JP6371231B2 - 光波長変換回路 - Google Patents
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Description
しかしながら、従来はフォトニック結晶構造の光変調器と負荷抵抗とを同一基板上に形成する構造は実現されていなかった。このような構造は図8(A)に示したような光波長変換回路において必要となるが、従来は基板外部の負荷抵抗をフォトニック結晶構造の光変調器に接続するようにしていた。
また、本発明の光波長変換回路は、光変調器と光検出器とを備え、前記光変調器は、第1の媒質からなる基板に、前記第1の媒質よりも屈折率の小さい空気孔が第2の媒質として周期的に配列されたフォトニック結晶と、前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第3の媒質からなる光変調層と、光変調器の光軸と平行な前記光変調層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第1の不純物領域と、前記光軸と平行な前記光変調層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第2の不純物領域と、前記フォトニック結晶に形成された負荷抵抗となるn型またはp型の第3の不純物領域と、前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第1の電極と、前記第2の不純物領域と前記第3の不純物領域の他端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第2の電極とを備え、前記光検出器は、前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第3の媒質または前記第3の媒質と異なる、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第4の媒質からなる光吸収層と、光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶上に形成された第1のショットキー電極と、前記光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶上に形成された第2のショットキー電極とを備え、前記第2のショットキー電極は、前記第1の電極と一体で形成されることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長変換回路は、光変調器と光検出器とを備え、前記光変調器は、第1の媒質からなる基板に、前記第1の媒質よりも屈折率の小さい空気孔が第2の媒質として周期的に配列されたフォトニック結晶と、前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第3の媒質からなる光変調層と、光変調器の光軸と平行な前記光変調層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第1の不純物領域と、前記光軸と平行な前記光変調層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第2の不純物領域と、前記フォトニック結晶に形成された負荷抵抗となるn型またはp型の第3の不純物領域と、前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第1の電極と、前記第2の不純物領域と前記第3の不純物領域の他端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第2の電極とを備え、前記光検出器は、前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第3の媒質または前記第3の媒質と異なる、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第4の媒質からなる光吸収層と、光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第4の不純物領域と、前記光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第5の不純物領域と、前記第4の不純物領域上に形成された第3の電極とを備え、前記第1の電極は、前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端と前記第5の不純物領域とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成されることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長変換回路の1構成例は、さらに、前記光変調層よりも入力側の前記光変調器の光軸方向に沿った前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域である第1の入力導波路と、前記光変調層よりも出力側の前記光変調器の光軸方向に沿った前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域である出力導波路とを備え、前記第1の入力導波路および前記出力導波路の幅は、前記光変調層の幅よりも広く、前記第1の入力導波路にCW光が入力され、前記出力導波路から変調出力光が出力されることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1(A)は本発明の第1の実施の形態に係る光変調器の平面図、図1(B)は図1(A)の光変調器のb−b’線(光軸方向)断面図、図1(C)は図1(A)の光変調器のc−c’線(光軸と垂直な方向)断面図である。本実施の形態の光変調器は、フォトニック結晶共振器型の変調器10と負荷抵抗7とを同一基板上に形成したものである。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図2(A)は本発明の第2の実施の形態に係る光波長変換回路の平面図、図2(B)は図2(A)の光波長変換回路のc−c’線(光軸と垂直な方向)断面図であり、図1(A)〜図1(C)と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の光波長変換回路は、フォトニック結晶共振器型の変調器10と負荷抵抗7とフォトニック結晶構造のPD11とを同一基板上に形成したものである。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図3は本発明の第3の実施の形態に係る光波長変換回路の平面図であり、図1(A)〜図1(C)、図2(A)、図2(B)と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第2の実施の形態のPD11の代わりに、PD11aを設けるものである。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図4は本発明の第4の実施の形態に係る光波長変換回路の平面図であり、図1(A)〜図1(C)、図2(A)、図2(B)と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第2の実施の形態のPD11の代わりに、PD11bを設けるものである。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。図5は本発明の第5の実施の形態に係る光波長変換回路の平面図であり、図1(A)〜図1(C)、図2(A)、図2(B)と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第2の実施の形態の変調器10のpin接合を逆転させた変調器10aを用い、負荷抵抗7を取り除いたものである。
