JP2021033141A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制する。【解決手段】光送信デバイス２０は、変調器２１と、溝２６と、供給プール２７０とを有する。変調器２１は、基板Ｗに形成された導波路２３上に、長手方向に形成され、ＥＯポリマー２７が配置された溝を有する。変調器２１は、電気信号によって溝に配置されたＥＯポリマー２７の屈折率を変化させることで導波路２３を伝搬する光の位相を変化させることにより導波路２３を伝搬する光を変調する。供給プール２７０は、基板Ｗ上に形成され、光の伝搬方向に対して垂直な方向における溝の幅よりも広い幅を持つ。溝２６は、基板Ｗ上に形成され、溝と供給プール２７０とに連通する。また、溝２６および供給プール２７０には、ＥＯポリマーが配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光デバイスに関する。

光変調器等の光デバイスの小型化が進んでいる。シリコン導波路は光の閉じ込め効果が強く、導波路の曲げ半径を小さくできるので、従来のＬＮ変調器や化合物半導体変調器に比べて光変調器のサイズを小さくすることができる。シリコン導波路を用いた光変調器では、シリコン導波路にＰＮ接合部を設け、メタル配線を介してＰＮ接合部に電圧を印加することにより、ＰＮ接合部に電界を発生させ、シリコン導波路の屈折率を変化させる。シリコン導波路の屈折率が変化すると、シリコン導波路を伝搬する光の速度が変化し、シリコン導波路から出力される光の位相が変化する。シリコン導波路を用いた光変調器では、この性質を利用して電気信号により光を変調することができる。

しかし、ＰＮ接合を利用した光変調器では、電圧が印加された場合のシリコン導波路の屈折率の変化量が小さい。そのため、所望の屈折率を得るためには、大きな電圧をＰＮ接合部に印加することになり、消費電力が大きくなるという問題がある。

そこで、ＰＮ接合の代わりにＥＯ（Electro Optic）ポリマーを用いた光変調器が検討されている（例えば、下記特許文献１参照）。ＥＯポリマーを用いた光変調器では、ＥＯポリマーに電圧を印加することにより、発生した電界によりＥＯポリマーの屈折率が変化する。ＥＯポリマーを用いた光変調器では、ＰＮ接合を利用した光変調器よりも、小さい電圧で大きな屈折率の変化量が得られるため、駆動電圧を低減することができる。

米国特許出願公開第２０１４／００８６５２３号明細書

ところで、ＥＯポリマーを用いた光変調器では、シリコン導波路上にＥＯポリマーが配置される。ＥＯポリマーは、例えば液体の状態で、光変調器内のシリコン導波路上に塗布される。光デバイスの小型化が進むと、光変調器内のシリコン導波路の領域が小さくなるため、従来に比べより先端が細いノズルを用いてＥＯポリマーが塗布されることになる。しかし、シリコン導波路の領域が小さくなると、細いノズルの先端とシリコン導波路の領域との位置合わせが難しくなる。また、ノズルの先端が細くなると、ＥＯポリマーの粘度によっては、ノズルの先端からＥＯポリマーが連続して一定量吐出されない恐れがある。そのため、シリコン導波路の領域に十分な量のＥＯポリマーが塗布されない場合がある。シリコン導波路の領域に十分な量のＥＯポリマーが塗布されない場合、シリコン導波路を伝搬する光の位相の変化量が小さくなってしまう。これにより、変調後の光信号の周波特性が劣化する場合がある。

本願に開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、光デバイスの小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制することができる光デバイスを提供することを目的とする。

１つの側面は、基板に形成された導波路上に、長手方向に形成され、ＥＯポリマーが配置された溝と、電気信号によって溝に配置されたＥＯポリマーの屈折率を変化させることで導波路を伝搬する光の位相を変化させることにより導波路を伝搬する光を変調する光変調器を有する光デバイスアであって、第１の終端溝と、中継溝とを有する。第１の終端溝は、基板上に形成され、光の伝搬方向に対して垂直な方向における溝の幅よりも広い幅を持つ。中継溝は、基板上に形成され、光変調器の溝および第１の終端溝に連通する。また、光変調器の溝、中継溝、および第１の終端溝には、ＥＯポリマーが配置されている。

１実施形態によれば、光デバイスの小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制することができる。

図１は、光送受信装置の一例を示す図である。 図２は、実施例１における光送信デバイスの一例を示す図である。 図３は、変調器の構造の一例を示す図である。 図４は、変調器の構造の一例を示すＸ−Ｘ断面図である。 図５は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図６は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図７は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図８は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図９は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図１０は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図１１は、光送信デバイスの製造過程の一例を示す図である。 図１２は、実施例２における光送信デバイスの一例を示す図である。 図１３は、実施例３における光送信デバイスの一例を示す図である。 図１４は、溝の幅の一例を説明するための拡大図である。 図１５は、溝の幅の一例を説明するための拡大図である。 図１６は、実施例１における光送信デバイスの他の例を示す図である。 図１７は、実施例２における光送信デバイスの他の例を示す図である。 図１８は、実施例３における光送信デバイスの他の例を示す図である。 図１９は、光送信デバイスの他の例を示す図である。

