CN114497116A - 发送接收装置 - Google Patents

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layer
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福泽英明
水野友人
柴田哲也
菊川隆
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Abstract

本发明的发送接收装置具备：接收装置，其具有具备第1铁磁性层、第2铁磁性层和被所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层夹着的间隔层的磁性元件，并接收光信号；发送装置，其具有调制光输出元件，并发送光信号；和电路芯片，其具有与所述磁性元件和所述调制光输出元件电连接的集成电路。

Description

发送接收装置
技术领域
本发明涉及发送接收装置。
背景技术
光电转换元件用于各种用途。
随着互联网的普及，通信量飞跃性地增大，光通信的重要性变高。光通信是将电信号转换为光信号并使用光信号进行收发的通信单元。
例如，在专利文献1中记载了使用光电二极管来接收光信号的接收装置。光电二极管例如是使用半导体的pn结的pn结二极管等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-292107号公报
发明内容
发明要解决的课题
随着信息通信技术的发展，要求通信速度的进一步高速化。在光通信中，要求信号调制的频率的高频化。使用半导体的pn结的光检测元件被广泛用作光电转换元件，但为了进一步发展而要求新的突破。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种新的发送接收装置。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，提供以下的手段。
(1)第1方式的发送接收装置具备：接收装置，其具有具备第1铁磁性层、第2铁磁性层、和被所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层夹着的间隔层的磁性元件，并接收光信号；发送装置，其具有调制光输出元件，并发送光信号；和电路芯片，其具有与所述磁性元件和所述调制光输出元件电连接的集成电路。
(2)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述磁性元件和所述调制光输出元件沿所述电路芯片的法线方向配置。
(3)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述电路芯片的所述法线方向的位置，位于所述磁性元件的所述法线方向的位置与所述调制光输出元件的所述法线方向的位置之间。
(4)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述磁性元件的所述法线方向的位置，位于所述调制光输出元件的所述法线方向的位置与所述电路芯片的所述法线方向的位置之间。
(5)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述调制光输出元件的所述法线方向的位置，位于所述磁性元件的所述法线方向的位置与所述电路芯片的所述法线方向的位置之间。
(6)在上述方式的发送接收装置中，也可以构成为，所述磁性元件和所述调制光输出元件位于所述电路芯片的第1面侧，从所述法线方向观察，所述磁性元件和所述调制光输出元件相互不重叠。
(7)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述磁性元件与所述集成电路经由贯通所述磁性元件与所述集成电路之间的绝缘层的第1贯通配线而电连接，所述调制光输出元件与所述集成电路经由贯通所述调制光输出元件与所述集成电路之间的绝缘层的第2贯通配线而电连接。
(8)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述调制光输出元件与所述集成电路经由所述发送装置与所述电路芯片之间的凸块而电连接。
(9)在上述方式的发送接收装置中，也可以构成为，还具备配线芯片，其具有与所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述集成电路电连接的配线，所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述电路芯片位于所述配线芯片的第1面侧，从所述配线芯片的法线方向观察，所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述电路芯片相互不重叠。
(10)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述调制光输出元件是光调制元件。
(11)在上述方式的发送接收装置中，也可以是，所述光调制元件具备波导路，所述波导路包含铌酸锂。
(12)上述方式的发送接收装置也可以还具备：输入部，其对所述磁性元件照射包含信号的光；输出部，其输出包含由所述调制光输出元件产生的信号的光；第1光纤，其将所述输入部与外部连接；和第2光纤，其将所述输出部与外部连接。
发明效果
上述方式的发送接收装置是新的，产生新的突破。
附图说明
图1是第1实施方式的通信***的概念图。
图2是第1实施方式的发送接收部件的截面图。
图3是第1实施方式的发送接收装置的截面图。
图4是将第1实施方式的电路芯片与发送装置之间的特征部分放大的截面图。
图5是第1实施方式的接收装置的俯视图。
图6是第1实施方式的磁性元件的截面图。
图7是用于说明第1实施方式的磁性元件的第1动作例的第1机理的图。
图8是用于说明第1实施方式的磁性元件的第1动作例的第2机理的图。
图9是用于说明第1实施方式的磁性元件的第2动作例的第1机理的图。
图10是用于说明第1实施方式的磁性元件的第2动作例的第2机理的图。
图11是用于说明第1实施方式的磁性元件的第2动作例的另一例的图。
图12是用于说明第1实施方式的磁性元件的第2动作例的另一例的图。
图13是第1实施方式的发送装置的光调制元件的俯视图。
图14是第1实施方式的光调制元件的截面图。
图15是第2实施方式的发送接收装置的截面图。
图16是第3实施方式的发送接收装置的截面图。
图17是第4实施方式的发送接收装置的截面图。
图18是第4实施方式的发送接收装置的俯视图。
图19是第5实施方式的发送接收装置的截面图。
图20是第6实施方式的发送接收装置的截面图。
图21是第6实施方式的发送接收装置的俯视图。
图22是第6实施方式的发送接收装置的另一例的截面图。
图23是第7实施方式的发送接收装置的截面图。
图24是第7实施方式的发送接收装置的俯视图。
图25是通信***的另一应用例。
图26是通信***的另一应用例。
附图标记说明
