Inj ektionsmodulator Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektionsmodulator zur Modulation optischer Strahlung.

Für die Modulation optischer Signale in Verbindung mit Wellenleitern gibt es vielfache Anwendungsbereiche, wie bei- spielsweise in der Kommunikationstechnologie, der Sensorik, der Bildübertragung etc. Insbesondere in Halbleitermateria ^¬ lien (wie z. B. Silizium, InP, GaAs) integrierte elektroopti- sche Modulatoren spielen dabei eine bedeutende Rolle. Elekt- rooptische Modulatoren, basierend auf Silizium-Wellenleitern, gewinnen zunehmend an Interesse, da diese eine Schlüsselkom ^¬ ponente für optische Breitbandübertragung für die sogenannte On-Chip, Chip-to-Chip, Faser-Kommunikation etc. darstellen. Mit optischen Verbindungen lassen sich wesentlich höhere Bandbreiten, bei moderatem Energieverbrauch, verglichen mit den bisher üblichen metallbasierten Verbindungen erreichen.

Es sind verschiedene Bauformen für Lichtmodulatorbauteile für solche Übertragungsstrecken bekannt. Die bekanntesten Bauformen sind Mach-Zehnder Modulatoren (Liu et al . , Optics Ex- press, 15, 660, 2007), Ringresonatoren (Xu et al . Nature,

435, 325, 2005) und Fabry-Perot-Resonatoren (Schmidt et al . , Optics Express, 16, 334, 2008) .

In der Nachrichtenübertragung mit hohen Datenraten werden häufig Mach-Zehnder Modulatoren eingesetzt. Der große Vorteil von Mach-Zehnder Modulatoren liegt in der großen optischen Bandbreite, d. h. der hohen Toleranz der Modulatoren gegenüber Wellenlängenänderungen des zu modulierenden Lichts und der hohen erzielbaren Modulationstiefe (des Extinktions ^¬ verhältnisses) .

Bei den Mach-Zehnder Modulatoren auf Wellenleiterbasis (Liu et al . Optics Express, 15, 660, 2007) durchläuft das Licht in mindestens einem Arm des Modulators ein elektrooptisches Ma ^¬ terial. Der Brechungsindex (oder auch die Absorption) des e- lektrooptischen Materials lässt sich durch Anlegen einer Spannung variieren. Dadurch erfährt die Lichtwelle in diesem Arm eine Phasenverschiebung. Beträgt die Phasenverschiebung π (oder ein ungerades, ganzzahliges Vielfaches von π) gegenüber der Lichtwelle, die den anderen Arm des Modulators durch ^¬ läuft, kommt es bei der Überlagerung der beiden Wellen zu einer destruktiven Interferenz an einem Ausgang des Mach- Zehnder Modulators. Der Modulator kann zwischen Zuständen konstruktiver und destruktiver Interferenz betrieben werden, auch Amplituden-Modulation genannt. Des Weiteren kann die Modulatorstruktur auch zwischen Zuständen gleicher Amplitude, aber unterschiedlicher Phase betrieben werden, auch Phasenmo- dulation genannt. Ebenfalls kann auch zwischen Kombinationen dieser Zustände geschaltet werden. Dies wird in der Regel zur Erhöhung der mit einem Symbol übertragbaren Bits (auch höhere Modulationsformate) verwendet. Um eine Phasenverschiebung von π zu erreichen, muss das Licht eine Wegstrecke, üblicherweise im Millimeter- bis Zentimeterbereich, im elektrooptischen Material durchlaufen. Diese Wegstrecke und damit die minimale Baulänge eines Mach-Zehnder Modulators sind abhängig von der Stärke des elektro-optischen Effekts. Zur Erzeugung des elektrooptischen Effekts werden im Halbleitermaterial Bereiche im oder nahe des Wellenleiters dotiert. So wird beispielsweise in Silicon-On-Insulator (SOI) Wellenleitern durch Dotierung eine p-i-n oder auch p-n Diodenstruk- tur erzeugt (Reed et al . , Nature Photonics, 4, 518, 2010). Unter Verwendung solcher Dioden-Strukturen kann die Ladungsträgerkonzentration in den Wellenleitern gezielt verändert werden. Dies führt durch den sogenannten Free-Carrier-Plasma- Dispersion Effekt zu einer Veränderung des Brechungsindex so ^¬ wie des Absorptionsverhaltens im Wellenleiter (Soref et al . , IEEE J. Quant. Electron., 23, 123, 2004) . Dabei können durch Anlegen einer Spannung an die Diode in Durchlassrichtung Ladungsträger in den Wellenleiter injiziert werden (genannt In- jektion), oder durch Anlegen einer Spannung an die Diode in Sperrrichtung Ladungsträger aus dem Wellenleiter abgesaugt werden (genannt Depletion oder Verarmung) .

