JP2004258119A - Variable optical attenuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オプトエレクトロニクス分野や光通信分野において使用される光導波路型フィルターなどの平面光波路回路において、SOI基板の上に構築されるシリコンを光の導波路とする平面光波回路及び素子に利用され、導波路光強度を電気的に制御可能とする可変光減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】
DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing:狭帯域波長分割多重)システム等で、EDFA(Er Doped Fiber Amplifier:Erドープ光ファイバアンプ)を利用する場合、光ファイバ中を伝搬してきた光信号を任意の光強度に設定する必要がある。この信号光を減衰させる可変光減衰器として、リブ型導波路を用いたものが実用化されている(非特許文献1参照)。
【0003】
これは、SOI(Silicon on Insulator)基板の上に形成されたリブ型導波路の一部に、リブを挟むスラブにp形不純物が導入されたp形半導体領域とn形不純物が導入されたn形半導体領域とを設け、PIN構造としたものである。この可変光減衰器では、リブの一部に設けられたPIN構造に、順方向電流を流すことで自由キャリアを発生させ、リブを導波する信号光を減衰させようとしたものである。
【0004】
図4は、上述した従来よりある可変光減衰器の構成を示す平面図(a)及び断面図(b)である。この可変光減衰器は、シリコン層の上にリッジを形成してスラブ402,403より厚い部分とし、リッジをコア401としている。コア401をこの両脇のスラブ402,403より厚くすることで、コア401の有効屈折率が、スラブ402,403の有効屈折率と比較して相対的に大きくなり、コア401に光が閉じ込められるようになる。
【0005】
コア401は、例えば、幅4μm程度に形成され、厚さが4μm程度に形成されている。また、スラブ402,403は、厚さが2μm程度に形成されている。従って、リッジ401は、スラブ402,403より2μm高くなっている。このように構成されたリブ型導波路では、導波する光は、コア401の部分に最大強度を持ち、スラブ402,403に数μm程度広がっている。
【0006】
図4に示す従来の可変光減衰器は、上述したリブ型導波路の一部において、スラブ402,403にp形不純物導入部404,n形不純物導入部405を形成したものである。なお、p形不純物導入部404,n形不純物導入部405には、各々金属パッド406,407が接続されている。
【0007】
このようなリブ型の導波路構造の可変光減衰器では、金属パッド406から金属パッド407に電流が流れる方向に電圧を印加することで、p形不純物導入部404とn形不純物導入部405に挟まれた領域を通過する光を減衰させることができる。上述したように電圧を印加することで、コア401に対し、p形不純物導入部404からは正孔が侵入し、n形不純物導入部405からは電子が侵入し、これらキャリアがコア401を伝搬する光を吸収することによって、コア401を伝搬する光を減衰させる。
【0008】
コア401に侵入するキャリアは、上記電圧の大きさに応じた量となり、印加する電圧を可変することにより、減衰量を可変することができる。
ここで、不純物が導入されている部分は、電圧が印加されていなくても光を吸収する。従って、p形不純物導入部404とn形不純物導入部405は、コア401より所定距離離して形成することになる。
【0009】
一方、近年では、より集積度を向上させた光集積回路を作製するために、断面方向の寸法を0.2〜0.5μmと非常に小さくしたシリコン細線をコアとした導波路が開発されている。これは、下部クラッド上のシリコン層にコアとクラッド層とを形成するのではなく、例えば、図5の斜視図に示すように、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁体からなる下部クラッド501の上に、シリコンの細線からなるコア502を形成し、コア502を酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁体からなる上部クラッド503で覆ったものである。
【0010】
また、図6に示すように、コア602を、2つの上部クラッド603,604で覆った構造の導波路もある。図6の導波路では、上部クラッド603が、上部クラッド604よりコア602に対する屈折率の差が小さくなるように構成されている。図6の導波路は、例えば、スポットサイズを変換するためなどに用いられる。
何れの導波路も、シリコン細線をコアに用いることで、前述したリブ型の導波路を用いる場合よりも、より小さな光集積回路を構成することが可能となる。
【0011】
【非特許文献1】
”Proceedings of the SPIE” The International Society for Optical Engineering. vol4293,p1−9(2001)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したシリコン細線による導波路では、シリコン細線による導波路は、コアと同じ材料からなるクラッド層がない代わりに、シリコン細線からなるコアとこれを覆うシリコン酸化物などのクラッドから構成されているため、キャリアを注入するための不純物導入領域を、コア周囲のクラッドに形成することができない。従って、前述した不純物導入部を利用した光減衰器を構成することが困難であるという問題があった。
