JP5727296B2 - 半導体基板上の位相シフタ並びにそれを用いた偏波分離器及び偏波合波器 - Google Patents
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Description
図1に、第1の実施形態に係るPBSを示す。PBSとして説明するが、PBCとしても機能することは上述の通りである。PBS100は、第1の光カプラ110と、第1の光カプラ110に接続された複屈折率付与部120と、複屈折率付与部120に接続された複屈折率調整部130と、複屈折率調整部130に接続された第2の光カプラ140とを、閃亜鉛鉱型構造を有する101半導体基板上に備える。複屈折率付与部120及び複屈折率調整部130が位相シフタとして機能する。
コア層に多重量子井戸層(MQW:multiple quantum wells)を持つ半導体導波路に電圧を印加すると、ポッケルス効果に加えて、量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE: quantum−confined Stark effect)による屈折率変化を生じる。
図4を参照して、本実施形態に係るPBSの製造方法を説明する。はじめに、図3(a)に示すように、半絶縁性(SI(semi−insulating))−InP基板50上に第1のn型電極層51(n+−InP)を成長し、その上に第1のn型クラッド層52(n−InP)を形成し、第1のn型クラッド層52上には、第1の中間層53(i−InGaAsP)、多重量子井戸(MQW)コア層54、第2の中間層55(i−InGaAsP)が形成されている。
図5に、本発明の第2の実施形態に係るPBSを示す。PBS500は、第4の導波路部及びその上の第2の電極を除いて、第1の実施形態に係るPBS100と同様である。本実施形態に係るPBS500では、第2の電極603Dが、電気的に並列接続された第1の部分603D’及び第2の部分603D”に分割されている。第1の部分603D’及び第2の部分603D”の長さをそれぞれL’、L”とすると、L’+L”=Lを満たすようにする。第4の導波路部603Bは、第2の傾斜部分として2つの平行な傾斜部分を有し、さらに、これらの2つの傾斜部分を接続する180度方向変換導波路を有する。図1のレイアウトと比較して、図5のレイアウトは面積を抑えることができる。
図7に、第3の実施形態に係るPBSを示す。本構成では、RF信号を入れると、PBSでありながら、高速の光変調が実現できる。用途としてRZカーバーとして使用することができる。第1の光カプラ710、複屈折率付与部720、複屈折率調整部730、高速変調部750、第2の光カプラ740がこの順に接続されている。
101 半導体基板
102 第1のアーム導波路
102A 第1の導波路部
102B 第3の導波路部
102C 第5の導波路部
102D 第1の電極
103 第2のアーム導波路
103A 第2の導波路部
103B 第4の導波路部
103C 第6の導波路部
103D 第2の電極
110 第1の光カプラ
120 複屈折率付与部
130 複屈折率調整部
140 第2の光カプラ
500 PBS
502A 第1の導波路部
502B 第3の導波路部
502C 第5の導波路部
502D 第1の電極
503 第2のアーム導波路
503A 第2の導波路部
503B 第4の導波路部
503C 第6の導波路部
503D 第2の電極
503D’ 第1の部分
503D” 第2の部分
520 複屈折率付与部
530 複屈折率調整部
540 第2の光カプラ
700 PBS
710 第1の光カプラ
720 複屈折率付与部
730 複屈折率調整部
740 第2の光カプラ
750 高速変調部
Claims (5)
- 複屈折率付与部と、
前記複屈折率付与部に接続された複屈折率調整部と
を閃亜鉛鉱型構造を有する半導体基板上に備え、
前記複屈折率付与部は、
第1のアーム導波路が有する第1の幅の第1の導波路部であって、第1の方向に配置された第1の導波路部と、
前記第1のアーム導波路と並列に配置された第2のアーム導波路が有する第2の幅の第2の導波路部であって、前記第1の方向に配置された第2の導波路部とで構成され、前記第1の幅は前記第2の幅よりも大きく、
前記複屈折率調整部は、
前記第1のアーム導波路が有する、前記第1の導波路部に隣接する第3の導波路部であって、前記第1の方向に直交する方向である第2の方向に配置された第1の部分を有する第3の導波路部と、
前記第2のアーム導波路が有する、前記第2の導波路部に隣接する第4の導波路部であって、前記第2の方向に配置された第2の部分を有する第4の導波路部と、
前記第1のアーム導波路が有する、前記第3の導波路部に隣接する第5の導波路部であって、前記第1の方向に配置された第5の導波路部と、
前記第2のアーム導波路が有する、前記第4の導波路部に隣接する第6の導波路部であって、前記第1の方向に配置された第6の導波路部と、
前記第1の部分または前記第5の導波路部の上に配置された第1の電極と、
前記第2の部分または前記第6の導波路部のうち、前記第1の電極の方向と異なる方向の方の上に配置された第2の電極と
を備え、
前記第1及び第2のアーム導波路は、前記閃亜鉛鉱型構造を有する半導体により形成されており、
前記半導体基板の主面方位は(100)であり、
前記第1の方向は、01−1方向と平行または直交する方向であることを特徴とする位相シフタ。 - 前記第1の電極に単位電圧を印加した際のTE偏光に対するポッケルス効果による屈折率変化量をP1としたときに、前記第2の電極に単位電圧を印加した際のTE偏光に対するポッケルス効果による屈折率変化量が−P1であることを特徴とする請求項1に記載の位相シフタ。
- 前記第2の方向に配置された電極が、電気的に並列接続された第1及び第2の電極部分に分割され、
前記第1及び第2の電極部分の長さの合計が前記第1の方向に配置された電極の長さと等しいことを特徴とする請求項1または2に記載の位相シフタ。 - 第1の光カプラと、
前記第1の光カプラに接続された、請求項1から3のいずれかに記載の位相シフタと、
前記位相シフタに接続された第2の光カプラと
を備えることを特徴とする偏波分離器。 - 第1の光カプラと、
前記第1の光カプラに接続された、請求項1から3のいずれかに記載の位相シフタと、
前記位相シフタに接続された第2の光カプラと
を備えることを特徴とする偏波合成器。
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