的差，且因此歸因於光電效應之第一波導與第二波導之間的有效光學路徑長度差。實例係以一推挽調變方法組態；然而，設想其他調變方法，諸如單一驅動。如將瞭解，此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1400遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。
圖15示意性圖解說明根據實例包括本文中闡述之實例之光電調變器1500之一光子積體電路1570。將光電調變器嵌入至諸如一PIC之一泛用光子平臺中允許光電調變器與其他組件之組合。該PIC可視為一單塊PIC，具有一單一單塊基板及其上之多個光學組件。熟悉此項技術者將瞭解，一PIC通常由一III-V半導體平臺形成。此一PIC在無光學輸入或輸出之情形中可被完全容納且係充分緊湊的，其可整合於諸如電腦及智慧電話之裝置中。供在一PIC中使用之一半導體平臺包括材料且根據該PIC之既定應用來製造。PIC之某些實例包括一波導結構以允許光以一所期望方式自PIC之一個部分傳播至另一部分。PIC之某些實例包括藉由至電極之適當電連接或PIC上之其他電觸點對PIC之組件進行外部控制之電路。在本文之實例中，且如下文進一步闡釋，第一電極1514及第二電極1524係用於控制調變之電路之電連接。如將瞭解，此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由1500遞增之相同元件符號來指代；此處亦適用此等特徵之對應闡述。
圖16圖解說明一PIC 1670之實例，其包括：本文中闡述之實例之光電調變器1600；一光源1680，其具有一光學輸出1640；一分光器1610，其用於將來自光源之光學輸出1640分光成一第一光學輸出1692及一第二光學輸出1691，且在分光後，將第一光學輸出1692引導至第一電極1614下面的第一波導且將第二光學輸出1691引導至第二電極1624下面的第二波導；及一光學組合器1630，其用於組合來自第一波導1694及第二波導1693之光以產生一光學輸出1650。光源之波長例如在10奈米與1 mm之間。在某些實例中，光源係一半導體雷射，例如，其允許將光源整合至與光電調變器相同之基板上。設想其他光源作為替代形式，諸如：一二極體、一固態雷射、一氣體雷射或一燈。例如，分光器及光學組合器包括一2x1多模干涉儀；然而，針對進一步實例，設想其他光學組合器及分光器，諸如：其他多模干涉儀，分束器、一光纖耦合器或一光纖分光器。
在實例中，光源與分光器之間的一連接、分光器與第一波導及第二波導之間的連接及光學組合器與第一波導及第二波導之間的一連接在不同實例中以不同方式達成。在某些實例中，此等連接係藉助波導而達成；然而，在其他實例中，設想其他連接，諸如自由空間傳播、光纖連接。在某些實例中，一漸縮波導連接：光源與分光器、分光器與第一波導及第二波導或光學組合器與第一波導及第二波導。
某些實例包括第一電極與光源之間的電絕緣體。此允許第一電極與光源之間的經減小電干擾。例如，一電絕緣體部分具有一充分低導電性以充分減小電極與源之間的串擾。
圖17示意性圖解說明用於光電調變之一系統之實例，其包括：如先前闡述之PIC 1770；及一控制器1796，其經組態以：在基板與第一電極或第二電極中之至少一者之間施加電位差，及在於第一電極與第二電極之間施加第一電位差與施加第二電位差之間切換。一控制器可係或包括一電源或驅動器以施加一直流(DC)及/或交流(AC)電位差。PIC包括光電調變器1700之部分及連接至第一電極及第二電極以及控制器之電連接1795。在某些實例中，第一電位差與第二電位差之間的電壓差係使得傳播穿過第一波導之光自傳播穿過第二波導之光相移180°。　　
圖18示意性圖解說明根據實例調變一光學信號之一方法：光源產生一輸入光學信號；分光器將輸入光學信號分光成至少一第一光學信號及一第二光學信號；控制器在基板與第一電極或第二電極中之至少一者之間施加電位差；控制器在第一電極與第二電極之間施加第一電位差；光學組合器組合來自第一波導之一第一光學信號與來自第二波導之一第二光學信號以輸出一輸出光學信號；及控制器在第一電極與第二電極之間自施加第一電位差切換以改為施加第二電位差以改變經組合光學信號之一強度。
圖19示意性圖解說明根據實例製造一光電調變器之一方法，其包括：提供基板；在基板之第一部分上至少部分地形成第一波導；在基板之第二部分上至少部分地形成第二波導；至少部分地形成第一電極；及至少部分地形成第二電極。用於至少部分地形成一基板、一波導、半導體之一部分或一電極之技術之實例係：金屬有機氣相磊晶、表面鈍化、光微影、離子植入、蝕刻、乾式蝕刻、離子蝕刻、濕式蝕刻、緩衝氧化物蝕刻、電漿蝕刻、電漿灰化、熱處理、退火、熱氧化、化學氣相沈積、原子層沈積、物理氣相沈積、分子束磊晶、雷射剝離、電化學沈積、電鍍或化學機械拋光。在某些實例中，如熟悉此項技術者將瞭解，作為圖案化之部分，使用蝕刻技術來移除材料之部分。在某些實例中，基板係用於包括光電調變器之一PIC之一單塊，此允許將光電調變器整合至更複雜電路中。