Bei elektrooptischen Lichtmodulatoren nach dem Prinzip

"Depletion" (Verarmung) wird der Wellenleiterkern selbst p- und/oder n-dotiert. Die Modulation des Lichts erfolgt durch eine Reduktion der Ladungsträger im Lichtwellenleiter. Es ist bekannt, dass durch das Absaugen der Ladungsträger in Deple- tion-Modulatoren sehr hohe Modulationsgeschwindigkeiten er- reicht werden können. Die Dotierung des Wellenleiterkerns führt jedoch zu einer hohen Absorption und damit zu hohen optischen Verlusten.

In einer Veröffentlichung von Z.-Y. Li et al . ( Opt . Express 17, 15947, 2009) werden alternierende p- und n-dotierte Be ^¬ reiche einer p-n Diode in einem Depletion-Modulator gezeigt, mit deren Hilfe sich die Länge der "Verarmungszone" im p-n Übergang relativ zum Wellenleiter verlängern lässt. Dadurch kann der elektro-optische Effekt erhöht werden und somit die Baugröße des Modulators verringert werden. Die Modulationsge ^¬ schwindigkeit des Modulators lässt sich durch diese Anordnung nicht steigern. Ein Injektionsmodulator mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der Veröffentlichung "CMOS compatible fully integrated Mach-Zehnder interferometer in SOI technology" P. Dainesi et al . , IEEE Photonics Techno- logy Letters, Vol. 12, No . 6, Juni 2000, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektionsmo ^¬ dulator anzugeben, bei dem sich ein schneller und großer Modulationseffekt bei gleichzeitig verhältnismäßig geringer op- tischer Dämpfung erreichen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Injektionsmo ^¬ dulator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Modulators sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass p-dotierte Halb ^¬ leiterabschnitte auf einer Seite des Wellenleiters liegen - in Längsrichtung gesehen und bezogen auf die Wellenleitermit- te -, n-dotierte Halbleiterabschnitte auf der anderen Seite des Wellenleiters liegen und ein Zwischenabschnitt im Bereich der Wellenleitermitte liegt, sich die Halbleiterabschnitte jeweils quer zur Wellenleiterlängsrichtung in Richtung auf die Wellenleitermitte des Wellenleiters erstrecken und die p- dotierten Halbleiterabschnitte - in Längsrichtung des Wellenleiters betrachtet - jeweils mit den n-dotierten Halbleiter ^¬ abschnitten überlappungsfrei sind.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Inj ektionsmo- dulators ist darin zu sehen, dass die p-dotierten Halbleiterabschnitte und die n-dotierten Halbleiterabschnitte durch ih ^¬ re erfindungsgemäße Anordnung relativ hoch dotiert werden können, so dass sich ein relativ starker elektrooptischer Ef- fekt im Wellenleiter erreichen lässt. Die hochdotierten Halbleiterabschnitte verursachen dabei wegen ihrer überlappungs ^¬ freien Anordnung lediglich eine nur geringe zusätzliche Dämpfung .

