CN115079445A - 光器件和光收发器 - Google Patents

光器件和光收发器 Download PDF

Info

Publication number
CN115079445A
CN115079445A CN202210124815.5A CN202210124815A CN115079445A CN 115079445 A CN115079445 A CN 115079445A CN 202210124815 A CN202210124815 A CN 202210124815A CN 115079445 A CN115079445 A CN 115079445A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical waveguide
optical
heated
substrate
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210124815.5A
Other languages
English (en)
Inventor
杉山昌树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Optical Components Ltd
Original Assignee
Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Optical Components Ltd filed Critical Fujitsu Optical Components Ltd
Publication of CN115079445A publication Critical patent/CN115079445A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/212—Mach-Zehnder type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on thermo-optic effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G02F1/0081—Electric or magnetic properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0305—Constructional arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0338—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect structurally associated with a photoconductive layer or having photo-refractive properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure
    • G02F1/2255—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic component in an electric waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • H04B10/25758—Optical arrangements for wireless networks between a central unit and a single remote unit by means of an optical fibre
    • H04B10/25759—Details of the reception of RF signal or the optical conversion before the optical fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/07—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本申请涉及光器件和光收发器。一种光器件包括基板(W)、RF调制单元和相位调整单元(220)。RF调制单元设置在基板(W)上，并根据RF信号来调制光。相位调整单元(220)设置在基板(W)上，并且调整由RF调制单元调制的光信号的相位。相位调整单元(220)包括加热器(2200)和待加热光波导(2201)。待加热光波导(2201)设置在基板(W)的薄膜LN基板(32)和缓冲层(33)之间，由具有热光效应的材料形成。加热器(2200)在基板(W)上设置在与待加热光波导(2201)相对的位置处，缓冲层(33)位于加热器(2200)与待加热光波导(2201)之间，并且加热器(2200)对待加热光波导(2201)进行加热。

Description

光器件和光收发器
技术领域
本文讨论的实施方式涉及光器件和光收发器。
背景技术