上述實例應理解為本發明之說明性實例。設想本發明之進一步實施例。舉例而言，本文中闡述之半導體、半絕緣體及絕緣體可係以下各項中之至少一者：磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GaSb)、氮化鎵(GaN)、砷化銦鎵(InGaAs)、砷化銦鋁(InAlAs)、砷化銦鋁鎵(InAlGaAs)、磷化銦鎵砷(InGaAsP)、矽(Si)、氮化矽(Si 3N 4)或氧化矽(SiO 2)；然而，設想其他半導體、半絕緣體及絕緣體材料。
設想根據隨附申請專利範圍之一光電調變器之進一步實例。舉例而言，除第一電極及第二電極外，光電調變器還包括一第三電極，在某些實例中，第三電極係漸縮的，例如，類似於上文闡述之第一電極之一漸縮。第三電極在以下各項中之至少一者上及/或與其接觸：第一波導、第二波導或基板。在某些實例中，第一電極不與第一波導接觸及/或第二電極不與第二波導接觸。在某些實例中，第一電極或第二電極中之至少一者在基板上，例如，與其接觸。在進一步實例中，第一電極、第二電極或第三電極中之至少一者與第一波導及第二波導兩者接觸。
圖20以剖面形式圖解說明用於一PIC之一光電調變器2000之實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由2000替代100、400、700、1000、1100、1200、1300或1500遞增之相同元件符號來指代。諸如圖20中圖解說明之彼等之實例包括在第一波導2030及第二波導2040上且與其接觸之一第一電極2014。第二電極2024及第三電極2096兩者皆在基板上且與其接觸。聚醯亞胺2097及2098之部分可存在於第一波導與第三電極之間及第二波導與第二電極之間，例如，如圖20中所展示。
圖21以平面圖形式圖解說明用於一PIC之一光電調變器2100之實例。此等實例之特徵類似於上文闡述之特徵，且將使用藉由2100替代100、400、700、1000、1100、1200、1300、1500或2000遞增之相同元件符號來指代。諸如圖21中圖解說明之彼等之實例組態有調變器，該調變器具有至少一個電容負載部分(例如，垂直於第一波導之光傳播軸線之平面2100C處的一部分)及至少一個電容卸載部分(例如，垂直於第一波導之光傳播軸線之平面2100D的一部分)。
應理解，在某些實例中，第一電極與第二電極之間的一第三電阻抗值不同於第一電阻抗值及第二電阻抗值中之至少一者。第三電阻抗值係沿著一進一步軸線，該進一步軸線垂直於第一波導之一光傳播軸線且平行於提取電阻抗值之其他軸線(例如，第一軸線及第二軸線)且沿著第一波導之光傳播軸線與其他軸線間隔開。在某些實例中，沿著光傳播軸線之電阻抗值之此不改變係藉由一特徵之部分(諸如一電極、波導、本質半導體部分或電極間分隔)係漸縮的，而特徵之另一部分不是漸縮的來達成。如此，舉例而言，一波導或電極之一中間部分不是漸縮的，而是特徵沿著其整個長度係漸縮的，如同其他實例之情形中那般。
本文中闡述各種實例，其中一或多個特徵(諸如一波導、電極、一波導之部分或一分隔)漸縮及/或在相對於一光傳播軸線之不同位置處具有一不同電阻抗值差。應瞭解：i)漸縮特徵(例如，一或多個電極及一或多個波導)之一特定組合、ii)沿著或相對於光傳播軸線之不同位置之間的差之一特定量值(換言之，電阻抗值之一改變程度)、iii)此一差朝向光電調變器之一輸出增加還是降低及/或iv)每一特徵之漸縮之一程度及/或方向(例如，其中一寬度、高度或分隔增加或降低之一方向)獨立地取決於所論述PIC之特定設計要求。舉例而言，在某些設計情況中，具有兩個漸縮電極、兩個漸縮波導及亦可能漸縮之本質半導體之分隔及/或部分之一光電調變器賦予光電調變器之輸入與輸出之間的一較佳電阻抗值改變。在其他實例中，較佳地可係電極漸縮但波導不漸縮。設想：本文中闡述之一或多個漸縮特徵可用於不同類型之光電調變器中，諸如一單相調變器、一共麵條線電極(CPS)調變器、一共面波導(CPW)調變器或一電容負載調變器，在某些實例中，該等調變器以一MZM組態使用。因此，可瞭解，本文中闡述之實例賦予一光電調變器且因此亦一PIC之一設計者額外自由度及變通性以提供具有一所期望效能之一光電調變器，尤其是對PIC設計具有規定尺寸之一泛用平臺。
應理解，關於任何一項實例所闡述之任一特徵可單獨或與所闡述之其他特徵結合使用，且亦可與實例中之任何其他實例或實例中之任何其他實例之任一組合之一或多個特徵結合使用。此外，亦可採用上文未闡述之等效物及修改，而不違背隨附申請專利範圍之範疇。
