JP2023075444A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。【解決手段】光デバイスは、基板と、前記基板の一方の面に積層された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の当該第１のクラッド層内に形成された第１の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第２の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に積層された第２のクラッド層を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、光デバイスに関する。

シリコンフォトニクス部品では、コアとクラッドとの間の高い屈折率差により微小領域に光を強く閉じ込めることができるため、例えば、光変調器、受光素子、位相制御素子、偏波合分波器等の様々なシリコン光素子の小型集積化に有利である。しかしながら、一般的なシリコン光変調器では、例えば、ドーピングによるＰＮ接合のキャリア制御型であるため、変調帯域のさらなる拡大に課題がある。

そこで、例えば、ＬｉＮｂＯ_３(ＬＮ：Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム)等の電気光学効果を有する電気光学結晶を使用した光変調器では、変調帯域の拡大が可能となり、吸収損失も発生しないことから高性能な光変調器を実現できる。しかしながら、例えば、光変調器以外のシリコン光素子、例えば、受光素子、位相制御素子や偏波合分波器を電気光学結晶内に集積するのは困難である。

そこで、近年では、シリコンフォトニクス部品と電気光学効果を有する結晶を組み合わせたハイブリッド光デバイスが注目を集めている。ハイブリッド光デバイスでは、シリコンフォトニクス部品の高い集積性と、電気光学効果を有する結晶の高い変調特性とを兼ね備えた光デバイスであることが求められている。

従来の光デバイスでは、事前に形成されたシリコンフォトニクス部品内のバッファ層上に、電気光学効果を有する電気光学結晶層を積層し、電気光学結晶層上に電気光学結晶の光導波路を形成し、電気光学結晶層上にクラッド層を積層する。更に、クラッド層上に電極を配置することで、電気光学結晶の光変調器を形成することができる。

米国特許出願公開第２０２０／０１５０４６７号明細書 特開２０１１－１０２８９１号公報

従来のシリコンフォトニクス部品上の電気光学結晶層に積層された光デバイスでは、シリコンフォトニクス部品内の中間層上に第１の光導波路を形成し、電気光学結晶層上に第２の光導波路を形成することになる。しかしながら、第１の光導波路を形成する中間層と第２の光導波路を形成する電気光学結晶層との間の距離が離れすぎると、第１の光導波路と第２の光導波路との間の光結合が困難になり、光結合特性の劣化で光損失が生じる。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。

本願が開示する光デバイスは、１つの態様において、基板と、前記基板の一方の面に積層された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の当該第１のクラッド層内に形成された第１の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第２の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に積層された第２のクラッド層を有する。

本願が開示する光デバイス等の１つの態様によれば、シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図ることができる。

図１は、本実施例の光デバイスの構成の一例を示す平面模式図である。 図２は、図１に示すＡ－Ａ線断面部位の一例を示す略断面図である。 図３は、図１に示すＢ－Ｂ線断面部位の一例を示す略断面図である。 図４は、図１に示すＣ－Ｃ線断面部位（マッハツェンダ干渉計）の一例を示す略断面図である。 図５は、図１に示すＤ－Ｄ線断面部位（位相制御素子）の一例を示す略断面図である。 図６は、図１に示すＥ－Ｅ線断面部位（受光素子）の一例を示す略断面図である。 図７は、光デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図８Ａは、シリコンフォトニクス部品の構成の一例を示す略断面図である。 図８Ｂは、貼り合わせ工程の一例を示す略断面図である。 図９Ａは、基板除去工程の一例を示す略断面図である。 図９Ｂは、厚み調整工程及び電気光学結晶層形成工程の一例を示す略断面図である。 図１０Ａは、第２の光導波路形成工程の一例を示す略断面図である。 図１０Ｂは、第２のクラッド層形成工程、電極形成工程及びビア形成工程の一例を示す略断面図である。 図１１Ａは、光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１１Ｂは、ＩＱ光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１１Ｃは、ＤＰ－ＩＱ光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１１Ｄは、光通信デバイスの構成の一例を示す平面模式図である。 図１２は、比較例の光デバイスの構成の一例を示す平面模式図である。 図１３は、図１２に示すＡ１－Ａ１線断面部位の一例を示す略断面図である。 図１４は、図１２に示すＢ１－Ｂ１線断面部位の一例を示す略断面図である。 図１５は、図１２に示すＣ１－Ｃ１線断面部位（マッハツェンダ干渉計）の一例を示す略断面図である。 図１６は、図１２に示すＤ１－Ｄ１線断面部位（位相制御素子）の一例を示す略断面図である。 図１７は、図１２に示すＥ１－Ｅ１線断面部位（受光素子）の一例を示す略断面図である。

［比較例］
図１２は、比較例の光デバイス１００の構成の一例を示す平面模式図である。図１２に示す光デバイス１００は、入力部１１１と、第１の光導波路１０２と、分岐部１１２と、２個の光変調器１０３と、２個の位相制御素子１０４と、合波部１１３と、出力部１１４と、受光素子１０５とを有する。

入力部１１１は、図示せぬ光源からの信号光を第１の光導波路１０２に入力する。第１の光導波路１０２は、入力部１１１からの信号光が通過する、例えば、シリコン光導波路である。

