JP2023140544A - 光デバイス、光変調器及び光通信装置 - Google Patents

光デバイス、光変調器及び光通信装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2023140544000001
【課題】消費電力を抑制しながら変調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、スロット導波路と、スロット導波路と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極とを有する。更に、光デバイスは、分断された状態でスロット導波路内のスロットに挿入される複数の電気光学ポリマと、分断される電気光学ポリマ間の境界部位に配置され、接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光デバイス、光変調器及び光通信装置に関する。
図１９は、従来の光変調器１００の一例を示す平面模式図である。図１９に示す光変調器１００は、光導波路１０１と、信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）の電極１０２とを有する。光導波路１０１は、Ｎドープシリコン（以下、単にドープＳｉと称する）１０５Ａと、ＰドープＳｉ１０５Ｂとで構成するＰＮ接合の光導波路である。光導波路１０１は、入力部１０１Ａと、分岐部１０１Ｂと、２本の導波路１０１Ｃと、合波部１０１Ｄと、出力部１０１Ｅとを有する。入力部１０１Ａは、光変調器１００へ光を入力する光変調器の入力部である。分岐部１０１Ｂは、入力部１０１Ａからの光を光分岐し、分岐した光を２本の導波路１０１Ｃに出力する。２本の導波路１０１Ｃは、分岐部１０１Ｂからの光を導波すると共に、電極１０２間の電界に応じて導波する光に作用する光変調器のアームである。合波部１０１Ｄは、２本の導波路１０１Ｃからの光を合波し、合波した光を出力する。出力部１０１Ｅは、合波部１０１Ｄからの光を出力する光変調器１００の出力部である。
電極１０２は、第１の接地電極１０２Ａ１と、第１の信号電極１０２Ｂ１と、第２の接地電極１０２Ａ２と、第２の信号電極１０２Ｂ２と、第３の接地電極１０２Ａ３とを有するコプレーナ構造の電極である。
第１の信号電極１０２Ｂ１は、第１の接地電極１０２Ａ１と第２の接地電極１０２Ａ２との間を並走した状態で配置される。第２の信号電極１０２Ｂ２は、第２の接地電極１０２Ａ２と第３の接地電極１０２Ａ３との間を並走した状態で配置される。
２本の導波路１０１Ｃの内、第１の導波路１０１Ｃ１は、第１の接地電極１０２Ａ１と第１の信号電極１０２Ｂ１との間の部位の下方に配置される光導波路である。２本の導波路１０１Ｃの内、第２の導波路１０１Ｃ２は、第２の信号電極１０２Ｂ２と第３の接地電極１０２Ａ３との間の部位の下方に配置される光導波路である。
光変調器１００が高速変調を実行する際には、導波路１０１Ｃに沿って配置される信号電極１０２Ｂ１及び１０２Ｂ２に、例えば、数１０ＧＨｚの帯域を有する高周波の駆動電圧が入力されることになる。
図２０は、図１９に示すＭ－Ｍ線の略断面図である。図２０に示すＭ－Ｍ線の略断面部位は、シリコン基板１３１と、シリコン基板１３１上に積層されたＳｉＯ２の中間層１３２と、中間層１３２上に形成された光導波路１０１とを有する。更に、略断面部位は、光導波路１０１を含む中間層１３２上に積層されるＳｉＯ２のバッファ層１３３と、電極１０２とを有する。尚、電極１０２は、第１の接地電極１０２Ａ１と、第１の信号電極１０２Ｂ１と、第２の接地電極１０２Ａ２とを有する。
バッファ層１３３は、第１の接地電極１０２Ａ１と第１の導波路１０１Ｃ１内のＮドープＳｉ１０５Ａとの間にビア１０６を形成し、ビア１０６を通じて第１の接地電極１０２Ａ１と第１の導波路１０１Ｃ１のＮドープＳｉ１０５Ａとの間を接合する部位を有する。バッファ層１３３は、第１の信号電極１０２Ｂ１と第１の導波路１０１Ｃ１のＰドープＳｉ１０５Ｂとの間のビア１０６を形成し、ビア１０６を通じて第１の信号電極１０２Ｂ１と第１の導波路１０１Ｃ１のＰドープＳｉ１０５Ｂとの間を接合する部位を有する。
また、図示しないが、バッファ層１３３は、第３の接地電極１０２Ａ３と第２の導波路１０１Ｃ２のＮドープＳｉ１０５Ａとの間に形成されたビア１０６を有する。ビア１０６は、第３の接地電極１０２Ａ３と第２の導波路１０１Ｃ２のＮドープＳｉ１０５Ａとの間を接合する部位である。更に、バッファ層１３３は、第２の信号電極１０２Ｂ２と第２の導波路１０１Ｃ２のＰドープＳｉ１０５Ｂとの間に形成されたビア１０６を有する。ビア１０６は、第２の信号電極１０２Ｂ２と第２の導波路１０１Ｃ２のＰドープＳｉ１０５Ｂとの間を接合する部位である。
光変調器１００は、第１の信号電極１０２Ｂ１に高周波の駆動電圧が印加されると、第１の信号電極１０２Ｂ１と第１の接地電極１０２Ａ１との間の第１の導波路１０１Ｃ１のＰＮ接合のキャリア密度が変化する。光変調器１００は、キャリア密度の変化に応じて第１の導波路１０１Ｃ１の屈折率が変化することで、第１の導波路１０１Ｃを導波する光の位相が変化する。同様に、光変調器１００は、第２の信号電極１０２Ｂ２に高周波の駆動電圧が印加されると、第２の信号電極１０２Ｂ２と第３の接地電極１０２Ａ３との間の第２の導波路１０１Ｃ２のＰＮ接合のキャリア密度が変化する。光変調器１００は、キャリア密度の変化に応じて第２の導波路１０１Ｃ２の屈折率が変化することで、第２の導波路１０１Ｃ２を導波する光の位相が変化する。その結果、光変調器１００は、第１の導波路１０１Ｃ１からの位相変調後の光と第２の導波路１０１Ｃ２からの位相変調後の光とを合波部１０１Ｄで合波することで、光の位相差に応じた多値レベルの光の強度変化に変換することができる。
米国特許出願公開第２０１４／００８６５２３号明細書 特開２０２１－４３２６３号公報 米国特許第１０９６２８１１号明細書
しかしながら、従来の光変調器１００の光導波路１０１は、シリコンのＰＮ接合で構成するため、光の屈折率の変化が小さく、第１の信号電極１０２Ｂ１及び第２の信号電極１０２Ｂ２に印加する駆動電圧が大きくなるため、消費電力が増加してしまう。
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、消費電力を抑制しながら変調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、スロット導波路と、スロット導波路と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極とを有する。光デバイスは、分断された状態でスロット導波路内のスロットに挿入される複数の電気光学ポリマと、分断される電気光学ポリマ間の境界部位に配置され、接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジとを有する。
本願が開示する光デバイス等の１つの態様によれば、消費電力を抑制しながら変調効率の向上を図る。
図１は、本実施例の光通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施例１の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図３は、図２に示すＡ－Ａ線の略断面図である。 図４は、図２に示すＢ－Ｂ線の略断面図である。 図５は、実施例２の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図６は、図５に示すＣ－Ｃ線の略断面図である。 図７は、図５に示すＤ－Ｄ線の略断面図である。 図８は、実施例３の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図９は、図８に示すＥ－Ｅ線の略断面図である。 図１０は、図８に示すＦ－Ｆ線の略断面図である。 図１１は、実施例４の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１２は、図１１に示すＧ－Ｇ線の略断面図である。 図１３は、図１１に示すＨ－Ｈ線の略断面図である。 図１４は、実施例５の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１５は、図１４に示すＪ－Ｊ線の略断面図である。 図１６は、図１４に示すＫ－Ｋ線の略断面図である。 図１７は、比較例の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図１８は、図１７に示すＬ－Ｌ線の略断面図である。 図１９は、従来の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。 図２０は、図１９に示すＭ－Ｍ線の略断面図である。
