JP2015041070A - Ring optical modulator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve wavelength control efficiency for resonance wavelength without degrading modulation efficiency in a case of using a doped silicon layer or a silicide layer as a heater.SOLUTION: A ring optical modulator includes: a ring waveguide 1 including a ring waveguide core 1A that is a rib section of a silicon layer and including a p-doped area and an n-doped area; a bus waveguide 2; an inner circumference electrode line 3 provided along an inner circumference of the ring waveguide core 1A, and including an inner doped-silicon area or an inner silicide area that is provided in a slab section inward of the rib section; an outer circumference electrode line 4 provided along an outer circumference of the ring waveguide core 1A, and including an outer doped-silicon area or an outer silicide area that is provided in a slab section outward of the rib section; a modulation drive circuit 5; and a heater drive circuit 6. The modulation drive circuit 5 and the heater drive circuit 6 are connected to each of the inner circumference electrode line 3 and the outer circumference electrode line 4 so as to supply a modulation electric signal to the inner circumference electrode line 3 and the outer circumference electrode line 4 and so as to flow a heater current circumferentially, respectively.

Description

本発明は、リング光変調器に関する。   The present invention relates to a ring optical modulator.

近年、安価で大規模集積が可能なシリコン基板上に形成するシリコン光集積素子が注目を集めている。
シリコン(Si)は、光通信に用いられる1.3μm帯や1.55μm帯の光信号に対して透明な媒質であり、高度なプロセス技術を利用した低損失かつ小型のシリコン細線導波路を形成可能である。これまでに、このような技術をベースとした各種光素子が提案・実証され、例えば光通信システムやサーバ内の高速インターコネクトへの利用が考えられている。
In recent years, a silicon optical integrated device formed on a silicon substrate that is inexpensive and can be integrated on a large scale has attracted attention.
Silicon (Si) is a transparent medium for 1.3 μm band and 1.55 μm band optical signals used in optical communications, and forms a low-loss and small silicon wire waveguide using advanced process technology. Is possible. Various optical elements based on such a technique have been proposed and verified so far, and are considered to be used for, for example, an optical communication system or a high-speed interconnect in a server.

このようなシリコン光集積素子に集積する光変調器としては、小型で低消費電力なリング光変調器が適している。
また、リング光変調器には、その共振波長を制御するために、例えば、リング導波路コアの上方に絶縁膜を挟んで設けた金属薄膜をヒータとして用いるもの、あるいは、n型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いるものなどがある。
As an optical modulator integrated in such a silicon optical integrated device, a small-sized and low power consumption ring optical modulator is suitable.
In addition, in order to control the resonance wavelength of the ring optical modulator, for example, a metal thin film provided with an insulating film sandwiched above the ring waveguide core is used as a heater, or doped n-type. Some use a silicon layer as a heater.

特開2013−037281号公報JP2013-037281A 特開2012−198465号公報JP2012-198465A

Hui Yu et.al., “Compact Thermally Tunable Silicon Racetrack Modulators Based on an Asymmetric Waveguide”, IEEE photonics technology letters, vol.25, no.2, pp.159-162, 2013Hui Yu et.al., “Compact Thermally Tunable Silicon Racetrack Modulators Based on an Asymmetric Waveguide”, IEEE photonics technology letters, vol.25, no.2, pp.159-162, 2013 Guoliang Li et.al., “25Gb/s 1V-driving CMOS ring modulator with integrated thermal tuning”, Optics Express, vol.19, no.21, pp.20435-20443, 2011Guoliang Li et.al., “25Gb / s 1V-driving CMOS ring modulator with integrated thermal tuning”, Optics Express, vol.19, no.21, pp.20435-20443, 2011

しかしながら、n型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いる場合、以下のような課題がある。
まず、リング導波路コアの外側の離れた位置に、独立して、ドープシリコン層を設けると、リング導波路コアからの距離が遠く、また、リング導波路コアとドープシリコン層との間に熱伝導率の低い部分(例えばSiO)が介在してしまう。このため、ヒータとしてのドープシリコン層からリング導波路コアまで熱が効率的に伝わらず、共振波長の波長制御効率が良くない。
However, when a doped silicon layer doped n-type is used as a heater, there are the following problems.
First, if a doped silicon layer is provided independently at a position apart from the outside of the ring waveguide core, the distance from the ring waveguide core is increased, and there is no heat between the ring waveguide core and the doped silicon layer. A portion having low conductivity (for example, SiO 2 ) is interposed. For this reason, heat is not efficiently transmitted from the doped silicon layer as a heater to the ring waveguide core, and the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is not good.

これに対し、リング導波路コアの円周方向の一部を、変調領域として用いずに、ヒータ領域として用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。つまり、リング導波路コアの円周方向の一部に対して変調領域として用いるためのドーピングを行なわずに、変調領域と分離して、リング導波路コアを構成するシリコン層のスラブ部をn型にドーピングしてドープシリコン領域(ドープシリコン層)とし、これをヒータとして用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。   On the other hand, if a part of the ring waveguide core in the circumferential direction is used as the heater region instead of being used as the modulation region, the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is improved, but the modulation efficiency is lowered. In other words, the slab part of the silicon layer constituting the ring waveguide core is separated from the modulation region without doping for use as a modulation region for a part of the ring waveguide core in the circumferential direction, and the n-type When doped into a doped silicon region (doped silicon layer) and used as a heater, the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is improved, but the modulation efficiency is lowered.

なお、ここでは、n型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いる場合の課題として説明しているが、これに限られるものではなく、p型にドーピングしたドープシリコン層又は金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合にも同様の課題がある。
そこで、n型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させたい。
Here, the problem is described when the n-type doped silicon layer is used as a heater. However, the present invention is not limited to this, and the p-type doped silicon layer or a silicide layer made of a metal compound is used. There is a similar problem when using as a heater.
Therefore, when using a doped silicon layer doped in n-type or p-type or a silicide layer made of a metal compound as a heater, it is desired to improve the wavelength control efficiency of the resonance wavelength without reducing the modulation efficiency.

本リング光変調器は、シリコン層のリブ部であってp型ドーピング領域及びn型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、リング導波路コアの内周に沿って設けられ、シリコン層のリブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、リング導波路コアの外周に沿って設けられ、シリコン層のリブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、変調電気信号を供給する変調駆動回路と、共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、変調駆動回路及びヒータ駆動回路は、内周電極線路及び外周電極線路に接続されており、内周電極線路及び外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを要件とする。   The ring optical modulator includes a ring waveguide including a ring waveguide core which is a rib portion of a silicon layer and has a p-type doping region and an n-type doping region, and a bus waveguide optically connected to the ring waveguide. And an inner doped silicon region or an inner silicide region provided along the inner periphery of the ring waveguide core and provided in the inner slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, and functions as a modulation electrode and a heater line An inner electrode line and an outer doped silicon region or an outer silicide region provided on the outer slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, provided along the outer periphery of the ring waveguide core; Peripheral electrode line that functions as a modulation driving circuit that supplies a modulated electric signal, and a heater driving circuit that supplies a heater current for controlling the resonance wavelength The modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, supply a modulated electric signal to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and supply a heater current along the peripheral direction. It is a requirement to flow.

したがって、本リング光変調器によれば、n型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。   Therefore, according to the present ring light modulator, when a doped silicon layer doped in n-type or p-type or a silicide layer made of a metal compound is used as a heater, the wavelength of the resonance wavelength can be reduced without reducing the modulation efficiency. There is an advantage that the control efficiency can be improved.

第1実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式的平面図である。1 is a schematic plan view showing a configuration of a ring light modulator according to a first embodiment. 第1実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図1のA−A′線に沿う断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment, Comprising: It is sectional drawing which follows the AA 'line of FIG. 第1実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図1のB−B′線に沿う断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment, Comprising: It is sectional drawing which follows the BB 'line | wire of FIG. 第1実施形態にかかるリング光変調器の透過スペクトル特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum characteristic of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment. (A)は、第1実施形態にかかるリング光変調器の各pn接合部C1−C5のON状態の電位差Von及びOFF状態の電位差Voffとヒータ電圧Vhとの関係を示す図であり、(B)は、第1実施形態にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路の各線路抵抗Rで発生するジュール熱をON状態とOFF状態で平均化した平均発熱量Ph(ave)とヒータ電圧Vhとの関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the potential difference Von of ON state of each pn junction part C1-C5 of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment, the potential difference Voff of OFF state, and the heater voltage Vh, (B ) Is an average heat generation amount Ph (ave) obtained by averaging Joule heat generated in each line resistance R of the inner and outer electrode lines of the ring optical modulator according to the first embodiment in the ON state and the OFF state. It is a figure which shows the relationship between the heater voltage Vh. 第1実施形態にかかるリング光変調器の駆動回路の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the drive circuit of the ring optical modulator concerning 1st Embodiment. 図8(A),図8(B)は、第1実施形態にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路にヒータ電流を流した場合のヒータ動作効率をシミュレーションした結果を示しており、図8(A)は温度分布計算結果を示しており、図8(B)は共振ピーク波長のシフト量のヒータ電力依存性を示している。FIGS. 8A and 8B show the simulation results of the heater operation efficiency when a heater current is passed through the inner and outer electrode lines of the ring light modulator according to the first embodiment. 8A shows the temperature distribution calculation result, and FIG. 8B shows the heater power dependence of the shift amount of the resonance peak wavelength. 第1実施形態の第1変形例にかかるリング光変調器の構成を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the composition of the ring light modulator concerning the 1st modification of a 1st embodiment. 第1実施形態の第2変形例にかかるリング光変調器の構成を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the composition of the ring light modulator concerning the 2nd modification of a 1st embodiment. 第1実施形態の第3変形例にかかるリング光変調器の構成(等価回路を含む)を示す図である。It is a figure which shows the structure (an equivalent circuit is included) of the ring optical modulator concerning the 3rd modification of 1st Embodiment. (A)は、第1実施形態の第3変形例にかかるリング光変調器の各pn接合部C1−C5のON状態の電位差Von及びOFF状態の電位差Voffとヒータ電圧Vhとの関係を示す図であり、(B)は、第1実施形態の第3変形例にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路の各線路抵抗Rで発生するジュール熱をON状態とOFF状態で平均化した平均発熱量Ph(ave)とヒータ電圧Vhとの関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the potential difference Von of ON state of each pn junction part C1-C5 of the ring optical modulator concerning the 3rd modification of 1st Embodiment, the potential difference Voff of OFF state, and the heater voltage Vh. (B) is an average of Joule heat generated in each line resistance R of the inner and outer electrode lines of the ring light modulator according to the third modification of the first embodiment in the ON state and the OFF state. It is a figure which shows the relationship between the digitized average calorific value Ph (ave) and the heater voltage Vh. 第1実施形態の第4変形例にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the ring optical modulator concerning the 4th modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第4変形例にかかるリング光変調器の各pn接合部C1−C5のOFF状態の電位差Voffとヒータ電圧Vhとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the potential difference Voff of OFF state of each pn junction part C1-C5 of the ring optical modulator concerning the 4th modification of 1st Embodiment, and the heater voltage Vh. 第1実施形態の第5変形例にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the ring optical modulator concerning the 5th modification of 1st Embodiment. 第2実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式的平面図である。It is a typical top view which shows the structure of the ring optical modulator concerning 2nd Embodiment. 第2実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図16のA−A′線に沿う断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the ring optical modulator concerning 2nd Embodiment, Comprising: It is sectional drawing which follows the AA 'line of FIG. 第2実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図16のB−B′線に沿う断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the ring optical modulator concerning 2nd Embodiment, Comprising: It is sectional drawing which follows the BB 'line | wire of FIG.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるリング光変調器について説明する。
[第1実施形態]
まず、第1実施形態にかかるリング光変調器について、図1〜図8を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるリング光変調器は、リング光共振器を利用した光変調器であって、その共振波長を制御するために、n型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる、波長制御機構付きリング光変調器である。このようなリング光変調器は、小型で低消費電力な光変調器であるため、シリコン光集積素子に集積するのに適している。なお、リング光変調器を、リング共振器型光変調器、又は、シリコン(Si)リング光変調器ともいう。
Hereinafter, a ring optical modulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the ring optical modulator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The ring optical modulator according to the present embodiment is an optical modulator using a ring optical resonator, and is doped with an n-type or p-type doped silicon layer or a metal compound in order to control the resonance wavelength. A ring light modulator with a wavelength control mechanism using the silicide layer as a heater. Since such a ring optical modulator is a small and low power consumption optical modulator, it is suitable for integration in a silicon optical integrated device. The ring optical modulator is also referred to as a ring resonator type optical modulator or a silicon (Si) ring optical modulator.

本リング光変調器は、図1に示すように、リング導波路1と、バス導波路2と、内周電極線路3と、外周電極線路4と、変調電気信号を供給する変調駆動回路5と、共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路6とを備える。
ここで、リング導波路1は、図2、図3に示すように、シリコン層7のリブ部7Aであってp型ドーピング領域7AX及びn型ドーピング領域7AYを有するリング導波路コア1A(光導波路コア;シリコン導波路コア)を含む。なお、リング導波路コア1Aは、円周状の導波路コアである。また、リング導波路1は、円周状の光導波路である。
As shown in FIG. 1, the present ring optical modulator includes a ring waveguide 1, a bus waveguide 2, an inner peripheral electrode line 3, an outer peripheral electrode line 4, and a modulation driving circuit 5 for supplying a modulated electric signal. And a heater drive circuit 6 for supplying a heater current for controlling the resonance wavelength.
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the ring waveguide 1 is a ring waveguide core 1A (optical waveguide) that is a rib portion 7A of the silicon layer 7 and has a p-type doping region 7AX and an n-type doping region 7AY. Core; silicon waveguide core). The ring waveguide core 1A is a circumferential waveguide core. The ring waveguide 1 is a circumferential optical waveguide.

バス導波路2は、リング導波路1に光学的に接続されている。つまり、バス導波路2は、リング導波路1に近接して設けられている。なお、バス導波路2を主導波路ともいう。
なお、このようにリング導波路1に近接してバス導波路2を設けたものは、光共振器として機能するため、リング光共振器ともいう。
ここでは、リング導波路コア1Aは、電流注入又は電圧印加が可能なp型ドーピング領域7AX及びn型ドーピング領域7AYを有する。そして、リング導波路コア1Aの中間位置でp型ドーピング領域7AXとn型ドーピング領域7AYが接してpn接合部7AZが形成されており、このpn接合部7AZに変調電気信号を供給することで、リング導波路コア1Aの屈折率を変化させて、バス導波路2の一方の側から入力された光を変調してバス導波路2の他方の側から変調光信号として出力するようになっている。なお、図2、図3では、pn接合部7AZの近傍に形成される空乏層を模様を付して示している。
The bus waveguide 2 is optically connected to the ring waveguide 1. That is, the bus waveguide 2 is provided close to the ring waveguide 1. The bus waveguide 2 is also referred to as a main waveguide.
In addition, since what provided the bus waveguide 2 in the vicinity of the ring waveguide 1 in this way functions as an optical resonator, it is also called a ring optical resonator.
Here, the ring waveguide core 1 </ b> A has a p-type doping region 7 </ b> AX and an n-type doping region 7 </ b> AY capable of current injection or voltage application. Then, the p-type doping region 7AX and the n-type doping region 7AY are in contact with each other at an intermediate position of the ring waveguide core 1A to form a pn junction 7AZ, and by supplying a modulated electric signal to the pn junction 7AZ, By changing the refractive index of the ring waveguide core 1A, the light input from one side of the bus waveguide 2 is modulated and output as a modulated optical signal from the other side of the bus waveguide 2. . 2 and 3, the depletion layer formed in the vicinity of the pn junction 7AZ is shown with a pattern.

内周電極線路3及び外周電極線路4は、図1に示すように、リング導波路コア1Aの内周及び外周に沿ってそれぞれ設けられており、変調電極及びヒータ線路として機能する。つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4は、リング導波路コア1Aの内周及び外周に沿ってそれぞれ設けられており、変調電気信号が供給されるとともに周方向に沿ってヒータ電流が流れる。なお、内周電極線路3を内側電極線路ともいう。また、外周電極線路4を外側電極線路ともいう。   As shown in FIG. 1, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided along the inner periphery and the outer periphery of the ring waveguide core 1A, respectively, and function as modulation electrodes and heater lines. That is, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided along the inner periphery and the outer periphery of the ring waveguide core 1A, respectively, and a modulated electric signal is supplied and a heater current flows along the circumferential direction. . The inner peripheral electrode line 3 is also referred to as an inner electrode line. The outer peripheral electrode line 4 is also referred to as an outer electrode line.

ここで、内周電極線路3は、リング導波路コア1Aの内周に沿って設けられており、図2、図3に示すように、シリコン層7のリブ部7Aに対して内側のスラブ部7Bに設けられたドープシリコン領域7BX又はシリサイド領域7BYである。本実施形態では、内周電極線路3は、後述の金属電極端子8が接続される領域が内側シリサイド領域7BYであり、後述の金属電極端子8が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域7BXである。ここで、ドープシリコン領域7BXは、シリコン層7の内側のスラブ部7Bの一部分をp型及びn型の一方(ここではp型)にドーピングした領域であり、ドープシリコン層ともいう。また、シリサイド領域7BYは、シリコン層7の内側のスラブ部7Bの一部分を金属化合物(例えばNiSi等)にした領域であり、シリサイド層ともいう。   Here, the inner peripheral electrode line 3 is provided along the inner periphery of the ring waveguide core 1A, and as shown in FIGS. 2 and 3, the inner slab portion with respect to the rib portion 7A of the silicon layer 7 A doped silicon region 7BX or a silicide region 7BY provided in 7B. In the present embodiment, the inner peripheral electrode line 3 has an inner silicide region 7BY in a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected, and an inner doped silicon region other than a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected. 7BX. Here, the doped silicon region 7BX is a region obtained by doping a part of the slab portion 7B inside the silicon layer 7 into one of p-type and n-type (here, p-type), and is also referred to as a doped silicon layer. The silicide region 7BY is a region in which a part of the slab portion 7B inside the silicon layer 7 is made of a metal compound (for example, NiSi), and is also referred to as a silicide layer.

