JP2022187147A - 光変調器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光導波路部においてコア層を伝搬する光の伝搬損失を低減できる光変調器を提供する。【解決手段】光変調器は、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、第１エリア上に設けられた光変調部と、第２エリア上に設けられた光導波路部とを備える。光変調部は、第１メサ導波路と、第１メサ導波路に接続される電極とを備える。第１メサ導波路は、基板上に設けられたｐ型半導体層と、ｐ型半導体層上に設けられた第１コア層と、第１コア層上に設けられたｎ型半導体層とを備える。光導波路部は、第２メサ導波路を備える。第２メサ導波路は、基板上に設けられた第１クラッド層と、第１クラッド層上に設けられた第２コア層と、第２コア層上に設けられた第２クラッド層とを備える。第２コア層は第１コア層に光学的に結合される。第１クラッド層は、ｐ型ドーパント及びプロトンを含む。第２クラッド層は、ｎ型ドーパントを含む。【選択図】図４
Description
本開示は、光変調器に関する。
特許文献１は、マッハツェンダ干渉計型の位相変調器及び多モード干渉型の光合分波回路を含む光変調器を開示する。
マッハツェンダ変調器は、半絶縁性基板上に設けられた２つのメサ導波路を備える。各メサ導波路は、いわゆるｐｉｎ構造を有する。すなわち、各メサ導波路は、半絶縁性基板上に順に設けられたｎ型半導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半導体層を備える。
ｐｉｎ構造を有するメサ導波路では、一方のメサ導波路のｎ型半導体層と他方のメサ導波路のｎ型半導体層とが、導電層を介して互いに電気的に接続される。一方、ｐ型半導体層はメサ導波路の頂部に位置するので、ｐ型半導体層を広げてｐ型半導体層の抵抗値を低減することは難しい。さらに、通常、ｐ型半導体層を構成する半導体材料の抵抗率は、ｎ型半導体層を構成する半導体材料の抵抗率よりも大きい。したがって、ｐｉｎ構造を有するメサ導波路の抵抗値を低減することは難しい。
そこで、ｐｉｎ構造を有するメサ導波路に代えてｎｉｐ構造を有するメサ導波路を用いることが考えられる。ｎｉｐ構造を有するメサ導波路は、半絶縁性基板上に順に設けられたｐ型半導体層、ｉ型半導体層及びｎ型半導体層を備える。ｐ型半導体層の抵抗値を低減するためには、ｐ型半導体層のドーパント濃度を高くすることが考えられる。しかし、その場合、ｐ型半導体層の光吸収係数が大きくなる。
マッハツェンダ変調器には、パッシブ領域である光導波路部が光学的に結合される。光導波路部は、マッハツェンダ変調器のメサ導波路と同じ構成を有するメサ導波路を備える。光導波路部において、ｐ型半導体層の光吸収係数が大きいと、コア層であるｉ型半導体層から下部クラッド層であるｐ型半導体層に光が染み出す可能性がある。その結果、コア層を伝搬する光の伝搬損失が増加するおそれがある。
本開示は、光導波路部においてコア層を伝搬する光の伝搬損失を低減できる光変調器を提供する。
本開示の一側面に係る光変調器は、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、前記第１エリア上に設けられた光変調部と、前記第２エリア上に設けられた光導波路部と、を備え、前記光変調部は、第１メサ導波路と、前記第１メサ導波路に接続される電極と、を備え、前記第１メサ導波路は、前記基板上に設けられたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に設けられた第１コア層と、前記第１コア層上に設けられたｎ型半導体層と、を備え、前記光導波路部は、第２メサ導波路を備え、前記第２メサ導波路は、前記基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設けられた第２コア層と、前記第２コア層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、前記第２コア層は前記第１コア層に光学的に結合され、前記第１クラッド層は、ｐ型ドーパント及びプロトンを含み、前記第２クラッド層は、ｎ型ドーパントを含む。
本開示によれば、光導波路部においてコア層を伝搬する光の伝搬損失を低減できる光変調器が提供される。
［本開示の実施形態の説明］
一実施形態に係る光変調器は、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、前記第１エリア上に設けられた光変調部と、前記第２エリア上に設けられた光導波路部と、を備え、前記光変調部は、第１メサ導波路と、前記第１メサ導波路に接続される電極と、を備え、前記第１メサ導波路は、前記基板上に設けられたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に設けられた第１コア層と、前記第１コア層上に設けられたｎ型半導体層と、を備え、前記光導波路部は、第２メサ導波路を備え、前記第２メサ導波路は、前記基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設けられた第２コア層と、前記第２コア層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、前記第２コア層は前記第１コア層に光学的に結合され、前記第１クラッド層は、ｐ型ドーパント及びプロトンを含み、前記第２クラッド層は、ｎ型ドーパントを含む。
一実施形態に係る光変調器は、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、前記第１エリア上に設けられた光変調部と、前記第２エリア上に設けられた光導波路部と、を備え、前記光変調部は、第１メサ導波路と、前記第１メサ導波路に接続される電極と、を備え、前記第１メサ導波路は、前記基板上に設けられたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に設けられた第１コア層と、前記第１コア層上に設けられたｎ型半導体層と、を備え、前記光導波路部は、第２メサ導波路を備え、前記第２メサ導波路は、前記基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設けられた第２コア層と、前記第２コア層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、前記第２コア層は前記第１コア層に光学的に結合され、前記第１クラッド層は、ｐ型ドーパント及びプロトンを含み、前記第２クラッド層は、ｎ型ドーパントを含む。
上記光変調器によれば、プロトンの注入により第１クラッド層内に生じた欠陥によって、キャリアトラップ準位が生じる。その結果、第１クラッド層内の自由キャリア吸収又はサブバンド間吸収が減少するので、第１クラッド層による光の吸収を抑制できる。よって、光導波路部において第２コア層を伝搬する光の伝搬損失を低減できる。
前記第１クラッド層は、前記第１クラッド層のｐ型ドーパント濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。この場合、第１クラッド層による光の吸収を更に抑制できる。