以下に、本願が開示する光デバイスの実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は、開示の技術を限定するものではない。

［光送受信装置１０の構成］
図１は、光送受信装置１０の一例を示す図である。本実施例における光送受信装置１０は、光送受信部１１、ＬＤ（Laser Diode）１２、およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３を備える。光送受信部１１は、光送信デバイス２０および光受信デバイス３０を有する。光送信デバイス２０および光受信デバイス３０は、光デバイスの一例である。

光送信デバイス２０は、ＬＤ１２から供給された光を、ＤＳＰ１３から出力された送信信号に基づいて変調する。そして、光送信デバイス２０は、送信信号に応じて変調された光信号（Ｔｘ＿ｏｕｔ）を出力する。光受信デバイス３０は、光信号（Ｒｘ＿ｉｎ）を受光する。受光された光信号は、偏波分離され、ＬＤ１２から供給された光を用いて復調され、電気信号に変換されてＤＳＰ１３へ出力される。

［光送信デバイス２０の構成］
図２は、実施例１における光送信デバイス２０の一例を示す図である。光送信デバイス２０は、ＸＩ変調器２１−１、ＸＱ変調器２１−２、ＹＩ変調器２１−３、およびＹＱ変調器２１−４を有する。また、光送信デバイス２０は、ＶＯＡ２４−１、ＶＯＡ２４−２、ＰＲ２５、ＥＯポリマー２７、ｍＰＤ２８−１、ｍＰＤ２８−２、およびＰＢＣ２９を有する。ＶＯＡはVariable Optical Attenuatorの略であり、ＰＲはPolarization Rotatorの略であり、ｍＰＤはmonitor PhotoDiodeの略であり、ＰＢＣはPolarization Beam Combinerの略である。

なお、以下では、ＸＩ変調器２１−１、ＸＱ変調器２１−２、ＹＩ変調器２１−３、およびＹＱ変調器２１−４のそれぞれを区別することなく総称する場合に変調器２１と記載する。また、以下では、ＶＯＡ２４−１およびＶＯＡ２４−２のそれぞれを区別することなく総称する場合にＶＯＡ２４と記載し、ｍＰＤ２８−１およびｍＰＤ２８−２のそれぞれを区別することなく総称する場合にｍＰＤ２８と記載する。また、図２では、図面の見やすさの観点から、ＥＯポリマー２７にハンチングが施されている。

変調器２１、ＶＯＡ２４、ＰＲ２５、ＥＯポリマー２７、ｍＰＤ２８、およびＰＢＣ２９は、基板Ｗ上に形成されている。また、基板Ｗ上には、光信号を伝搬する導波路２３が形成されている。ＬＤ１２から出力された光は、導波路２３の入力端２３０から入力され、導波路２３を介してそれぞれの変調器２１に入力される。それぞれの変調器２１には、電気信号である送信信号を伝送する信号配線２２０と、グランドに接続されるグランド配線２２１と、信号配線２２０とグランド配線２２１の間に配置されたＥＯポリマー２７とが、導波路２３に沿って配置されている。

信号配線２２０およびグランド配線２２１の両端には、パッド２２２が設けられている。信号配線２２０の入力端（図２の下方）に設けられたパッド２２２には、ボンディングワイヤによって、光送信デバイス２０に送信信号に基づく電気信号を供給するドライバ回路等が設けられた外部基板の信号配線のパッドが接続されている。また、信号配線２２０の終端（図２の上方）に設けられたパッド２２２には、ボンディングワイヤによって、終端抵抗が設けられた終端基板のパッドが接続されている。また、グランド配線２２１の一端（図２の下方）に設けられたパッド２２２には、ボンディングワイヤによって、外部基板のグランドに接続されているパッドが接続されている。また、グランド配線２２１の他端（図２の上方）に設けられたパッド２２２には、ボンディングワイヤによって、終端基板のグランドに接続されているパッドが接続されている。

それぞれの変調器２１では、信号配線２２０とグランド配線２２１との間に印加される電圧に応じて信号配線２２０とグランド配線２２１の間に配置されたＥＯポリマー２７の屈折率が変化する。これにより、ＥＯポリマー２７に沿って配置された導波路２３内を伝搬する光の位相が変化する。信号配線２２０に印加される電圧を送信信号に応じて変化させることにより、送信信号に応じて光を変調することができる。それぞれの変調器２１において、送信信号は、光の入力端側の信号配線２２０に設けられたパッド２２２を介して供給される。

［変調器２１の構造］
図３は、変調器２１の構造の一例を示す図である。図４は、変調器２１の構造の一例を示すＸ−Ｘ断面図である。図３のＸ−Ｘ断面が図４に対応する。変調器２１は、信号配線２２０、グランド配線２２１、半導体層２１０、およびシリコン層２１１を備える。信号配線２２０、グランド配線２２１、半導体層２１０、およびシリコン層２１１は、導波路２３に沿って配置されている。本実施例における変調器２１は、電気信号によってＥＯポリマー２７の屈折率を変化させることで導波路２３を伝搬する光の位相を変化させることにより導波路２３を伝搬する光を変調する光変調器である。なお、図３では、図面の見やすさの観点から、ＥＯポリマー２７にハンチングが施されている。

