一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法

技术特征：
1.一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，包括以下步骤：1)采用硅基电光开关单元，包括：设置开关单元所处材料平台；设置所述材料平台上的m输入n输出马赫-曾德干涉型电光开关单元；设置电光开关单元中的若干移相器，每个移相器包括一个以上的pin结相移臂；2)确定硅基电光开关单元状态切换时移相器间的相位差，同时满足移相器的损耗相等，计算获得每个移相器上的每个pin结相移臂的长度。2.根据权利要求1所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所述的硅基电光开关单元包括与所述移相器连接的相位偏置器件时，确定硅基电光开关单元的状态切换时移相器间的相位差，同时满足移相器的损耗相等，计算获得每个移相器上的每个pin结相移臂的长度。3.根据权利要求2所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所述的硅基电光开关单元为两输入两输出即2
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2，并且与所述移相器连接的相位偏置器件的相位偏置为π/2时，所述的移相器为两个相同的移相器，每个移相器上有两个pin结相移臂，为输入端pin结相移臂和输出端pin结相移臂，输入端pin结相移臂的长度为l1(v)，输出端pin结相移臂的长度为l2(v)；在开关单元的开态或关态下，每个移相器均只有一个pin结相移臂的pin结开启，并且两个移相器开启的pin结相移臂不同，确定硅基电光开关单元的状态切换时两个移相器间的相位差为
±
π/2，同时满足两个移相器损耗相等，计算获得每个移相器上的两个pin结相移臂的长度l1(v)、l2(v)。4.根据权利要求3所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，计算获得每个移相器上的两个pin结相移臂的长度l1(v)、l2(v)，具体包括：(v)，具体包括：其中λ为入射光波长，v为驱动电压，l1(v)、l2(v)分别是输入端pin结相移臂、输出端pin结相移臂的长度，
△
n1(v)、
△
n2(v)分别是在驱动电压下输入端pin结相移臂、输出端pin结相移臂的芯层硅材料中载流子浓度变化时材料中基模的有效折射率变化值，α1(v)(cm-1
)、α1(-v)(cm-1
)为在驱动电压下输入端pin结相移臂芯层硅材料中载流子浓度变化时材料对基模的吸收系数，α2(v)(cm-1
)、α2(-v)(cm-1
)为在驱动电压下输出端pin结相移臂芯层硅材料中载流子浓度变化时材料对基模的吸收系数；由此得到相位偏置器件的相位偏置为π/2的硅基2
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2电光开关单元在两种状态下的消光比xt1趋近于无穷，并满足以下关系：5.根据权利要求1所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所
述的硅基电光开关单元不包括相位偏置器件时，确定硅基电光开关单元的状态切换时移相器间的相位差，同时满足移相器损耗相等，计算获得每个移相器上的每个pin结相移臂的长度。6.根据权利要求5所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，当所述的硅基电光开关单元为两输入两输出即2
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2，所述的移相器为两个相同的移相器，每个移相器有两个pin结相移臂，为输入端pin结相移臂和输出端pin结相移臂，输入端pin结相移臂的长度为l3(v)，输出端pin结相移臂的长度为l4(v)；在开关单元的关态时，所有pin结相移臂的pin结均截止，在开关单元的开态时，每个移相器均只有一个pin结相移臂的pin结开启，并且两个移相器开启的pin结相移臂不同，确定硅基电光开关单元的状态切换时两个移相器的相位差为0或π，同时满足两个移相器损耗相等，计算求出每个移相器上的每个pin结相移臂的长度。7.根据权利要求6所述的超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，其特征在于，计算求出每个移相器上的每个pin结相移臂的长度，具体包括：求出每个移相器上的每个pin结相移臂的长度，具体包括：其中λ为入射光波长，v为驱动电压，l3(v)、l4(v)分别是输入端pin结相移臂、输出端pin结相移臂的长度，
△
n3(v)、
△
n4(v)分别是在驱动电压下输入端pin结相移臂、输出端pin结相移臂的芯层硅材料中载流子浓度变化时材料中基模的有效折射率变化值，α3(v)(cm-1
)、α3(-v)(cm-1
)为在驱动电压下输入端pin结相移臂芯层硅材料中载流子浓度变化时材料对基模的吸收系数，α4(v)(cm-1
)、α4(-v)(cm-1
)为在驱动电压下输出端pin结相移臂芯层硅材料中载流子浓度变化时材料对基模的吸收系数；由此可得到不包括相位偏置器件的硅基电光开关单元在两种状态下的消光比xt2趋近于无穷，并满足以下关系：

技术总结
本发明公开了一种超大消光比的硅基电光开关单元设计方法，采用硅基电光开关单元，包括：设置开关单元所处材料平台，设置在所述材料平台上的M


技术研发人员：武雅婷 储涛
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/22