1…第1铁磁性层
2…第2铁磁性层
3…间隔层
4…第1电极
5…第2电极
10…磁性元件
11…波导路
12…绝缘层
15…接收装置
21…光调制元件
22…基板
23…覆盖层
25…发送装置
26…波导路
27…电极
28…板坯(Slab)
28P…脊状部
31…基板
32…电子部件
33、91…配线
34、92…绝缘层
35…电路芯片
35S1、90S1…第1面
35S2…第2面
36…集成电路
40…发送装置
50、60、61、62、93…贯通配线
63…凸块
70…粘接层
80…光源
90…配线芯片
100、101、102、103、104、105、105A、106…发送接收装置
107…接收装置
110…输入部
120…输出部
130…第1光纤
140…第2光纤
150…连接部
160…壳体
200、300、310…通信***
201…发送接收部件
202…光纤
301…便携终端装置
302…信息处理装置
具体实施方式
以下，适当参照附图对实施方式进行详细说明。在以下的说明中使用的附图中，为了容易理解特征，有时为了方便而将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本发明并不限定于此，能够在起到本发明的效果的范围内适当变更而实施。
对方向进行定义。将构成后述的电路芯片35的基板31扩展的面设为xy平面，将面内的一个方向设为x方向，将在面内与x方向正交的方向设为y方向。另外，将与基板31扩展的面正交的法线方向设为z方向。以下，有时将+z方向表现为“上”，将-z方向表现为“下”。+z方向是从基板31朝向绝缘层34的方向。上下未必与重力施加的方向一致。
[第1实施方式]
图1是第1实施方式的通信***200的概念图。图1所示的通信***200包括多个发送接收部件201和将发送接收部件201之间连接的光纤202。通信***200例如能够用于数据中心内和数据中心间那样的短、中距离的通信、城市间那样的长距离的通信。发送接收部件201例如设置于数据中心内、长距离通信网的基站、主干站。光纤202例如连接数据中心之间。通信***200例如经由光纤202进行发送接收部件201之间的通信。通信***200也可以不经由光纤202而以无线方式进行发送接收部件201之间的通信。
图2是第1实施方式的发送接收部件201的截面图。发送接收部件201包括发送接收装置100、输入部110、输出部120、第1光纤130、第2光纤140、连接部150和壳体160。
发送接收部件201经由连接部150与光纤202连接。连接部150形成于壳体160，向外部露出。
第1光纤130将露出于外部的连接部150与输入部110连接。第1光纤130例如是光纤(optical fiber)。输入部110位于从第1光纤130的端部输出的光的行进方向。输入部110将包含从第1光纤130的端部输出的信号的光照射到发送接收装置100的接收装置15。输入部110例如是反射镜、透镜等。从光纤202对发送接收部件201发送的光经由第1光纤130和输入部110对接收装置15照射。
第2光纤140将向外部露出的连接部150与输出部120连接。第2光纤140例如是光纤。输出部120与发送接收装置100的发送装置25连接。输出部120输出包含由发送装置25的调制光输出元件产生的信号的光。输出部120例如是透镜等。从发送装置25输出的光经由输出部120和第2光纤140向光纤202传播。
发送接收装置100被收纳在壳体160内。发送接收装置100例如包括接收装置15、发送装置25和电路芯片35。接收装置15、发送装置25和电路芯片35在z方向上层叠。
图3是第1实施方式的发送接收装置100的截面图。接收装置15和发送装置25配置在电路芯片35的z方向上。接收装置15包括磁性元件10。发送装置25包括光调制元件21。磁性元件10和光调制元件21配置于电路芯片35的z方向。电路芯片35在z方向上位于接收装置15与发送装置25之间。电路芯片35的z方向的位置位于磁性元件10的z方向的位置与光调制元件21的z方向的位置之间。例如，接收装置15(磁性元件10)位于电路芯片35的第1面35S1侧，发送装置25(光调制元件21)位于电路芯片35的第2面35S2侧。例如，接收装置15(磁性元件10)配置于电路芯片35的第1面35S1，发送装置25(光调制元件21)配置于电路芯片35的第2面35S2。第1面35S1和第2面35S2是在z方向上相互相对的电路芯片35的面。
接收装置15例如包括多个磁性元件10和绝缘层12。在图3中，表示了接收装置15具有多个磁性元件10的例子，但磁性元件10也可以是一个。接收装置15接收从输入部110输入到接收装置15的光信号，使用磁性元件10将接收到的光信号转换为电信号。磁性元件10的详细情况在后面叙述。
绝缘层12覆盖磁性元件10的周围。绝缘层12例如是Si、Al、Mg的氧化物、氮化物、氮氧化物。绝缘层12例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氧氮化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
发送装置25例如包括光调制元件21。发送装置25发送由光调制元件21调制后的光信号。光调制元件21包括基板22、覆盖层23、波导路26和电极27。光调制元件21的详细情况在后面叙述。发送装置25例如通过粘接层70贴合于电路芯片35。
电路芯片35包括基板31、电子部件32、配线33和绝缘层34。电路芯片35控制接收装置15和发送装置25的动作。基板31是半导体基板，例如是硅。电子部件32和配线33是集成电路36的一部分。集成电路36与磁性元件10和光调制元件21电连接。电子部件32例如是晶体管、电容器等。配线33将电子部件32之间等连接。绝缘层34是层间绝缘层，能够使用与绝缘层12相同的材料。绝缘层34覆盖电子部件32和配线33的周围。
磁性元件10设置在绝缘层34上。电路芯片35的集成电路36(电子部件32或配线33)与接收装置15的磁性元件10例如经由贯通配线50电连接。贯通配线50在z方向上延伸。贯通配线50例如在z方向上贯通磁性元件10与集成电路36之间的绝缘层(例如，绝缘层34的一部分、或者绝缘层34的一部分和绝缘层12)。贯通配线50连接磁性元件10和集成电路36(电子部件32或配线33)。
电路芯片35的集成电路36和发送装置25的光调制元件21例如经由贯通配线60电连接。贯通配线60在z方向上延伸。贯通配线60例如在z方向上贯通光调制元件21与集成电路36之间的绝缘层(例如，具有绝缘性的基板22和粘接层70)。贯通配线60连接光调制元件21和电子部件32或配线33。
夹着粘接层70的发送装置25与电路芯片35之间也可以经由凸块63而电连接。图4是将第1实施方式的电路芯片35与发送装置25之间的特征部分放大的截面图。凸块63将贯通电路芯片35的基板31的贯通配线61与贯通发送装置25的基板22的贯通配线62相连。凸块63例如为焊料等。贯通配线61将集成电路36与凸块63电连接。贯通配线62将光调制元件21与凸块63电连接。光调制元件21与集成电路36经由发送装置25与电路芯片35之间的凸块63而电连接。
