JP2022123249A - 光デバイス、及びこれを用いた光送受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】バイアス電圧印加下で動作の長期信頼性をもつ光デバイスを提供する。【解決手段】光デバイスは、基板と、前記基板の上に中間層、電気光学効果を有する結晶薄膜で形成された光導波路、及びバッファ層がこの順で積層された積層体と、前記バッファ層の上に設けられて前記光導波路に直流電圧を印加する電極と、を有し、前記中間層の抵抗率は前記バッファ層の抵抗率よりも大きい。【選択図】図４
Description
本開示は、光デバイス、及びこれを用いた光送受信機に関する。
光送受信の送信フロントエンド回路では、データ信号で光を変調する光変調器が用いられる。電気光学効果を利用して変調を行う光変調器は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ；Lithium Niobate）等の電気光学効果を有する結晶基板に形成される。光変調器を構成する光導波路は、チタン（Ｔｉ）等の金属を基板の表面から拡散して形成され、光導波路の上方に、バッファ層を介してコプレーナ型の電極が配置される（たとえば、特許文献１参照）。
Ｔｉ拡散導波路はＬＮ基板との屈折率差が小さく、光の閉じ込めが弱いため、電界の印可効率が悪く、駆動電圧が高くなる。Ｔｉ拡散導波路に替えて、ＬＮ結晶の薄膜で光導波路を形成することで、光の閉じ込めを強くすることができる。
ＬＮ結晶薄膜で光導波路を形成する場合、導波路に光を閉じ込めるために、ＬＮ結晶薄膜の上下にＬＮよりも屈折率の低いクラッドまたはバッファ層が設けられる。バッファ層を介してＤＣ電圧が印加されると、バッファ層での電圧降下により、光導波路にかかる電界が弱くなり、ＤＣドリフトが正の方向（バイアス電圧増大を要する方向）に変化する。ＤＣドリフトとは、電圧をかけ続けることによる干渉条件の変化に起因して動作点または光出力が経時的に変化する現象である。ＤＣドリフトの正方向への変化が一定量を超えると、ＤＣバイアスをかけても正しく変調できなくなる。光デバイスの寿命が縮まり、長期信頼性が損なわれる。
本開示は、バイアス電圧印加下で動作の長期信頼性をもつ光デバイスを提供することを目的とする。
一つの態様では、光デバイスは、基板と、前記基板の上に中間層、電気光学効果を有する結晶薄膜で形成された光導波路、及びバッファ層がこの順で積層された積層体と、前記バッファ層の上に設けられて前記光導波路に直流電圧を印加する電極と、を有し、
前記中間層の抵抗率は前記バッファ層の抵抗率よりも大きい。
前記中間層の抵抗率は前記バッファ層の抵抗率よりも大きい。
バイアス電圧印加下で動作の長期信頼性をもつ光デバイスが実現される。
実施形態の光変調器の構成を説明する前に、ＬＮ結晶薄膜で光導波路を形成した光変調器におけるＤＣドリフト変化の問題をより詳しく説明する。
図１Ａは、ＬＮ結晶薄膜の光導波路ＬＮ-ＷＧを有する光変調器の断面模式図、図１Ｂは図１Ａの光変調器の等価回路図である。光導波路ＬＮ-ＷＧは、支持基板ＳＵＢの上に形成されており、上側と下側を第１のバッファ層ＢＵＦ１と第２のバッファ層ＵＢＦ２に挟まれている。第１のバッファ層ＢＵＦ１の上に、信号電極Ｓと接地電極Ｇが配置され、コプレーナ型の電極構造が形成されている。
製造プロセスの簡易さから、通常は第１のバッファ層ＢＵＦ１と、第２のバッファ層ＢＵＦ２は同じ材料で形成される。すなわち、第１のバッファ層ＢＵＦ１と、第２のバッファ層ＢＵＦ２の体積抵抗率は同じである。