例如，在下述专利文献1中，公开了使用铌酸锂(LiNbO3；LN)的马赫-曾德耳(Mach-Zehnder)光调制器。在这种类型的光调制器中，在缓冲层上设置LN膜，在LN膜上设置缓冲层，并且在缓冲层上设置信号电极。然后，在LN膜上形成具有脊部结构的光波导(即，薄膜LN光波导)，并且通过经由信号电极提供的电信号来调制传播通过薄膜LN光波导的内部的光。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开2020-20953号公报
发明内容
技术问题
附带地，在用于RF调制的电极和相位调整的电极二者处，通过向每个电极施加电压来改变每个电极所存在的区域中的光波导的折射率。结果，RF调制单元的有效光路长度和相位调整单元的有效光路长度被改变，并且因此可以执行相位调制并且调整相位差。此外，作为光波导，可以考虑使用通过在LN膜和缓冲层之间提供通过使用钛(Ti)形成的波导(即，Ti扩散光波导)的结构。然而，因为Ti扩散光波导中的光限制效果低于薄膜LN光波导中的光限制效果，所以存在Ti扩散光波导中的光损耗增加的问题。相反，如果光波导从Ti扩散光波导变为薄膜LN光波导，则可以提高RF调制单元中的电场施加效率，并且因此可以减小用于执行RF调制的RF电极的尺寸。然而，为了在相位调整单元中获得有效的电场施加效率，需要延长用于相位调整的DC电极。然而，如果DC电极的长度增加，则难以减小光调制器的尺寸。
相反，为了降低相位调整单元的驱动功率，可以想到缩短DC电极和接地电极之间的距离。然而，考虑到制造误差，缩短DC电极和接地电极之间的距离存在一些限制。因此，难以通过缩短DC电极与接地电极之间的距离来进一步实现电力节省。
因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供能够在实现电力节省的同时减小尺寸的光器件和光收发器。
技术方案
根据实施方式的一方面，一种光器件包括基板、RF调制单元和相位调整单元。在基板中，第一缓冲层、具有电光效应的薄膜和第二缓冲层按此顺序形成。RF调制单元设置在基板上，并根据RF信号来调制光。相位调整单元设置在基板上，并且调整由RF调制单元调制的光信号的相位。相位调整单元包括第一光波导和加热器。第一光波导设置在第二缓冲层和薄膜之间，并且由具有热光效应的材料形成。已经由RF调制单元调制或将要被RF调制单元调制的光被允许通过第一光波导。加热器设置在与第一光波导相对的位置处，第二缓冲层位于加热器和第一光波导之间，并且加热器加热第一光波导。
有益效果
根据一个实施方式的一方面，可以在实现电力节省的同时减小光器件的尺寸。
附图说明
图1是示出光收发器的示例的图；
图2是示出光发送装置的示例的图；
图3是示出RF调制单元的示例的截面图；
图4是示出相位调整单元的示例的截面图；
图5是示出相位调整单元中的光波导的结构的图；
图6是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图7是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图8是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图9是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图10是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图；
图11是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图；
图12是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图；
图13是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图；
图14是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图15是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图16是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图17是示出相位调整单元中的光波导的制造过程的示例的图；
图18是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图；以及
图19是示出相位调整单元中的光波导的结构的另一示例的图。
附图标记列表
W 基板
T1 厚度
T2 厚度
W1 宽度
W2 宽度
W3 宽度
10 光发送/接收设备
11 光发送/接收单元
12 LD
13 DSP
14 光接收装置
20 光发送装置
200 光波导
201 输入端
21 RF调制区域
210 RF调制单元
2100 信号电极
2101 接地电极
211 终端单元
22 相位调整区域
220 相位调整单元
2200 加热器
2201 待加热光波导
2201a 端面
2202 膜
23 PR
24 PBC
30 支撑基板
31 缓冲层
32 薄膜LN基板
320 脊部
320a 端面
321 端部
具体实施方式