［比較例］
光変調器では、第１の信号電極及び第２の信号電極に印加する駆動電圧を抑制すべく、シリコンのＰＮ接合の光導波路の代わりに、ＥＯポリマを備えた光導波路を使用することが考えられる。図１７は、比較例の光変調器５０の構成の一例を示す平面模式図である。
図１７に示す比較例の光変調器５０は、光導波路５１と、信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極５２とを有する。光導波路５１は、２個のＮドープＳｉ５５Ａで構成するスロット導波路である。光導波路５１は、入力部５１Ａと、分岐部５１Ｂと、２本の導波路５１Ｃと、合波部５１Ｄと、出力部５１Ｅとを有する。入力部５１Ａは、光変調器５０へ光を入力する光変調器５０の入力部である。分岐部５１Ｂは、入力部５１Ａからの光を光分岐し、分岐した光を２本の導波路５１Ｃに出力する。２本の導波路５１Ｃは、分岐部５１Ｂからの光を導波すると共に、電極５２間の電界に応じて導波する光に作用する光変調器５０のアームである。合波部５１Ｄは、分岐した２本の導波路５１Ｃからの光を合波し、合波した光を出力する。出力部５１Ｅは、合波部５１Ｄからの光を出力する光変調器５０の出力部である。
電極５２は、第１の接地電極５２Ａ１と、第１の信号電極５２Ｂ１と、第２の接地電極５２Ａ２と、第２の信号電極５２Ｂ２と、第３の接地電極５２Ａ３とを有するコプレーナ構造の電極である。第１の信号電極５２Ｂ１は、第１の接地電極５２Ａ１と第２の接地電極５２Ａ２との間を並走した状態で配置される。第２の信号電極５２Ｂ２は、第２の接地電極５２Ａ２と第３の接地電極５２Ａ３との間を並走した状態で配置される。
２本の導波路５１Ｃの内、第１の導波路５１Ｃ１は、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間の部位の下方に配置される光導波路である。第１の導波路５１Ｃ１は、２個のＮドープＳｉ５５Ａで構成するスロット５５Ｂを備えたスロット導波路である。
２本の導波路５１Ｃの内、第２の導波路５１Ｃ２は、第２の信号電極５２Ｂ２と第３の接地電極５２Ａ３との間の部位の下方に配置される光導波路である。第２の導波路５１Ｃ２は、２個のＮドープＳｉ５５Ａで構成するスロット５５Ｂを備えたスロット導波路である。
図１８は、図１７に示すＬ－Ｌ線の略断面図である。図１８に示すＬ－Ｌ線の略断面部位は、シリコン基板３１と、シリコン基板３１上に積層されたＳｉＯ２の中間層３２と、中間層３２上に形成された光導波路５１と、光導波路５１を含む中間層３２上に積層されるＳｉＯ２のバッファ層３３と、電極５２とを有する。尚、電極５２は、第１の接地電極５２Ａ１と、第１の信号電極５２Ｂ１と、第２の接地電極５２Ａ２とを有する。
バッファ層３３は、第１の接地電極５２Ａ１と第１の導波路５１Ｃ１のＮドープＳｉ５５Ａとの間に形成されたビア５６を有する。ビア５６は、第１の接地電極５２Ａ１と第１の導波路５１Ｃ１のＮドープＳｉ５５Ａとの間を接合する。バッファ層３３は、第１の信号電極５２Ｂ１と第１の導波路５１Ｃ１のＮドープＳｉ５５Ａとの間に形成されたビア５６を有する。ビア５６は、第１の信号電極５２Ｂ１と第１の導波路５１Ｃ１のＮドープＳｉ５５Ａとの間を接合する。更に、バッファ層３３は、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間に形成された開口部３３Ａを有する。開口部３３Ａ内に配置される電気光学（ＥＯ）ポリマ５３の一部で第１の導波路５１Ｃ１内のＮドープＳｉ５５Ａ間のスロット５５Ｂを埋めるべく、第１の導波路５１Ｃ１内のＮドープＳｉ５５Ａ上にＥＯポリマ５３を配置することになる。
バッファ層３３は、第３の接地電極５２Ａ３と第２の導波路５１Ｃ２のＮドープＳｉ５５Ａとの間に形成されたビア５６を有する。ビア５６は、第３の接地電極５２Ａ３と第２の導波路５１Ｃ２のＮドープＳｉ５５Ａとの間を接合する。バッファ層３３は、第２の信号電極５２Ｂ２と第２の導波路５１Ｃ２のＮドープＳｉ５５Ａとの間に形成されたビア５６を有する。ビア５６は、第２の信号電極５２Ｂ２と第２の導波路５１Ｃ２のＮドープＳｉ５５Ａとの間を接合する。更に、バッファ層３３は、第３の接地電極５２Ａ３と第２の信号電極５２Ｂ２との間に形成された開口部３３Ａを有する。開口部３３Ａ内に配置されたＥＯポリマ５３の一部で第２の導波路５１Ｃ２内のＮドープＳｉ５５Ａ間のスロット５５Ｂを埋めるべく、第２の導波路５１Ｃ２内のＮドープＳｉ５５Ａ上にＥＯポリマ５３を配置することになる。
光変調器５０は、光導波路５１内のスロット５５Ｂ内にＥＯポリマ５３を使用するため、光導波路５１を導波する光の屈折率の変化が高くなる。そして、光変調器５０は、第１の信号電極５２Ｂ１に高周波の駆動電圧が印加されると、第１の信号電極５２Ｂ１と第１の接地電極５２Ａ１との間の第１の導波路５１Ｃ１のの屈折率が変化することで、第１の導波路５１Ｃ１を導波する光の位相が変化する。同様に、光変調器５０は、第２の信号電極５２Ｂ２に高周波の駆動電圧が印加されると、第２の信号電極５２Ｂ２と第３の接地電極５２Ａ３との間の第２の導波路５１Ｃ２の屈折率が変化することで、第２の導波路５１Ｃ２を導波する光の位相が変化する。その結果、光変調器５０は、第１の導波路５１Ｃ１からの位相変調後の光と第２の導波路５１Ｃ２からの位相変調後の光とを合波部５１Ｄで合波することで、光の位相差に応じた多値レベルの光の強度変化に変換することができる。
比較例の光変調器５０では、光導波路５１内のスロット５５Ｂ内にＥＯポリマ５３を使用するため、光導波路５１を導波する光の屈折率の変化が高くなる。その結果、第１の信号電極５２Ｂ１及び第２の信号電極５２Ｂ２に印加する駆動電圧を小さくできるため、消費電力を抑制できる。
比較例の光変調器５０では、光導波路５１内のＮドープＳｉ５５Ａ間のスロット５５Ｂ内をＥＯポリマ５３で埋めるためにはバッファ層３３内に開口部３３Ａをエッチングし、開口部３３Ａ内にＥＯポリマ５３を注入する必要がある。そして、比較例の光変調器５０では、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間のバッファ層３３内に開口部３３Ａを設けるために、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間の間隔を確保せざるを得ない。
しかしながら、比較例の光変調器５０では、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間の間隔を広くすると、第１の接地電極５２Ａ１と第１の信号電極５２Ｂ１との間の距離が離れる。従って、第１の信号電極５２Ｂ１の両側の第１の接地電極５２Ａ１及び第２の接地電極５２Ａ２の電位が高周波で不安定になる。同様に、比較例の光変調器５０では、第３の接地電極５２Ａ３と第２の信号電極５２Ｂ２との間の間隔を広くすると、第３の接地電極５２Ａ３と第２の信号電極５２Ｂ２との間の距離が離れる。従って、第２の信号電極５２Ｂ２の両側の第２の接地電極５２Ａ２及び第３の接地電極５２Ａ３の電位が高周波で不安定になる。つまり、比較例の光変調器５０では、接地電極と信号電極との間の間隔を広くすると、信号電極の両側の接地電極間の電位が高周波で不安定になるため、高周波帯域の特性が劣化することになる。
例えば、数１０ＧＨｚの高周波数の駆動電圧を信号電極に印加した場合には、導波路５１Ｃの入力段で与えた電位が変動して位相が変化し、その変化度合いが電気信号（電界）の伝搬距離に応じて大きくなる。導波路１１Ｃの入力段では両側の接地電極間の電位が同じであっても電気信号（電界）の伝搬距離に応じて電位に差が出る。その結果、信号電極と接地電極との間の間隔が広くなると、信号電極の両側の接地電極間の電位が高周波で不安定になる。両側の接地電極間の電位が高周波で不安定になると、信号電極と接地電極との間の電圧が下がり、導波路１１Ｃにかかる電圧が低下してしまう。その結果、高周波での変調効率が低下し、高周波帯域での特性が劣化することになる。
従って、ＥＯポリマを使用した場合でも、信号電極の両側の接地電極間の電位が安定化して、高周波の変調効率が低下することなく、高周波帯域での特性劣化を抑制できる光変調器の実施の形態につき、実施例１として以下に説明する。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、本実施例の光通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す光通信装置１は、出力側の光ファイバ２Ａ（２）及び入力側の光ファイバ２Ｂ（２）と接続する。光通信装置１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、光源４と、光変調器５と、光受信器６とを有する。ＤＳＰ３は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ３は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、送信データを含む電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調器５に出力する。また、ＤＳＰ３は、受信データを含む電気信号を光受信器６から取得し、取得した電気信号の復号等の処理を実行して受信データを得る。
