對(duì)于結(jié)合波導(dǎo)來(lái)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行的調(diào)制，存在許多應(yīng)用領(lǐng)域，如例如，在通信技術(shù)、傳感器系統(tǒng)、圖像傳輸?shù)戎小＞唧w整合到半導(dǎo)體材料(如例如，硅、InP、GaAs)中的電光調(diào)制器在此發(fā)揮著重要作用?；诠璨▽?dǎo)的電光調(diào)制器由于構(gòu)成用于光學(xué)帶寬傳輸以便進(jìn)行所謂的片上通信、芯片到芯片通信、光纖通信等的關(guān)鍵部件而逐漸吸引興趣。相比迄今為止慣用的基于金屬的連接，使用光學(xué)連接有可能實(shí)現(xiàn)顯著更高的帶寬，具有適中的能耗。

已知用于這種傳輸鏈路的光調(diào)制器部件的各種設(shè)計(jì)。最有名的設(shè)計(jì)是馬赫-曾德調(diào)制器(Mach-Zehnder Modulator)(Optics Express(《光學(xué)快報(bào)》)，2007年第15期第660頁(yè)，劉等人)、，環(huán)形諧振器(《自然》(Nature)，2005年第435期第325頁(yè)，許等人)、以及法布里-珀羅諧振器(Fabry-Perot Resonator)(《光學(xué)快報(bào)》，2008年第16期第334頁(yè)，施密特等人)。

馬赫-曾德調(diào)制器通常用于高數(shù)據(jù)速率的消息傳輸。馬赫-曾德調(diào)制器的主要優(yōu)點(diǎn)在于高光學(xué)帶寬，即，諧振器相對(duì)于待調(diào)制的光的波長(zhǎng)變化的高公差以及(消光比的)可實(shí)現(xiàn)的高調(diào)制深度。

在基于波導(dǎo)的馬赫-曾德調(diào)制器(《光學(xué)快報(bào)》，2007年第15期第660頁(yè)，劉等人)中，光穿過(guò)調(diào)制器的至少一個(gè)臂中的電光材料?？梢酝ㄟ^(guò)施加電壓來(lái)改變電光材料的折射率(或者吸收)。因此，光波在所述臂中經(jīng)歷相移。如果相對(duì)于穿過(guò)調(diào)制器的另一個(gè)臂的光波的相移是π(或π的奇數(shù)整數(shù)倍)，則當(dāng)兩個(gè)波疊加時(shí)，在馬赫-曾德調(diào)制器的輸出端處發(fā)生相消干涉。調(diào)制器可以在相長(zhǎng)干涉狀態(tài)與相消干涉狀態(tài)之間進(jìn)行操作，也被稱(chēng)為振幅調(diào)制。此外，調(diào)制器結(jié)構(gòu)在相同振幅但不同相位的狀態(tài)之間進(jìn)行操作，也被稱(chēng)為相位調(diào)制。同樣，還有可能在這些狀態(tài)的組合之間進(jìn)行切換。這通常用于增大可使用符號(hào)來(lái)傳輸?shù)奈?而且，更高調(diào)制格式)。為了實(shí)現(xiàn)π的相移，光在電光材料中必須穿過(guò)路徑長(zhǎng)度(通常在數(shù)毫米到數(shù)厘米的范圍內(nèi))。馬赫-曾德調(diào)制器的所述路徑長(zhǎng)度和因此最小結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度取決于電光效應(yīng)的強(qiáng)度。