Die p-dotierten Halbleiterabschnitte und die n-dotierten Halbleiterabschnitte sind vorzugsweise jeweils elektrisch pa ^¬ rallel geschaltet. Bezüglich der Ausgestaltung des Wellenleiters und der Diodenstruktur wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Wellenleiter ein Rippenwellenleiter ist, der einen wellenführenden erhabenen Rippenabschnitt und zwei benachbarte in Rippenlängsrichtung gesehen parallel zum Rippenabschnitt verlaufende Stegabschnitte aufweist, sich die p-dotierten

Halbleiterabschnitte in einem der beiden Stegabschnitte be ^¬ finden, sich die n-dotierten Halbleiterabschnitte in dem anderen der beiden Stegabschnitte befinden und zumindest die Mitte des Rippenabschnitts frei von den p- und n-dotierten Halbleiterabschnitten ist.

Mit Blick auf eine minimale Wellenleiterdämpfung im Modulati ^¬ onsbereich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der gesamte Rippenabschnitt frei von den p- und n-dotierten Halblei- terabschnitten ist.

Mit Blick auf eine besonders hohe elektrische Feldstärke im Wellenleiterbereich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die p-dotierten Halbleiterabschnitte Zinkenabschnitte einer p-dotierten Kammstruktur bilden, deren Zinken in Wellenleiterlängsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind und sich jeweils ausgehend von einem außerhalb des Wellenleiters befindlichen gemeinsamen Kontaktanschluss von außen quer zur Wellenleiterlängsrichtung in Richtung der Wellenleitermitte des Wellenleiters erstrecken, und die n-dotierten Halbleiterabschnitte Zinkenabschnitte einer n-dotierten Kammstruktur bilden, deren Zinken in Wellenleiterlängsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind und sich ausgehend von einem au ^¬ ßerhalb des Wellenleiters befindlichen gemeinsamen Kontaktan- schluss jeweils von außen quer zur Wellenleiterlängsrichtung in Richtung der Wellenleitermitte des Wellenleiters erstre ^¬ cken .

Vorzugsweise weist der Rippenwellenleiter eine wellenführende Schicht und eine darunter liegende untere Mantelschicht auf. Bei einer solchen Ausgestaltung des Rippenwellenleiters ist es vorteilhaft, wenn sich die Dotierung der n-dotierten Halb- leiterabschnitte und die der p-dotierten Halbleiterabschnitte jeweils von der Oberfläche der wellenführenden Schicht des Rippenwellenleiters bis zu der unteren Mantelschicht er ^¬ streckt . Vorzugsweise ist die die Breite der p-dotierten und die der n-dotierten Halbleiterabschnitte jeweils kleiner als der Ab ^¬ stand zwischen benachbarten Halbleiterabschnitten gleicher Dotierung; eine solche Ausgestaltung hält die Wellenleiterdämpfung im Wellenleiter klein. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis zwischen der Breite der Halbleiterabschnitte und dem Abstand zwischen benachbarten Halbleiterabschnitten kleiner als 1/4.

Hinsichtlich der Ausgestaltung und Anordnung der Halbleiter- abschnitte wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die p- dotierten Halbleiterabschnitte Bestandteile einer ersten Kammstruktur bilden und die n-dotierten Halbleiterabschnitte Bestandteile einer zweiten Kammstruktur bilden. Die Kammrü- cken der beiden Kammstrukturen sind vorzugsweise parallel zum Wellenleiter ausgerichtet und weisen vorzugsweise jeweils ei ^¬ nen Abstand von dem erhabenen Rippenabschnitt des Rippenwel ^¬ lenleiters auf.

Die Kammrücken sind bevorzugt jeweils durch einen metalli ^¬ schen Kontaktanschluss gebildet oder weisen einen solchen be ^¬ vorzugt zumindest auch auf. Unterhalb der Kontaktanschlüsse ist das Halbleitermaterial vorzugsweise ebenfalls dotiert. Zwischen den Kontaktanschlüssen und dem Halbleitermaterial können sich weitere Schichten, bestehend beispielsweise aus Silizid befinden.

