集成器件及其行波電極阻抗匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成器件及其行波電極阻抗匹配方法，該方法包括以下步驟：將集成器件的行波電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中的信號線和地線之間分別串聯一個電感；其中，電感的大小根據硅基電光調制器的實際阻抗值與實現硅基電光調制器阻抗匹配的數值的差值大小確定。本發(fā)明，實現了對集成器件的行波電極單位長度電感的提高，進而提高了整體的特征阻抗實現集成器件的行波電極的阻抗匹配，減少了電信號的反射，增加了帶寬。
【專利說明】集成器件及其行波電極阻抗匹配方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成器件，具體涉及集成器件及其行波電極阻抗匹配方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的不斷進步和發(fā)展，人類對信息的需求量越來越大，現代社會信息數據 量呈現指數式的爆發(fā)增長，光通信網絡技術的迅猛發(fā)展為這一難題的解決提供了可靠有效 的方案。光調制器是這一領域的核心器件之一，能對不同波長光信號進行實時選擇處理， 傳統(tǒng)基于鈮酸鋰材料的電光高速調制器往往外形尺寸較大，在5-10厘米的量級，同時功耗 也較大，這些缺點明顯不利于通信系統(tǒng)的小型化和低功耗化，因此研宄高調制帶寬、高消光 比、低功耗、易集成及低成本的光調制器具有重要現實意義。
[0003] 目前的電光調制器主要分為：利用直接電光效應的LiNb03調制器、GaAs調制器、 聚合物調制器、利用多量子阱電吸收原理的InP調制器以及利用等離子色散效應的硅基電 光調制器等。其中：LiNb03調制器具有較高的電光系數、較低的偏置電壓，且技術成熟，目 前商用LiNb03調制器在光纖通信系統(tǒng)中已達到40Gb/s的傳輸速率。但其調制長度長，體 積大，與傳統(tǒng)微電子工藝兼容性差，不易實現高密度、低成本集成的缺點限制了其在短距離 光互連通信中的應用。III-V族（GaAs、InP等）電光調制器，雖然體積小，易于和其它光電 器件如III-V族激光器、探測器集成，但調制效率低，調制帶寬小。聚合物調制器電光系數 和調制速度近年來得到不斷提高，較低的穩(wěn)定性、較高的光損耗以及復雜的工藝條件仍制 約其商用化的應用。而硅基光調制器的優(yōu)點在于其低廉的制造成本以及高性能的光電子集 成特性，與CMOS工藝的兼容性。硅基電光調制器一般通過等離子體色散電光效應來改變光 波導的折射率而實現電光信號的調制，這一結構需要通過一個PN結來改變其中自由載流 子的分布。由于PN結的引入會帶來調制器整體的大電容特性，對于硅基電光調制器其電極 的設計需要特別關注阻抗匹配，如果阻抗不匹配會導致信號產生很大的反射從而降低整個 硅基電光調制器的帶寬。
[0004] 硅基電光調制器中用來傳輸電信號的傳輸線特征阻抗和單位長度上電感與電容 比值的開方數值成正比，因此為了減小硅基電光調制器本身與信號源之間的反射信號需要 使得硅基電光調制器的阻抗為50歐姆，從而實現阻抗匹配。由于硅基電光調制器本身的調 制機理和結構決定了其單位長度的電容值較大，所以其特征阻抗一般都比較低，遠達不到 阻抗匹配條件所要求的50歐姆，由于阻抗不匹配會導致電信號的反射較大，進而影響硅基 電光調制器的效率和帶寬，所以對于硅基電光調制器的大電容特性，需要對硅基電光調制 器的行波電極進行特殊的設計來實現阻抗匹配，增加帶寬。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是解決現有的集成器件由于具有大電容特性導致阻 抗不匹配，電信號的反射較大，進而影響集成器件帶寬的問題。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種集成器件的行波電 極阻抗匹配方法，包括以下步驟：
[0007] 將集成器件的行波電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中的信號線和地 線之間分別串聯一個電感；
[0008] 其中，電感的大小根據硅基電光調制器的實際阻抗值與實現硅基電光調制器阻抗 匹配的數值的差值大小確定。
[0009] 在上述方法中，每段中的信號線和地線之間串聯的電感結構相同或不同。
[0010] 在上述方法中，所述集成器件為硅基電光調制器。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種集成器件，包括行波電極，所述行波電極包括信號線和地線， 所述行波電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中的信號線和地線之間分別串聯一 個電感。
[0012] 在上述集成器件中，所述電感呈條形片狀。
[0013] 在上述集成器件中，所述電感包括上下布置的兩個U片，兩個U片的開口端的相鄰 部通過第一條形片連接，且其中一個U形片的開口端的另一側連接有第二條形片。
