Si基光子器件的p-i-n电学结构模型及分析
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陈伟伟(1986-),女,浙江温州,博士,讲师 ,主要从事光波导器件及其在系统应用方面的研究.

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国家“863”计划(2012AA012203)、国家自然科学基金(61228501,1)、教育部博士点基金(20120101110054)、浙江省科技厅公益性技术应用研究计划(2013C31083)、浙江省教育厅科研(Y201327494)和宁波市自然科学基金(2013A610005)资助项目 (1.宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211; 2.浙江大学 信息与电子工程学系 ,唐仲英传感材料与应用研究中心,浙江 杭州 310027; 3.浙江南方通信集团股份有限公司 ,浙江 湖州 313009)


Modeling and analysis of pin diodes for Si based waveguidedevices
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    摘要:

    为了设计研制基于载流子色散效应的Si基光子器件 ,本文针对Si基光子器件的电学结构,利用Silvaco的器件仿真工具Atlas,并根据 载流子色散理论, 结合有限差分(FD)法,建立了基于p-i-n结的电学结构模型。 同时,为了提高模型的实 际应用水平,采用0.18μm CMOS工艺线制作Si基马赫-曾德尔调制器(MZM), 并进行相应的实验验证与分析。本文工作将为从物理层面上优化Si基光子器件设计提供帮助 。

    Abstract:

    Silicon waveguide devices based on free-carrier dispersion are key co mponents for realizing high-speed optical communications and optical interconnections.In thi s paper,the silicon waveguide device using a lateral p-i-n diode configuration is modeled.We nume rically analyze the electrical and optical properties of the silicon waveguide device.A two-dimensional simulation package,Atlas from Silvaco,is employed to simulate the steady state and transient behaviors of the lateral p-i-n diode.According to the change of the electron and hole distributions caused by an applied voltage,the induced real refractive index an d optical absorption coefficient variations produced by free-carrier dispersion at a wavelength of 1.55μm are obtained. From the values of the refractive index and optical absorption coefficient varia tions,the finite-difference (FD) method is then used for the calculation of the effective index and optical losses.Meanwhile,in order to verify the established model,a n electro-optic intensity modulator based on the Mach-Zehnder interferometer,in which phase-sh ifters are embedded with the same p-i-n diodes,is fabricated on a silicon-on-insulator (SOI) wafer by a 0.18μm standard commercial CMOS line.Our calculations indicate that this work can be used to optimize the design of silicon electro-optic device.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈伟伟,赵勇,杨承霖,钱伟,杨铁权,杨建义. Si基光子器件的p-i-n电学结构模型及分析[J].光电子激光,2014,(1):8~12

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  • 收稿日期:2013-06-23
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