【0013】
ここで、コアの両側に接するように不純物を導入したシリコン層を配置することで、可変光減衰器とするためのキャリアを注入する層を設けることは可能である。しかしながらこの場合、不純物が導入された領域とコアとは屈折率差がほとんど無いため、導波路の中の光強度の大きな領域に不純物が導入された領域が配置されることになる。このように、導波路の中の光強度の大きな領域に不純物が導入された領域が存在すると、電圧が印加されていなくても、この領域で光が吸収されて減衰してしまう。これでは、例えば信号光を減衰させずに伝搬させることができない。
【0014】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコン細線をコアとしてこれを絶縁物などのクラッドで覆った導波路で、電気制御により任意の光減衰量を与えられる可変光減衰器を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変光減衰器は、シリコンよりも屈折率の小さい下部クラッド層と、この下部クラッド層の上に形成されたシリコン層からなるスラブと、このスラブの一部を厚くすることで形成されたコアと、このコアを覆ってスラブの上に形成された上部クラッド層と、スラブのコアの近傍に設けられたn形キャリア供給部と、このn形キャリア供給部にコアを介して対向してスラブのコアの近傍に設けられたp形キャリア供給部と、n形キャリア供給部及びp形キャリア供給部に各々接続する電極とを少なくとも備え、コアは、幅が0.2〜0.5μmに形成され、高さが0.2〜0.5μmに形成されたものである。
この可変光減衰器は、コアはシリコン細線となっており、n形キャリア供給部とp形キャリア供給部に挟まれた領域では、順方向の電圧を印加すると、n形キャリア供給部及びp形キャリア供給部から、キャリアがコアに注入されるようになる。
【0016】
上記可変光減衰器において、スラブを、コアの半分未満の膜厚に形成することで、コアとその周囲との屈折率差をより大きくできる。
また、上記可変光減衰器において、コアの断面は、略正方形に形成されているようにすればよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態における可変光減衰器の構成例を示す斜視図(a)及び平面図(b)である。この可変光減衰器の構成について説明すると、まず、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁材料からなる下部クラッド層101の上に、シリコンからなるスラブ102を備えている。
【0018】
スラブ層102は、所定の方向に延在するリッジ構造のコア102aを備える。コア102aの部分は、例えば、幅0.2μm程度に形成され、コア102aの下部クラッド層101界面からの高さは、0.2μm程度に形成されている。従って、コア102aは、断面が略正方形に形成されている。また、スラブ層102は、コア102aの高さの例えば半分の厚さに形成されている。なお、コア102aの断面は、正方形に限るものではない。
【0019】
この構造は、例えば、SOI基板の埋め込み絶縁層上のシリコン(SOI)層を、公知のフォトリソグラフィまたは電子線リソグラフィなどの一般的なリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、コア以外の領域を薄く残すように微細加工することで形成できる。この場合、SOI基板の埋め込み絶縁層が、下部クラッド層101となる。また、加工により形成したパターンが、コア102aとなり、残した領域がスラブ102となる。
【0020】
このように形成したコア102aは、これより屈折率が小さい材料からなる上部クラッド層103により覆われている。従って、コア102aは、この下方にコア102aより屈折率の小さい下部クラッド層101と上部クラッド層103との挟まれて形成されている。また、コア102a以外の領域では、下部クラッド層101と上部クラッド層103との間に、スラブ102が挟まれた状態となっている。
【0021】
上部クラッド層103は、下部クラッド層101と同様に、酸化シリコンや窒化シリコンから構成すればよい。また、上部クラッド層103は、ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの有機樹脂材料を用いるようにしても良い。材料に起因する損失が少なく、屈折率の設計が容易であり、シリコン細線を利用した光デバイスの作製プロセスとの整合性が良く、環境に対する変化が小さな材料であれば、どのような材料を上部クラッド層103に用いるようにしても良い。
【0022】
また、本実施の形態では、コア102aを中心とした導波路の導波方向の一部領域において、コア102aの両脇近傍のスラブ102に、n形キャリア供給部104とp形キャリア供給部105とを備えている。n形キャリア供給部104とp形キャリア供給部105とは、各々コア102aの近傍にコア102aを挟んで対向配置されている。
【0023】
n形キャリア供給部104およびp形キャリア供給部105は、コア102aを中心とした導波路を導波する光の減衰に寄与しない程度に、コア102aより離れていればよい。また、n形キャリア供給部104およびp形キャリア供給部105は、コア102aに対してキャリアが注入できる範囲に形成されていればよい。
【0024】