100:光電調變器 100A:平面、剖面 100B:平面、剖面 114:第一電極 124:第二電極 130:第一波導 140:第二波導 150:基板 400:第二波導 400A:平面、剖面 400B:平面、剖面 414:第一電極 424:第二電極 430:第一波導 440:第二波導 700A:平面、剖面 700B:平面、剖面 708:本質半導體 718:本質半導體 730:第一波導 740:第二波導 1000:光電調變器 1002:半導體 1004:n型半導體 1006:n型半導體 1008:本質半導體之第一部分 1010:第一p型半導體 1012:第二p型半導體 1014:第一電極 1016:n型半導體 1018:本質半導體 1020:第一p型半導體 1022:第二p型半導體 1024:第二電極 1030:第一波導 1040:第二波導 1100:光電調變器 1106:第一n型半導體、n型半導體 1108:本質半導體 1114:第一電極 1116:n型半導體 1118:本質半導體 1124:第二電極 1130:第一波導 1140:第二波導 1150:基板 1172:第二n型半導體、n型半導體 1174:p型半導體 1182:n型半導體 1184:p型半導體 1200:光電調變器 1206:n型半導體 1210:p型半導體 1214:第一電極 1216:n型半導體 1220:p型半導體 1224:第二電極 1230:第一波導 1240:第二波導 1250:基板 1300:光電調變器 1314:第一電極 1324:第二電極 1330:第一波導 1340:第二波導 1360:固體電絕緣體 1370:固體介電材料 1380:材料部分、聚醯亞胺、電絕緣體、固體經固化聚合物 1390:材料部分、聚醯亞胺、電絕緣體、固體經固化聚合物 1492:電位差 1494:電位差 1500:光電調變器 1514:第一電極 1524:第二電極 1570:光子積體電路 1600:光電調變器 1610:分光器 1614:第一電極 1624:第二電極 1630:光學組合器 1640:光學輸出 1650:光學輸出 1670:光子積體電路 1680:光源 1691:第二光學輸出 1692:第一光學輸出 1693:第二波導 1694:第一波導 1700:光電調變器 1770:光子積體電路 1795:電連接 1796:控制器 2000:光電調變器 2014:第一電極 2024:第二電極 2030:第一波導 2040:第二波導 2096:第三電極 2097:聚醯亞胺 2098:聚醯亞胺 2100:光電調變器 2100C:平面 2100D:平面 D5:所期望距離、分隔、第一分隔 D15:分隔、第二分隔 D101:第一距離 D102:第二距離 D111:寬度、第一寬度 D112:寬度、第一寬度 D122:寬度、第一寬度 D123:寬度、第一寬度 D131:寬度、第二寬度 D132:寬度、第二寬度 D141:寬度、第二寬度 D142:寬度、第二寬度 D401:高度 D402:高度 D405:高度 D407:高度 D415:高度 D417:高度 D451:高度 D452:高度 D761:高度 D762:高度 D771:高度 D772:高度 L101:光傳播軸線 L102:光傳播軸線 L401:光傳播軸線 L402:光傳播軸線 L701:光傳播軸線 L702:光傳播軸線 P100:二維平面 S101:縱向表面、表面 S102:表面 S103:表面 S104:表面 S401:表面 S402:表面 S403:表面 S404:表面 S701:表面 S702:表面
圖1示意性展示根據實例之一實例光電調變器之部分的平面100A處之一剖視圖及平面100B處之一剖視圖。 圖2示意性展示圖1之光電調變器之部分之一平面圖。 圖3示意性展示圖1之光電調變器之部分之一側視圖。 圖4示意性展示根據進一步實例之一實例光電調變器之部分的平面400A處之一剖視圖及平面400B處之一剖視圖。 圖5示意性展示圖4之光電調變器之部分之一平面圖。 圖6示意性展示圖4之光電調變器之部分之一側視圖。 圖7示意性展示根據進一步實例之一實例光電調變器之部分的平面700A處之一剖視圖及平面700B處之一剖視圖。 圖8示意性展示圖7之光電調變器之部分之一平面圖。 圖9示意性展示圖7之光電調變器之部分之一側視圖。 圖10至圖13示意性展示根據不同實例之不同光電調變器之部分之剖視圖。 圖14示意性展示根據實例之電位差之施加。 圖15示意性展示根據實例之一光子積體電路之一平面圖。 圖16示意性展示根據進一步實例之光子積體電路之一平面圖。 圖17示意性展示根據實例之用於光電調變之一系統之一平面圖。 圖18圖解說明根據實例調變一光學信號之一方法。 圖19圖解說明根據實例製造一光電調變器之一方法。 圖20示意性圖解說明根據進一步實例之具有共面波導(CPW)組態之一光電調變器。 圖21示意性圖解說明根據進一步實例之具有電容負載(CL)組態之一光電調變器。