為了生成電光效應(yīng)，在半導(dǎo)體材料中，在波導(dǎo)中或附近的區(qū)域被摻雜。在此方面，通過(guò)示例的方式，在絕緣體上硅(Silicon-on-Insulator，SOI)波導(dǎo)中，借助于摻雜來(lái)產(chǎn)生p-i-n或p-n二極管結(jié)構(gòu)(Nature Photonics(《自然光子學(xué)》)，2010年第4期第518頁(yè)，里德等人)。使用這種二極管結(jié)構(gòu)，可以采用有針對(duì)性的方式來(lái)改變波導(dǎo)中的電荷載流子濃度。作為所謂的自由載流子等離子體色散效應(yīng)的結(jié)果，這導(dǎo)致波導(dǎo)中的折射率和吸收行為的變化(IEEE J.Quant.Electron.(《IEEE量子電子學(xué)雜志》)，2004年第23期第123頁(yè)，索里夫等人)。在這種情況下，通過(guò)在正向方向上向二極管施加電壓，有可能將電荷載流子注入到波導(dǎo)中(被稱(chēng)為注入)，或者通過(guò)在相反方向上向二極管施加電壓，有可能從波導(dǎo)中抽取電荷載流子(被稱(chēng)為耗盡)。

在根據(jù)“耗盡”原則的電光光調(diào)制器中，波導(dǎo)芯本身被p摻雜和/或n摻雜。通過(guò)減少光波導(dǎo)中的電荷載流子來(lái)調(diào)制光。已知的是，可以通過(guò)抽取耗盡調(diào)制器中的電荷載流子來(lái)實(shí)現(xiàn)非常高的調(diào)制速度。然而，對(duì)波導(dǎo)芯的摻雜導(dǎo)致高吸收并且因此導(dǎo)致高光損耗。

李Z.-Y.等人的出版物(《光學(xué)快報(bào)》，2009年第17期第15947頁(yè))公開(kāi)了耗盡調(diào)制器中的p-n二極管的可以用于相對(duì)于波導(dǎo)而延長(zhǎng)p-n結(jié)中的“耗盡區(qū)域”的長(zhǎng)度的交替p摻雜區(qū)域和n摻雜區(qū)域。因此，電光效應(yīng)可能增大，并且調(diào)制器的結(jié)構(gòu)大小可能由此減小。調(diào)制器的調(diào)制速度無(wú)法通過(guò)這種安排來(lái)增大。

從出版物“CMOS Compatible Fully Integrated Mach-Zehnder Interferometer in SOI Technology(SOI技術(shù)中的CMOS兼容的完全集成的馬赫-曾德干涉儀)”(IEEE Photonics Technology Letters(《IEEE光子技術(shù)快報(bào)》)，2000年6月第12卷第6期，P.戴恩斯等人)中已知具有根據(jù)專(zhuān)利權(quán)利要求1的前序部分所述的特征的注入調(diào)制器。

本發(fā)明基于對(duì)注入調(diào)制器進(jìn)行說(shuō)明的目的，在所述注入調(diào)制器中，有可能實(shí)現(xiàn)快速且大的調(diào)制效果以及同時(shí)相對(duì)低的光學(xué)衰減。

根據(jù)本發(fā)明借助于具有如專(zhuān)利權(quán)利要求1所述的特征的注入調(diào)制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種目的。在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器的有利構(gòu)型。

相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明提供了p摻雜部分位于所述波導(dǎo)的一側(cè)上——如在所述波導(dǎo)的縱向方向上并且相對(duì)于波導(dǎo)中心而觀察的，n摻雜半導(dǎo)體部分位于波導(dǎo)的另一側(cè)上，并且中間部分位于所述波導(dǎo)中心的區(qū)域中，所述半導(dǎo)體部分在每種情況下都在所述波導(dǎo)的所述波導(dǎo)中心的方向上相對(duì)于所述波導(dǎo)縱向方向橫向地延伸，并且所述p摻雜半導(dǎo)體部分——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的——在每種情況下都不與所述n摻雜半導(dǎo)體部分重疊。

根據(jù)本發(fā)明的注入調(diào)制器的顯著優(yōu)點(diǎn)可以在以下事實(shí)中看出：所述p摻雜半導(dǎo)體部分和所述n摻雜半導(dǎo)體部分可以由于它們的根據(jù)本發(fā)明的安排而被相對(duì)高地?fù)诫s，從而使得有可能在波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)相對(duì)強(qiáng)的電光效應(yīng)。在這種情況下，高摻雜半導(dǎo)體部分由于它們的無(wú)重疊安排而僅引起很少附加衰減。