前記第１クラッド層は、前記第２コア層のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。この場合、第２コア層のプロトン濃度を低減するできる。よって、第２コア層の導電型がｎ型となることを抑制できる。
前記第１クラッド層は、前記第２クラッド層のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。この場合、第２クラッド層のプロトン濃度を低減できる。よって、第２クラッド層の導電型がｉ型となることを抑制できる。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には、互いに交差するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向が必要に応じて示される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は例えば互いに直交している。
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には、互いに交差するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向が必要に応じて示される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は例えば互いに直交している。
図１は、実施形態に係る光変調器を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図１に示される光変調器１０は、例えばＩＱ（In-phase Quadrature）光変調器である。光変調器１０は、Ｚ軸方向に交差する主面１２ａを有する基板１２を備える。主面１２ａは、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２を含む。第２エリアＡ２は第１エリアＡ１に隣接して配置されてもよい。主面１２ａは、第３エリアＡ３、第４エリアＡ４、第５エリアＡ５、第６エリアＡ６及び第７エリアＡ７を更に含んでもよい。第７エリアＡ７、第１エリアＡ１、第２エリアＡ２、第３エリアＡ３、第４エリアＡ４、第５エリアＡ５及び第６エリアＡ６は、互いに隣接してＹ軸方向に順に配列される。各エリアは例えば矩形形状を有する。
光変調器１０は、第１エリアＡ１上に設けられた光変調部Ｒ１と、第２エリアＡ２上に設けられた光導波路部Ｒ２とを備える。光変調器１０は、光変調部Ｒ３，Ｒ５と、光導波路部Ｒ４，Ｒ６，Ｒ７とを更に備えてもよい。光変調部Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５は、電極を含むアクティブ領域であってもよい。光導波路部Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ７は、電極を含まないパッシブ領域であってもよい。光変調部Ｒ３は、第３エリアＡ３上に設けられる。光導波路部Ｒ４は、第４エリアＡ４上に設けられる。光変調部Ｒ５は、第５エリアＡ５上に設けられる。光導波路部Ｒ６は、第６エリアＡ６上に設けられる。光導波路部Ｒ７は、第７エリアＡ７上に設けられる。
光導波路部Ｒ７は、光が入力される入力ポートＰ１を有する。入力ポートＰ１は基板１２の縁に位置する。光導波路部Ｒ７は、光分波器Ｃ１，Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ，Ｃ３ａ，Ｃ３ｂ，Ｃ３ｃ，Ｃ３ｄを含む。各光分波器は、例えば１×２多モード干渉カプラ等の多モード干渉（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）カプラである。光分波器Ｃ１の入力端は、メサ導波路によって入力ポートＰ１に接続される。光分波器Ｃ１の第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路によって光分波器Ｃ２ａ及び光分波器Ｃ２ｂの入力端にそれぞれ接続される。光分波器Ｃ２ａの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路によって光分波器Ｃ３ａ及び光分波器Ｃ３ｂの入力端にそれぞれ接続される。光分波器Ｃ２ｂの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路によって光分波器Ｃ３ｃ及び光分波器Ｃ３ｄの入力端にそれぞれ接続される。
光変調部Ｒ１は、複数のマッハツェンダ変調器ＭＺ１，ＭＺ２，ＭＺ３，ＭＺ４を含んでもよい。マッハツェンダ変調器ＭＺ１，ＭＺ２，ＭＺ３，ＭＺ４は、Ｘ軸方向に順に配列される。マッハツェンダ変調器ＭＺ１は、Ｙ軸方向に延在するメサ導波路Ｍ１，Ｍ２（第１メサ導波路）を含む。マッハツェンダ変調器ＭＺ２は、Ｙ軸方向に延在するメサ導波路Ｍ３，Ｍ４を含む。マッハツェンダ変調器ＭＺ３は、Ｙ軸方向に延在するメサ導波路Ｍ５，Ｍ６を含む。マッハツェンダ変調器ＭＺ４は、Ｙ軸方向に延在するメサ導波路Ｍ７，Ｍ８を含む。メサ導波路Ｍ１からＭ８のそれぞれは、アーム導波路として機能する。
光分波器Ｃ３ａの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２の入力端にそれぞれ接続される。光分波器Ｃ３ｂの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路Ｍ３，Ｍ４の入力端にそれぞれ接続される。光分波器Ｃ３ｃの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路Ｍ５，Ｍ６の入力端にそれぞれ接続される。光分波器Ｃ３ｄの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路Ｍ７，Ｍ８の入力端にそれぞれ接続される。
マッハツェンダ変調器ＭＺ１は、電極Ｅ１，Ｅ２を含む。電極Ｅ１，Ｅ２は、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ接続される。図２に示されるように、例えば電極Ｅ１，Ｅ２には配線Ｅ１ａ，Ｅ２ａがそれぞれ接続される。マッハツェンダ変調器ＭＺ２は、電極Ｅ３，Ｅ４を含む。電極Ｅ３，Ｅ４は、メサ導波路Ｍ３，Ｍ４にそれぞれ接続される。マッハツェンダ変調器ＭＺ３は、電極Ｅ５，Ｅ６を含む。電極Ｅ５，Ｅ６は、メサ導波路Ｍ５，Ｍ６にそれぞれ接続される。マッハツェンダ変調器ＭＺ４は、電極Ｅ７，Ｅ８を含む。電極Ｅ７，Ｅ８は、メサ導波路Ｍ７，Ｍ８にそれぞれ接続される。電極Ｅ３からＥ８には配線がそれぞれ接続される。
光導波路部Ｒ２は、メサ導波路Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ１７，Ｍ１８（第２メサ導波路）を含む。メサ導波路Ｍ１１からＭ１８のそれぞれは、メサ導波路Ｍ１と同様の形状を有する。メサ導波路Ｍ１１からＭ１８の入力端は、メサ導波路Ｍ１からＭ８の出力端にそれぞれ接続される。