图5是从z方向观察第1实施方式的接收装置15的俯视图。接收装置15将照射的光的状态或状态的变化转换为电信号。接收装置15例如具有多个磁性元件10。在照射的光的光斑sp内，可以如图5所示那样配置多个磁性元件10，也可以仅配置一个磁性元件10。
照射到接收装置15的光不限于可见光线，还包括波长比可见光线长的红外线、波长比可见光线短的紫外线。可见光线的波长例如为380nm以上且小于800nm。红外线的波长例如为800nm以上且1mm以下。紫外线的波长例如为200nm以上且小于380nm。对接收装置15照射的光例如是包含高频的光信号且强度变化的光。高频的光信号例如是具有100MHz以上的频率的信号。
当照射到各个磁性元件10的光的状态发生变化时，与光的状态的变化相应地，从各个磁性元件10输出的电压(各个磁性元件的z方向的端部间的电位差)发生变化。图6是第1实施方式的磁性元件10的截面图。磁性元件10例如具有第1铁磁性层1、第2铁磁性层2、间隔层3、第1电极4和第2电极5。间隔层3位于第1铁磁性层1与第2铁磁性层2之间。磁性元件10除了这些以外还可以具有其他层。从第1铁磁性层1侧对磁性元件10照射光。
磁性元件10例如是间隔层3由绝缘材料构成的MTJ(Magnetic Tunnel Junction：磁性隧道结)元件。在该情况下，磁性元件10是与第1铁磁性层1的磁化的状态与第2铁磁性层2的磁化的状态的相对变化相应地，z方向的电阻值(在z方向流过电流的情况下的电阻值)变化的元件。这样的元件也被称为磁阻效应元件。
第1铁磁性层1是当从外部照射光时磁化的状态发生变化的光检测层。第1铁磁性层1也被称为磁化自由层。磁化自由层是包含在被施加了来自规定的外力时磁化的状态发生变化的磁性体的层。规定的来自外力例如是从外部照射的光、在磁性元件10的z方向上流动的电流、外部磁场。第1铁磁性层1的磁化的状态与照射到第1铁磁性层1的光的强度相应地变化。铁磁性体的磁化能够追随照射到铁磁性体的光的强度的高速的变化(高频的光信号)而改变方向，所以通过将第1铁磁性层1用作光检测层，接收装置15能够将高频的光信号转换为电信号，能够进行高速的光通信。
第1铁磁性层1包含铁磁性体。在本说明书中，铁磁性包括亚铁磁性。第1铁磁性层1至少包含例如Co、Fe或Ni等磁性元素中的任一种。第1铁磁性层1也可以与上述那样的磁性元素一起包含B、Mg、Hf、Gd等非磁性元素。第1铁磁性层1例如也可以是包含磁性元素和非磁性元素的合金。第1铁磁性层1也可以由多个层构成。第1铁磁性层1例如是CoFeB合金、用Fe层夹着CoFeB合金层的层叠体、用CoFe层夹着CoFeB合金层的层叠体。
第1铁磁性层1可以是在膜面内方向(xy面内的任一方向)具有易磁化轴的面内磁化膜，也可以是在膜法线方向(z方向)具有易磁化轴的垂直磁化膜。
第1铁磁性层1的膜厚例如为1nm以上5nm以下。第1铁磁性层1的膜厚例如优选为1nm以上且2nm以下。在第1铁磁性层1为垂直磁化膜的情况下，如果第1铁磁性层1的膜厚薄，则来自位于第1铁磁性层1的上下的层的垂直磁各向异性施加效果增强，第1铁磁性层1的垂直磁各向异性提高。即，如果第1铁磁性层1的垂直磁各向异性高，则磁化欲向z方向返回的力增强。另一方面，如果第1铁磁性层1的膜厚较厚，则来自位于第1铁磁性层1的上下的层的垂直磁各向异性施加效果相对减弱，第1铁磁性层1的垂直磁各向异性减弱。
如果第1铁磁性层1的膜厚变薄，则作为铁磁性体的体积变小，如果变厚，则作为铁磁性体的体积变大。施加来自外部的能量时的第1铁磁性层1的磁化反应的容易度与第1铁磁性层1的磁各向异性(Ku)和体积(V)之积(KuV)成反比。即，如果第1铁磁性层1的磁各向异性与体积之积变小，则对光的反应性提高。从这样的观点出发，为了提高对光的反应，优选在适当地设计第1铁磁性层1的磁各向异性的基础上减小第1铁磁性层1的体积。
在第1铁磁性层1的膜厚比2nm厚的情况下，也可以在第1铁磁性层1内设置例如由Mo、W构成的***层。即，也可以将在z方向上依次层叠有铁磁性层、***层、铁磁性层的层叠体作为第1铁磁性层1。通过***层与铁磁性层的界面处的界面磁各向异性，第1铁磁性层1整体的垂直磁各向异性提高。***层的膜厚例如为0.1nm～0.6nm。
第2铁磁性层2是磁化固定层。磁化固定层是由在施加了来自规定的外部的能量时磁化的状态比磁化自由层难以变化的磁性体构成的层。例如，磁化固定层在施加了来自规定的外部的能量时磁化的方向比磁化自由层难以变化。另外，例如，磁化固定层在施加了来自规定的外部的能量时磁化的大小比磁化自由层难以变化。第2铁磁性层2的矫顽力例如比第1铁磁性层1的矫顽力大。第2铁磁性层2例如在与第1铁磁性层1相同的方向上具有易磁化轴。第2铁磁性层2可以是面内磁化膜，也可以是垂直磁化膜。
构成第2铁磁性层2的材料例如与第1铁磁性层1相同。第2铁磁性层2例如可以是依次层叠有0.4nm～1.0nm的厚度的Co、0.1nm～0.5nm的厚度的Mo、0.3nm～1.0nm的厚度的CoFeB合金、0.3nm～1.0nm的厚度的Fe的层叠体。
第2铁磁性层2的磁化例如也可以通过经由磁耦合层的与第3铁磁性层的磁耦合来固定。在该情况下，有时也将第2铁磁性层2、磁耦合层和第3铁磁性层的组合称为磁化固定层。
第3铁磁性层例如与第2铁磁性层2磁耦合。磁耦合例如是反铁磁性的耦合，通过RKKY相互作用而发生。构成第3铁磁性层的材料例如与第1铁磁性层1相同。磁耦合层例如是Ru、Ir等。
间隔层3是配置在第1铁磁性层1与第2铁磁性层2之间的非磁性层。间隔层3由导电体、绝缘体或半导体构成的层、或者在绝缘体中包含由导体构成的通电点的层构成。间隔层3的膜厚能够根据后述的初始状态下的第1铁磁性层1的磁化和第2铁磁性层2的磁化的取向方向来调节。
例如，在间隔层3由绝缘体构成的情况下，磁性元件10具有由第1铁磁性层1、间隔层3和第2铁磁性层2构成的磁性隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)。这种元件被称为MTJ元件。在该情况下，磁性元件10能够表现隧道磁阻(TMR：Tunnel Magnetoresistance)效应。例如，在间隔层3由金属构成的情况下，磁性元件10能够表现巨磁阻(GMR：GiantMagnetoresistance)效应。这种元件被称为GMR元件。磁性元件10根据间隔层3的构成材料，有时称呼与MTJ元件、GMR元件等不同，也总称为磁阻效应元件。
在间隔层3由绝缘材料构成的情况下，能够使用包含氧化铝、氧化镁、氧化钛或氧化硅等的材料。另外，在这些绝缘材料中也可以包含Al、B、Si、Mg等元素、Co、Fe、Ni等磁性元素。通过调节间隔层3的膜厚以使得在第1铁磁性层1与第2铁磁性层2之间表现出高TMR效果，能够得到高磁阻变化率。为了有效地利用TMR效应，间隔层3的膜厚可以为0.5～5.0nm程度，也可以为1.0～2.5nm程度。