光変調器１０３は、例えば、ＬＮ変調器である。光変調器１０３は、分岐部１１２と、２個のマッハツェンダ干渉計１０３Ａと、合波部１１３と、を有し、第１の光導波路１０２からの光分岐後の信号光を電気信号に応じて光変調する、例えば、マッハツェンダ変調器である。分岐部１１２は、第１の光導波路１０２からの信号光を２本の第１の光導波路１０２に光分岐し、光分岐した信号光を各マッハツェンダ干渉計１０３Ａに出力する。各マッハツェンダ干渉計１０３Ａは、例えば、ＬＮ等の電気光学結晶の第２の光導波路１３２Ａと、電極１３４とを有する。電極１３４は、信号電極１３４Ａと、接地電極１３４Ｂとを有する。各マッハツェンダ干渉計１０３Ａは、信号電極１３４Ａへの電気信号の印加に応じて信号電極１３４Ａから接地電極１３４Ｂへの電界が発生し、電界に応じて第２の光導波路１３２Ａの光屈折率を変化させ、光屈折率の変化に応じて第２の光導波路１３２Ａを通過する光の位相を調整する。各マッハツェンダ干渉計１０３Ａは、位相調整後の光を位相制御素子１０４に出力する。合波部１１３は、各位相制御素子１０４からの位相シフト後の信号光を合波し、合波後の信号光を第１の光導波路１０２経由で出力部１１４に出力する。

各位相制御素子１０４は、光変調器１０３にて光変調後の信号光の位相をシフトするシリコン部品である。位相制御素子１０４は、位相シフト後の信号光を第１の光導波路１０２経由で合波部１１３に出力する。合波部１１３は、各位相制御素子１０４からの位相シフト後の信号光を合波し、合波後の信号光を第１の光導波路１０２経由で出力部１１４に出力する。出力部１１４は、図示せぬ光ファイバと接続し、第１の光導波路１０２からの合波後の信号光を出力する。また、受光素子１０５は、合波部１１３の出力である信号光の一部を電気信号に変換するシリコン部品である。

尚、例えば、光デバイス１００内の入力部１１１、第１の光導波路１０２、分岐部１１２、２個の位相制御素子１０４、合波部１１３、出力部１１４及び受光素子１０５を集積するシリコンフォトニクス部品１２０である。尚、シリコンフォトニクス部品１２０は、事前に形成した部品である。

図１３は、図１２に示すＡ１－Ａ１線断面部位の一例を示す略断面図である。図１３に示すＡ１－Ａ１線断面部位は、シリコンフォトニクス部品１２０と、電気光学結晶層１３２と、第２のクラッド層１３３とを有する。

シリコンフォトニクス部品１２０は、第１の基板１２１と、第１の基板１２１上に積層された第１のクラッド層１２４と、第１のクラッド層１２４内に形成された第１の光導波路１０２と、を有する。第１の基板１２１は、例えば、１０００Ωｃｍ未満の抵抗率である。第１のクラッド層１２４は、第１の基板１２１上に積層された中間層１２２と、中間層１２２に形成された第１の光導波路１０２と、中間層１２２上に積層されたバッファ層１２３と、を有する。電気光学結晶層１３２は、シリコンフォトニクス部品１２０内のバッファ層１２３上に積層されている、例えば、ＬＮ等の電気光学効果を有する層である。第２のクラッド層１３３は、例えば、電気光学結晶層１３２上に積層されたＳｉＯ_２等の層である。

図１４は、図１２に示すＢ１－Ｂ１線断面部位の一例を示す略断面図である。図１４に示すＢ１－Ｂ１線断面部位は、第１の基板１２１と、中間層１２２と、第１の光導波路１０２と、バッファ層１２３と、電気光学結晶層１３２と、電気光学結晶層１３２上に形成された第２の光導波路１３２Ａと、第２のクラッド層１３３とを有する。第２の光導波路１３２Ａは、電気光学結晶層１３２で形成されたＬＮ光導波路である。第１の光導波路１０２と第２の光導波路１３２Ａとの間を光結合している。

図１５は、図１２に示すＣ１－Ｃ１線断面部位（マッハツェンダ干渉計１０３Ａ）の一例を示す略断面図である。図１５に示すＣ１－Ｃ１線断面部位は、光変調器１０３内のマッハツェンダ干渉計１０３Ａの断面部位である。Ｃ１－Ｃ１線断面部位は、第１の基板１２１と、中間層１２２と、バッファ層１２３と、電気光学結晶層１３２と、第２の光導波路１３２Ａと、第２のクラッド層１３３と、第２のクラッド層１３３上に形成された電極１３４とを有する。電極１３４は、信号電極１３４Ａと、接地電極１３４Ｂとを有する。各マッハツェンダ干渉計１０３Ａは、信号電極１３４Ａへの電気信号の印加に応じて信号電極１３４Ａから接地電極１３４Ｂへの電界に応じて第２の光導波路１３２Ａの光屈折率を変化させ、光屈折率の変化に応じて第２の光導波路１３２Ａを通過する信号光を光変調する。

図１６は、図１２に示すＤ１－Ｄ１線断面部位（位相制御素子１０４）の一例を示す略断面図である。図１６に示すＤ１－Ｄ１線断面部位は、第１の基板１２１と、中間層１２２と、第１の光導波路１０２と、バッファ層１２３と、バッファ層１２３内の第１の光導波路１０２付近に形成された位相制御素子１０４と、電気光学結晶層１３２と、第２のクラッド層１３３とを有する。第２のクラッド層１３３、電気光学結晶層１３２及びバッファ層１２３には、位相制御素子１０４内の金属配線１０４Ａ２を露出するビア１３５が形成されている。

位相制御素子１０４は、第１の光導波路１０２上に配置するＴｉＮ等の電気抵抗である熱光学ヒータ１０４Ａ１と、熱光学ヒータ１０４Ａ１と電気的に接続し、熱光学ヒータ１０４Ａ１に電流を供給する金属配線１０４Ａ２とを有する。熱光学ヒータ１０４Ａ１は、金属配線１０４Ａ２から熱光学ヒータ１０４Ａ１に電流を流すことで熱が発生する。位相制御素子１０４は、熱光学ヒータ１０４Ａ１の熱で第１の光導波路１０２内のシリコン屈折率が変化して第１の光導波路１０２内を通過する光の位相をシフトすることになる。