Mit Blick auf minimale Wellenleiterverluste wird es als vor- teilhaft angesehen, wenn die Dotierung im Bereich des Zwischenabschnitts so gering ist, dass die intrinsische Ladungs ^¬ trägerdichte im schwach oder undotierten Zwischenabschnitt größer als die Dotierung im Zwischenabschnitt ist. Um eine gleichmäßige Modulation im Modulationsbereich zu gewährleisten, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Injektionsmodulator resonatorfrei ist und der Wellenleiter insgesamt resonanzfrei ist. Ebenfalls mit Blick auf eine gleichmäßige Modulation in Wel ^¬ lenleiterlängsrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die p-dotierten Halbleiterabschnitte und die n-dotierten Halbleiterabschnitte - in Längsrichtung des Wellenleiters ge ^¬ sehen - um einen halben Abstand zwischen benachbarten Halb- leiterabschnitten versetzt zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der p-dotierten Halbleiterabschnitte - in Längsrichtung des Wel ^¬ lenleiters gesehen - mittig zwischen zwei schräg gegenüber liegenden n-dotierten Halbleiterabschnitten angeordnet ist und wenn zumindest einer der n-dotierten Halbleiterabschnitte

- in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - mittig zwischen zwei schräg gegenüber liegenden p-dotierten Halbleiter- abschnitten angeordnet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Injektionsmodulators ist vorgesehen, dass die p-dotierten Halbleiterab ^¬ schnitte eine p-dotierte Kammstruktur oder Bestandteile einer solchen und die n-dotierten Halbleiterabschnitte eine n- dotierte Kammstruktur oder Bestandteile einer solchen bilden. Die p-dotierte Kammstruktur ist vorzugsweise auf einer Seite des Wellenleiters und die n-dotierte Kammstruktur auf der an ^¬ deren Seite des Wellenleiters angeordnet. Die Zinken der bei- den Kammstrukturen sind bevorzugt jeweils in Richtung der

Wellenleitermitte des Wellenleiters ausgerichtet. Die Zinken der p-dotierten Kammstruktur sind mit denen der n-dotierten Kammstruktur - in Längsrichtung des Wellenleiters betrachtet

- überlappungsfrei.

Die Wellenleitermitte, vorzugsweise der gesamte Wellenleiter, ist vorzugsweise zinkenfrei. Im Falle eines Rippenwellenlei ^¬ ters ist vorzugsweise der gesamte erhabene Rippenabschnitt des Rippenwellenleiters zinkenfrei.

Bezüglich der Ausgestaltung der Zinken wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Breite der Zinken sowohl mindestens 4-mal kleiner als die Länge der Zinken als auch mindestens 4- mal kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Zinken ist.

Der Wellenleiter des Injektionsmodulators bildet vorzugs ^¬ weise eine MZI (Mach-Zehnder Interferometer) -Struktur . Im Falle einer solchen Ausgestaltung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zumindest einer der Arme der MZI-Struktur mit einer Diodenstruktur zur Injektion von Ladungsträgern ausgestattet ist. Alternativ kann der Wellenleiter des Injektionsmodulators in einem Ring eines Ringmodulators angeordnet sein.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anord ^¬ nung mit einem Injektionsmodulator, wie er oben beschrie- ben worden ist, und einer Strahlungsquelle.