在由非磁性导电材料构成间隔层3的情况下，能够使用Cu、Ag、Au或Ru等导电材料。为了有效地利用GMR效应，间隔层3的膜厚可以为0.5～5.0nm程度，也可以为2.0～3.0nm程度。
在由非磁性半导体材料构成间隔层3的情况下，能够使用氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化锗、氧化镓或ITO等材料。在该情况下，间隔层3的膜厚可以为1.0～4.0nm程度。
在作为间隔层3而应用包含由非磁性绝缘体中的导体构成的通电点的层的情况下，也可以采用在由氧化铝或氧化镁构成的非磁性绝缘体中包含由Cu、Au、Al等非磁性的导体构成的通电点的结构。另外，也可以由Co、Fe、Ni等磁性元素构成导体。在该情况下，间隔层3的膜厚可以为1.0～2.5nm程度。通电点例如是从与膜面垂直的方向观察时的直径为1nm以上且5nm以下的柱状体。
此外，磁性元件10也可以具有基底层、覆盖层、垂直磁化诱发层等。基底层位于第2铁磁性层2的下侧。基底层为晶种层或缓冲层。晶种层提高层叠于晶种层上的层的结晶性。晶种层例如为Pt、Ru、Hf、Zr、NiFeCr。晶种层的膜厚例如为1nm以上且5nm以下。缓冲层是缓和不同晶体间的晶格失配的层。缓冲层例如为Ta、Ti、W、Zr、Hf或这些元素的氮化物。缓冲层的膜厚例如为1nm以上且5nm以下。
盖层位于第1铁磁性层1的上侧。盖层在工艺过程中防止对下层的损伤，并且在退火时提高下层的结晶性。覆盖层的膜厚例如为3nm以下，以使得对第1铁磁性层1照射充分的光。盖层例如是MgO、W、Mo、Ru、Ta、Cu、Cr或它们的层叠膜等。
垂直磁化诱发层在第1铁磁性层1为垂直磁化膜的情况下形成。垂直磁化诱发层层叠在第1铁磁性层1上。垂直磁化诱发层诱发第1铁磁性层1的垂直磁各向异性。垂直磁化诱发层例如是氧化镁、W、Ta、Mo等。在垂直磁化诱发层是氧化镁的情况下，为了提高导电性，优选氧化镁氧缺失。垂直磁化诱发层的膜厚例如为0.5nm以上且2.0nm以下。
第1电极4例如与第1铁磁性层1的与间隔层3相反侧的面接触。第2电极5例如与第2铁磁性层2的与间隔层3相反侧的面接触。第1电极4和第2电极5在z方向上夹着第1铁磁性层1、第2铁磁性层2和间隔层3。
第1电极4和第2电极5由具有导电性的材料构成。第1电极4和第2电极5例如由Cu、Al、Au或Ru等金属构成。也可以在这些金属的上下层叠Ta、Ti。另外，作为第1电极4和第2电极5，也可以使用Cu和Ta的层叠膜、Ta、Cu和Ti的层叠膜、Ta、Cu和TaN的层叠膜。另外，作为第1电极和第2电极，也可以使用TiN或TaN。
第1电极4和第2电极5也可以对于照射到第1铁磁性层1的光的波长区域具有透过性。例如，第1电极4和第2电极5是包含氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)氧化锌(ZnO)、氧化铟镓锌(IGZO)等氧化物的透明电极材料的透明电极。另外，第1电极4和第2电极5也可以构成为在这些透明电极材料中具有多个柱状金属。
磁性元件10例如通过各层的层叠工序、退火工序、加工工序来制作。各层例如通过溅射而成膜。退火例如在250℃以上且450℃以下进行。层叠膜的加工例如使用光刻和蚀刻来进行。层叠膜成为柱状的磁性元件10。磁性元件10可以是圆柱，也可以是棱柱。例如，从z方向观察磁性元件10时的最短宽度可以为10nm以上且2000nm以下，也可以为30nm以上且500nm以下。通过上述工序，得到磁性元件10。
磁性元件10能够与构成基底的材料无关地制作。因此，接收装置15能够不经由粘接层70等而直接制作在电路芯片35上。
图6表示了磁性元件10的一例，但磁性元件只要具有磁化的状态因光的照射而变化的铁磁性体、且电阻值伴随着磁化的状态的变化而变化即可。磁性元件例如除了上述的隧道磁阻效应元件或巨磁阻效应元件以外，还能够使用各向异性磁阻(AMR：AnisotronipicMagnetoresistance)效应元件、超巨磁阻(CMR：Colossal Magnetoresistance)效应元件等。
接着，对磁性元件10的动作的几个例子进行说明。对第1铁磁性层1照射光强度变化的光。磁性元件10的z方向的电阻值因向第1铁磁性层1照射光而变化。来自磁性元件10的输出电压因向第1铁磁性层1照射光而变化。在第1动作例中，以照射到第1铁磁性层1的光的强度为第1强度和第2强度这2个等级的情况为例进行说明。第2强度的光的强度比第1强度的光的强度大。第1强度也可以是照射到第1铁磁性层1的光的强度为零的情况。
图7和图8是用于说明第1实施方式的磁性元件10的第1动作例的图。图7是用于说明第1动作例的第1机理的图，图8是用于说明第1动作例的第2机理的图。在图7和图8的上方的图中，纵轴为照射到第1铁磁性层1的光的强度，横轴为时间。在图7和图8的下方的图中，纵轴为磁性元件10的z方向的电阻值，横轴为时间。
首先，在对第1铁磁性层1照射了第1强度的光的状态(以下，称为初始状态)下，第1铁磁性层1的磁化M1与第2铁磁性层2的磁化M2处于平行的关系，磁性元件10的z方向的电阻值显示第1电阻值R1。磁性元件10的z方向的电阻值通过在磁性元件10的z方向流过感测电流Is，在磁性元件10的的两端产生电压，所以根据该电压值使用欧姆定律求出。来自磁性元件10的输出电压在第1电极4与第2电极5之间产生。在图7所示的例子的情况下，使感测电流Is从第1铁磁性层1向第2铁磁性层2流动。通过使感测电流Is在该方向流动，与第2铁磁性层2的磁化M2相同方向的自旋转移力矩作用于第1铁磁性层1的磁化M1，在初始状态下磁化M1与磁化M2平行。另外，通过使感测电流Is在该方向流动，能够防止第1铁磁性层1的磁化M1在动作时反转。
接着，照射到第1铁磁性层1的光的强度从第1强度变化为第2强度。第2强度比第1强度大，第1铁磁性层1的磁化M1从初始状态变化。没有对第1铁磁性层1照射光的状态下的第1铁磁性层1的磁化M1的状态与第2强度下的第1铁磁性层1的磁化M1的状态不同。磁化M1的状态例如是相对于z方向的倾斜角、大小等。
例如，如图7所示，当照射到第1铁磁性层1的光的强度从第1强度变化为第2强度时，磁化M1相对于z方向倾斜。另外，例如，如图8所示，当照射到第1铁磁性层1的光的强度从第1强度变化为第2强度时，磁化M1的大小变小。例如，在第1铁磁性层1的磁化M1因光的照射强度而相对于z方向倾斜的情况下，其倾斜角度大于0°且小于90°。
当第1铁磁性层1的磁化M1从初始状态变化时，磁性元件10的z方向的电阻值显示第2电阻值R2。第2电阻值R2大于第1电阻值R1。第2电阻值R2是磁化M1与磁化M2平行的情况下的电阻值(第1电阻值R1)与磁化M1与磁化M2反平行的情况下的电阻值之间。