図１Ｂの等価回路を参照すると、基板ＳＵＢ、第２のバッファ層ＢＵＦ２、光導波路ＬＮ-ＷＧ、及び第１のバッファ層ＢＵＦ１の積層体に、直列抵抗Ｒｓｓ、Ｒｓｂ２、ＲｓＬ、及びＲｓｂ１が形成される。また、並列抵抗Ｒｐｓ、Ｒｐｂ２、ＲｐＬ、Ｒｐｂ１が形成される。第１のバッファ層ＢＵＦ１の直列抵抗Ｒｓｂ１には、光導波路ＬＮ-ＷＧと第２のバッファ層ＢＵＦ２の抵抗が、接続される。
信号電極Ｓと接地電極Ｇの間に電圧が印加されると、第１のバッファ層ＢＵＦ１での電圧降下により、光導波路ＬＮ-ＷＧと第２のバッファ層ＢＵＦ２の電気抵抗が小さくなる。これにより、第１のバッファ層ＢＵＦ１の直列抵抗Ｒｓｂ１が相対的に大きくなり、電圧降下の影響が大きくなる。光導波路ＬＮ-ＷＧにかかる電界が小さくなると、ＤＣドリフトが正の方向に変化し、適正な動作点に保つために要するＤＣバイアス電圧が増大する。
実施形態では、ＬＮ結晶薄膜の光導波路を、光導波路よりも屈折率の低いバッファ層と中間層で挟み込んだ導波路構成で、中間層の抵抗率をバッファ層の抵抗率よりも大きくすることで、バッファ層での電圧降下を抑制する。以下で、「抵抗率」というときは、特段の断りのないかぎり、体積抵抗率を意味するものとする。
図２は、実施形態の光デバイスの一例としての光変調器１０の平面模式図である。以下で述べる実施形態の構成は、光スイッチ、光フィルタなどの光デバイス、あるいはこれらの光デバイスと、レーザダイオード、フォトダイオードなどが集積された集積回路チップにも適用可能である。
光変調器１０は、基板１０１上に光導波路１１で形成されたマッハツェンダ（ＭＺ：Mach-Zehnder）型の光変調器である。便宜上、光の伝搬方向をＸ方向、光変調器１０の高さ方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。
光導波路１１は、後述するように、リッジ型の結晶薄膜導波路で形成されている。光変調器１０の一端側（たとえば－Ｘ側）で、光導波路１１は２つに分岐され、Ｘ偏波用のＩＱ変調器と、Ｙ偏波用のＩＱ変調器が並列に形成される。光変調器１０の他端側（たとえば＋Ｘ側）で、２つのＩＱ変調器の出力は、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）によって合波される。この例で、光変調器１０は偏波多重ＩＱ変調による４チャネルの変調器である。
Ｘ偏波とＹ偏波のそれぞれで、ＩＱ変調器はＩチャネルとＱチャネルを有する。ＩＱ変調器の全体を親ＭＺ、またはマスターＭＺ（ｍＭＺ）と呼ぶ。各ＩＱ変調器でＩチャネルとＱチャネルを形成するＭＺ干渉計を、子ＭＺ、またはサブＭＺ（ｓＭＺ）と呼ぶ。
光変調器１０には、ＲＦ電極１１０とＤＣ電極１２０が設けられている。ＲＦ電極１１０とＤＣ電極１２０は、たとえば、コプレーナ導波路構造を有する。
ＲＦ電極１１０は、ＲＦ信号電極１１０Ｓと、ＲＦ接地電極１１０Ｇを含む。ＲＦ信号電極１１０ＳとＲＦ接地電極１１０Ｇは、積層方向に見て、光導波路１１の上層の同じ層に形成されている。ＲＦ信号電極１１０Ｓは、各チャネルを形成する子ＭＺの光導波路１１にＲＦ信号を入力する。
ＲＦ信号電極１１０Ｓには、数十ＧＨｚの帯域を持つ高速の電気信号が入力されて、高速の光変調が行われる。ＲＦ信号電極１１０Ｓに信号電圧が与えられると、光導波路１１に発生する電界によって光導波路の屈折率が変化し、光導波路１１を通る光の位相が変化する。Ｉチャネル、Ｑチャネルを構成する導波路間の光の位相の差によって光出力が変化する。