Bei einer solchen Anordnung ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der p-dotierten Halbleiterabschnitte untereinander und der Abstand der n-dotierten Halbleiterabschnitte un- tereinander jeweils größer oder kleiner als die Hälfte der Wellenlänge der Strahlung der Strahlungsquelle ist oder größer oder kleiner als ein ganzzahliges Vielfachen dieser Hälfte ist. Ein Abstand zwischen den Halbleiterabschnit ^¬ ten, der größer oder kleiner als die Hälfte der Wellenlän- ge der Strahlung ist, stellt sicher, dass es durch die p- und n-dotierten Halbleiterabschnitte zu keiner Resonanzbildung innerhalb des modulierten Wellenleiterabschnittes kommen kann und eine - in Wellenleiterlängsrichtung gesehen - gleichmäßige Modulation erreicht wird.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Modulation optischer Strahlung, bei dem mit einer Injektionsdiodenstruktur Ladungsträger in einen resonanzfreien Abschnitt eines Wellenleiters, in dem - von Wellenleiterdämp- fung abgesehen - die Strahlungsintensität der im Wellenleiter geführten Strahlung konstant ist, injiziert werden oder zuvor injizierte aus diesem extrahiert werden. Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Verfahrens vorgesehen, dass die Injektion oder Extraktion von Löchern von einer Seite des Wellenleiters aus und die Injektion oder Extraktion von Elektronen von der anderen Seite des Wellenleiters mittels einer Diodenstruktur erfolgt, die zumindest zwei p-dotierte Halbleiterabschnitte, zumindest zwei n-dotierte Halbleiterabschnitte und mindestens einen schwach oder undotierten Zwischenabschnitt zwischen den p- dotierten und n-dotierten Halbleiterabschnitten aufweist, wobei die p-dotierten Halbleiterabschnitte auf einer Seite des Wellenleiters - in Wellenleiterlängsrichtung gesehen und bezogen auf die Wellenleitermitte - liegen, die n- dotierten Halbleiterabschnitte auf der anderen Seite des Wellenleiters liegen und der Zwischenabschnitt im Bereich der Wellenleitermitte liegt, wobei sich die Halbleiterab ^¬ schnitte jeweils quer zur Wellenleiterlängsrichtung in Richtung der Wellenleitermitte des Wellenleiters erstre ^¬ cken und wobei die p-dotierten Halbleiterabschnitte - in Längsrichtung des Wellenleiters betrachtet - jeweils ge- genüber den n-dotierten Halbleiterabschnitten sowohl versetzt als auch überlappungsfrei sind.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Injektionsmodulator verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für einen Injektionsmo ^¬ dulator, bei dem Kammstrukturen einer Injektionsdiodenstruktur außerhalb eines zu modulierenden Wellenleiters angeordnet sind, Figur 2 den Injektionsmodulator gemäß Figur 1 im Querschnitt, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für einen Injektionsmo ^¬ dulator, bei dem sich die Halbleiterabschnitte in den Wellenleiterbereich hinein erstrecken,

Figur 4 den Injektionsmodulator gemäß Figur 3 im Quer- schnitt,

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Injektionsmo ^¬ dulator, bei dem ein mittels einer Diodenstruktur modulierbarer Wellenleiter eine Mach- Zehnder-Interferometerstruktur bildet,

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen In ^¬ jektionsmodulator, bei dem ein optischer Wellenleiter eine Mach-Zehnder-Interferometerstruktur bildet, wobei beide Arme der Interferometer ^¬ struktur mit einer Diodenstruktur ausgestattet sind, und

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für einen Ringresonator, bei dem ein resonanzfreier Abschnitt eines Wel ^¬ lenleiters mit einer Diodenstruktur ausgestattet ist .

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszei ^¬ chen verwendet. Die Figur 1 zeigt einen Injektionsmodulator 10, der einen optischen Wellenleiter 20 sowie eine Diodenstruktur 30 um- fasst. Die Diodenstruktur 30 weist eine in der Figur 1 o- bere, erste Kammstruktur 100 zur Injektion von Löchern und eine in der Figur 1 untere, zweite Kammstruktur 200 zur Injektion von Elektronen auf.

Die erste Kammstruktur 100 ist mit p-dotierten Halbleiterabschnitten 110 ausgestattet, die sich ausgehend von einem Kammrücken 120 fingerförmig in Richtung des Wellenleiters 20 erstrecken. Die Erstreckungsrichtung der p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 in Richtung des Wellenleiters 20 ist ausgehend von der Längsrichtung L des Kammrückens 120 bzw. bezogen auf die Längsrichtung L des Wellenleiters 20 vorzugsweise senkrecht. Die Längsrichtung L des Kammrü ^¬ ckens 120 und die Längsrichtung L des Wellenleiters 20 sind vorzugsweise parallel. Die Längsrichtung L des Wel ^¬ lenleiters 20 entspricht der Ausbreitungsrichtung der darin geführten optischen Strahlung P.