優(yōu)選地，p摻雜半導(dǎo)體部分和n摻雜半導(dǎo)體部分分別并聯(lián)地電連接。

對(duì)于所述波導(dǎo)和所述二極管結(jié)構(gòu)的構(gòu)型，如果所述波導(dǎo)是包括波導(dǎo)抬高的脊部分以及如在脊縱向方向上所觀察的平行于所述脊部分走向的兩個(gè)相鄰腹板部分，所述p摻雜半導(dǎo)體部分位于所述兩個(gè)腹板部分中的一個(gè)腹板部分中，所述n摻雜半導(dǎo)體部分位于兩個(gè)腹板部分中的另一個(gè)腹板部分中，并且至少所述脊部分的中心不含所述p摻雜半導(dǎo)體部分和所述n摻雜半導(dǎo)體部分，則其被認(rèn)為是特別有利的。

對(duì)于在調(diào)制區(qū)域中的最小波導(dǎo)衰減，如果整個(gè)脊部分不含所述p摻雜半導(dǎo)體部分和所述n摻雜半導(dǎo)體部分，則其被認(rèn)為是有利的。

對(duì)于波導(dǎo)區(qū)域中的特別高的電場(chǎng)強(qiáng)度，如果所述p摻雜半導(dǎo)體部分形成p摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的齒部分，所述p摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的所述齒在所述波導(dǎo)縱向方向上被安排成距離彼此一定距離并且在每種情況下都從位于所述波導(dǎo)之外的公共接觸連接開(kāi)始延伸，在所述波導(dǎo)的所述波導(dǎo)中心的方向上相對(duì)于所述波導(dǎo)縱向方向從所述之外橫向地延伸；并且所述n摻雜半導(dǎo)體部分形成n摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的齒部分，所述n摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的所述齒在所述波導(dǎo)縱向方向上被安排成距離彼此一定距離并且從位于所述波導(dǎo)之外的公共接觸連接開(kāi)始延伸，在每種情況下都在所述波導(dǎo)的所述波導(dǎo)中心的方向上相對(duì)于所述波導(dǎo)縱向方向從所述之外橫向地延伸，則其被認(rèn)為是有利的。

優(yōu)選地，所述脊波導(dǎo)包括波導(dǎo)層以及下面的下包層。在所述脊波導(dǎo)的這種構(gòu)型的情況下，如果對(duì)所述n摻雜半導(dǎo)體部分的摻雜和對(duì)所述p摻雜半導(dǎo)體部分的摻雜在每種情況下都從所述脊波導(dǎo)的所述波導(dǎo)層的表面延伸遠(yuǎn)至所述下包層，則其是有利的。

優(yōu)選地，所述p摻雜半導(dǎo)體部分的寬度和所述n摻雜半導(dǎo)體部分的寬度在每種情況下都小于相同摻雜的相鄰半導(dǎo)體部分之間的距離；這種構(gòu)型將所述波導(dǎo)中的波導(dǎo)衰減保持很小。特別優(yōu)選地，半導(dǎo)體部分的寬度與相鄰半導(dǎo)體部分之間的距離的比率小于1/4。

對(duì)于所述半導(dǎo)體部分的構(gòu)型和安排，如果所述p摻雜半導(dǎo)體部分形成第一梳狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成部分并且所述n摻雜半導(dǎo)體部分形成第二梳狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成部分，則其被認(rèn)為是有利的。所述兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)的梳脊優(yōu)選地平行于所述波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)并且在每種情況下都優(yōu)選地距離所述脊波導(dǎo)的所述抬高脊部分一定距離。

所述梳脊在每種情況下都優(yōu)選地由金屬接觸連接形成或至少優(yōu)選地還包括所述金屬接觸連接。在接觸連接之下，同樣優(yōu)選地對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行摻雜。由硅化物組成的進(jìn)一步層例如可以位于接觸連接與半導(dǎo)體材料之間。