ＤＣ電極１２０は、ＤＣ信号電極１２０Ｓと、ＤＣ接地電極１２０Ｇを含む。ＤＣ信号電極１２０ＳとＤＣ接地電極１２０Ｇは、積層方向に見て、光導波路１１の上層の同じ層に形成されている。ＤＣ信号電極１２０Ｓには、ＭＺ干渉計の位相を調整するためにＤＣバイアスが印加される。ＤＣ信号電極１２０Ｓは、親ＭＺの光導波路１１にＤＣバイアスを印加するＤＣ信号電極１２０Ｓ（ｍＭＺ）と、子ＭＺの光導波路１１にＤＣバイアスを印加するＤＣ信号電極１２０Ｓ（ｓＭＺ）を含む。
子ＭＺのＤＣ信号電極１２０Ｓ（ｓＭＺ）には、ＩチャネルとＱチャネルで動作点を所望の点（たとえば光出力パワーがピークパワーの１／２になる点）に維持するためのＤＣバイアス電圧が印加される。電気信号のオン・オフが、光信号のオン・オフに対応するようにＤＣバイアス電圧は調整される。
Ｘ偏波用のＩチャネルとＱチャネルを合波してＩＱ信号とし、Ｙ偏波用のＩチャネルとＱチャネルを合波してＩＱ信号とする。いずれか一方の偏波用のＩＱ信号を偏波回転してＰＢＣで合波することで、偏波多重光信号が生成される。
図３は、図２の光変調器１０のＤＣ電極１２０が配置された領域の断面模式図、図４は図３の等価回路図である。光変調器１０は、基板１０１の上に、中間層１０２、電気光学効果を有する結晶薄膜１０３で形成される光導波路１１、及びバッファ層１０５がこの順で積層された積層体１０９を有する。バッファ層１０５の上に、ＤＣ信号電極１２０ＳとＤＣ接地電極１２０Ｇが。コプレーナ構成で設けられている。
基板１０１は光変調器１０を支持する支持基板であり、基板の種類は特に問わない。一例として、ＬＮ基板、ＬｉＴａＯ３基板、Ａｌ２Ｏ３基板、シリコン（Ｓｉ）基板、石英基板、などが用いられる。結晶薄膜１０３で形成されたリッジ型の光導波路１１を上下から挟む中間層１０２とバッファ層１０５は、光を光導波路１１に閉じ込めるクラッドとして機能する。
中間層１０２は、ＤＣ電極１２０から印加される電界を効果的に光導波路１１に集めるために、バッファ層１０５よりも抵抗率の高い材料で形成されている。中間層１０２の材料として、ＳｉＯ２、あるいは、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の酸化物とＳｉＯ２の混晶を用いてもよい。
結晶薄膜１０３で形成される光導波路１１は、ＬＮ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａＯ３の混晶など、電気光学効果の高い結晶で形成されている。光導波路１１となるリッジ部分の高さは、一例として数百ｎｍ～５００ｎｍである。
光導波路１１と結晶薄膜１０３を覆うバッファ層１０５は、光導波路１１と屈折率の差ができるだけ大きく、かつ、抵抗率が中間層１０２よりも小さい材料で形成されている。一例として、ＳｉＯ２の母体にドーパントを添加した材料で形成される。バッファ層１０５の抵抗率を中間層１０２の抵抗率よりも小さくすることで、バッファ層１０５での電圧降下を相対的に小さくして、正の方向へのＤＣドリフトを抑制する。
バッファ層１０５の組成は、バッファ層１０５の抵抗率が光導波路１１を形成する結晶薄膜１０３の抵抗率よりも小さくなるように設定されていてもよい。この場合、光導波路１１と中間層１０２の抵抗率が、バッファ層１０５の抵抗率よりも高くなり、バッファ層１０５での電圧降下の影響をさらに抑制できる。
図４の等価回路を参照すると、積層体に、ＤＣ信号電極Ｓの側から順に、バッファ層１０５の直列抵抗Ｒｓｂ、ＬＮの光導波路１１の直列抵抗ＲｓＬ、中間層１０２の直列抵抗Ｒｓｈ、基板の直列抵抗Ｒｓｓが形成されている。また、ＤＣ信号電極ＳとＤＣ接地電極Ｇの間に、バッファ層１０５の並列抵抗Ｒｐｂ、ＬＮの光導波路１１の並列抵抗ＲｐＬ、中間層１０２の並列抵抗Ｒｐｈ、基板の並列抵抗Ｒｐｓが形成される。
