JP2012198465A - リング光変調器 - Google Patents
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Abstract
【構成】実施形態のリング光変調器は、リング共振器120と入出力光導波路110とを備えている。そして、前記リング共振器を構成する閉ループ光導波路121の共振波長λrにおける群屈折率をng、閉ループ光導波路121の周長をl[μm]、閉ループ光導波路121のうち光カプラ130として機能するリング共振器120の一部を除く残りの部分の導波路長をl’[μm]とするとき、光カプラ130の出力から入力までリング共振器120を周回する共振波長λrの光に対して、電流OFF時の共振器一周回あたりの損失x[%]と光カプラのパワー結合比y[%]が、所定の式(2)から式(8)までの関係を満たすことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(ii−a)二つの半導体層の間に薄い絶縁膜を挟んだキャパシタ型。
(ii−b)pnダイオード構造の光導波路に逆方向電圧を印加して空乏化させるもの。
(ii−c)pinダイオード構造の光導波路に順方向電流を流してキャリア注入するもの。
第1の実施形態について、以下、図面を用いて説明する。
(1)ITU−Tで規定されたアイマスクをはみ出さないこと。
(2)アイの平均“1”(Mark)レベルと平均“0”(Space)レベルの比が10:1以上とれること。
(3)ビット誤り率10−11以下で受信できること。
第1の実施形態では、p+領域やn+領域と光導波路のメサ部の距離を変数として共振器の周回損失を制御することで、式(2)から式(8)の条件を満たしていたが、周回損失を制御する手法はこれに限るものではない。
周回損失を制御する手法は上述した実施形態に限るものではない。第3の実施形態では、リング共振器の閉ループ光導波路をアサーマル化することで周回損失を制御する。
周回損失を制御する手法は上述した実施形態に限るものではない。第4の実施形態では、マイクロヒーターで温度制御を行うことで、共振波長の微調整を行う構成について説明する。リング共振器は共振波長が温度に極めて敏感である点は上述した通りである。そこで、第4の実施形態では、あえてマイクロヒーターを光導波路の近傍に配置することで温度制御を行う。以下、特に説明しない点は、第1の実施形態と同様である。
上述した各実施形態では、SOI基板の単結晶Si層を用いて光導波路を構成したが、これに限るものではない。第5の実施形態では、ポリシリコン層を光導波路の一部に含めることで共振器の周回損失を調整する構成について説明する。以下、特に説明しない点は、第1の実施形態と同様である。
上述した各実施形態では、リング共振器と1つの入出力光導波路110を備えていたが、これに限るものではない。第6の実施形態では、複数の入出力光導波路をリング共振器に結合させる構成について説明する。以下、特に説明しない点は、第1の実施形態と同様である。
Claims (12)
- 電流注入手段を備えたp−i−nダイオード構造の閉ループ光導波路を有するリング共振器と、
一部が前記閉ループ光導波路の一部の近傍に位置するように配置された入出力光導波路と、
を備え、
互いに近傍に位置する前記閉ループ光導波路の一部と前記入出力光導波路の一部とが、前記リング共振器と前記入出力光導波路とを光学的に結合する光カプラとして機能し、前記リング共振器に注入する電流を変化させて閉ループ光導波路内のキャリア密度と実効屈折率を介して所定の共振波長λrを変化させることにより前記入出力光導波路の一端から入力された共振波長λrおよび前記共振波長λrから所定の範囲内の波長の光の強度を変調するリング光変調器であって、
前記リング共振器を構成する閉ループ光導波路の共振波長λrにおける群屈折率をng、前記閉ループ光導波路の周長をl[μm]、前記閉ループ光導波路のうち前記光カプラとして機能する前記リング共振器の一部を除く残りの部分の導波路長をl’[μm]とするとき、前記光カプラの出力から入力までリング共振器を周回する共振波長λrの光に対して、電流OFF時の共振器一周回あたりの損失x[%]と光カプラのパワー結合比y[%]が、以下の式(2)から式(8)までの関係を満たすことを特徴とするリング光変調器。
- 前記リング共振器を構成する光導波路として、シリコン(Si)を主たる構成要素とするメサ部とスラブ部とを有するリブ光導波路が用いられることを特徴とする請求項1又は2記載のリング光変調器。
- 前記ダイオード構造に対しての高注入時の直列抵抗と前記リング共振器の周長の積が、4Ωmm以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のリング光変調器。
- 前記リング共振器を構成する前記リブ光導波路は、メサ部の両側にスラブ部を有し、一方のスラブ部には、キャリア密度が5×1019cm−3以上のp型の高不純物濃度領域が設けられ、他方のスラブ部には、キャリア密度が5×1019cm−3以上のn型の高不純物濃度領域が設けられ、
p型の高不純物濃度領域側の前記メサ部の側壁から前記p型の高不純物濃度領域端までの最短部の距離と、n型の高不純物濃度領域側の前記メサ部の側壁から前記n型の高不純物濃度領域端までの最短部の距離とが、共に100〜180nmとなるように前記p型の高不純物濃度領域とn型の高不純物濃度領域とが形成されたことを特徴とする請求項3又は4記載のリング光変調器。 - 前記閉ループ光導波路に曲率半径5〜7.5μmの部分が形成されたことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のリング光変調器。
- 前記閉ループ光導波路の少なくとも一部を覆う、屈折率の温度係数が負の材料を用いたクラッドをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のリング光変調器。
- 前記閉ループ光導波路のメサ部の断面積が前記入出力光導波路のメサ部の断面積よりも狭くなるように形成されたことを特徴とする請求項3又は4いずれか記載のリング光変調器。
- 前記閉ループ光導波路のメサ部から500nm以内の位置に、金属と金属シリサイドとの少なくとも1つをさらに備えたことを特徴とする請求項3又は4いずれか記載のリング光変調器。
- 前記閉ループ光導波路の一部の材料として、ポリシリコンが用いられることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のリング光変調器。
- 前記入出力光導波路を第1の入出力光導波路とし、前記光カプラを第1の光カプラとした場合に、
前記第1の入出力光導波路とは異なる位置で、一部が前記閉ループ光導波路の一部の近傍に位置するように配置された第2の入出力光導波路をさらに備え、
互いに近傍に位置する前記閉ループ光導波路の一部と前記第2の入出力光導波路の一部とが、前記リング共振器と前記第2の入出力光導波路とを光学的に結合する第2の光カプラとして機能し、
前記第2の入出力光導波路への分岐損失も含めた共振器一周回あたりの損失x[%]と第1の光カプラのパワー結合比y[%]が、前記式(2)から式(8)までの関係を満たすことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のリング光変調器。 - 前記第2の光カプラのパワー結合比が前記第1の光カプラのパワー結合比よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項11記載のリング光変調器。
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