Die beabstandet und vorzugsweise zueinander parallel ange ^¬ ordneten p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 bilden somit anschaulich die Zinken der Kammstruktur 100, deren Spitzen 111 zur Injektion von Löchern dienen, sobald die Dioden- struktur 30 in Betrieb genommen wird.

Die zweite Kammstruktur 200 ist mit n-dotierten Halblei ^¬ terabschnitten 210 ausgestattet, die sich ausgehend von einem Kammrücken 220 senkrecht zur Längsrichtung L des Kammrückens 220 und senkrecht zur Längsrichtung L des Wel ^¬ lenleiters 20 in Richtung auf den Wellenleiter 20 hin erstrecken. Die n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 sind beabstandet und vorzugsweise zueinander parallel angeord- net und dienen - bei Betrieb der Diodenstruktur 30 - mit ihren Spitzen 211 zur Injektion oder Extraktion von Löchern in bzw. aus dem Wellenleiter 20. Um eine gleichmäßige Modulation der im Wellenleiter 20 geführten Strahlung zu erreichen, ist die Diodenstruktur 30 vorzugsweise in einem resonanzfreien Abschnitt des Wellenleiters 20 angeordnet, in dem - von Wellenleiterdämpfung abgesehen - die Strahlungsintensität der im Wellenleiter 20 geführten Strahlung P zumindest näherungsweise konstant ist .

Ebenfalls mit Blick auf eine gleichmäßige Modulation der im Wellenleiter 20 geführten Strahlung P ist bei dem Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 1 vorgesehen, dass die p- dotierten Halbleiterabschnitte 110 der ersten Kammstruktur 100 gegenüber den n-dotierten Halbleiterabschnitten 210 der zweiten Kammstruktur 200 versetzt sind. Vorzugsweise ist der Versatz derart gewählt, dass Spitzen 111 der p- dotierten Halbleiterabschnitte 110 jeweils zwischen den Spitzen 211 der n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 und Spitzen 211 der n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 je ^¬ weils zwischen zugeordneten Spitzen 111 der p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 liegen, wie dies die Figur 1 zeigt.

Der Kammrücken 120 der ersten Kammstruktur 100 wird vorzugsweise durch einen p-dotierten Halbleiterabschnitt ge ^¬ bildet, der ganz oder zumindest abschnittsweise mit einem metallischen Kontaktanschluss versehen ist. Der Kammrücken 220 wird in entsprechender Weise vorzugsweise durch n- dotiertes Halbleitermaterial gebildet, das ganz oder zu- mindest abschnittsweise mit metallischen Kontaktanschlüs ^¬ sen versehen ist.

Der Injektionsmodulator 10 gemäß Figur 1 lässt sich bei- spielsweise wie folgt betreiben:

Zur Injektion von Ladungsträgern in den Bereich des Wellenleiters 20 wird die Diodenstruktur 30 mittels einer Spannungs- oder Stromquelle U unter eine Flussspannung ge- setzt, wodurch seitens der p-dotierten Halbleiterabschnit ^¬ te 110 Löcher in Richtung Wellenleiter 20 und in Richtung der zweiten Kammstruktur 200 sowie seitens der n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 Elektronen in Richtung des Wel ^¬ lenleiters 20 bzw. in Richtung der p-dotierten Halbleiter- abschnitte 110 emittiert werden. Die in den Bereich des

Wellenleiters 20 injizierten Löcher und Elektronen modifizieren den Brechzahlindex innerhalb des Wellenleiters 20, so dass es zu einer Phasenmodulation und - aufgrund der Ladungsträger - auch zu einer gewissen Dämpfung der in dem Wellenleiter 20 geführten Strahlung kommt.