また、外周電極線路4は、図1に示すように、リング導波路コア1Aの外周に沿って設けられ、図2、図3に示すように、シリコン層7のリブ部7Aに対して外側のスラブ部7Cに設けられたドープシリコン領域7CX又はシリサイド領域7CYである。本実施形態では、外周電極線路4は、後述の金属電極端子8が接続される領域が外側シリサイド領域7CYであり、後述の金属電極端子8が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域7CXである。なお、ドープシリコン領域7CXは、シリコン層7の外側のスラブ部7Cの一部分をp型及びn型の他方(ここではn型)にドーピングした領域であり、ドープシリコン層ともいう。また、シリサイド領域7CYは、シリコン層7の外側のスラブ部7Cの一部分を金属化合物にした領域であり、シリサイド層ともいう。   Further, as shown in FIG. 1, the outer peripheral electrode line 4 is provided along the outer periphery of the ring waveguide core 1A, and as shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral electrode line 4 is located outside the rib portion 7A of the silicon layer 7. A doped silicon region 7CX or a silicide region 7CY provided in the slab portion 7C. In the present embodiment, in the outer peripheral electrode line 4, a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected is an outer silicide region 7CY, and a region other than a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected is an outer doped silicon region 7CX. It is. The doped silicon region 7CX is a region obtained by doping a part of the slab portion 7C outside the silicon layer 7 into the other of the p-type and n-type (here, n-type), and is also referred to as a doped silicon layer. The silicide region 7CY is a region in which a part of the slab portion 7C outside the silicon layer 7 is made of a metal compound, and is also called a silicide layer.

そして、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6は、図1に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4に接続されており、内周電極線路3及び外周電極線路4に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。
本実施形態では、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに接続された金属電極端子8(83X,83Y,84X,84Y)を備える。なお、金属電極端子8には変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6が接続されるため、金属電極端子8を回路接続用の金属電極端子ともいう。また、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6は、金属電極端子8を介して、内周電極線路3及び外周電極線路4に接続されている。そして、変調駆動回路5は、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路4の一端4Xの反対側の内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路6は、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧を印加するようになっている。
The modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 are connected to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 as shown in FIG. And a heater current is allowed to flow along the circumferential direction.
In the present embodiment, metal electrode terminals 8 (83X, 83Y, 84X, 84Y) connected to both end portions 3X, 3Y, 4X, 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided. Since the modulation drive circuit 5 and the heater drive circuit 6 are connected to the metal electrode terminal 8, the metal electrode terminal 8 is also called a metal electrode terminal for circuit connection. Further, the modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 are connected to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 through the metal electrode terminal 8. Then, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulated electric signal to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and negative modulated electric signal to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 opposite to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4. A signal is supplied. The heater drive circuit 6 applies a positive heater voltage to the other end 4 </ b> Y of the outer peripheral electrode line 4 and applies a negative heater voltage to the one end 3 </ b> X of the inner peripheral electrode line 3.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、第1端部の反対側の内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路6は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。   However, the present invention is not limited to this, and the modulation driving circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to one of the first end portions of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and is opposite to the first end portion. A negative modulation electric signal is supplied to the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and the heater drive circuit 6 has one first end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. A positive heater voltage is applied to the third end on the opposite side of the part, and a negative heater voltage is applied to the fourth end on the opposite side of the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 You should do it.

ところで、リング光共振器を利用したリング光変調器にはその円周長と導波路の等価屈折率で決まる複数の共振ピーク波長が存在し、例えば図4に示すような透過スペクトル特性を示す。なお、図4では、透過スペクトル特性における複数の共振ピーク波長の一部を示している。また、共振ピーク波長を単に共振波長ともいう。また、透過スペクトル特性を透過スペクトル応答ともいう。   Incidentally, a ring optical modulator using a ring optical resonator has a plurality of resonance peak wavelengths determined by its circumferential length and the equivalent refractive index of the waveguide, and exhibits a transmission spectrum characteristic as shown in FIG. 4, for example. FIG. 4 shows some of the plurality of resonance peak wavelengths in the transmission spectrum characteristics. The resonance peak wavelength is also simply referred to as the resonance wavelength. The transmission spectrum characteristic is also referred to as a transmission spectrum response.

そして、光変調に際しては、電流注入又は電圧印加によってリング光導波路1の等価屈折率を変化させ、透過スペクトル特性における共振ピーク波長をシフトさせる。
例えば、逆バイアス電圧を印加すると、リング光導波路1のリング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZでは空乏層幅が拡大し、リング導波路コア1A内のキャリア密度が減少して屈折率が増大するため、共振ピーク波長は長波長側へシフトする。逆に、順バイアス電圧を印加すると、pn接合部7AZに自由キャリアが注入され、リング導波路コア1A内の屈折率が低下するため、共振ピーク波長は短波長側へシフトする。
In light modulation, the equivalent refractive index of the ring optical waveguide 1 is changed by current injection or voltage application, and the resonance peak wavelength in the transmission spectrum characteristic is shifted.
For example, when a reverse bias voltage is applied, the depletion layer width increases at the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A of the ring optical waveguide 1, the carrier density in the ring waveguide core 1A decreases, and the refractive index increases. Since it increases, the resonance peak wavelength shifts to the longer wavelength side. On the contrary, when a forward bias voltage is applied, free carriers are injected into the pn junction 7AZ and the refractive index in the ring waveguide core 1A is lowered, so that the resonance peak wavelength is shifted to the short wavelength side.

図4では、実線A,Bで変調電圧印加時に変化する透過スペクトル特性を示している。つまり、電圧を印加していない時、例えば0V印加時の透過スペクトル特性を実線Aで示し、リング光変調器のリング光導波路1に備えられるpn接合部7AZに逆バイアス電圧(n側の電位>p側の電位)を印加した時、例えば−3V印加時の透過スペクトル特性を実線Bで示している。   In FIG. 4, transmission spectrum characteristics that change when a modulation voltage is applied are shown by solid lines A and B. That is, when no voltage is applied, for example, the transmission spectrum characteristic when 0 V is applied is indicated by a solid line A, and a reverse bias voltage (n-side potential> is applied to the pn junction 7AZ provided in the ring optical waveguide 1 of the ring optical modulator. The solid line B indicates the transmission spectrum characteristic when a potential of p side is applied, for example, when −3 V is applied.

ところで、リング光共振器を利用したリング光変調器では、共振ピーク波長近傍で急峻な透過スペクトル特性を有するため、入力される信号光波長を予め共振ピーク波長に整合させておけば、わずかな屈折率変化で変調振幅の高い光変調を実現することができる。
このため、リング光変調器では、高効率な光変調を実現するために、入力される信号光波長に対して共振ピーク波長を整合させるのが好ましい。
By the way, a ring optical modulator using a ring optical resonator has a steep transmission spectral characteristic near the resonance peak wavelength. Therefore, if the input signal light wavelength is matched with the resonance peak wavelength in advance, a slight refraction will occur. Optical modulation with a high modulation amplitude can be realized by changing the rate.
For this reason, in the ring optical modulator, it is preferable to match the resonance peak wavelength with the input signal light wavelength in order to realize high-efficiency optical modulation.

しかしながら、リング光変調器を構成するリング光共振器の共振ピーク波長は、例えば作製時の寸法ばらつきや動作時の基板温度変化などの要因で、予め決まった絶対波長に合わせこむことは難しい。
このため、リング光変調器に共振波長を制御するための波長制御機構を設けて、その共振波長が信号光波長に整合するように共振波長を制御することになる。
However, it is difficult to adjust the resonance peak wavelength of the ring optical resonator constituting the ring optical modulator to a predetermined absolute wavelength due to factors such as dimensional variation during manufacture and substrate temperature change during operation.
For this reason, a wavelength control mechanism for controlling the resonance wavelength is provided in the ring optical modulator, and the resonance wavelength is controlled so that the resonance wavelength matches the signal light wavelength.

ここで、リング光導波路のリング導波路コアを構成するシリコン(Si)の屈折率は比較的高い温度係数(例えば約5.2×10−5−1)を有しており、リング導波路コアの温度が変化すると信号光が感じる導波路の等価屈折率が変化し、これにより共振波長が変動する。
このため、リング光変調器の共振波長を制御するための波長制御機構としてヒータを設け、リング導波路コア1Aの温度を変化させることによって、リング光導波路1の等価屈折率を変化させ、リング光変調器の共振波長を制御することが可能である。
Here, the refractive index of silicon (Si) constituting the ring waveguide core of the ring optical waveguide has a relatively high temperature coefficient (for example, about 5.2 × 10 −5 K −1 ). When the core temperature changes, the equivalent refractive index of the waveguide sensed by the signal light changes, and thereby the resonance wavelength varies.
For this reason, a heater is provided as a wavelength control mechanism for controlling the resonance wavelength of the ring optical modulator, and by changing the temperature of the ring waveguide core 1A, the equivalent refractive index of the ring optical waveguide 1 is changed, and the ring light It is possible to control the resonant wavelength of the modulator.

例えば、シリコン層のリブ部であるリング導波路コアを覆うSiO膜(絶縁膜)の上面に別層の金属(Ti,Pt)薄膜ヒータを設けることが考えられる。また、リング導波路コアを形成したシリコン層と同一平面上のシリコン層をn型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層又はこれを金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして設けることも考えられる。いずれのヒータを用いる場合も、ヒータに制御電流を流し、ヒータで生じるジュール熱によって、シリコンからなるリング導波路コアの温度を変化させるため、ヒータへの電流注入量又は電圧印加量を調整することで、リング光変調器の共振波長を制御することが可能である。 For example, it is conceivable to provide another layer of metal (Ti, Pt) thin film heater on the upper surface of the SiO 2 film (insulating film) that covers the ring waveguide core that is the rib portion of the silicon layer. It is also conceivable to provide, as a heater, a doped silicon layer in which a silicon layer on the same plane as the silicon layer on which the ring waveguide core is formed is doped n-type or p-type or a silicide layer using this as a metal compound. Regardless of which heater is used, a control current is supplied to the heater, and the temperature of the ring waveguide core made of silicon is changed by Joule heat generated by the heater, so that the current injection amount or voltage application amount to the heater is adjusted. Thus, the resonance wavelength of the ring light modulator can be controlled.

このうち、ドープシリコン層又はシリサイド層を用いたヒータは、シリコン層に形成されるリング導波路コアやリング導波路コアと変調電極とを接続するチャネル部分などと共通のプロセスで形成可能である。このため、金属薄膜ヒータを設ける場合のように、追加のプロセス工程を必要としないため、有利である。
しかしながら、ヒータにドープシリコン層又はシリサイド層を用いる場合に、これらを、リング導波路コアの外側の離れた位置に独立して設けると、リング導波路コアからの距離が遠く、また、リング導波路コアとの間に熱伝導率の低い部分(例えばSiO)が介在してしまう。このため、リング導波路コアに熱が効率的に伝わらず、共振波長の波長制御効率が良くない。
Among these, a heater using a doped silicon layer or a silicide layer can be formed by a process common to a ring waveguide core formed in the silicon layer, a channel portion connecting the ring waveguide core and the modulation electrode, or the like. This is advantageous because no additional process steps are required as in the case of providing a metal thin film heater.
However, when a doped silicon layer or a silicide layer is used for the heater, if these are provided independently at positions apart from the outside of the ring waveguide core, the distance from the ring waveguide core is increased, and the ring waveguide A portion having a low thermal conductivity (for example, SiO 2 ) is interposed between the core and the core. For this reason, heat is not efficiently transmitted to the ring waveguide core, and the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is not good.

これに対し、ヒータにドープシリコン層又はシリサイド層を用い、ヒータ発熱体であるドープシリコン層又はシリサイド層とシリコンからなるリング導波路コアとを、熱伝導率の高いシリコン層(又はドープシリコン層)で接続すれば、リング導波路コアに熱が効率的に伝わり、温度制御の効率、ひいては、共振波長の波長制御効率が良くなる。つまり、より小さいヒータ消費電力で、リング光変調器の共振波長をある必要な変化幅で制御することが可能になる。   On the other hand, a doped silicon layer or a silicide layer is used for the heater, and a doped silicon layer or silicide layer that is a heater heating element and a ring waveguide core made of silicon are formed into a silicon layer (or doped silicon layer) having high thermal conductivity. In this case, heat is efficiently transmitted to the ring waveguide core, and the temperature control efficiency, and hence the wavelength control efficiency of the resonance wavelength, is improved. That is, it is possible to control the resonance wavelength of the ring light modulator with a necessary change width with smaller heater power consumption.

しかしながら、この場合に、リング導波路コアの円周方向の一部に対して変調領域として用いるためのドーピングを行なわずに、変調領域と分離して、リング導波路コアを構成するシリコン層のスラブ部にドープシリコン領域又はシリサイド領域を設けて、これをヒータとして用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。つまり、リング導波路コアに熱が効率的に伝わりやすくなり、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、リング導波路コアの円周方向の一部をヒータとして用いることになり、その部分は高速光変調を起こす位相変調器として作用しないために、変調効率(光変調効率、必要な光変調度を得るために必要な振幅電圧もしくは消費電力の効率)が低下してしまう。   However, in this case, the slab of the silicon layer constituting the ring waveguide core is separated from the modulation region without doping for use as a modulation region for a part of the ring waveguide core in the circumferential direction. When a doped silicon region or a silicide region is provided in the part and used as a heater, the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is improved, but the modulation efficiency is lowered. In other words, heat is easily transmitted efficiently to the ring waveguide core, and the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is improved. However, a part of the ring waveguide core in the circumferential direction is used as a heater, and that part is high-speed. Since it does not act as a phase modulator that causes light modulation, the modulation efficiency (light modulation efficiency, amplitude voltage or power consumption efficiency necessary to obtain a required degree of light modulation) decreases.

このように、波長制御機構付きリング光変調器では、ヒータにおける高い波長制御効率と光変調器における高い変調効率を両立することが困難であった。
そこで、図2、3に示すように、本実施形態では、上述のように、リング導波路コア1Aを構成するシリコン層7のリブ部7Aに対して内側及び外側のスラブ部7B,7Cに設けられたドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYを、リング光変調器に適用する波長制御機構としてのヒータ(ヒータ線路;波長制御用ヒータ線路)として用いるとともに、リング光変調器のリング導波路コア1Aへ変調電気信号を供給するための変調電極として用いるようにしている。
Thus, in the ring optical modulator with a wavelength control mechanism, it is difficult to achieve both high wavelength control efficiency in the heater and high modulation efficiency in the optical modulator.
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, as described above, the slab portions 7B and 7C on the inner side and the outer side with respect to the rib portion 7A of the silicon layer 7 constituting the ring waveguide core 1A are provided. The doped silicon regions 7BX and 7CX or the silicide regions 7BY and 7CY are used as heaters (heater lines; heater lines for wavelength control) as a wavelength control mechanism applied to the ring optical modulator, and the ring conduction of the ring optical modulator. It is used as a modulation electrode for supplying a modulated electric signal to the waveguide core 1A.

つまり、リング導波路コア1Aを構成するシリコン層7のリブ部7Aに対して内側及び外側のスラブ部7B,7Cに設けられたドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYを、ヒータと変調電極を兼用する内周電極線路3及び外周電極線路4として用いることで、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させるようにしている。   That is, the doped silicon regions 7BX and 7CX or the silicide regions 7BY and 7CY provided on the inner and outer slab portions 7B and 7C with respect to the rib portion 7A of the silicon layer 7 constituting the ring waveguide core 1A are modulated with the heater. By using the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 also serving as electrodes, the wavelength control efficiency of the resonance wavelength is improved without lowering the modulation efficiency.

なお、内周電極線路3及び外周電極線路4を、ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、内周電極線路3を、内周ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、外周電極線路4を、外周ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、変調電気信号として変調電圧を印加する場合、変調電極を電圧印加用電極ともいう。
具体的には、シリコン基板上に、埋め込み酸化膜(BOX;buried oxide)層(SiO層)9、シリコン(SOI;silicon on insulator)層7が形成されたSOI基板11を用い、SOI層(シリコン層)7を部分的にn型又はp型にドーピングし、エッチングしてパターニングすることで、リング導波路コア1A、内周電極線路3及び外周電極線路4、及び、これらを接続するチャネル部12が形成される。なお、SOI層7をエッチングしてパターニングすることで、バス導波路コアも形成される。そして、これらの周囲がクラッドとして機能するSiO膜10(シリコン酸化膜;酸化膜;オーバークラッド酸化膜)によって覆われている。
The inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are also referred to as heater lines / modulation electrodes. The inner peripheral electrode line 3 is also referred to as an inner peripheral heater line / modulation electrode. The outer peripheral electrode line 4 is also referred to as an outer peripheral heater line / modulation electrode. In addition, when a modulation voltage is applied as a modulation electric signal, the modulation electrode is also referred to as a voltage application electrode.
More specifically, an SOI substrate (BOX (buried oxide) layer (SiO 2 layer) 9 and a silicon (SOI; silicon on insulator) layer 7) formed on a silicon substrate is used, and an SOI layer ( The silicon layer 7 is partially n-type or p-type doped, etched and patterned, so that the ring waveguide core 1A, the inner peripheral electrode line 3, the outer peripheral electrode line 4, and the channel portion for connecting them. 12 is formed. The bus waveguide core is also formed by etching and patterning the SOI layer 7. The periphery of these is covered with a SiO 2 film 10 (silicon oxide film; oxide film; overclad oxide film) that functions as a clad.