在图7所示的情况下，在第1铁磁性层1的磁化M1作用有与第2铁磁性层2的磁化M2相同方向的自旋转移力矩。因此，磁化M1欲返回与磁化M2平行的状态，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度从第2强度变化为第1强度，则磁性元件10返回初始状态。在图8所示的情况下，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度返回第1强度，则第1铁磁性层1的磁化M1的大小复原，磁性元件10返回初始状态。在任一情况下，当磁性元件10的z方向的电阻值返回到第1电阻值R1。即，在照射到第1铁磁性层1的光的强度从第2强度变化为第1强度时，磁性元件10的z方向的电阻值从第2电阻值R2向第1电阻值R1变化。
磁性元件10的z方向的电阻值，与照射到第1铁磁性层1的光的强度的变化对应地变化。来自磁性元件10的输出电压，与照射到第1铁磁性层1的光的强度的变化对应地变化。即，磁性元件10能够将所照射的光的强度的变化转换为输出电压的变化。即，磁性元件10能够将接收到的光信号转换为电信号。来自磁性元件10的输出电压被发送到集成电路36，集成电路36例如将来自磁性元件10的输出电压为阈值以上的情况作为第1信号(例如“1”)，将小于阈值的情况作为第2信号(例如“0”)进行处理。
在此，以在初始状态下磁化M1与磁化M2平行的情况为例进行了说明，但在初始状态下磁化M1与磁化M2也可以反平行。在该情况下，磁化M1的状态越变化(例如，磁化M1从初始状态起的角度变化越大)，则磁性元件10的z方向的电阻值越小。在将磁化M1与磁化M2反平行的情况设为初始状态的情况下，优选感测电流Is从第2铁磁性层2向第1铁磁性层1流动。通过使感测电流Is在该方向流动，对第1铁磁性层1的磁化M1作用与第2铁磁性层2的磁化M2相反方向的自旋转移力矩，在初始状态下磁化M1与磁化M2成为反平行。
在第1动作例中，以照射到第1铁磁性层1的光为第1强度和第2强度这2个阶段的情况为例进行了说明，但在第2动作例中，对照射到第1铁磁性层1的光的强度多级或模拟地变化的情况进行说明。
图9和图10是用于说明第1实施方式的磁性元件10的第2动作例的图。图9是用于说明第2动作例的第1机理的图，图10是用于说明第2动作例的第2机理的图。在图9和图10的上方的图中，纵轴为照射到第1铁磁性层1的光的强度，横轴为时间。在图9和图10的下方的图中，纵轴为磁性元件10的z方向的电阻值，横轴为时间。
在图9的情况下，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则由于光的照射而产生的来自外部的能量，第1铁磁性层1的磁化M1的从初始状态倾斜。没有对第1铁磁性层1照射光的状态下的第1铁磁性层1的磁化M1的方向与照射了光的状态下的磁化M1的方向的角度均大于0°且小于90°。
如果第1铁磁性层1的磁化M1从初始状态倾斜，则磁性元件10的z方向的电阻值变化。例如，与第1铁磁性层1的磁化M1的倾斜相应地，磁性元件10的z方向的电阻值变化为第2电阻值R2、第3电阻值R3、第4电阻值R4。电阻值按照第1电阻值R1、第2电阻值R2、第3电阻值R3、第4电阻值R4的顺序变大。即，与第1铁磁性层1的磁化M1的倾斜相应地，来自磁性元件10的输出电压从第1电压值向第2电压值、第3电压值、第4电压值变化。输出电压按照第1电压值、第2电压值、第3电压值、第4电压值的顺序变大。
磁性元件10在照射到第1铁磁性层1的光的强度变化时，z方向的电阻值变化。来自磁性元件10的输出电压在照射到第1铁磁性层1的光的强度变化时变化。例如，如果将第1电压值规定为“0”，将第2电压值规定为“1”，将第3电压值规定为“2”，将第4电压值规定为“3”，则磁性元件10能够输出4值的信息。在此，作为一例，表示了读出4个值的情况，但通过输出电压的阈值的设定，能够自由地设计读出的值的数量。另外，磁性元件10也可以直接输出模拟值。
另外，在图10的情况下也同样地，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则由于光的照射所产生的来自外部的能量，第1铁磁性层1的磁化M1的大小从初始状态变小。如果第1铁磁性层1的磁化M1从初始状态变小，则磁性元件10的z方向的电阻值变化。例如，与第1铁磁性层1的磁化M1的大小相应地，磁性元件10的z方向的电阻值变化为第2电阻值R2、第3电阻值R3、第4电阻值R4。即，与第1铁磁性层1的磁化M1的大小相应地，来自磁性元件10的输出电压从第1电压值向第2电压值、第3电压值、第4电压值变化。因此，与图9的情况同样地，磁性元件10能够将来自这些的输出电压的差异作为多值或模拟数据输出。
另外，在第2动作例的情况下，也与第1动作例的情况同样地，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度返回第1强度，则第1铁磁性层1的磁化M1的状态复原，磁性元件10返回初始状态。
在此，以在初始状态下磁化M1与磁化M2平行的情况为例进行了说明，但在第2动作例中也是，在初始状态下磁化M1与磁化M2也可以反平行。
另外，在第1动作例和第2动作例中，例示了在初始状态下磁化M1与磁化M2平行或者反平行的情况，但在初始状态下磁化M1与磁化M2也可以正交。例如，第1铁磁性层1是磁化M1在xy平面的任一方向上取向的面内磁化膜，第2铁磁性层2是磁化M2在z方向上取向的垂直磁化膜的情况相当于该情况。通过磁各向异性，磁化M1在xy面内的任一方向上取向，磁化M2在z方向上取向，由此在初始状态下磁化M1与磁化M2正交。
图11和图12是用于说明第1实施方式的磁性元件10的第2动作例的别的例子的图。在图11和图12中，施加于磁性元件10的感测电流Is的流动方向不同。图11中，使感测电流Is从第1铁磁性层1向第2铁磁性层2流动。图12中，使感测电流Is从第2铁磁性层2向第1铁磁性层1流动。
在图11和图12的任一情况下，通过在磁性元件10中流过感测电流Is，在初始状态下对磁化M1作用自旋转移力矩。在图11的情况下，以磁化M1与第2铁磁性层2的磁化M2平行的方式作用自旋转移力矩。在图12的情况下，以磁化M1与第2铁磁性层2的磁化M2反平行的方式作用自旋转移力矩。在图11和图12的任一情况下，在初始状态下，磁各向异性对磁化M1的作用都比自旋转移力矩的作用大，所以磁化M1朝向xy面内的任一方向。
如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则由于光的照射而产生的来自外部的能量，第1铁磁性层1的磁化M1的从初始状态倾斜。这是因为施加于磁化M1的光的照射所产生的作用与自旋转移力矩所产生的作用之和大于磁化M1的磁各向异性所产生的作用。如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则图11的情况下的磁化M1以与第2铁磁性层2的磁化M2平行的方式倾斜，图12的情况下的磁化M1以与第2铁磁性层2的磁化M2反平行的方式倾斜。作用于磁化M1的自旋转移力矩的方向不同，所以图11和图12中的磁化M1的倾斜方向不同。