光源４は、例えば、レーザダイオード等を備え、所定の波長の光を発生させて光変調器５及び光受信器６へ供給する。光変調器５は、ＤＳＰ３から出力される電気信号によって、光源４から供給される光を変調し、得られた光送信信号を光ファイバ２Ａに出力する光デバイスである。光変調器５は、例えば、光導波路１１とコプレーナ（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）構造の電極１２とを備えるＳｉ光変調器等の光デバイスである。光導波路１１は、Ｓｉ結晶の基板で形成される。光変調器５は、光源４から供給される光が光導波路１１を伝搬する際に、この光を電極１２内の信号電極へ入力される電気信号によって変調することで、光送信信号を生成する。
光受信器６は、光ファイバ２Ｂから光信号を受信し、光源４から供給される光を用いて受信光信号を復調する。そして、光受信器６は、復調した受信光信号を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＤＳＰ３に出力する。
図２は、実施例１の光変調器５の構成の一例を示す平面模式図である。図２に示す光変調器５は、光導波路１１と、光導波路１１と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極１２と、分断された状態で光導波路１１内のスロット１５Ｂに挿入される複数のＥＯポリマ１３とを有する。更に、光変調器５は、分断されるＥＯポリマ間の境界部位２１Ａに配置され、接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジ１４を有する。
光導波路１１は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するスロット導波路である。光導波路１１は、入力部１１Ａと、分岐部１１Ｂと、２本の導波路１１Ｃと、合波部１１Ｄと、出力部１１Ｅとを有する。入力部１１Ａは、光源４からの光を入力する光変調器５の入力部である。分岐部１１Ｂは、入力部１１Ａからの光を光分岐し、分岐した光を２本の導波路１１Ｃに出力する。２本の導波路１１Ｃは、分岐部１１Ｂからの光を導波すると共に、電極１２間の電界に応じて導波する光に作用する光変調器５のアームである。合波部１１Ｄは、分岐した２本の導波路１１Ｃからの光を合波し、合波した光を出力する。出力部１１Ｅは、合波部１１Ｄからの光を出力する光変調器５の出力部である。
電極１２は、例えば、アルミニウム、金、銀や銅等の材料で構成する。電極１２は、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有するコプレーナ構造の電極である。第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を並走した状態で配置される。第２の信号電極１２Ｂ２は、第２の接地電極１２Ａ２と第３の接地電極１２Ａ３との間を並走した状態で配置される。
２本の導波路１１Ｃの内、第１の導波路１１Ｃ１は、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間の部位の下方に配置される光導波路である。第１の導波路１１Ｃ１は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するスロット１５Ｂを備えたスロット導波路である。
２本の導波路１１Ｃの内、第２の導波路１１Ｃ２は、第２の信号電極１２Ｂ２と第３の接地電極１２Ａ３との間の部位の下方に配置される光導波路である。第２の導波路１１Ｃ２は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するスロット１５Ｂを備えたスロット導波路である。
光変調器５は、光導波路１１の光進行方向にある第１の部位２０Ａと、光導波路１１の光進行方向にある第２の部位２０Ｂと、光導波路１１の光進行方向にある第３の部位２０Ｃとを有する。光変調器５は、第１の部位２０Ａと第２の部位２０Ｂとの間の境界部位である第１の境界部位２１Ａと、第２の部位２０Ｂと第３の部位２０Ｃとの間の境界部位である第２の境界部位２１Ｂとを有する。
光変調器５は、光導波路１１の光の進行方向に応じて、第１の部位２０Ａから、第１の境界部位２１Ａ、第２の部位２０Ｂ、第２の境界部位２１Ｂ及び第３の部位２０Ｃの順に導波路１１Ｃを光が導波することになる。
図３は、図２に示すＡ－Ａ線の略断面図である。図３に示すＡ－Ａ線の略断面部位は、例えば、第１の導波路１１Ｃ１側の第１の部位２０Ａである。第１の部位２０Ａは、シリコン基板３１と、シリコン基板３１上に積層されたＳｉＯ２の中間層３２と、中間層３２上に形成された光導波路１１と、光導波路１１を含む中間層３２上に積層されるＳｉＯ２のバッファ層３３と、電極１２とを有する。尚、電極１２は、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。
電極１２は、第１の層Ｍ１と、第１の層Ｍ１の下方に配置された第２の層Ｍ２とを有する。第１の接地電極１２Ａ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と、第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２とを有する。第２の接地電極１２Ａ２は、第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１と、第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを有する。第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１と、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２とを有する。
第１の接地電極１２Ａ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２との間をビア１６で接合し、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２とＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接合する。第１の信号電極１２Ｂ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１と第１の信号電極１２Ｂ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２との間をビア１６で接合し、第１の信号電極１２Ｂ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２とＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接合する。第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２との間をビア１６で接合する。
第１の導波路１１Ｃ１側の第１の部位２０Ａは、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間のバッファ層３３内に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１内に挿入された第１のＥＯポリマ１３Ａとを有する。第１の導波路１１Ｃ１は、第１のＥＯポリマ１３Ａの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。尚、ＥＯポリマは、例えば、ディスペンサを使用して開口部３３Ａ１内に挿入することになる。
第２の導波路１１Ｃ２側の第１の部位２０Ａは、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の部位２０Ａは、第３の接地電極１２Ａ３と第２の信号電極１２Ｂ２との間のバッファ層３３に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１に内に挿入された第１のＥＯポリマ１３Ａとを有する。第２の導波路１１Ｃ２は、第１のＥＯポリマ１３Ａの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。
