[发明专利]一种硅基PIN调制的TE0

说明书

一种基于硅基PIN调制的TE₀/TE₁多模电光开关，属于硅基光电子器件技术领域。由输入波导和输出波导、3‑dB耦合器、模式转换器、弯曲波导、移相器、楔形转换器、调制臂和电极组成，由下至上为硅衬底、硅基芯层和二氧化硅包层，楔形转换器、移相器和调制臂的芯层均为脊型结构。本发明所述的多模电光开关在1550nm的工作波长下，二氧化硅包层和硅基芯层的折射率分别为1.44和3.47。本发明2×2多模开关用到的3‑dB耦合器支持传输TE₀、TE₁两种输入光信号，当输入光为TE₁模式光时，通过一个模式转换器，转换为TE₀模式，再对其进行调制，相比于直接调制多模波导，可以提高调制效率，并且降低功耗。

技术领域

本发明属于硅基光电子器件技术领域，具体涉及一种基于硅基PIN调制的TE₀/TE₁多模电光开关。

背景技术

随着信息时代的快速发展，人类对互联网服务的需求急剧增加，需要构建一个大容量的数据通信中心。光互联逐渐取代电互连，光交换代替电交换。与电交换相比，光交换具有低串扰、低延时、大容量等优点，契合下一代数据中心对互联技术的需求。而硅基光子技术，具有与互补金属氧化物(Complementary Metal Oxide Semicondutor，CMOS)工艺生产线兼容、成本低、集成度高等优点，是实现大规模光子集成的工艺平台。

硅基光开关，作为光交换网络中的核心器件，相较于传统的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)开关，具有体积小、功耗低的优点，且相应速度更快、驱动电压更低，研究硅基光开关单元器件对未来构建高速光通信网络具有重要意义。

光开关种类繁多，根据其利用的物理效应可以分为热光开关、电光开关、磁光开关和声光开关。马赫增德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)型2×2电光开关，3-dB耦合器采用多模干涉仪(Multimode Interferometer,MMI)结构，具有大的工作带宽和良好的抗干扰能力。

现如今，光通信网络需要扩大容量来满足社会日益增加的信息需求，传统的单模电光开关只能传输一种模式，本发明提出一种支持传输TE₀、TE₁两种模式的3-dB耦合器，因为现阶段对高阶模的调制效率较低，因此，在调制臂中传输的光的模式依然为TE₀模式，相较于传统的两条调制臂，本发明采用四条调制臂，分别调制不同输入信号模式的光。

发明内容

为了解决背景技术中提到的问题，本发明提出了一种基于硅基PIN调制的TE₀/TE₁多模电光开关。本发明所述多模电光开关基于硅基集成光电子学技术，具有高集成度、与CMOS工艺相兼容、可以大规模制造的特点，因此具有十分重要的实用价值。