【技術實現步驟摘要】
本文討論的實施方式涉及光檢測器、光接收器和光收發器。
技術介紹
1、近年來，已經使用相干光通信技術在光纖通信網絡中實現了高速、大容量通信。在使用相干光通信技術的光接收器中，將由于長距離傳輸而致使光功率降低的接收光與光接收器內部生成的局部光發射混合后，通過光電探測器(pd)將混合后的接收光轉換為電流。結果，光接收器通過降低在pd之后生成的熱噪聲的影響，實現了高靈敏度接收。
2、然而，在光接收器中，接收靈敏度會隨著局部光發射的光功率的增大而增大，但當向pd輸入大光功率時，pd的響應速度會受到空間電荷效應的限制，使得難以執行高速通信。
3、在空間電荷效應中，當輸入到pd中的光生成電子空穴對時，這些載流子在pd中生成的電場會與pd上所施加的偏置(bias)相抵消，使所施加的偏置減小，并且將pd中的載流子運送到pd外部的力被減弱。結果，pd的響應速度降低。
4、另外，當pd中生成的電子空穴對的數量較多時，換句話說，在其中輸入功率較大的情況下，空間電荷效應變得顯著，因此，通過降低輸入功率，能夠減輕空間電荷效應。
5、作為降低輸入功率以減輕空間電荷效應的方法，例如，已知如下方法：在將光功率輸入到pd之前對光功率進行分割并將各個光束從兩個方向輸入到pd。
6、在pd中，光在傳播過程中被轉換成電子-空穴對，使得光功率隨著遠離pd的光輸入單元而減小。因此，在把要輸入的光功率分割成兩部分并從兩個方向輸入到pd的情況下，每個截面的光強度可以被抑制到大約一半，使得可以降低空間電荷效應的影響。結果
7、例如，采用波導型pd作為該pd。波導型pd包括集成在同一基板上的pd和引導光的光波導，并且將光從波導引導至pd來由pd執行光/電流的轉換。
8、波導型pd由絕緣體上硅(soi)基板的soi層和在其上外延生長的ge構成。在通信波段(例如c波段)，ge的帶隙比si窄，使得在ge中傳播的光在ge中被轉換成電子空穴對，并且通過由摻雜的si或電極提取電子空穴對來實現光電轉換。像ge這樣用于將光轉換成電子空穴對的層被稱為吸收層。吸收層是具有與光波導的帶隙不同的帶隙的部分，并且吸收將被轉換成電子空穴對的輸入光。
9、如上所述，波導型pd包括光波導和pd。光波導包括si基板、層壓在si基板上的埋氧層(box)層、形成在box層上的si光波導、以及覆蓋box層和光波導的緩沖層。通過對由si基板和box層形成的soi基板的soi層的si進行光刻蝕刻，在box層上形成si光波導。pd包括si基板、box層、ge吸收層、以及覆蓋box層和吸收層的緩沖層。吸收層連接到光波導，吸收來自光波導的信號光，并將信號光轉換為電子-空穴對。
10、例如在以下文獻中描述了相關技術：美國專利申請公開no.2019/0391006；a.beling、x.xie和j.c.campbell，“高功率高線性光電二極管(high-power?high-linearity?photodiodes)”，optica，第3卷，第3期，第328-338頁，2016年；jishi?cui等人，“通過優化光場分布實現具有高飽和功率的雙注入硅上鍺光電探測器(the?dual-injection?ge-on-si?photodetectors?with?high?saturation?power?by?optimizinglight?field?distribution)”，光通信(optics?communications)，第480卷，2021年2月1日，126467；xiao?hu等人，“具有橫向氮化硅波導的高速高功率鍺光電探測器(high-speedand?high-power?germanium?photodetector?with?a?lateral?silicon?nitridewaveguide)”，光子學研究(photonics?research)第9卷，第5期，第749-756頁(2021年)；daigao?chen等人，“基于錐形定向耦合器的寬帶、易于制造的偏振分束器(broadband,fabrication-tolerant?polarization?beam?splitters?based?on?a?tapereddirectional?coupler)”，ieee光子技術快報(photonics?technology?letters)，第28卷，第19期，2016年10月1日；yizhang等人，“無金屬鍺直接接觸的高響應度光電探測器(ahigh-responsivity?photodetector?absent?metal-germanium?direct?contact)”，光學快報(optics?express)第22卷，第9期，第11367-11375頁(2014年)；以及chia-mingchang等人，“硅光子中的高功率雙饋行波光電探測器電路”，光學快報(optics?express)，第23卷，2015年8月24日，22857。
11、在從兩個方向向波導型pd輸入光的情況下，pd中的吸收層中未轉換成電子-空穴對的殘留光將從不同于輸入端口的端口輸出。結果，從不同端口輸出的殘留光會逆向流動以成為反射光。當反射光進一步在外部光學裝置中反射時，會引起法布里-珀羅(fabry-perot)諧振，光電流因波長、溫度等的變化而變化，并且降低了光接收器的穩定性。
12、pd的吸收層中這種殘留光的回流主要是因為未被ge吸收層完全吸收的光作為殘留光穿過ge吸收層而引起的。
13、因此，在波導型pd中，可以通過增加ge吸收層的長度以使所有光束被吸收，來減少殘留光。然而，考慮到pd用作電子電路的電容器，隨著吸收層長度的增大，電容也會增大，并且rc時間常數也會增大。結果，響應速度受到限制。
14、因此，本專利技術的實施方式的一個方面的目的是提供能夠抑制pd中的殘留光回流的光檢測器等。
技術實現思路
1、根據實施方式的一方面，一種光檢測器包括光電探測器和模式濾波器。光電探測器將信號光轉換為電信號，并且包括兩個或更多個端口。模式濾波器包括兩個或更多個端口。光電探測器包括：第一端口，第一模式的信號光被輸入到第一端口；以及第二端口，第二模式的信號光被輸入到第二端口。模式濾波器包括連接到第一端口的第三端口，以及連接到第二端口的第四端口。模式濾波器使朝向第一端口的第一模式的信號光通過以從第三端口輸出，并且使朝向第二端口的第二模式的信號光通過以從第四端口輸出。模式濾波器去除將從第三端口輸入的第二模式的信號光，該第二模式的信號光是從第一端口輸出的。模式濾波器去除將從第四端口輸入的第一模式的信號光，該第一模式的信號光是從第二端口輸出的。
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1.一種光檢測器，所述光檢測器包括：
2.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
3.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
4.根據權利要求3所述的光檢測器，其中，
5.根據權利要求4所述的光檢測器，其中，
6.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
7.根據權利要求6所述的光檢測器，其中，
8.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
9.根據權利要求8所述的光檢測器，其中，
10.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
11.一種光接收器，所述光接收器包括利用光從信號光接收電信號的光接收器元件，其中，
12.一種光收發器，所述光收發器包括：
【技術特征摘要】
1.一種光檢測器，所述光檢測器包括：
2.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
3.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
4.根據權利要求3所述的光檢測器，其中，
5.根據權利要求4所述的光檢測器，其中，
6.根據權利要求1所述的光檢測器，其中，
7.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岡徹，
申請(專利權)人：富士通光器件株式會社，
類型：發明
國別省市：
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