ここでは、以下のようにして、リング導波路コア1A、内周電極線路3及び外周電極線路4、及び、これらを接続するチャネル部12が形成される。
つまり、SOI層7をエッチングして、例えば幅約500nm,高さ約250nmのリング状のリブ部7Aと、例えば厚さ約50nmのスラブ部7B,7Cが形成される。
そして、リング状のリブ部7Aの全周にわたって、リブ部7Aの一側の領域(ここでは内側領域)にp型不純物を低濃度ドーピングしてp型ドーピング領域7AX(p型ドーピング領域;p−Si領域)が形成され、他側の領域(ここでは外側領域)にn型不純物を低濃度ドーピングしてn型ドーピング領域7AY(n型ドーピング領域;n−Si領域)が形成される。これにより、p型ドーピング領域7AXとn型ドーピング領域7AYとが接合されたpn接合部7AZを備えるリブ部7Aが形成され、これがリング導波路コア1Aとなる。つまり、シリコン層7のリブ部7Aであってp型ドーピング領域7AX及びn型ドーピング領域7AYを有するリング導波路コア1Aが形成される。
Here, the ring waveguide core 1A, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and the channel portion 12 connecting these are formed as follows.
That is, the SOI layer 7 is etched to form, for example, a ring-shaped rib portion 7A having a width of about 500 nm and a height of about 250 nm, and slab portions 7B and 7C having a thickness of about 50 nm, for example.
Then, over the entire circumference of the ring-shaped rib portion 7A, a region on one side of the rib portion 7A (herein, the inner region) is doped with p-type impurities at a low concentration to form a p-type doping region 7AX (p -type doping region; p - -Si region) is formed, n-type doped region 7AY the n-type impurity in the outer region) and lightly doped (n is the other side of the region (here - -type doping region; n - -Si region) is formed The As a result, a rib portion 7A including a pn junction 7AZ in which the p-type doping region 7AX and the n-type doping region 7AY are joined is formed, and this becomes the ring waveguide core 1A. That is, the ring waveguide core 1A having the p-type doping region 7AX and the n-type doping region 7AY, which is the rib portion 7A of the silicon layer 7, is formed.

また、リング状のリブ部7Aのバス導波路コアが近接している部分を除く部分に沿って、リブ部7Aに対して内側のスラブ部7Bの端部領域(例えば幅約2000nm)のうち、後述の金属電極端子8が接続される領域以外の領域にp型不純物を高濃度ドーピングしてp型ドーピング領域7BX(p型ドーピング領域;p−Si領域)が形成され、後述の金属電極端子8が接続される領域を金属化合物(例えばNiSi)にシリサイド化してシリサイド領域7BYが形成され、これが内周電極線路3(例えば幅約2000nm)となる。つまり、リング導波路コア1Aの内周に沿って設けられ、シリコン層7のリブ部7Aに対して内側のスラブ部7Bに設けられた内側ドープシリコン領域7BX又は内側シリサイド領域7BYを含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路3が形成される。なお、後述の金属電極端子8が接続される領域をシリサイド領域7BYとしているのは、後述の金属電極端子8とのコンタクト抵抗、即ち、金属と半導体層間のコンタクト抵抗を低減するためである。 Further, along the portion excluding the portion where the bus waveguide core of the ring-shaped rib portion 7A is close, the end region (for example, about 2000 nm in width) of the inner slab portion 7B with respect to the rib portion 7A, A p-type impurity region 7BX (p + -type doping region; p + -Si region) is formed by highly doping p-type impurities in a region other than a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected. A region to which the terminal 8 is connected is silicided with a metal compound (for example, NiSi) to form a silicide region 7BY, which becomes the inner peripheral electrode line 3 (for example, a width of about 2000 nm). That is, it includes an inner doped silicon region 7BX or an inner silicide region 7BY provided along the inner periphery of the ring waveguide core 1A and provided in the inner slab portion 7B with respect to the rib portion 7A of the silicon layer 7, And the inner peripheral electrode line 3 which functions as a heater line is formed. The reason why the region to which the metal electrode terminal 8 described later is connected is the silicide region 7BY is to reduce the contact resistance with the metal electrode terminal 8 described later, that is, the contact resistance between the metal and the semiconductor layer.

また、リング状のリブ部7Aのバス導波路コアが近接している部分を除く部分に沿って、リブ部7Aに対して外側のスラブ部7Cの端部領域(例えば幅約3000nm)のうち、後述の金属電極端子8が接続される領域以外の領域にn型不純物を高濃度ドーピングしてn型ドーピング領域7CX(n型ドーピング領域;n−Si領域)が形成され、後述の金属電極端子8が接続される領域を金属化合物(例えばNiSi)にシリサイド化してシリサイド領域7CYが形成され、これが外周電極線路4(例えば幅約3000nm)となる。つまり、リング導波路コア1Aの外周に沿って設けられ、シリコン層7のリブ部7Aに対して外側のスラブ部7Cに設けられた外側ドープシリコン領域7CX又は外側シリサイド領域7CYを含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路4が形成される。なお、後述の金属電極端子8が接続される領域をシリサイド領域7CYとしているのは、後述の金属電極端子8とのコンタクト抵抗、即ち、金属と半導体層間のコンタクト抵抗を低減するためである。 Further, along the portion excluding the portion where the bus waveguide core of the ring-shaped rib portion 7A is close, of the end region (for example, about 3000 nm in width) of the outer slab portion 7C with respect to the rib portion 7A, An n-type doping region 7CX (n + -type doping region; n + -Si region) is formed by heavily doping an n-type impurity in a region other than a region to which a metal electrode terminal 8 described later is connected. A region to which the terminal 8 is connected is silicided with a metal compound (for example, NiSi) to form a silicide region 7CY, which becomes the outer peripheral electrode line 4 (for example, a width of about 3000 nm). That is, it includes an outer doped silicon region 7CX or an outer silicide region 7CY provided along the outer periphery of the ring waveguide core 1A and provided on the outer slab portion 7C with respect to the rib portion 7A of the silicon layer 7, An outer peripheral electrode line 4 that functions as a heater line is formed. The reason why the region to which the metal electrode terminal 8 described later is connected is the silicide region 7CY is to reduce the contact resistance with the metal electrode terminal 8 described later, that is, the contact resistance between the metal and the semiconductor layer.

また、リブ部7Aとその内側のスラブ部7Bの端部領域との間の領域(例えば幅約250nm)に、p型不純物を低濃度ドーピングしてp型ドーピング領域(p型ドーピング領域;p−Si領域)が形成され、リング導波路コア1Aと内周電極線路3とを接続するチャネル部12(内側チャネル部12X)となる。
また、リブ部7Aとその外側のスラブ部7Cの端部領域との間の領域(例えば幅約250nm)に、n型不純物を低濃度ドーピングしてn型ドーピング領域(n型ドーピング領域;n−Si領域)が形成され、リング導波路コア1Aと外周電極線路4とを接続するチャネル部12(外側チャネル部12Y)となる。
Further, a p-type doping region (p -type doping region; p) is formed by doping a region (for example, about 250 nm in width) between the rib portion 7A and the end region of the inner slab portion 7B at a low concentration of p-type impurities. - is -Si region) is formed, and a channel portion 12 (the inner channel portions 12X) for connecting the ring waveguide core 1A and the inner circumferential electrode line 3.
Further, a region (for example, about 250 nm in width) between the rib portion 7A and the end region of the slab portion 7C outside thereof is doped with an n-type impurity at a low concentration to form an n-type doping region (n -type doping region; n - is -Si region) is formed, and a channel portion 12 (the outer channel portion 12Y) for connecting the ring waveguide core 1A and the peripheral electrode line 4.

このように、内周電極線路3及び外周電極線路4は、リング導波路コア1A内を伝搬する信号光の光電界がかからない程度にリング導波路コア1Aから離れていれば良く、リング導波路コア1Aに例えば約250nm程度まで近接させて配置することが可能である。
上述のように、内周電極線路3及び外周電極線路4は、それぞれ、リング導波路コア1Aと同一のSOI層7に形成されたドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYである。つまり、リング導波路コア1Aはヒータとして作用するリング導波路コア1Aと同一のSOI層7に形成されたドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYと熱伝導率の高いSiからなるチャネル部12XYを介して熱的に接続されている。このため、内周電極線路3及び外周電極線路4で発生した熱(ジュール熱)がリング導波路コア1Aに効率よく伝わり、より少ないヒータ電力でリング導波路コア1Aの温度を上昇させることが可能である。
Thus, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 may be separated from the ring waveguide core 1A to such an extent that the optical field of the signal light propagating in the ring waveguide core 1A is not applied. For example, it can be arranged close to 1A up to about 250 nm.
As described above, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are the doped silicon regions 7BX and 7CX or the silicide regions 7BY and 7CY formed in the same SOI layer 7 as the ring waveguide core 1A, respectively. That is, the ring waveguide core 1A is a channel portion made of doped silicon regions 7BX and 7CX or silicide regions 7BY and 7CY formed on the same SOI layer 7 as the ring waveguide core 1A acting as a heater and Si having high thermal conductivity. Thermally connected via 12XY. For this reason, the heat (Joule heat) generated in the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is efficiently transmitted to the ring waveguide core 1A, and the temperature of the ring waveguide core 1A can be increased with less heater power. It is.

特に、本実施形態では、図1に示すように、内周電極線路3と外周電極線路4は、同一中心角にわたって設けられている。つまり、内周電極線路3と外周電極線路4は、リング導波路コア1Aの円周方向に沿って、リング導波路コア1Aを挟んで両側に、それぞれ、同一の中心角にわたって設けられている。
そして、内周電極線路3及び外周電極線路4は、それぞれ、その全長(全線路長)にわたって抵抗が均一になっているのが好ましい。つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4は、それぞれ、リング導波路コア1Aの円周方向に沿って、単位回転角当たりの電気抵抗(ヒータ抵抗;線路抵抗)が均一になっているのが好ましい。このように、内周電極線路3及び外周電極線路4における線路抵抗をそれぞれ均一にすることで(但し、内周電極線路3と外周電極線路4で線路抵抗は異なっていても良い)、リング光変調器の全周にわたって均一なヒータ発熱が得られ、高い波長制御効率が得られることになる。なお、内周電極線路3及び外周電極線路4における線路抵抗に大きな分布があると、線路抵抗が高い部分で局所的な発熱と温度上昇が生じるおそれがあり、この結果、波長制御効率が劣化するとともに、リング光変調器の信頼性に悪影響が生じるおそれがあるため、このように構成するのが好ましい。
In particular, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided over the same central angle. That is, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided over the same central angle on both sides of the ring waveguide core 1A along the circumferential direction of the ring waveguide core 1A.
The inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 preferably have uniform resistance over the entire length (total line length). That is, the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 have uniform electric resistance (heater resistance; line resistance) per unit rotation angle along the circumferential direction of the ring waveguide core 1A. Is preferred. As described above, by making the line resistances of the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 uniform (however, the line resistance may be different between the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4), the ring light Uniform heater heat generation is obtained over the entire circumference of the modulator, and high wavelength control efficiency is obtained. In addition, if there is a large distribution in the line resistance in the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4, there is a possibility that local heat generation and temperature increase may occur in a portion where the line resistance is high, and as a result, the wavelength control efficiency deteriorates. At the same time, the reliability of the ring optical modulator may be adversely affected, and thus this configuration is preferable.

また、内周電極線路3と外周電極線路4は、抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。つまり、内周電極線路3と外周電極線路4は、上記単位回転角当たりの電気抵抗(ヒータ抵抗)が同一になっているのがさらに好ましい。このように、内周電極線路3及び外周電極線路4は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっており、かつ、内周電極線路3と外周電極線路4で抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。これにより、リング光変調器のリング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZにかかる電圧が全周で均一化され、高い変調効率と高速な動作速度を実現できることになる。   Further, it is more preferable that the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 have the same resistance. That is, it is more preferable that the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 have the same electric resistance (heater resistance) per unit rotation angle. As described above, the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 have uniform resistance over the entire length, and the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 have the same resistance. Is more preferable. As a result, the voltage applied to the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A of the ring optical modulator is made uniform over the entire circumference, and high modulation efficiency and high operating speed can be realized.

そして、本実施形態では、上述のように、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに接続された金属電極端子83X,83Y,84X,84Yを設け、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6(外部駆動回路)を、金属電極端子83X,83Y,84X,84Yを介して、内周電極線路3及び外周電極線路4に接続している。つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに、金属電極端子83X,83Y,84X,84Yを介して、外部駆動回路5,6が接続されている。そして、変調駆動回路5は、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路4の一端4Xの反対側の内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路6は、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、内周電極線路3及び外周電極線路4に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。   In the present embodiment, as described above, the metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y connected to the both end portions 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided. The modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 (external driving circuit) are connected to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 through metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y. That is, the external drive circuits 5 and 6 are connected to both end portions 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 via the metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y. Yes. Then, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulated electric signal to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and negative modulated electric signal to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 opposite to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4. A signal is supplied. The heater drive circuit 6 applies a positive heater voltage to the other end 4 </ b> Y of the outer peripheral electrode line 4 and applies a negative heater voltage to the one end 3 </ b> X of the inner peripheral electrode line 3. Thereby, a modulated electric signal is supplied to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and a heater current is caused to flow along the circumferential direction.

具体的には、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに接続されるようにシリコン層7を覆うSiO膜10に4つのビアホールを設け、これらの4つのビアホールのそれぞれに例えばAl,Cu等の金属電極端子、即ち、4つの金属電極端子83X,83Y,84X,84Yを設けている(図3参照)。なお、金属電極端子83X,83Y,84X,84Yのビアホール内に形成された部分をビアといい、これに接続された絶縁膜上の部分(別層部分)を金属電極又はパッドともいう。このように、本実施形態では、4つの金属電極端子83X,83Y,84X,84Yが設けられている部分以外の内周電極線路3及び外周電極線路4の上方の領域は、SiO膜10で覆われており、金属電極のようなものは設けられていない(図2参照)。つまり、4つの金属電極端子83X,83Y,84X,84Yが設けられている部分以外のシリコン層7の内側及び外側のスラブ部7B,7Cに設けられたドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYの上方の領域は、SiO膜10で覆われており、金属電極のようなものは設けられていない。以上の構成を取ることで、4つの金属電極端子83X,83Y,84X,84Yが設けられている部分以外のシリコン層7の内側及び外側のスラブ部7B,7Cでは、ドープシリコン領域7BX,7CX又はシリサイド領域7BY,7CYで生じたヒータの発熱が熱伝導の高い金属電極を伝って散逸することなく、熱伝導率の低いSiO膜10で周囲を断熱された状況下で効率的にリング導波路コア1Aの温度を変化させることができ、波長制御の効率が高められる。 Specifically, four via holes are provided in the SiO 2 film 10 covering the silicon layer 7 so as to be connected to both end portions 3X, 3Y, 4X, 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, respectively. Each of the four via holes is provided with metal electrode terminals such as Al and Cu, that is, four metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y (see FIG. 3). In addition, the part formed in the via hole of metal electrode terminal 83X, 83Y, 84X, 84Y is called a via, and the part (separate layer part) on the insulating film connected to this is also called a metal electrode or a pad. Thus, in the present embodiment, the region above the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 other than the portion where the four metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y are provided is the SiO 2 film 10. It is covered and no metal electrode is provided (see FIG. 2). That is, the doped silicon regions 7BX, 7CX or silicide regions 7BY provided in the inner and outer slab portions 7B, 7C of the silicon layer 7 other than the portions where the four metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, 84Y are provided. The region above 7CY is covered with the SiO 2 film 10 and no metal electrode is provided. With the above configuration, the doped silicon regions 7BX, 7CX or the slab portions 7B, 7C on the inner side and the outer side of the silicon layer 7 other than the portion where the four metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, 84Y are provided The ring waveguide is efficiently generated under the condition where the surroundings are thermally insulated by the SiO 2 film 10 having low thermal conductivity without the heat generated by the heater generated in the silicide regions 7BY and 7CY being dissipated through the metal electrode having high thermal conductivity. The temperature of the core 1A can be changed, and the efficiency of wavelength control is increased.

また、変調駆動時には、内周電極線路3及び外周電極線路4の片側の金属電極端子83Y,84Xに変調電気信号を供給し(ここでは変調電圧を印加し)、反対側の金属電極端子83X,84Yにヒータ電圧(波長制御電圧)を印加するようにしている。そして、内周電極線路3と外周電極線路4では、変調電気信号を供給する金属電極端子8を反対側にし(即ち、ヒータ電圧を印加する金属電極端子8を反対側にし)、変調電気信号(ここでは高周波変調信号;RF変調信号)が内周電極線路3と外周電極線路4との間で反対側から入力されるようにしている。ここで、内周電極線路3及び外周電極線路4に供給する変調電気信号は、同一位相で逆振幅の差動信号である。ここでは、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号(+Vs⇔0)が供給され、内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号(−Vs⇔0)が供給される。また、ヒータ電圧も、逆振幅の電圧が内周電極線路3及び外周電極線路4の金属電極端子8に印加される。ここでは、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧(+Vh)が印加され、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧(−Vh)が印加される。なお、Vsは変調速度でVs⇔0Vを往復する変調電圧であり、Vhは直流のヒータ電圧である。   Further, at the time of modulation driving, a modulation electric signal is supplied to the metal electrode terminals 83Y and 84X on one side of the inner circumference electrode line 3 and the outer circumference electrode line 4 (here, a modulation voltage is applied), and the metal electrode terminals 83X and 83X on the opposite side are supplied. A heater voltage (wavelength control voltage) is applied to 84Y. In the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, the metal electrode terminal 8 that supplies the modulated electric signal is on the opposite side (that is, the metal electrode terminal 8 that applies the heater voltage is on the opposite side), and the modulated electric signal ( Here, a high frequency modulation signal (RF modulation signal) is input between the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 from the opposite side. Here, the modulated electrical signals supplied to the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 are differential signals having the same phase and opposite amplitude. Here, a positive modulation electric signal (+ Vs⇔0) is supplied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and a negative modulation electric signal (−Vs⇔0) is supplied to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. . The heater voltage is also applied to the metal electrode terminals 8 of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 with a reverse amplitude. Here, a positive heater voltage (+ Vh) is applied to the other end 4 </ b> Y of the outer peripheral electrode line 4, and a negative heater voltage (−Vh) is applied to the one end 3 </ b> X of the inner peripheral electrode line 3. Vs is a modulation voltage that reciprocates VsV0 V at a modulation speed, and Vh is a DC heater voltage.

