JP5282712B2 - 光変調装置及び光変調集積装置 - Google Patents
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Description
図2に基づき、本実施の形態における光変調装置について説明する。本実施の形態における光変調装置は、半導体基板上に、第1のアーム11と第2のアーム12を有する光導波路10が形成されている。第1のアーム11及び第2のアーム12は、光の入射側に設けられた直線光導波路領域13とともに接続されており、また、光の出射側に設けられた直線光導波路領域14とも接続されている。第1のアーム11及び第2のアーム12の両側には、第1のアーム11及び第2のアーム12に沿って、電界を印加することにより屈折率を変化させるための電極21、22及び23が設けられている。本実施の形態における光変調装置は、第1のアーム11の両側に設けられた電極21と電極22との間に電圧を印加することにより、第1のアーム11における屈折率を変化させることができる。また、第2のアーム12の両側に設けられた電極22と電極23との間に電圧を印加することにより、第2のアーム12における屈折率を変化させることができる構造となっている。
次に、第2の実施の形態における光変調装置について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態と同様の構造のものであって、第1のアーム11及び第2のアーム12に形成されるλ/4位相シフト領域18の数が、10ヶ所設けられた構造のものである。
次に、第3の実施の形態における光変調装置について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態と同様の構造のものであって、第1のアーム11及び第2のアーム12に形成されるλ/4位相シフト領域18の数が、2ヶ所設けられた構造のものである。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態と同様の構造のものであって、第1の電気信号源31及び第2の電気信号源32により印加される電圧の方向が順バイアスとなるものである。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態から第4の実施の形態における光変調装置と同一基板上に半導体レーザが形成されている光変調集積装置である。
次に、第6の実施の形態について説明する。図15に基づき本実施の形態における光変調装置について説明する。本実施の形態における光変調装置は、半導体基板上に、第1のアーム111と第2のアーム112を有する光導波路110が形成されている。第1のアーム111及び第2のアーム112は、光の入射側に設けられた直線光導波路領域113とともに接続されており、また、光の出射側に設けられた直線光導波路領域114とも接続されている。第1のアーム111及び第2のアーム112の両側には、第1のアーム111及び第2のアーム112に沿って、電界を印加することにより屈折率を変化させるための電極121、122及び123が設けられている。具体的には、第1のアーム111の両側に設けられた電極121と電極122との間に電圧を印加することにより、第1のアーム111における屈折率を変化させることができる。また、第2のアーム112の両側に設けられた電極122と電極123との間に電圧を印加することにより、第2のアーム112における屈折率を変化させることができる構造となっている。
次に、第7の実施の形態について説明する。本実施の形態は、光変調装置における第1のアーム及び第2のアームにおける構造が、第1の実施の形態とは異なる構造のものである。具体的には、MOS型構造と呼ばれる構造のものである。本実施の形態における光変調装置は、半導体基板上に、第1のアームと第2のアームを有する光導波路が形成されている。また、第1のアーム及び第2のアームは、光の入射側に設けられた直線光導波路領域とともに接続されており、更に、光の出射側に設けられた直線光導波路領域とも接続されている。第1のアーム及び第2のアームの両側及び上部には、第1のアーム及び第2のアームに沿って、電界を印加することにより屈折率を変化させるための電極が設けられている。具体的には、第1のアームの両側に設けられた電極と上部に設けられた電極との間に第1の電気信号源により電圧を印加することにより、第1のアームにおける屈折率を変化させることができる。また、第2のアームの両側に設けられた電極と上部に設けられた電極との間に第2の電気信号源電圧を印加することにより、第2のアームにおける屈折率を変化させることができる構造となっている。
(付記1)
基板上に間隔を隔てて形成された第1の光導波路及び第2の光導波路と、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路における屈折率を変化させるため、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路に沿って設けられた電極と、
前記電極に接続されており、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路に電圧を印加するための電源と、
を有し、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路のうち、どちらか一方または双方の光導波路は、波長λの光を反射する構造の回折格子領域と、0からλ/2の範囲で位相シフトさせる位相シフト領域により形成されていることを特徴とする光変調装置。