例えば図４に示されるように、３つの半導体層２１０および２つのシリコン層２１１は、単結晶シリコン等の基板Ｗ上に積層されたＢＯＸ（Buried OXide）層５１上に形成されている。２つのシリコン層２１１のうち、一方のシリコン層２１１の上には、ＥＯポリマー２７が配置される溝２１２が形成されている。溝２１２には、溝２６が連通しており、溝２６を介して液体状のＥＯポリマー２７が流れ込む。溝２６は、中継溝の一例である。また、溝２１２から溢れたＥＯポリマー２７は、溝２６へ流れ出る。半導体層２１０の上には、酸化シリコン等の絶縁層５３が積層されており、信号配線２２０およびグランド配線２２１は、絶縁層５３上に形成されている。

本実施例において、半導体層２１０は、例えばリン等のｎ型の不純物が高濃度に添加されたシリコンである。なお、半導体層２１０は、例えばボロン等のｐ型の不純物が低濃度に添加されたシリコンであってもよい。シリコン層２１１は、例えばシリコンで形成されており、導波路２３として機能する。

導波路２３に沿ってシリコン層２１１の両脇に配置された２つの半導体層２１０のうち、一方の半導体層２１０には、金属を含む材料で構成されたコンタクト２２５を介して信号配線２２０が接続されている。また、他方の半導体層２１０には、金属を含む材料で構成されたコンタクト２２６を介してグランド配線２２１が接続されている。

図１に戻って説明を続ける。それぞれの変調器２１によって変調された光信号は、ＶＯＡ２４によって強度が調整される。ＶＯＡ２４から出力された光信号は、ｍＰＤ２８によって受光される。ＶＯＡ２４は、ｍＰＤ２８の受光電流に応じて、光信号の強度を調整する。

ＰＲ２５は、ＶＯＡ２４−２によって強度が調整された光信号の偏光面を回転させる。ＶＯＡ２４−１によって強度が調整された光信号は、偏光面が回転された光信号とＰＢＣ２９によって合成され、光信号（Ｔｘ＿ｏｕｔ）として導波路２３の出力端２３１から出力される。

本実施例において、ＥＯポリマー２７は、溝２６内に配置されている。溝２６は、溝２６０、溝２６１−１〜２６１−３、および溝２６２を含む。溝２６０の一端は、液体状のＥＯポリマー２７が供給される溝である供給プール２７０に連通しており、溝２６０の他端は、ＥＯポリマー２７が配置されるＹＱ変調器２１−４内の溝２１２に連通している。供給プール２７０の幅は、変調器２１内の溝２１２の幅よりも広い。溝２６０は、第１の中継溝の一例であり、ＹＱ変調器２１−４は、第１の光変調器の一例であり、供給プール２７０は、第１の終端溝の一例である。

ＥＯポリマー２７が配置されるＹＱ変調器２１−４内の溝２１２と、ＥＯポリマー２７が配置されるＹＩ変調器２１−３内の溝２１２は、溝２６１−１を介して連通している。溝２６１−１は、第２の中継溝の一例であり、ＹＩ変調器２１−３は、第２の光変調器の一例である。また、ＥＯポリマー２７が配置されるＹＩ変調器２１−３内の溝２１２と、ＥＯポリマー２７が配置されるＸＱ変調器２１−２内の溝２１２は、溝２６１−２を介して連通している。溝２６１−２は、第３の中継溝の一例である。また、ＥＯポリマー２７が配置されるＸＱ変調器２１−２内の溝２１２と、ＥＯポリマー２７が配置されるＸＩ変調器２１−１内の溝２１２は、溝２６１−３を介して連通している。

溝２６２の一端は、液体状のＥＯポリマー２７が溜まる溝である終端プール２７１に連通しており、溝２６２の他端は、ＥＯポリマー２７が配置されるＸＩ変調器２１−１内の溝２１２に連通している。終端プール２７１の幅は、変調器２１内の溝２１２の幅よりも広い。終端プール２７１は、第２の終端溝の一例である。

それぞれの変調器２１内の溝２１２にＥＯポリマー２７が配置される場合、ディスペンサによって液体状のＥＯポリマー２７が供給プール２７０に供給される。供給プール２７０に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６０内を流れ、ＹＱ変調器２１−４内の溝２１２に流れ込む。そして、ＹＱ変調器２１−４内の溝２１２から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６１−１内を流れ、ＹＩ変調器２１−３内の溝２１２に流れ込む。そして、ＹＩ変調器２１−３内の溝２１２溝から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６１−２内を流れ、ＸＱ変調器２１−２内の溝２１２に流れ込む。そして、ＸＱ変調器２１−２内の溝２１２から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６１−３内を流れ、ＸＩ変調器２１−１内の溝２１２に流れ込む。そして、ＸＩ変調器２１−１内の溝２１２から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６２内を流れ、終端プール２７１に流れ込む。