對(duì)于最小波導(dǎo)損耗，如果在所述中間部分的區(qū)域中的摻雜如此低以至于所述弱摻雜或未摻雜中間部分中的本征電荷載流子密度大于在所述中間區(qū)域中的摻雜，則其被認(rèn)為是有利的。

為了確保調(diào)制區(qū)域中的均勻調(diào)制，如果所述注入調(diào)制器不含諧振器并且所述波導(dǎo)總體上無(wú)諧振，則其被認(rèn)為是有利的。

同樣，對(duì)于所述波導(dǎo)縱向方向上的均勻調(diào)制，如果所述p摻雜半導(dǎo)體部分和所述n摻雜半導(dǎo)體部分——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的——相對(duì)于彼此以相鄰半導(dǎo)體部分之間的距離而偏移安排，則其被認(rèn)為是有利的。換言之，所述p摻雜半導(dǎo)體部分中的至少一個(gè)p摻雜半導(dǎo)體部分——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的——被中心地安排在傾斜地位于相對(duì)面的兩個(gè)n摻雜半導(dǎo)體部分之間，并且所述n摻雜半導(dǎo)體部分中的至少一個(gè)n摻雜半導(dǎo)體部分——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的——被中心地安排在傾斜地位于相對(duì)面的兩個(gè)p摻雜半導(dǎo)體部分之間，則其是有利的。

在注入調(diào)制器的一個(gè)特別優(yōu)選構(gòu)型中，提供了所述p摻雜半導(dǎo)體部分形成p摻雜梳狀結(jié)構(gòu)或者其構(gòu)成部分并且所述n摻雜半導(dǎo)體部分形成n摻雜梳狀結(jié)構(gòu)或者其構(gòu)成部分。所述p摻雜梳狀結(jié)構(gòu)優(yōu)選地被安排在所述波導(dǎo)的一側(cè)上，并且所述n摻雜梳狀結(jié)構(gòu)被安排在所述波導(dǎo)的另一側(cè)上。所述兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)的所述齒優(yōu)選地在每種情況下都在所述波導(dǎo)的所述波導(dǎo)中心的方向上對(duì)準(zhǔn)。所述p摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的所述齒不與所述n摻雜梳狀結(jié)構(gòu)的所述齒重疊——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的。

所述波導(dǎo)中心(優(yōu)選地整個(gè)波導(dǎo))優(yōu)選地不含尖齒。在所述脊波導(dǎo)的情況下，優(yōu)選地，所述脊波導(dǎo)的整個(gè)抬高的脊部分不含齒。

對(duì)于所述齒的構(gòu)型，如果所述齒的寬度比所述齒的長(zhǎng)度至少小四倍并且比相鄰齒之間的距離至少小四倍，則其被認(rèn)為是有利的。

所述注入調(diào)制器的所述波導(dǎo)優(yōu)選地形成MZI(馬赫-曾德干涉儀)結(jié)構(gòu)。在這種構(gòu)型的情況下，如果MZI結(jié)構(gòu)的臂中的至少一個(gè)臂配備有用于注入電荷載流子的二極管結(jié)構(gòu)，則其被認(rèn)為是有利的。

可替代地，以環(huán)形調(diào)制器的環(huán)來(lái)安排所述注入調(diào)制器的所述波導(dǎo)。

本發(fā)明此外涉及一種安排，所述安排包括如以上已經(jīng)描述的注入調(diào)制器以及輻射源。

在這種安排的情況下，如果所述p摻雜半導(dǎo)體部分彼此之間的距離以及所述n摻雜半導(dǎo)體部分彼此之間的距離在每種情況下都大于或小于所述輻射源的所述輻射的波長(zhǎng)的一半或者大于或小于所述一半的整數(shù)倍，則其是有利的。所述半導(dǎo)體部分之間大于或小于所述輻射的波長(zhǎng)的一半的距離確保：由于所述p摻雜半導(dǎo)體部分和所述n摻雜半導(dǎo)體部分的原因，有可能在經(jīng)調(diào)制的波導(dǎo)部分內(nèi)發(fā)生諧振形成并且實(shí)現(xiàn)了均勻調(diào)制——如在所述波導(dǎo)縱向方向上所觀察的。

