条形波导指光波导芯层（如Si、SiN、InP）被低折射率包层（如SiO₂）从上、下、左、右四个方向完全包围的结构。通常通过刻蚀掉芯层周围所有材料形成。
脊形波导则采用部分刻蚀，形成一个凸起的“脊”，下方连着未刻蚀的“板层”。板层的存在使部分光场能量分布在垂直方向，减少了与刻蚀侧壁的重叠，从而降低散射损耗。
不过，由于脊形波导的截面不对称，在设计光斑转换器时确实会更复杂，常常需要依赖三维锥形结构才能实现波导与光纤的高效耦合。
但值得注意的是，也正是这种带有板层的低损耗结构，使脊形波导在模式操控方面具有优势，例如能够实现从 TM₀ 到 TE₁ 模式的高效转换。
另外，脊形结构便于制作横向PN结，因为P型和N型掺杂区可以方便地制作在脊的两侧，结区位于光模中心。该结构广泛应用于基于载流子耗尽效应的硅基高速电光调制器，如成微环调制器（MRM）。
上图方案中的脊形波导的几何结构和中央PN结的布局，最大化光场与耗尽区（即结区）的空间重叠，以在低驱动电压下获得高调制效率。
在激光器中，实现光场和载流子限制的主流技术方案通常有两种：掩埋异质结(Buried Heterostructure, BH)和脊波导(Ridge Waveguide, RWG)两种波导结构。
RWG结构直接在多层外延材料上刻蚀出一个脊形波导。脊的刻蚀深度通常刚好穿透有源层上方，但不完全去除两侧的有源层材料。两侧可能通过离子注入或刻蚀后钝化进行电学隔离。
与下面将要说到的BH埋入异质结构方不同，RWG波导结构提供了更简单的处理、更少的过度生长步骤、更高的生产产量和更低的成本。因此，通常用于成本敏感、如部分PON用的EML。
而BH结构首先通过刻蚀形成有源层（多量子阱，MQW）的窄条形台面（Active Mesa），然后通过二次外延（Regrowth）在其两侧和上方生长低折射率、宽禁带的半导体材料（如InP）将其“埋入”其中。
BH结构被普遍应用于需要高输出功率、高效率和高温性能的激光器中，例如用于高速相干通信、共封装光学外部光源的DFB激光器，以及高性能EML的激光器部分。
另外，BH结构的波导截面不一定是标准的脊形。比如说有的EML会采用“混合波导结构”，其中DFB部分为BH，EAM部分为“高台面”结构。
Enjoy this article?
Subscribe to get new optical communication insights delivered to your inbox. Free, unsubscribe anytime.
Category: 技术文章