(付記2)
前記位相シフト領域における位相シフトは略λ/4であることを特徴とする付記1に記載の光変調装置。
(付記3)
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路における双方の光導波路は、前記回折格子領域と、前記位相シフト領域により形成されている場合であって、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路における光導波路は、前記回折格子領域と、前記位相シフト領域により形成される構造が同一の構造であることを特徴とする付記1または2に記載の光変調装置。
(付記4)
前記光導波路において、前記位相シフト領域の両側には、前記回折格子領域が設けられていることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の光変調装置。
(付記5)
前記位相シフト領域は複数設けられており、前記位相シフト領域間には前記回折格子領域が設けられていることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の光変調装置。
(付記6)
前記位相シフト領域間に形成された回折格子領域における回折格子の周期の数は、一方のみに前記位相シフト領域が隣接する回折格子領域における回折格子の周期の数の2倍であることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の光変調装置。
(付記7)
前記位相シフト領域間に形成された回折格子領域を複数有しており、前記位相シフト領域間に形成された回折格子領域の回折格子の周期の数は、略等しいものであることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の光変調装置。
(付記8)
前記回折格子は、前記光導波路において、高屈折率領域と、前記高屈折率領域よりも低い屈折率の低屈折率領域により形成されており、前記光の進行方向における前記高屈折率領域の長さと前記低屈折率領域の長さの和は、略λ/2に対応する長さであることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載の光変調装置。
(付記9)
前記回折格子は、前記光導波路において、高屈折率領域と、前記高屈折率領域よりも低い屈折率の低屈折率領域により形成されており、前記位相シフト領域の長さは、前記高屈折率領域または低屈折率領域における前記光の進行方向の長さと、略λ/4に対応する長さの和に略等しいものであることを特徴とする付記1から8のいずれかに記載の光変調装置。
(付記10)
前記高屈折率領域と前記低屈折率領域は同一の材料により形成されており、前記高屈折率領域における前記光導波路の厚さが、前記低屈折率領域における前記光導波路の厚さよりも厚いものであることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の光変調装置。
(付記11)
前記高屈折率領域と前記低屈折率領域は同一の材料により形成されており、前記高屈折率領域における前記光導波路の幅が、前記低屈折率領域における前記光導波路の幅よりも広いものであることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の光変調装置。
(付記12)
前記位相シフト領域は、前記光の進行方向に垂直な前記高屈折率領域における断面形状、又は、前記光の進行方向に垂直な前記低屈折率領域における断面形状と同じであることを特徴とする付記10または11に記載の光変調装置。
(付記13)
前記電源により、前記基板の面方向に対し平行に電圧を印加することにより、前記導波路における屈折率を変化させるものであることを特徴とする付記1から12のいずれかに記載の光変調装置。
(付記14)
前記電源により、前記基板の面方向に対し垂直に電圧を印加することにより、前記導波路における屈折率を変化させるものであることを特徴とする付記1から12のいずれかに記載の光変調装置。
(付記15)
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との光導波路において、一方の光導波路に電圧が印加されている場合には、他方の光導波路には電圧は印加されず、一方の光導波路に電圧が印加されていない場合には、他方の光導波路には電圧は印加されることにより駆動されることを特徴とする付記1から14のいずれかに記載の光変調装置。
(付記16)
付記1から15のいずれかに記載の光変調装置と、
前記基板に形成された前記光変調装置に光を入力するための光を発するレーザと、
を有することを特徴とする光変調集積装置。
(付記17)
前記レーザは回折格子が設けられていることを特徴とする付記16に記載の光変調集積装置。
(付記18)
前記レーザはDBRレーザの構造からなり、前記DBRレーザにおけるDBRミラーは回折格子を装荷した光導波路からなり、前記光導波路は、前記光変調装置において回折格子が装荷されている部分における光導波路と同じ材料により形成されており、かつ、両者がモノリシック集積形成されていることを特徴とする付記16または17に記載の変調器集積装置。
(付記19)
前記DBRレーザにおけるDBRミラーの光導波路と、前記光変調装置において回折格子が装荷されている部分における光導波路とは、同一の構造となる部分を有していることを特徴とする付記18に記載の光変調集積装置。
(付記20)