第１の導波路１１Ｃ１側の第２の部位２０Ｂは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の部位２０Ｂは、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間のバッファ層３３内に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１内に挿入された第２のＥＯポリマ１３Ｂとを有する。第１の導波路１１Ｃ１は、第２のＥＯポリマ１３Ｂの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第２の部位２０Ｂは、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の部位２０Ｂは、第３の接地電極１２Ａ３と第２の信号電極１２Ｂ２との間のバッファ層３３に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１に内に挿入された第２のＥＯポリマ１３Ｂとを有する。第２の導波路１１Ｃ２は、第２のＥＯポリマ１３Ｂの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。
第１の導波路１１Ｃ１側の第３の部位２０Ｃは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第３の部位２０Ｃは、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間のバッファ層３３内に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１内に挿入された第３のＥＯポリマ１３Ｃとを有する。第１の導波路１１Ｃ１は、第３のＥＯポリマ１３Ｃの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第３の部位２０Ｃは、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第３の部位２０Ｃは、第３の接地電極１２Ａ３と第２の信号電極１２Ｂ２との間のバッファ層３３に形成された開口部３３Ａ１と、開口部３３Ａ１に内に挿入された第３のＥＯポリマ１３Ｃとを有する。第２の導波路１１Ｃ２は、第３のＥＯポリマ１３Ｃの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された状態である。
図４は、図２に示すＢ－Ｂ線の略断面図である。図４に示すＢ－Ｂ線の略断面部位は、例えば、第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａである。第１の境界部位２１Ａは、第１の部位２０Ａと第２の部位２０Ｂとの間の境界部位、すなわち、第１のＥＯポリマ１３Ａと第２のＥＯポリマ１３Ｂとの間を分断する部位に相当する。第１の境界部位２１Ａは、第１の部位２０Ａの第１の導波路１１Ｃ１と第２の部位２０Ｂの第１の導波路１１Ｃ１との間を接合する第１の導波路１１Ｃ１を有する。
第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａでは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａは、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に接続する第１のブリッジ１４Ａ（１４）を有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａ内の第１の導波路１１Ｃ１は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するものの、スロット１５Ｂ内にＥＯポリマなしの状態である。第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａ内の第１のブリッジ１４Ａは、第１の接地電極１２Ａ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１とを電気的に接続する。第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａ内の第１の信号電極１２Ｂ１は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２のみを有し、第１の信号電極１２Ｂ１の第１の層Ｍ１の部位は無しの状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａでは、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａは、第２の接地電極１２Ａ２と第３の接地電極１２Ａ３との間を電気的に接続する第１のブリッジ１４Ａ（１４）を有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａ内の第２の導波路１１Ｃ２は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するものの、スロット１５Ｂ内にＥＯポリマなしの状態である。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａ内の第１のブリッジ１４Ａは、第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１と第３の接地電極１２Ａ３内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ３１とを電気的に接続する。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａ内の第２の信号電極１２Ｂ２は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ２２のみを有し、第２の信号電極１２Ｂ２の第１の層Ｍ１の部位は無しの状態である。
第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂと第３の部位２０Ｃとの間の境界部位、すなわち、第２のＥＯポリマ１３Ｂと第３のＥＯポリマ１３Ｃとの間を分断する部位に相当する。第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂの第１の導波路１１Ｃ１と第３の部位２０Ｃの第１の導波路１１Ｃ１との間を接合する第１の導波路１１Ｃ１を有する。更に、第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂの第２の導波路１１Ｃ２と第３の部位２０Ｃの第２の導波路１１Ｃ２との間を接合する第２の導波路１１Ｃ２を有する。
第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂでは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂは、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に接続する第１のブリッジ１４Ａ（１４）を有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１の導波路１１Ｃ１は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するものの、スロット１５Ｂ内にＥＯポリマなしの状態である。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１のブリッジ１４Ａは、第１の接地電極１２Ａ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１とを電気的に接続する。また、第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１の信号電極１２Ｂ１は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２のみである。部位１２Ｂ１２と第１の導波路１１Ｃ１のＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接続する。