図１７は、図１２に示すＥ１－Ｅ１線断面部位（受光素子１０５）の一例を示す略断面図である。図１７に示すＥ１－Ｅ１線断面部位は、第１の基板１２１と、中間層１２２と、第１の光導波路１０２と、バッファ層１２３と、バッファ層１２３内の第１の光導波路１０２上に形成された受光素子１０５と、電気光学結晶層１３２と、第２のクラッド層１３３とを有する。第２のクラッド層１３３、電気光学結晶層１３２及びバッファ層１２３には、受光素子１０５内の金属配線１０５Ａ２を露出するビア１３５が形成されている。

受光素子１０５は、第１の光導波路１０２上に配置するＧｅ等の光電変換素子１０５Ａ１と、光電変換素子１０５Ａ１に接続し、光電変換素子１０５Ａ１からの電気信号を出力する金属配線１０５Ａ２とを有する。受光素子１０５は、光電変換素子１０５Ａ１を通じて、第１の光導波路１０２を通過する信号光を電気信号に変換し、金属配線１０５Ａ２を通じて、図示せぬモニタに電気信号を出力することになる。

比較例の光デバイス１００では、事前に形成されたシリコンフォトニクス部品１２０内のバッファ層１２３上に電気光学結晶層１３２を積層し、電気光学結晶層１３２上に第２の光導波路１３２Ａを形成し、電気光学結晶層１３２上に第２のクラッド層１３３を積層する。更に、第２のクラッド層１３３上に電極１３４を配置することで、電気光学結晶の光変調器１０３を形成することができる。

シリコンフォトニクス部品１２０上に電気光学結晶層１３２に積層された光デバイス１００では、シリコンフォトニクス部品１２０内の中間層１２２上に第１の光導波路１０２を形成し、電気光学結晶層１３２上に第２の光導波路１３２Ａを形成することになる。しかしながら、例えば、受光素子１０５や位相制御素子１０４に着目した場合、第１の光導波路１０２を形成する中間層１２２と第２の光導波路１３２Ａを形成する電気光学結晶層１３２との間の距離Ｌ２が離れすぎると、第１の光導波路１０２と第２の光導波路１３２Ａとの間の光結合が困難になり、光結合特性の劣化で光損失が生じる。

しかも、光変調器１０３では、シリコンフォトニクス部品１２０内の第１の基板１２１の抵抗率が１０００Ωｃｍ未満であるため、光変調器１０３の変調帯域が劣化してしまう。

従って、第２の光導波路を形成する電気光学結晶層と、中間層上に形成された第１の光導波路との間の距離を近くすることで光結合性を安定化し、しかも、光変調器の変調帯域の劣化を抑制できる、本実施例の光デバイスを提供することが求められている。

以下、本願が開示する光デバイス等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施例の光デバイス１の構成の一例を示す平面模式図である。図１に示す光デバイス１は、入力部１１と、第１の光導波路２と、分岐部１２と、２個の光変調器３と、２個の位相制御素子４と、合波部１３と、出力部１４と、受光素子５とを有する。

入力部１１は、図示せぬ光源からの信号光を第１の光導波路２に入力する。第１の光導波路２は、入力部１１からの信号光が通過する、例えば、シリコン光導波路である。

光変調器３は、電気光学効果を有する結晶、例えば、ＬＮのＬＮ光変調器である。光変調器３は、分岐部１２と、２個のマッハツェンダ干渉計３Ａと、合波部１３と、を有し、第１の光導波路２からの光分岐後の信号光を電気信号に応じて光変調する、例えば、マッハツェンダ変調器である。分岐部１２は、第１の光導波路２からの信号光を２本の第１の光導波路２に光分岐し、光分岐した信号光を各マッハツェンダ干渉計３Ａに出力する。各マッハツェンダ干渉計３Ａは、第２の光導波路３２Ａと、電極３４とを有する。第２の光導波路３２Ａは、例えば、ＬＮ光導波路である。電極３４は、信号電極３４Ａと、接地電極３４Ｂとを有する。各マッハツェンダ干渉計３Ａは、信号電極３４Ａへの電気信号の印加に応じて信号電極３４Ａから接地電極３４Ｂへの電界が発生し、電界に応じて第２の光導波路３２Ａの光屈折率を変化させ、光屈折率の変化に応じて第２の光導波路３２Ａを通過する光の位相を調整する。各マッハツェンダ干渉計３Ａは、位相調整後の光を位相制御素子４に出力する。合波部１３は、各位相制御素子４からの位相シフト後の信号光を合波し、合波後の信号光を第１の光導波路２経由で出力部１４に出力する。

各位相制御素子４は、光変調器３にて位相変調後の信号光の位相をシフトするシリコン部品である。位相制御素子４は、位相シフト後の信号光を第１の光導波路２経由で合波部１３に出力する。出力部１４は、図示せぬ光ファイバと接続し、第１の光導波路２からの合波後の信号光を出力する。また、受光素子５は、合波部１３の出力である信号光の一部を電気変換するシリコン部品である。

尚、例えば、光デバイス１内の入力部１１、第１の光導波路２、分岐部１２、２個の位相制御素子４、合波部１３、出力部１４及び受光素子５を集積するシリコンフォトニクス部品２０である。尚、シリコンフォトニクス部品２０は、事前に形成した部品である。

図２は、図１に示すＡ－Ａ線断面部位の一例を示す略断面図である。図２に示すＡ－Ａ線断面部位は、第２の基板３１と、シリコンフォトニクス部品２０Ａと、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。シリコンフォトニクス部品２０Ａは、第１の基板２１を除去した後のシリコンフォトニクス部品２０である。