終端プール２７１内にＥＯポリマー２７が流れ込むということは、それぞれの変調器２１内の溝２１２にＥＯポリマー２７が配置されたことを意味する。そのため、終端プール２７１内にＥＯポリマー２７が流れ込んだか否かを確認することにより、それぞれの変調器２１内の溝２１２にＥＯポリマー２７が配置されたか否かを容易に判定することができる。その後、アニール等により、それぞれの変調器２１の溝２１２内に流れ込んだ液体状のＥＯポリマー２７が硬化される。

なお、それぞれの変調器２１内の溝２１２にＥＯポリマー２７が配置される際に、液体状のＥＯポリマー２７が溝２６から溢れると、溢れ出たＥＯポリマー２７がパッド２２２等に付着する場合がある。パッド２２２にＥＯポリマー２７が付着すると、パッド２２２とボンディングワイヤとの密着性が低下し、接触不良が生じる場合がある。そこで、本実施例における終端プール２７１の幅は、変調器２１内の溝２１２の幅よりも広い。これにより、それぞれの変調器２１内の溝２１２に液体状のＥＯポリマー２７が配置された後に流れ込む溝の容積を大きくすることで、ＥＯポリマー２７が溝２６から溢れることを抑制することができる。これにより、パッド２２２とボンディングワイヤと接触不良を抑制することができる。

ここで、光送信デバイス２０の小型化が進むと、光送信デバイス２０内においてＥＯポリマー２７が配置される変調器２１内の溝２１２が小さくなる。溝２１２が小さくなると、より先端が細いノズルを用いて液体状のＥＯポリマー２７が溝２１２に塗布されることになる。しかし、溝２１２が小さくなると、細いノズルの先端と溝２１２との位置合わせが難しくなる。また、ノズルの先端が細い場合、液体状のＥＯポリマー２７の粘度によっては、ノズルの先端からＥＯポリマー２７が連続して一定量吐出されず、溝２１２に十分な量のＥＯポリマー２７が塗布されない恐れがある。溝２１２に十分な量のＥＯポリマーが塗布されない場合、導波路２３を伝搬する光の位相の変化量が小さくなってしまい、変調後の光信号の周波特性が劣化する場合がある。

そこで、本実施例では、それぞれの変調器２１内の溝２１２が溝２６によって直列に連結され、溝２６の端部に設けられた供給プール２７０から液体状のＥＯポリマー２７が供給される。供給プール２７０の幅は、変調器２１内の溝２１２の幅よりも広い。そのため、液体状のＥＯポリマー２７を供給するディスペンサのノズルの先端の位置合わせが容易になる。また、先端がそれほど細くないノズルを有するディスペンサを用いてＥＯポリマー２７を塗布することができるため、ノズルの先端からＥＯポリマー２７を容易に吐出することができる。これにより、それぞれの変調器２１内の溝２１２に十分な量のＥＯポリマー２７が配置されるため、小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制することができる。

［光送信デバイス２０の製造手順］
次に、光送信デバイス２０の製造手順について図５〜図１１を参照しながら説明する。図５〜図１１は、光送信デバイス２０の製造過程の一例を示す図である。図５〜図１１では、光送信デバイス２０の中の変調器２１の製造過程について例示されている。

まず、例えば図５に示されるように、基板Ｗ上にＢＯＸ層５１が積層され、ＢＯＸ層５１上にシリコン層２１１が積層される。そして、シリコン層２１１上にレジスト５５が積層され、半導体層２１０が配置される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、例えば図６に示されるように、レジスト５５で覆われていないシリコン層２１１の領域に、例えばリン等のｎ型の不純物のイオンが注入される。これにより、ｎ型の不純物が高濃度に添加された半導体層２１０が形成される。そして、レジスト５５が除去される。

次に、再びシリコン層２１１上にレジスト５５が積層され、導波路２３となるシリコン層２１１の部分の両脇の領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、レジスト５５で覆われていない半導体層２１０およびシリコン層２１１の領域がエッチングされる。これにより、例えば図７に示されるように、導波路２３となるシリコン層２１１の部分に沿って凹部６０が形成される。そして、レジスト５５が除去される。

次に、例えば図８に示されるように、半導体層２１０およびシリコン層２１１を覆うように絶縁層５３が積層される。そして、絶縁層５３上にレジスト５５が積層され、コンタクト２２５およびコンタクト２２６が形成される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、レジスト５５で覆われていない領域がエッチングされることにより、例えば図９に示されるように、絶縁層５３に凹部６１が形成される。そして、レジスト５５が除去される。

次に、凹部６１内に金属を含む配線材料が埋め込まれ、配線材料がパターニングされる。これにより、例えば図１０に示されるように、信号配線２２０、グランド配線２２１、コンタクト２２５、およびコンタクト２２６が形成される。

次に、再びレジスト５５が積層され、溝２１２が形成される領域が露出するようにレジスト５５がパターニングされる。そして、レジスト５５で覆われていない領域がエッチングされることにより、例えば図１１に示されるように、溝２１２が形成される。そして、レジスト５５が除去される。