ＤＣバイアスの印可直後は、ＤＣ信号電極Ｓと光導波路１１の間に蓄積される負電荷、及びＤＣ接地電極Ｇと光導波路１１の間に蓄積される正電荷は少なく、各層でキャパシタンスの方が支配的である。十分に時間が経過した後は、光導波路１１にかかる電圧は、各層の抵抗値の関係で決まる。特に、バッファ層１０５の直列抵抗Ｒｓｂにおける電圧降下が、Ｒｓｂと直列につながる光導波路１１と中間層１０２の抵抗に影響し、ＤＣドリフトを決める支配的な原因となる。並列抵抗Ｒｐについては、各層に同じ電圧ＶがかかるのでＤＣドリフトへの影響はほとんどない。
バッファ層１０５の抵抗値を下げてバッファ層１０５での電圧降下を抑えることで、光導波路１１に電界を集めて、ＤＣドリフトの正方向へのシフトを抑制できる。中間層１０２とバッファ層１０５が同じ組成の場合、図１Ｂを参照して説明したように、バッファ層１０５の直列抵抗Ｒｓｂにつながる光導波路１１と中間層１０２の抵抗が小さくなって、光導波路１１にかかる電界が小さくなる。
これに対し、実施形態では、中間層１０２の抵抗率をバッファ層１０５の抵抗率よりも大きくしている。中間層１０２の抵抗率を大きくすることで、バッファ層１０５の直列抵抗Ｒｓｂに対して、Ｒｓｂと直列につながる中間層１０２の抵抗Ｒｓｈを大きくできる。ＤＣドリフトは、初期はキャパシタンスに依存するが、長期的には抵抗で決まる。中間層１０２の直列抵抗Ｒｓｈを大きく保ってバッファ層１０５での電圧降下を小さく抑えることが、ＤＣドリフトの正方向へのシフトを抑えるうえで有効である。これにより、デバイス寿命が長くなり、長期信頼性が確保される。
中間層１０２とバッファ層１０５の抵抗の関係に加えて、光導波路１１の抵抗率をバッファ層１０５の抵抗率よりも大きくしてもよい。光導波路１１の抵抗率をバッファ層１０５の抵抗率よりも大きくすることで、バッファ層１０５の直列抵抗Ｒｓｂにつながる光導波路１１と中間層１０２のトータルの抵抗を、さらに大きくできる。これにより、電界をより効果的に光導波路１１に集め、バッファ層１０５での電圧降下の影響を抑制できる。
電気光学効果を有する結晶薄膜の抵抗率は、材料で決まる要素が多いので、バッファ層１０５、または中間層１０２の抵抗を、ドーパントや成膜条件で調整するのが効率的である。バッファ層１０５の抵抗を下げるために、たとえばＳｉＯ２の母体に、Ｂｅ、Ａｌ等の不純物イオンを所定の濃度で添加してもよい。中間層１０２は、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Depositionｓ）やスパッタリングの条件を制御して膜を緻密化する、成膜時に酸素導入量を増やす、などして高抵抗にできる。
中間層１０２の抵抗率が光導波路１１の抵抗率よりも小さい場合、または、中間層１０２が薄い場合、基板１０１の直列抵抗Ｒｓｓの影響も無視できなくなる。この場合、中間層１０２の厚さを結晶薄膜１０３及び光導波路１１の厚さよりも大きくして、中間層１０２の直列抵抗Ｒｓｈを大きくするのが望ましい。あるいは、基板１０１の抵抗率をバッファ層１０５の抵抗率よりも大きくすることによっても、バッファ層１０５での電圧降下の影響を小さくすることができる。高抵抗の基板として、Ａｌ２Ｏ３基板、ＬｉＴａＯ３基板などを用いることができる。
図５は、実施形態の光変調器１０のドリフト特性を、図１Ａの光変調器のドリフト特性と比較して示す図である。実線Ａが実施形態の光変調器１０のドリフト、破線Ｂは図１Ａの光変調器のドリフトである。横軸は時間（分）、縦軸はドリフトである。ドリフトは、印加電圧（±Ｖボルト）に対するＤＣドリフト（ΔＶ）のパーセンテージで表されている。ドリフト０％は、与えられたＤＣバイアス電圧でＶπ駆動（出力パワーがゼロからピークまで変化）される状態である。