如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则在图11的情况下，磁性元件10的z方向的电阻值变小，在图12的情况下，磁性元件10的z方向的电阻值变大。即，如果照射到第1铁磁性层1的光的强度变大，则在图11的情况下来自磁性元件10的输出电压变小，在图12的情况下磁性元件10的输出电压变大。
当照射到第1铁磁性层1的光的强度返回到第1强度时，通过磁各向异性对磁化M1的作用，第1铁磁性层1的磁化M1的状态返回到原来的状态。其结果，磁性元件10返回初始状态。
在此，举出第1铁磁性层1为面内磁化膜、第2铁磁性层2为垂直磁化膜的例子进行了说明，但该关系也可以相反。即，在初始状态下，磁化M1可以在z方向上取向，磁化M2可以在xy面内的任一方向上取向。
如上所述，接收装置15接收光信号，并通过磁性元件10将接收到的光信号转换为电信号。
图13是从z方向观察第1实施方式的发送装置25的光调制元件21的俯视图。图14是第1实施方式的光调制元件21的截面图。图14是沿着图13的A-A的截面。光调制元件21将电信号转换为光信号。光调制元件21是调制光输出元件的一个例子。图13和图14所示的光调制元件21是光调制元件的一个例子，光调制元件的结构不限于该例子。
光调制元件21包括基板22、覆盖层23、波导路26和电极27。
基板22例如包含氧化铝。基板22例如为蓝宝石。覆盖层23例如为SiO2、Al2O3、MgF2、La2O3、ZnO、HfO2、MgO、Y2O3、CaF2、In2O3等或它们的混合物。
波导路26例如具有输入波导路26A、分支部26B、第1波导路26C、第2波导路26D、结合部26E和输出波导路26F。
输入波导路26A具有输入输入光Lin的输入端，与分支部26B相连。分支部26B位于输入波导路26A与第1波导路26C和第2波导路26D之间。输入光Lin从外部输入。输入光Lin例如是激光。
第1波导路26C和第2波导路26D例如在x方向上延伸。第1波导路26C和第2波导路26D的x方向的长度例如大致相同。
耦合部26E位于第1波导路26C和第2波导路26D与输出波导路26F之间。输出波导路26F与耦合部26E相连，具有输出输出光Lout的输出端。
如图14所示，第1波导路26C和第2波导路26D由板坯(slab)28的一部分和脊状部28P构成。板坯28在基板22上扩展。脊状部28P从板坯28的上表面突出。板坯28提高对波导路26施加的电场强度。
板坯28和脊状部28P含有铌酸锂作为主成分。因此，波导路26包含铌酸锂作为主成分。铌酸锂的一部分元素可以被其他元素取代。波导路26例如被覆盖层23覆盖。板坯28和脊状部28P也可以是铌酸锂以外的部分。例如，也可以是，板坯28和脊状部28P是硅或在氧化硅中添加氧化锗而成的，覆盖层23是氧化硅。输入波导路26A、分支部26B、耦合部26E和输出波导路26F也由与第1波导路26C和第2波导路26D相同的结构构成。
电极27例如包括电极27A、电极27B和电极27C。电极27A和电极27B位于能够对波导路26的至少一部分施加电场的位置。能够从电极27A对第1波导路26C施加电场。能够从电极27B对第2波导路26D施加电场。电极27A例如位于第1波导路26C的上方。电极27B例如位于第2波导路26D的上方。电极27C例如位于电极27A和电极27B的侧方。
电极27A和电极27B与电路芯片35的集成电路36(电子部件32或者配线33)连接。电极27C与基准电位连接。基准电位例如为接地。
从集成电路36对电极27A施加电压。集成电路36向电极27A施加调制电压。从集成电路36对电极27B施加电压。集成电路36向电极27B施加调制电压。施加于电极27A的电压和施加于电极27B的电压能够单独地控制。
从输入波导路26A输入的输入光Lin分支并传播到第1波导路26C和第2波导路26D。在第1波导路26C中传播的光与在第2波导路26D中传播的光的相位差在分支的时刻为零。
如果对电极27A与电极27C之间施加电压，则对第1波导路26C施加电场，第1波导的折射率因电光学效应而变化。当在电极27B和电极27C之间施加电压时，电场被施加到第2波导路26D，并且第2波导路26D的折射率由于电光学效应而变化。
如果第1波导路26C与第2波导路26D的折射率不同，则在第1波导路26C中传播的光与在第2波导路26D中传播的光之间产生相位差。在第1波导路26C和第2波导路26D中传播的光在输出波导路26F中合流，从光调制元件21作为输出光Lout输出。
输出光Lout是使在第1波导路26C中传播的光与在第2波导路26D中传播的光重叠而成的光。输出光Lout的强度与在第1波导路26C中传播的光与在第2波导路26D中传播的光的相位差相应地变化。例如，在相位差为π的偶数倍的情况下，光相互增强，所以输出光Lout的强度变大，在相位差为π的奇数倍的情况下，光相互减弱，所以输出光Lout的强度变小。根据这样的原理，光调制元件21根据来自集成电路36的电信号，将输入光Lin调制为输出光Lout。发送装置25将由光调制元件21调制后的输出光Lout作为光信号进行发送。
在第1实施方式的发送接收装置100中，将接收到的光信号转换为电信号的磁性元件10和输出作为调制后的光的光信号的光调制元件21与控制它们的集成电路36电连接，磁性元件10和光调制元件21配置在电路芯片35的z方向上。由此，第1实施方式的发送接收装置100能够小型化。另外，第1实施方式的发送接收装置100能够作为被封装化的一个电子部件来处理，与光纤202等其他部件的连接变得容易。
另外，磁性元件10能够不依赖于构成基底的材料地制作，能够不经由粘接层70等地制作在电路芯片35上。因此，第1实施方式的发送接收装置100容易将磁性元件10配置于电路芯片35的z方向，容易小型化。
[第2实施方式]
图15是第2实施方式的发送接收装置101的截面图。在第2实施方式中，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置101的接收装置15、发送装置25和电路芯片35的层叠顺序与第1实施方式的发送接收装置100不同。发送接收装置101按照电路芯片35、接收装置15、发送装置25的顺序层叠。接收装置15和发送装置25位于电路芯片35的第1面35S1侧。磁性元件10和光调制元件21位于电路芯片35的第1面35S1侧。接收装置15在z方向上位于电路芯片35与发送装置25之间。磁性元件10的z方向的位置位于电路芯片35的z方向的位置与光调制元件21的z方向的位置之间。
在接收装置15的一面具有波导路11。波导路11例如位于接收装置15与发送装置25之间。波导路11的一端位于从第1光纤130的端部输出的光的行进方向。包含从第1光纤130的端部输出的信号的光在波导路11中传播，并向磁性元件10照射。