次に、供給プール２７０に液体状のＥＯポリマー２７が供給されることにより、溝２６を介して、変調器２１の溝２１２内にＥＯポリマー２７が供給される。そして、例えば基板Ｗがアニールされることにより、溝２１２内のＥＯポリマー２７が硬化される。これにより、例えば図４に示した変調器２１が形成される。

［実施例１の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の光送信デバイス２０は、変調器２１と、溝２６と、供給プール２７０とを有する。変調器２１は、基板Ｗに形成された導波路２３上に形成された溝２１２であって、ＥＯポリマー２７が配置された溝２１２を有する。また、変調器２１は、電気信号によって溝２１２に配置されたＥＯポリマー２７の屈折率を変化させることで導波路２３を伝搬する光の位相を変化させることにより導波路２３を伝搬する光を変調する。供給プール２７０は、基板Ｗ上に形成され、溝２１２よりも幅が広い。溝２６は、基板Ｗ上に形成され、溝２１２と供給プール２７０とに連通する。また、溝２６および供給プール２７０には、ＥＯポリマー２７が配置されている。これにより、液体状のＥＯポリマー２７を供給するディスペンサのノズルの先端の位置合わせが容易になる。また、先端がそれほど細くないノズルを有するディスペンサを用いてＥＯポリマー２７を塗布することができるため、ノズルの先端からＥＯポリマー２７を容易に吐出することができる。これにより、それぞれの変調器２１内の溝２１２に十分な量のＥＯポリマー２７が配置されるため、小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制することができる。

また、上記した実施例１の光送信デバイス２０において、変調器２１には、ＹＩ変調器２１−３およびＹＱ変調器２１−４が含まれる。溝２６には、供給プール２７０とＹＱ変調器２１−４の溝２１２とに連通する溝２６０と、ＹＱ変調器２１−４の溝２１２とＹＩ変調器２１−３の溝２１２とに連通する溝２６１−１とが含まれる。これにより、複数の変調器２１内に十分な量のＥＯポリマー２７を容易に配置することができる。これにより、光送信デバイス２０の小型化に伴う光信号の周波特性の劣化を抑制することができる。

また、上記した実施例１の光送信デバイス２０において、溝２６には、ＹＩ変調器２１−３の溝２１２に連通する溝２６１−２がさらに含まれる。ＹＩ変調器２１−３の溝２１２には、溝２６１−２を介して溝２１２よりも幅が広い終端プール２７１が連通している。終端プール２７１内に液体状のＥＯポリマー２７が流れ込んだか否かを確認することにより、それぞれの変調器２１内の溝２１２にＥＯポリマー２７が配置されたか否かを容易に判定することができる。

実施例１における光送信デバイス２０では、溝２６を介して、複数の変調器２１の溝２１２が供給プール２７０および終端プール２７１に直列に連通する。そのため、液体状のＥＯポリマー２７の粘度が高い場合には、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされるまでに要する時間が長くなる場合がある。そこで、本実施例２では、溝２６を介して、複数の変調器２１の溝２１２が供給プール２７０および終端プール２７１に並列に連通する。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされるまでに要する時間を短縮することができる。

［光送信デバイス２０の構成］
図１２は、実施例２における光送信デバイス２０の一例を示す図である。なお、以下に説明する点を除き、図１２において、図２と同じ符号が付された部材は、図２において説明された部材と同様であるため、重複する説明を省略する。

本実施例において、溝２６は、溝２６３、溝２６４−１〜２６４−４、溝２６５、および溝２６６−１〜２６６−４を有する。溝２６３の端部には、変調器２１内の溝２１２よりも幅が広い溝である供給プール２７０が連通している。溝２６３には、溝２６４−１〜２６４−４の一端がそれぞれ連通している。溝２６４−１の他端は、ＹＱ変調器２１−４内の溝２１２に連通している。溝２６４−２の他端は、ＹＩ変調器２１−３内の溝２１２に連通している。溝２６４−３の他端は、ＸＱ変調器２１−２内の溝２１２に連通している。溝２６４−４の他端は、ＸＩ変調器２１−１内の溝２１２に連通している。

供給プール２７０に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６３を流れ、溝２６４−１〜２６４−４を介して、それぞれの変調器２１の溝２１２に供給される。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされるまでに要する時間を短縮することができる。溝２６３は、第１の共通溝の一例であり、溝２６４−１は、第１の分岐溝の一例であり、溝２６４−２は、第２の分岐溝の一例である。

また、溝２６５の端部には、変調器２１内の溝２１２よりも幅が広い終端プール２７１が連通している。溝２６５には、溝２６６−１〜２６６−４の一端がそれぞれ連通している。溝２６６−１の他端は、ＸＩ変調器２１−１内の溝２１２に連通している。溝２６６−２の他端は、ＸＱ変調器２１−２内の溝２１２に連通している。溝２６６−３の他端は、ＹＩ変調器２１−３内の溝２１２に連通している。溝２６６−４の他端は、ＹＱ変調器２１−４内の溝２１２に連通している。