[0014] 在上述集成器件中，所述電感整體呈片狀，由一根條形金屬片依次彎折形成多層 相互嵌套式結構，且相鄰金屬片之間設有間隙。
[0015] 在上述集成器件中，所述電感整體呈矩形片狀。
[0016] 在上述集成器件中，所述電感由相對間隔設置的上層結構和下層結構組成，所述 上層結構整體呈片狀，由一根條形金屬片依次彎折形成多層相互嵌套式結構，且相鄰金屬 片之間設有間隙，所述下層結構與所述上層結構相同。
[0017] 在上述集成器件中，所述集成器件為硅基電光調制器。
[0018] 本發(fā)明，通過將集成器件的行波電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中 的信號線和地線之間分別串聯一個電感，其中，電感的大小根據硅基電光調制器的實際阻 抗值與實現硅基電光調制器阻抗匹配的數值的差值大小確定，實現了對集成器件的行波電 極單位長度電感的提高，進而提高了整體的特征阻抗實現集成器件的行波電極的阻抗匹 配，減少了電信號的反射，增加了帶寬。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種集成器件及其行波電極阻抗匹配方法流程圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例提供的未添加電感結構的傳統(tǒng)硅基電光調制器的行波電極 結構示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例提供的要周期性的添加在硅基電光調制器行波電極上的大 電感結構示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例提供的對硅基電光調制器的行波電極進行周期劃分的示意 圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實施例提供的分段添加了大電感結構的行波電極示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做出詳細的說明。
[0025] 本發(fā)明實施例提供了一種集成器件的行波電極阻抗匹配方法，如圖1所示，包括 以下步驟：
[0026] 步驟101、根據硅基電光調制器實際阻抗值與實現硅基電光調制器阻抗匹配的數 值的差值大小來確定需要增加的電感結構的電感大小。
[0027] 圖2為未添加電感結構的硅基電光調制器的行波電極結構示意圖，如圖2所示，為 兩種目前用在硅基電光調制器中的傳統(tǒng)行波電極結構，圖2左側為GSG型的電極，其兩側是 地線，中間是信號線；圖2右側為GS型的電極，兩側分別為信號線和地線。由于硅基電光調 制器的有源區(qū)結構具有較大的電容，所以其特征阻抗較低，一般遠低于阻抗匹配要求的50 歐姆，這樣在阻抗不匹配的情況下硅基電光調制器就會有較大的反射系數，信號產生很大 的反射，進而影響硅基電光調制器的效率和帶寬。
[0028] 為了減小信號的反射，需要對行波電極進行一定的改進來實現阻抗匹配，由公式
【權利要求】
1. 集成器件的行波電極阻抗匹配方法，其特征在于，包括以下步驟： 將集成器件的行波電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中的信號線和地線之 間分別串聯一個電感； 其中，電感的大小根據硅基電光調制器的實際阻抗值與實現硅基電光調制器阻抗匹配 的數值的差值大小確定。
2. 如權利要求1所述的集成器件的行波電極阻抗匹配方法，其特征在于，每段中的信 號線和地線之間串聯的電感結構相同或不同。
3. 如權利要求1所述的集成器件的行波電極阻抗匹配方法，其特征在于，所述集成器 件為娃基電光調制器。
4. 集成器件，包括行波電極，所述行波電極包括信號線和地線，其特征在于，所述行波 電極在其長度方向上按周期劃分為多段，每段中的信號線和地線之間分別串聯一個電感。
5. 如權利要求4所述的集成器件，其特征在于，所述電感呈條形片狀。
6. 如權利要求4所述的集成器件，其特征在于，所述電感包括上下布置的兩個U片，兩 個U片的開口端的相鄰部通過第一條形片連接，且其中一個U形片的開口端的另一側連接 有第二條形片。
7. 如權利要求4所述的集成器件，其特征在于，所述電感整體呈片狀，由一根條形金屬 片依次彎折形成多層相互嵌套式結構，且相鄰金屬片之間設有間隙。
8. 如權利要求7所述的集成器件，其特征在于，所述電感整體呈矩形片狀。
9. 如權利要求4所述的集成器件，其特征在于，所述電感由相對間隔設置的上層結構 和下層結構組成，所述上層結構整體呈片狀，由一根條形金屬片依次彎折形成多層相互嵌 套式結構，且相鄰金屬片之間設有間隙，所述下層結構與所述上層結構相同。
10. 如權利要求4-9任一項所述的集成器件，其特征在于，所述集成器件為硅基電光調 制器。
【文檔編號】G02F1/01GK104516127SQ201410841501
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權日:2014年12月30日
【發(fā)明者】李淼峰, 肖希, 王磊, 邱英, 陳代高 申請人:武漢郵電科學研究院