光変調部Ｒ３は、メサ導波路Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ２３，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６，Ｍ２７，Ｍ２８を含む。メサ導波路Ｍ２１からＭ２８のそれぞれは、メサ導波路Ｍ１と同様の構成を備える。メサ導波路Ｍ２１からＭ２８の入力端は、メサ導波路Ｍ１１からＭ１８の出力端にそれぞれ接続される。光変調部Ｒ３は、電極Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ１４，Ｅ１５，Ｅ１６，Ｅ１７，Ｅ１８を含む。電極Ｅ１１からＥ１８は、メサ導波路Ｍ２１からＭ２８にそれぞれ接続される。電極Ｅ１１からＥ１８には配線がそれぞれ接続される。
光導波路部Ｒ４は、光合波器Ｃ４ａ，Ｃ４ｂ，Ｃ４ｃ，Ｃ４ｄ及び位相シフト部ＰＳ１，ＰＳ２を含む。各光合波器は、例えば２×１多モード干渉カプラ等の多モード干渉カプラである。光合波器Ｃ４ａの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ２１，Ｍ２２の出力端にそれぞれ接続される。光合波器Ｃ４ｂの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ２３，Ｍ２４の出力端にそれぞれ接続される。光合波器Ｃ４ｃの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ２５，Ｍ２６の出力端にそれぞれ接続される。光合波器Ｃ４ｄの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ２７，Ｍ２８の出力端にそれぞれ接続される。光合波器Ｃ４ｂの出力端は位相シフト部ＰＳ１の入力端に接続される。光合波器Ｃ４ｄの出力端は位相シフト部ＰＳ２の入力端に接続される。位相シフト部ＰＳ１，ＰＳ２は、伝搬する光の位相を例えばπ／２ずらすことができる。
光変調部Ｒ５は、メサ導波路Ｍ３１，Ｍ３２，Ｍ３３，Ｍ３４を含む。メサ導波路Ｍ３１からＭ３４のそれぞれは、メサ導波路Ｍ１と同様の構成を備える。メサ導波路Ｍ３１の入力端は、メサ導波路によって光合波器Ｃ４ａの出力端に接続される。メサ導波路Ｍ３２の入力端は、メサ導波路によって位相シフト部ＰＳ１の出力端に接続される。メサ導波路Ｍ３３の入力端は、メサ導波路によって光合波器Ｃ４ｃの出力端に接続される。メサ導波路Ｍ３４の入力端は、メサ導波路によって位相シフト部ＰＳ２の出力端に接続される。光変調部Ｒ５は、電極Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３，Ｅ２４を含む。電極Ｅ２１からＥ２４は、メサ導波路Ｍ３１からＭ３４にそれぞれ接続される。電極Ｅ２１からＥ２４には配線がそれぞれ接続される。
光導波路部Ｒ６は、例えば２×２多モード干渉カプラ等の多モード干渉カプラＣ５ａ，Ｃ５ｂを含む。多モード干渉カプラＣ５ａの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ３１，Ｍ３２の出力端にそれぞれ接続される。多モード干渉カプラＣ５ａの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路によって出力ポートＰ２，Ｐ３にそれぞれ接続される。多モード干渉カプラＣ５ｂの第１入力端及び第２入力端は、メサ導波路によってメサ導波路Ｍ３３，Ｍ３４の出力端にそれぞれ接続される。多モード干渉カプラＣ５ｂの第１出力端及び第２出力端は、メサ導波路によって出力ポートＰ４，Ｐ５にそれぞれ接続される。出力ポートＰ２からＰ５は基板１２の縁に位置する。
図２及び図４に示されるように、光変調部Ｒ１のメサ導波路Ｍ１，Ｍ２のそれぞれは、基板１２上に設けられ、Ｙ軸方向に沿って延在し、Ｚ軸方向に高さを有する。メサ導波路Ｍ１，Ｍ２は、Ｘ軸方向において互いに離間している。メサ導波路Ｍ１，Ｍ２のそれぞれは、基板１２上に設けられたｐ型半導体層１６と、ｐ型半導体層１６上に設けられた第１コア層１８と、第１コア層１８上に設けられたｎ型半導体層２０とを備える。基板１２とｐ型半導体層１６との間にはｐ型半導体層１４が設けられ得る。ｎ型半導体層２０上にはｎ型半導体層２２が設けられ得る。
ｐ型半導体層１６は下部クラッド層として機能し得る。ｎ型半導体層２０は上部クラッド層として機能し得る。メサ導波路Ｍ１，Ｍ２の第１コア層１８は、Ｘ軸方向において互いに離間して配置されている。Ｙ軸方向に直交するメサ導波路Ｍ１の断面において、光のスポットＳ１は、ｐ型半導体層１６、第１コア層１８及びｎ型半導体層２０にわたって形成される。Ｙ軸方向に直交するメサ導波路Ｍ２の断面において、光のスポットＳ２は、ｐ型半導体層１６、第１コア層１８及びｎ型半導体層２０にわたって形成される。
電極Ｅ１は、メサ導波路Ｍ１のｎ型半導体層２２に接続される。電極Ｅ１は、メサ導波路Ｍ１のｎ型半導体層２２にオーミック接触する。同様に、電極Ｅ２は、メサ導波路Ｍ２のｎ型半導体層２２に接続される。電極Ｅ２は、メサ導波路Ｍ２のｎ型半導体層２２にオーミック接触する。ｎ型半導体層２２は、ｎ型コンタクト層として機能し得る。電極Ｅ１，Ｅ２には差動信号が供給される。ｐ型半導体層１４には、例えばグランド電位を提供する電極が接続されてもよい。ｐ型半導体層１４は、ｐ型コンタクト層として機能し得る。
基板１２の主面１２ａ、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２の側面上には、例えば無機材料を含む絶縁膜３０が設けられ得る。メサ導波路Ｍ１，Ｍ２を埋め込むように、絶縁膜３０上に埋込領域３２が設けられ得る。埋込領域３２は例えば樹脂を含む。絶縁膜３０は、埋込領域３２上に設けられ得る。
基板１２は、例えば半絶縁性半導体基板である。基板１２は、絶縁性ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。基板１２は、例えば鉄（Ｆｅ）がドープされたＩｎＰを含む。基板１２のドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。
ｐ型半導体層１４は、図２に示されるように、第１コア層１８と基板１２との間に位置する第１部分１４ａと、第１部分１４ａの両側に位置する一対の第２部分１４ｂとを備える。第１部分１４ａ及び一対の第２部分１４ｂは、Ｙ軸方向に延在している。したがって、ｐ型半導体層１４の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第１コア層１８の幅よりも大きくなっている。メサ導波路Ｍ１のｐ型半導体層１４とメサ導波路Ｍ２のｐ型半導体層１４とは、互いに接続されている。本実施形態において、メサ導波路Ｍ１のｐ型半導体層１４とメサ導波路Ｍ２のｐ型半導体層１４とは、互いに接続されて単一の半導体層を形成している。ｐ型半導体層１４は、一対の第２部分１４ｂを備えなくてもよい。この場合、基板１２とｐ型半導体層１４との間に設けられた半導体層又は導電層によって、メサ導波路Ｍ１のｐ型半導体層１４とメサ導波路Ｍ２のｐ型半導体層１４とを互いに電気的に接続できる。
ｐ型半導体層１４は、ｐ型ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｐ型半導体層１４は、例えば亜鉛（Ｚｎ）がドープされたＩｎＧａＡｓ又はＩｎＰを含む。ｐ型半導体層１４は、ｐ型半導体層１６のドーパント濃度よりも大きいドーパント濃度を有する。ｐ型半導体層１４のドーパント濃度は、ｐ型半導体層１６のドーパント濃度の１０倍以上であり得る。ｐ型半導体層１４のドーパント濃度は、５×１０１８ｃｍ－３以上又は１×１０１９ｃｍ－３以上であり得る。ｐ型半導体層１４の厚みＴ１は、例えば０．５μｍ以上２．０μｍ以下である。