n形キャリア供給部104およびp形キャリア供給部105は、イオン注入法,拡散法,及びプラズマドーピング法など、公知の不純物導入技術を用いることで容易に形成できる。
また、n形キャリア供給部104及びp形キャリア供給部105には、一部が上部クラッド層105の上に露出している電極106,107が各々接続している。なお、図1(b)では、電極106,107を省略している。
【0025】
図1の可変光減衰器では、電極106,107に電圧を印加することで、n形キャリア供給部104及びp形キャリア供給部105からキャリアがコア102aに注入され、コア102aからなる導波路を導波(伝搬)する信号光の強度を減衰させることができる。また、電極106,107に印加する電圧の大きさを変化させることで、n形キャリア供給部104及びp形キャリア供給部105からコア102aに注入されるキャリアの量も変化するので、上述した光減衰を可変とすることが可能となる。
【0026】
このような構成を有する可変光減衰器において、n形キャリア供給部104,p形キャリア供給部105が形成されているスラブ102は、コア102aの高さの1/2の厚さとしており、充分薄いので、コア102aを中心とした導波路を導波する光は、スラブ102ににじみ出すことが無く、コア102aの部分に集中してシングルモードを形成する。従って、図1に示す可変光減衰器によれば、導波路の中の光強度の大きな領域に不純物が導入された領域が存在せず、信号光を減衰させずに伝搬させること可能となっている。
【0027】
図2は、等価屈折率法で算出したコア102aとこの側方の部分との比屈折率差Δの値、及びスラブ102の厚さの関係を示す相関図である。図2は、コア102aの高さを300nmとした場合を示している。図2から明らかなように、スラブ102の厚さをコア102aの半分である150nmとした場合、比屈折率差Δは16%となる。スラブ102の厚さをより薄くすると、比屈折率差をより大きくできる。
【0028】
例えば、スラブ102の厚さをコア102aの高さの1/3とすると、比屈折率差Δは、25%(75nm)となる。また、スラブ102の厚さをコア102aの高さの1/6(50nm)とすると、比屈折率差Δは、35%以上となる。この比屈折率差は、石英系の平面回路型光学素子では実現できない、シリコン細線で実現可能な急峻な曲げ構造を実現できる程度の大きさである。このように、スラブ102の厚さをコア102aの高さの半分未満の小さな値とすることで、より大きな屈折率差を実現することができる。
【0029】
このように、図1に示す可変光減衰器によれば、急峻な曲げ構造を実現できるというシリコン細線の特長を充分に生かしたPINダイオード型の電子制御式可変光減動作を実現できる。この結果、図1に示す可変光減衰器によれば、光学素子をより微細化することが可能となり、光学素子の集積化が可能となる。また、図5に示した従来の可変光減衰器に比較して、コアの幅が大幅に小さいので、より高速の動作させることが可能となる。
【0030】
なお、本実施の形態における可変光減衰器の構成は、図6に示した、シリコン細線が2つの上部クラッドに覆われた光導波路であっても、適用できることはいうまでもない。例えば、図3に示すように構成しても良い。図3は、本発明の他の実施の形態における可変光減衰器の構成例を示す斜視図(a)及び平面図(b)である。
【0031】
図3に示す可変光減衰器について説明すると、まず、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁材料からなる下部クラッド層301の上に、シリコンからなるスラブ302を備えている。スラブ層302は、所定の方向に延在するリッジ構造のコア302aを備える。コア302aの部分は、例えば、幅0.2μm程度に形成され、コア302aの下部クラッド層301界面からの高さは、0.2μm程度に形成されている。また、スラブ層302は、コア302aの高さの例えば半分の厚さに形成されている。
【0032】
このように構成されたコア302aは、これより屈折率が小さい材料からなる中間クラッド層313に覆われ、これらが、中間クラッド層313より屈折率の小さい材料からなる上部クラッド層303により覆われている。なお、コア30a以外の領域では、中間クラッド層313もしくは上部クラッド層303と下部クラッド層301の間に、スラブ302が挟まれた状態となっている。
【0033】
また、図3の可変光減衰器においても、コア302aを中心とした導波路の一部に、コア302aの両脇のスラブ302に、n形キャリア供給部304とp形キャリア供給部305とを備えている。n形キャリア供給部304とp形キャリア供給部305とは、コア302aを挟んで対向配置されている。また、n形キャリア供給部304及びp形キャリア供給部305には、一部が上部クラッド層305の上に露出している電極306,307が各々接続している。なお、図3(b)では、電極306,307を省略している。
【0034】
図3の可変光減衰器でも、電極306,307に電圧を印加することで、n形キャリア供給部304及びp形キャリア供給部305からキャリアがコア302aに注入され、コア302aからなる導波路を導波(伝搬)する信号光の強度を減衰させることができる。また、電極306,307に印加する電圧の大きさを変化させることで、n形キャリア供給部304及びp形キャリア供給部305からコア302aに注入されるキャリアの量も変化するので、上述した光減衰を可変とすることが可能となる。
【0035】
