220nm Si层上的高速Ge电吸收调制器实现

0 下载量 120 浏览量 更新于2024-08-29 收藏 1MB PDF 举报
"这篇论文介绍了一种56 Gbps高速锗电吸收调制器(Ge electro-absorption modulator,EAM),它基于硅基绝缘体上硅(silicon-on-insulator, SOI)平台,采用220纳米顶层硅结构。这种调制器通过选择性生长的三角形锗材料直接构建其锗波导部分,设计了一个不对称的p-i-n结以增强 Franz-Keldysh 效应,从而实现高效调制。在1610纳米波长下,该Ge EAM的插入损耗为6.2分贝,展示了高性能的电光特性。" 详细说明: 该研究重点在于开发一种高速、高效且工艺简单的锗电吸收调制器,用于光通信系统。电吸收调制器是光电子集成中的关键组件,它们能够通过改变光在材料中的吸收率来调制光信号,从而实现数据传输。在这个项目中,研究人员采用了一个特殊的结构设计,即蒸发耦合的锗波导电吸收调制器,其优点在于简化了制造流程。 在材料选择上,他们使用了220纳米厚的顶层硅的SOI平台,这种平台在光电子学领域广泛使用,因为它提供了良好的光子和电子性能。此外,他们创新地选择了选择性生长的三角形锗材料来构建调制器的波导部分。这种几何形状的选择有助于提高光与材料的相互作用效率,从而优化调制性能。 在设计上,他们引入了一个不对称的p-i-n结。在锗波导内部设置这样的结,可以有效地在材料中产生强烈的电场,这是利用Franz-Keldysh效应的关键。Franz-Keldysh效应是指在半导体中强电场的作用下,能带结构的弯曲导致吸收边的移动,从而改变光吸收特性。这种效应使得调制器能够在较小的电压下实现高效的光调制。 论文中提到,在1610纳米的波长下,Ge EAM的插入损耗仅为6.2分贝,这表明了该器件具有低损耗的特点,这对于长距离、高数据速率的通信至关重要。同时,该调制器展示了高速性能,能够达到56 Gbps的数据速率,这意味着它有潜力应用于未来超高速光通信网络。 这篇研究工作成功地开发出一种基于锗材料的高速电吸收调制器,它的简单制造工艺、低损耗特性和高速性能使其成为光电子集成领域的有前景的技术,对于推动下一代光通信技术的发展具有重要意义。