发送装置25例如通过粘接层70贴合于接收装置15。在图15所示的例子中，发送装置25的基板22与接收装置15的波导路11侧经由粘接层70贴合。电路芯片35的集成电路36和发送装置25的光调制元件21经由贯通配线60电连接。贯通配线60例如在z方向上贯通光调制元件21与集成电路36之间的绝缘层(例如，具有绝缘性的基板22、粘接层70、绝缘层12和绝缘层34)。贯通配线60连接光调制元件21和集成电路36。光调制元件21和集成电路36也可以与第1实施方式同样地经由发送装置25与电路芯片35之间的凸块而电连接。在该情况下，发送装置25与电路芯片35之间的凸块设置在隔着粘接层70的发送装置25与接收装置15之间。
第2实施方式的发送接收装置101可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。
[第3实施方式]
图16是第3实施方式的发送接收装置102的截面图。在第3实施方式中，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置102的接收装置15、发送装置25和电路芯片35的层叠顺序与第1实施方式的发送接收装置100不同。发送接收装置102按照电路芯片35、发送装置25、接收装置15的顺序层叠。接收装置15和发送装置25位于电路芯片35的第2面35S2侧。磁性元件10和光调制元件21位于电路芯片35的第2面35S2侧。发送装置25在z方向上位于电路芯片35与接收装置15之间。光调制元件21的z方向的位置位于电路芯片35的z方向的位置与磁性元件10的z方向的位置之间。
发送装置25例如通过粘接层70贴合于电路芯片35。在图16所示的例子中，发送装置25的基板22与电路芯片35的基板31经由粘接层70贴合。电路芯片35的集成电路36和发送装置25的光调制元件21经由贯通配线60电连接。贯通配线60例如在z方向上贯通光调制元件21与集成电路36之间的绝缘层(例如，具有绝缘性的基板22、粘接层70和具有绝缘性的基板31)。贯通配线60连接光调制元件21和集成电路36。光调制元件21和集成电路36也可以与第1实施方式同样地经由发送装置25与电路芯片35之间的凸块而电连接。在该情况下，发送装置25与电路芯片35之间的凸块设置在夹着粘接层70的基板22与基板31之间。
磁性元件10例如设置在发送装置25的覆盖层23上。电路芯片35的集成电路36和接收装置15的磁性元件10经由贯通配线50电连接。贯通配线50例如在z方向上贯通磁性元件10与集成电路36之间的绝缘层(例如绝缘层12、覆盖层23、基板22、粘接层70和绝缘层34)。贯通配线50连接磁性元件10和集成电路36。
第3实施方式的发送接收装置102可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。
[第4实施方式]
图17是第4实施方式的发送接收装置103的截面图。图18是第4实施方式的发送接收装置103的俯视图。在第3实施方式中，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置103的接收装置15和发送装置25的配置与第1实施方式的发送接收装置100不同。接收装置15和发送装置25位于电路芯片35的第1面35S1侧。磁性元件10和光调制元件21位于电路芯片35的第1面35S1侧。接收装置15和发送装置25例如配置在电路芯片35的第1面35S1上。从z方向观察，接收装置15和发送装置25位于相互不重叠的位置。从z方向观察，磁性元件10和光调制元件21以相互不重叠的方式配置。
发送装置25例如通过粘接层70贴合于电路芯片35。在图17所示的例子中，发送装置25的基板22与电路芯片35的绝缘层34经由粘接层70贴合。电路芯片35的集成电路36和发送装置25的光调制元件21经由贯通配线60电连接。贯通配线60例如在z方向上贯通光调制元件21与集成电路36之间的绝缘层(例如，具有绝缘性的基板22、粘接层70和绝缘层34)。贯通配线60连接光调制元件21和集成电路36。光调制元件21和集成电路36也可以与第1实施方式同样地经由发送装置25与电路芯片35之间的凸块而电连接。在该情况下，发送装置25与电路芯片35之间的凸块设置在夹着粘接层70的基板22与绝缘层34之间。
第4实施方式的发送接收装置103可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。
[第5实施方式]
图19是第5实施方式的发送接收装置104的截面图。在第5实施方式中，对与第4实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置104具有发送装置40来代替第4实施方式的发送接收装置103的发送装置25。发送装置40包括调制光输出元件。第5实施方式的调制光输出元件是通过电源的ON、OFF的切换来直接进行光的输出的接通、断开的切换，输出调制后的光的元件。第5实施方式的调制光输出元件例如是激光二极管、发光二极管(LED)等。在从发送装置40输出的光信号的频率为数MHz程度的情况下，直接进行ON、OFF的切换的调制光输出元件也能够充分对应。
第5实施方式的发送接收装置104可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。
[第6实施方式]
图20是第6实施方式的发送接收装置105的截面图。图21是第6实施方式的发送接收装置105的俯视图。在第6实施方式中，对与第4实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置105相对于第4实施方式的发送接收装置103还包括光源80。光源80配置在电路芯片的z方向上。光源80位于电路芯片35的第1面35S1侧。光源80例如配置在电路芯片35的第1面35S1上。从z方向观察，接收装置15、发送装置25和光源80位于相互不重叠的位置。从z方向观察，磁性元件10、光调制元件21和光源80以相互不重叠的方式配置。
光源80输出输入到光调制元件21的输入光Lin。光源80位于光调制元件21的侧方。光源80例如是激光二极管。
第6实施方式的发送接收装置105也包含光源80而被封装化。第6实施方式的发送接收装置105可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。
图20表示了在第4实施方式的发送接收装置103中装入光源80的例子，但也可以在第1实施方式至第3实施方式的发送接收装置100～102中装入光源80。光源80也可以配置在与配置有光调制元件21的电路芯片35的面相同的面侧。图22是第5实施方式的发送接收装置的变形例。图22所示的发送接收装置105A是在第1实施方式的发送接收装置100中组装了光源80的例子。在图22所示的例子中，光源80位于电路芯片35的第2面35S2侧。
[第7实施方式]
图23是第7实施方式的发送接收装置106的截面图。图24是第7实施方式的发送接收装置106的俯视图。在第7实施方式中，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