このように構成された図3に示す可変光減衰器においも、n形キャリア供給部304,p形キャリア供給部305が形成されているスラブ302は、コア302aの高さの1/2の厚さとしており、充分薄いので、コア302aを中心とした導波路を導波する光は、スラブ302ににじみ出すことが無く、コア302aの部分に集中してシングルモードを形成する。従って、図3に示す可変光減衰器においても、導波路の中の光強度の大きな領域に不純物が導入された領域が存在せず、信号光を減衰させずに伝搬させること可能となっている。
【0036】
ところで、上述では、導波路の全域にわたってスラブを設けるようにしたが、これに限るものではない。p形キャリア供給部及びn形キャリア供給部を備えた可変光減衰器の領域だけにスラブを設けるようにし、他の領域では、スラブが無く、コアが下部クラッド層と上部クラッド層に挟まれた導波路構造となっていても良い。
【0037】
また、上述では、コアの断面寸法を、0.2μmとしたが、これに限るものではない。コアの断面は、例えば、一辺が0.2〜0.5μmの略正方形状となっていれば、シングルモードの光閉じ込め(導波路構造)が、偏波無依存で可能である。なお、コアの断面形状は、正方形に限るものではなく、他縦長や横長の長方形となっていてもよく、この場合は、偏波依存性を持った状態となる。従って、コアの断面寸法は、幅及び高さが0.2〜0.5μmの範囲となっていればよい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、下部クラッド層と上部クラッド層との間に、シリコンからなるスラブを備え、このスラブの一部を厚くすることで断面寸法が0.1〜0.5μmのコアを形成し、コアを挟むスラブの領域に、n形キャリア供給部とp形キャリア供給部とを設けるようにした。
【0039】
この結果、本発明によれば、コアはシリコン細線となっており、n形キャリア供給部とp形キャリア供給部に挟まれた領域では、順方向の電圧を印加すると、n形キャリア供給部及びp形キャリア供給部から、キャリアがコアに注入されるようになる。
従って、本発明によれば、シリコン細線をコアとしてこれを絶縁物などのクラッドで覆った導波路で、電気制御により任意の光減衰量を与えられる可変光減衰器が実現できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における可変光減衰器の構成例を示す斜視図(a)及び平面図(b)である。
【図2】図1に示した可変光減衰器の、コア102aとこの側方の部分との比屈折率差Δの値、及びスラブ102の厚さの関係を示す相関図である。
【図3】本発明の実施の形態における他の可変光減衰器の構成例を示す斜視図(a)及び平面図(b)である。
【図4】従来よりあるリブ型導波路の可変光減衰器の構成を示す平面図(a)及び断面図(b)である。
【図5】従来よりあるシリコン細線よりなる光導波路の構成を示す斜視図である。
【図6】従来よりあるシリコン細線よりなる光導波路の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
101…下部クラッド層、102…スラブ、102a…コア、103…上部クラッド層、104…n形キャリア供給部、105…p形キャリア供給部、106,107…電極。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a planar lightwave circuit and an element in a planar lightwave circuit such as an optical waveguide filter used in the field of optoelectronics and optical communication, which uses silicon built on an SOI substrate as an optical waveguide. And a variable optical attenuator capable of electrically controlling the waveguide light intensity.
[0002]
[Prior art]
In a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) system or the like, when an EDFA (Er Doped Fiber Amplifier) is used, an optical signal transmitted through an optical fiber is converted to an arbitrary optical intensity. Must be set. As a variable optical attenuator for attenuating the signal light, a variable optical attenuator using a rib-type waveguide has been put to practical use (see Non-Patent Document 1).
[0003]