本發(fā)明此外涉及一種用于調(diào)制光輻射的方法，其中，使用注入二極管結(jié)構(gòu)來(lái)將電荷載流子注入到波導(dǎo)的無(wú)諧振部分中，其中——除了波導(dǎo)衰減以外——在所述波導(dǎo)中引導(dǎo)的所述輻射的輻射強(qiáng)度恒定，或者從所述無(wú)諧振部分中抽取之前注入的電荷載流子。

根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于這種方法，提供了借助于二極管結(jié)構(gòu)從所述波導(dǎo)的一側(cè)執(zhí)行對(duì)空穴的注入或抽取并且從所述波導(dǎo)的另一側(cè)執(zhí)行對(duì)電子的注入或抽取，所述二極管結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)p摻雜半導(dǎo)體部分、至少兩個(gè)n摻雜半導(dǎo)體部分以及在所述p摻雜半導(dǎo)體部分與所述n摻雜半導(dǎo)體部分之間的至少一個(gè)弱摻雜或未摻雜中間部分，其中，所述p摻雜半導(dǎo)體部分位于所述波導(dǎo)的一側(cè)上——如在波導(dǎo)縱向方向上并且相對(duì)于波導(dǎo)中心而觀察的，所述n摻雜半導(dǎo)體部分位于所述波導(dǎo)的另一側(cè)上，并且所述中間部分位于波導(dǎo)中心的區(qū)域中，其中，所述半導(dǎo)體部分在每種情況下都在所述波導(dǎo)的所述波導(dǎo)中心的方向上相對(duì)于所述波導(dǎo)縱向方向橫向地延伸，并且

其中，所述p摻雜半導(dǎo)體部分——如在所述波導(dǎo)的所述縱向方向上所觀察的——在每種情況下都相對(duì)于所述n摻雜半導(dǎo)體部分而偏移并且無(wú)重疊。

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)參照以上關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的注入調(diào)制器而進(jìn)行的解釋。

以下在示例性實(shí)施例的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地解釋本發(fā)明；在此處的附圖中，通過(guò)示例的方式：

圖1示出了注入調(diào)制器的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述注入調(diào)制器中，注入二極管結(jié)構(gòu)的梳狀結(jié)構(gòu)被安排在待調(diào)制的波導(dǎo)之外，

圖2以橫截面示出了根據(jù)圖1的注入調(diào)制器，

圖3示出了注入調(diào)制器的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述注入調(diào)制器中，半導(dǎo)體部分延伸到波導(dǎo)區(qū)域中，

圖4以橫截面示出了根據(jù)圖3的注入調(diào)制器，

圖5示出了注入調(diào)制器的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述注入調(diào)制器中，可借助于二極管結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)制的波導(dǎo)形成馬赫—曾德干涉儀結(jié)構(gòu)，

圖6示出了注入調(diào)制器的進(jìn)一步示例性實(shí)施例，在所述注入調(diào)制器中，光波導(dǎo)形成馬赫—曾德干涉儀結(jié)構(gòu)，其中，干涉儀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)臂都配備有二極管結(jié)構(gòu)，并且

圖7示出了環(huán)形諧振器的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述環(huán)形諧振器中，波導(dǎo)的無(wú)諧振部分配備有二極管結(jié)構(gòu)。

在附圖中，為清晰起見(jiàn)，相同的參考標(biāo)記總是用于完全相同或可比較部件。

圖1示出了包括光波導(dǎo)20和二極管結(jié)構(gòu)30的注入調(diào)制器10。二極管結(jié)構(gòu)30包括第一梳狀結(jié)構(gòu)100(圖1中用于注入空穴的上梳狀結(jié)構(gòu))和第二梳狀結(jié)構(gòu)200(圖1中用于注入電子的下梳狀結(jié)構(gòu))。