破線Ｂで示されるように、図１Ａの構成では、ＤＣドリフトは最初にわずかに負の方向へシフトした後に、正方向への急激な変化に切り替わる。２００分経過後には、ＤＣドリフトは＋５０％を超える。調整可能なＤＣドリフトの目安は５０％であるから、図１Ａの構成では変調不能になる。
実線Ａで示される実施形態の光変調器１０では、ＤＣドリフトは負の方向にシフトし、数十分経過後に、ほぼ一定になる。ＤＣドリフトの方向が負の方向ならば、印加しているＤＣバイアスを小さくすることで動作点を維持することができる。負の方向へのＤＣドリフトが維持できるのは、バッファ層１０５での電圧降下が小さく、十分な電界が光導波路１１に印加されるからである。
図６Ａから図６Ｇは、実施形態の光変調器１０の作製工程を示す。図６Ａから図６Ｇに示す工程は、光変調器１０を作製するときのひとつの工程例であり、以下で述べる材料、パラメータ等に限定されない。
図６Ａで、基板１０１の全面に、ＣＶＤ法、スパッタ法等により中間層１０２を形成する。中間層１０２は、後工程で形成されるバッファ層よりも抵抗率が高く、後工程で形成される光導波路１１よりも屈折率の小さい材料で形成される。中間層１０２として、ＳｉＯ２層、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の混晶、ＳｉＯ２とＺｒＯ２の混晶などを形成してもよい。中間層１０２を形成する際に、成膜条件を制御して、後工程で形成されるバッファ層の抵抗率よりも中間層１０２の抵抗率が高くなるように制御してもよい。酸化膜付きのＳｉ基板を用いる場合は、必要に応じて、基板または酸化膜を所望の厚さに加工してもよい。
図６Ｂで、光導波路を形成する結晶薄膜用の基板１４０を用意する。この例で、基板１４０はＬＮ基板である。基板１４０の一方の主面からイオンビームを照射して、イオン注入層１４１を形成する。注入エネルギーを制御することで、所望の深さまでイオンを注入することができる。一例として、イオン注入層１４１の厚さを、５００ｎｍ～数μｍとする。イオンは、水素イオン、ヘリウムイオン、アルゴンイオン等である。イオンが注入されていない基板部分は、支持層１４２となる。
図６Ｃで、基板１４０のイオン注入層１４１を、中間層１０２に貼り合わせる。貼り合わせ前に、イオン注入層１４１とバッファ層１０５の少なくとも一方の貼り合せ面に、ウェットケミカル、オゾン、プラズマ等で表面活性化処理を行ってもよい。
図６Ｄで、貼り合わせたウェハにアニール等の熱処理を施して、支持層１４２を分離する。熱処理により、イオン注入層１４１と支持層１４２の界面にマイクロキャビティが発生して、イオン注入層１４１から支持層１４２を剥離することができる。剥離後、ＣＭＰによりイオン注入層１４１の剥離面を研磨してもよい。
図６Ｅで、イオン注入層１４１をエッチングすることで、ＬＮの結晶薄膜１０３で形成されたリッジ型の光導波路１１を形成する。光導波路１１のリッジの高さは、たとえば、２００ｎｍ～３００ｎｍ、幅は３００ｎｍ～５００ｎｍである。
図６Ｆで、全面にバッファ層１０５をスパッタリング等で形成する。これにより、中間層１０２、結晶薄膜１０３で形成される光導波路１１、及びバッファ層１０５の積層体１０９が得られる。バッファ層１０５は、一例として、厚さ０．５μｍ～１μｍ程度のＳｉＯ２膜である。バッファ層１０５を形成する際に、バッファ層１０５の抵抗率が中間層１０２の抵抗率よりも小さくなるように、より好ましくは、バッファ層１０５の抵抗率が、中間層１０２と光導波路１１の抵抗率よりも小さくなるように、不純物元素を導入してもよい。