This is because a p-type semiconductor region in which a p-type impurity is introduced into a slab sandwiching a rib and an n-type impurity in which an n-type impurity is introduced into a part of a rib-type waveguide formed on an SOI (Silicon on Insulator) substrate. And a PIN-shaped semiconductor region. In this variable optical attenuator, free carriers are generated by passing a forward current through a PIN structure provided in a part of a rib to attenuate signal light guided through the rib.
[0004]
FIG. 4 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing the configuration of the conventional variable optical attenuator described above. In this variable optical attenuator, a ridge is formed on a silicon layer to form a portion thicker than the
[0005]
The
[0006]
In the conventional variable optical attenuator shown in FIG. 4, a p-type
[0007]
In such a variable optical attenuator having a rib-type waveguide structure, a voltage is applied in a direction in which a current flows from the
[0008]
The amount of carriers entering the
Here, the portion where the impurity is introduced absorbs light even when no voltage is applied. Therefore, the p-type
[0009]
On the other hand, in recent years, in order to manufacture an optical integrated circuit with a higher degree of integration, a waveguide having a core of a silicon thin wire whose dimension in the cross-sectional direction is extremely small as 0.2 to 0.5 μm has been developed. I have. This is not to form a core and a cladding layer on the silicon layer on the lower cladding. For example, as shown in the perspective view of FIG. 5, the
[0010]
Further, as shown in FIG. 6, there is a waveguide having a structure in which a
In any of the waveguides, by using a silicon thin wire for the core, a smaller optical integrated circuit can be configured than in the case of using the rib-type waveguide described above.
[0011]
[Non-patent document 1]
"Proceedings of the SPIE" The International Society for Optical Engineering. vol4293, p1-9 (2001)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described waveguide using a silicon thin wire, the waveguide using a silicon thin wire has a cladding layer made of a silicon thin wire and a cladding such as silicon oxide that covers the core, instead of having a cladding layer made of the same material as the core. Therefore, an impurity introduction region for injecting carriers cannot be formed in the cladding around the core. Therefore, there is a problem that it is difficult to configure an optical attenuator using the above-described impurity introduction part.