(1)光吸収層12がInGaAsもしくはInGaAsPからなり、光変調層2が光吸収層12とは異なる組成のInGaAsPからなる場合。
(2)光変調層2と光吸収層12が同じ組成のInGaAsPからなる場合。
Claims (5)
- 光変調器と光検出器とを備え、
前記光変調器は、
第1の媒質からなる基板に、前記第1の媒質よりも屈折率の小さい空気孔が第2の媒質として周期的に配列されたフォトニック結晶と、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第3の媒質からなる光変調層と、
光変調器の光軸と平行な前記光変調層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第1の不純物領域と、
前記光軸と平行な前記光変調層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第2の不純物領域と、
前記フォトニック結晶に形成された負荷抵抗となるn型またはp型の第3の不純物領域と、
前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第1の電極と、
前記第2の不純物領域と前記第3の不純物領域の他端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第2の電極とを備え、
前記光検出器は、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第3の媒質または前記第3の媒質と異なる、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第4の媒質からなる光吸収層と、
光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第4の不純物領域と、
前記光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第5の不純物領域と、
前記第4の不純物領域上に形成された第3の電極とを備え、
前記第1の電極は、前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端と前記第5の不純物領域とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成されることを特徴とする光波長変換回路。 - 光変調器と光検出器とを備え、
前記光変調器は、
第1の媒質からなる基板に、前記第1の媒質よりも屈折率の小さい空気孔が第2の媒質として周期的に配列されたフォトニック結晶と、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第3の媒質からなる光変調層と、
光変調器の光軸と平行な前記光変調層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第1の不純物領域と、
前記光軸と平行な前記光変調層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第2の不純物領域と、
前記フォトニック結晶に形成された負荷抵抗となるn型またはp型の第3の不純物領域と、
前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第1の電極と、
前記第2の不純物領域と前記第3の不純物領域の他端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第2の電極とを備え、
前記光検出器は、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第3の媒質または前記第3の媒質と異なる、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第4の媒質からなる光吸収層と、
光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶上に形成された第1のショットキー電極と、
前記光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶上に形成された第2のショットキー電極とを備え、
前記第2のショットキー電極は、前記第1の電極と一体で形成されることを特徴とする光波長変換回路。 - 光変調器と光検出器とを備え、
前記光変調器は、
第1の媒質からなる基板に、前記第1の媒質よりも屈折率の小さい空気孔が第2の媒質として周期的に配列されたフォトニック結晶と、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第3の媒質からなる光変調層と、
光変調器の光軸と平行な前記光変調層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第1の不純物領域と、
前記光軸と平行な前記光変調層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたp型の第2の不純物領域と、
前記フォトニック結晶に形成された負荷抵抗となるn型またはp型の第3の不純物領域と、
前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第1の電極と、
前記第2の不純物領域と前記第3の不純物領域の他端とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成された第2の電極とを備え、
前記光検出器は、
前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域に埋め込まれた、前記第3の媒質または前記第3の媒質と異なる、前記第1の媒質よりも大きな屈折率を有する第4の媒質からなる光吸収層と、
光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の一方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第4の不純物領域と、
前記光検出器の光軸と平行な前記光吸収層の他方の辺に近接するように、前記フォトニック結晶に形成されたn型の第5の不純物領域と、
前記第4の不純物領域上に形成された第3の電極とを備え、
前記第1の電極は、前記第1の不純物領域と前記第3の不純物領域の一端と前記第5の不純物領域とを接続するように前記フォトニック結晶上に形成されることを特徴とする光波長変換回路。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光波長変換回路において、
さらに、前記光変調層よりも出力側に配置された前記フォトニック結晶からなる第1のミラー領域と、
前記光変調層を挟んで前記出力側と反対側に配置された前記フォトニック結晶からなる第2のミラー領域とを備えることを特徴とする光波長変換回路。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光波長変換回路において、
さらに、前記光変調層よりも入力側の前記光変調器の光軸方向に沿った前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域である第1の入力導波路と、
前記光変調層よりも出力側の前記光変調器の光軸方向に沿った前記第2の媒質を前記第1の媒質に置換した領域である出力導波路とを備え、
前記第1の入力導波路および前記出力導波路の幅は、前記光変調層の幅よりも広く、
前記第1の入力導波路にCW光が入力され、前記出力導波路から変調出力光が出力されることを特徴とする光波長変換回路。
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