100:光電調變器
100A:平面、剖面
100B:平面、剖面
114:第一電極
124:第二電極
130:第一波導
140:第二波導
150:基板
D5:所期望距離、分隔、第一分隔
D15:分隔、第二分隔
D101:第一距離
D102:第二距離
D111:寬度、第一寬度
D112:寬度、第一寬度
D122:寬度、第一寬度
D123:寬度、第一寬度
D131:寬度、第二寬度
D132:寬度、第二寬度
D141:寬度、第二寬度
D142:寬度、第二寬度
P100:二維平面
S101:縱向表面、表面
S102:表面
S103:表面
S104:表面

Claims (72)

  1. 一種用於一光子積體電路之光電調變器，其包括： 一基板； 該基板之一第一部分上之一第一波導； 一第一電極； 該基板之一第二部分上之一第二波導；及 一第二電極， 其中該第一電極與該第二電極之間的一第一電阻抗值不同於該第一電極與該第二電極之間的一第二電阻抗值，該第一電阻抗值沿著垂直於該第一波導之一光傳播軸線之一第一軸線，且該第二電阻抗值沿著垂直於該第一波導之該光傳播軸線之一第二軸線，該第一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第二軸線間隔開。
  2. 如請求項1之光電調變器，其中該第一波導包括： 一光學輸入；及 一光學輸出， 且該第二波導包括： 一光學輸入；及 一光學輸出， 其中該第一電阻抗值係在對應於該第一波導之該光學輸入之該第一電極之一部分與對應於該第二波導之該光學輸入之該第二電極之一部分之間，且該第二電阻抗值係在對應於該第一波導之該光學輸出之該第一電極之一部分與對應於該第二波導之該光學輸出之該第二電極之一部分之間。
  3. 如請求項2之光電調變器，其中： i)對應於該第一波導之該光學輸入之該第一電極之該部分與對應於該第二波導之該光學輸入之該第二電極之該部分係相對電極表面；或 ii)對應於該第一波導之該光學輸出之該第一電極之該部分與對應於該第二波導之該光學輸出之該第二電極之該部分係相對電極表面。
  4. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電阻抗值之量值不同於該第二電阻抗值之量值。
  5. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電阻抗值大於或小於該第二電阻抗值。
  6. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導係漸縮的。
  7. 如請求項6之光電調變器，其中沿著一第三軸線之該第一波導之一第一部分之大小小於沿著平行於該第三軸線之一第四軸線之該第一波導之一第二部分之大小，該第三軸線及該第四軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，且該第三軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第四軸線間隔開。
  8. 如請求項7之光電調變器，其中： i)該第三軸線及該第四軸線各自平行於最接近於該第一波導之該基板之一表面；或 ii)該第三軸線及該第四軸線各自垂直於最接近於該第一波導之該基板之該表面。
  9. 如請求項7或8之光電調變器，其中沿著一第五軸線之該第一波導之該第一部分之大小小於沿著平行於該第五軸線之一第六軸線之該第一波導之該第二部分之大小，該第五軸線及該第六軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，該第五軸線及該第六軸線各自垂直於該第三軸線，且該第五軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第六軸線間隔開。
  10. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第二波導係漸縮的。
  11. 如請求項10之光電調變器，其中沿著一第七軸線之該第二波導之一第一部分之大小小於沿著平行於第七軸線之一第八軸線之該第二波導之一第二部分之大小，該第七軸線及該第八軸線各自垂直於該第二波導之一光傳播軸線，且該第七軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第八軸線間隔開。
  12. 如請求項11之光電調變器，其中： i)該第七軸線及該第八軸線各自平行於最接近於該第二波導之該基板之一表面；或 ii)該第七軸線及該第八軸線各自垂直於最接近於該第二波導之該基板之該表面。