それぞれの変調器２１内の溝２１２から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６６−１〜２６６−４にそれぞれ流れ込む。溝２６６−１〜２６６−４のそれぞれに流れ込んだ液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６５を介して、終端プール２７１に流れ込む。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされたか否かを迅速に確認することができる。溝２６５は、第２の共通溝の一例であり、溝２６６−４は、第３の分岐溝の一例であり、溝２６６−３は、第４の分岐溝の一例である。

［実施例２の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の光送信デバイス２０において、変調器２１には、ＹＩ変調器２１−３とＹＱ変調器２１−４とが含まれている。また、溝２６には、溝２６３と、溝２６４−１と、溝２６４−２とが含まれる。溝２６３は、供給プール２７０に連通している。溝２６４−１は、一端が溝２６３に連通しており、他端がＹＱ変調器２１−４の溝２１２に連通している。溝２６４−２は、一端が溝２６３に連通しており、他端がＹＩ変調器２１−３の溝２１２に連通している。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされるまでに要する時間を短縮することができる。

また、上記した実施例２の光送信デバイス２０において、溝２６には、溝２６５と、溝２６６−３と、溝２６６−４がさらに含まれる。溝２６６−４の一端は溝２６５に連通しており、溝２６６−４の他端はＹＱ変調器２１−４の溝２１２に連通している。溝２６６−３の一端は溝２６５に連通しており、溝２６６−３の他端はＹＩ変調器２１−３の溝２１２に連通している。溝２６５の端部には、変調器２１内の溝２１２よりも幅が広い終端プール２７１が連通している。ＹＩ変調器２１−３およびＹＱ変調器２１−４の溝２１２から溢れた液体状のＥＯポリマー２７は、それぞれ、溝２６６−３および溝２６６−４を介して終端プール２７１に溜まる。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされたか否かを迅速に確認することができる。

実施例２における光送信デバイス２０では、溝２６３および溝２６５の幅は一定である。これに対し、本実施例３では、供給プール２７０から離れるほど溝２６３の幅が狭くなり、終端プール２７１に近づくほど溝２６５の幅が広くなる。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２がＥＯポリマー２７で満たされるまでに要する時間をさらに短縮することができる。また、溝２６５内においてＥＯポリマー２７が溢れることを防止することができる。

［光送信デバイス２０の構成］
図１３は、実施例３における光送信デバイス２０の一例を示す図である。なお、以下に説明する点を除き、図１３において、図２または図１２と同じ符号が付された部材は、図２または図１２において説明された部材と同様であるため、重複する説明を省略する。

本実施例において、溝２６は、溝２６３、溝２６４−１〜２６４−４、溝２６５、および溝２６６−１〜２６６−４を有する。溝２６３の端部には、変調器２１内の溝２１２よりも幅が広い供給プール２７０が連通している。溝２６３には、溝２６４−１〜２６４−４の一端がそれぞれ連通している。溝２６５の端部には、変調器２１内の溝２１２よりも幅が広い終端プール２７１が連通している。溝２６５には、溝２６６−１〜２６６−４の一端がそれぞれ連通している。なお、以下では、溝２６４−１〜２６４−４のそれぞれを区別することなく総称する場合に溝２６４と記載し、溝２６６−１〜２６６−４のそれぞれを区別することなく総称する場合に溝２６６と記載する。

図１４は、溝２６３の幅の一例を説明するための拡大図である。例えば図１４に示されるように、供給プール２７０と溝２６３とが連通する位置（以下、連通位置と記載する）と、溝２６４−１と溝２６３との連通位置との間の溝２６３の範囲をＲ１と定義する。また、溝２６４−１と溝２６３との連通位置と、溝２６４−２と溝２６３との連通位置との間の溝２６３の範囲をＲ２と定義する。また、溝２６４−２と溝２６３との連通位置と、溝２６４−３と溝２６３との連通位置との間の溝２６３の範囲をＲ３と定義する。また、溝２６４−３と溝２６３との連通位置と、溝２６４−４と溝２６３との連通位置との間の溝２６３の範囲をＲ４と定義する。

例えば図１４に示されるように、範囲Ｒ１における溝２６３の幅Ｗ１は、範囲Ｒ２における溝２６３の幅Ｗ２よりも広い。また、範囲Ｒ２における溝２６３の幅Ｗ２は、範囲Ｒ３における溝２６３の幅Ｗ３よりも広い。また、範囲Ｒ３における溝２６３の幅Ｗ３は、範囲Ｒ４における溝２６３の幅Ｗ４よりも広い。このように、本実施例３では、溝２６３に沿って供給プール２７０から離れる方向において、溝２６３と溝２６４との連通位置を通過するたびに溝２６３の幅が狭くなっている。これにより、供給プール２７０に供給された液体状のＥＯポリマー２７が溝２６３内を流れ、溝２６３と溝２６４との連通位置を通過する際に、ＥＯポリマー２７の液面の低下が抑制される。そのため、溝２６３内を流れるＥＯポリマー２７の流速の低下を抑制することができる。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２にＥＯポリマー２７を迅速に配置することができる。

