本發(fā)明涉及光調(diào)制，具體涉及一種折疊型pin光調(diào)制器。

背景技術(shù)：

1、光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（optical?neural?network,?onn）是一種利用光子而非電子來進(jìn)行信息處理的計算架構(gòu)。與傳統(tǒng)的電子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，onn具有高速并行處理能力、低功耗的潛在優(yōu)勢。光計算芯片的性能與功耗依賴于架構(gòu)和片上光器件。因此，選取高性能低功耗的有源光器件，包括激光器、光調(diào)制器和探測器至關(guān)重要。其中，調(diào)整器能夠在光計算芯片中用于對輸入光信號的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2、目前，常用的調(diào)制器通常有以下技術(shù)路線：

3、1）基于相位調(diào)節(jié)對光進(jìn)行調(diào)節(jié)

4、例如，專利申請cn202410544529.3公開了一種基于薄膜鈮酸鋰平臺的折疊型電光調(diào)制器，其包括光波導(dǎo)、金屬電極、交叉波導(dǎo)、多模干涉耦合器和鈮酸鋰氮化硅硅層間耦合器。

5、例如，專利申請cn202080079772.2公開了一種光調(diào)制器，其具有彼此平行地設(shè)置的第一和第二波導(dǎo)的馬赫曾德爾光波導(dǎo)、和控制在馬赫曾德爾光波導(dǎo)中傳播的光的相位的信號電極。第一和第二波導(dǎo)具有第二波導(dǎo)的線寬比第一波導(dǎo)的線寬窄的第一區(qū)間、和第一波導(dǎo)的線寬比第二波導(dǎo)的線寬窄的第二區(qū)間。第一區(qū)間和第二區(qū)間在彎曲部發(fā)生切換。

6、又例如專利申請cn202411202416.1公開了一種緊湊型薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片，該芯片包括波導(dǎo)光路和調(diào)制電極，而波導(dǎo)光路包括端面耦合結(jié)構(gòu)和干涉光路。

7、再例如，專利申請cn202320288592.6還公開了電光調(diào)制器。例如，專利申請cn202111403724.7公開了一種新型馬赫曾德爾電光調(diào)制器。

8、上述調(diào)制器主要是通過相位調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)合束的光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)。具體地，其采用雙線波導(dǎo)相配合，以借助雙線波導(dǎo)的干涉效應(yīng)在兩個波導(dǎo)中形成相位差，進(jìn)而借助相位差實現(xiàn)對光的強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。但是，申請人注意到，這種雙線波導(dǎo)存在調(diào)制結(jié)構(gòu)較長，尺寸偏大等缺陷。

9、另一方面，現(xiàn)有工藝中的小型化設(shè)計通常著重應(yīng)用于鈮酸鋰調(diào)制器件，但是薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的工藝成熟度較低，在實際應(yīng)用過程中仍然面臨著較大的局限性。

10、2）引入異質(zhì)材料形成異質(zhì)結(jié)，新的半導(dǎo)體材料的帶隙小于硅，從而減小帶隙

11、例如，專利申請cn201210383495.1公開了一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，該半導(dǎo)體光學(xué)器件在本征區(qū)頂部引入了異質(zhì)材料，也即另一種半導(dǎo)體材料，例如sige化合物層，形成異質(zhì)結(jié)，新材料的帶隙小于硅，從而達(dá)到帶隙減小的目的。

12、但是，這種增加異質(zhì)材料的方案將會涉及特殊的材料生長、沉積過程，由此導(dǎo)致工藝復(fù)雜度顯著增大。

13、因此，當(dāng)前亟需一種成本低、體積小的調(diào)整器件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種折疊型pin光調(diào)制器，部分地解決或緩解現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，能夠提高調(diào)制效率，控制器件體積。

2、為了解決上述所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一方面，在于提供了一種折疊型pin光調(diào)制器，所述光調(diào)制器采用隔離式的梯度區(qū)域分布設(shè)置摻雜區(qū)，對應(yīng)地，所述光調(diào)制器包括：

4、第一結(jié)構(gòu)層；

5、在所述第一結(jié)構(gòu)層的上表面間隔地設(shè)置第一金屬過孔和第二金屬過孔；

6、所述第一結(jié)構(gòu)層在對應(yīng)于第一金屬過孔和第二金屬過孔的位置，分別設(shè)置有第一一類摻雜區(qū)、第一二類摻雜區(qū)；

7、所述第一結(jié)構(gòu)層在所述第一一類摻雜區(qū)、第一二類摻雜區(qū)之間形成有調(diào)制區(qū)；其中，所述調(diào)制區(qū)包括：

8、設(shè)置在所述第一結(jié)構(gòu)層上的至少兩個一類波導(dǎo)，所述一類波導(dǎo)為于所述第一結(jié)構(gòu)層上表面向外凸起設(shè)置的結(jié)構(gòu)，所述一類波導(dǎo)的兩側(cè)形成隔離區(qū)；