Sollen die injizierten Ladungsträger möglichst schnell aus dem Bereich des Wellenleiters 20 extrahiert werden, um ei ^¬ ne Umschaltung der Modulation zu bewirken, so wird vor- zugsweise eine Sperrspannung an die Diodenstruktur 30 angelegt, wodurch die im Bereich des Wellenleiters 20 be ^¬ findlichen Löcher und Elektronen von der ersten Kammstruktur 100 und der zweiten Kammstruktur 200 abgesaugt werden. Die Figur 2 zeigt den Injektionsmodulator 10 gemäß Figur 1 in einem Schnitt entlang der Schnittlinie II-II gemäß Figur 1. Es lässt sich erkennen, dass es sich bei dem Wellenleiter 20 vorzugsweise um einen Rippenwellenleiter handelt, der in einer wellenführenden Schicht 21 ausgebildet ist. Die wellenführende Schicht 21 befindet sich auf einer unteren Mantelschicht 22, die zwecks Wellenführung in vertikaler Richtung eine kleinere Brechzahl als die wellenführende Schicht 21 aufweist.

Zur lateralen Wellenführung ist der Wellenleiter 20 mit einem Rippenabschnitt 23 versehen, an den sich - in Längsrichtung des Wellenleiters gesehen - links und rechts zwei Stegabschnitte 24 und 25 anschließen. Die Steghöhe der Stegabschnitte 24 und 25 ist kleiner als die Höhe im Rip ^¬ penabschnitt 23.

Die Figur 2 zeigt darüber hinaus die Anordnung der p- dotierten Halbleiterabschnitte 110 und der n-dotierten Ab ^¬ schnitte 210. Aufgrund der gewählten Schnittebene befindet sich lediglich der p-dotierte Halbleiterabschnitt 110 in der dargestellten Ebene, so dass nur dieser mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. Der n-dotierte Halb ^¬ leiterabschnitt 210 ist entlang der gewählten Blickrichtung räumlich hinter dem p-dotierten Halbleiterabschnitt 110 angeordnet und daher nur mit einer gestrichelten Linie dargestellt.

Mit anderen Worten wird durch die in der Figur 2 gewählte Art der Striche zeichnerisch visualisiert , dass sich die p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 und die n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 nicht in derselben Ebene befin ^¬ den, sondern gegeneinander versetzt sind, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 1 bereits erwähnt worden ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist mit Blick auf eine minimale Dämpfung der in dem Wellenlei ^¬ ter 20 geführten Strahlung die Anordnung der beiden Kammstrukturen 100 und 200 derart gewählt, dass die Spitzen 111 und 211 der p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 bzw. der n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 stets außerhalb des Rippenabschnitts 23 des Wellenleiters 20 liegen.

Mit Blick auf eine möglichst effiziente Injektion von E- lektronen und Löchern ist die Dotierung der p-dotierten

Halbleiterabschnitte 110 und die der n-dotierten Halblei ^¬ terabschnitte 210 derart gewählt, dass sich diese ausge ^¬ hend von der Oberfläche 21a der wellenführenden Schicht 21 bis hinunter zur unteren Mantelschicht 22 erstreckt. Diese Dotierungstiefe gewährleistet, dass der Wellenleiter 20 im Bereich der gesamten Steghöhe der Stegabschnitte 24 und 25 gleichmäßig mit Ladungsträgern gefüllt werden kann.

Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Injek- tionsmodulator, der vom Aufbau her dem Injektionsmodulator 10 gemäß den Figuren 1 und 2 entspricht. Im Unterschied zu dem Injektionsmodulator gemäß den Figuren 1 und 2 sind die beiden Kammstrukturen 100 und 200 der Diodenstruktur 30 näher am Wellenleiter 20 angeordnet. So lässt sich in der Figur 3 erkennen, dass die Spitzen 111 und 211 der p- dotierten Halbleiterabschnitte 110 bzw. der n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 der beiden Kammstrukturen 100 und 200 bis in den Wellenleiter 20 hineinragen. Lediglich die Kammrücken 120 und 220 der beiden Kammstrukturen 100 und 200 befinden sich außerhalb des Wellenleiters 20.