このようにして、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに接続された4つの金属電極端子83X,83Y,84X,84Yに、それぞれ、+Vs、−Vh、−Vs、Vhの電位が与えられる。これにより、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれにおいて、ヒータ電流及び変調電流がその周方向に線路抵抗を感じながら伝搬することになる。つまり、内周電極線路3と外周電極線路4の電位差によってリング導波路コア1Aへの電荷入出力が可能となるとともに、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれに周方向の電位差が付加され、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれに周方向に沿ってヒータ電流(制御用電流)が流れることになる。   In this way, the four metal electrode terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y connected to the both end portions 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, respectively, + Vs, − Potentials Vh, -Vs, and Vh are given. Thereby, in each of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, the heater current and the modulation current propagate while feeling the line resistance in the circumferential direction. That is, the potential difference between the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 enables charge input / output to / from the ring waveguide core 1A, and a peripheral potential difference is added to each of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. Thus, the heater current (control current) flows along the circumferential direction in each of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4.

ここで、図5は、本リング光変調器の等価回路、即ち、内周電極線路3及び外周電極線路4並びにリング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZに関わる等価回路モデルを示している。
なお、図5では、内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗(単位回転角当たりの線路抵抗)は、単位回転角で規格化してRで表し、内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗を、それぞれ、Rin及びRoutとしている。また、図5では、リング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZの容量(単位回転角当たりのpn接合容量)も、同様に、単位回転角で規格化してCで表し、リング導波路コア1Aの円周方向の各部分についてのpn接合部7AZの容量を、それぞれ、C1、C2、C3、C4、C5(C1=C2=C3=C4=C5)としている。
Here, FIG. 5 shows an equivalent circuit model of the present ring optical modulator, that is, an equivalent circuit model related to the inner peripheral electrode line 3, the outer peripheral electrode line 4, and the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A. .
In FIG. 5, the resistance (line resistance per unit rotation angle) of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is normalized by the unit rotation angle and expressed as R, and the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. Are respectively Rin and Rout. In FIG. 5, the capacitance (pn junction capacitance per unit rotation angle) of the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A is also normalized by the unit rotation angle and expressed as C, and the ring waveguide core The capacities of the pn junctions 7AZ for the respective circumferential portions of 1A are C1, C2, C3, C4, and C5 (C1 = C2 = C3 = C4 = C5), respectively.

ここでは、内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗は、単位回転角当たりで均一になるように設計している。つまり、内周電極線路3は、リング導波路コア1Aの円周方向に沿う方向の単位回転角に相当する各部分の抵抗を、いずれも、Rinとしている。また、外周電極線路4は、リング導波路コア1Aの円周方向に沿う方向の単位回転角に相当する各部分の抵抗を、いずれも、Routとしている。また、内周電極線路3と外周電極線路4で抵抗が同一になるように設計している(Rin=Rout=R)。具体的には、半径約8μmのリング導波路コア1Aに対して、内周電極線路3(pSi層;ドーピング濃度約5×1019cm−3;幅約2000nm)、及び、外周電極線路4(nSi層;ドーピング濃度約5×1019cm−3;幅約3000nm)を形成した場合、R=Rin=Rout=13[Ω/deg]が得られる。 Here, the resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is designed to be uniform per unit rotation angle. That is, the inner peripheral electrode line 3 uses Rin as the resistance of each part corresponding to the unit rotation angle in the direction along the circumferential direction of the ring waveguide core 1A. In the outer peripheral electrode line 4, the resistance of each part corresponding to the unit rotation angle in the direction along the circumferential direction of the ring waveguide core 1A is Rout. In addition, the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 are designed to have the same resistance (Rin = Rout = R). Specifically, for the ring waveguide core 1A having a radius of about 8 μm, the inner peripheral electrode line 3 (p + Si layer; doping concentration: about 5 × 10 19 cm −3 ; width: about 2000 nm) and the outer peripheral electrode line 4 (n + Si layer; doping concentration about 5 × 10 19 cm −3 ; width about 3000 nm), R = Rin = Rout = 13 [Ω / deg] is obtained.

そして、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vs⇔0、−Vs⇔0の差動信号を与える。一方、必要な波長制御量に応じて、外周電極線路4の他端4Y、内周電極線路3の一端3Xに、それぞれ、+Vh、−Vhのヒータ電圧(DCヒータ電圧)を印加する。
この場合、図5に示す等価回路におけるC1−C5、即ち、各pn接合部(キャパシタ)にかかるON−OFF間電位差Vc1−Vc5は全てVsで等しくなる(Vc1=Vc2=Vc3=Vc4=Vc5=Vs)。
Then, differential signals of + Vs⇔0 and -Vs⇔0 are applied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. On the other hand, heater voltages (DC heater voltage) of + Vh and −Vh are applied to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and the one end 3X of the inner peripheral electrode line 3 in accordance with the required wavelength control amount.
In this case, C1-C5 in the equivalent circuit shown in FIG. 5, that is, the ON-OFF potential difference Vc1-Vc5 applied to each pn junction (capacitor) are all equal to Vs (Vc1 = Vc2 = Vc3 = Vc4 = Vc5 = Vs).

ここで、ヒータ電圧(波長制御電圧)Vhを変化させて、各pn接合部C1−C5のON状態の電位及びOFF状態の電位を計算したところ、図6(A)に示すように、各pn接合部C1−C5のON状態の電位差及びOFF状態の電位差は、それぞれ、Von、Voffとなった。ここで、各pn接合部C1−C5のON状態の電位差Vonは、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vs、−Vsを与えた時の各pn接合部C1−C5にかかる電位差である。また、各pn接合部C1−C5のOFF状態の電位差Voffは、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、0V、0Vを与えた時の各pn接合部C1−C5にかかる電位差である。そして、各pn接合部C1−C5にかかるON−OFF間電位差Vc1−Vc5は、全て同一の値で、かつ、Vhの値に依らず、Vsの振幅が与えられる結果となった。なお、図6(A)において、Von<Voffとなっているのは、各pn接合部C1−C5に逆バイアス電圧が印加されることを示している。また、図6(A)中、Vs/2は、図6(B)に示すように最小の平均発熱量Ph(ave)を与えるヒータ電圧Vhである。 Here, the heater voltage (wavelength control voltage) Vh was changed to calculate the ON state potential and the OFF state potential of each pn junction C1-C5. As shown in FIG. The potential difference in the ON state and the potential difference in the OFF state of the junction C1-C5 were Von and Voff, respectively. Here, the potential difference Von in the ON state of each pn junction C1-C5 is the pn when + Vs and -Vs are given to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. This is a potential difference applied to the junction C1-C5. Further, the potential difference Voff in the OFF state of each pn junction C1-C5 is the pn junction when 0V and 0V are applied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. This is a potential difference applied to C1-C5. The ON-OFF potential differences Vc1 to Vc5 applied to the pn junctions C1 to C5 are all the same value and the amplitude of Vs is given regardless of the value of Vh. In FIG. 6A, Von <Voff indicates that a reverse bias voltage is applied to each pn junction C1-C5. In FIG. 6A, Vs / 2 is a heater voltage Vh that gives the minimum average heat generation amount Ph (ave) as shown in FIG. 6B.

このように、本リング光変調器によれば、リング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZの円周方向の全域にわたってVsという一定の電圧振幅が与えられ、全周で均一な屈折率変化が実現でき、良好な変調特性が得られることになる。
また、内周電極線路3及び外周電極線路4には、ヒータ電圧Vhに応じて、周方向にヒータ電流が流れる。そして、内周電極線路3及び外周電極線路4の各線路抵抗Rでジュール熱が発生する。つまり、内周電極線路3の線路抵抗Rinで均一なジュール熱が発生し、外周電極線路4の線路抵抗Routでジュール熱が発生する。これにより、リング導波路コア1Aの円周方向の全体を均一に温度制御することができる。
Thus, according to the present ring optical modulator, a constant voltage amplitude of Vs is given over the entire circumferential direction of the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A, and the refractive index change is uniform over the entire circumference. Therefore, good modulation characteristics can be obtained.
In addition, a heater current flows in the circumferential direction in the inner circumferential electrode line 3 and the outer circumferential electrode line 4 in accordance with the heater voltage Vh. Then, Joule heat is generated in each line resistance R of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. That is, uniform Joule heat is generated by the line resistance Rin of the inner peripheral electrode line 3, and Joule heat is generated by the line resistance Rout of the outer peripheral electrode line 4. Thereby, the temperature of the entire circumferential direction of the ring waveguide core 1A can be uniformly controlled.

ここで、内周電極線路3及び外周電極線路4の各線路抵抗Rで発生するジュール熱を、ON状態(外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vs、−Vsを与えた状態)とOFF状態(外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、0V、0Vを与えた状態)で平均化した平均発熱量Ph(ave)は1/32R*((Vh−Vs)+Vh)である。この平均発熱量Ph(ave)は、図6(B)に示すように、Vh=Vs/2で最小値Vs/64Rとなり、Vhを増やすほど発熱量は大きくなる。なお、ここでは、Vsは約1.0Vである。また、ここでは、平均発熱量を求めるための上記式において、Rの係数が1/32となっているのは等価回路モデルにおいて内周電極線路3及び外周電極線路4の線路抵抗を4分割したためで、N分割の場合には1/(2×N)の形で一般化することができる。 Here, Joule heat generated in each line resistance R of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is turned on (on the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 to + Vs, respectively. one end 4X of given state) and the -Vs OFF state (peripheral electrode line 4, an inner periphery electrode line 3 at the other end 3Y, respectively, 0V, average heating value P h averaged state) gave 0V (Ave) is 1 / 32R * ((Vh−Vs) 2 + Vh 2 ). As shown in FIG. 6B, this average heat generation amount Ph (ave) becomes the minimum value Vs 2 / 64R when Vh = Vs / 2, and the heat generation amount increases as Vh increases. Here, Vs is about 1.0V. Here, in the above equation for obtaining the average heat generation amount, the coefficient of R is 1/32 because the line resistance of the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 is divided into four in the equivalent circuit model. In the case of N division, it can be generalized in the form of 1 / (2 × N 2 ).

このため、ヒータ電圧VhをVs/2<Vh<∞の範囲で制御すれば、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な発熱量を連続的に任意の値に調整可能で、リング光変調器の共振ピーク波長を任意に制御することが可能となる。
なお、このヒータ電圧Vhの制御範囲では、各pn接合部C1−C5にかかる電位差は常にマイナスの値であり、各pn接合部C1−C5に対する逆バイアス動作は保持される。但し、変調バイアスはVhによって変動する。
Therefore, if the heater voltage Vh is controlled in the range of Vs / 2 <Vh <∞, the uniform heat generation can be continuously adjusted to an arbitrary value over the entire circumference of the ring waveguide core 1A. It is possible to arbitrarily control the resonance peak wavelength.
In the control range of the heater voltage Vh, the potential difference applied to each pn junction C1-C5 is always a negative value, and the reverse bias operation for each pn junction C1-C5 is maintained. However, the modulation bias varies with Vh.

このように、本リング光変調器では、ヒータと変調電極を兼用する内周電極線路3及び外周電極線路4を用いているが、従来のリング光変調器と同様に、リング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZに対して均一に電気変調を与えることが可能である。
ところで、上述のように構成されるリング光変調器を駆動するために、外部駆動回路として、図7に示すように、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、低出力インピーダンスのRF変調ドライバ5(例えば変調レート25Gbps、1Vpp出力)を接続し、外周電極線路4の他端4Y、内周電極線路3の一端3Xに、高出力インピーダンスのDC電流ドライバ6を接続すれば良い。このように、内周電極線路3と外周電極線路4で、RF変調ドライバ5及びDC電流ドライバ6を、互いに逆に接続すれば良い。そして、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4YにRF変調ドライバ5及びDC電流ドライバ6から与えられる電位はそれぞれ正負逆の差動構成になるようにすれば良い。また、DC直流ドライバ6の出力インピーダンスはRF変調ドライバ5の出力インピーダンスよりも大きくすれば良い。なお、RF変調ドライバ5を、高周波変調ドライバ、変調器駆動用の高周波ドライバ回路、又は、変調駆動回路ともいう。また、DC電流ドライバ6を、直流ドライバ、制御電流供給用の直流ドライバ回路、又は、ヒータ駆動回路ともいう。
As described above, the present ring optical modulator uses the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 that serve both as a heater and a modulation electrode. However, like the conventional ring optical modulator, the ring optical waveguide 1A is provided in the ring waveguide core 1A. It is possible to uniformly apply electrical modulation to the provided pn junction 7AZ.
By the way, in order to drive the ring optical modulator configured as described above, as an external drive circuit, as shown in FIG. 7, one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 are A low output impedance RF modulation driver 5 (for example, modulation rate 25 Gbps, 1 Vpp output) is connected, and a high output impedance DC current driver 6 is connected to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and one end 3X of the inner peripheral electrode line 3. Just do it. In this way, the RF modulation driver 5 and the DC current driver 6 may be connected in reverse to each other by the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. The potentials applied from the RF modulation driver 5 and the DC current driver 6 to both end portions 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 have a positive and negative differential configuration, respectively. Just do it. Further, the output impedance of the DC DC driver 6 may be made larger than the output impedance of the RF modulation driver 5. The RF modulation driver 5 is also referred to as a high frequency modulation driver, a high frequency driver circuit for driving a modulator, or a modulation drive circuit. The DC current driver 6 is also referred to as a direct current driver, a direct current driver circuit for supplying a control current, or a heater drive circuit.

例えば、外周電極線路4の一端4X及び内周電極線路3の他端3Yに接続されるRF変調ドライバ5は、それぞれ別体で電圧極性が反転したものを用いる構成とすれば良い。また、共通の差動ドライバを用いて、外周電極線路4の一端4X及び内周電極線路3の他端3Yに、プラス(+)とマイナス(−)の出力をそれぞれ接続する構成としても良い。いずれの構成においても、ドライバ5から外周電極線路4の一端4Xまでの距離と、ドライバ5から内周電極線路3の他端3Yまでの距離は、等長配線として、リング光変調器に印加される変調電気信号(RF信号)の同期が取れるようにするのが好ましい。   For example, the RF modulation driver 5 connected to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 may be configured so as to have separate voltage polarities. Alternatively, a positive (+) and a negative (−) output may be connected to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 using a common differential driver. In any configuration, the distance from the driver 5 to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the distance from the driver 5 to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 are applied to the ring light modulator as equal length wiring. Preferably, the modulated electrical signal (RF signal) is synchronized.

また、例えば、外周電極線路4の他端4Y及び内周電極線路3の一端3Xに接続されるDC電流ドライバ6についても、個別の電圧極性が反転したものを用いても良いし、差動ドライバを用いても良い。
このような駆動構成を採用することで、RF変調ドライバ5から出力された高周波の変調電気信号(変調信号)は、内周電極線路3及び外周電極線路4の逆端に接続されたDC電流ドライバ6のインピーダンスが高いため、そちら側には伝搬せず、効率的に各pn接合部C1−C5への電荷の出し入れを行ない、信号エネルギーを注入することが可能となる。一方、DC電流ドライバ6から出力されたヒータ電流は、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれを伝搬してジュール熱を発生させた後、RF変調ドライバ5にて終端される。
Further, for example, the DC current driver 6 connected to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and the one end 3X of the inner peripheral electrode line 3 may be one in which individual voltage polarities are inverted, or a differential driver. May be used.
By adopting such a drive configuration, a high-frequency modulated electrical signal (modulation signal) output from the RF modulation driver 5 is a DC current driver connected to the opposite ends of the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4. Since the impedance of 6 is high, it does not propagate to that side, and charges can be efficiently taken in and out of each pn junction C1-C5 to inject signal energy. On the other hand, the heater current output from the DC current driver 6 propagates through each of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 to generate Joule heat, and is then terminated by the RF modulation driver 5.

ここで、図8(A),図8(B)は、本リング光変調器の内周電極線路3及び外周電極線路4にヒータ電流を流した場合のヒータ動作効率をシミュレーションした結果を示している。
図8(A)は温度分布計算結果を示しており、この図8(A)に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4で発生したジュール熱によってリング導波路コア1A(7A)及びスラブ部7B,7Cの温度が局所的に上昇していることがわかる。
Here, FIGS. 8A and 8B show the simulation results of the heater operation efficiency when a heater current is passed through the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 of the ring optical modulator. Yes.
FIG. 8A shows a temperature distribution calculation result. As shown in FIG. 8A, the ring waveguide core 1A (7A) is generated by Joule heat generated in the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. And it turns out that the temperature of the slab parts 7B and 7C is rising locally.

図8(B)は共振ピーク波長のシフト量のヒータ電力依存性を示しており、この図8(B)に示すように、波長制御効率は約0.27nm/mWであり、リング光変調器を構成するリング光共振器のFSR(10.8nm)分だけシフトさせるのに必要な電力は約39mWであり、高効率な波長制御特性が得られていることがわかる。
したがって、本実施形態にかかるリング光変調器によれば、n型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。
FIG. 8B shows the heater power dependency of the shift amount of the resonance peak wavelength. As shown in FIG. 8B, the wavelength control efficiency is about 0.27 nm / mW. It can be seen that the power required to shift the FSR (10.8 nm) of the ring optical resonator constituting the power is about 39 mW, and a highly efficient wavelength control characteristic is obtained.
Therefore, according to the ring light modulator according to the present embodiment, when using a doped silicon layer doped in n-type or p-type or a silicide layer made of a metal compound as a heater, without reducing the modulation efficiency, There is an advantage that the wavelength control efficiency of the resonance wavelength can be improved.

なお、上述の実施形態では、内周電極線路3を、金属電極端子8が接続される領域が内側シリサイド領域7BYであり、金属電極端子8が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域7BXであるものとし、外周電極線路4を、金属電極端子8が接続される領域が外側シリサイド領域7CYであり、金属電極端子8が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域7CXであるものとしているが(図2、図3参照)、これに限られるものではない。   In the above-described embodiment, the inner peripheral electrode line 3 is configured such that the region to which the metal electrode terminal 8 is connected is the inner silicide region 7BY, and the region other than the region to which the metal electrode terminal 8 is connected is the inner doped silicon region 7BX. In the outer peripheral electrode line 4, the region to which the metal electrode terminal 8 is connected is the outer silicide region 7CY, and the region other than the region to which the metal electrode terminal 8 is connected is the outer doped silicon region 7CX. However, the present invention is not limited to this (see FIGS. 2 and 3).