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１の信号電極１２Ｂ１は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２のみを有し、第１の信号電極１２Ｂ１の第１の層Ｍ１の部位は無しの状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂでは、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第３の接地電極１２Ａ３とを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂは、第２の接地電極１２Ａ２と第３の接地電極１２Ａ３との間を電気的に接続する第１のブリッジ１４Ａ（１４）を有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂ内の第２の導波路１１Ｃ２は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するものの、スロット１５Ｂ内にＥＯポリマなしの状態である。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１のブリッジ１４Ａは、第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１と第３の接地電極１２Ａ３内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ３１とを電気的に接続する。また、第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂ内の第２の信号電極１２Ｂ２は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ２２のみである。部位１２Ｂ２２と第２の導波路１１Ｃ２のＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接続する。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂ内の第２の信号電極１２Ｂ２は、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ２２のみを有し、第２の信号電極１２Ｂ２の第１の層Ｍ１の部位は無しの状態である。
光変調器５内の第１の導波路１１Ｃ１は、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の第１の信号電極１２Ｂ１に印加する高周波信号の駆動電圧に応じて屈折率が変化することで、導波する光の位相を変化させる。更に、第１の導波路１１Ｃ１は、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に第１のブリッジ１４Ａで接続する。第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間に電流が流れることで電位を同じにして第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位を安定化する。その結果、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位が安定化するため、第１の信号電極１２Ｂ１と第１の接地電極１２Ａ１との間の高周波の駆動電圧の低下を抑制できる。その結果、高周波での変調効率が低下することなく、高周波帯域を広帯域化できる。
光変調器５内の第２の導波路１１Ｃ２は、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の第２の信号電極１２Ｂ２に印加する高周波信号の駆動電圧に応じて屈折率が変化することで、導波する光の位相を変化させる。更に、第２の導波路１１Ｃ２は、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第３の接地電極１２Ａ３と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に第１のブリッジ１４Ａで接続する。第２の接地電極１２Ａ２と第３の接地電極１２Ａ３との間に電流が流れることで電位を同じにして第２の接地電極１２Ａ２と第３の接地電極１２Ａ３との間の電位を安定化する。その結果、第３の接地電極１２Ａ３と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位が安定化するため、第２の信号電極１２Ｂ２と第３の接地電極１２Ａ３との間の高周波の駆動電圧の低下を抑制できる。その結果、高周波での変調効率が低下することなく、高周波帯域を広帯域化できる。
実施例１の光変調器５では、信号電極と接地電極との間の距離、例えば、数１００μｍ～数ｍｍの間隔で両側の接地電極間を第１のブリッジ１４Ａで電気的に接続するのが効果的である。すなわち、電気信号がある程度の距離を伝搬したところで両側の接地電極間を第１のブリッジ１４Ａで電気的に接続し、接地電極間に電流が流れるようにすることで、電位を同じに戻す。信号電極両側の接地電極間の電位が安定すると、信号電極と接地電極との間の電圧が高周波で下がることを抑制する。その結果、高周波での変調効率が低下することなく、高周波帯域を広帯域化できる。
尚、実施例１の光変調器５では、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の各開口部３３Ａ１にディスペンサでＥＯポリマを挿入することでＥＯポリマ１３を配置する場合を例示した。しかしながら、ディスペンサを使用して分断した各開口部３３Ａ１にＥＯポリマを挿入する作業が複雑となる。そこで、ディスペンサを使用して第１の部位２０Ａ、第１の境界部位２１Ａ、第２の部位２０Ｂ、第２の境界部位２１Ｂ及び第３の部位２０Ｃ上にＥＯポリマを挿入した場合には開口部３３Ａ１が分断した状態であっても、作業を容易になる。そこで、このような製造方法で製造した光変調器５の実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。
図５は、実施例２の光変調器５Ａの構成の一例を示す平面模式図である。尚、実施例１の光変調器５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５に示す光変調器５Ａと図２に示す光変調器５とが異なるところは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内のバッファ層３３表面にＥＯポリマ１３Ｅを配置した点にある。更に、図５に示す光変調器５Ａと図２に示す光変調器５とが異なるところは、第１の層Ｍ１ではなく、第２の層Ｍ２で、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内のブリッジ１４を形成した点にある。
図６は、図５に示すＣ－Ｃ線の略断面図、図７は、図５に示すＤ－Ｄ線の略断面図である。図６に示す第１の部位２０Ａ内のバッファ層３３表面上のＥＯポリマ１３Ｄと図７に示す第１の境界部位２１Ａ内のバッファ層３３表面上のＥＯポリマ１３Ｅとが面一となる構造である。尚、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃは第１の部位２０Ａと同一構成、第２の境界部位２１Ｂは第１の境界部位２１Ａと同一構成である。
つまり、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃのバッファ層３３表面上のＥＯポリマ１３Ｄと第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂのバッファ層３３表面上のＥＯポリマ１３Ｅとが面一となる構造である。
図７に示す第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａは、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する第２のブリッジ１４Ｂを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａ内の第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１のみを有し、第１の信号電極１２Ｂ１の第２の層Ｍ２の部位は無しの状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａは、第３の接地電極１２Ａ３内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ３２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する第２のブリッジ１４Ｂを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａ内の第２の信号電極１２Ｂ２は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ２１のみを有し、第２の信号電極１２Ｂ２の第２の層Ｍ２の部位は無しの状態である。