第一梳狀結(jié)構(gòu)100配備有在波導(dǎo)20的方向上以手指狀方式從梳脊120開(kāi)始延伸的p摻雜半導(dǎo)體部分110。優(yōu)選地，p摻雜半導(dǎo)體部分110在波導(dǎo)20的方向上的程度的方向從梳脊120的縱向方向L開(kāi)始或相對(duì)于波導(dǎo)20的縱向方向L是垂直的。優(yōu)選地，梳脊120的縱向方向L和波導(dǎo)20的縱向方向L是平行的。波導(dǎo)20的縱向方向L與在波導(dǎo)中引導(dǎo)的光輻射P的傳播方向相對(duì)應(yīng)。

因此，以間隔開(kāi)的方式并且優(yōu)選地彼此平行地安排的p摻雜半導(dǎo)體部分110示意性地形成梳狀結(jié)構(gòu)100的齒，二極管結(jié)構(gòu)30一被激活，所述梳狀結(jié)構(gòu)的尖端111就用于注入空穴。

第二梳狀結(jié)構(gòu)200配備有在波導(dǎo)20的方向上從梳脊220開(kāi)始垂直于梳脊220的縱向方向L并且垂直于波導(dǎo)20的縱向方向L延伸的n摻雜半導(dǎo)體部分210。n摻雜半導(dǎo)體部分210以間隔開(kāi)的方式并且優(yōu)選地彼此平行地安排并且——在對(duì)二極管結(jié)構(gòu)30的操作期間——與其尖端211一起用于將空穴注入到波導(dǎo)20中或從所述波導(dǎo)中抽取空穴。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)在波導(dǎo)20中引導(dǎo)的輻射的均勻調(diào)制，二極管結(jié)構(gòu)30優(yōu)選地被安排在波導(dǎo)20的無(wú)諧振部分中，其中——除了波導(dǎo)衰減以外——在波導(dǎo)20中引導(dǎo)的輻射P的輻射強(qiáng)度至少大約恒定。

同樣地，對(duì)于對(duì)在波導(dǎo)20中引導(dǎo)的輻射P的均勻調(diào)制，在根據(jù)圖1的示例性實(shí)施例中，提供了第一梳狀結(jié)構(gòu)100的p摻雜半導(dǎo)體部分110相對(duì)于第二梳狀結(jié)構(gòu)200的n摻雜半導(dǎo)體部分210而偏移。優(yōu)選地，如在圖1中所示出的，選擇偏移，其方式為使得p摻雜半導(dǎo)體部分110的尖端111在每種情況下都位于n摻雜半導(dǎo)體部分210的尖端211之間，并且n摻雜半導(dǎo)體210的尖端211在每種情況下都位于p摻雜半導(dǎo)體部分110的指定尖端111之間。

優(yōu)選地，第一梳狀結(jié)構(gòu)100的梳脊120由完全或至少部分地設(shè)有金屬接觸連接的p摻雜半導(dǎo)體部分形成。優(yōu)選地，梳脊220相應(yīng)地由完全或至少部分地設(shè)有金屬接觸連接的n摻雜半導(dǎo)體材料形成。

根據(jù)圖1的注入調(diào)制器10可以例如被操作如下：

為了將電荷載流子注入到波導(dǎo)20的區(qū)域中，借助于電壓源或電流源U向二極管結(jié)構(gòu)30施加正向電壓，其結(jié)果是，就p摻雜半導(dǎo)體部分110而言，在波導(dǎo)20的方向上以及在第二梳狀結(jié)構(gòu)200的方向上發(fā)射空穴，并且就n摻雜半導(dǎo)體部分210而言，在波導(dǎo)20的方向上以及在p摻雜半導(dǎo)體部分110的方向上發(fā)射電子。注入到波導(dǎo)20的區(qū)域中的空穴和電子對(duì)波導(dǎo)20內(nèi)的折射率進(jìn)行修改，從而使得發(fā)生相位調(diào)制和——由于電荷載流子的原因——在波導(dǎo)20中引導(dǎo)的輻射的某個(gè)衰減。