例えば、内周電極線路3を、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた内側ドープシリコン領域とし、外周電極線路4を、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた外側ドープシリコン領域としても良い。なお、共振波長制御に必要な発熱量及び高周波の変調電気信号への帯域制限などを考慮した場合に必要な線路抵抗に応じて、内周電極線路3及び外周電極線路4にドープシリコン領域及びシリサイド領域のいずれかを用いれば良い。例えば、ドープシリコン領域を用いる場合と比較して、シリサイド領域を用いることで、線路抵抗を低減することが可能である。また、後述のように、シリサイド領域上に金属層や金属電極を設けることで、さらに線路抵抗を低減することが可能である。このほか、ドーピング量、厚さ、幅、ドーピング材料やシリサイド化するのに用いる金属材料、あるいは、金属層や金属電極を設ける領域の長さや幅等によって必要な線路抵抗が得られるようにしても良い。   For example, the inner peripheral electrode line 3 is an inner silicide region provided over the entire length or an inner doped silicon region provided over the entire length, and the outer peripheral electrode line 4 is formed over the outer silicide region provided over the entire length or the entire length. The provided outer doped silicon region may be used. It should be noted that the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 are doped with a doped silicon region and a silicide depending on the line resistance necessary in consideration of the amount of heat generation necessary for resonance wavelength control and the band limitation to a high-frequency modulated electric signal. Any one of the regions may be used. For example, the line resistance can be reduced by using a silicide region as compared with the case of using a doped silicon region. As will be described later, the line resistance can be further reduced by providing a metal layer or metal electrode on the silicide region. In addition, the necessary line resistance may be obtained depending on the doping amount, thickness, width, doping material, metal material used for silicidation, or the length or width of the region where the metal layer or metal electrode is provided. good.

また、例えば、図9に示すように、内周電極線路3は、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域7D、及び、内側シリサイド領域7D上に全長にわたって設けられた内側金属層13Xであるものとし、外周電極線路4は、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域7E、及び、外側シリサイド領域7E上に全長にわたって設けられた外側金属層13Yであるものとしても良い。なお、これを第1変形例という。   For example, as shown in FIG. 9, the inner peripheral electrode line 3 is assumed to be an inner silicide region 7D provided over the entire length, and an inner metal layer 13X provided over the entire length on the inner silicide region 7D. The outer peripheral electrode line 4 may be an outer silicide region 7E provided over the entire length, and an outer metal layer 13Y provided over the entire length on the outer silicide region 7E. This is referred to as a first modification.

つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4を、リング導波路コア1Aを構成するリブ部7Aを有するシリコン層7のスラブ部7Bに設けられたシリサイド領域7BY,7CY又はドープシリコン領域7BX,7CXとするのに代えて、リング導波路コア1Aを構成するリブ部7Aを有するシリコン層7のスラブ部7Bを介して設けられたシリサイド領域7D,7E、及び、このシリサイド領域7D,7Eに接する金属層13X,13Yを備えるものとしても良い。   That is, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are connected to the silicide regions 7BY and 7CY or the doped silicon regions 7BX and 7CX provided in the slab portion 7B of the silicon layer 7 having the rib portion 7A constituting the ring waveguide core 1A. Instead, the silicide regions 7D and 7E provided via the slab portion 7B of the silicon layer 7 having the rib portions 7A constituting the ring waveguide core 1A, and the metal in contact with the silicide regions 7D and 7E The layers 13X and 13Y may be provided.

このように構成することで、内周電極線路3及び外周電極線路4の線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。
具体的には、図9に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4を設ける領域は、シリコン層7のエッチングを行なわずに、リング導波路コア1Aを構成するリブ部7Aと同じ厚さとし(例えば約250nm)、シリサイド化して、例えば厚膜のNiSi層7D,7E(シリサイド層)とし、さらに、その上に厚膜のNiSi層7D,7Eと同じ幅で例えば厚さ500nmのAl層13X,13Y(配線層;電極層;金属層)を形成すれば良い。ここでは、Al層を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、配線として使うことができる金属材料(例えばタングステンや銅など)を用いても良い。この場合、シリコン層7のスラブ部7B,7Cはチャネル部12(12X,12Y)のみとなる。ここでは、内側チャネル部12Xは、シリコン層7のスラブ部7Bにp型不純物を高濃度ドーピングしたp型ドーピング領域(p型ドーピング領域;p−Si領域)としている。また、外側チャネル部12Yは、シリコン層7のスラブ部7Cにn型不純物を高濃度ドーピングしたn型ドーピング領域(n型ドーピング領域;n−Si領域)としている。なお、上述の実施形態のように、内側チャネル部12Xは、シリコン層7のスラブ部7Bにp型不純物を低濃度ドーピングしたp型ドーピング領域(p型ドーピング領域;p−Si領域)とし、外側チャネル部12Yは、シリコン層7のスラブ部7Cにn型不純物を低濃度ドーピングしたn型ドーピング領域(n型ドーピング領域;n−Si領域)としても良い。また、シリコン層7のスラブ部7B,7Cをシリコン(Si)スラブ層ともいう。このように、低抵抗なAl層13X,13YをNiSi層7D,7Eと並列な構成で挿入することで、内周電極線路3及び外周電極線路4の線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。つまり、単位回転角当たりの線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。
By configuring in this way, the line resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 can be greatly reduced.
Specifically, as shown in FIG. 9, the region where the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided is the same as the rib portion 7A constituting the ring waveguide core 1A without etching the silicon layer 7. Thickness (for example, about 250 nm) and silicided to form, for example, thick NiSi layers 7D, 7E (silicide layer), and further, on top of that, AlNi having the same width as the thick NiSi layers 7D, 7E, for example, 500 nm in thickness Layers 13X and 13Y (wiring layer; electrode layer; metal layer) may be formed. Here, the Al layer is used, but the present invention is not limited to this. For example, a metal material (such as tungsten or copper) that can be used as wiring may be used. In this case, the slab portions 7B and 7C of the silicon layer 7 are only the channel portions 12 (12X and 12Y). Here, the inner channel portion 12X is a p-type doping region (p + -type doping region; p + -Si region) in which the slab portion 7B of the silicon layer 7 is heavily doped with p-type impurities. The outer channel portion 12Y is an n-type doping region (n + -type doping region; n + -Si region) in which the slab portion 7C of the silicon layer 7 is heavily doped with n-type impurities. As in the above-described embodiment, the inner channel portion 12X is a p-type doping region (p type doping region; p −Si region) in which the slab portion 7B of the silicon layer 7 is doped with p-type impurities at a low concentration. The outer channel portion 12Y may be an n-type doping region (n type doping region; n −Si region) in which the slab portion 7C of the silicon layer 7 is doped with an n-type impurity at a low concentration. The slab portions 7B and 7C of the silicon layer 7 are also referred to as silicon (Si) slab layers. Thus, by inserting the low resistance Al layers 13X and 13Y in parallel with the NiSi layers 7D and 7E, the line resistance of the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 can be greatly reduced. Become. That is, the line resistance per unit rotation angle can be greatly reduced.

例えば、半径約8μmのリング導波路コア1Aに対して、内周電極線路3(NiSi層+Al層;幅約2000nm)、外周電極導波路4(NiSi層+Al層;幅約3000nm)を形成した場合、R=Rin=Rout=0.003[Ω/deg]が得られる。これは、270°の回転角にわたって内周電極線路3及び外周電極線路4を形成した場合でも、両端部間の線路抵抗を1Ω以下にすることができる値である。これにより、内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗による高周波信号への帯域制限を緩和しながら、効率的な波長制御を可能にすることができる。加えて、本第1変形例では、内周電極線路3及び外周電極線路4の周囲が高い熱抵抗を有するSiO膜で囲われており、周囲へのヒータ発熱の散逸が抑制され、また、金属層13X,13Yの断面積を比較的小さく設定できる。このため、金属電極を通じた円周方向への熱拡散も抑制しやすいため、比較的高い波長制御効率を得ることが可能である。 For example, when the inner peripheral electrode line 3 (NiSi layer + Al layer; width about 2000 nm) and the outer peripheral electrode waveguide 4 (NiSi layer + Al layer; width about 3000 nm) are formed on the ring waveguide core 1A having a radius of about 8 μm. R = Rin = Rout = 0.003 [Ω / deg] is obtained. This is a value that can reduce the line resistance between both ends to 1Ω or less even when the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are formed over a rotation angle of 270 °. Thereby, efficient wavelength control can be enabled while relaxing the band limitation to the high frequency signal due to the resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. In addition, in the first modification, the periphery of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is surrounded by a SiO 2 film having a high thermal resistance, and the dissipation of heater heat generation to the periphery is suppressed, The cross-sectional areas of the metal layers 13X and 13Y can be set relatively small. For this reason, since it is easy to suppress thermal diffusion in the circumferential direction through the metal electrode, it is possible to obtain relatively high wavelength control efficiency.

また、例えば、図10に示すように、内周電極線路3は、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域7Dであり、外周電極線路4は、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域7Eであり、内周電極線路3及び外周電極線路4上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極14X及び外周金属電極14Yを備え、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6が、内周金属電極14X及び外周金属電極14Yのそれぞれの両端部に接続されているものとしても良い。なお、これを第2変形例という。   Further, for example, as shown in FIG. 10, the inner peripheral electrode line 3 is an inner silicide region 7D provided over the entire length, and the outer peripheral electrode line 4 is an outer silicide region 7E provided over the entire length. An inner metal electrode 14X and an outer metal electrode 14Y provided over the entire length are provided on the electrode line 3 and the outer electrode line 4, respectively, and the modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 are provided with the inner metal electrode 14X and the outer metal. It is good also as what is connected to each both ends of electrode 14Y. This is referred to as a second modification.

つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに金属接続端子83X,83Y,84X,84Yを設けるのに代えて、内周電極線路3及び外周電極線路4上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極14X及び外周金属電極14Yを設けても良い。この場合、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの上方の全面に金属電極14X,14Yが設けられることになる。   That is, instead of providing the metal connection terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y at both ends 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode On the line 4, an inner peripheral metal electrode 14 </ b> X and an outer peripheral metal electrode 14 </ b> Y provided over the entire length may be provided. In this case, the metal electrodes 14X and 14Y are provided on the entire upper surfaces of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, respectively.

具体的には、図10に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4を設ける領域は、シリコン層7のエッチングを行なわずに、リング導波路コア1Aを構成するリブ部7Aと同じ厚さとし(例えば約250nm)、シリサイド化して、例えば厚膜のNiSi層7D,7E(シリサイド層)とし、さらに、その上に例えばAl,Cuなどからなる金属電極14X,14Yを形成すれば良い。そして、金属電極14X,14Yの両端部に、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6を接続するためのパッドにつながる引き出し配線(引き出し電極;例えばAl,Cuなどの金属からなる)を接続すれば良い。なお、この場合、シリコン層7のスラブ部7B,7Cはチャネル部12(12X,12Y)のみとなる。ここでは、内側チャネル部12Xは、シリコン層7のスラブ部7Bにp型不純物を低濃度ドーピングしたp型ドーピング領域(p型ドーピング領域;p−Si領域)とし、外側チャネル部12Yは、シリコン層7のスラブ部7Cにn型不純物を低濃度ドーピングしたn型ドーピング領域(n型ドーピング領域;n−Si領域)としても良い。なお、上述の第1変形例のように、内側チャネル部12Xは、シリコン層7のスラブ部7Bにp型不純物を高濃度ドーピングしたp型ドーピング領域(p型ドーピング領域;p−Si領域)とし、外側チャネル部12Yは、シリコン層7のスラブ部7Cにn型不純物を高濃度ドーピングしたn型ドーピング領域(n型ドーピング領域;n−Si領域)としても良い。そして、リブ部7Aの両側のスラブ部7B,7Cは、それぞれ、リング導波路コア1Aを伝搬する信号光がNiSi層7D,7Eにかからない程度の幅があれば良く、例えば約250nm程度あれば良い。なお、NiSi層7D,7Eは、金属電極14X,14Yとのコンタクトのための層であるため、これをNiSiコンタクト層ともいう。 Specifically, as shown in FIG. 10, the region where the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are provided is the same as the rib portion 7A constituting the ring waveguide core 1A without etching the silicon layer 7. Thickness (for example, about 250 nm) is silicided to form, for example, thick NiSi layers 7D and 7E (silicide layers), and metal electrodes 14X and 14Y made of, for example, Al, Cu or the like may be formed thereon. Then, an extraction wiring (extraction electrode; made of a metal such as Al or Cu) connected to a pad for connecting the modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 may be connected to both ends of the metal electrodes 14X and 14Y. . In this case, the slab portions 7B and 7C of the silicon layer 7 are only the channel portions 12 (12X and 12Y). Here, the inner channel portion 12X is a p-type doping region (p type doping region; p −Si region) in which the slab portion 7B of the silicon layer 7 is doped with a p-type impurity at a low concentration, and the outer channel portion 12Y is The slab portion 7C of the silicon layer 7 may be an n-type doping region (n -type doping region; n -Si region) in which an n-type impurity is lightly doped. As in the first modification described above, the inner channel portion 12X includes a p-type doping region (p + -type doping region; p + -Si region) in which the slab portion 7B of the silicon layer 7 is heavily doped with p-type impurities. The outer channel portion 12Y may be an n-type doping region (n + -type doping region; n + -Si region) in which the slab portion 7C of the silicon layer 7 is heavily doped with n-type impurities. The slab portions 7B and 7C on both sides of the rib portion 7A need only have such a width that the signal light propagating through the ring waveguide core 1A does not reach the NiSi layers 7D and 7E, for example, about 250 nm. . Since the NiSi layers 7D and 7E are layers for contact with the metal electrodes 14X and 14Y, they are also referred to as NiSi contact layers.

このように、内周電極線路3及び外周電極線路4の全長にわたって金属電極14X,14Yを設けることで、内周電極線路3及び外周電極線路4の線路抵抗を低くし、変調電極のRC時定数を小さくできるため、リング光変調器の高速動作に向いている。これに対し、上述の実施形態のように、内周電極線路3及び外周電極線路4のそれぞれの両端部3X,3Y,4X,4Yに金属接続端子83X,83Y,84X,84Yを設ける構造では、金属接続端子83X,83Y,84X,84Yの部分を除いて、内周電極線路3及び外周電極線路4に熱抵抗の小さな金属電極が接続されず、内周電極線路3及び外周電極線路4の周囲全体が熱伝導率の小さなSiOで覆われる。このため、内周電極線路3及び外周電極線路4で発生したジュール熱が周囲に伝熱しにくく、少ないヒータ電流で効率的にリング導波路コア1Aを温め、その温度を上昇させることが可能である。 Thus, by providing the metal electrodes 14X and 14Y over the entire length of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, the line resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is lowered, and the RC time constant of the modulation electrode Is suitable for high-speed operation of the ring optical modulator. On the other hand, in the structure in which the metal connection terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y are provided at both end portions 3X, 3Y, 4X, and 4Y of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 as in the above-described embodiment, With the exception of the metal connection terminals 83X, 83Y, 84X, and 84Y, the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 are not connected to the metal electrode having a small thermal resistance, and the periphery of the inner electrode line 3 and the outer electrode line 4 The whole is covered with SiO 2 having a low thermal conductivity. For this reason, Joule heat generated in the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is difficult to transfer to the surroundings, and it is possible to efficiently heat the ring waveguide core 1A with a small heater current and raise the temperature. .

また、上述の実施形態では、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号(+Vs⇔0)が供給され、内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号(−Vs⇔0)が供給され、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧(+Vh)が印加され、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧(−Vh)が印加されるようになっているが(例えば図5参照)、これに限られるものではない。   In the above-described embodiment, the positive modulation electric signal (+ Vs⇔0) is supplied to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and the negative modulation electric signal (−Vs⇔0) to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. ), A positive heater voltage (+ Vh) is applied to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4, and a negative heater voltage (−Vh) is applied to the one end 3X of the inner peripheral electrode line 3. However, the present invention is not limited to this.

例えば、図11に示すように、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号(ここでは変調電圧)が供給されるとともに正のヒータ電圧が印加され(+Vs+Vh⇔+Vh)、外周電極線路4の他端4Yに終端抵抗15が接続され、内周電極線路3の一端3Xに終端抵抗15が接続され、内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号(ここでは変調電圧)が供給されるとともに負のヒータ電圧が印加される(−Vs−Vh⇔−Vh)ようにしても良い。つまり、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6は、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3の他端3Yに負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、外周電極線路4の他端4Y及び内周電極線路3の一端3Xにそれぞれ終端抵抗15を接続するようにしても良い。なお、これを第3変形例という。   For example, as shown in FIG. 11, a positive modulated electric signal (modulated voltage here) is supplied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and a positive heater voltage is applied (+ Vs + Vh⇔ + Vh). Is connected to one end 3X of the inner peripheral electrode line 3, and a negative modulation electric signal (here, modulation voltage) is connected to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. A negative heater voltage may be applied (−Vs−Vh⇔−Vh) while being supplied. That is, the modulation drive circuit 5 and the heater drive circuit 6 supply a positive modulation electric signal to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and apply a positive heater voltage, and a negative voltage is applied to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. The terminal resistor 15 may be connected to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3X of the inner peripheral electrode line 3 by supplying a modulated electric signal and applying a negative heater voltage. This is referred to as a third modification.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、第1端部の反対側の内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部の反対側の第3端部並びに内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部の反対側の第4端部にそれぞれ終端抵抗15が接続されるようにすれば良い。   The modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 are not limited to this, and supply a positive modulation electric signal to one of the first end portions of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 and are positive. A heater voltage is applied, a negative modulated electric signal is applied to the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 on the opposite side of the first end, and a negative heater voltage is applied, The third end opposite to the first end of one of the peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 and the fourth end opposite to the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 It is sufficient to connect the terminating resistor 15 to each.