ｐ型半導体層１６は、第１コア層１８とｐ型半導体層１４との間に位置する第１部分１６ａと、第１部分１６ａの両側に位置する一対の第２部分１６ｂとを備える。第１部分１６ａの厚みは、第２部分１６ｂの厚みよりも大きい。第１部分１６ａ及び一対の第２部分１６ｂは、Ｙ軸方向に延在している。したがって、ｐ型半導体層１６の幅は、第１コア層１８の幅よりも大きくなっている。メサ導波路Ｍ１のｐ型半導体層１６とメサ導波路Ｍ２のｐ型半導体層１６とは、互いに接続されている。本実施形態において、メサ導波路Ｍ１のｐ型半導体層１６とメサ導波路Ｍ２のｐ型半導体層１６とは、互いに接続されて単一の半導体層を形成している。ｐ型半導体層１６は、一対の第２部分１６ｂを備えなくてもよい。
ｐ型半導体層１６は、ｐ型ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｐ型半導体層１６は、ｐ型半導体層１４の半導体材料とは異なる半導体材料を含み得る。ｐ型半導体層１６は、例えばＺｎがドープされたＩｎＰを含む。ｐ型半導体層１６のドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上２×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。ｐ型半導体層１６の厚みＴ２（第１部分１６ａの厚み）は、ｐ型半導体層１４の厚みＴ１より大きくてもよく、例えば１．０μｍ以上３．０μｍ以下である。
第１コア層１８は、ｉ型の半導体層すなわちアンドープ半導体層である。第１コア層１８は、多重量子井戸構造を有し得る。第１コア層１８は、例えばＡｌＧａＩｎＡｓ系のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。第１コア層１８の幅は例えば１．５μｍ以下である。
ｎ型半導体層２０は、ｎ型ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｎ型半導体層２０は、例えばＳｉがドープされたＩｎＰを含む。ｎ型半導体層２０のドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上２×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。ｎ型半導体層２０の厚みは、例えば１．０μｍ以上３．０μｍ以下である。
ｎ型半導体層２２は、ｎ型ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｎ型半導体層２２は、ｎ型半導体層２０の半導体材料とは異なる半導体材料を含み得る。ｎ型半導体層２２は、例えばＳｉがドープされたＩｎＧａＡｓ又はＩｎＰを含む。ｎ型半導体層２２は、ｎ型半導体層２０のドーパント濃度よりも大きいドーパント濃度を有する。ｎ型半導体層２２のドーパント濃度は、１×１０１８ｃｍ－３以上又は１×１０１９ｃｍ－３以上であり得る。ｎ型半導体層２２の厚みは、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。
図３及び図４に示されるように、光導波路部Ｒ２のメサ導波路Ｍ１１，Ｍ１２のそれぞれは、基板１２上に設けられた第１クラッド層１１６と、第１クラッド層１１６上に設けられた第２コア層１１８と、第２コア層１１８上に設けられた第２クラッド層１２０とを備える。基板１２と第１クラッド層１１６との間にはｐ型半導体層１４が設けられ得る。第２クラッド層１２０上にはｎ型半導体層１２２が設けられ得る。ｎ型半導体層１２２には電極が接続されていない。
第２コア層１１８は、第１コア層１８に光学的に結合される。第２コア層１１８は、第１コア層１８の材料と同じ材料を含んでもよい。第２コア層１１８の導電型はｉ型であってもよい。第２コア層１１８は、プロトンを更に含んでもよい。第２コア層１１８のプロトン濃度は、５×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。
第１クラッド層１１６は、プロトンを更に含むこと以外はｐ型半導体層１６と同じ構成（材料及び形状）を備えてもよい。第１クラッド層１１６の導電型はｉ型であってもよい。第１クラッド層１１６は、第２コア層１１８とｐ型半導体層１４との間に位置する第１部分１１６ａと、第１部分１１６ａの両側に位置する一対の第２部分１１６ｂとを備える。第１クラッド層１１６のｐ型ドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上２×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。第１クラッド層１１６のプロトン濃度は、１×１０１８ｃｍ－３以上５×１０１９ｃｍ－３以下であり得る。
第１クラッド層１１６は、第１クラッド層１１６のｐ型ドーパント濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。第１クラッド層１１６におけるプロトン濃度の最大値は、第１クラッド層１１６におけるｐ型ドーパント濃度の最大値の３倍以上であってもよい。第１クラッド層１１６は、第２コア層１１８のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。第１クラッド層１１６は、第２クラッド層１２０のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有してもよい。第１クラッド層１１６、第２コア層１１８及び第２クラッド層１２０の積層方向（Ｚ軸方向）におけるプロトン濃度のプロファイルは、第１クラッド層１１６においてピークを有してもよい。Ｚ軸方向において、ピークの位置は、第１クラッド層１１６と第２コア層１１８との境界から例えば０．１μｍ以上離れている。Ｚ軸方向において、ピークの位置は、第１クラッド層１１６の中心からの距離が０．１μｍ以下の領域内に位置してもよい。プロトン濃度のプロファイルは、Ｚ軸方向において第２クラッド層１２０から第１クラッド層１１６におけるピークに向かって単調増加してもよい。
第２クラッド層１２０は、ｎ型半導体層２０と同じ構成（材料及び形状）を備えてもよい。第２クラッド層１２０の導電型はｎ型であってもよい。第２クラッド層１２０は、プロトンを更に含んでもよい。第２クラッド層１２０のｎ型ドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上２×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。第２クラッド層１２０のプロトン濃度は、５×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。
ｎ型半導体層１２２は、ｎ型半導体層２２と同じ構成（材料及び形状）を備えてもよい。ｎ型半導体層１２２は、プロトンを更に含んでもよい。ｎ型半導体層１２２のプロトン濃度は、５×１０１８ｃｍ－３以下であり得る。
