基于非对称的马赫—增德干涉仪的CMOS兼容的热补偿器

摘 要：本文提出一种新型的基于非对称的马赫-增德干涉仪的CMOS兼容的热补偿器，能补偿大多数具有正热光效应的硅基光电子集成器件，虽然该热补偿器由硅基的马赫-增德干涉仪组成，但却具有负热光系数，且可直接通过现有CMOS工艺制作，为半导体光集成器件提供一种热稳定方式。

关键词：硅基光电子；集成光路；CMOS工艺；负热光系数；热补偿器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.049

1 引言

与一般的硅基光电子集成器件相比，该基于非对称的马赫-增德干涉仪的热补偿器，不仅仅可以兼容传统CMOS工艺，还能提供负热光系数，将它与传统的硅基光波导集成在一起，通过合理的设计，可以实现整个系统不受环境温度的影响，这为集成光路的设计不受外界温度影响提供了良好的基础。

2 原理

热补偿器由两个不同臂的马赫-增德干涉仪组成，两臂都为SOI基（即基于绝缘体的硅晶片）条形光波导，第一臂和第二臂的长度分别为L1和L2，整个马赫-增德干涉仪是非对称的；假设输入马赫-增德干涉仪的光场为Ein，光波长为λ，经过3dB分束器（可以由多模干涉仪组成）后被分为相等的两部分E1和E2，再分别经过第一、二臂之后输出E3=a1E1exp（iθ1）和E4=a2E2exp（iθ2），这里，a1和a2分别是第一臂和第二臂的传输损耗系数，第一臂和第二臂的光有效折射率分别为neff1和neff2，由此可计算出两臂的传输相位θ1和θ2；

3 仿真实验分析

下面设计实现热补偿器，并利用该补偿器补偿一段普通光波导的热光效应，从而实现整个系统不受外界环境温度的影响；普通光波导……