このように、内周電極線路3及び外周電極線路4の同じ端部に変調電気信号及びヒータ電圧(波長制御電圧)を与え、反対側の端部に終端抵抗15を設けるようにしても良い。
具体的には、例えば図11に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4の互いに逆側にあたる端部4X,3Yに、変調駆動回路5からの差動の変調波形(+Vs⇔0、−Vs⇔0)と、ヒータ駆動回路6からの差動のヒータ電圧(+Vh,−Vh)をそれぞれバイアスティー16で合成して印加すれば良い。なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6から変調電気信号及びヒータ電圧が供給されるように構成すれば良い。これにより、外周電極線路4の一端4Xに+Vs+Vh⇔+Vh、内周電極線路3の他端3Yに−Vs−Vh⇔−Vhの電位が与えられる。一方、外周電極線路4の他端4Y、及び、内周電極線路3の一端3Xは、終端抵抗15を介して、GND電位に接続し、終端すれば良い。
As described above, the modulated electric signal and the heater voltage (wavelength control voltage) may be applied to the same end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and the termination resistor 15 may be provided at the opposite end.
Specifically, as shown in FIG. 11, for example, differential modulation waveforms (+ Vs⇔0) from the modulation drive circuit 5 are applied to the end portions 4X and 3Y on the opposite sides of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. , −Vs⇔0) and differential heater voltages (+ Vh, −Vh) from the heater drive circuit 6 may be combined by the bias tee 16 and applied. However, the present invention is not limited to this, and the modulation electric signal and the heater voltage may be supplied from the modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6. As a result, a potential of + Vs + Vh⇔ + Vh is applied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and −Vs−Vh⇔−Vh is applied to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. On the other hand, the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and one end 3X of the inner peripheral electrode line 3 may be connected to the GND potential via the termination resistor 15 and terminated.

ここで、ヒータ電圧(波長制御電圧)Vhを変化させて、各pn接合部C1−C5のON状態の電位及びOFF状態の電位を計算したところ、図12(A)に示すように、各pn接合部C1−C5のON状態の電位差及びOFF状態の電位差は、それぞれ、Von、Voffとなった。ここで、各pn接合部C1−C5のON状態の電位差Vonは、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vs+Vh、−Vs−Vhを与えた時の各pn接合部C1−C5にかかる電位差である。また、各pn接合部C1−C5のOFF状態の電位差Voffは、外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vh、−Vhを与えた時の各pn接合部C1−C5にかかる電位差である。そして、各pn接合部C1−C5にかかるON−OFF間電位差Vc1−Vc5は、全て同一の値で、かつ、Vhの値に依らず、Vsの振幅が与えられる結果となった。なお、これは終端抵抗15を入れない場合(R=0Ω)の計算結果である。また、図12(A)において、Von<Voffとなっているのは、各pn接合部C1−C5に逆バイアス電圧が印加されることを示している。また、図12(A)中、−Vs/2は、図12(B)に示すように最小の平均発熱量Ph(ave)を与えるヒータ電圧Vhである。 Here, the heater voltage (wavelength control voltage) Vh was changed to calculate the ON state potential and the OFF state potential of each pn junction C1-C5. As shown in FIG. The potential difference in the ON state and the potential difference in the OFF state of the junction C1-C5 were Von and Voff, respectively. Here, the potential difference Von in the ON state of each pn junction C1-C5 is obtained when + Vs + Vh and -Vs-Vh are given to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. This is a potential difference applied to each pn junction C1-C5. Further, the potential difference Voff in the OFF state of each pn junction C1-C5 is the pn junction when + Vh and -Vh are applied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. This is a potential difference applied to the part C1-C5. The ON-OFF potential differences Vc1 to Vc5 applied to the pn junctions C1 to C5 are all the same value and the amplitude of Vs is given regardless of the value of Vh. This is a calculation result when the terminal resistor 15 is not inserted (R = 0Ω). In FIG. 12A, Von <Voff indicates that a reverse bias voltage is applied to each pn junction C1-C5. In FIG. 12A, −Vs / 2 is a heater voltage Vh that gives the minimum average heat generation amount Ph (ave) as shown in FIG.

この場合も、内周電極線路3と外周電極線路4で駆動電圧を互いに逆の端部4X,3Yから与えているため、リング導波路コア1Aに備えられるpn接合部7AZの円周方向の全域にわたってVsという一定の電圧振幅が与えられ、全周で均一な屈折率変化を実現でき、良好な変調特性が得られることになる。
また、内周電極線路3及び外周電極線路4には、ヒータ電圧Vhに応じて、周方向にヒータ電流が流れる。そして、内周電極線路3及び外周電極線路4の各線路抵抗Rでジュール熱が発生する。つまり、内周電極線路3の線路抵抗Rinで均一なジュール熱が発生し、外周電極線路4の線路抵抗Routでジュール熱が発生する。これにより、リング導波路コア1Aの円周方向の全体を均一に温度制御することができる。
Also in this case, since the drive voltage is applied to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 from opposite ends 4X and 3Y, the entire region in the circumferential direction of the pn junction 7AZ provided in the ring waveguide core 1A A constant voltage amplitude of Vs is given over the entire range, a uniform refractive index change can be realized over the entire circumference, and good modulation characteristics can be obtained.
In addition, a heater current flows in the circumferential direction in the inner circumferential electrode line 3 and the outer circumferential electrode line 4 in accordance with the heater voltage Vh. Then, Joule heat is generated in each line resistance R of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. That is, uniform Joule heat is generated by the line resistance Rin of the inner peripheral electrode line 3, and Joule heat is generated by the line resistance Rout of the outer peripheral electrode line 4. Thereby, the temperature of the entire circumferential direction of the ring waveguide core 1A can be uniformly controlled.

ここで、内周電極線路3及び外周電極線路4の各線路抵抗Rで発生するジュール熱を、ON状態(外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vs+Vh、−Vs−Vhを与えた状態)とOFF状態(外周電極線路4の一端4X、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vh、−Vhを与えた状態)で平均化した平均発熱量Ph(ave)は1/32R*((Vh−Vs)+Vh)である。この平均発熱量Ph(ave)は、図12(B)に示すように、Vh=−Vs/2で最小値Vs/64Rとなり、Vhを増やすほど発熱量は大きくなる。なお、ここでは、Vsは約1.0Vである。 Here, Joule heat generated in each line resistance R of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is turned on (+ Vs + Vh to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. , −Vs−Vh) and OFF state (state in which + Vh and −Vh are applied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 respectively). The quantity Ph (ave) is 1 / 32R * ((Vh−Vs) 2 + Vh 2 ). As shown in FIG. 12B, this average heat generation amount Ph (ave) becomes the minimum value Vs 2 / 64R when Vh = −Vs / 2, and the heat generation amount increases as Vh increases. Here, Vs is about 1.0V.

このため、ヒータ電圧Vhを−Vs/2<Vh<∞の範囲で制御すれば、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な発熱量を連続的に任意の値に調整可能で、リング光変調器の共振ピーク波長を任意に制御することが可能となる。
しかしながら、本第3変形例の構成の場合、図12(A)に示すように、各pn接合部C1−C5にかかる電圧を見ると、最少発熱条件Vh=−Vs/2においては変調信号OFF時の電位差Voffとして+Vs/2が与えられてしまう。ここで、Vs=1.0Vとすると1.0/2=0.5Vの順方向電圧が各pn接合部C1−C5にかかり、pn接合のビルトイン電圧に近づくことになる。この結果、シリコン層7に形成されたpn接合部7AZに自由キャリアの注入が起こり、変調速度を制限してしまうおそれがある。なお、一般に、シリコン層7に形成されたpn接合部7AZで生じる屈折率変化の応答速度は、順方向電圧印加によるキャリア注入動作よりも、逆方向電圧印加によるキャリア引抜動作の方が高速である。このように、ヒータ駆動条件の下限付近でpn接合部7AZを順方向バイアスで動作させる領域があり、変調特性の劣化が生じるおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。
Therefore, if the heater voltage Vh is controlled in the range of −Vs / 2 <Vh <∞, the uniform heat generation can be continuously adjusted to an arbitrary value over the entire circumference of the ring waveguide core 1A, and the ring light modulation is performed. It is possible to arbitrarily control the resonance peak wavelength of the device.
However, in the case of the configuration of the third modified example, as shown in FIG. 12A, when the voltage applied to each pn junction C1-C5 is viewed, the modulation signal is OFF under the minimum heat generation condition Vh = −Vs / 2. As a potential difference Voff at the time, + Vs / 2 is given. Here, when Vs = 1.0V, a forward voltage of 1.0 / 2 = 0.5V is applied to each pn junction C1-C5, and approaches the built-in voltage of the pn junction. As a result, free carriers are injected into the pn junction 7AZ formed in the silicon layer 7 and the modulation speed may be limited. In general, the response speed of the refractive index change generated at the pn junction 7AZ formed in the silicon layer 7 is higher in the carrier extraction operation by applying the reverse voltage than in the carrier injection operation by applying the forward voltage. . Thus, there is a region where the pn junction 7AZ is operated with a forward bias near the lower limit of the heater driving condition, and there is a possibility that the modulation characteristic is deteriorated. Considering such points, it is preferable to configure as in the above-described embodiment.

また、本第3変形例の構成の場合、変調電気信号を確実にpn接合部7AZに印加するために、内周電極線路3及び外周電極線路4の駆動回路5,6を接続しない逆側の端部に、ある程度高抵抗値の終端抵抗15を設けることになる。この終端抵抗15のインピーダンスが高ければ(例えばR>>50Ω)、変調電気信号である高周波信号は終端抵抗15側に伝搬せず、効率的にpn接合部7AZに印加される。しかしながら、終端抵抗15にも、内周電極線路3及び外周電極線路4に沿って流れるヒータ電流が流れるため、ヒータ電流が終端抵抗15を流れる際に多大な電力を消費してしまい、ヒータの電力効率を劣化させてしまうおそれもある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。   In the case of the configuration of the third modification, in order to reliably apply the modulated electric signal to the pn junction 7AZ, the drive circuits 5 and 6 of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are not connected. A terminal resistor 15 having a somewhat high resistance value is provided at the end. If the impedance of the termination resistor 15 is high (for example, R >> 50Ω), the high-frequency signal that is a modulated electric signal does not propagate to the termination resistor 15 side, but is efficiently applied to the pn junction 7AZ. However, since the heater current flowing along the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 also flows in the termination resistor 15, a great amount of power is consumed when the heater current flows through the termination resistor 15. There is also a risk of degrading efficiency. Considering such points, it is preferable to configure as in the above-described embodiment.

なお、ここでは、本第3変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第1変形例や第2変形例のものに、本第3変形例の構成を適用することも可能である。
また、例えば、図13に示すように、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号(+Vs⇔0)が供給され、内周電極線路3の一端3Xに負の変調電気信号(−Vs⇔0)が供給され、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧(+Vh)が印加され、内周電極線路3の他端3Yに負のヒータ電圧(−Vh)が印加されるようにしても良い。つまり、変調駆動回路5は、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路4の一端4Xと同じ側の内周電極線路3の一端3Xに負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路6は、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3の他端3Yに負のヒータ電圧を印加するようにしても良い。なお、これを第4変形例という。
In addition, although this 3rd modification is demonstrated as a modification of the above-mentioned embodiment here, the structure of this 3rd modification is applied to the thing of the above-mentioned 1st modification or a 2nd modification. It is also possible to do.
For example, as shown in FIG. 13, a positive modulation electric signal (+ VsV0) is supplied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and a negative modulation electric signal (−Vs) is supplied to one end 3X of the inner peripheral electrode line 3. ⇔0) is supplied, a positive heater voltage (+ Vh) is applied to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4, and a negative heater voltage (−Vh) is applied to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. Anyway. That is, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulated electric signal to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and a negative modulated electric signal to one end 3X of the inner peripheral electrode line 3 on the same side as the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4. The heater drive circuit 6 may apply a positive heater voltage to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and apply a negative heater voltage to the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3. This is referred to as a fourth modification.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、第1端部と同じ側の内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路6は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。   However, the present invention is not limited to this, and the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to one first end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and is on the same side as the first end. A negative modulation electric signal is supplied to the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and the heater drive circuit 6 has one first end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. A positive heater voltage is applied to the third end on the opposite side of the part, and a negative heater voltage is applied to the fourth end on the opposite side of the other second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 You should do it.

このように、内周電極線路3及び外周電極線路4の同じ側の端部4X,3Xに変調電気信号を与え、これらの反対側の端部4Y,3Yにヒータ電圧(波長制御電圧)を与えるようにしても良い。
ところで、各pn接合部C1−C5にかかるヒータ電圧は、変調時に各pn接合部C1−C5にかかるバイアス電圧として作用する。また、内周電極線路3及び外周電極線路4の端部に印加されたヒータ電圧は、各pn接合部C1−C5に到達するまでに内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗によって電圧降下が生じる。そして、本第4変形例の構成のように、内周電極線路3及び外周電極線路4の同じ側の端部にヒータ電圧を印加した場合、内周電極線路3及び外周電極線路4の抵抗による電圧降下が内周電極線路3と外周電極線路4でキャンセルアウトしないため、各pn接合部C1−C5にかかるヒータ電圧に分布が生じてしまう。
In this way, the modulated electric signal is applied to the end portions 4X and 3X on the same side of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and the heater voltage (wavelength control voltage) is applied to the opposite end portions 4Y and 3Y. You may do it.
By the way, the heater voltage applied to each pn junction C1-C5 acts as a bias voltage applied to each pn junction C1-C5 during modulation. Further, the heater voltage applied to the ends of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 drops due to the resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 before reaching the pn junctions C1-C5. Occurs. And when the heater voltage is applied to the end portions on the same side of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 as in the configuration of the fourth modified example, it depends on the resistance of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. Since the voltage drop is not canceled out by the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, the heater voltage applied to each pn junction C1-C5 is distributed.

ここで、図14は、各pn接合部C1−C5にかかるバイアス電圧、即ち、各pn接合部C1−C5のOFF状態の電位差Voffと、ヒータ電圧(波長制御電圧)Vhとの関係を示している。ここで、各pn接合部C1−C5のOFF状態の電位差Voffは、外周電極線路4の他端4Y、内周電極線路3の他端3Yに、それぞれ、+Vh、−Vhを与えた時の各pn接合部C1−C5にかかる電位差である。   FIG. 14 shows the relationship between the bias voltage applied to each pn junction C1-C5, that is, the potential difference Voff in the OFF state of each pn junction C1-C5, and the heater voltage (wavelength control voltage) Vh. Yes. Here, the potential difference Voff in the OFF state of each of the pn junctions C1 to C5 is obtained when + Vh and −Vh are applied to the other end 4Y of the outer peripheral electrode line 4 and the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3, respectively. This is a potential difference applied to the pn junction C1-C5.

図14に示すように、内周電極線路3及び外周電極線路4の変調電気信号が供給される側に最も近いpn接合部C5、即ち、内周電極線路3及び外周電極線路4のヒータ電圧が印加される側から最も遠いpn接合部C5では、常にバイアス電圧が印加されない。一方で、内周電極線路3及び外周電極線路4の変調電気信号が供給される側から最も遠いpn接合部C1、即ち、内周電極線路3及び外周電極線路4のヒータ電圧が印加される側に最も近いpn接合部C1では、ヒータ電圧Vhの値によって大きなバイアス電圧が印加される。   As shown in FIG. 14, the pn junction C5 closest to the side where the modulated electric signal is supplied to the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, that is, the heater voltage of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is A bias voltage is not always applied to the pn junction C5 farthest from the applied side. On the other hand, the pn junction C1 farthest from the side to which the modulated electric signals of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are supplied, that is, the side to which the heater voltage of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 is applied. A large bias voltage is applied to the pn junction C1 closest to the value of the heater voltage Vh.

このように、本第4変形例の構成のように、内周電極線路3及び外周電極線路4の同じ側の端部にヒータ電圧を印加した場合、各pn接合部C1−C5においてバイアス電圧にムラが生じ、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な変調効率と動作速度が得られず、リング光変調器の性能を劣化させるおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。つまり、上述の実施形態の構成では、各pn接合部C1−C5にかかるバイアス電圧(図6(A)のVoffに相当)は全て同一であるため、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な変調効率と動作速度(動作特性)が得られることになるため、好ましい。   As described above, when the heater voltage is applied to the end portions on the same side of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 as in the configuration of the fourth modified example, the bias voltage is set at each pn junction C1-C5. Unevenness occurs, and uniform modulation efficiency and operation speed cannot be obtained over the entire circumference of the ring waveguide core 1A, which may deteriorate the performance of the ring optical modulator. Considering such points, it is preferable to configure as in the above-described embodiment. That is, in the configuration of the above-described embodiment, the bias voltages (corresponding to Voff in FIG. 6A) applied to the pn junctions C1 to C5 are all the same, and are uniform over the entire circumference of the ring waveguide core 1A. Modulation efficiency and operation speed (operation characteristics) are obtained, which is preferable.