第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂは、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する第２のブリッジ１４Ｂを有する。第１の導波路１１Ｃ１側の第２の境界部位２１Ｂ内の第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１のみを有し、第１の信号電極１２Ｂ１の第２の層Ｍ２の部位は無しの状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂは、第３の接地電極１２Ａ３内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ３２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する第２のブリッジ１４Ｂを有する。第２の導波路１１Ｃ２側の第２の境界部位２１Ｂ内の第２の信号電極１２Ｂ２は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ２１のみを有し、第２の信号電極１２Ｂ２の第２の層Ｍ２の部位は無しの状態である。
実施例２の光変調器５Ａでは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂの表面にＥＯポリマの塗布を許容しながら、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の各開口部３３Ａ１にＥＯポリマ１３を挿入する。その結果、ディスペンサによるＥＯポリマ挿入に関わる作業工程が簡単になる。
第１の導波路１１Ｃ１は、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の第２の層Ｍ２を電気的に第２のブリッジ１４Ｂで接続する。その結果、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位が安定化するため、第１の信号電極１２Ｂ１と第１の接地電極１２Ａ１との間の高周波の駆動電圧を安定化できる。更に、第１の層Ｍ１に比較して第２の層Ｍ２の方が第１の導波路１１Ｃ１に近く、第２のブリッジ１４Ｂは、第１の導波路１１Ｃ１に近くを電流が流れるため、第１の導波路１１Ｃ１に作用する電界の効率が高くなる。
第２の導波路１１Ｃ２は、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第３の接地電極１２Ａ３と第２の接地電極１２Ａ２との間の第２の層Ｍ２を電気的に第２のブリッジ１４Ｂで接続する。その結果、第３の接地電極１２Ａ３と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位が安定化するため、第２の信号電極１２Ｂ２と第３の接地電極１２Ａ３との間の高周波の駆動電圧を安定化できる。更に、第１の層Ｍ１に比較して第２の層Ｍ２の方が第２の導波路１１Ｃ２に近く、第２のブリッジ１４Ｂは、第２の導波路１１Ｃ２に近くを電流が流れるため、第２の導波路１１Ｃ２に作用する電界の効率が高くなる。
図８は、実施例３の光変調器５Ｂの構成の一例を示す平面模式図、図９は、図８に示すＥ－Ｅ線の略断面図、図１０は、図８に示すＦ－Ｆ線の略断面図である。尚、実施例２の光変調器５Ａ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。
実施例３の光変調器５Ｂと実施例２の光変調器５Ａとが異なるところは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の導波路１１ＣをドープなしのＳｉ（Undoped-Si）１５Ａ１で構成した点にある。
第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂは、ＥＯポリマなしの状態である。第１の境界部位２１Ａ内の第１の導波路１１Ｃ１は、電界を加えても変調に寄与しない箇所であるため、２個のドープなしのＳｉ１５Ａ１間でスロット１５Ｂ１を備えた導波路とする。第１の境界部位２１Ａ内の第２の導波路１１Ｃ２も、電界を加えても変調に寄与しない箇所であるため、２個のドープなしのＳｉ１５Ａ１間でスロット１５Ｂ１を備えた導波路とする。
第２の境界部位２１Ｂ内の第１の導波路１１Ｃ１も、電界を加えても変調に寄与しない箇所であるため、２個のドープなしのＳｉ１５Ａ１間でスロット１５Ｂ１を備えた導波路とする。第２の境界部位２１Ｂ内の第２の導波路１１Ｃ２も、電界を加えても変調に寄与しない箇所であるため、２個のドープなしのＳｉ１５Ａ１間でスロット１５Ｂ１を備えた導波路とする。
実施例３の光変調器５Ｂでは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第１の導波路１１Ｃ１及び第２の導波路１１Ｃ２をドープなしのＳｉで構成する。その結果、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂでは、ドーパントによる光の吸収を減らし、光の損失を低減できる。
図１１は、実施例４の光変調器５Ｃの構成の一例を示す平面模式図、図１２は、図１１に示すＧ－Ｇ線の略断面図、図１３は、図１１に示すＨ－Ｈ線の略断面図である。尚、実施例３の光変調器５Ｂ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。
実施例４の光変調器５Ｃと実施例３の光変調器５Ｂとが異なるところは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の導波路１１Ｃをスロット導波路の代わりにリブ導波路１５Ｄで構成した点にある。
第１の境界部位２１Ａ内の第１の導波路１１Ｃ１は、ドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成するスロットなしのリブ導波路１５Ｄである。第１の境界部位２１Ａ内の第２の導波路１１Ｃ２は、ドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成するスロットなしのリブ導波路１５Ｄである。
第２の境界部位２１Ｂ内の第１の導波路１１Ｃ１は、ドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成するスロットなしのリブ導波路１５Ｄである。第２の境界部位２１Ｂ内の第２の導波路１１Ｃ２は、ドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成するスロットなしのリブ導波路１５Ｄである。
実施例４の光変調器５Ｃでは、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第１の導波路１１Ｃ１及び第２の導波路１１Ｃ２をドープなしのＳｉで構成するリブ導波路１５Ｄで構成する。その結果、光導波路の中央にスロットがあることにより発生する光の損失を低減できる。
尚、上記実施例１～実施例４の光変調器５では、第１の接地電極１２Ａ１、第１の信号電極１２Ｂ１、第２の接地電極１２Ａ２、第２の信号電極１２Ｂ２及び第３の接地電極１２Ａ３を有するＧＳＧ構造の光変調器を例示した。しかしながら、この構造に限定されるものではなく、適宜変更可能である。従って、その実施の形態につき、実施例５として以下に説明する。尚、実施例２の光変調器５Ａ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１４は、実施例５の光変調器５Ｄの構成の一例を示す平面模式図である。図１４に示す光変調器５Ｄの電極１２は、第１の接地電極１２Ａ１、第１の信号電極１２Ｂ１、第２の信号電極１２Ｂ２及び第２の接地電極１２Ａ２を有するＧＳＳＧ構造である。
電極１２は、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の接地電極１２Ａ２と、第２の信号電極１２Ｂ２とを有するコプレーナ構造の電極である。第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の接地電極１２Ａ１と並走して配置される。第２の信号電極１２Ｂ２は、第２の接地電極１２Ａ２と並走して配置される。