将参照附图解释本发明的优选实施方式。此外，本发明不限于这些实施方式。
光收发器10的配置
图1是示出光收发器10的示例的图。根据本实施方式的光收发器10包括光发送/接收单元11、激光二极管(LD)12和数字信号处理器(DSP)13。光发送/接收单元11包括光发送装置20和光接收装置14。光发送装置20是光器件的示例。
光发送装置20基于从DSP 13输出的传输信号来调制从LD 12提供的光。然后，光发送装置20输出根据传输信号调制的光信号(Tx_out)。光接收装置14接收光信号(Rx_in)。所接收的光信号经过偏振分离，通过使用从LD 12提供的光进行解调，被转换为电信号，然后被输出到DSP 13。
光发送装置20的配置
图2是示出光发送装置20的示例的图。光发送装置20包括射频(RF)调制区域21、相位调整区域22、偏振旋转器(PR)23和偏振光合束器(PBC)24。RF调制区域21和相位调整区域22设置在单个基板W上。多个RF调制单元210和终端单元211设置在RF调制区域21中。每个RF调制单元210包括信号电极2100和接地电极2101。在实施方式中，多个RF调制单元210构成马赫-曾德尔光调制器。在相位调整区域22中，设置有多个相位调整单元220a和多个相位调整单元220b。此外，在下面的描述中，如果不需要区分相位调整单元220a和相位调整单元220b，则将多个相位调整单元220a和多个相位调整单元220b统称为相位调整单元220。通过在单个基板W上设置多个RF调制单元210和多个相位调整单元220，可以容易地制造光发送装置20。
在基板W上形成传播光的光波导200。从LD 12输出的光从光波导200的输入端201输入，然后经由光波导200输入到每个RF调制单元210。每个RF调制单元210根据从DSP 13输入的RF信号来调制输入光。
已经由每个RF调制单元210调制的光信号被输入到相应的相位调整单元220b。每个相位调整单元220b根据从DSP 13输入的调整信号来调整光信号的相位。其相位已经由相应的相位调整单元220b调整的光信号被输入到相应的相位调整单元220a。每个相位调整单元220a进一步根据从DSP 13输入的相关联的调整信号来调整相关联的光信号的相位。
在其相位已经由一些相位调整单元220a调整的光信号被组合之后，PR 23将所组合的光信号的偏振面旋转。其相位由其它相位调整单元220a调整的光信号通过PBC 24与偏振面由PR 23旋转的光信号进行组合，然后作为光信号(Tx_out)输出。
RF调制单元210的配置
图3是示出RF调制单元210的示例的截面图。RF调制单元210包括设置在基板W上的信号电极2100和接地电极2101。在实施方式中，信号电极2100和接地电极2101由例如金、银、铜等制成的材料形成。基板W是支撑基板30、缓冲层31、薄膜LN基板32和缓冲层33以此顺序形成的多层基板。支撑基板30例如由单晶硅等制成。缓冲层31和缓冲层33例如由二氧化硅膜等形成。缓冲层31是第一缓冲层的示例，而缓冲层33是第二缓冲层的示例。薄膜LN基板32由其中例如LiNbO3的折射率较大且具有电光效应的薄膜形成。在薄膜LN基板32上设置脊部320，脊部320的厚度大于薄膜LN基板32的其它区域的厚度，并且脊部320形成为沿着薄膜LN基板32的表面的突起部。脊部320用作传播光的光波导200。薄膜LN基板32和脊部320由相同的材料形成。薄膜LN基板32和脊部320中的每一个的折射率大于缓冲层31和缓冲层33中的每一个的折射率。脊部320是第二光波导的示例。
具有例如数十千兆赫(GHz)的频带的RF信号从DSP 13输入到信号电极2100。如果RF信号被输入到信号电极2100，则在信号电极2100和接地电极2101之间产生电场。然后，脊部320的折射率由于在信号电极2100和接地电极2101之间产生的电场而改变。结果，传播通过脊部320的光的相位改变。通过在每个RF调制单元210中单独地改变传播通过脊部320的光的相位，根据RF信号来调制光。
相位调整单元220的配置
图4是示出相位调整单元220的示例的截面图。相位调整单元220包括设置在基板W上的加热器2200。在实施方式中，加热器2200由例如钛、氮化钛等制成，并且设置在与待加热的光波导2201相对的位置处，缓冲层33位于加热器2200和光波导2201之间。另外，在根据实施方式的相位调整单元220中，待加热光波导2201设置在加热器2200与薄膜LN基板32之间，待加热光波导2201由表现出大的热光效应的材料形成，该热光效应大于薄膜LN基板32的热光效应。待加热光波导2201是第一光波导的示例。热光效应大于薄膜LN基板32的热光效应的材料例如是硅、聚合物等。所使用的聚合物的示例可以是例如聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂。
图5是示出相位调整单元220中的光波导200的结构的示例的图。此外，在图5中，未示出缓冲层33和加热器2200。在实施方式中，待加热光波导2201设置在薄膜LN基板32上，以在脊部320的延伸方向上连续。另外，在实施方式中，待加热光波导2201设置在薄膜LN基板32上，使得待加热光波导2201的在待加热光波导2201的延伸方向上的端面与脊部320的在脊部320的延伸方向上的端面接触。待加热光波导2201的折射率比薄膜LN基板32和缓冲层33中的每一个的折射率大。因此，传播通过脊部320的光进入待加热光波导2201。