図４に示されるように、光変調部Ｒ１のメサ導波路Ｍ１，Ｍ２のそれぞれは、第１コア層１８上に設けられた半絶縁性半導体層２６と、半絶縁性半導体層２６上に設けられた半絶縁性半導体層２８とを備えてもよい。ｎ型半導体層２０、半絶縁性半導体層２６及び第２クラッド層１２０は、Ｙ軸方向に順に配列される。ｎ型半導体層２２、半絶縁性半導体層２８及びｎ型半導体層１２２は、Ｙ軸方向に順に配列される。半絶縁性半導体層２８には電極が接続されていない。
半絶縁性半導体層２６は、絶縁性ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。半絶縁性半導体層２６は、例えばＦｅがドープされたＩｎＰを含む。半絶縁性半導体層２８は、絶縁性ドーパントがドープされたＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。半絶縁性半導体層２８は、例えばＦｅがドープされたＩｎＧａＡｓＰを含む。
本実施形態の光変調器１０によれば、プロトンの注入により第１クラッド層１１６内に生じた欠陥によって、キャリアトラップ準位が生じる。その結果、第１クラッド層１１６内の自由キャリア吸収又はサブバンド間吸収が減少するので、第１クラッド層１１６による光の吸収を抑制できる。よって、光導波路部Ｒ２において第２コア層１１８を伝搬する光の伝搬損失を低減できる。
さらに、プロトンの注入により第１クラッド層１１６内に生じた欠陥にｐ型ドーパントがトラップされるので、第１クラッド層１１６中のｐ型ドーパントが第２コア層１１８に向かって熱拡散することを抑制できる。そのため、光変調器１０のデバイス特性の悪化を抑制できる。
第１クラッド層１１６が第１クラッド層１１６のｐ型ドーパント濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する場合、第１クラッド層１１６による光の吸収を更に抑制できる。第１クラッド層１１６の導電型はｉ型となる。
第１クラッド層１１６が、第２コア層１１８のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する場合、第２コア層１１８のプロトン濃度を低減できる。よって、第２コア層１１８の導電型がｎ型となることを抑制できるので、第２コア層１１８における光の伝搬損失を低減できる。
第１クラッド層１１６が、第２クラッド層１２０のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する場合、第２クラッド層１２０のプロトン濃度を低減できる。よって、第２クラッド層１２０の導電型がｉ型となることを抑制できる。
第１クラッド層１１６、第２コア層１１８又は第２クラッド層１２０の導電型は、例えば走査型静電容量顕微鏡法（ＳＣＭ：Scanning Capacitance Microscopy）によって測定可能である。
以下、光変調器１０の評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。
（第１実験）
第１実験の光変調器は、図２から図４に示される光変調部Ｒ１及び光導波路部Ｒ２と同様の構成を有する。具体的には、第１実験の光変調器は以下の構造を有する。
基板１２：ＦｅがドープされたＩｎＰ基板（Ｆｅ濃度１×１０１７ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下）、
ｐ型半導体層１４：ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層。ＺｎがドープされたＩｎＧａＡｓ層（Ｚｎ濃度２×１０１９ｃｍ－３）、
ｐ型半導体層１６：ｐ－ＩｎＰ下部クラッド層。ＺｎがドープされたＩｎＰ層（Ｚｎ濃度２×１０１７ｃｍ－３）、
第１クラッド層１１６：ｉ－ＩｎＰ下部クラッド層。Ｚｎがドープされ、プロトンがイオン注入されたＩｎＰ層、
第１コア層１８及び第２コア層１１８：ｉ－コア層。ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓの多重量子井戸、
ｎ型半導体層２０及び第２クラッド層１２０：Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＰ層（Ｓｉ濃度２×１０１７ｃｍ－３）、
ｎ型半導体層２２及びｎ型半導体層１２２：Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＧａＡｓ層（Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ－３）。
第１実験の光変調器は、図２から図４に示される光変調部Ｒ１及び光導波路部Ｒ２と同様の構成を有する。具体的には、第１実験の光変調器は以下の構造を有する。
基板１２：ＦｅがドープされたＩｎＰ基板（Ｆｅ濃度１×１０１７ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下）、
ｐ型半導体層１４：ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層。ＺｎがドープされたＩｎＧａＡｓ層（Ｚｎ濃度２×１０１９ｃｍ－３）、
ｐ型半導体層１６：ｐ－ＩｎＰ下部クラッド層。ＺｎがドープされたＩｎＰ層（Ｚｎ濃度２×１０１７ｃｍ－３）、
第１クラッド層１１６：ｉ－ＩｎＰ下部クラッド層。Ｚｎがドープされ、プロトンがイオン注入されたＩｎＰ層、
第１コア層１８及び第２コア層１１８：ｉ－コア層。ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓの多重量子井戸、
ｎ型半導体層２０及び第２クラッド層１２０：Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＰ層（Ｓｉ濃度２×１０１７ｃｍ－３）、
ｎ型半導体層２２及びｎ型半導体層１２２：Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＧａＡｓ層（Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ－３）。
第１クラッド層１１６は、ｐ型半導体層１６にプロトンをイオン注入した後に熱処理することによって得られる。熱処理は、３９６℃で９０分行われる。イオン注入後、熱処理前において、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）測定を行った。結果を図５に示す。熱処理後において、ＳＩＭＳ測定を行った。結果を図６に示す。
図５は、イオン注入後、熱処理前におけるプロトン濃度又はｐ型ドーパント濃度と深さとの関係を示すグラフである。図６は、熱処理後におけるプロトン濃度又はｐ型ドーパント濃度と深さとの関係を示すグラフである。各グラフ中、縦軸はプロトン濃度又はｐ型ドーパント濃度を示す。ｐ型ドーパント濃度はＺｎ濃度である。各グラフ中、横軸は、図４のＺ軸方向における光導波路部Ｒ２内の位置（深さ）を示す。深さが０となる位置は、ｎ型半導体層１２２の上面の位置である。図５のグラフには、Ｚｎ濃度のプロファイルＰ１ＺＮ及びプロトン濃度のプロファイルＰ１Ｈが示される。図６のグラフには、Ｚｎ濃度のプロファイルＰ２ＺＮ及びプロトン濃度のプロファイルＰ２Ｈが示される。