第２の基板３１は、抵抗率が、例えば、１０００Ωｃｍ以上の基板である。第２の基板３１の厚み寸法Ｌは、例えば、１０００μｍである。また、第２の基板３１は、例えば、シリコン、ＬＮやクオーツ等の基板である。シリコンフォトニクス部品２０は、第１の基板２１と、第１の基板２１上に積層された第１のクラッド層２４と、第１のクラッド層２４内に形成された第１の光導波路２とを有する。第１のクラッド層２４の材質は、例えば、ＳｉＯ_２である。また、第１の光導波路２は、例えば、シリコン導波路である。第１の光導波路２は、例えば、リブ型導波路である。第１の光導波路２は、第１のクラッド層２４における第２の基板３１と反対側の当該第１のクラッド層２４内に形成された光導波路である。

第１のクラッド層２４は、第１の基板２１上に積層された中間層２２と、中間層２２に形成された第１の光導波路２と、中間層２２上に積層されたバッファ層２３と、を有する。バッファ層２３は、第２の基板３１の一方の面に積層された層である。中間層２２は、バッファ層２３における第２の基板３１と反対側の面に積層された層である。

第２の基板３１には、シリコンフォトニクス部品２０Ａ内のバッファ層２３を貼り合わせた状態である。つまり、図２に示すＡ－Ａ線断面部位は、第２の基板３１と、第２の基板３１上に積層されたバッファ層２３と、バッファ層２３上に積層され、第１の光導波路２が形成された中間層２２と、中間層２２上に積層された電気光学結晶層３２と、電気光学結晶層３２上に積層された第２のクラッド層３３とを有する。第２のクラッド層３３の材質は、例えば、ＳｉＯ_２である。第２のクラッド層３３は、電気光学結晶層３２における第１のクラッド層２４と反対側の面に積層された層である。

第１の光導波路２は、中間層２２の第２の基板３１側に形成されている。電気光学結晶層３２は、例えば、ＸカットのＬＮの層である。ＬＮは、電界を印加した場合に屈折率が変化する、例えば、ポッケルス係数が約３０ｐｍ／Ｖの異方性材料である。電気光学結晶層３２は、第１のクラッド層２４における第２の基板３１と反対側の面に積層された層である。第２の光導波路３２Ａは、電気光学結晶層３２における第１のクラッド層２４と反対側の面に電気光学結晶層３２で形成された光導波路である。尚、第１の光導波路２及び第２の光導波路３２Ａは、長辺が中間層２２を介して向かい合う台形形状である。

中間層２２は、ＬＮよりも光屈折率の低い、例えば、ＳｉＯ_２の層である。第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の中間層２２の厚さ寸法は、例えば、２μｍ～６μｍ程度である。バッファ層２３は、第１の光導波路２を伝搬する光が電極３４で吸収されるのを防ぐために設けられる、例えば、ＳｉＯ₂の層である。電気光学結晶層３２の厚さ寸法は、例えば、０．５～３μｍ程度である。

図３は、図１に示すＢ－Ｂ線断面部位の一例を示す略断面図である。図３に示すＢ－Ｂ線断面部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、第１の光導波路２と、中間層２２と、電気光学結晶層３２と、電気光学結晶層３２上に形成された第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３とを有する。第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間を光結合する。第１の光導波路２及び第２の光導波路３２Ａは上下に近接し、例えば、第１の光導波路２の幅を断熱的に細くすることで光の閉じ込めを弱めて、第２の光導波路３２Ａへ徐々に結合させる。尚、中間層２２Ａに形成された第１の光導波路２と、電気光学結晶層３２上に形成された第２の光導波路３２Ａとの間の中間層２２の厚み、すなわち、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の距離Ｌを短くしている。

図４は、図１に示すＣ－Ｃ線断面部位（マッハツェンダ干渉計３Ａ）の一例を示す略断面図である。図４に示すＣ－Ｃ線断面部位は、光変調器３内のマッハツェンダ干渉計３Ａの断面部位である。Ｃ－Ｃ線断面部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、電気光学結晶層３２と、第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３と、第２のクラッド層３３上に形成された電極３４とを有する。

電極３４は、信号電極３４Ａと、接地電極３４Ｂとを有する。信号電極３４Ａは、例えば、金や銅等の金属材料からなり、幅が２～１０μｍ、厚みが１～２０μｍの電極である。接地電極３４Ｂは、例えば、金や銅等の金属材料からなり、厚みが１μｍ以上の電極である。

電気光学結晶層３２は、ＸカットＬＮである場合、水平方向に電界が印加することで屈折率が変化し、信号電極３４Ａから接地電極３４Ｂへ、第２の光導波路３２Ａの左右方向に電界が印加する。各マッハツェンダ干渉計３Ａは、信号電極３４Ａへの電気信号の印加に応じて信号電極３４Ａから接地電極３４Ｂへの電界に応じて第２の光導波路３２Ａの光屈折率を変化させ、光屈折率の変化に応じて第２の光導波路３２Ａを通過する信号光を光変調する。

図５は、図１に示すＤ－Ｄ線断面部位（位相制御素子４）の一例を示す略断面図である。図５に示すＤ－Ｄ線断面部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、第１の光導波路２と、中間層２２と、バッファ層２３内の第１の光導波路２付近に形成された位相制御素子４と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。第２のクラッド層３３、電気光学結晶層３２、中間層２２及びバッファ層２３には、位相制御素子４内の金属配線４Ａ２を露出するビア３５が形成されている。