此外，在待加热光波导2201中表现出的热光效应大于在薄膜LN基板32和脊部320中的每一个中表现出的热光效应。这里提到的热光效应是折射率的变化相对于温度变化的比率，并且在热光效应较大的情况下，该状态指示折射率的变化相对于温度变化的比率大。
加热器2200根据从DSP 13输入的调整信号的大小产生热。通过从加热器2200产生的热，经由缓冲层33来加热待加热光波导2201，并且改变待加热光波导2201的折射率。因此，传播通过脊部320的光的相位被改变。通过在每个相位调整单元220中单独改变传播通过待加热光波导2201的光的相位，来单独调整光信号的相位。在实施方式中，具有高的热产生效率的诸如钛之类的材料被用于加热器2200，并且表现出高的热光效应的诸如硅之类的材料被用于待加热光波导2201，使得能够通过利用低电力来调整光的相位。
在相位调整单元220中形成光波导200的方法
在下文中，将参照图6至图9来描述在相位调整单元220中形成光波导200的方法的示例。图6至图9是各自示出相位调整单元220中的光波导200的制造工序的示例的图。
首先，例如，如图6所示，在形成有支撑基板30、缓冲层31和薄膜LN基板32的基板W上，在脊部320的位置处设置掩模40。然后，在除了设置有掩模40的部分之外的部分处蚀刻薄膜LN基板32，然后去除掩模40。因此，例如，如图7所示，在设置有掩模40的位置处形成脊部320。
然后，在薄膜LN基板32上，形成由与待加热光波导2201相同的材料形成的膜2202。然后，例如，如图8所示，对膜2202进行抛光直到露出脊部320为止。然后，在膜2202上的形成待加热光波导2201的位置处设置掩模41。然后，蚀刻膜2202，并且在掩模41和薄膜LN基板32不被蚀刻的处理条件下，对膜2202进行蚀刻直到作为膜2202的下层的薄膜LN基板32被暴露为止。因此，例如，如图9所示，在掩模41和薄膜LN基板32之间形成待加热光波导2201。然后，通过去除掩模41来形成例如图5所示的光波导200。
在根据实施方式的光发送装置20中，表现出大的热产生效率的诸如钛之类的材料被用于加热器2200，并且表现出大的热光效应的诸如硅之类的材料被用于待加热光波导2201。结果，可以同时实现光发送装置20的小型化和相位调整中的电力节省。
实施方式的效果
从以上说明可知，根据本实施方式的光发送装置20包括基板W、RF调制单元210和相位调整单元220。基板W形成为使得缓冲层31、薄膜LN基板32和缓冲层33以该顺序形成。RF调制单元210设置在基板W上，并根据RF信号来调制光。相位调整单元220设置在与设置有RF调制单元210的基板W相同的基板W上，并且调整已经由RF调制单元210调制的光信号的相位。相位调整单元220包括加热器2200和待加热光波导2201。待加热光波导2201设置在薄膜LN基板32和缓冲层33之间，并且允许由RF调制单元210调制的光信号通过待加热光波导2201。此外，待加热光波导2201由具有热光效应的材料形成。加热器2200设置在与待加热光波导2201相对的位置处，缓冲层33位于加热器2200和待加热光波导2201之间，并且加热器2200对待加热光波导2201进行加热。
通过向RF调制单元210和相位调整单元220中的每一个的电极施加电压，可以改变位于电极所存在的区域中的光波导中的每一个的折射率。结果，改变了光波导的有效光路长度，并且由此可以执行相位调制并调整相位差。由LN薄膜形成的薄膜LN光波导具有指示电光效应高的特性，并且由于RF调制引起的电场施加效率也较高。因此，可以减小RF调制单元的尺寸。然而，在由LN薄膜形成的相位调整单元中，难以降低电力消耗，并且因此难以提高电场施加效率。因此，在本实施方式中，在利用薄膜LN光波导的优点的同时，关于相位调整单元220，使用由具有热光效应的材料形成的待加热光波导2201来代替使用LN薄膜。结果，能够实现光发送装置20的电力节省。
此外，如果使用薄膜LN光波导，则在RF调制单元210中能够提高电场施加效率，从而能够减小用于执行RF调制的信号电极2100的尺寸。然而，在相位调整单元220中，为了获得有效的电场施加效率，需要增加用于相位调整的DC电极的长度。因此，在本实施方式中，关于相位调整单元220，使用由具有热光效应的材料形成的待加热光波导2201来代替使用LN薄膜。在使用薄膜LN光波导的情况下，相位调整单元的DC电极的长度例如为5mm至20mm，而根据使用待加热光波导2201的实施方式的加热器2200的长度能够减小至例如0.5mm至5mm。因此，可以减小光发送装置20的尺寸。
如上所述，在根据实施方式的光发送装置20中，通过使用热光效应而不是使用电光效应来实现由相位调整单元220执行的相位调整，从而可以实现光发送装置20的电力消耗的减少和尺寸的减小。此外，由根据实施方式的相位调整单元220执行的相位调整通过热光效应而不是使用电光效应来实现，可以防止DC漂移，并且因此也可以实现长期可靠性。