図５及び図６のグラフから、熱処理によって第１クラッド層１１６中のプロトン濃度の最大値が低下することが分かる。これは、熱処理によって第１クラッド層１１６中のプロトンが第２コア層１１８及び第２クラッド層１２０に向かって拡散するからである。さらに、図６のグラフから以下のことが分かる。第１クラッド層１１６のプロトン濃度の最大値は、第１クラッド層１１６のｐ型ドーパント濃度の最大値よりも高い。第１クラッド層１１６のプロトン濃度の最大値は、第２コア層１１８のプロトン濃度の最大値及び第２クラッド層１２０のプロトン濃度の最大値よりも高い。
（第２実験）
ＦｅがドープされたＩｎＰ基板上に以下の各層が順に形成された第１メサ導波路構造を準備した。
Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＰ下部クラッド層、
ｉ－コア層（ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓの多重量子井戸、メサ導波路の幅１．８μｍ）、
Ｚｎがドープされ、プロトンがイオン注入されたｉ－ＩｎＰ上部クラッド層、
Ｚｎがドープされたｐ－ＩｎＧａＡｓ層。
ＦｅがドープされたＩｎＰ基板上に以下の各層が順に形成された第１メサ導波路構造を準備した。
Ｓｉがドープされたｎ－ＩｎＰ下部クラッド層、
ｉ－コア層（ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓの多重量子井戸、メサ導波路の幅１．８μｍ）、
Ｚｎがドープされ、プロトンがイオン注入されたｉ－ＩｎＰ上部クラッド層、
Ｚｎがドープされたｐ－ＩｎＧａＡｓ層。
ＩｎＰ上部クラッド層にプロトンがイオン注入されていないこと以外は第１メサ導波路構造と同じ構造を有する第２メサ導波路構造を準備した。第２メサ導波路構造は、Ｚｎがドープされたｐ－ＩｎＰ上部クラッド層を備える。よって、第２メサ導波路構造は、いわゆるｐｉｎ構造を有する。
第１メサ導波路構造及び第２メサ導波路構造について、１５５０ｎｍの波長を有する光の伝搬損失を計算した。第１メサ導波路構造における伝搬損失は、第２メサ導波路構造における伝搬損失に比べて約０．１８ｄＢ／ｍｍだけ低かった。これにより、ｐ－ＩｎＰ上部クラッド層にプロトンをイオン注入することによって、コア層の光の伝搬損失を低減できることが分かった。したがって、いわゆるｎｉｐ構造を有するメサ導波路構造において、ｐ－ＩｎＰ下部クラッド層にプロトンをイオン注入すれば、コア層の光の伝搬損失を低減できると考えられる。
以下、図７から図１０を参照して実施形態に係る光変調器の製造方法について説明する。光変調器１０は、以下のようにして製造され得る。
（半導体積層体を形成）
まず、図７に示されるように、基板１２上に半導体積層体ＳＬを形成する。半導体積層体ＳＬは、基板１２上に設けられたｐ型半導体層１６と、ｐ型半導体層１６上に設けられた第１コア層１８と、第１コア層１８上に設けられたｎ型半導体層２０とを含む。半導体積層体ＳＬは、基板１２とｐ型半導体層１６との間に配置されたｐ型半導体層１４を含み得る。半導体積層体ＳＬは、ｎ型半導体層２０上に設けられたｎ型半導体層２２を含み得る。各層は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ：Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により形成される。
まず、図７に示されるように、基板１２上に半導体積層体ＳＬを形成する。半導体積層体ＳＬは、基板１２上に設けられたｐ型半導体層１６と、ｐ型半導体層１６上に設けられた第１コア層１８と、第１コア層１８上に設けられたｎ型半導体層２０とを含む。半導体積層体ＳＬは、基板１２とｐ型半導体層１６との間に配置されたｐ型半導体層１４を含み得る。半導体積層体ＳＬは、ｎ型半導体層２０上に設けられたｎ型半導体層２２を含み得る。各層は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ：Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により形成される。
（イオン注入）
次に、図７に示されるように、半導体積層体ＳＬ上に絶縁膜ＳＮを形成した後、絶縁膜ＳＮ上にマスクＭＫ１を形成する。絶縁膜ＳＮは例えばシリコン窒化膜である。マスクＭＫ１は、例えばレジストマスクである。マスクＭＫ１の厚さは例えば５μｍ以上である。マスクＭＫ１は、基板１２の主面１２ａにおける第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に開口を有する。すなわち、第１エリアＡ１、第３エリアＡ３及び第５エリアＡ５はマスクＭＫ１によって覆われる。マスクＭＫ１の開口は、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成され得る。
次に、図７に示されるように、半導体積層体ＳＬ上に絶縁膜ＳＮを形成した後、絶縁膜ＳＮ上にマスクＭＫ１を形成する。絶縁膜ＳＮは例えばシリコン窒化膜である。マスクＭＫ１は、例えばレジストマスクである。マスクＭＫ１の厚さは例えば５μｍ以上である。マスクＭＫ１は、基板１２の主面１２ａにおける第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に開口を有する。すなわち、第１エリアＡ１、第３エリアＡ３及び第５エリアＡ５はマスクＭＫ１によって覆われる。マスクＭＫ１の開口は、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成され得る。
次に、イオン注入によりプロトンを半導体積層体ＳＬに注入する。イオン注入は、深さ方向（半導体積層体ＳＬの積層方向）におけるプロトン濃度のプロファイルがｐ型半導体層１６においてピークを有するように行われてもよい。深さ方向におけるプロトン濃度のプロファイルは、イオン注入時のエネルギー及びドーズ量により制御可能である。イオン注入により、ｐ型半導体層１６のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分にプロトンが注入される。その結果、当該部分の導電型がｐ型からｎ型に変わる。第１コア層１８のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分にもプロトンが注入される。当該部分の導電型はｉ型のままである。ｎ型半導体層２０及びｎ型半導体層２２のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分にもプロトンが注入される。当該部分の導電型はｎ型からｉ型に変わる。
（熱処理）
次に、半導体積層体ＳＬを熱処理する。熱処理の温度は３００℃以上５００℃以下であってもよい。熱処理の時間は６０分以上１２０分以下であってもよい。これにより、ｐ型半導体層１６のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型がｎ型からｉ型に変わる。その結果、第１クラッド層１１６が形成される。第１コア層１８のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型はｉ型のままである。その結果、第２コア層１１８が形成される。ｎ型半導体層２０及びｎ型半導体層２２のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型はｉ型からｎ型に戻る。その結果、第２クラッド層１２０及びｎ型半導体層１２２が形成される。その後、マスクＭＫ１及び絶縁膜ＳＮを除去する。