位相制御素子４は、第１の光導波路２に近接した位置に配置するＴｉＮ等の電気抵抗である熱光学ヒータ４Ａ１と、熱光学ヒータ４Ａ１と電気的に接続し、熱光学ヒータ４Ａ１に電流を供給する金属配線４Ａ２とを有する。熱光学ヒータ４Ａ１は、金属配線４Ａ２から熱光学ヒータ４Ａ１に電流を流すことで熱が発生する。位相制御素子４は、熱光学ヒータ４Ａ１の熱で第１の光導波路２内のシリコン屈折率が変化して第１の光導波路２内を通過する光の位相をシフトすることになる。

図６は、図１に示すＥ－Ｅ線断面部位（受光素子５）の一例を示す略断面図である。図６に示すＥ－Ｅ線断面部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、第１の光導波路２と、中間層２２と、バッファ層２３内の第１の光導波路２付近に形成された受光素子５と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。第２のクラッド層３３、電気光学結晶層３２、中間層２２及びバッファ層２３には、受光素子５内の金属配線５Ａ２を露出するビア３５が形成されている。

受光素子５は、第１の光導波路２に近接した位置に配置するＧｅ等の光電変換素子５Ａ１と、光電変換素子５Ａ１に接続し、光電変換素子５Ａ１からの電気信号を出力する金属配線５Ａ２とを有する。受光素子５は、光電変換素子５Ａ１を通じて、第１の光導波路２を通過する信号光を電気信号に変換し、金属配線５Ａ２を通じて、図示せぬモニタに電気信号を出力することになる。

図７は、光デバイス１の製造工程の一例を示すフローチャートである。製造工程としては、事前に形成されたシリコンフォトニクス部品２０を準備する準備工程を実行する（ステップＳ１１）。シリコンフォトニクス部品２０を反転してシリコンフォトニクス部品２０内のバッファ層２３の面に第２の基板３１を貼り合わせる貼り合わせ工程を実行する（ステップＳ１２）。尚、第２の基板３１は、第１の基板２１に比較して高抵抗率の１０００Ωｃｍ以上の基板である。

第２の基板３１を貼り合わせた後、シリコンフォトニクス部品２０内の第１の基板２１を除去する除去工程を実行する（ステップＳ１３）。第１の基板２１を除去したシリコンフォトニクス部品２０Ａ内の中間層２２の厚みを調整する厚み調整工程を実行する（ステップＳ１４）。尚、中間層２２の厚みを調整することで、完成時に、電気光学結晶層３２の第２の光導波路３２Ａと第１の光導波路２との間の距離Ｌを短くして高効率の光結合が実現できる。

中間層２２の厚み調整後のシリコンフォトニクス部品２０Ａ内の中間層２２上に電気光学結晶層３２を積層する電気光学結晶層形成工程を実行する（ステップＳ１５）。電気光学結晶層３２上に第２の光導波路３２Ａを形成する第２の光導波路形成工程を実行する（ステップＳ１６）。

第２の光導波路３２Ａを形成した電気光学結晶層３２上に第２のクラッド層３３を形成する第２のクラッド層形成工程を実行する（ステップＳ１７）。更に、第２のクラッド層３３上に電極３４を配置する電極形成工程を実行する（ステップＳ１８）。更に、電極３４を配置した後、バッファ層２３内の位相制御素子４の金属配線４Ａ２及び受光素子５の金属配線５Ａ２が露出するように、第２のクラッド層３３、電気光学結晶層３２及びバッファ層２３にビア３５を形成するビア形成工程を実行する（ステップＳ１９）。その結果、図１０Ｂに示すように光デバイス１を形成したことになる。

図１０Ｂに示す光デバイス１では、第１の基板２１に比較して高抵抗率の第２の基板３１を採用したので、例えば、光変調器３の変調帯域が劣化するような事態を回避できる。更に、光デバイス１では、中間層２２の厚みを調整したので、電気光学結晶層３２内の第２の光導波路３２Ａと第１の光導波路２との間の距離Ｌを短くしたので、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上を図ることができる。

図８Ａは、シリコンフォトニクス部品２０の構成の一例を示す略断面図である。シリコンフォトニクス部品２０は、第１の基板２１と、中間層２２と、複数の第１の光導波路２と、バッファ層２３と、を有する。バッファ層２３内には、複数の第１の光導波路２の内、任意の第１の光導波路２上に位相制御素子４及び受光素子５を内蔵している。シリコンフォトニクス部品２０は、事前に形成した部品である。

図８Ｂは、貼り合わせ工程の一例を示す略断面図である。図８Ａに示すシリコンフォトニクス部品２０の表裏を反転させた後、シリコンフォトニクス部品２０のバッファ層２３上に第２の基板３１を貼り合わせる。

図９Ａは、基板除去工程の一例を示す略断面図である。第２の基板３１を貼り合わせたシリコンフォトニクス部品２０内の第１の基板２１を除去することで、図９Ａに示すシリコンフォトニクス部品２０Ａを形成することになる。

図９Ｂは、厚み調整工程及び電気光学結晶層形成工程の一例を示す略断面図である。第１の基板２１が除去されたシリコンフォトニクス部品２０Ａ内の中間層２２の厚みを調整する。中間層２２の厚みを調整することで、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の距離を調整することになる。そして、中間層２２の厚みを調整した後、シリコンフォトニクス部品２０Ａの中間層２２に電気光学結晶層３２を積層する。

図１０Ａは、第２の光導波路形成工程の一例を示す略断面図である。シリコンフォトニクス部品２０Ａの中間層２２に電気光学結晶層３２を積層した後、電気光学結晶層３２上に第２の光導波路３２Ａを形成する。