此外，在上述实施方式中，作为突起部的脊部320形成在薄膜LN基板32上，并且传播通过脊部320的光信号在RF调制单元210中进行调制。在相位调整单元220中，代替脊部320，待加热光波导2201被设置为在脊部320的延伸方向上连续。待加热光波导2201的在待加热光波导2201的延伸方向上的端面与脊部320的在脊部320的延伸方向上的端面接触。因此，能够减少光信号从脊部320向待加热光波导2201传播时的损耗和光信号从待加热光波导2201向脊部320传播时的损耗。
此外，在上述实施方式中，待加热光波导2201的热光效应大于脊部320的热光效应。因此，可以通过使用低电力来调整光的相位。
此外，在上述实施方式中，待加热光波导2201的折射率大于薄膜LN基板32的折射率。因此，更大量的光信号进入待加热光波导2201，从而可以有效地改变光信号的相位。
其它
另外，所公开的技术不限于上述实施方式中的每一个，并且各种修改是可能的，只要它们不脱离所公开技术的精神即可。
例如，在上述实施方式中，在脊部320中的每一个与待加热光波导2201接触的部分处，脊部320的宽度与待加热光波导2201的宽度基本相同，然而，所公开技术不限定于此。例如，如图10所示，在相位调整单元220中，随着各个脊部320的端部321越靠近各个脊部320的与待加热光波导2201接触的各个端面320a，各个脊部320的端部321在对应脊部320的延伸方向上的宽度可以从宽度W1朝向宽度W2变窄。图10是示出相位调整单元220中的光波导200的结构的另一示例的图。图10示意性示出了在从与薄膜LN基板32相对的位置观看相位调整单元220中的光波导200的情况下的光波导200的结构。在图10所示的示例中，各个脊部320的与待加热光波导2201接触的端面320a的宽度W2比待加热光波导2201的与脊部320接触的端面2201a的宽度W3窄。
待加热光波导2201的折射率大于脊部320的折射率，使得待加热光波导2201中的光的模场比脊部320中的光的模场窄。因此，在脊部320与待加热光波导2201接触的部分处，通过缩窄脊部320的宽度，能够防止从脊部320进入待加热光波导2201的光信号在待加热光波导2201内部变为多模。此外，在光信号从待加热光波导2201进入脊部320的部分处，脊部320的宽度逐渐增加，从而可以防止光信号从待加热光波导2201进入脊部320时的损耗，从而可以进一步有效地传播光信号。
此外，在上述实施方式中，在脊部320与待加热光波导2201接触的部分处，脊部320的厚度与待加热光波导2201的厚度基本相同，然而，所公开技术不限于此。例如，如图11所示，在相位调整单元220中，待加热光波导2201的厚度T1可以比脊部320的厚度T2薄。图11是示出相位调整单元220中的光波导200的结构的另一示例的图。图11示意性示出了从平行于薄膜LN基板32的表面的方向观察光波导200的情况下的光波导200的结构。因此，能够在光信号传播通过待加热光波导2201时防止光信号变为多模。
此外，在相位调整单元220中，随着各个脊部320的端部321越靠近与待加热光波导2201接触的各个端面320a，各个脊部320的在对应脊部320的延伸方向上的端部321例如可以如图12所示的从厚度T2朝向厚度T1逐渐变薄。图12是示出相位调整单元220中的光波导200的结构的另一示例的图。图12示意性地示出了在从平行于薄膜LN基板32的表面的方向观察光波导200的情况下的光波导200的结构。因此，针对脊部320内部的光信号，能够更有效地进入待加热光波导2201。
此外，在图12所示的示例中，随着各个脊部320的端部321越靠近与待加热光波导2201接触的各个端面320a，各个脊部320的在对应脊部320的延伸方向上的端部321的厚度可以比厚度T1薄。因此，能够防止从脊部320进入待加热光波导2201的光信号在待加热光波导2201内变为多模。此外，除了图12所示的结构之外，在光波导200的宽度方向上，各个脊部320的在对应脊部320的延伸方向上的端部321可以被配置为例如图10所示。即，各个脊部320的与待加热光波导2201接触的端面320a的宽度可以被配置为比待加热光波导2201的与脊部320接触的端面的宽度窄。
此外，在上述实施方式中，待加热光波导2201被设置为在脊部320的延伸方向上连续，并且待加热光波导2201的在待加热光波导2201的延伸方向上的端面与脊部320的在脊部320的延伸方向上的端面接触。然而，所公开的技术不限于此。作为另一示例，例如，如图13所示，待加热光波导2201可以设置在脊部320和加热器2200之间。图13是示出相位调整单元220的另一示例的截面图。即使使用该配置，已经传播通过脊部320的光信号也在脊部320与待加热光波导2201之间的边界处进入折射率大于脊部320的折射率的待加热光波导2201。因此，由于来自加热器2200的热，能够改变传播通过待加热光波导2201的光信号的相位。
具有图13所示的配置的光波导200能够根据例如图14至图17所示的过程形成。图14至图17是各自示出相位调整单元220中的光波导200的制造工序的图。
首先，例如，如图14所示，在形成有支撑基板30、缓冲层31和薄膜LN基板32的基板W上，形成由与待加热光波导2201相同的材料形成的膜2202。然后，在待加热光波导2201的位置处设置掩模42。然后，在除了设置掩模42的部分之外的部分处蚀刻膜2202。因此，例如，如图15所示，在掩模42的位置处形成待加热光波导2201。然后，去除掩模42。