バッファ層１０５の直列抵抗を下げることは、バッファ層１０５での電界降下を小さくするために有効であるが、バッファ層１０５の抵抗を下げすぎると、電流値の増加により変調効率が下がる。また、電極間の短絡につながる。そのため、無制限にバッファ層１０５の抵抗を下げることはできない。この問題は、中間層１０２の抵抗率を光導波路１１の抵抗率よりもさらに高く設定することで解決される。
上述のように、光導波路１１と結晶薄膜１０３の抵抗率は、結晶薄膜の組成で決まってしまうので、材料によっては、バッファ層１０５の抵抗率に対して大きく差をつけるのが難しい場合がある。この場合に、中間層１０２の成膜条件を制御して中間層１０２の抵抗率を光導波路１１の抵抗率よりも大きくする、あるいは、中間層１０２の厚さを結晶薄膜１０３と光導波路１１の厚さよりも大きくする。これにより、バッファ層１０５の直列抵抗につながる光導波路１１と中間層１０２のトータルの抵抗を高くすることができる。
設計で、結晶薄膜１０３の種類を選択した後に、まずバッファ層１０５の抵抗率を、光導波路１１の抵抗率よりも小さくなるように、かつ変調効率の低下や短絡が起きないレベルに設定する。その後、中間層１０２の抵抗率を、光導波路１１の抵抗率よりも高くなるように設定する。この場合、バッファ層１０５、光導波路１１、中間層１０２の順で抵抗率が高くなる。中間層１０２の抵抗率は、成膜条件を調整することで、比較的容易に制御できる。バッファ層１０５の成膜後に、バッファ層の表面を平坦化してもよい。
図６Ｇで、バッファ層１０５の上にＤＣ信号電極１２０Ｓと、ＤＣ接地電極１２０Ｇを形成して、光変調器１０が得られる。光変調器１０では、中間層１０２の抵抗率がバッファ層１０５の抵抗率よりも大きく設定されており、バッファ層１０５での電圧降下が抑制されている。電界を効果的に光導波路１１へ集中させ、ＤＣドリフトの正方向へのシフトが抑制される。これにより、長期信頼性のある光デバイスが実現される。
＜光送受信機への適用＞
図７は、光変調器１０が適用される光送受信機１の模式図である。この例では、光送受信機１は、光送信回路２、光受信回路３、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５、及びレーザダイオード（ＬＤ）４を有する。
図７は、光変調器１０が適用される光送受信機１の模式図である。この例では、光送受信機１は、光送信回路２、光受信回路３、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５、及びレーザダイオード（ＬＤ）４を有する。
光送信回路２は、実施形態の光変調器１０と、バイアス制御回路９を有する。バイアス制御回路９は、光変調器１０に印加されるＤＣバイアスを制御する。バイアス制御回路９は、モニタ回路にＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの論理デバイスを組み合わせてもよいし、ソフトウエアを組み合わせてもよい。光変調器１０では、ＤＣドリフトの正方向への変化が抑制されているので、ＤＣバイアス制御中も長期信頼性が得られる。
光送信回路２内には、光変調器１０のＲＦ電極１１０に高速信号を入力するドライバ回路が含まれていてもよい。ＤＳＰ５は、デジタルデータ信号を出力する。デジタルデータ信号は高速のアナログ信号に変換されて、光変調器のＲＦ電極１１０に入力される。ＬＤ４から出力される光は、光変調器１０でＲＦ信号によって変調される。変調光信号は、光ファイバ等の光伝送路６に出力される。