図１０Ｂは、第２のクラッド層形成工程、電極形成工程及びビア形成工程の一例を示す略断面図である。第２の光導波路３２Ａを形成した後、電気光学結晶層３２上に第２のクラッド層３３を積層する。更に、第２のクラッド層３３を積層した後、マッハツェンダ干渉計３Ａの第２の光導波路３２Ａを配置した第２のクラッド３３層上に信号電極３４Ａ及び接地電極３４Ｂを配置する。更に、第２のクラッド層３３からシリコンフォトニクス部品２０Ａ内の位相制御素子４の金属配線４Ａ２及び受光素子５の金属配線５Ａ２が露出するように第２のクラッド層３３、電気光学結晶層３２、中間層２２及びバッファ層２３にビア３５を形成することで、光デバイス１を形成することになる。

本実施例の光デバイス１では、第１の基板２１に比較して高抵抗率の第２の基板３１を採用したので、例えば、光変調器３の変調帯域が劣化するような事態を回避できる。更に、光デバイス１では、中間層２２の厚みを調整したので、電気光学結晶層３２と第１の光導波路２との間の距離Ｌを短くしたので、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上を図ることができる。

光デバイス１は、第１のクラッド層２４における第２の基板３１と反対側の当該第１のクラッド層２４内に形成された第１の光導波路２と、第１のクラッド層２４における第２の基板３１と反対側の面に積層された電気光学結晶層３２と、電気光学結晶層３２における第１のクラッド層２４と反対側の面に電気光学結晶層３２で形成された第２の光導波路３２Ａと、を有する。その結果、電気光学結晶層３２と第１の光導波路２との間の距離Ｌを短くしたので、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上を図ることができる。しかも、シリコンフォトニクスの高い集積性と電気光学効果を有する結晶の高い変調特性を同時に活用しながら、低損失かつ大量生産可能な光デバイスを実現できる。

光デバイス１は、例えば、位相制御素子４及び受光素子５を内蔵したシリコンフォトニクス部品２０を採用した場合でも、シリコンフォトニクス部品２０にＬＮの光変調器３を集積することになるため、集積するシリコン素子によって異なる機能を実現する光デバイス１を提供できる。

第１の光導波路２は、中間層２２におけるバッファ層２３と接触する面に形成されると共に、電気光学結晶層３２は、中間層２２におけるバッファ層２３と反対側の面に積層される。その結果、電気光学結晶層３２と第１の光導波路２との間の距離Ｌを短くしたので、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上を図ることができる。

第１の光導波路２と第２の基板３１との間の第１のクラッド層２４内に配置された、少なくとも１個以上のシリコン部品４，５をさらに有する。その結果、高い集積性を確保できる。

光変調器３は、第２のクラッド層３３における電気光学結晶層３２と反対側の面に配置された、第２の光導波路３２Ａに電気信号を印加する電極３４を有し、第２の基板３１は、１０００Ωｃｍ以上の抵抗率を有する基板である。その結果、第１の基板２１に比較して高抵抗率の第２の基板３１を採用したので、例えば、光変調器３の変調帯域が劣化するような事態を回避できる。

信号電極３４Ａ及び接地電極３４Ｂは、電気光学結晶層３２がＸカットの場合に、第２の光導波路３２Ａを水平方向に電気信号を印加するように第２のクラッド層３３における電気光学結晶層３２と反対側の面に配置される。その結果、Ｘカットの電気光学結晶層３２を備えた光変調器３にも適用できる。

尚、説明の便宜上、ＸカットＬＮの電気光学結晶層３２を例示したが、ＺカットＬＮの電気光学結晶層３２を使用した光デバイス１にも適用可能である。光デバイス１は、ＺカットＬＮの電気光学結晶層３２と、電気光学結晶層３２の結晶軸のＸ又はＹ方向に沿って電気光学結晶層３２に形成された第２の光導波路３２Ａを有する。電気光学結晶層３２は、垂直（Ｚ）方向に電界を印加することで屈折率が変化する電気光学結晶層３２の場合は、信号電極３４Ａを第２の光導波路３２Ａの直上に配置することで第２の光導波路３２Ａの上下方向に電界を印加する。この場合、接地電極３４Ｂは第２のクラッド層３３内に埋め込まれていても良い。また、第２の光導波路３２Ａと信号電極３４Ａとの間にバッファ層２３が形成されていても良い。例えば、ＳｉＯ_２のバッファ層２３を形成することで第２の光導波路３２Ａの直上に信号電極３４Ａが位置しても伝搬する光信号の電極吸収損失を低減できる。

また、電気光学結晶層３２を例示したが、電気光学結晶の材料はＬＮに限定されるものではなく、電気光学結晶であれば良い。例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）、ＰＬＺＴ（ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛）やＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）等のペロブスカイト型酸化物でもよく、適宜変更可能である。尚、ＰＺＴのポッケルス係数は約１１０ｐｍ/Ｖ、ＰＬＺＴのポッケルス係数は約７００ｐｍ/Ｖ、ＢａＴｉＯ_３のポッケルス係数は約１８５０ｐｍ/Ｖであるため、本発明に適用する電気光学結晶のポッケルス係数は、１０～２０００ｐｍ/Ｖの範囲内の材料である。

また、第１の光導波路２及び第２の光導波路３２Ａは、リッジ型導波路を例示したが、リッジ型導波路に限定されるものではなく、例えば、チャネル型導波路にも適用可能である。

図１１Ａは、光変調器３を内蔵した光デバイス１Ａの構成の一例を示す平面模式図である。尚、実施例１の光デバイス１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１１Ａに示す光デバイス１Ａは、光変調器３と、２個の位相制御素子４とを有する。光変調器３は、分岐部１２と、２個のマッハツェンダ干渉計３Ａと、合波部１３とを有する。例えば、マッハツェンダ干渉計３Ａの部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、電気光学結晶層３２と、第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３と、電極３４とを有する。位相制御素子４の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、位相制御素子４と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。従って、図１１Ａに示す光変調器３Ａを内蔵した光デバイス１Ａでは、シリコンフォトニクスの高い集積性を確保しながら、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上、更に、変調帯域の劣化を抑制できる。