在下文中，例如，如图16所示，在脊部320的位置处设置掩模43。然后，蚀刻薄膜LN基板32，然后在不蚀刻掩模43和待加热光波导2201的处理条件下蚀刻薄膜LN基板32。然后，去除掩模43。因此，例如，如图17所示，形成在脊部320上设置有待加热光波导2201的光波导200。在图17中作为示例示出的光波导200的制造过程中，由于基板W不需要抛光，因此与根据例如图5所示的实施方式的光波导200相比，能够减少制造步骤。
另外，在图13和图17中作为示例示出的光波导200中，如例如图18所示，待加热光波导2201的端部2203在待加热光波导2201的延伸方向上的宽度可以随着端部2203越靠近待加热光波导2201的远端而越窄。因此，能够缓和在光信号从脊部320进入待加热光波导2201时以及在光信号从待加热光波导2201进入脊部320时的折射率的急剧变化。因此，能够降低在待加热光波导2201和脊部320之间的边界处产生的光的耦合损耗。
此外，在图18中作为示例示出的光波导200中，如例如图19所示，脊部320的在设置有待加热光波导2201的部分处的宽度可以比脊部320的在未设置待加热光波导2201的部分处的宽度宽。因此，传播通过脊部320的光信号能够有效地进入待加热光波导2201。此外，脊部320的在设置有待加热光波导2201的部分处的宽度可以朝向与待加热光波导2201的在待加热光波导2201的延伸方向上的远端相关联的位置而变窄。因此，可以防止传播通过脊部320的光信号由于脊部320的宽度的急剧变化而变为多模。
本文的所有示例和条件语言旨在帮助读者理解本发明和发明人为促进本领域贡献的概念的教学目的，而不应被解释为对这些具体列举的示例和条件的限制，说明书中这些示例的组织也不涉及本发明的优势和劣势的显示。虽然已经详细描述了本发明的实施方式，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变型。

Claims (11)

1.一种光器件，该光器件包括：
基板，在该基板中依次形成有第一缓冲层、具有电光效应的薄膜以及第二缓冲层；
RF调制单元，该RF调制单元设置在所述基板上并且根据RF信号来调制光；以及
相位调整单元，该相位调整单元设置在所述基板上并且调整由所述RF调制单元调制的光信号的相位，其中，
所述相位调整单元包括：
第一光波导，该第一光波导设置在所述第二缓冲层和所述薄膜之间，由具有热光效应的材料形成，并且允许已经由所述RF调制单元调制或将要由所述RF调制单元调制的光通过所述第一光波导；以及
加热器，该加热器设置在与所述第一光波导相对的位置处，所述第二缓冲层位于所述加热器和所述第一光波导之间，并且所述加热器对所述第一光波导进行加热。
2.根据权利要求1所述的光器件，所述光器件还包括在所述薄膜上形成作为突起部的第二光波导，其中，
所述RF调制单元对传播通过所述第二光波导的光信号进行调制，
所述第一光波导设置为在所述第二光波导的延伸方向上连续，并且
所述第一光波导的在所述第一光波导的延伸方向上的端面与所述第二光波导的在所述第二光波导的延伸方向上的端面接触。
3.根据权利要求2所述的光器件，其中，所述第一光波导的热光效应大于所述第二光波导的热光效应。
4.根据权利要求1所述的光器件，其中，所述第一光波导的折射率大于所述薄膜的折射率。
5.根据权利要求2所述的光器件，其中，
所述第二光波导的在所述第二光波导的延伸方向上的端部的宽度随着所述第二光波导的所述端部越靠近所述第二光波导的与所述第一光波导接触的端面而越窄，并且
所述第二光波导的与所述第一光波导接触的端面的宽度比所述第一光波导的与所述第二光波导接触的端面的宽度窄。
6.根据权利要求2或5所述的光器件，其中，
所述第一光波导的厚度比所述第二光波导的厚度薄。
7.根据权利要求1所述的光器件，所述光器件还包括在所述薄膜上形成作为突起部的第二光波导，其中，
所述RF调制单元对传播通过所述第二光波导的光信号进行调制，并且
所述第一光波导设置在所述第二光波导和所述加热器之间。
8.根据权利要求7所述的光器件，其中，
所述第一光波导的在所述第一光波导的延伸方向上的端部的宽度随着所述第一光波导的端部越靠近所述第一光波导的前端而越窄。
9.根据权利要求7或8所述的光器件，其中，
第二光波导的在设置有所述第一光波导的部分处的宽度比所述第二光波导的在未设置所述第一光波导的部分处的宽度宽。
10.根据权利要求9所述的光器件，其中，
所述第二光波导的在设置有所述第一光波导的部分处的宽度朝向与所述第一光波导的在所述第一光波导的延伸方向上的前端相关联的位置逐渐变窄。
11.一种光收发器，该光收发器包括：
根据权利要求1至10中任意一项所述的光器件，所述光器件用作发送根据RF信号调制的光信号的光发送装置；以及
光接收装置，所述光接收装置接收所述光信号，并根据所接收的光信号输出电信号。
CN202210124815.5A 2021-03-11 2022-02-10 光器件和光收发器 Pending CN115079445A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021039733A JP2022139377A (ja) 2021-03-11 2021-03-11 光デバイスおよび光送受信装置