[0013]
Here, by arranging a silicon layer into which impurities are introduced so as to be in contact with both sides of the core, it is possible to provide a layer for injecting carriers for forming a variable optical attenuator. However, in this case, since there is almost no difference in the refractive index between the region into which the impurity is introduced and the core, the region into which the impurity is introduced is disposed in a region where the light intensity is high in the waveguide. As described above, if there is a region in which impurities are introduced in a region where the light intensity is high in the waveguide, light is absorbed and attenuated in this region even when no voltage is applied. In this case, for example, the signal light cannot be propagated without being attenuated.
[0014]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a waveguide in which a silicon thin wire is used as a core and this is covered with a clad such as an insulator, and an arbitrary optical attenuation is given by electric control. It is an object of the present invention to provide a variable optical attenuator.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The variable optical attenuator of the present invention is formed by increasing the thickness of a lower clad layer having a lower refractive index than silicon, a slab including a silicon layer formed on the lower clad layer, and a part of the slab. A core, an upper cladding layer formed on the slab covering the core, an n-type carrier supply unit provided near the core of the slab, and facing the n-type carrier supply unit via the core. At least a p-type carrier supply unit provided near the core of the slab, and electrodes respectively connected to the n-type carrier supply unit and the p-type carrier supply unit, wherein the core has a width of 0.2 to 0.5 μm. And a height of 0.2 to 0.5 μm.
In this variable optical attenuator, the core is a silicon thin wire, and in a region between the n-type carrier supply unit and the p-type carrier supply unit, when a forward voltage is applied, the n-type carrier supply unit and the p-type carrier supply unit The carrier is injected into the core from the carrier supply unit.
[0016]
In the above-mentioned variable optical attenuator, by forming the slab to have a film thickness of less than half of the core, the difference in the refractive index between the core and the periphery thereof can be further increased.
In the variable optical attenuator, the cross section of the core may be formed to be substantially square.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a configuration example of a variable optical attenuator according to an embodiment of the present invention. Describing the configuration of this variable optical attenuator, first, a
[0018]
The
[0019]
This structure is such that, for example, the silicon (SOI) layer on the buried insulating layer of the SOI substrate is thinned by a general lithography technique such as photolithography or electron beam lithography and an etching technique to leave a thin region other than the core. It can be formed by fine processing. In this case, the buried insulating layer of the SOI substrate becomes the
[0020]
The core 102a thus formed is covered by the
[0021]
The
[0022]
In the present embodiment, the n-type
[0023]
The n-type
[0024]
The n-type
Further,
[0025]
In the variable optical attenuator of FIG. 1, by applying a voltage to the
[0026]
In the variable optical attenuator having such a configuration, the
[0027]
FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between the value of the relative refractive index difference Δ between the core 102a and the side portion calculated by the equivalent refractive index method and the thickness of the
[0028]
For example, when the thickness of the
[0029]
As described above, according to the variable optical attenuator shown in FIG. 1, a PIN diode type electronically controlled variable optical attenuating operation that fully utilizes the feature of the silicon thin wire that can realize a steep bending structure can be realized. As a result, according to the variable optical attenuator shown in FIG. 1, the optical element can be further miniaturized, and the optical element can be integrated. Further, as compared with the conventional variable optical attenuator shown in FIG. 5, the width of the core is much smaller, so that it is possible to operate at a higher speed.
[0030]
It is needless to say that the configuration of the variable optical attenuator in the present embodiment can be applied to the optical waveguide shown in FIG. 6 in which the silicon thin wire is covered with the two upper claddings. For example, it may be configured as shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a configuration example of a variable optical attenuator according to another embodiment of the present invention.
[0031]
The variable optical attenuator shown in FIG. 3 will be described. First, a
[0032]
The core 302a thus configured is covered with an
[0033]
Also in the variable optical attenuator of FIG. 3, an n-type
[0034]
Also in the variable optical attenuator of FIG. 3, by applying a voltage to the
[0035]
Also in the variable optical attenuator shown in FIG. 3 configured as described above, the
[0036]
By the way, in the above description, the slab is provided over the entire area of the waveguide, but the present invention is not limited to this. The slab was provided only in the region of the variable optical attenuator provided with the p-type carrier supply unit and the n-type carrier supply unit. In other regions, there was no slab and the core was sandwiched between the lower cladding layer and the upper cladding layer. It may have a waveguide structure.