２本の導波路１１Ｃの内、第１の導波路１１Ｃ１は、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間に配置される光導波路である。第１の導波路１１Ｃ１は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するスロット１５Ｂを備えたスロット導波路である。
２本の導波路１１Ｃの内、第２の導波路１１Ｃ２は、第２の信号電極１２Ｂ２と第２の接地電極１２Ａ２との間に配置される光導波路である。第２の導波路１１Ｃ２は、２個のＮドープＳｉ１５Ａで構成するスロット１５Ｂを備えたスロット導波路である。
光変調器５Ｄは、光導波路１１の光進行方向にある第１の部位２０Ａと、光導波路１１の光進行方向にある第２の部位２０Ｂと、光導波路１１の光進行方向にある第３の部位２０Ｃとを有する。光変調器５Ｄは、第１の部位２０Ａと第２の部位２０Ｂとの間の第１の境界部位２１Ａと、第２の部位２０Ｂと第３の部位２０Ｃとの間の第２の境界部位２１Ｂとを有する。
光変調器５Ｄは、光導波路１１の光の進行方向に応じて、第１の部位２０Ａから、第１の境界部位２１Ａ、第２の部位２０Ｂ、第２の境界部位２１Ｂ及び第３の部位２０Ｃの順に導波路１１Ｃを光が導波することになる。
図１５は、図１４に示すＪ－Ｊ線の略断面図である。図１５に示すＪ－Ｊ線の略断面部位は、例えば、第１の部位２０Ａである。第１の部位２０Ａは、シリコン基板３１と、シリコン基板３１上に積層されたＳｉＯ２の中間層３２と、中間層３２上に形成された光導波路１１と、光導波路１１を含む中間層３２上に積層されるＳｉＯ２のバッファ層３３と、電極１２とを有する。尚、電極１２は、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１と、第２の信号電極１２Ｂ２と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。
第１の接地電極１２Ａ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と、第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２とを有する。第１の信号電極１２Ｂ１は、第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１と、第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２とを有する。
第１の接地電極１２Ａ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ１１と第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２との間をビア１６で接合し、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２とＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接合する。第１の信号電極１２Ｂ１内の第１の層Ｍ１の部位１２Ｂ１１と第１の信号電極１２Ｂ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２との間をビア１６で接合し、第１の信号電極１２Ｂ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ｂ１２とＮドープＳｉ１５Ａとの間をビア１６で接合する。第２の接地電極１２Ａ２内の第１の層Ｍ１の部位１２Ａ２１と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２との間をビア１６で接合する。
第１の部位２０Ａは、バッファ層３３内の開口部３３Ａ１内に挿入された第１のＥＯポリマ１３Ａと、第１のＥＯポリマ１３Ａの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された第１の導波路１１Ｃ１とを有する。
第１の導波路１１Ｃ１側の第１の部位２０Ａは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１とを有し、第１の接地電極１２Ａ１と第１の信号電極１２Ｂ１との間のバッファ層３３に形成された開口部３３Ａ１に第１のＥＯポリマ１３Ａを配置した状態である。第１の導波路１１Ｃ１内のスロット１５Ｂ内に第１のＥＯポリマ１３Ａの一部が挿入された状態である。
第２の導波路１１Ｃ２側の第１の部位２０Ａは、第２の信号電極１２Ｂ２と、第２の接地電極１２Ａ２とを有し、第２の接地電極１２Ａ２と第２の信号電極１２Ｂ２との間のバッファ層３３に形成された開口部３３Ａ１に第１のＥＯポリマ１３Ａを配置する状態である。第２の導波路１１Ｃ２内のスロット１５Ｂ内に第１のＥＯポリマ１３Ａの一部が挿入された状態である。
第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃの構成もほぼ同一であるため、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。第２の部位２０Ｂは、バッファ層３３内の開口部３３Ａ１内に挿入された第２のＥＯポリマ１３Ｂと、第２のＥＯポリマ１３Ｂの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された第１の導波路１１Ｃ１及び第２の導波路１１Ｃ２とを有する。
第３の部位２０Ｃも、バッファ層３３内の開口部３３Ａ１内に挿入された第３のＥＯポリマ１３Ｃと、第３のＥＯポリマ１３Ｃの一部がスロット１５Ｂ内に挿入された第１の導波路１１Ｃ１及び第２の導波路１１Ｃ２とを有する。
図１６は、図１４に示すＫ－Ｋ線の略断面図である。図１６に示すＫ－Ｋ線の略断面部位は、例えば、第１の境界部位２１Ａである。第１の境界部位２１Ａは、第１の部位２０Ａと第２の部位２０Ｂとの間の境界部位、すなわち、第１のＥＯポリマ１３Ａと第２のＥＯポリマ１３Ｂとの間を分断する部位に相当する。第１の境界部位２１Ａは、第１の部位２０Ａの第１の導波路１１Ｃ１と第２の部位２０Ｂの第１の導波路１１Ｃ１との間を接合する第１の導波路１１Ｃ１を有する。第１の境界部位２１Ａは、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に接続する第３のブリッジ１４Ｃ（１４）を有する。
第１の導波路１１Ｃ１側の第１の境界部位２１Ａでは、第１の接地電極１２Ａ１と、第１の信号電極１２Ｂ１とを有する。第１の導波路１１Ｃ１は、２個のＮドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成し、スロット１５Ｂ１内にＥＯポリマなしの状態である。第２の導波路１１Ｃ２側の第１の境界部位２１Ａでは、第２の信号電極１２Ｂ２と、第２の接地電極１２Ａ２とを有する。第２の導波路１１Ｃ２も、２個のＮドープなしのＳｉ１５Ａ１で構成し、スロット１５Ｂ１内にＥＯポリマなしの状態である。
第３のブリッジ１４Ｃは、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する。
尚、第１の境界部位２１Ａの構成について説明したが、第２の境界部位２１Ｂの構成もほぼ同一であるため、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。第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂと第３の部位２０Ｃとの間の境界部位、すなわち、第２のＥＯポリマ１３Ｂと第３のＥＯポリマ１３Ｃとの間を分断する部位に相当する。第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂの第１の導波路１１Ｃ１と第３の部位２０Ｃの第１の導波路１１Ｃ１との間を接合する第１の導波路１１Ｃ１を有する。第２の境界部位２１Ｂは、第２の部位２０Ｂの第２の導波路１１Ｃ２と第３の部位２０Ｃの第２の導波路１１Ｃ２との間を接合する第２の導波路１１Ｃ２を有する。第２の境界部位２１Ｂは、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の第２の層Ｍ２を電気的に接続する第３のブリッジ１４Ｃ（１４）を有する。第３のブリッジ１４Ｃは、第１の接地電極１２Ａ１内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ１２と第２の接地電極１２Ａ２内の第２の層Ｍ２の部位１２Ａ２２とを電気的に接続する。