図１１Ｂは、ＩＱ光変調器３Ｂを内蔵した光デバイス１Ｂの構成の一例を示す平面模式図である。図１１Ａに示す光デバイス１Ａと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１１Ｂに示す光デバイス１Ｂ内のＩＱ光変調器３Ｂは、第１の分岐部１２Ａと、Ｉ（Inphase)成分の光変調器３Ｂ１と、Ｑ(Quadrature)成分の光変調器３Ｂ２と、２個の第１の位相制御素子４Ａと、第１の合波部１３Ａとを有する。Ｉ成分の光変調器３Ｂ１は、Ｉ成分の光信号を位相変調する。Ｑ成分の光変調器３Ｂ２は、Ｑ成分の光信号を位相変調する。Ｉ成分の光変調器３Ｂ１は、分岐部１２と、２個のマッハツェンダ干渉計３Ａ１（３Ａ２）と、合波部１３とを有する。Ｑ成分の光変調器３Ｂ２は、分岐部１２と、２個のマッハツェンダ干渉計３Ａ１（３Ａ２）と、合波部１３とを有する。

第１の分岐部１２Ａは、第１の光導波路２からの信号光を光分岐し、光分岐後の信号光を各光変調器３Ｂに出力する。Ｉ成分の光変調器３Ｂ１は、当該光変調器３Ｂ１内の合波部１３からのＩ成分の位相変調後の信号光を第１の位相制御素子４Ａに出力する。第１の位相制御素子４Ａは、Ｉ成分の位相変調後の信号光を位相シフトし、位相シフト後のＩ成分の信号光を第１の合波部１３Ａに出力する。

また、Ｑ成分の光変調器３Ｂ２は、当該光変調器３Ｂ２内の合波部１３からのＱ成分の位相変調後の信号光を第１の位相制御素子４Ａに出力する。第１の位相制御素子４Ａは、Ｑ成分の位相変調後の信号光を位相シフトし、位相シフト後のＱ成分の信号光を第１の合波部１３Ａに出力する。第１の合波部１３Ａは、Ｉ成分の信号光とＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＩＱ成分の信号光を出力部１４に出力する。

例えば、マッハツェンダ干渉計３Ａ１（３Ａ２）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、電気光学結晶層３２と、第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３と、電極３４とを有する。位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。従って、図１１Ｂに示すＩＱ光変調器３Ｂを内蔵した光デバイス１Ｂでは、シリコンフォトニクスの高い集積性を確保しながら、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上、更に、変調帯域の劣化を抑制できる。

図１１Ｃは、ＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃの構成の一例を示す平面模式図である。図１１Ｂに示す光デバイス１Ｂと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１１Ｃに示す光デバイス１Ｃ内のＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃは、第２の分岐部１２Ｂと、Ｘ偏波成分のＩＱ光変調器３Ｃ１と、Ｙ偏波成分のＩＱ光変調器３Ｃ２と、ＰＲ（Polarization Rotator）１５と、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner）１６とを有する。

第２の分岐部１２Ｂは、第１の光導波路２からの信号光を光分岐し、光分岐後の信号光を各ＩＱ光変調器３Ｃ１，３Ｃ２に出力する。Ｘ偏波成分のＩＱ光変調器３Ｃ１は、Ｘ偏波成分のＩ成分の光変調器３Ｂ１と、Ｘ偏波成分のＱ成分の光変調器３Ｂ２とを有する。

Ｘ偏波成分のＩＱ光変調器３Ｃ１内の第１の合波部１３Ａは、Ｉ成分の光変調器３Ｂ１内の合波部１３からのＸ偏波成分のＩ成分の信号光と、Ｑ成分の光変調器３Ｂ２内の合波部１３からのＸ偏波成分のＱ成分の信号光とを合波し、Ｘ偏波成分のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。

Ｙ偏波のＩＱ光変調器３Ｃ２内の第１の合波部１３Ａは、Ｉ成分の光変調器３Ｂ２内の合波部１３からのＹ偏波成分のＩ成分の信号光と、Ｑ成分の光変調器３Ｂ２内の合波部１３からのＹ偏波成分のＱ成分の信号光とを合波し、Ｙ偏波成分のＩＱ成分の信号光をＰＲ１５に出力する。ＰＲ１５は、Ｙ偏波成分のＩＱ成分の信号光を偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波成分のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。ＰＢＣ１６は、Ｘ偏波成分のＩＱ成分の信号光と、偏波回転後のＹ偏波成分のＩＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＸＹ偏波成分の信号光を出力部に出力する。

例えば、ＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃ内のマッハツェンダ干渉計３Ａ１（３Ａ２）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、電気光学結晶層３２と、第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３と、電極３４とを有する。位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。また、ＰＲ１５及びＰＢＣ１６の部位も、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、ＰＲ１５と、ＰＢＣ１６と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。従って、図１１Ｃに示すＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃを内蔵した光デバイス１Ｃでは、シリコンフォトニクスの高い集積性を確保しながら、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上、更に、変調帯域の劣化を抑制できる。

図１１Ｄは、光通信デバイス１Ｄの構成の一例を示す平面模式図である。尚、図１１Ｃに示すＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１１Ｄに示す光通信デバイス１Ｄは、ＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃと、第３の分岐部１２Ｃと、受光入力部４１と、ＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）４２と、ＰＲ４３と、第１の光ハイブリッド回路４４Ａ（４４）と、第２の光ハイブリッド回路４４Ｂ（４４）と、４個の受光素子５Ａ及び４個の受光素子５Ｂとを有する。