なお、ここでは、本第4変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第1変形例や第2変形例のものに、本第4変形例の構成を適用することも可能である。
また、例えば、図15に示すように、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号(+Vs⇔0)が供給され、内周電極線路3の他端3Yが接地され、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧(+Vh)が印加され、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧(−Vh)が印加されるようにしても良い。つまり、変調駆動回路5は、外周電極線路4の一端4Xに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路4の一端4Xの反対側の内周電極線路3の他端3Yを接地し、ヒータ駆動回路6は、外周電極線路4の他端4Yに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3の一端3Xに負のヒータ電圧を印加するようにしても良い。なお、これを第5変形例という。
In addition, although this 4th modification is demonstrated as a modification of the above-mentioned embodiment here, the structure of this 4th modification is applied to the thing of the above-mentioned 1st modification or a 2nd modification. It is also possible to do.
Further, for example, as shown in FIG. 15, a positive modulation electric signal (+ Vs) 0) is supplied to one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 is grounded, and the outer peripheral electrode line 4 A positive heater voltage (+ Vh) may be applied to the other end 4 </ b> Y, and a negative heater voltage (−Vh) may be applied to the one end 3 </ b> X of the inner peripheral electrode line 3. That is, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, grounds the other end 3Y of the inner peripheral electrode line 3 opposite to the one end 4X of the outer peripheral electrode line 4, and the heater The drive circuit 6 may apply a positive heater voltage to the other end 4 </ b> Y of the outer peripheral electrode line 4 and apply a negative heater voltage to the one end 3 </ b> X of the inner peripheral electrode line 3. This is referred to as a fifth modification.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5は、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、第1端部の反対側の内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部が接地され、ヒータ駆動回路6は、内周電極線路3及び外周電極線路4の他方の第2端部の反対側の第3端部に負のヒータ電圧を印加し、内周電極線路3及び外周電極線路4の一方の第1端部の反対側の第4端部に正のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。   However, the present invention is not limited to this, and the modulation driving circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to one of the first end portions of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and is opposite to the first end portion. The other second ends of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 are grounded, and the heater drive circuit 6 is connected to the second end of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 on the opposite side of the other second end. A negative heater voltage may be applied to the three end portions, and a positive heater voltage may be applied to the fourth end portion on the opposite side of the first end portion of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4. .

このように、内周電極線路3及び外周電極線路4のいずれか一方に変調電気信号を与え、他方を接地したシングル駆動の構成を採用しても良い。
この場合でも、各pn接合部C1−C5において逆バイアス領域における均一なバイアス電圧での動作が可能である。また、内周電極線路3及び外周電極線路4において均一な発熱が得られ、上述の実施形態の場合と同等の波長制御性が得られる。
As described above, a single drive configuration in which a modulated electric signal is applied to one of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 and the other is grounded may be employed.
Even in this case, each pn junction C1-C5 can be operated with a uniform bias voltage in the reverse bias region. Moreover, uniform heat generation is obtained in the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4, and wavelength controllability equivalent to that in the above-described embodiment is obtained.

但し、シングル駆動の場合、特に外周電極線路4の抵抗Routや各pn接合部C1−C5の接合容量が大きい場合には、外周電極線路4を伝搬する過程での変調電気信号の減衰が大きくなる。これにより、外周電極線路4の変調電気信号が入力される側の端部から最も遠いpn接合部C1では十分な大きさの駆動電圧振幅がpn接合にかからないおそれがある。このため、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な変調動作が起こらず、リング光変調器の動作効率が劣化するおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。つまり、上述の実施形態の構成では、差動信号を用いることで、各線路抵抗や接合容量で変調電気信号の減衰が生じる場合であっても、リング導波路コア1Aの全周にわたって均一な変調電圧が印加されるため、リング導波路コア1Aの全周を有効に活用した効率的な変調動作が可能になるため、好ましい。   However, in the case of single drive, particularly when the resistance Rout of the outer peripheral electrode line 4 and the junction capacitance of each pn junction C1-C5 are large, the attenuation of the modulated electric signal in the process of propagating through the outer peripheral electrode line 4 becomes large. . Accordingly, there is a possibility that a sufficiently large drive voltage amplitude is not applied to the pn junction at the pn junction C1 farthest from the end of the outer peripheral electrode line 4 on the side where the modulated electric signal is input. For this reason, a uniform modulation operation does not occur over the entire circumference of the ring waveguide core 1A, and the operation efficiency of the ring optical modulator may be deteriorated. Considering such points, it is preferable to configure as in the above-described embodiment. That is, in the configuration of the above-described embodiment, even when the modulation signal is attenuated by each line resistance or junction capacitance by using the differential signal, the modulation is uniform over the entire circumference of the ring waveguide core 1A. Since a voltage is applied, an efficient modulation operation that effectively utilizes the entire circumference of the ring waveguide core 1A becomes possible, which is preferable.

なお、ここでは、本第5変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第1変形例や第2変形例のものに、本第5変形例の構成を適用することも可能である。
[第2実施形態]
まず、第2実施形態にかかるリング光変調器について、図16〜図18を参照しながら説明する。
In addition, although this 5th modification is demonstrated as a modification of the above-mentioned embodiment here, the structure of this 5th modification is applied to the thing of the above-mentioned 1st modification or a 2nd modification. It is also possible to do.
[Second Embodiment]
First, a ring optical modulator according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態にかかるリング光変調器は、上述の第1実施形態のものに対し、図16に示すように、モニタ導波路20が設けられている点、並びに、内周電極線路3及び外周電極線路4がそれぞれ複数(ここでは2つ)に分割されている点が異なる。
つまり、リング光変調器は、上述の第1実施形態のように、モニタ導波路を備えないものとしても良いし、本実施形態のように、モニタ導波路20を備えるものとしても良い。また、リング光変調器は、上述の第1実施形態のように、内周電極線路3及び外周電極線路4をそれぞれ単一の電極線路としても良いし、本実施形態のように、内周電極線路3及び外周電極線路4をそれぞれ複数の電極線路30A,30B,40A,40B(セグメント)としても良い。
The ring optical modulator according to the present embodiment is different from that of the first embodiment described above in that a monitor waveguide 20 is provided, and the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode as shown in FIG. The difference is that each of the lines 4 is divided into a plurality (two in this case).
That is, the ring light modulator may not include the monitor waveguide as in the first embodiment described above, or may include the monitor waveguide 20 as in the present embodiment. In the ring light modulator, each of the inner peripheral electrode line 3 and the outer peripheral electrode line 4 may be a single electrode line as in the first embodiment, or the inner peripheral electrode as in the present embodiment. The line 3 and the outer peripheral electrode line 4 may be a plurality of electrode lines 30A, 30B, 40A, and 40B (segments).

本実施形態では、モニタ導波路20は、リング導波路1に光学的に接続されている。ここでは、モニタ導波路20は、バス導波路2とは別に、リング導波路1を挟んでバス導波路2の反対側に、リング導波路1に近接して設けられている。このモニタ導波路20は、リング光変調器を構成するリング光共振器で共振した波長成分の光を取り出すためのものである。ここで、モニタ導波路20に結合する光(モニタ光)は、バス導波路2における光応答(例えば図4参照)が反転し、共振ピーク波長付近の透過率がピーク状に高くなるスペクトル形状を示している。このモニタ光強度を検出することで、変調信号光が出力されるポートとは独立の別のポートで信号光波長と共振ピーク波長の関係を把握することが可能である。   In the present embodiment, the monitor waveguide 20 is optically connected to the ring waveguide 1. Here, apart from the bus waveguide 2, the monitor waveguide 20 is provided in the vicinity of the ring waveguide 1 on the opposite side of the bus waveguide 2 across the ring waveguide 1. The monitor waveguide 20 is for extracting light having a wavelength component resonated by a ring optical resonator constituting the ring optical modulator. Here, the light coupled to the monitor waveguide 20 (monitor light) has a spectral shape in which the optical response in the bus waveguide 2 (see, for example, FIG. 4) is inverted and the transmittance near the resonance peak wavelength increases in a peak shape. Show. By detecting this monitor light intensity, it is possible to grasp the relationship between the signal light wavelength and the resonance peak wavelength at another port independent of the port from which the modulated signal light is output.

また、本実施形態では、リング導波路1の周囲のバス導波路2及びモニタ導波路20が近接していない領域(図16中、左右の領域)に、リング導波路コア1Aの内周及び外周のそれぞれに沿って独立に2つの内周電極線路30A,30B及び2つの外周電極線路40A,40Bが設けられている。つまり、内周電極線路3及び外周電極線路4として、リング導波路コア1Aの第1領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aと、リング導波路コア1Aの第2領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bとを備える。   Further, in the present embodiment, the inner and outer circumferences of the ring waveguide core 1A are arranged in a region (the left and right regions in FIG. 16) where the bus waveguide 2 and the monitor waveguide 20 around the ring waveguide 1 are not close to each other. Are provided independently with two inner peripheral electrode lines 30A and 30B and two outer peripheral electrode lines 40A and 40B. That is, as the inner circumference electrode line 3 and the outer circumference electrode line 4, the first inner circumference electrode line 30A and the first outer circumference electrode line 40A provided along the inner circumference and the outer circumference of the first region of the ring waveguide core 1A, respectively. And a second inner peripheral electrode line 30B and a second outer peripheral electrode line 40B provided along each of the inner periphery and the outer periphery of the second region of the ring waveguide core 1A.

ここでは、第1内周電極線路30Aと第1外周電極線路40Aは、同一中心角(同一リング中心角)にわたって設けられている。また、第2内周電極線路30Bと第2外周電極線路40Bは、同一中心角にわたって設けられている。さらに、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aと、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bとは、リング導波路コア1Aのリング中心を挟んで互いに対向するように設けられている。但し、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aと、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bとは、中心角や長さが異なっていても良い。そして、上述の第1実施形態の場合と同様に、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aは、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が均一になっているのが好ましく、第1内周電極線路30Aと第1外周電極線路40Aで、抵抗が同一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。同様に、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bは、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が均一になっているのが好ましく、第2内周電極線路30Bと第2外周電極線路40Bで、抵抗が同一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。   Here, the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A are provided over the same central angle (the same ring central angle). Further, the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B are provided over the same central angle. Further, the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A, and the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B are opposed to each other across the ring center of the ring waveguide core 1A. Is provided. However, the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A, and the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B may have different central angles and lengths. As in the case of the first embodiment described above, the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A have a uniform resistance over their entire length, that is, per unit rotation angle. It is preferable that the resistance is uniform, and the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A have the same resistance, that is, the resistance per unit rotation angle is the same. Is more preferable. Similarly, it is preferable that the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B have uniform resistance over the entire length, that is, the resistance per unit rotation angle is uniform, More preferably, the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B have the same resistance, that is, the same resistance per unit rotation angle.

ここで、本実施形態では、図17、図18に示すように、第1及び第2内周電極線路30A,30Bを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域(例えばNiSi)7BYとし、第1及び第2外周電極線路40A,40Bを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域(例えばNiSi)7CYとしている。これにより、ドープシリコン領域とする場合と比較して、単位回転角当たりの抵抗を低減することができる。例えば、NiSi層は、pSi層、nSi層と比較して、高い電気伝導度を有しているため、NiSi層7BY,7CYを用いることで、pSi層、nSi層を用いる場合と比較して、単位回転角当たりの抵抗を低減することができる。具体的には、半径約8μmのリング導波路コア1Aに対して、第1及び第2内周電極線路30A,30B(NiSi層;厚さ約50nm;幅約2000nm)、並びに、第1及び第2外周電極線路40A,40B(NiSi層;厚さ約50nm;幅約3000nm)を形成した場合、R=Rin=Rout=0.34[Ω/deg]が得られる。 Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 17 and 18, the first and second inner peripheral electrode lines 30A and 30B are inner silicide regions (for example, NiSi) 7BY provided over the entire length, The second outer peripheral electrode lines 40A and 40B are outer silicide regions (for example, NiSi) 7CY provided over the entire length. Thereby, the resistance per unit rotation angle can be reduced as compared with the case where the doped silicon region is used. For example, NiSi layer, p + Si layer, as compared with the n + Si layer, since it has a high electrical conductivity, by using NiSi layer 7BY, the 7CY, p + Si layer, n + Si layer The resistance per unit rotation angle can be reduced as compared with the case of using. Specifically, for the ring waveguide core 1A having a radius of about 8 μm, the first and second inner peripheral electrode lines 30A and 30B (NiSi layers; thickness of about 50 nm; width of about 2000 nm), and first and first When two outer peripheral electrode lines 40A and 40B (NiSi layer; thickness of about 50 nm; width of about 3000 nm) are formed, R = Rin = Rout = 0.34 [Ω / deg] is obtained.

なお、ここでは、第1及び第2内周電極線路30A,30Bを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域7BYとし、第1及び第2外周電極線路40A,40Bを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域7CYとする場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、上述の第1実施形態の場合と同様に、第1及び第2内周電極線路30A,30Bを、金属電極端子8が接続される領域が内側シリサイド領域であり、金属電極端子8が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域であるものとし、第2及び第2外周電極線路40A,40Bを、金属電極端子8が接続される領域が外側シリサイド領域であり、金属電極端子8が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域であるものとしても良い。また、上述の第1実施形態の変形例のように、第1及び第2内周電極線路30A,30Bを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた内側ドープシリコン領域とし、第1及び第2外周電極線路40A,40Bを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた外側ドープシリコン領域としても良い。   Here, the first and second inner peripheral electrode lines 30A, 30B are the inner silicide regions 7BY provided over the entire length, and the first and second outer peripheral electrode lines 40A, 40B are the outer silicide provided over the entire length. Although the case where the region 7CY is set is described as an example, the present invention is not limited to this. For example, as in the case of the first embodiment described above, the region where the metal electrode terminal 8 is connected is the inner silicide region and the metal electrode terminal 8 is connected to the first and second inner peripheral electrode lines 30A and 30B. It is assumed that the region other than the region to be formed is the inner doped silicon region, the second and second outer peripheral electrode lines 40A and 40B are the regions where the metal electrode terminal 8 is connected are the outer silicide regions, and the metal electrode terminal 8 is The region other than the region to be connected may be an outer doped silicon region. Further, as in the above-described modification of the first embodiment, the first and second inner peripheral electrode lines 30A and 30B are formed as inner silicide regions provided over the entire length or inner doped silicon regions provided over the entire length. The first and second outer peripheral electrode lines 40A and 40B may be an outer silicide region provided over the entire length, or an outer doped silicon region provided over the entire length.

また、本実施形態では、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aのそれぞれの両端部30AX,30AY,40AX,40AYに、上述の第1実施形態の場合と同様に、金属電極端子8(830AX,830AY,840AX,840AY)を介して、外部駆動回路としての変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6が接続されている。そして、変調駆動回路5は、第1外周電極線路40Aの一端40AXに正の変調電気信号を供給し、第1外周電極線路40Aの一端40AXの反対側の第1内周電極線路30Aの他端30AYに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路6は、第1外周電極線路40Aの他端40AYに正のヒータ電圧を印加し、第1内周電極線路30Aの一端30AXに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aに変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。   In the present embodiment, as in the case of the first embodiment described above, metal electrode terminals are provided on both end portions 30AX, 30AY, 40AX, and 40AY of the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A. 8 (830AX, 830AY, 840AX, 840AY) are connected to the modulation drive circuit 5 and the heater drive circuit 6 as external drive circuits. Then, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to one end 40AX of the first outer peripheral electrode line 40A, and the other end of the first inner peripheral electrode line 30A on the opposite side of the one end 40AX of the first outer peripheral electrode line 40A. A negative modulation electric signal is supplied to 30AY. The heater drive circuit 6 applies a positive heater voltage to the other end 40AY of the first outer peripheral electrode line 40A, and applies a negative heater voltage to the one end 30AX of the first inner peripheral electrode line 30A. . Thereby, a modulated electric signal is supplied to the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A, and a heater current is caused to flow along the circumferential direction.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5は、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aの一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、第1端部の反対側の第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aの他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路6は、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aの一方の第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aの他方の第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。   However, the present invention is not limited to this, and the modulation driving circuit 5 supplies a positive modulation electric signal to the first end of one of the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer electrode line 40A, and the first end A negative modulation electric signal is supplied to the other second end portion of the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A on the opposite side of the portion, and the heater drive circuit 6 includes the first inner peripheral electrode line 30A and the first inner peripheral electrode line 30A A positive heater voltage is applied to the third end opposite to the first end of one of the first outer peripheral electrode lines 40A, and the other second end of the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A. What is necessary is just to make it apply a negative heater voltage to the 4th edge part on the opposite side of a part.

同様に、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bのそれぞれの両端部30BX,30BY,40BX,40BYに、上述の第1実施形態の場合と同様に、金属電極端子8(830BX,830BY,840BX,840BY)を介して、外部駆動回路としての変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6が接続されている。そして、変調駆動回路5は、第2外周電極線路40Bの一端40BXに正の変調電気信号を供給し、第2外周電極線路40Bの一端40BXの反対側の第2内周電極線路30Bの他端30BYに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路6は、第2外周電極線路40Bの他端40BYに正のヒータ電圧を印加し、第2内周電極線路30Bの一端30BXに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bに変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。   Similarly, as in the case of the first embodiment described above, the metal electrode terminal 8 (830BX, 830BX,) is provided on both end portions 30BX, 30BY, 40BX, 40BY of the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B. 830BY, 840BX, and 840BY) are connected to the modulation drive circuit 5 and the heater drive circuit 6 as external drive circuits. Then, the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulation electrical signal to one end 40BX of the second outer peripheral electrode line 40B, and the other end of the second inner peripheral electrode line 30B on the opposite side of the one end 40BX of the second outer peripheral electrode line 40B. A negative modulation electric signal is supplied to 30BY. The heater drive circuit 6 applies a positive heater voltage to the other end 40BY of the second outer peripheral electrode line 40B, and applies a negative heater voltage to the one end 30BX of the second inner peripheral electrode line 30B. . Thus, a modulated electric signal is supplied to the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B, and a heater current is caused to flow along the circumferential direction.

なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路5は、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bの一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、第1端部の反対側の第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bの他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路6は、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bの一方の第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bの他方の第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。   However, the present invention is not limited to this, and the modulation drive circuit 5 supplies a positive modulation electrical signal to one first end of the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B, and the first end A negative modulation electrical signal is supplied to the other second end of the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B on the opposite side of the part, and the heater drive circuit 6 includes the second inner peripheral electrode line 30B and the second inner peripheral electrode line 30B. A positive heater voltage is applied to the third end opposite to the first end of one of the second outer peripheral electrode lines 40B, and the other second end of the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B. What is necessary is just to make it apply a negative heater voltage to the 4th edge part on the opposite side of a part.