发送接收装置106包括接收装置15、发送装置25、电路芯片35、光源80和配线芯片90。接收装置15、发送装置25、光源80和电路芯片35位于配线芯片90的第1面90S1侧。磁性元件10和光调制元件21位于配线芯片90的第1面90S1侧。接收装置15、发送装置25、光源80和电路芯片35配置在配线芯片90的第1面90S1上。从z方向观察，接收装置15、发送装置25、光源80和电路芯片35位于相互不重叠的位置。从z方向观察，磁性元件10、光调制元件21和电路芯片35以相互不重叠的方式配置。
配线芯片90包括配线91和绝缘层92。磁性元件10、光调制元件21、光源80、电路芯片35的集成电路36分别与配线芯片90通过贯通配线93电连接。配线91和贯通配线93将磁性元件10、光调制元件21、光源80分别与电路芯片35的集成电路36电连接。磁性元件10与任意的配线91连接。光调制元件21与任意的配线91连接。集成电路36(电子部件32或配线33)与任意的配线91连接。磁性元件10、光调制元件21和光源80由电路芯片35的集成电路36控制。
第7实施方式的发送接收装置106可以获得与第1实施方式的发送接收装置100相同的效果。另外，第7实施方式的发送接收装置106能够在分别制作各个元件之后进行封装化。各个元件的最优化是容易的。
以上，本发明并不限定于上述的实施方式和变形例，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。例如，也可以分别组合上述的实施方式和变形例的特征性的结构。
例如，在第5实施方式中，对代替第4实施方式的光调制元件21而使用直接进行光的输出的ON、OFF的切换的调制光输出元件的例子进行了说明，但也可以代替第1～第3实施方式的光调制元件21而使用直接进行光的输出的ON、OFF的切换的调制光输出元件。另外，也可以代替第6～第7实施方式的光调制元件21和光源80，而使用直接进行光的输出的ON、OFF的切换的调制光输出元件。
另外，至此，以第1实施方式～第7实施方式为例，表示了将发送接收装置应用于图1所示的通信***200的例子，但通信***不限于该情况。
例如，图25是通信***的另一示例的概念图。图25所示的通信***300是2个便携终端装置301之间的通信。便携终端装置301例如是智能手机、平板电脑等。
便携终端装置301分别包括上述发送接收装置100。发送接收装置100也可以是第1实施方式以外的发送接收装置101～106。由另一个便携终端装置301的接收装置15接收从一个便携终端装置301的发送装置25发送的光信号。在便携终端装置301间的发送接收中使用的光例如是可见光。各个接收装置15具有磁性元件，通过磁性元件将光信号转换为电信号。
此外，例如，图26是通信***的另一示例的概念图。图26所示的通信***310是便携终端装置301与信息处理装置302之间的通信。信息处理装置302例如是个人计算机。
便携终端装置301包括发送接收装置100，信息处理装置302包括接收装置107。发送接收装置100也可以是第1实施方式以外的发送接收装置101～106。信息处理装置302也可以包括发送接收装置100～106中的任一个来代替接收装置107。从便携终端装置301的发送装置25发送的光信号由信息处理装置302的接收装置15接收。用于在便携终端装置301和信息处理装置302之间发送和接收的光例如是可见光。各个接收装置15具有磁性元件，通过磁性元件将光信号转换为电信号。

Claims (15)

1.一种发送接收装置，其特征在于：
具备：
接收装置，其具有具备第1铁磁性层、第2铁磁性层、和被所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层夹着的间隔层的磁性元件，并接收光信号；
发送装置，其具有调制光输出元件，并发送光信号；和
电路芯片，其具有与所述磁性元件和所述调制光输出元件电连接的集成电路。
2.如权利要求1所述的发送接收装置，其特征在于：
所述磁性元件和所述调制光输出元件沿所述电路芯片法线方向配置。
3.如权利要求2所述的发送接收装置，其特征在于：
所述电路芯片的所述法线方向的位置，位于所述磁性元件的所述法线方向的位置与所述调制光输出元件的所述法线方向的位置之间。
4.如权利要求2所述的发送接收装置，其特征在于：
所述磁性元件的所述法线方向的位置，位于所述调制光输出元件的所述法线方向的位置与所述电路芯片的所述法线方向的位置之间。
5.如权利要求2所述的发送接收装置，其特征在于：
所述调制光输出元件的所述法线方向的位置，位于所述磁性元件的所述法线方向的位置与所述电路芯片的所述法线方向的位置之间。
6.如权利要求2所述的发送接收装置，其特征在于：
所述磁性元件和所述调制光输出元件位于所述电路芯片的第1面侧，
从所述法线方向观察，所述磁性元件和所述调制光输出元件相互不重叠。
7.如权利要求1～6中任一项所述的发送接收装置，其特征在于：
所述磁性元件与所述集成电路经由贯通所述磁性元件与所述集成电路之间的绝缘层的第1贯通配线而电连接，
所述调制光输出元件与所述集成电路经由贯通所述调制光输出元件与所述集成电路之间的绝缘层的第2贯通配线而电连接。
8.如权利要求2～7中任一项所述的发送接收装置，其特征在于：
所述调制光输出元件与所述集成电路经由所述发送装置与所述电路芯片之间的凸块而电连接。
9.如权利要求1所述的发送接收装置，其特征在于：
还具备：配线芯片，其具有与所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述集成电路电连接的配线，
所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述电路芯片位于所述配线芯片的第1面侧，
从所述配线芯片的法线方向观察，所述磁性元件、所述调制光输出元件和所述电路芯片相互不重叠。
10.如权利要求1～9中任一项所述的发送接收装置，其特征在于：
所述调制光输出元件是光调制元件。
11.如权利要求10所述的发送接收装置，其特征在于：
所述光调制元件具备波导路，
所述波导路包含铌酸锂。
12.如权利要求1～11中任一项所述的发送接收装置，其特征在于：
还具备：
输入部，其对所述磁性元件照射包含信号的光；
输出部，其输出包含由所述调制光输出元件产生的信号的光；
第1光纤，其将所述输入部与外部连接；和
第2光纤，其将所述输出部与外部连接。
13.一种发送装置，其特征在于：
具备：
调制光输出元件，其具有包含铌酸锂的波导路；和
电路芯片，其具有与所述调制光输出元件电连接的集成电路。
14.如权利要求13所述的发送装置，其特征在于：
所述调制光输出元件与所述集成电路经由贯通所述调制光输出元件与所述集成电路之间的绝缘层的贯通配线而电连接。
15.如权利要求13或14所述的发送装置，其特征在于：
所述调制光输出元件与所述集成电路经由所述调制光输出元件与所述电路芯片之间的凸块而电连接。
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