【技術實現步驟摘要】
本申請涉及光電子，具體而言，涉及一種熱光開關結構、熱光開關結構制備方法及光芯片。
技術介紹
1、熱光開關作為光電子技術中的關鍵組件，在光通信、光計算、光傳感和光存儲等領域具有重要應用。光通信系統中，熱光開關用于實現光路由、光開關和光分配功能，能夠有效地調控光信號的傳輸路徑和連接方式，提高光網絡的靈活性和可靠性。在光計算領域，熱光開關可用于構建光fpga（field?programmable?gate?array，現場可編程門陣列）和光子ai（artificial?intelligence，人工智能）系統，實現光學計算和信息處理，具有高并行處理能力和低延遲等優勢。
2、目前的熱光開關技術方案通常采用mzi（mach-zehnder?interferometer）干涉結構，通過在波導臂中引入熱移相器來調控光信號。然而，由于熱光開關只能加熱正向增加相位，工作時需要較高的發熱功率或較長的光波導組件，導致開關尺寸較大、能效較低且功耗較高，從而導致光芯片的光開關陣列密度較低，無法滿足目前的光信號控制需求。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請實施例的目的在于提供一種熱光開關結構、熱光開關結構制備方法及光芯片，以改善現有技術中存在的熱光開關尺寸較大、能效較低且功耗較高的問題。
2、為了解決上述問題，第一方面，本申請實施例提供了一種熱光開關結構，所述熱光開關結構包括：輸入端、輸出端、第一波導組件、第二波導組件和溫度調制組件；
3、所述第一波導組件和所述第二波導組件
4、所述溫度調制組件的發熱端連接所述第一波導組件，所述溫度調制組件的制冷端連接所述第二波導組件；
5、所述溫度調制組件用于基于電信號的調制，將所述第二波導組件的發熱量傳遞到所述第一波導組件，以控制所述第一波導組件加熱升溫，控制所述第二波導組件制冷降溫。
6、在上述實現過程中，通過溫度調制組件分別連接兩個并聯的波導組件，能夠將第二波到組件的發熱量傳遞到第一波導組件中，以使第一波導組件加熱升溫，且第二波導組件制冷降溫，從而通過升溫和降溫的處理結構，實現了移相器的正負雙向移向功能。能夠實現推挽式的熱光開關結構，通過溫度的控制對波導組件之間的相位差進行控制，在縮短器件尺寸的情況下達到開關所需的相位差，或在低功耗的情況下達到開關所需的相位差，有效地減少了器件成本、器件尺寸和所需功耗，從而提高了光芯片的光開關陣列密度，滿足多種不同類型的光信號控制需求。
7、可選地，其中，所述第一波導組件包括：第一光波導和第一電極；
8、在垂直于光信號傳輸平面的第一方向上，所述第一電極設置在所述第一光波導的頂部或側部；
9、所述第一電極與所述第一光波導之間設置有介質材料；
10、所述第一電極與所述溫度調制組件的所述發熱端連接，所述第一電極用于改變所述第一光波導的折射率。
11、在上述實現過程中，第一波導組件中可以包括對光信號進行傳輸的第一光波導以及對第一光波導的折射率進行調整的第一電極。第一電極可以設置在第一光波導的頂部或者側部，且第一光波導與第一電極之間設置有一定的間距以放置介質材料，從而有效地減少第一光波導的傳輸損耗。通過第一電極與溫度調制組件的發熱端的連接，以對第一電極的發熱功率進行改變，從而改變第一光波導的折射率，實現第一波導組件的加熱升溫功能。
12、可選地，其中，所述第二波導組件包括：第二光波導和第二電極；
13、在垂直于光信號傳輸平面的第一方向上，所述第二電極設置在所述第二光波導的頂部或側部；
14、所述第二電極與所述第二光波導之間設置有介質材料；
15、所述第二電極與所述溫度調制組件的所述制冷端連接，所述第二電極用于改變所述第二光波導的折射率。
16、在上述實現過程中，第二波導組件中可以包括對光信號進行傳輸的第二光波導以及對第二光波導的折射率進行調整的第二電極。第二電極可以設置在第二光波導的頂部或者側部，且第二光波導與第二電極之間設置有一定的間距以放置介質材料，從而有效地減少第二光波導的傳輸損耗。通過第二電極與溫度調制組件的制冷端的連接，以對第二電極的發熱功率進行改變，從而改變第二光波導的折射率，實現第二波導組件的制冷降溫功能。
17、可選地，其中，所述第一波導組件與所述第二波導組件之間的相位差；
18、其中，為光傳輸相位改變量，，為波導的折射率變化量，為所述第一光波導和所述第二光波導中加熱移相器的長度，為光信號的波長；為所述第一波導組件的相位變化量，為所述第二波導組件的相位變化量，，，為所述第一電極和所述第二電極的電極功率，為所述溫度調制組件的能效系數。
19、在上述實現過程中，熱光開關結構的開啟和關閉基于兩個波導組件之間的相位差控制，而兩個波導組件的相位差與多種參數相關，因此，本申請能夠在減小光波導的長度，或降低電極功率的情況下，達到實現開關功能所需的相位差，從而有效地減小了器件成本、器件尺寸和所需功耗。