9、相鄰的兩個一類波導(dǎo)通過二類波導(dǎo)相連接；

10、在鄰近所述第一金屬過孔的至少一個隔離區(qū)上對應(yīng)設(shè)置有第二一類摻雜區(qū)，在鄰近所述第二金屬過孔的至少一個隔離區(qū)上設(shè)置有第二二類摻雜區(qū)；并且，摻雜區(qū)的兩側(cè)與所述相鄰一類波導(dǎo)之間預(yù)留有一定的間隔，以在所述摻雜區(qū)和所述一類波導(dǎo)之間形成有隔離部。

11、在一些實施例中，每個隔離區(qū)均設(shè)置有一個摻雜區(qū)。

12、在一些實施例中，摻雜區(qū)包括：多個摻雜子區(qū)域，且相鄰摻雜子區(qū)域之間預(yù)留有一定的間隔，以在所述摻雜子區(qū)域之間形成子隔離部，所述子隔離部為未經(jīng)摻雜處理的本征半導(dǎo)體。

13、在一些實施例中，摻雜區(qū)的寬度不小于250nm。

14、在一些實施例中，還包括：

15、設(shè)置在至少一個所述隔離區(qū)上的隔離槽，所述隔離槽可以填充低折射率的介質(zhì)，所述介質(zhì)的折射率滿足以下規(guī)則：1＜介質(zhì)的折射率＜所述一類波導(dǎo)的包層的折射率。

16、在一些實施例中，至少一個二類波導(dǎo)包括：

17、第一弧形波導(dǎo)；

18、兩個直線波導(dǎo)，兩個所述直線波導(dǎo)的第一端分別連接在第一弧形波導(dǎo)的兩端，兩個直線波導(dǎo)的第二端則分別連接至對應(yīng)的所述一類波導(dǎo)。

19、在一些實施例中，至少一個二類波導(dǎo)還包括：

20、設(shè)置在直線波導(dǎo)和第一弧形波導(dǎo)之間的第二弧形波導(dǎo)，所述第二弧形波導(dǎo)用于連接直線波導(dǎo)與第一弧形波導(dǎo)；并且所述第一弧形波導(dǎo)和第二弧形波導(dǎo)的弧形方向相反。

21、在一些實施例中，包括：

22、第一折疊圖形，其中，兩個相鄰的一類波導(dǎo)與一個二類波導(dǎo)形成第一折疊圖形，所述第一折疊圖形的端部形成夾角區(qū)域，所述夾角區(qū)域為由相鄰設(shè)置的直線波導(dǎo)、第二弧形波導(dǎo)、第一弧形波導(dǎo)連線所形成弧形開口；

23、第二折疊圖形，其中，另外兩個相鄰一類波導(dǎo)與對應(yīng)的一個二類波導(dǎo)106形成第二折疊圖形，所述第二折疊圖形的端部形成有類圓形圖案，所述類圓形圖案由對應(yīng)直線波導(dǎo)、第一弧形波導(dǎo)連線形成，且所述類圓形圖案設(shè)置在所述夾角區(qū)域內(nèi)。

24、在一些實施例中，在直線波導(dǎo)靠近一類波導(dǎo)的一端設(shè)置有過渡部，所述過渡部可以為由所述第一結(jié)構(gòu)層沿直線波導(dǎo)的方向向外延伸形成的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，且所述過渡部的第一端至第二端的寬度逐漸減小。

25、在一些實施例中，還包括：設(shè)置在一類波導(dǎo)和直線波導(dǎo)之間的側(cè)向擴(kuò)散抑制結(jié)構(gòu)，所述側(cè)向擴(kuò)散抑制結(jié)構(gòu)包括：波導(dǎo)層，所述波導(dǎo)層可以包括：氧化硅層，以及沉積在所述氧化硅層上的單晶硅層；沿所述波導(dǎo)層的長度方向呈周期性地對單晶硅層進(jìn)行刻蝕，以間隔地形成多個刻蝕區(qū)，且刻蝕區(qū)兩側(cè)的單晶硅層則形成對應(yīng)的凸起部。且多個凸起部的寬度從波導(dǎo)層的兩端至中間的方向逐漸減小。

26、有益技術(shù)效果：

27、本發(fā)明提出了一種基于隔離式的梯度區(qū)域（即分區(qū)摻雜）一方面能夠降低電壓功耗，另一方面這種梯度區(qū)域分布也能夠整體限制調(diào)制區(qū)的寬度。

28、進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種基于隔離式的梯度區(qū)域所設(shè)置的交錯折疊的pin調(diào)制器。需要理解的是，調(diào)制器中相鄰兩行波導(dǎo)在寬度方向上需要形成一定間距（例如，對于兩個等寬的波導(dǎo)而言，其間隔大約需要達(dá)到3μm左右），以避免波導(dǎo)之間形成串?dāng)_。由此，調(diào)制區(qū)的寬度也將隨著增大，這樣導(dǎo)致調(diào)制區(qū)兩側(cè)的必要電壓也隨之增大，損耗也將增多。此外，申請人注意到，波導(dǎo)的折疊處也容易產(chǎn)生損耗。對此，本發(fā)明提出了一種基于隔離式的梯度區(qū)域所設(shè)置的交錯折疊的pin調(diào)制器，這種梯度區(qū)域設(shè)計能夠提升調(diào)制效率，降低電壓的大小。