図１５は、溝２６５の幅の一例を説明するための拡大図である。例えば図１５に示されるように、終端プール２７１と溝２６５との連通位置と、溝２６６−１と溝２６５との連通位置との間の溝２６５の範囲をＲ１’と定義する。また、溝２６６−１と溝２６５との連通位置と、溝２６６−２と溝２６５との連通位置との間の溝２６５の範囲をＲ２’と定義する。また、溝２６６−２と溝２６５との連通位置と、溝２６６−３と溝２６５との連通位置との間の溝２６５の範囲をＲ３’と定義する。また、溝２６６−３と溝２６５との連通位置と、溝２６６−４と溝２６５との連通位置との間の溝２６５の範囲をＲ４’と定義する。

例えば図１５に示されるように、範囲Ｒ１’における溝２６５の幅Ｗ１’は、範囲Ｒ２’における溝２６５の幅Ｗ２’よりも広い。また、範囲Ｒ２’における溝２６５の幅Ｗ２’は、範囲Ｒ３’における溝２６５の幅Ｗ３’よりも広い。また、範囲Ｒ３’における溝２６５の幅Ｗ３’は、範囲Ｒ４’における溝２６５の幅Ｗ４’よりも広い。このように、本実施例３では、溝２６５に沿って終端プール２７１に近づく方向において、溝２６５と溝２６６との連通位置を通過するたびに溝２６５の幅が広くなっている。これにより、それぞれの溝２６６−１〜２６６−４を介して液体状のＥＯポリマー２７が溝２６５内に流れ込む際に、溝２６５内においてＥＯポリマー２７が溢れることを防止することができる。

［実施例３の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の光送信デバイス２０において、溝２６４−１の一端は、溝２６４−２と溝２６３との連通位置よりも供給プール２７０側の溝２６３に連通している。また、溝２６４−１と溝２６３との連通位置と、供給プール２７０との間の範囲Ｒ１における溝２６３の幅Ｗ１は、溝２６４−２と溝２６３との連通位置と、溝２６４−１と溝２６３との連通位置との間の範囲Ｒ２における溝２６３の幅Ｗ２よりも広い。これにより、供給プール２７０に供給された液体状のＥＯポリマー２７が溝２６３内を流れ、溝２６３と溝２６４との連通位置を通過する際に、ＥＯポリマー２７の液面の低下が抑制される。そのため、溝２６３内を流れるＥＯポリマー２７の流速の低下を抑制することができる。これにより、それぞれの変調器２１の溝２１２にＥＯポリマー２７を迅速に配置することができる。

また、上記した実施例３の光送信デバイス２０において、溝２６６−３の一端は、溝２６６−４と溝２６５との連通位置よりも終端プール２７１側の溝２６５に連通している。また、溝２６６−３と溝２６５との連通位置と、終端プール２７１との間の範囲Ｒ１’〜Ｒ３’における溝２６５の幅は、溝２６６−４と溝２６５との連通位置と、溝２６６−３と溝２６５との連通位置との間の範囲Ｒ４’における溝２６５の幅よりも広い。これにより、それぞれの溝２６６−１〜２６６−４を介して液体状のＥＯポリマー２７が溝２６５内に流れ込む際に、溝２６５内においてＥＯポリマー２７が溢れることを防止することができる。

［その他］
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施例１では、ＸＩ変調器２１−１内の溝２１２に溝２６２を介して終端プール２７１が連通しているが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１６に示されるように、光送信デバイス２０には、溝２６２および終端プール２７１が設けられていなくてもよい。図１６は、実施例１における光送信デバイス２０の他の例を示す図である。これにより、溝２６２および終端プール２７１内に流れ込む分のＥＯポリマー２７の量を削減することができるため、ＥＯポリマー２７の消費量を低減することができる。また、溝２６２および終端プール２７１を配置するためのスペースが不要となるため、光送信デバイス２０をより小型化することができる。

また、上記した実施例２および３では、それぞれの変調器２１内の溝２１２に、溝２６６−１〜２６６−４を介して終端プール２７１が連通しているが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１７および図１８に示されるように、光送信デバイス２０には、溝２６６−１〜２６６−４および終端プール２７１が設けられていなくてもよい。図１７は、実施例２における光送信デバイス２０の他の例を示す図である。図１８は、実施例３における光送信デバイス２０の他の例を示す図である。これにより、溝２６６−１〜２６６−４および終端プール２７１内に流れ込む分のＥＯポリマー２７を削減することができると共に、光送信デバイス２０をより小型化することができる。

なお、図１７および図１８では、溝２６３および溝２６４−１〜２６４−４が、それぞれの変調器２１の入力側に配置されているが、開示の技術はこれに限られない。例えば、溝２６３および溝２６４−１〜２６４−４は、それぞれの変調器２１の終端側に配置されていてもよい。これにより、溝２６３を跨ぐようにパッド２２２に接続される入力側のボンディングワイヤを短くすることができる。これにより、信号配線２２０に入力される送信信号の品質劣化を抑えることができ、送信信号の品質を向上させることができる。