次に、半導体積層体ＳＬを熱処理する。熱処理の温度は３００℃以上５００℃以下であってもよい。熱処理の時間は６０分以上１２０分以下であってもよい。これにより、ｐ型半導体層１６のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型がｎ型からｉ型に変わる。その結果、第１クラッド層１１６が形成される。第１コア層１８のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型はｉ型のままである。その結果、第２コア層１１８が形成される。ｎ型半導体層２０及びｎ型半導体層２２のうち第７エリアＡ７、第２エリアＡ２、第４エリアＡ４及び第６エリアＡ６上に位置する部分の導電型はｉ型からｎ型に戻る。その結果、第２クラッド層１２０及びｎ型半導体層１２２が形成される。その後、マスクＭＫ１及び絶縁膜ＳＮを除去する。
（半絶縁性半導体層を形成）
次に、図８に示されるように、半導体積層体ＳＬ上にマスクＭＫ２を形成する。マスクＭＫ２は、第１エリアＡ１の一部上に開口を有する。マスクＭＫ２を用いてｎ型半導体層２０及びｎ型半導体層２２をウェットエッチングする。ウェットエッチングにより形成された凹部内に半絶縁性半導体層２６及び半絶縁性半導体層２８を順に形成する。各層は、例えば、マスクＭＫ２を用いて有機金属気相成長法により形成される。その後、マスクＭＫ２を除去する。
次に、図８に示されるように、半導体積層体ＳＬ上にマスクＭＫ２を形成する。マスクＭＫ２は、第１エリアＡ１の一部上に開口を有する。マスクＭＫ２を用いてｎ型半導体層２０及びｎ型半導体層２２をウェットエッチングする。ウェットエッチングにより形成された凹部内に半絶縁性半導体層２６及び半絶縁性半導体層２８を順に形成する。各層は、例えば、マスクＭＫ２を用いて有機金属気相成長法により形成される。その後、マスクＭＫ２を除去する。
（メサ導波路を形成）
次に、図９に示されるように、ｎ型半導体層２２上にマスクＭＫ３を形成する。マスクＭＫ３はＹ軸方向に延在する。マスクＭＫ３を用いて、ｎ型半導体層２２、ｎ型半導体層２０、第１コア層１８及びｐ型半導体層１６をエッチングする。マスクＭＫ３はｎ型半導体層１２２上にも形成される。マスクＭＫ３を用いて、ｎ型半導体層１２２、第２クラッド層１２０、第２コア層１１８及び第１クラッド層１１６をエッチングする。その後、マスクＭＫ３を除去する。
次に、図９に示されるように、ｎ型半導体層２２上にマスクＭＫ３を形成する。マスクＭＫ３はＹ軸方向に延在する。マスクＭＫ３を用いて、ｎ型半導体層２２、ｎ型半導体層２０、第１コア層１８及びｐ型半導体層１６をエッチングする。マスクＭＫ３はｎ型半導体層１２２上にも形成される。マスクＭＫ３を用いて、ｎ型半導体層１２２、第２クラッド層１２０、第２コア層１１８及び第１クラッド層１１６をエッチングする。その後、マスクＭＫ３を除去する。
次に、図１０に示されるように、ｎ型半導体層２２上にマスクＭＫ４を形成する。マスクＭＫ４はＹ軸方向に延在する。マスクＭＫ４を用いて、ｐ型半導体層１６及びｐ型半導体層１４をエッチングする。これにより、光変調部Ｒ１においてメサ導波路Ｍ１からＭ８を形成する。マスクＭＫ４はｎ型半導体層１２２上にも形成される。マスクＭＫ４を用いて、第１クラッド層１１６及びｐ型半導体層１４をエッチングする（図３参照）。これにより、光導波路部Ｒ２においてメサ導波路Ｍ１１からＭ１８を形成する。同時に、図１に示されるメサ導波路Ｍ２１からＭ２８，Ｍ３１からＭ３４及び他のメサ導波路も形成される。
次に、図２及び図３に示されるように、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１１，Ｍ１２を覆うように絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０は他のメサ導波路も覆うように形成される。その後、絶縁膜３０上に樹脂を塗布することによって埋込領域３２を形成する。その後、埋込領域３２上に絶縁膜３０を形成する。
（電極及び配線を形成）
次に、図２及び図４に示されるように、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２上に電極Ｅ１及び電極Ｅ２をそれぞれ形成する。同時に、図１に示される電極Ｅ１１からＥ１８及び電極Ｅ２１からＥ２４も形成される。次に、電極Ｅ１及び電極Ｅ２にそれぞれ接続される配線Ｅ１ａ及び配線Ｅ２ａを形成する。同時に、電極Ｅ１１からＥ１８及び電極Ｅ２１からＥ２４にそれぞれ接続される配線も形成される。
次に、図２及び図４に示されるように、メサ導波路Ｍ１，Ｍ２上に電極Ｅ１及び電極Ｅ２をそれぞれ形成する。同時に、図１に示される電極Ｅ１１からＥ１８及び電極Ｅ２１からＥ２４も形成される。次に、電極Ｅ１及び電極Ｅ２にそれぞれ接続される配線Ｅ１ａ及び配線Ｅ２ａを形成する。同時に、電極Ｅ１１からＥ１８及び電極Ｅ２１からＥ２４にそれぞれ接続される配線も形成される。
以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。各実施形態の各構成要素は、任意に組み合わされてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０…光変調器
１２…基板
１２ａ…主面
１４…ｐ型半導体層
１４ａ…第１部分
１４ｂ…第２部分
１６…ｐ型半導体層
１６ａ…第１部分
１６ｂ…第２部分
１８…第１コア層
２０…ｎ型半導体層
２２…ｎ型半導体層
２６…半絶縁性半導体層
２８…半絶縁性半導体層
３０…絶縁膜
３２…埋込領域
１１６…第１クラッド層
１１６ａ…第１部分
１１６ｂ…第２部分
１１８…第２コア層
１２０…第２クラッド層
１２２…ｎ型半導体層
Ａ１…第１エリア
Ａ２…第２エリア
Ａ３…第３エリア
Ａ４…第４エリア
Ａ５…第５エリア
Ａ６…第６エリア
Ａ７…第７エリア
Ｃ１…光分波器
Ｃ２ａ…光分波器
Ｃ２ｂ…光分波器
Ｃ３ａ…光分波器
Ｃ３ｂ…光分波器
Ｃ３ｃ…光分波器
Ｃ３ｄ…光分波器
Ｃ４ａ…光合波器
Ｃ４ｂ…光合波器
Ｃ４ｃ…光合波器
Ｃ４ｄ…光合波器
Ｃ５ａ…多モード干渉カプラ
Ｃ５ｂ…多モード干渉カプラ
Ｅ１…電極
Ｅ１ａ…配線
Ｅ２…電極
Ｅ２ａ…配線
Ｅ３…電極
Ｅ４…電極
Ｅ５…電極
Ｅ６…電極
Ｅ７…電極
Ｅ８…電極
Ｅ１１…電極
Ｅ１２…電極
Ｅ１３…電極
Ｅ１４…電極
Ｅ１５…電極
Ｅ１６…電極
Ｅ１７…電極
Ｅ１８…電極
Ｅ２１…電極
Ｅ２２…電極
Ｅ２３…電極
Ｅ２４…電極
Ｍ１…メサ導波路
Ｍ２…メサ導波路
Ｍ３…メサ導波路
Ｍ４…メサ導波路
Ｍ５…メサ導波路
Ｍ６…メサ導波路
Ｍ７…メサ導波路
Ｍ８…メサ導波路
Ｍ１１…メサ導波路
Ｍ１２…メサ導波路
Ｍ１３…メサ導波路
Ｍ１４…メサ導波路
Ｍ１５…メサ導波路
Ｍ１６…メサ導波路
Ｍ１７…メサ導波路
Ｍ１８…メサ導波路
Ｍ２１…メサ導波路
Ｍ２２…メサ導波路