  13. 如請求項11或12之光電調變器，其中沿著一第九軸線之該第二波導之該第一部分之大小小於沿著平行於該第九軸線之一第十軸線之該第二波導之該第二部分之大小，該第九軸線及該第十軸線各自垂直於該第二波導之該光傳播軸線，該第九軸線及該第十軸線垂直於該第七軸線及第八軸線，且該第九軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第十軸線間隔開。
  14. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電極係漸縮的。
  15. 如請求項14之光電調變器，其中沿著一第十一軸線之該第一電極之一第一部分之大小小於沿著平行於該第十一軸線之一第十二軸線之該第一電極之一第二部分之大小，該第十一軸線及該第十二軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，且該第十一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第十二軸線間隔開。
  16. 如請求項15之光電調變器，其中： i)該第十一軸線及該第十二軸線各自平行於最接近於該第一波導之該基板之一表面；或 ii)該第十一軸線及該第十二軸線各自垂直於最接近於該第一波導之該基板之該表面。
  17. 如請求項15或16之光電調變器，其中沿著一第十三軸線之該第一電極之該第一部分之大小小於沿著一第十四軸線之該第一電極之該第二部分之大小，該第十三軸線平行於該第十四軸線，該第十三軸線及該第十四軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，該第十三軸線及該第十四軸線各自垂直於該第十一軸線，且該第十四軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第十三軸線間隔開。
  18. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第二電極係漸縮的。
  19. 如請求項18之光電調變器，其中沿著一第十五軸線之該第二電極之一第一部分之大小小於沿著一第十六軸線之該第二電極之一第二部分之大小，該第十五軸線及該第十六軸線各自垂直於該第二波導之該光傳播軸線，且該第十五軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第十六軸線間隔開。
  20. 如請求項19之光電調變器，其中： i)該第十五軸線及該第十六軸線各自平行於最接近於該第二波導之該基板之一表面；或 ii)該第十五軸線及該第十六軸線各自垂直於最接近於該第二波導之該基板之該表面。
  21. 如請求項19或20之光電調變器，其中沿著一第十七軸線之該第二電極之該第一部分之大小小於沿著一第十八軸線之該第二電極之該第二部分之大小，該第十七軸線及該第十八軸線各自垂直於該第二波導之該光傳播軸線，該第十七軸線及該第十八軸線各自垂直於該第十五軸線，且該第十八軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第十七軸線間隔開。
  22. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電極與該第二電極之間沿著該第一軸線之一第一分隔不同於該第一電極與該第二電極之間沿著該第二軸線之一第二分隔。
  23. 如請求項22之光電調變器，其中該第一分隔小於或大於該第二分隔。
  24. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導包括本質半導體之一第一部分。
  25. 如請求項24之光電調變器，其中該第一波導包括： 與該基板接觸之n型半導體之一第一部分； n型半導體之該第一部分上之本質半導體之該第一部分； 本質半導體之該第一部分上之一第一p型半導體之一第一部分；及 該第一p型半導體之該第一部分上之一第二p型半導體之一第一部分。
  26. 如請求項24之光電調變器，其中該第一波導包括： 與該基板接觸之n型半導體之一第一部分； n型半導體之該第一部分上之本質半導體之該第一部分； 本質半導體之該第一部分上之n型半導體之一第二部分；及 該第一n型半導體或一第二n型半導體之該第二部分上之p型半導體之一第一部分。
  27. 如請求項1至24中任一項之光電調變器，其中該第一波導或該第二波導中之至少一者分別包括： 與該基板接觸之n型半導體之一部分；及 n型半導體之該部分上之p型半導體之一部分。
  28. 如請求項24至26或如當依附於請求項24時之請求項27中任一項之光電調變器，其中本質半導體之該第一部分係漸縮的。