Aufgrund des geringeren Abstands zwischen den p-dotierten Halbleiterabschnitten 110 und den n-dotierten Halbleiter- abschnitten 210 lässt sich bei Betrieb der Diodenstruktur 30 sowohl eine größere elektrische Feldstärke innerhalb des Wellenleiters 20, eine höhere Modulationsgeschwindig ^¬ keit durch schnelleres injizieren und extrahieren von zu- vor injizierten Ladungsträgern, als auch eine höhere Ladungsträgerdichte innerhalb des Wellenleiters 20 errei ^¬ chen. Nachteilig ist die höhere Dämpfung der optischen Strahlung P im Wellenleiter 20, die durch die in den Wellenleiter 20 hineinragenden Abschnitte der p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 und der n-dotierten Halbleiterab ^¬ schnitte 210 hervorgerufen wird; denn die Zinkenenden der beiden Kammstrukturen 100 und 200 erhöhen die Wellenleiterdämpfung . Um die Dämpfung möglichst gering zu halten, ist die Breite b der Halbleiterabschnitte 110 und 210 sehr viel kleiner als der Abstand A zwischen den Halbleiterabschnitten gewählt . Im Übrigen gelten die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fi ^¬ gur 3 entsprechend.

Die Figur 4 zeigt den Injektionsmodulator 10 gemäß Figur 3 entlang der Schnittlinie IV-IV im Querschnitt. Es lässt sich erkennen, dass die p-dotierten Halbleiterabschnitte 110 und die n-dotierten Halbleiterabschnitte 210 sich aus ^¬ gehend von den Stegabschnitten 24 bzw. 25 bis in den Rippenabschnitt 23 des Wellenleiters 20 hinein erstrecken. Dennoch verbleibt zwischen den Halbleiterabschnitten 110 und 210 ein schwacher oder undotierter Zwischenabschnitt 300, der die Halbleiterabschnitte voneinander trennt und in dem die optische Strahlung - zumindest der Hauptteil der optischen Strahlung - geführt wird.

In der Figur 4 lässt sich ebenfalls erkennen, dass die n- dotierten Halbleiterabschnitte 210 gegenüber den p- dotierten Halbleiterabschnitten 110 entlang der Wellenleiterlängsrichtung versetzt sind. Dies ist in der Figur 4 durch eine gestrichelte Linie bei dem n-dotierten Halblei ^¬ terabschnitt 210 visualisiert .

Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen MZI- Modulator 400, der zwei Interferometerarme 410 und 420 aufweist. Einer der Interferometerarme, beispielsweise der Interferometerarm 410, ist mit einem Injektionsmodulator 10 ausgestattet, wie er beispielhaft in Figuren 1 bis 4 oben erläutert worden ist.

Wird der Injektionsmodulator 10 in Betrieb genommen, so lässt sich die Phase der in dem Interferometerarm 410 ge- führten Strahlung gegenüber der Phase der in dem Interfe- rometerarm 420 geführten Strahlung verändern, so dass es zu einer Amplitudenmodulation am Ausgang des MZI- Modulators 400 kommt. Die Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen MZI- Modulator 400, bei dem beide Interferometerarme 410 und 420 jeweils mit einem Injektionsmodulator 10 ausgestattet sind, wie er oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 erläutert worden ist.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Ring ^¬ modulator 500, bei dem ein Wellenleiter 20 einen Ringresonator bildet. In einem resonatorfreien Abschnitt des Wel- lenleiters 20 ist ein Injektionsmodulator 10 vorgesehen, wie er im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 erläutert worden ist. Die obigen Erläuterungen gelten also für den Modulator 10 gemäß Figur 7 entsprechend.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugs zeichenliste

10 Injektionsmodulator

20 Wellenleiter

21 Schicht

21a Oberfläche

22 Mantelschicht

23 Rippenabschnitt

24 Stegabschnitt

25 Stegabschnitt

30 Diodenstruktur

100 obere Kammstruktur

110 p-dotierte Halbleiterabschnitte

111 Spitzen

120 Kammrücken

200 untere Kammstruktur

210 n-dotierte Halbleiterabschnitte

211 Spitzen

220 Kammrücken

300 Zwischenabschnitt

400 MZI-Modulator

410 Interferometerarm

420 Interferometerarm

500 Ringmodulator

A Abstand

b Breite

L Längsrichtung

P optische Strahlung

U Spannungs-/Stromquelle