光受信回路３は、光ファイバ等の光伝送路７から受信した光信号を、電気信号に変換する。光受信回路３は、たとえばコヒーレント受信回路であり、ＬＤ４からの光を参照光（局発光）として用いて、受信した光信号を各偏波成分と各相（Ｉ相及びＱ相）の信号に分離する。分離され光電気変換された各成分の信号は、ＤＳＰ５で整形、等化等の処理を受けて復号される。
上述した実施形態は一例であり、種々の変形が可能である。基板１０１として結晶薄膜１３及び光導波路１１よりも屈折率の低い材料を用いて、基板１０１をクラッドの一部として用いてもよい。実施形態の構成は、光変調器の他に、光スイッチ、光フィルタ等の光デバイスや、これらの光デバイスと波長可変レーザ等が集積された光集積回路チップにも適用可能である。光変調器１０の構成は、偏波多重方式の光変調だけではなく、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式など、ＤＣバイアスによる動作点の制御が必要な構成にも適用可能である。いずれの場合も、ＤＣドリフトの正方向へのシフトが抑制され、長期信頼性の高い小型の光変調器が得られる。
１ 光送受信機
２ 光送信回路
３ 光受信回路
４ ＬＤ
５ ＤＳＰ
６、７ 光伝送路
９ バイアス制御回路
１０ 光変調器（光デバイス）
１１ 光導波路
１０１ 基板
１０２ 中間層
１０３ 結晶薄膜
１０５ バッファ層
１０９ 積層体
１２０ ＤＣ電極
１２０Ｓ ＤＣ信号電極
１２０Ｇ ＤＣ接地電極
２ 光送信回路
３ 光受信回路
４ ＬＤ
５ ＤＳＰ
６、７ 光伝送路
９ バイアス制御回路
１０ 光変調器（光デバイス）
１１ 光導波路
１０１ 基板
１０２ 中間層
１０３ 結晶薄膜
１０５ バッファ層
１０９ 積層体
１２０ ＤＣ電極
１２０Ｓ ＤＣ信号電極
１２０Ｇ ＤＣ接地電極
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の上に、中間層、電気光学効果を有する結晶薄膜で形成された光導波路、及びバッファ層がこの順で積層された積層体と、
前記バッファ層の上に設けられて前記光導波路に直流電圧を印加する電極と、
を有し、
前記中間層の抵抗率は前記バッファ層の抵抗率よりも大きい、
光デバイス。 - 前記バッファ層の抵抗率は、前記結晶薄膜及び前記光導波路の抵抗率よりも小さい、
請求項１に記載の光デバイス。 - 前記中間層の抵抗率は、前記結晶薄膜及び前記光導波路の抵抗率よりも大きい、
請求項１または２に記載の光デバイス。 - 前記中間層の厚さは、前記結晶薄膜及び前記光導波路の厚さよりも大きい、
請求項１または２に記載の光デバイス。 - 前記基板の抵抗率は、前記バッファ層の抵抗率よりも大きい、
請求項１～４のいずれか１項に記載の光デバイス。 - 前記中間層と前記バッファ層の屈折率は、前記結晶薄膜及び前記光導波路の屈折率よりも小さい、
請求項１～５のいずれか１項に記載の光デバイス。 - 前記基板の屈折率は、前記結晶薄膜及び前記光導波路の屈折率よりも小さい、
請求項１～６のいずれか１項に記載の光デバイス。 - 請求項１～７のいずれか１項に記載の光デバイスを用いた光送信器と、
光受信器と、
を有する光送受信機。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2021020434A JP2022123249A (ja) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | 光デバイス、及びこれを用いた光送受信機 |
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