Перспективные конструкции электро-оптических модуляторов на кремнии

Abstract

Электро-оптические модуляторы (ЭОМ) являются обязательным, ключевым компонентом систем передачи информации с использованием светового излучения. Большие потери при передаче электрических сигналов на частотах f ≥ 10 ГГц посредством обычной металлической разводки и большая скоростью передачи данных по оптоволокну (теоретический предел 1014бит/с) определяют актуальность разработок приборов данного типа. Мотивация изготовления ЭОМ на кремнии обусловлена: 1) физическими свойствами системы Si/SiO2, 2) возможностью изготовления волноводов на основе пленок кремния-на-изоляторе и 3) возможностью использования хорошо разработанной КМОП-технологии. Это, в свою очередь: 1) упрощают процесс интеграции для кремниевой фотоники (включая возможность формирования гибридных устройств со встраиванием разных материалов в КНИ-волновод), 2) обеспечивают недорогую платформу для промышленного производства систем оптической связи и 3) дает возможность изготовления оптико-электрических интегральных схем (сетей) чипового масштаба [1,2]. Самый распространенный метод модуляции световой волны, используемый в настоящее время в кремниевых устройствах, основан на эффекте дисперсии свободных носителей заряда [2, 3]. Известными методами изменения концентрации свободных носителей заряда являются их инжекция, обогащение или истощение (обеднение) в p-n-диодных или емкостных МОП-структурах. Поэтому в последние десятилетия велась интенсивная разработка кремниевых ЭОМ с разными конструктивнотехнологическими решениями. В данной работе представлен анализ конструктивно-технологических особенностей современных кремниевых модуляторов на основе p-n-диодов в инжекции, обеднении и емкостных МОП-структур. Показаны наиболее перспективные конструкции.