如果所注入的電荷載流子旨在被盡可能快速地從波導(dǎo)20的區(qū)域中抽取以便引起調(diào)制的切換，則優(yōu)選地向二極管結(jié)構(gòu)30施加反向電壓，其結(jié)果是位于波導(dǎo)20的區(qū)域中的空穴和電子由第一梳狀結(jié)構(gòu)100和第二梳狀結(jié)構(gòu)200抽取。

圖2以沿著根據(jù)圖1的剖面線II-II的截面圖示出了根據(jù)圖1的注入調(diào)制器10。

可以看出，波導(dǎo)20優(yōu)選地是在波導(dǎo)層21中具體化的脊波導(dǎo)。波導(dǎo)層21位于下包層22上，為了在垂直方向上進(jìn)行波導(dǎo)的目的，所述下包層具有比波導(dǎo)層21更小的折射率。

為了橫向波導(dǎo)的目的，波導(dǎo)20設(shè)有脊部分23，所述脊部分與在左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)腹板部分24和25鄰接——如在波導(dǎo)的縱向方向上所觀察的。腹板部分24和25的腹板高度小于脊部分23中的高度。

圖2此外示出了p摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜部分210的安排。由于所選擇的剖面的原因，僅p摻雜半導(dǎo)體部分110位于所展示的平面中，并且因此，僅使用實(shí)線來(lái)展示了此部分。n摻雜半導(dǎo)體部分210在空間上沿著所選擇的觀察方向被安排在p摻雜半導(dǎo)體部分110之后，并且因此僅使用虛線來(lái)進(jìn)行展示。

換言之，在圖2中所選的線的類(lèi)型用于圖形地將以下事實(shí)可視化：如已經(jīng)關(guān)于圖1而提及的，p摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜半導(dǎo)體部分210不位于同一平面中，而是相對(duì)彼此偏移。

在根據(jù)圖1和圖2的示例性實(shí)施例中，對(duì)于在波導(dǎo)20中引導(dǎo)的輻射的最小衰減，選擇這兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)100和200的安排，其方式為使得p摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜半導(dǎo)體部分210的尖端111和211總是分別位于波導(dǎo)20的脊部分23之外。

對(duì)于盡可能有效地注入電子和空穴，選擇對(duì)p摻雜半導(dǎo)體部分110的摻雜和對(duì)n摻雜半導(dǎo)體部分210的摻雜，其方式為使得從波導(dǎo)層21的表面21a向下延伸到達(dá)下包層22。這種摻雜深度確保可以在腹板部分24和25的整個(gè)腹板高度的區(qū)域中使用電荷載流子來(lái)均勻地填充波導(dǎo)20。

圖3示出了就構(gòu)造而言與根據(jù)圖1和圖2的注入調(diào)制器10相對(duì)應(yīng)的注入調(diào)制器的一個(gè)示例性實(shí)施例。相比根據(jù)圖1和圖2的注入調(diào)制器，二極管結(jié)構(gòu)30的兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)100和200被安排成更靠近波導(dǎo)20。在此方面，在圖3中可以看出，分別地，兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)100和200的p摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜半導(dǎo)體部分210的尖端111和211恰好突出到波導(dǎo)20中。僅兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)100和200的梳脊120和220位于波導(dǎo)20之外。

由于p摻雜半導(dǎo)體部分110與n摻雜半導(dǎo)體部分210之間的更小距離的原因，在對(duì)二極管結(jié)構(gòu)30的操作期間，有可能實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)20內(nèi)的更大電場(chǎng)強(qiáng)度、由于對(duì)之前注入的電荷載流子的更快注入和抽取而產(chǎn)生的更高調(diào)制速度、以及在波導(dǎo)20內(nèi)的更高電荷載流子密度。不利的是對(duì)波導(dǎo)20中的光輻射P的由突出到波導(dǎo)20中的p摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜半導(dǎo)體部分210的那些部分引起的更高衰減；這是因?yàn)閮蓚€(gè)梳狀結(jié)構(gòu)100和200的齒端增大了波導(dǎo)衰減。