  29. 如請求項28之光電調變器，其中沿著一第十九軸線之本質半導體之該第一部分之一第一部分之大小不同於沿著平行於該第十九軸線之一第二十軸線之本質半導體之該第一部分之一第二部分之大小，該第十九軸線及該第二十軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，且該第十九軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第二十軸線間隔開。
  30. 如請求項29之光電調變器，其中： i)該第十九軸線及該第二十軸線各自平行於最接近於該第一波導之該基板之一表面；或 ii)該第十九軸線及該第二十軸線各自垂直於最接近於該第一波導之該基板之該表面。
  31. 如請求項29或30中任一項之光電調變器，其中沿著一第二十一軸線之本質半導體之該第一部分之該第一部分之大小小於沿著平行於該第二十一軸線之一第二十二軸線之本質半導體之該第一部分之該第二部分之大小，該第二十一軸線及第二十二軸線各自垂直於該第一波導之該光傳播軸線，該第二十一軸線及該第二十二軸線各自垂直於該第二十軸線，且該第二十一軸線沿著該第一波導之該光傳播軸線與該第二十二軸線間隔開。
  32. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第二波導包括本質半導體之一第二部分。
  33. 如請求項32之光電調變器，其中該第二波導包括： 與該基板接觸之n型半導體之一第三部分； n型半導體之該第三部分上之本質半導體之該第二部分； 本質半導體之該第二部分上之該第一p型半導體之一第二部分；及 該第一p型半導體之該第二部分上之該第二p型半導體之一第二部分。
  34. 如請求項32之光電調變器，其中該第二波導包括： 與該基板接觸之n型半導體之一第三部分； n型半導體之該第三部分上之本質半導體之該第二部分； 本質半導體之該第二部分上之n型半導體之一第四部分；及 該n型半導體之該第二部分上之p型半導體之一第二部分。
  35. 如請求項1至32中任一項之光電調變器，其中該第二波導包括： 與該基板接觸之n型半導體之一部分；及 n型半導體之該部分上之p型半導體之一部分。
  36. 如請求項32至34或如當依附於請求項32時之請求項35中任一項之光電調變器，其中本質半導體之第二層係漸縮的。
  37. 如請求項36之光電調變器，其中沿著一第二十三軸線之本質半導體之該第二部分之一第一部分之大小小於沿著平行於該第二十三軸線之一第二十四軸線之本質半導體之該第二部分之一第二部分之大小，該第二十三軸線及該第二十四軸線各自垂直於該第二波導之該光傳播軸線，且該第二十三軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第二十四軸線間隔開。
  38. 如請求項37之光電調變器，其中： i)該第二十三軸線及該第二十四軸線各自平行於最接近於該第二波導之該基板之一表面；或 ii)該第二十三軸線及該第二十四軸線各自垂直於最接近於該第二波導之該基板之該表面。
  39. 如請求項37或請求項38之光電調變器，其中沿著一第二十五軸線之本質半導體之該第二部分之該第一部分之大小小於沿著平行於該第二十五軸線之一第二十六軸線之本質半導體之該第二部分之該第二部分之大小，該第二十五軸線及該第二十六軸線各自垂直於該第二波導之該光傳播軸線，該第二十五軸線及該第二十六軸線各自垂直於該第二十四軸線，且該第二十五軸線沿著該第二波導之該光傳播軸線與該第二十六軸線間隔開。
  40. 如前述請求項中任一項之光電調變器，該基板包括： 一半絕緣體層；及 該半絕緣體層上之一n型半導體層。
  41. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電極在以下各項中之至少一者上：該第一波導或該基板。
  42. 如請求項41之光電調變器，其中該第一電極與該第一波導或該基板中之至少一者接觸。
  43. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第二電極在該第二波導或該基板中之至少一者上。
  44. 如請求項43之光電調變器，其中該第二電極與該第二波導或該基板中之至少一者接觸。
  45. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其包括一第三電極。
  46. 如請求項45之光電調變器，其中該第三電極在該第一波導、該第二波導或該基板中之至少一者上。
  47. 如請求項46之光電調變器，其中該第三電極與該第一波導、該第二波導或該基板中之至少一者接觸。
  48. 如請求項47之光電調變器，其中該第一電極、該第二電極或該第三電極中之至少一者與該第一波導及該第二波導接觸。
  49. 如請求項45至48中任一項之光電調變器，其中該第三電極係漸縮的。
  50. 如請求項42及44之光電調變器，其中與該第一電極接觸之該第一波導之一表面和與該第二電極接觸之該第二波導之一表面實質上共面。