前記光変調装置に設けられた回折格子領域における回折格子の周期と、前記レーザにおける回折格子の周期とは、略同一であることを特徴とする付記19に記載の光変調集積装置。
11 第1のアーム
12 第2のアーム
13 直線光導波路領域
14 直線光導波路領域
15 高屈折率領域
16 低屈折率領域
18 λ/4位相シフト領域
21 電極
22 電極
23 電極
31 第1の電気信号源
32 第2の電気信号源
41 入射部
42 出射部
51 シリコン基板
52 酸化膜
53 シリコン層
54 凸部
55 平坦部
56 酸化膜
57 n型領域
58 p型領域
Claims (11)
- 基板上に間隔を隔てて形成された第1の光導波路及び第2の光導波路と、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路における屈折率を変化させるため、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路に沿って設けられた電極と、
前記電極に接続されており、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路に電圧を印加するための電源と、
を有し、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路のうち、どちらか一方または双方の光導波路は、波長λの光を反射する構造の回折格子領域と、0からλ/2の範囲で位相シフトさせる位相シフト領域により形成されていることを特徴とする光変調装置。 - 基板上に間隔を隔てて形成された第1の光導波路及び第2の光導波路と、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路における屈折率を変化させるため、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路に沿って設けられた電極と、
前記電極に接続されており、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路に電圧を印加するための電源と、
を有し、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路のうち、どちらか一方または双方の光導波路は、波長λの光を反射する構造の回折格子領域と、0からλ/2の範囲で位相シフトさせる位相シフト領域により形成されていることを特徴とする光変調装置。 - 前記位相シフト領域における位相シフトは略λ/4であることを特徴とする請求項1または2に記載の光変調装置。
- 前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路における双方の光導波路は、前記回折格子領域と、前記位相シフト領域により形成されている場合であって、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路における光導波路は、前記回折格子領域と、前記位相シフト領域により形成される構造が同一の構造であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光変調装置。 - 前記位相シフト領域間に形成された回折格子領域における回折格子の周期の数は、一方のみに前記位相シフト領域が隣接する回折格子領域における回折格子の周期の数の2倍であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光変調装置。
- 前記回折格子は、前記光導波路において、高屈折率領域と、前記高屈折率領域よりも低い屈折率の低屈折率領域により形成されており、前記位相シフト領域の長さは、前記高屈折率領域または低屈折率領域における前記光の進行方向の長さと、略λ/4に対応する長さの和に略等しいものであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光変調装置。
- 前記高屈折率領域と前記低屈折率領域は同一の材料により形成されており、前記高屈折率領域における前記光導波路の厚さが、前記低屈折率領域における前記光導波路の厚さよりも厚いものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光変調装置。
- 前記高屈折率領域と前記低屈折率領域は同一の材料により形成されており、前記高屈折率領域における前記光導波路の幅が、前記低屈折率領域における前記光導波路の幅よりも広いものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光変調装置。
- 前記位相シフト領域は、前記光の進行方向に垂直な前記高屈折率領域における断面形状、又は、前記光の進行方向に垂直な前記低屈折率領域における断面形状と同じであることを特徴とする請求項7または8に記載の光変調装置。
- 請求項1から9のいずれかに記載の光変調装置と、
前記基板に形成された前記光変調装置に光を入力するための光を発するレーザと、
を有することを特徴とする光変調集積装置。 - 前記レーザはDBRレーザの構造からなり、前記DBRレーザにおけるDBRミラーは回折格子を装荷した光導波路からなり、前記光導波路は、前記光変調装置において回折格子が装荷されている部分における光導波路と同じ材料により形成されており、かつ、両者がモノリシック集積形成されていることを特徴とする請求項10に記載の光変調集積装置。
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