谐振型光探测器及电子设备的制作方法

本申请属于探测器，尤其涉及一种谐振型光探测器及电子设备。

背景技术：

1、目前，在光通信飞速发展的今天，硅基光子集成芯片以其独特的优势发挥着重要的作用。硅基光电探测器作为连接光域和电域的桥梁，其带宽是限制系统通信容量的关键指标。此外，随着硅基光子学的不断发展，硅光集成系统的应用从最初的数字光传输延伸到模拟链路中，探测器的响应度、暗电流、饱和功率等其他指标也逐渐受到关注。然而，这些性能指标在器件设计上存在许多矛盾之处，很难同时兼顾。因此，如何针对性地优化硅基探测器，进而适用于不同应用场景，是一个非常重要的问题。目前，在硅基集成平台上实现光电探测的方法主要是引入与cmos工艺兼容的外延锗层。为了便于大规模系统集成，硅基锗探测器(germaniumphotodetector；gepd)的优化方案必须考虑工艺兼容性，这为优化设计带来了困难。在相干光通信，gepd需要接收较强的本地振荡光以实现osnr的提升；在模拟光通信领域，gepd需要接收经edfa放大后的光信号，并加以线性地光电转化，以实现宽带的射频信号放大。现有的gepd受限于电场屏蔽效应或空间电荷效应的制约，很难同时实现大带宽和高功率两种特性。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种谐振型光探测器及电子设备，旨在解决传统的光电探测器存在的难以同时实现大带宽和高功率两种特性的问题。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种谐振型光探测器，包括：衬底；光吸收部，所述光吸收部设置在所述衬底上；谐振光波导，所述谐振光波导用于接收外部输入的光信号，并将所述光信号耦合至各个所述光吸收部；所述光吸收部用于将所述光信号转换为电信号；所述谐振光波导的上表面不高于所述光吸收部上表面。

3、其中一实施例中，所述谐振光波导包括第一波导部和第二波导部；所述第一波导部用于接收外部输入的所述光信号并将所述光信号传输至所述第二波导部，所述第二波导部所述用于将所述光信号耦合至所述光吸收部。

4、其中一实施例中，所述第二波导部包括两个第一波导区和两个第二波导区；两个所述第一波导区设置在所述光吸收部的相对的两侧，两个所述第一波导区用于将所述光信号耦合至所述光吸收部，两个所述第二波导区用于将两个所述第一波导区相互连接以组成环形波导。

5、其中一实施例中，所述谐振型光探测器包括多个所述光吸收部，多个所述光吸收部沿第一水平方向间隔设置在所述衬底上；所述第二波导部包括多个第一波导区和多个第二波导区，多个所述第一波导区和多个所述光吸收部沿第一水平方向依次交替间隔设置；一个所述第二波导区连接在两个相邻的所述第一波导区之间，相邻的两个所述第一波导区之间仅设有一个所述第二波导区；多个所述第一波导区用于将所述光信号耦合至各个所述光吸收部，多个所述第二波导区用于将各个所述第一波导区相互连通。

6、其中一实施例中，所述光吸收部和所述第一波导区均沿第二水平方向延伸，所述第二水平方向垂直于所述第一水平方向。

7、其中一实施例中，所述光吸收部的材料为锗，所述谐振光波导的材料为氮化硅。

8、其中一实施例中，所述光吸收部的厚度为600nm～700nm，所述谐振光波导与所述衬底之间的间距小于400nm，所述第一波导区与所述光吸收部之间的间距小于400nm。

9、其中一实施例中，所述谐振型光探测器还包括电压偏置结构，所述电压偏置结构用于施加偏置电压；其中，所述电压偏置结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述光吸收部上，所述第二电极设置在所述衬底上。

10、其中一实施例中，所述谐振型光探测器还包括热调电极，所述热调电极用于调节所述谐振型光探测器的器件温度。

11、本申请实施例的第二方面提供了一种电子设备，包括如上述的谐振型光探测器。

12、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过使谐振光波导的上表面不高于光吸收部上表面，从而改善谐振型光探测器在内部的光场的分布，可以缓解空间电荷效应，提升谐振型光探测器的带宽和饱和功率。

技术特征：

1.一种谐振型光探测器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述谐振型光探测器，其特征在于，所述谐振光波导包括第一波导部和第二波导部；

3.如权利要求2所述谐振型光探测器，其特征在于，所述第二波导部包括两个第一波导区和两个第二波导区；

4.如权利要求2所述谐振型光探测器，其特征在于，所述谐振型光探测器包括多个所述光吸收部，多个所述光吸收部沿第一水平方向间隔设置在所述衬底上；

5.如权利要求3或4所述谐振型光探测器，其特征在于，所述光吸收部和所述第一波导区均沿第二水平方向延伸，所述第二水平方向垂直于所述第一水平方向。

6.如权利要求1至4任一项所述谐振型光探测器，其特征在于，所述光吸收部的材料为锗，所述谐振光波导的材料为氮化硅。

7.如权利要求3或4所述谐振型光探测器，其特征在于，所述光吸收部的厚度为600nm～700nm，所述谐振光波导与所述衬底之间的间距小于400nm，所述第一波导区与所述光吸收部之间的间距小于400nm。

8.如权利要求1至4任一项所述谐振型光探测器，其特征在于，所述谐振型光探测器还包括电压偏置结构，所述电压偏置结构用于施加偏置电压；

9.如权利要求1至4任一项所述谐振型光探测器，其特征在于，所述谐振型光探测器还包括热调电极，所述热调电极用于调节所述谐振型光探测器的器件温度。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的谐振型光探测器。

技术总结
谐振型光探测器及电子设备，谐振型光探测器包括：衬底；光吸收部，所述光吸收部设置在所述衬底上；谐振光波导，所述谐振光波导用于接收外部输入的光信号，并将所述光信号耦合至各个所述光吸收部；所述光吸收部用于将所述光信号转换为电信号；所述谐振光波导的上表面不高于所述光吸收部上表面。通过改善探测器在内部光场的分布，可以缓解空间电荷效应，提升探测器的带宽和饱和功率。

技术研发人员：周德,魏红振,郑学彦,向涛,吕肖刚,劳之豪,谢丰波,王德方
受保护的技术使用者：深圳市傲科光电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17