  51. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導在該第一電極與該基板之該第一部分之間。
  52. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第二波導在該第二電極與該基板之該第二部分之間。
  53. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電極與該基板之該第一部分之間的一第一距離和該第二電極與該基板之該第二部分之間的一第二距離實質上相同，該第一距離及該第二距離各自垂直於該第一波導之一光傳播軸線。
  54. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其在該第一波導與該第二波導之間包括一電絕緣體。
  55. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其在該第一波導與該第二波導之間包括一流體、一氣體或空氣中之至少一者。
  56. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導與該第二波導之間相隔1 µm與50 µm之間。
  57. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導及該第二波導中之至少一者之一長度分別沿著該第一波導及該第二波導之該光傳播軸線在0.5 mm與5 mm之間。
  58. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中在垂直於該光傳播軸線且垂直於該第一電極與該基板之該第一部分之間的一距離截取時，該第一波導之寬度在0.5 µm與5 µm之間。
  59. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一波導或該第二波導中之至少一者包括InP。
  60. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其中該第一電極或該第二電極中之至少一者包括金。
  61. 如前述請求項中任一項之光電調變器，其在該第一電極與該第二電極之間包括一介電材料。
  62. 一種包括如前述請求項中任一項之光電調變器之光子積體電路。
  63. 如請求項62之光子積體電路，其經組態以在該基板與該第一電極或該第二電極中之至少一者之間施加一電位差。
  64. 如請求項62或63之光子積體電路，其經組態以在該第一電極與該第二電極之間施加一第一電位差或一第二電位差。
  65. 如請求項62至64中任一項之光子積體電路，其包括： 一光源； 一分光器，其用於對來自該光源之光進行分光，且在分光後，將該光引導至該第一波導及該第二波導；及 一光學組合器，其用於組合來自該第一波導及該第二波導之光。
  66. 如請求項65之光子積體電路，其中該光源係一半導體雷射。
  67. 如請求項65或66之光子積體電路，其在該第一電極與該光源之間包括電絕緣體。
  68. 一種用於光電調變之系統，其包括： 如請求項64或如當依附於請求項64時之請求項65至67中任一項之光子積體電路；及 一控制器，其經組態以： 在該基板與該第一電極或該第二電極中之至少一者之間施加一電位差，及 在於該第一電極與該第二電極之間施加該第一電位差與施加第二電位差之間切換。
  69. 如請求項68之用於光電調變之系統，該第一電位差與該第二電位差之間的一電壓差使得傳播穿過該第一波導之光自傳播穿過該第二波導之光相移180°。
  70. 一種使用如請求項68或69之系統調變一光學信號之方法，其包括： 該光源產生一輸入光學信號； 該分光器將該輸入光學信號分光成至少一第一光學信號及一第二光學信號； 該控制器在該基板與該第一電極或該第二電極中之至少一者時間施加該電位差； 該控制器在該第一電極與該第二電極之間施加該第一電位差； 該光學組合器組合來自該第一波導之一第一光學信號與來自該第二波導之一第二光學信號以輸出一輸出光學信號；及 該控制器在該第一電極與該第二電極之間自施加該第一電位差切換以改為施加該第二電位差以改變該經組合光學信號之一強度。
  71. 一種製造如請求項1至61中任一項之光電調變器之方法，該方法包括： 提供該基板； 在該基板之該第一部分上至少部分地形成該第一波導； 在該基板之該第二部分上至少部分地形成該第二波導； 至少部分地形成該第一電極；及 至少部分地形成該第二電極。
  72. 如請求項71之製造方法，其中該基板係用於包括該光電調變器之一光子積體電路之一單塊。
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