為了將衰減最小化，半導(dǎo)體部分110和210的寬度b被選擇為比半導(dǎo)體部分之間的距離A小得多。

對(duì)于其余部分，關(guān)于圖1和圖2的解釋在根據(jù)圖3的示例性實(shí)施例的情況下相應(yīng)地適用。

圖4以橫截面示出了根據(jù)圖3的沿著剖面線IV-IV的注入調(diào)制器10?？梢钥闯觯琾摻雜半導(dǎo)體部分110和n摻雜半導(dǎo)體部分210分別從腹板部分24和25開(kāi)始恰好延伸到波導(dǎo)20的脊部分23中。然而，弱摻雜或未摻雜中間結(jié)構(gòu)300仍在半導(dǎo)體部分110和210之間，所述中間結(jié)構(gòu)將半導(dǎo)體部分彼此分開(kāi)，并且光輻射——至少光輻射的主要部分——在所述中間結(jié)構(gòu)中被引導(dǎo)。

在圖4中，同樣可以看出，n摻雜半導(dǎo)體部分210相對(duì)于p摻雜半導(dǎo)體部分110沿著波導(dǎo)縱向方向偏移。通過(guò)圖4中的n摻雜半導(dǎo)體部分210的虛線來(lái)將這一點(diǎn)可視化。

圖5示出了包括兩個(gè)干涉儀臂410和420的MZI調(diào)制器400的一個(gè)示例性實(shí)施例。干涉儀臂之一(例如，干涉儀臂410)配備有如以上已經(jīng)在圖1至圖4中通過(guò)示例的方式解釋的注入調(diào)制器10。

一旦激活了注入調(diào)制器10，就有可能相對(duì)于在干涉儀臂420中所引導(dǎo)的輻射的相位而變更在干涉儀臂410中所引導(dǎo)的輻射的相位，從而使得在MZI調(diào)制器400的輸出端處發(fā)生振幅調(diào)制。

圖6示出了MZI調(diào)制器400的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述MZI調(diào)制器中，干涉儀臂410和420中的每個(gè)干涉儀臂都配備有如以上已經(jīng)關(guān)于圖1至圖4而解釋的注入調(diào)制器10。

圖7示出了環(huán)形調(diào)制器500的一個(gè)示例性實(shí)施例，在所述環(huán)形調(diào)制器中，波導(dǎo)20形成環(huán)形諧振器。在波導(dǎo)20的無(wú)諧振部分中提供如已經(jīng)關(guān)于圖1至圖4而解釋的注入調(diào)制器10。因此，以上的解釋相應(yīng)地適用于根據(jù)圖7的調(diào)制器10。

盡管已經(jīng)更具體地借助于優(yōu)選示例性實(shí)施例而詳細(xì)地展示和描述了本發(fā)明，但是盡管如此本發(fā)明并不受限于所公開(kāi)的示例，并且在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從其中得出其他變型形式。

參考標(biāo)記列表

10 注入調(diào)制器

20 波導(dǎo)

21 層

21a 表面

22 包層

23 脊部分

24 腹板部分

25 腹板部分

30 二極管結(jié)構(gòu)

100 上梳狀結(jié)構(gòu)

110 p摻雜半導(dǎo)體部分

111 尖端

120 梳脊

200 下梳狀結(jié)構(gòu)

210 n摻雜半導(dǎo)體部分

211 尖端

220 梳脊

300 中間部分

400 MZI調(diào)制器

410 干涉儀臂

420 干涉儀臂

500 環(huán)形調(diào)制器

A 距離

b 寬度

L 縱向方向

P 光輻射

U 電壓/電流源