[0037]
Further, in the above description, the cross-sectional dimension of the core is 0.2 μm, but is not limited to this. For example, if the cross section of the core is a substantially square shape having a side of 0.2 to 0.5 μm, single-mode optical confinement (waveguide structure) can be performed without polarization. The cross-sectional shape of the core is not limited to a square, but may be a vertically long or horizontally long rectangle. In this case, the core has a polarization dependency. Therefore, the cross-sectional dimension of the core may be such that the width and height are in the range of 0.2 to 0.5 μm.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a slab made of silicon is provided between the lower clad layer and the upper clad layer, and a part of the slab is thickened to have a cross-sectional dimension of 0.1 to 0.5 μm. A core is formed, and an n-type carrier supply unit and a p-type carrier supply unit are provided in a slab region sandwiching the core.
[0039]
As a result, according to the present invention, the core is a thin silicon wire, and in a region between the n-type carrier supply unit and the p-type carrier supply unit, when a forward voltage is applied, the n-type carrier supply unit and From the p-type carrier supply, carriers are injected into the core.
Therefore, according to the present invention, there is an excellent effect that a variable optical attenuator capable of giving an arbitrary optical attenuation amount by electric control can be realized by a waveguide in which a silicon thin wire is used as a core and this is covered with a cladding such as an insulator. can get.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a configuration example of a variable optical attenuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a correlation diagram showing a relationship between a value of a relative refractive index difference Δ between a core 102a and a side portion of the variable optical attenuator shown in FIG. 1 and a thickness of a
FIG. 3 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a configuration example of another variable optical attenuator according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are a plan view and a sectional view showing a configuration of a conventional variable optical attenuator of a rib waveguide.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a conventional optical waveguide made of a thin silicon wire.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a conventional optical waveguide made of a thin silicon wire.
[Explanation of symbols]
101: lower cladding layer, 102: slab, 102a: core, 103: upper cladding layer, 104: n-type carrier supply unit, 105: p-type carrier supply unit, 106, 107: electrodes.
Claims (3)
この下部クラッド層の上に形成されたシリコン層からなるスラブと、
このスラブの一部を厚くすることで形成されたコアと、
このコアを覆って前記スラブの上に形成された上部クラッド層と、
前記スラブの前記コアの近傍に設けられたn形キャリア供給部と、
このn形キャリア供給部に前記コアを介して対向して前記スラブの前記コアの近傍に設けられたp形キャリア供給部と、
前記n形キャリア供給部及び前記p形キャリア供給部に各々接続する電極とを少なくとも備え、
前記コアは、幅が0.2〜0.5μmに形成され、高さが0.2〜0.5μmに形成されたものであることを特徴とする可変光減衰器。A lower cladding layer having a smaller refractive index than silicon;
A slab composed of a silicon layer formed on the lower cladding layer,
A core formed by thickening a part of the slab,
An upper cladding layer formed on the slab over the core,
An n-type carrier supply unit provided near the core of the slab;
A p-type carrier supply unit provided near the core of the slab opposite to the n-type carrier supply unit via the core;
An electrode connected to each of the n-type carrier supply unit and the p-type carrier supply unit;
The variable optical attenuator, wherein the core has a width of 0.2 to 0.5 μm and a height of 0.2 to 0.5 μm.
前記スラブは、前記コアの半分未満の膜厚に形成されていることを特徴とする可変光減衰器。The variable optical attenuator according to claim 1,
The variable optical attenuator, wherein the slab is formed to have a thickness less than half of the core.
前記コアの断面は、略正方形に形成されていることを特徴とする可変光減衰器。The variable optical attenuator according to claim 1 or 2,
A variable optical attenuator, wherein a cross section of the core is formed in a substantially square shape.
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