また、供給プール２７０は、例えば図１９に示されるように、溝２６４−１〜２６４−４のそれぞれの端部に設けられてもよい。図１９は、光送信デバイス２０のさらなる他の例を示す図である。供給プール２７０−１に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６４−１を介してＹＱ変調器２１−４の溝２１２に供給される。供給プール２７０−２に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６４−２を介してＹＩ変調器２１−３の溝２１２に供給される。供給プール２７０−３に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６４−３を介してＸＱ変調器２１−２の溝２１２に供給される。供給プール２７０−４に供給された液体状のＥＯポリマー２７は、溝２６４−４を介してＸＩ変調器２１−１の溝２１２に供給される。これにより、供給プール２７０と変調器２１との距離を短くすることができ、それぞれの変調器２１の溝２１２により迅速にＥＯポリマー２７を配置することができる。また、図１９の例では、溝２６３が設けられていないため、溝２６３に流れ込む分のＥＯポリマー２７を削減することができ、ＥＯポリマー２７の消費量を低減することができる。

Ｗ 基板
１０ 光送受信装置
１１ 光送受信部
１２ ＬＤ
１３ ＤＳＰ
２０ 光送信デバイス
２１ 変調器
２１−１ ＸＩ変調器
２１−２ ＸＱ変調器
２１−３ ＹＩ変調器
２１−４ ＹＱ変調器
２１０ 半導体層
２１１ シリコン層
２１２ 溝
２２０ 信号配線
２２１ グランド配線
２２２ パッド
２３ 導波路
２３０ 入力端
２３１ 出力端
２４ ＶＯＡ
２５ ＰＲ
２６ 溝
２６１ 溝
２６２ 溝
２６３ 溝
２６４ 溝
２６５ 溝
２７ ＥＯポリマー
２７０ 供給プール
２７１ 終端プール
２８ ｍＰＤ
２９ ＰＢＣ
３０ 光受信デバイス
５１ ＢＯＸ層
５３ 絶縁層
５５ レジスト
６０ 凹部
６１ 凹部

Claims (7)

1. 基板に形成された導波路上に、長手方向に形成され、ＥＯ（Electro Optic）ポリマーが配置された溝と、電気信号によって前記溝に配置されたＥＯポリマーの屈折率を変化させることで前記導波路を伝搬する光の位相を変化させることにより前記導波路を伝搬する光を変調する光変調器と、を有する光デバイスであって、
   前記基板上に形成され、光の伝搬方向に対して垂直な方向における前記溝よりも広い幅を持つ第１の終端溝と、
   前記基板上に形成され、前記光変調器の溝および前記第１の終端溝に連通する中継溝と
   を有し、
   前記光変調器の溝、前記中継溝、および前記第１の終端溝には、前記ＥＯポリマーが配置されていることを特徴とする光デバイス。
2. 前記光変調器には、第１の光変調器と第２の光変調器とが含まれており、
   前記中継溝には、
   前記第１の終端溝と前記第１の光変調器の溝とに連通する第１の中継溝と、
   前記第１の光変調器の溝と前記第２の光変調器の溝とに連通する第２の中継溝と
   が含まれることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記中継溝には、前記第２の光変調器の溝に連通する第３の中継溝がさらに含まれ、
   前記第２の光変調器の溝には、前記第３の中継溝を介して前記第２の光変調器の溝よりも幅が広い第２の終端溝が連通しており、
   前記第２の終端溝には、前記ＥＯポリマーが配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
4. 前記光変調器には、第１の光変調器と第２の光変調器とが含まれており、
   前記中継溝には、
   前記第１の終端溝に連通している第１の共通溝と、
   一端が前記第１の共通溝に連通しており、他端が前記第１の光変調器の溝に連通している第１の分岐溝と、
   一端が前記第１の共通溝に連通しており、他端が前記第２の光変調器の溝に連通している第２の分岐溝と
   が含まれることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
5. 前記第１の分岐溝の一端は、前記第２の分岐溝と前記第１の共通溝との連通位置よりも前記第１の終端溝側の前記第１の共通溝に連通しており、
   前記第１の分岐溝と前記第１の共通溝との連通位置と、前記第１の終端溝との間の前記第１の共通溝の幅は、前記第２の分岐溝と前記第１の共通溝との連通位置と、前記第１の分岐溝と前記第１の共通溝との連通位置との間の前記第１の共通溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
6. 前記中継溝には、
   第２の共通溝と、
   一端が前記第２の共通溝に連通しており、他端が前記第１の光変調器の溝に連通している第３の分岐溝と、
   一端が前記第２の共通溝に連通しており、他端が前記第２の光変調器の溝に連通している第４の分岐溝と
   がさらに含まれ、
   前記第２の共通溝の端部には、前記第２の光変調器の溝よりも幅が広い第２の終端溝が連通しており、
   前記第２の終端溝には、前記ＥＯポリマーが配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の光デバイス。
7. 前記第４の分岐溝の一端は、前記第３の分岐溝と前記第２の共通溝との連通位置よりも前記第２の終端溝側の前記第２の共通溝に連通しており、
   前記第４の分岐溝と前記第２の共通溝との連通位置と、前記第２の終端溝との間の前記第２の共通溝の幅は、前記第３の分岐溝と前記第２の共通溝との連通位置と、前記第４の分岐溝と前記第２の共通溝との連通位置との間の前記第２の共通溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。

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