光変調器５Ｄ内の第１の導波路１１Ｃ１は、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の第１の信号電極１２Ｂ１に印加する高周波信号の駆動電圧に応じて屈折率が変化することで、導波する光の位相を変化させる。光変調器５Ｄ内の第２の導波路１１Ｃ２は、第１の部位２０Ａ、第２の部位２０Ｂ及び第３の部位２０Ｃ内の第２の信号電極１２Ｂ２に印加する高周波信号の駆動電圧に応じて屈折率が変化することで、導波する光の位相を変化させる。更に、第１の導波路１１Ｃ１及び第２の導波路１１Ｃ２は、第１の境界部位２１Ａ及び第２の境界部位２１Ｂ内の第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間を電気的に第３のブリッジ１４Ｃで接続する。その結果、光変調器５Ｄは、ＧＳＳＧ構造であっても、第１の接地電極１２Ａ１と第２の接地電極１２Ａ２との間の電位が安定化するため、第１の信号電極１２Ｂ１と第１の接地電極１２Ａ１との間の高周波の駆動電圧を安定化できる。
尚、上記実施例１の光変調器５では、３本の接地電極及び２本の信号電極を有するＧＳＧ構造の場合を例示したが、接地電極及び信号電極の本数は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
光変調器５は、光導波路１１の光進行方向に、第１の部位２０Ａ、第１の境界部位２１Ａ、第２の部位２０Ｂ、第２の境界部位２１Ｂ及び第３の部位２０Ｃの順次配置し、２個の境界部位２１Ｂを配置する場合を例示した。しかしながら、境界部位は、２個に限定されるものではなく、１個以上あればよく、適宜変更可能である。
また、光変調器５の電極１２は、第１の層Ｍ１及び第２の層Ｍ２の２層の場合を例示したが、３層以上でも良く、３層以上の場合、少なくとも１以上の層を使用して接地電極同士を電気的に接続するブリッジ１４を設けても良く、適宜変更可能である。
１ 光通信装置
３ ＤＳＰ
４ 光源
５ 光変調器
１１ 光導波路
１１Ｃ１ 第１の導波路
１１Ｃ２ 第２の導波路
１２ 電極
１２Ａ１ 第１の接地電極
１２Ａ２ 第２の接地電極
１２Ａ３ 第３の接地電極
１２Ｂ１ 第１の信号電極
１２Ｂ２ 第２の信号電極
１３ ＥＯポリマ
１３Ａ 第１のＥＯポリマ
１３Ｂ 第２のＥＯポリマ
１４ ブリッジ
１４Ａ 第１のブリッジ
１４Ｂ 第２のブリッジ
１４Ｃ 第３のブリッジ
１５Ａ ＮドープＳｉ
１５Ａ１ ＮドープなしＳｉ
１５Ｂ スロット
２０Ａ 第１の部位
２０Ｂ 第２の部位
２１Ａ 第１の境界部位
３３ バッファ層
３３Ａ１ 開口部

Claims (12)

  1. スロット導波路と、
    前記スロット導波路と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極と、
    分断された状態で前記スロット導波路内のスロットに挿入される複数の電気光学ポリマと、
    分断される前記電気光学ポリマ間の境界部位に配置され、前記接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジと、
    を有することを特徴とする光デバイス。
  2. 前記信号電極に印加する駆動電圧は高周波信号であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 前記電極は、
    第１の層と、
    前記第１の層の下方に配置された第２の層とを有し、
    前記ブリッジは、
    前記接地電極内の前記第１の層と前記他の接地電極内の前記第１の層とを電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  4. 前記電極は、
    第１の層と、
    前記第１の層の下方に配置された第２の層とを有し、
    前記ブリッジは、
    前記接地電極内の前記第２の層と前記他の接地電極内の前記第２の層とを電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  5. 前記光デバイスは、
    前記スロット導波路の光進行方向にある第１の部位と、
    前記スロット光導波路の光進行方向にある第２の部位と、
    前記第１の部位と前記第２の部位との間の前記境界部位とを有し、
    前記境界部位は、
    前記第１の部位内の開口部に配置され、かつ、前記スロット導波路内の前記スロットに挿入される第１の電気光学ポリマと、前記第２の部位内の開口部に配置され、かつ、前記スロット導波路内の前記スロットに挿入される第２の電気光学ポリマとの間を分断する部位であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
  6. 前記電極は、
    第１の層と、
    前記第１の層の下方に配置された第２の層とを有し、
    前記第１の部位の前記第１の層を被覆するバッファ層内の前記開口部と、前記第２の部位の前記第１の層を被覆する前記バッファ層内の前記開口部と、前記境界部位の前記第１の層を被覆する前記バッファ層の上面とに電気光学ポリマを挿入することで、前記第１の部位、前記第２の部位及び前記境界部位の表面上に前記電気光学ポリマを配置したことを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
  7. 前記第１の部位及び前記第２の部位内の前記スロット導波路は、
    ドープありのシリコンで構成し、
    前記境界部位内の前記スロット導波路は、
    前記ドープなしのシリコンで構成することを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
  8. 前記境界部位内の前記スロット導波路は、
    当該スロット導波路の代わりにリブ導波路にすることを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。
  9. 前記電極は、
    第１の接地電極と、
    前記第１の接地電極に並走した状態で配置される第１の信号電極と、
    前記第１の信号電極に並走した状態で配置される第２の接地電極と、
    を有し、
    前記第１の部位及び前記第２の部位は、
    前記第１の接地電極と前記第１の信号電極との間に前記スロット導波路を配置し、
    前記境界部位内の前記ブリッジは、
    前記第１の接地電極と前記第２の接地電極との間を電気的に接続するブリッジを有することを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
  10. 前記電極は、
    第１の接地電極と、
    前記第１の接地電極に並走した状態で配置される第１の信号電極と、
    前記第１の信号電極に並走した状態で配置される第２の信号電極と、
    前記第２の信号電極に並走した状態で配置される第２の接地電極と、を有し、
    前記第１の部位及び前記第２の部位は、
    前記第１の接地電極と前記第１の信号電極との間に前記スロット導波路を配置し、
    前記第２の信号電極と前記第２の接地電極との間に前記スロット導波路を配置し、
    前記境界部位内の前記ブリッジは、
    前記第１の接地電極と前記第２の接地電極との間を電気的に接続するブリッジを有することを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
  11. スロット導波路と、
    前記スロット導波路と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極と、を有し、前記信号電極に印加する駆動電圧に応じて前記スロット導波路内の屈折率を変動する光変調器であって、
    分断された状態で前記スロット導波路内のスロットに挿入される複数の電気光学ポリマと、
    分断される前記電気光学ポリマ間の境界部位に配置され、前記接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジと、
    を有することを特徴とする光変調器。
  12. 電気信号に対する信号処理を実行するプロセッサと、
    光を発生させる光源と、
    前記プロセッサから出力される電気信号を用いて、前記光源から発生する光を変調する光変調器とを有し、
    前記光変調器は、
    スロット導波路と、
    前記スロット導波路と並走する信号電極及び接地電極を含むコプレーナ構造の電極と、を有し、前記信号電極に印加する駆動電圧に応じて前記スロット導波路内の屈折率を変動する光変調器であって、
    分断された状態で前記スロット導波路内のスロットに挿入される複数の電気光学ポリマと、
    分断される前記電気光学ポリマ間の境界部位に配置され、前記接地電極と他の接地電極とを電気的に接続するブリッジと、を有することを特徴とする光通信装置。
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