Ｍ２３…メサ導波路
Ｍ２４…メサ導波路
Ｍ２５…メサ導波路
Ｍ２６…メサ導波路
Ｍ２７…メサ導波路
Ｍ２８…メサ導波路
Ｍ３１…メサ導波路
Ｍ３２…メサ導波路
Ｍ３３…メサ導波路
Ｍ３４…メサ導波路
ＭＫ１…マスク
ＭＫ２…マスク
ＭＫ３…マスク
ＭＫ４…マスク
ＭＺ１…マッハツェンダ変調器
ＭＺ２…マッハツェンダ変調器
ＭＺ３…マッハツェンダ変調器
ＭＺ４…マッハツェンダ変調器
Ｐ１…入力ポート
Ｐ１Ｈ…プロファイル
Ｐ１ＺＮ…プロファイル
Ｐ２…出力ポート
Ｐ２Ｈ…プロファイル
Ｐ２ＺＮ…プロファイル
Ｐ３…出力ポート
Ｐ４…出力ポート
Ｐ５…出力ポート
ＰＳ１…位相シフト部
ＰＳ２…位相シフト部
Ｒ１…光変調部
Ｒ２…光導波路部
Ｒ３…光変調部
Ｒ４…光導波路部
Ｒ５…光変調部
Ｒ６…光導波路部
Ｒ７…光導波路部
Ｓ１…スポット
Ｓ２…スポット
ＳＬ…半導体積層体
ＳＮ…絶縁膜
１２…基板
１２ａ…主面
１４…ｐ型半導体層
１４ａ…第１部分
１４ｂ…第２部分
１６…ｐ型半導体層
１６ａ…第１部分
１６ｂ…第２部分
１８…第１コア層
２０…ｎ型半導体層
２２…ｎ型半導体層
２６…半絶縁性半導体層
２８…半絶縁性半導体層
３０…絶縁膜
３２…埋込領域
１１６…第１クラッド層
１１６ａ…第１部分
１１６ｂ…第２部分
１１８…第２コア層
１２０…第２クラッド層
１２２…ｎ型半導体層
Ａ１…第１エリア
Ａ２…第２エリア
Ａ３…第３エリア
Ａ４…第４エリア
Ａ５…第５エリア
Ａ６…第６エリア
Ａ７…第７エリア
Ｃ１…光分波器
Ｃ２ａ…光分波器
Ｃ２ｂ…光分波器
Ｃ３ａ…光分波器
Ｃ３ｂ…光分波器
Ｃ３ｃ…光分波器
Ｃ３ｄ…光分波器
Ｃ４ａ…光合波器
Ｃ４ｂ…光合波器
Ｃ４ｃ…光合波器
Ｃ４ｄ…光合波器
Ｃ５ａ…多モード干渉カプラ
Ｃ５ｂ…多モード干渉カプラ
Ｅ１…電極
Ｅ１ａ…配線
Ｅ２…電極
Ｅ２ａ…配線
Ｅ３…電極
Ｅ４…電極
Ｅ５…電極
Ｅ６…電極
Ｅ７…電極
Ｅ８…電極
Ｅ１１…電極
Ｅ１２…電極
Ｅ１３…電極
Ｅ１４…電極
Ｅ１５…電極
Ｅ１６…電極
Ｅ１７…電極
Ｅ１８…電極
Ｅ２１…電極
Ｅ２２…電極
Ｅ２３…電極
Ｅ２４…電極
Ｍ１…メサ導波路
Ｍ２…メサ導波路
Ｍ３…メサ導波路
Ｍ４…メサ導波路
Ｍ５…メサ導波路
Ｍ６…メサ導波路
Ｍ７…メサ導波路
Ｍ８…メサ導波路
Ｍ１１…メサ導波路
Ｍ１２…メサ導波路
Ｍ１３…メサ導波路
Ｍ１４…メサ導波路
Ｍ１５…メサ導波路
Ｍ１６…メサ導波路
Ｍ１７…メサ導波路
Ｍ１８…メサ導波路
Ｍ２１…メサ導波路
Ｍ２２…メサ導波路
Ｍ２３…メサ導波路
Ｍ２４…メサ導波路
Ｍ２５…メサ導波路
Ｍ２６…メサ導波路
Ｍ２７…メサ導波路
Ｍ２８…メサ導波路
Ｍ３１…メサ導波路
Ｍ３２…メサ導波路
Ｍ３３…メサ導波路
Ｍ３４…メサ導波路
ＭＫ１…マスク
ＭＫ２…マスク
ＭＫ３…マスク
ＭＫ４…マスク
ＭＺ１…マッハツェンダ変調器
ＭＺ２…マッハツェンダ変調器
ＭＺ３…マッハツェンダ変調器
ＭＺ４…マッハツェンダ変調器
Ｐ１…入力ポート
Ｐ１Ｈ…プロファイル
Ｐ１ＺＮ…プロファイル
Ｐ２…出力ポート
Ｐ２Ｈ…プロファイル
Ｐ２ＺＮ…プロファイル
Ｐ３…出力ポート
Ｐ４…出力ポート
Ｐ５…出力ポート
ＰＳ１…位相シフト部
ＰＳ２…位相シフト部
Ｒ１…光変調部
Ｒ２…光導波路部
Ｒ３…光変調部
Ｒ４…光導波路部
Ｒ５…光変調部
Ｒ６…光導波路部
Ｒ７…光導波路部
Ｓ１…スポット
Ｓ２…スポット
ＳＬ…半導体積層体
ＳＮ…絶縁膜
Claims (4)
- 第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、
前記第１エリア上に設けられた光変調部と、
前記第２エリア上に設けられた光導波路部と、
を備え、
前記光変調部は、第１メサ導波路と、前記第１メサ導波路に接続される電極と、を備え、
前記第１メサ導波路は、前記基板上に設けられたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に設けられた第１コア層と、前記第１コア層上に設けられたｎ型半導体層と、を備え、
前記光導波路部は、第２メサ導波路を備え、
前記第２メサ導波路は、前記基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設けられた第２コア層と、前記第２コア層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、
前記第２コア層は前記第１コア層に光学的に結合され、
前記第１クラッド層は、ｐ型ドーパント及びプロトンを含み、
前記第２クラッド層は、ｎ型ドーパントを含む、光変調器。 - 前記第１クラッド層は、前記第１クラッド層のｐ型ドーパント濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する、請求項１に記載の光変調器。
- 前記第１クラッド層は、前記第２コア層のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する、請求項１又は請求項２に記載の光変調器。
- 前記第１クラッド層は、前記第２クラッド層のプロトン濃度の最大値よりも高いプロトン濃度の最大値を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光変調器。
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|---|---|---|---|
| JP2021095001A JP2022187147A (ja) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 光変調器 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021095001A JP2022187147A (ja) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=84284989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021095001A Pending JP2022187147A (ja) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 光変調器 |
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| JP (1) | JP2022187147A (ja) |
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2021
- 2021-06-07 JP JP2021095001A patent/JP2022187147A/ja active Pending
-
2022
- 2022-05-17 CN CN202210538074.5A patent/CN115509033A/zh active Pending
- 2022-05-19 US US17/748,225 patent/US11966104B2/en active Active
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