20、可選地，其中，所述第一波導組件、所述溫度調制組件和所述第二波導組件的連接關系為串聯；所述溫度調制組件中的制冷粒子包括n型粒子和p型粒子，所述n型粒子和所述p型粒子交替設置。
21、在上述實現過程中，在第一波導組件、溫度調制組件和第二波導組件之間的連接關系為串聯的結構中，溫度調制組件中進行溫度調整的制冷粒子可以包括n型粒子和p型粒子，以通過n型粒子和p型粒子的交替設置分別實現熱傳遞的發熱和制冷功能。
22、可選地，其中，所述第一波導組件、所述溫度調制組件和所述第二波導組件的連接關系為并聯；所述溫度調制組件中的制冷粒子包括n型粒子或p型粒子。
23、在上述實現過程中，在第一波導組件、溫度調制組件和第二波導組件之間的連接關系為并聯的結構中，溫度調制組件中進行溫度調整的制冷粒子可以包括n型粒子或p型粒子，以通過單一性粒子的并聯連接分別實現熱傳遞的發熱和制冷功能。
24、可選地，其中，所述制冷粒子包括熱電材料。
25、在上述實現過程中，為了實現相應的溫度調制功能，制冷粒子可以包括多種類型的熱電材料，以對熱能和電能進行轉換。
26、可選地，其中，在光信號傳輸平面上，所述第一波導組件和/或所述第二波導組件的側面設置有隔熱槽；
27、所述隔熱槽用于隔離所述第一波導組件和所述第二波導組件之間的熱串擾。
28、在上述實現過程中，還可以在第一波導組件與第二波導組件設置相應的隔熱槽，以隔離第一波導組件與第二波導組件之間的熱串擾，從而對熱量進行隔離并將熱量約束在波導組件的附近，有效地增加了熱光效應，從而進一步地提高了熱管開關結構的能效。
29、第二方面，本申請實施例還提供了一種熱光開關結構制備方法，所述方法包括：
30、在絕緣層上并聯設置第一波導組件和第二波導組件；
31、通過溫度調制組件連本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種熱光開關結構，其特征在于，所述熱光開關結構包括：輸入端、輸出端、第一波導組件、第二波導組件和溫度調制組件；
2.根據權利要求1所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件包括：第一光波導和第一電極；
3.根據權利要求2所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第二波導組件包括：第二光波導和第二電極；
4.根據權利要求3所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件與所述第二波導組件之間的相位差；
5.根據權利要求1所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件、所述溫度調制組件和所述第二波導組件的連接關系為串聯；所述溫度調制組件中的制冷粒子包括N型粒子和P型粒子，所述N型粒子和所述P型粒子交替設置。
6.根據權利要求1所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件、所述溫度調制組件和所述第二波導組件的連接關系為并聯；所述溫度調制組件中的制冷粒子包括N型粒子或P型粒子。
7.根據權利要求5或6所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述制冷粒子包括熱電材料。
9.一種熱光開關結構制備方法，其特征在于，所述方法包括：
10.一種光芯片，其特征在于，所述光芯片包括如權利要求1-8中任一項所述的熱光開關結構。
...【技術特征摘要】
1.一種熱光開關結構，其特征在于，所述熱光開關結構包括：輸入端、輸出端、第一波導組件、第二波導組件和溫度調制組件；
2.根據權利要求1所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件包括：第一光波導和第一電極；
3.根據權利要求2所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第二波導組件包括：第二光波導和第二電極；
4.根據權利要求3所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件與所述第二波導組件之間的相位差；
5.根據權利要求1所述的熱光開關結構，其特征在于，其中，所述第一波導組件、所述溫度調制組件和所述第二波導組件的連接關系為串聯；所述溫度調制組件中的制冷粒子包括n型粒子和p型粒子，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊忠華，孫瑜，萬里兮，石先玉，
申請(專利權)人：成都萬應微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
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