この場合、第1内周電極線路30A及び第1外周電極線路40Aと、第2内周電極線路30B及び第2外周電極線路40Bとで、それぞれ、別体の変調駆動回路5及び別体のヒータ駆動回路6を接続しても良いし、第1内周電極線路30Aと第2内周電極線路30B、第1外周電極線路40Aと第2外周電極線路40Bを、それぞれ一体として扱い、上述の第1実施形態と同様に、変調駆動回路5及びヒータ駆動回路6を接続しても良い。ここで、第1内周電極線路30Aと第2内周電極線路30B、第1外周電極線路40Aと第2外周電極線路40Bを、それぞれ一体として扱う場合、第1内周電極線路30Aの一方の端部と第2内周電極線路30Bの一方の端部とを、例えばAl,Cu等の金属からなる表面配線で低抵抗に接続し、第1外周電極線路40Aの一方の端部と第2外周電極線路40Bの一方の端部とを、例えばAl,Cu等の金属からなる表面配線で低抵抗に接続し、第1及び第2内周電極線路30A,30Bの他方の端部、及び、第1及び第2外周電極線路40A,40Bの他方の端部に、上述の第1実施形態と同様に、変調駆動回路5(例えばRF変調ドライバ)及びヒータ駆動回路6(例えばDC電流ドライバ)を接続すれば良い。   In this case, a separate modulation drive circuit 5 and a separate heater are respectively provided for the first inner peripheral electrode line 30A and the first outer peripheral electrode line 40A, and the second inner peripheral electrode line 30B and the second outer peripheral electrode line 40B. The drive circuit 6 may be connected, or the first inner peripheral electrode line 30A and the second inner peripheral electrode line 30B, the first outer peripheral electrode line 40A and the second outer peripheral electrode line 40B are treated as one piece, respectively, Similarly to the first embodiment, the modulation driving circuit 5 and the heater driving circuit 6 may be connected. Here, when each of the first inner peripheral electrode line 30A and the second inner peripheral electrode line 30B, and the first outer peripheral electrode line 40A and the second outer peripheral electrode line 40B are handled as one body, one of the first inner peripheral electrode lines 30A. The end portion and one end portion of the second inner peripheral electrode line 30B are connected to a low resistance by a surface wiring made of metal such as Al or Cu, for example, and one end portion of the first outer peripheral electrode line 40A and the second end portion are connected to the second end electrode line 30B. One end of the outer peripheral electrode line 40B is connected to a low resistance by a surface wiring made of metal such as Al, Cu, for example, the other end of the first and second inner peripheral electrode lines 30A, 30B, and Similar to the first embodiment, a modulation driving circuit 5 (for example, an RF modulation driver) and a heater driving circuit 6 (for example, a DC current driver) are provided at the other ends of the first and second outer peripheral electrode lines 40A and 40B. Just connect.

なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかるリング光変調器によれば、上述の第1実施形態の場合と同様に、n型若しくはp型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。
Other details are the same as those in the first embodiment.
Therefore, according to the ring optical modulator according to the present embodiment, the n-type or p-type doped silicon layer or the metal compound silicide layer is used as a heater, as in the first embodiment. When used, there is an advantage that the wavelength control efficiency of the resonance wavelength can be improved without lowering the modulation efficiency.

なお、本実施形態では、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第1実施形態の第1変形例〜第5変形例のものを、本実施形態のものに適用することも可能である。
[その他]
なお、本発明は、上述した各実施形態及び各変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
In addition, in this embodiment, although demonstrated as a modification of the above-mentioned 1st Embodiment, it is not restricted to this, For example, the 1st modification of the above-mentioned 1st Embodiment-a 5th modification Can also be applied to the present embodiment.
[Others]
In addition, this invention is not limited to the structure described in each embodiment and each modification mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

以下、上述の各実施形態及び各変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
シリコン層のリブ部であってp型ドーピング領域及びn型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、
前記リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、
前記リング導波路コアの内周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、
前記リング導波路コアの外周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、
変調電気信号を供給する変調駆動回路と、
共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されており、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを特徴とするリング光変調器。
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding the above-described embodiments and modifications.
(Appendix 1)
A ring waveguide including a ring waveguide core that is a rib portion of the silicon layer and has a p-type doping region and an n-type doping region;
A bus waveguide optically connected to the ring waveguide;
Provided along the inner periphery of the ring waveguide core, including an inner doped silicon region or an inner silicide region provided in an inner slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, and functions as a modulation electrode and a heater line An inner circumference electrode line,
An outer doped silicon region or an outer silicide region provided along an outer periphery of the ring waveguide core and provided in an outer slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, and functions as a modulation electrode and a heater line A peripheral electrode line;
A modulation drive circuit for supplying a modulated electrical signal;
A heater drive circuit for supplying a heater current for controlling the resonance wavelength,
The modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and supply a modulated electric signal to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line and along the circumferential direction. A ring light modulator characterized by flowing a heater current.

(付記2)
前記内周電極線路及び前記外周電極線路のそれぞれの両端部に接続された金属電極端子を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記金属電極端子を介して、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されていることを特徴とする、付記1に記載のリング光変調器。
(Appendix 2)
Metal electrode terminals connected to both ends of each of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line,
The ring light modulator according to appendix 1, wherein the modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line via the metal electrode terminal.

(付記3)
前記内周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記内側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記内側ドープシリコン領域であり、
前記外周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記外側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記外側ドープシリコン領域であることを特徴とする、付記2に記載のリング光変調器。
(Appendix 3)
In the inner peripheral electrode line, a region to which the metal electrode terminal is connected is the inner silicide region, and a region other than a region to which the metal electrode terminal is connected is the inner doped silicon region,
In the outer peripheral electrode line, the region to which the metal electrode terminal is connected is the outer silicide region, and the region other than the region to which the metal electrode terminal is connected is the outer doped silicon region. The ring optical modulator according to 2.

(付記4)
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域、及び、前記内側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた内側金属層であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域、及び、前記外側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた外側金属層であることを特徴とする、付記2に記載のリング光変調器。
(Appendix 4)
The inner peripheral electrode line is the inner silicide region provided over the entire length, and the inner metal layer provided over the entire length on the inner silicide region,
3. The ring light modulator according to appendix 2, wherein the outer peripheral electrode line is the outer silicide region provided over the entire length and the outer metal layer provided over the entire length on the outer silicide region.

(付記5)
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域であり、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極及び外周金属電極を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周金属電極及び前記外周金属電極のそれぞれの両端部に接続されていることを特徴とする、付記1に記載のリング光変調器。
(Appendix 5)
The inner peripheral electrode line is the inner silicide region provided over the entire length,
The outer peripheral electrode line is the outer silicide region provided over the entire length,
On the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, respectively, an inner peripheral metal electrode and an outer peripheral metal electrode provided over the entire length,
The ring light modulator according to appendix 1, wherein the modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to both ends of the inner peripheral metal electrode and the outer peripheral metal electrode, respectively.

(付記6)
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、同一中心角にわたって設けられており、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一であることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(付記7)
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、抵抗が同一であることを特徴とする、付記6に記載のリング光変調器。
(Appendix 6)
The inner electrode line and the outer electrode line are provided over the same central angle,
The ring optical modulator according to any one of appendices 1 to 5, wherein the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line each have a uniform resistance over the entire length thereof.
(Appendix 7)
The ring optical modulator according to appendix 6, wherein the inner electrode line and the outer electrode line have the same resistance.

(付記8)
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(Appendix 8)
The modulation driving circuit supplies a positive modulation electric signal to a first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer periphery on the opposite side of the first end. Supplying a negative modulated electrical signal to the other second end of the electrode line;
The heater driving circuit applies a positive heater voltage to a third end opposite to the first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode The ring light modulator according to any one of appendices 1 to 7, wherein a negative heater voltage is applied to a fourth end portion on the opposite side of the other second end portion of the line.

(付記9)
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第3端部並びに前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第4端部にそれぞれ終端抵抗が接続されていることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(Appendix 9)
The modulation driving circuit and the heater driving circuit supply a positive modulation electric signal to one first end portion of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line and apply a positive heater voltage, and the first end Supplying a negative modulation electric signal to the other second end of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line on the opposite side of the part, and applying a negative heater voltage,
A third end opposite to the first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and a third end opposite to the second end of the other of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line. 8. The ring optical modulator according to any one of appendices 1 to 7, wherein a termination resistor is connected to each of the four ends.

(付記10)
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、前記第1端部と同じ側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(Appendix 10)
The modulation driving circuit supplies a positive modulation electric signal to a first end portion of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer periphery on the same side as the first end portion. Supplying a negative modulated electrical signal to the other second end of the electrode line;
The heater driving circuit applies a positive heater voltage to a third end opposite to the first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode The ring light modulator according to any one of appendices 1 to 7, wherein a negative heater voltage is applied to a fourth end portion on the opposite side of the other second end portion of the line.

(付記11)
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、
前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部が接地され、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第3端部に負のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第4端部に正のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(Appendix 11)
The modulation drive circuit supplies a positive modulation electrical signal to a first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line,
The other second end of the inner electrode line and the outer electrode line opposite to the first end is grounded,
The heater driving circuit applies a negative heater voltage to a third end opposite to the second end of the other of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode The ring light modulator according to any one of appendices 1 to 7, wherein a positive heater voltage is applied to a fourth end opposite to the first end of one of the lines.

(付記12)
前記リング導波路に光学的に接続されたモニタ導波路を備え、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路として、前記リング導波路コアの第1領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第1内周電極線路及び第1外周電極線路と、前記リング導波路コアの第2領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第2内周電極線路及び第2外周電極線路とを備えることを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載のリング光変調器。
(Appendix 12)
A monitor waveguide optically connected to the ring waveguide;
As the inner circumference electrode line and the outer circumference electrode line, a first inner circumference electrode line and a first outer circumference electrode line provided along the inner circumference and the outer circumference of the first region of the ring waveguide core, respectively, and the ring Any one of appendices 1-11, comprising a second inner peripheral electrode line and a second outer peripheral electrode line provided along the inner periphery and the outer periphery of the second region of the waveguide core, respectively. A ring light modulator according to claim 1.

1 リング導波路
1A リング導波路コア
2 バス導波路
3 内周電極線路
3X,3Y 内周電極線路の端部
4X,4Y 外周電極線路の端部
4 外周電極線路
5 変調駆動回路
6 ヒータ駆動回路
7 シリコン層(SOI層)
7A リブ部
7AX p型ドーピング領域
7AY n型ドーピング領域
7AZ pn接合部
7B スラブ部
7BX ドープシリコン領域
7BY シリサイド領域
7C スラブ部
7CX ドープシリコン領域
7CY シリサイド領域
7D 内側シリサイド領域
7E 外側シリサイド領域
8,83X,83Y,84X,84Y 金属電極端子
9 埋め込み酸化膜(BOX)層
10 SiO
11 SOI基板
12 チャネル部
12X 内側チャネル部
12Y 外側チャネル部
13X 内側金属層
13Y 外側金属層
14X 内周金属電極
14Y 外周金属電極
15 終端抵抗
16 バイアスティー
20 モニタ導波路
30A 第1内周電極線路
30AX,30AY 第1内周電極線路の端部
30B 第2内周電極線路
30BX,30BY 第2内周電極線路の端部
40A 第1外周電極線路
40AX,40AY 第1外周電極線路の端部
40B 第2外周電極線路
40BX,40BY 第2外周電極線路の端部
830AX,830AY,840AX,840AY,830BX,830BY,840BX,840BY 金属電極端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ring waveguide 1A Ring waveguide core 2 Bus waveguide 3 Inner electrode line 3X, 3Y End part of inner electrode line 4X, 4Y End part of outer electrode line 4 Outer electrode line 5 Modulation drive circuit 6 Heater drive circuit 7 Silicon layer (SOI layer)
7A Rib portion 7AX p-type doped region 7AY n-type doped region 7AZ pn junction portion 7B slab portion 7BX doped silicon region 7BY silicide region 7C slab portion 7CX doped silicon region 7CY silicide region 7D inner silicide region 7E outer silicide region 8, 83X, 83Y , 84X, 84Y Metal electrode terminal 9 Buried oxide film (BOX) layer 10 SiO 2 film 11 SOI substrate 12 Channel portion 12X Inner channel portion 12Y Outer channel portion 13X Inner metal layer 13Y Outer metal layer 14X Inner metal electrode 14Y Outer metal electrode 15 Terminating resistor 16 Bias tee 20 Monitor waveguide 30A First inner electrode line 30AX, 30AY End part of first inner electrode line 30B Second inner electrode line 30BX, 30BY End part of second inner electrode line 4 0A First outer peripheral electrode line 40AX, 40AY End part of first outer peripheral electrode line 40B Second outer peripheral electrode line 40BX, 40BY End part of second outer peripheral electrode line 830AX, 830AY, 840AX, 840AY, 830BX, 830BY, 840BX, 840BY Metal Electrode terminal

Claims (11)

シリコン層のリブ部であってp型ドーピング領域及びn型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、
前記リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、
前記リング導波路コアの内周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、
前記リング導波路コアの外周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、
変調電気信号を供給する変調駆動回路と、
共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されており、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを特徴とするリング光変調器。
A ring waveguide including a ring waveguide core that is a rib portion of the silicon layer and has a p-type doping region and an n-type doping region;
A bus waveguide optically connected to the ring waveguide;
Provided along the inner periphery of the ring waveguide core, including an inner doped silicon region or an inner silicide region provided in an inner slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, and functions as a modulation electrode and a heater line An inner circumference electrode line,
An outer doped silicon region or an outer silicide region provided along an outer periphery of the ring waveguide core and provided in an outer slab portion with respect to the rib portion of the silicon layer, and functions as a modulation electrode and a heater line A peripheral electrode line;
A modulation drive circuit for supplying a modulated electrical signal;
A heater drive circuit for supplying a heater current for controlling the resonance wavelength,
The modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and supply a modulated electric signal to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line and along the circumferential direction. A ring light modulator characterized by flowing a heater current.
前記内周電極線路及び前記外周電極線路のそれぞれの両端部に接続された金属電極端子を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記金属電極端子を介して、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のリング光変調器。
Metal electrode terminals connected to both ends of each of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line,
The ring light modulator according to claim 1, wherein the modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line via the metal electrode terminal. .
前記内周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記内側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記内側ドープシリコン領域であり、
前記外周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記外側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記外側ドープシリコン領域であることを特徴とする、請求項2に記載のリング光変調器。
In the inner peripheral electrode line, a region to which the metal electrode terminal is connected is the inner silicide region, and a region other than a region to which the metal electrode terminal is connected is the inner doped silicon region,
The outer peripheral electrode line is characterized in that a region to which the metal electrode terminal is connected is the outer silicide region, and a region other than the region to which the metal electrode terminal is connected is the outer doped silicon region. Item 3. The ring optical modulator according to Item 2.
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域、及び、前記内側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた内側金属層であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域、及び、前記外側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた外側金属層であることを特徴とする、請求項2に記載のリング光変調器。
The inner peripheral electrode line is the inner silicide region provided over the entire length, and the inner metal layer provided over the entire length on the inner silicide region,
The ring optical modulator according to claim 2, wherein the outer peripheral electrode line is the outer silicide region provided over the entire length, and the outer metal layer provided over the entire length on the outer silicide region. .
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域であり、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極及び外周金属電極を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周金属電極及び前記外周金属電極のそれぞれの両端部に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のリング光変調器。
The inner peripheral electrode line is the inner silicide region provided over the entire length,
The outer peripheral electrode line is the outer silicide region provided over the entire length,
On the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, respectively, an inner peripheral metal electrode and an outer peripheral metal electrode provided over the entire length,
The ring light modulator according to claim 1, wherein the modulation driving circuit and the heater driving circuit are connected to both ends of the inner metal electrode and the outer metal electrode.
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、同一中心角にわたって設けられており、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリング光変調器。
The inner electrode line and the outer electrode line are provided over the same central angle,
6. The ring light modulator according to claim 1, wherein each of the inner electrode line and the outer electrode line has a uniform resistance over the entire length thereof.
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、抵抗が同一であることを特徴とする、請求項6に記載のリング光変調器。   The ring optical modulator according to claim 6, wherein the inner electrode line and the outer electrode line have the same resistance. 前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第3端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第4端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
The modulation driving circuit supplies a positive modulation electric signal to a first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer periphery on the opposite side of the first end. Supplying a negative modulated electrical signal to the other second end of the electrode line;
The heater driving circuit applies a positive heater voltage to a third end opposite to the first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode The ring light modulator according to claim 1, wherein a negative heater voltage is applied to a fourth end portion opposite to the second end portion on the other side of the line.
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第3端部並びに前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第4端部にそれぞれ終端抵抗が接続されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
The modulation driving circuit and the heater driving circuit supply a positive modulation electric signal to one first end portion of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line and apply a positive heater voltage, and the first end Supplying a negative modulation electric signal to the other second end of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line on the opposite side of the part, and applying a negative heater voltage,
A third end opposite to the first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and a third end opposite to the second end of the other of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line. The ring optical modulator according to any one of claims 1 to 7, wherein a termination resistor is connected to each of the four ends.
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第1端部に正の変調電気信号を供給し、
前記第1端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第2端部が接地され、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第2端部の反対側の第3端部に負のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第1端部の反対側の第4端部に正のヒータ電圧を印加することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリング光変調器。
The modulation drive circuit supplies a positive modulation electrical signal to a first end of one of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line,
The other second end of the inner electrode line and the outer electrode line opposite to the first end is grounded,
The heater driving circuit applies a negative heater voltage to a third end opposite to the second end of the other of the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode line, and the inner peripheral electrode line and the outer peripheral electrode The ring light modulator according to claim 1, wherein a positive heater voltage is applied to a fourth end opposite to the first end of one of the lines.
前記リング導波路に光学的に接続されたモニタ導波路を備え、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路として、前記リング導波路コアの第1領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第1内周電極線路及び第1外周電極線路と、前記リング導波路コアの第2領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第2内周電極線路及び第2外周電極線路とを備えることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のリング光変調器。
A monitor waveguide optically connected to the ring waveguide;
As the inner circumference electrode line and the outer circumference electrode line, a first inner circumference electrode line and a first outer circumference electrode line provided along the inner circumference and the outer circumference of the first region of the ring waveguide core, respectively, and the ring 11. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second inner peripheral electrode line and a second outer peripheral electrode line provided along the inner periphery and the outer periphery of the second region of the waveguide core. The ring optical modulator according to item.
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