第３の分岐部１２Ｃは、入力部１１から図示せぬ光源からのローカル光である光を光分岐し、光分岐後の光をＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃ及び各ハイブリッド回路４４に出力する。受光入力部４１は、図示せぬ光ファイバからの受信光を入力する。ＰＢＳ４２は、受光入力部４１からＸ偏波の受信光及びＹ偏波の受信光に分波し、Ｘ偏波の受信光を第１の光ハイブリッド回路４４Ａに出力すると共に、Ｙ偏波の受信光をＰＲ４３に出力する。ＰＲ４３は、Ｙ偏波の受信光を９０度偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波の受信光を第２の光ハイブリッド回路４４Ｂに出力する。

第１の光ハイブリッド回路４４Ａは、受信光のＸ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第１の光ハイブリッド回路４４Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を受光素子５Ａに出力する。第１の光ハイブリッド回路４４Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を受光素子５Ａに出力する。

第２の光ハイブリッド回路４４Ｂは、受信光のＹ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第２の光ハイブリッド回路４４Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を受光素子５Ｂに出力する。第２の光ハイブリッド回路４４Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を受光素子５Ｂに出力する。

受光素子５Ａは、第１の光ハイブリッド回路４４ＡからのＸ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換し、電気変換後のＩ成分の電気信号を出力する。また、受光素子５Ａは、第１の光ハイブリッド回路４４ＡからのＸ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換し、電気変換後のＱ成分の電気信号を出力する。受光素子５Ｂは、第２の光ハイブリッド回路４４ＢからのＹ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換し、電気変換後のＩ成分の電気信号を出力する。受光素子５Ｂは、第２の光ハイブリッド回路４４ＢからのＹ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換し、電気変換後のＱ成分の電気信号を出力する。

例えば、ＤＰ－ＩＱ光変調器３Ｃ内のマッハツェンダ干渉計３Ａ１（３Ａ２）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、電気光学結晶層３２と、第２の光導波路３２Ａと、第２のクラッド層３３と、電極３４とを有する。位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、位相制御素子４（第１の位相制御素子４Ａ）と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。また、ＰＲ１５及びＰＢＣ１６の部位も、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、ＰＲ１５と、ＰＢＣ１６と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。

受光素子５の部位は、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、受光素子５と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。また、ＰＲ４３及びＰＢＳ４２の部位も、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、ＰＲ４３と、ＰＢＳ４２と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。同様に、ハイブリッド回路４４の部位も、第２の基板３１と、バッファ層２３と、中間層２２と、第１の光導波路２と、ハイブリッド回路４４と、電気光学結晶層３２と、第２のクラッド層３３とを有する。従って、図１１Ｄに示す光通信デバイス１Ｄでは、シリコンフォトニクスの高い集積性を確保しながら、第１の光導波路２と第２の光導波路３２Ａとの間の光結合効率の向上、更に、変調帯域の劣化を抑制できる。

１ 光デバイス
２ 第１の光導波路
３，３Ｂ１，３Ｂ２ 光変調器
３Ｂ、３Ｃ１，３Ｃ２ ＩＱ光変調器
３Ｃ ＤＰ－ＩＱ光変調器
３Ａ マッハツェンダ干渉計
４ 位相制御素子
５ 受光素子
２１ 第１の基板
２２ 中間層
２３ バッファ層
２４ 第１のクラッド層
３１ 第２の基板
３２ 電気光学結晶層
３２Ａ 第２の光導波路
３３ 第２のクラッド層

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板の一方の面に積層された第１のクラッド層と、
   前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の当該第１のクラッド層内に形成された第１の光導波路と、
   前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、
   前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第２の光導波路と、
   前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に積層された第２のクラッド層と、
   を有することを特徴とする光デバイス。
2. 前記第１のクラッド層は、
   前記基板の一方の面に積層されたバッファ層と、
   前記バッファ層における前記基板と反対側の面に積層された中間層と、を有し、
   前記第１の光導波路は、
   前記中間層における前記バッファ層と接触する面に形成されると共に、
   前記電気光学結晶層は、
   前記中間層における前記バッファ層と反対側の面に積層されることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記第１の光導波路と前記基板との間の前記第１のクラッド層内に配置された、少なくとも１個以上のシリコン部品をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
4. 前記シリコン部品は、
   前記第１の光導波路を通過する光信号を電気変換する受光素子であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
5. 前記シリコン部品は、
   前記第１の光導波路を加熱するヒータで前記第１の光導波路の屈折率を制御する位相制御素子であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
6. 前記第２のクラッド層における前記電気光学結晶層と反対側の面に配置された、前記第２の光導波路に電気信号を印加する電極をさらに有し、
   前記基板は、
   １０００Ωｃｍ以上の抵抗率を有する基板であることを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の光デバイス。
7. 前記電極は、
   信号電極と、接地電極と、を有し、
   前記信号電極及び前記接地電極は、
   前記電気光学結晶層の電気光学効果を最も強く発現する軸が水平方向にある場合に、前記第２の光導波路を水平方向に前記電気信号を印加するように前記第２のクラッド層における前記電気光学結晶層と反対側の面に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
8. 前記電極は、
   信号電極と、接地電極と、を有し、
   前記信号電極及び前記接地電極の何れか一方は、
   前記電気光学結晶層の電気光学効果を最も強く発現する軸が垂直方向にある場合に、前記第２の光導波路が配置する前記第２のクラッド層上の部位に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
9. 前記電気光学結晶層のポッケルス係数が１０～２０００ｐｍ／Ｖの範囲内であることを特徴とする請求項１～８の何れか一つに記載の光デバイス。
10. 前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との距離を決める前記中間層の厚みが１μｍ以下であることを特徴とした請求項２に記載の光デバイス。

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