高效硅光调制器的新型条带加载波导光学相位调制器

" Strip-loaded waveguide-based optical phase shifter for high-efficiency silicon optical modulators" 本文提出了一种基于异质条形加载波导的新型硅光相位调制器结构，该结构建立在光子学硅绝缘体（SOI）平台上。这种设计利用无刻蚀的SOI层和加载的条形特性，旨在提升大型晶圆上硅光调制器的性能和一致性。通过在具有垂直PN二极管结构的SOI层上加载非晶硅条，实现了这种相位调制器。与传统的基于半蚀刻脊形波导的横向PN相位调制器相比，这种相位调制器的调制效率提高了1.5倍以上，并且能够实现超过20GHz的高速操作。 在硅光子学领域，相位调制器是关键组件之一，用于改变光信号的相位，进而实现数据编码和传输。传统的横向PN相位调制器通常采用半蚀刻脊形波导结构，其调制效率受限于材料和结构设计。而新的条形加载波导相位调制器则通过引入非晶硅条，优化了能量传递和电光转换效率。非晶硅具有良好的电光特性，可以更有效地响应电场变化，从而增强光相位的调控。 文章中提到的无刻蚀SOI层是另一个创新点。传统的SOI制造过程通常涉及到复杂的刻蚀步骤，这可能导致制造过程中的不均匀性和性能损失。无刻蚀的SOI层减少了这些工艺问题，提升了大面积晶圆上器件的性能一致性。 此外，垂直PN二极管结构的使用有助于提高调制速度。相比于传统的横向结构，垂直结构可以缩短电荷载流子的迁移路径，从而减少电光响应时间，实现更高的工作频率。这使得新型相位调制器能够满足高速光通信系统的需求。 这项研究提出的新型条形加载波导相位调制器通过优化结构设计，有效提高了调制效率和工作速度，为硅光子学领域的高性能、大规模集成光调制器提供了新的解决方案。这一创新技术对提升光通信系统的数据传输速率和能效具有重要意义，有望在未来光通信网络中得到广泛应用。