JP2021-039733 2021-03-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115079445A true CN115079445A (zh) 2022-09-20

Family

ID=83194732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210124815.5A Pending CN115079445A (zh) 2021-03-11 2022-02-10 光器件和光收发器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220291567A1 (zh)
JP (1) JP2022139377A (zh)
CN (1) CN115079445A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11977283B2 (en) * 2021-05-31 2024-05-07 Photonic Systems, Inc. Hybrid electro-optic polymer / thin film lithium niobate integrated optical modulator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10509243B2 (en) * 2017-03-15 2019-12-17 Elenion Technologies, Llc Bias control of optical modulators
JP2020134874A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 Tdk株式会社 光変調器
US10649244B1 (en) * 2019-03-14 2020-05-12 Mellanox Technologies Silicon Photonics Inc. Silicon-germanium optical modulator structure for use with optical chips

Also Published As

Publication number Publication date
US20220291567A1 (en) 2022-09-15
JP2022139377A (ja) 2022-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7394950B2 (en) Optical modulator
US7155072B2 (en) Optical modulator
JP6137023B2 (ja) 光導波路素子
US6721085B2 (en) Optical modulator and design method therefor
US7386198B2 (en) Optical waveguide device
JP3640390B2 (ja) 光変調器
JP4899730B2 (ja) 光変調器
US8737773B2 (en) Optical control element
CN214795475U (zh) 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置
US6504640B2 (en) Resonant optical modulators with zero chirp
CN115079445A (zh) 光器件和光收发器
US8606053B2 (en) Optical modulator
JP3548042B2 (ja) 導波路型光デバイス
JPH05257102A (ja) 光位相変調回路
US11936428B2 (en) Optical device and optical communication apparatus
US6980706B2 (en) Waveguide optical modulator
US6950218B2 (en) Optical modulator
JP2007033894A (ja) 光変調器
JP2022117099A (ja) 光変調器とそれを用いた光送信装置
JP2006292871A (ja) 進行波型電極用の駆動回路、それを用いた光変調システム、光情報通信システム及び進行波型電極用の駆動方法
US11852878B2 (en) Optical device and optical communication apparatus
JPH11237593A (ja) 光変調器
JP2001201725A (ja) 光変調方法及び光変調器
US20230161184A1 (en) Optical device
JP2006178275A (ja) 光導波路および光変調素子および通信システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination