JP6476876B2 - 光変調器および光変調装置 - Google Patents

Description

本発明は、光変調器および光変調装置に関する。

従来技術に係る光変調器の一形態として、たとえば特許文献１に開示されたＰＮ接合を用いた光変調器が知られている。特許文献１に開示された光変調器を図７に示す。

図７に示すように、特許文献１に開示された光変調器は、Ｓｉ（シリコン）基板１００上に形成された埋め込み酸化膜層１１０、半導体材料からなる光導波路コア２００、電極３００（Ｎ電極３００ＡおよびＰ電極３００Ｂ）、Ｎ型又はＰ型にドーピングされた半導体材料からなり、光導波路コア２００と電極３００とを電気的に接続する複数のチャネル４００（Ｎ型チャネル４００ＡおよびＰ型チャネル４００Ｂ）とを備えている。そして、複数のチャネル４００は、光の伝搬方向に沿って互いに間隔をあけて設けられており、光導波路コア２００は、ｎ型又はｐ型にドーピングされたドーピング領域２００Ｘ（Ｎ型ドーピング領域２００ＡおよびＰ型ドーピング領域２００Ｂ）および非ドーピング領域２００Ｙを光の伝搬方向に沿って交互に有し、複数のチャネル４００は、それぞれ、ドーピング領域２００Ｘに接続されている。

以上の構成を備えることにより、特許文献１に開示された光変調器は、伝搬損失が増大しないようにしながら、より高速で動作し得る側面格子導波路型光変調器を実現できるとしている。

特開２０１４−１０９５９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された光変調器の側面格子導波路は回折格子を構成しているので、光の透過特性はこの回折格子のブラッグ波長によって決まる。そのため、回折格子固有の透過波長を有し、波長依存性が大きく、また、精密な回折格子の形成が必要となるため、精度の高い製造プロセスが要求されるという課題があった。また、光学損失の低減という観点から改善の余地があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、波長依存性、光学損失が低減され、しかも簡易な製造プロセスで製造が可能な光変調器および光変調装置を実現することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の光変調器は、入力部から入力された単一モードの光を多モードの光に変換し鏡像を形成しつつ干渉させ干渉後の多モードの光を単一モードの光に変換して出力部から出力するとともに、光の伝搬方向に沿ってｎ型にドーピングされたｎ型領域およびｐ型にドーピングされたｐ型領域を有する多モード干渉導波路と、前記ｎ型領域に接続されるとともに、前記光の伝搬方向と交差する方向に延伸され、かつｎ型にドーピングされたｎ型チャネルと、前記ｐ型領域に接続されるとともに、前記光の伝搬方向と交差する方向に延伸され、かつｐ型にドーピングされたｐ型チャネルと、前記ｎ型チャネルに接続されるとともに変調信号の一方の極が接続される第１の電極と、前記ｐ型チャネルに接続されるとともに変調信号の他方の極が接続される第２の電極と、を備え、前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが前記鏡像の位置に配置されかつ前記鏡像の位置以外には配置されていないものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の前記ｎ型チャネルを備えるとともに、複数の前記ｎ型チャネルが不純物がドーピングされていない非ドーピング領域を挟んで前記光の伝搬方向に沿って交互に配置され、複数の前記ｐ型チャネルを備えるとともに、複数の前記ｐ型チャネルが不純物がドーピングされていない非ドーピング領域を挟んで前記光の伝搬方向に沿って交互に配置されたものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記多モード干渉導波路、前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが半導体で形成されるとともに、前記ｎ型領域と前記ｐ型領域との界面にｐｎ接合が形成されるものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記多モード干渉導波路、前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが半導体で形成されるとともに、前記ｎ型領域と前記ｐ型領域との間に真性半導体層を有するものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記入力部と前記多モード干渉導波路との間に設けられた単一モードの入力光導波部と、前記多モード干渉導波路と前記出力部との間に設けられた単一モードの出力光導波部と、をさらに備えたものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記入力光導波部および前記出力光導波部の少なくとも一方は、前記多モード干渉導波路の側で平面視幅広に形成されたテーパ型光導波路であるものである。

一方、上記の目的を達成するために、請求項７に記載の光変調装置は、２つの請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光変調器と、入力した光を２分岐するとともに２分岐された光の各々を前記２つの光変調器の各々の前記入力部に入力させる分波器と、前記２つの光変調器の各々の前記出力部から出力された２つの光を合波して出力する合波器と、を備え、前記２つの光変調器の各々を位相変調器として機能させることによりマッハツェンダ型光変調器として動作するものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記２つの光変調器の一方の光変調器の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される変調信号と、前記２つの光変調器の他方の光変調器の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される変調信号とが、互いに差動信号の関係にあるものである。

本発明によれば、波長依存性、光学損失が低減され、しかも簡易な製造プロセスで製造が可能な光変調器および光変調装置を実現することができるという効果を奏する。

第１の実施の形態に係る光変調器の構成の一例を示す平面図および断面図である。 第１の実施の形態に係る光変調器の光の導波について説明する図である。 第１の実施の形態に係る光変調器の各部の大きさ、および光の伝搬のシミュレーション結果の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る光変調器の鏡像の位置を説明するためのシミュレーション結果の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る光変調器の製造方法の一例を示す縦断面図である。 第２の実施の形態に係る光変調装置の構成の一例を示す斜視図および平面図である。 従来技術に係る光変調器の平面図および断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１を参照して、本実施の形態に係る光変調器１０について説明する。本実施の形態では、本発明に係る光変調器を、ＰＮ接合部を有するとともに該ＰＮ接合部におけるキャリアプラズマ効果を利用した位相変調器を例示して説明する。キャリアプラズマ効果とは、半導体中の自由キャリアにより該半導体の屈折率が下がる現象であり、ＰＮ接合を用いた位相変調器では、空乏層の幅を変えて自由キャリアの密度を制御することにより、光変調器を伝搬する光の位相を制御する。

図１に示すように、光変調器１０は、Ｓｉの基板３０、基板３０上に形成されたＳｉＯ２（二酸化珪素）層３２、多モード干渉導波路（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）１２、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂ、Ｐ電極１８ａ、およびＮ電極１８ｂを備えている。多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、および出力導波路１４ｂはＳｉによって形成されるとともに、多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、および出力導波路１４ｂによって、光導波路が構成されている。そして、入力導波路１４ａの入力部Ｅｉから入力光Ｐｉが入力され、出力導波路１４ｂの出力部Ｅｏから出力光Ｐｏが出力される。ここで、本実施の形態に係る入力導波路１４ａおよび出力導波路１４ｂの各々は、単一モード（シングルモード）から多モード（マルチモード）への変換、多モードから単一モードへの変換を考慮して平面視テーパ状に形成されているが、これに限られず、たとえば、均一の幅の光導波路としてもよい。

光変調器１０の入力光Ｐｉおよび出力光Ｐｏはいずれも単一モードの光である。本実施の形態に係る多モード干渉導波路１２は、単一モードである入力光Ｐｉを多モードの光に変換して伝搬させた後、伝搬された多モードの光を単一モードに変換し、出力導波路１４ｂから単一モードの出力光Ｐｏとして出力させる。なお、光変調器１０は光の伝搬方向に対して対称であるので、入力導波路１４ａと出力導波路１４ｂとを逆にする、つまり出力導波路１４ｂから入力光Ｐｉを入力し、入力導波路１４ａから出力光Ｐｏを出力することも可能である。

多モード干渉導波路１２からは、ＳｉにＰ型不純物を拡散したＰドープ領域であるＰチャネル１６ａ、および、ＳｉにＮ型不純物を拡散したＮドープ領域であるＮチャネル１６ｂが、光の伝搬方向と直交する方向に延伸されている（以下、「Ｐチャネル１６ａ」と「Ｎチャネル１６ｂ」とを区別しない場合には「チャネル１６」という場合がある）。図１（ｂ）に示すように、Ｐチャネル１６ａとＮチャネル１６ｂとの界面（すなわち、多モード干渉導波路１２の略中央）においてＰＮ接合ＰＮが形成されている。後述するように、本実施の形態に係る光変調器１０のチャネル１６は、多モード干渉導波路１２を伝搬する光において鏡像が形成される位置に配置されている。

なお、本実施の形態ではＰチャネル１６ａとＮチャネル１６ｂが各々３本の場合を例示して説明するが、これに限定されず、具体的設計等に応じて１本または３本以外の複数本であってもよい。また、以下において、図１（ｂ）に示すチャネル１６を含む断面で示される領域を、「チャネル形成領域」という場合がある。それに対し、図１（ｃ）に示すチャネル１６を含まない断面で示される領域を、「チャネル非形成領域」という場合がある。

Ｐチャネル１６ａの延伸方向端部近傍にはＰ＋領域２０ａが、Ｎチャネル１６ｂの延伸方向の端部近傍にはＮ＋領域２０ｂが形成されている。Ｐ＋領域２０ａおよびＮ＋領域２０ｂは、各々Ｐ電極１８ａおよびＮ電極１８ｂに接続するためのコンタクト領域であり、Ｐ＋領域２０ａはビア２２ａを介してＰ電極１８ａに、Ｎ＋領域２０ｂはビア２２ｂを介してＮ電極１８ｂに接続されている。なお、本実施の形態に係るＰ＋領域とはＳｉに高濃度のＰ型不純物が拡散された領域であり、Ｎ＋領域とはＳｉに高濃度のＮ型不純物が拡散された領域である。

ここで、図１（ｃ）に示すように、チャネル非形成領域、すなわちチャネル１６とチャネル１６との間の領域ではチャネルが無いためにＰＮ接合に相当する部分が分離されている。しかしながら、Ｐ電極１８ａ、Ｎ電極１８ｂは、各々３本のＰチャネル１６ａ、３本のＮチャネル１６ｂを短絡して接続するために、Ｐ＋領域２０ａおよびＮ＋領域２０ｂ、ビア２２ａおよびビア２２ｂは、チャネル形成領域とチャネル非形成領域とにかけて連続して形成されている。

本実施の形態に係る光変調器１０の多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂ、およびチャネル１６は、先述したようにＳｉで形成されており、多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂ、およびチャネル１６の上部は、クラッドとしてのＳｉＯ２膜３４によって覆われている。

図２は、入力部Ｅｉから出力部Ｅｏまで伝搬する光の多モード干渉導波路１２を通過する際の断面を示しており、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に相当する断面図である。図２（ｂ）に示すように、チャネル形成領域では、光はチャネル形成領域の略中央部分（ＰＮ接合ＰＮの近傍）に沿って伝搬する。また、図２（ｃ）に示すように、チャネル非形成領域では、光はＳｉＯ２膜で分離されたＳｉの部分に沿って伝搬する。

上記のような構成を有する光変調器１０では、Ｐ電極１８ａとＮ電極１８ｂとの間に印加された変調信号に応じてＰＮ接合ＰＮにおける屈折率が変化し、入力光Ｐｉが位相変調されて出力光Ｐｏとして出力される。先述したように、本実施の形態に係る光変調器１０では、多モード干渉導波路１２を伝搬する光の鏡像が出る位置にチャネル１６を配置することをひとつの特徴としている。

入力導波路１４ａから多モード干渉導波路１２に入力する場合のように、単一モードの導波路から多モードの導波路に入射された光は周期的に像を結ぶ。モード間の伝搬定数の差からビートが発生するためである。像は一般に複数結ばれ、像を結ぶ周期は「ＭＭＩ長」と称される場合もある。図１（ａ）では、間隔ｄがＭＭＩ長となっている。

多モードの導波路に入射された光が像を結ぶ位置は、換言すると、光導波路に対して伝搬する光が光導波路の中心近くに収束する位置である上記鏡像が形成される位置となっている。この鏡像が形成される位置は電界が収束しているので波長依存性が少なく、また光学損失も少ないという特性を有している。そこで、本発明に係る光変調器１０では、この鏡像が形成される位置にチャネル１６（つまり、変調信号の伝達経路）を配置することにより、変調器の波長依存性、および光学損失を低減させている。また、ＭＭＩ長は回折格子のピッチに比べて長く、製造プロセス上の精度が小さくてすむので製造プロセスが簡素化される。

図３は、本実施の形態に係る光変調器１０の各部の大きさおよび光変調器１０のシミュレーション結果を示している。

図３（ａ）において、多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂ、およびチャネル１６は、先述したようにＳｉで形成されており、多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂ、およびチャネル１６の上部は、クラッドとしてのＳｉＯ２膜３４によって覆われている。

図３（ａ）示す光変調器１０の各部の大きさは、以下のようになっている。
ｗ１＝０．４μｍ
ｗ２＝４．７μｍ
ｗ３＝１．２μｍ
ｗ４＝０．８５μｍ
ｗ５＝０．４μｍ
ｗ６＝２．３５μｍ
つまり、チャネル１６の幅（ｗ１）は０．４μｍ、多モード干渉導波路１２のサイズは４．７μｍ×１．２μｍ（ｗ２×ｗ３）となっている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す光変調器１０について、入力導波路１４ａに入力光Ｐｉを入力し、出力導波路１４ｂから出力光Ｐｏとして出力させた場合の光の伝搬についてＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法を用いてシミュレーションした結果を示している。ＦＤＴＤ法とは、解析する空間を細かいメッシュで切り、各メッシュポイントの電磁界の各成分を、マクセル方程式に基づいて時間的に解いていく手法である。なお、シミュレータには、ＲＳｏｆｔ社のＦｕｌｌＷＡＶＥを用いた。図３（ｂ）に示すように、多モード干渉導波路１２の内部には周期的に電界が収束する部位、すなわち鏡像が形成されており、Ｐチャネル１６ａおよびＮチャネル１６ｂは、該鏡像の１つの位置に配置されている。

図４は、図３（ｂ）に示すシミュレーション結果を等高線図で示した図であり、「マルチモード」と表記された領域が多モード干渉導波路１２に相当する領域であり、「シングルモード」と表記された領域が、入力導波路１４ａ、出力導波路１４ｂに相当する領域である。図４に示すように、多モード干渉導波路１２において、伝搬する光の電界が収束する部位に鏡像が形成されていることがわかる。このように、鏡像の位置では電界の空間分布が多モード干渉導波路１２の中央部に収束するため、多モード干渉導波路１２の両側にチャネル１６を接続しても光学散乱が少なくてすむ。なお、本シミュレーションの結果では、多モード干渉導波路１２における光の伝搬損失は、５０μｍあたり約０．８％であった。

つぎに、図５を参照して、本実施の形態に係る光変調器１０の製造方法について説明する。以下では、光変調器１０をＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて製造する方法を例示して説明するが、本発明はこれに限定されず、他の公知のＳｉ半導体プロセスを用いて製造してもよい。なお、図５（ａ）ないし図５（ｆ）の各図においては、チャネル形成領域（図５では「Ａ−Ａ’」と表記）およびチャネル非形成領域（図５では「Ｂ−Ｂ’」と表記）の縦断面図を併記して示している。

まずＳｉの基板３０上にＳｉＯ２層３２とＳｉ層３６を積層させてウエハ状のＳＯＩ基板を作成する。精密な加工を可能とするために、Ｓｉ層３６の厚さは、一例として、約０．２μｍとする。（図５（ａ））

つぎに、Ｓｉ層３６を光導波路の形状（つまり、多モード干渉導波路１２、入力導波路１４ａ、および出力導波路１４ｂの形状）にエッチングすべく、マスクを用いてドライエッチングを行う。ドライエッチングは、一例として、ＳＦ６（六フッ化硫黄）とＯ２（酸素）の混合ガスによる反応性イオンエッチングを用いることができるが、これに限られず他のドライエッチング方法を用いてもよい。エッチング後、不要なマスクは、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により剥離する。（図５（ｂ））なお、図５（ｂ）における右端の符号３６が付されたＳｉ層は、直接光変調器１０を構成する部位ではないが、関連する光導波路を形成する場合の参考として図示している。

つぎに、ドーピングの必要のない部分をマスクで覆い、イオン注入等によって、Ｐ型不純物をドーピングしてＰチャネル１６ａを形成し、Ｎ型不純物をドーピングしてＮチャネル１６ｂを形成する。この際、Ｐチャネル１６ａとＮチャネル１６ｂとの界面に、ＰＮ接合ＰＮが形成される。Ｐ型不純物としては、たとえばＢ（ホウ素）を用いることができ、Ｎ型不純物としては、たとえばＡｓ（砒素）を用いることができる。（図５（ｃ））

つぎに、ドーピングの必要のない部分をマスクで覆い、イオン注入等によって、Ｐ型不純物をドーピングしてＰ＋領域２０ａを形成し、Ｎ型不純物をドーピングしてＮ＋領域２０ｂを形成する。Ｐ型不純物としては、たとえばＢ（ホウ素）を用いることができ、Ｎ型不純物としては、たとえばＡｓ（砒素）を用いることができる。（図５（ｄ））

ドーピング後、不要なマスクは、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により剥離する。その後ウエハを熱処理してアニーリングを施し、ドーピングによるＳｉ結晶のダメージを修復する。

つぎに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：プラズマ化学気相成長）などによりＳｉＯ２膜３４を堆積させる。本工程以降のフォトリソグラフィーを正確に行うために、ＢやＰ（リン）等を該ＳｉＯ２膜に添加して軟化加熱する方法、あるいは、化学研磨による方法によって該ＳｉＯ２膜を平坦化しておくことが望ましい。（図５（ｅ））

つぎに、マスクを用いて、Ｐ＋領域２０ａおよびＮ＋領域２０ｂに接続するビアを形成するためのコンタクトホールを、ＳｉＯ２膜３４をＳｉ層３６まで貫通させて形成する。
その後、電極を形成する金属、たとえばＡｌ（アルミニウム）をスパッタリングすることによって、該コンタクトホールを埋めるとともにＳｉＯ２膜３４上にＡｌ薄膜を形成する。その後、電極として残したい部分をマスクで覆い、フォトリソグラフィーなどによってパターニングし、Ｃｌ（塩素）プラズマを用いたドライエッチングなどによりＡｌ薄膜をエッチングして、Ｐ電極１８ａおよびＮ電極１８ｂを形成する。Ａｌ薄膜の不純物残渣はＡｌドライエッチング残渣除去液などによって除去しておくことが好ましい。（図５（ｆ））なお、電極を形成する金属はＡｌに限られずＡｕ（金）等を用いてもよい。

以上の工程で、光変調器１０が製造される。

［第２の実施の形態］
図６を参照して、本実施の形態に係る光変調装置５０について説明する。光変調装置５０は、光変調器１０を２個並列に配置して該２個の光変調器１０を光導波路で接続し、光変調装置としてのマッハツェンダ型光変調器として構成した形態である。図６（ａ）は、光変調装置５０の斜視図を、図６（ｂ）は、光変調装置５０の平面図を各々示している。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、光変調装置５０は、多モード干渉導波路１２−１、Ｐ電極１８ａ−１、Ｎ電極１８ｂ−１、Ｐチャネル１６ａ−１、およびＮチャネル１６ｂ−１を備えた光変調器１０−１と、多モード干渉導波路１２−２、Ｐ電極１８ａ−２、Ｎ電極１８ｂ−２、Ｐチャネル１６ａ−２、およびＮチャネル１６ｂ−２を備えた光変調器１０−２と、光カプラ５２ａ、５２ｂと、を含んで構成されている。多モード干渉導波路１２−１、１２−２、および光カプラ５２ａ、５２ｂの各々は、光導波路５４を介して接続されている。

光変調器１０−１のＰ電極１８ａ−１、Ｎ電極１８ｂ−１は、各々Ｐ＋領域２０ａ−１、Ｎ＋領域２０ｂ−１を介して、Ｐチャネル１６ａ−１、Ｎチャネル１６ｂ−１と接続されている。また、光変調器１０−２のＰ電極１８ａ−２、Ｎ電極１８ｂ−２は、各々Ｐ＋領域２０ａ−２、Ｎ＋領域２０ｂ−２を介して、Ｐチャネル１６ａ−２、Ｎチャネル１６ｂ−２と接続されている。

本実施の形態に係る光カプラ５２ａは、入力部Ｅｉから入力された入力光Ｐｉを２分岐して各々光変調器１０−１および１０−２に入力させる分波器であり、光カプラ５２ｂは、光変調器１０−１および１０−２を伝搬した２系統の光を合波して出力部Ｅｏから出力光Ｐｏとして出力させる合波器である。

光変調器１０−１および１０−２は各々位相変調器として機能し、Ｐ電極１８ａ−１とＮ電極１８ｂ−１との間、および、Ｐ電極１８ａ−２とＮ電極１８ｂ−２との間に変調信号（伝送すべき光信号を形成するための電気信号）を印加することにより、光変調装置５０は、入力光Ｐｉを振幅変調し出力光Ｐｏとして出力するマッハツェンダ型光変調器として動作する。

本実施の形態に係る光変調装置５０では、Ｐ電極１８ａ−１とＮ電極１８ｂ−１との間に印加される変調信号と、Ｐ電極１８ａ−２とＮ電極１８ｂ−２との間に印加される変調信号とは、互いに差動信号の関係にある変調信号とされる。なお、本実施の形態では、光変調器１０−１および１０−２に印加させる変調信号を互いに差動信号とする差動駆動の形態を例示して説明するが、これに限られず、たとえば、電極の片側を接地したシングル駆動の形態としてもよい。

本実施の形態に係る光変調装置５０によれば、マッハツェンダ型光変調器の位相変調部分が、波長依存性、光学損失が低減され、しかも簡易な製造プロセスで製造が可能な光変調器１０を用いて構成されているので、波長依存性、光学損失が低減され、しかも簡易な製造プロセスで製造が可能なマッハツェンダ型光変調器を実現することが可能となる。

なお、上記各実施の形態では、Ｐチャネル１６ａとＮチャネル１６ｂとの界面にＰＮ接合が形成された形態、つまりＰＮダイオードを用いた形態の光変調器を例示して説明したが、これに限られない。たとえば、Ｐチャネル１６ａとＮチャネル１６ｂとの間に真性半導体層（インシュレータ層、あるいはｉ層ともいう）を有するＰＩＮダイオードを用いた形態としてもよい。

１０ 光変調器
１２ 多モード干渉導波路
１４ａ 入力導波路
１４ｂ 出力導波路
１６ チャネル
１６ａ Ｐチャネル
１６ｂ Ｎチャネル
１８ａ Ｐ電極
１８ｂ Ｎ電極
２０ａ Ｐ＋領域
２０ｂ Ｎ＋領域
２２ａ、２２ｂ ビア
３０ 基板
３２ ＳｉＯ２層
３４ ＳｉＯ２膜
３６ Ｓｉ層
５０ 光変調装置
５２ａ、５２ｂ 光カプラ
５４ 光導波路
１００ Ｓｉ基板
１１０ 埋め込み酸化膜層
２００ 光導波路コア
２００Ａ Ｎ型ドーピング領域
２００Ｂ Ｐ型ドーピング領域
２００Ｘ ドーピング領域
２００Ｙ 非ドーピング領域
３００ 電極
３００Ａ Ｎ電極
３００Ｂ Ｐ電極
４００ チャネル
４００Ａ Ｎ型チャネル
４００Ｂ Ｐ型チャネル
Ｅｉ 入力部
Ｅｏ 出力部
Ｐｉ 入力光
Ｐｏ 出力光
ＰＮ ＰＮ接合

Claims (8)

1. 入力部から入力された単一モードの光を多モードの光に変換し鏡像を形成しつつ干渉させ干渉後の多モードの光を単一モードの光に変換して出力部から出力するとともに、光の伝搬方向に沿ってｎ型にドーピングされたｎ型領域およびｐ型にドーピングされたｐ型領域を有する多モード干渉導波路と、
   前記ｎ型領域に接続されるとともに、前記光の伝搬方向と交差する方向に延伸され、かつｎ型にドーピングされたｎ型チャネルと、
   前記ｐ型領域に接続されるとともに、前記光の伝搬方向と交差する方向に延伸され、かつｐ型にドーピングされたｐ型チャネルと、
   前記ｎ型チャネルに接続されるとともに変調信号の一方の極が接続される第１の電極と、
   前記ｐ型チャネルに接続されるとともに変調信号の他方の極が接続される第２の電極と、を備え、
   前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが前記鏡像の位置に配置されかつ前記鏡像の位置以外には配置されていない
   光変調器。
2. 複数の前記ｎ型チャネルを備えるとともに、複数の前記ｎ型チャネルが不純物がドーピングされていない非ドーピング領域を挟んで前記光の伝搬方向に沿って交互に配置され、 複数の前記ｐ型チャネルを備えるとともに、複数の前記ｐ型チャネルが不純物がドーピングされていない非ドーピング領域を挟んで前記光の伝搬方向に沿って交互に配置された 請求項１に記載の光変調器。
3. 前記多モード干渉導波路、前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが半導体で形成されるとともに、前記ｎ型領域と前記ｐ型領域との界面にｐｎ接合が形成される
   請求項１または請求項２に記載の光変調器。
4. 前記多モード干渉導波路、前記ｎ型チャネルおよび前記ｐ型チャネルが半導体で形成されるとともに、前記ｎ型領域と前記ｐ型領域との間に真性半導体層を有する
   請求項１または請求項２に記載の光変調器。
5. 前記入力部と前記多モード干渉導波路との間に設けられた単一モードの入力光導波部と、
   前記多モード干渉導波路と前記出力部との間に設けられた単一モードの出力光導波部と、をさらに備えた
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光変調器。
6. 前記入力光導波部および前記出力光導波部の少なくとも一方は、前記多モード干渉導波路の側で平面視幅広に形成されたテーパ型光導波路である
   請求項５に記載の光変調器。
7. ２つの請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光変調器と、
   入力した光を２分岐するとともに２分岐された光の各々を前記２つの光変調器の各々の前記入力部に入力させる分波器と、
   前記２つの光変調器の各々の前記出力部から出力された２つの光を合波して出力する合波器と、を備え、
   前記２つの光変調器の各々を位相変調器として機能させることによりマッハツェンダ型光変調器として動作する
   光変調装置。
8. 前記２つの光変調器の一方の光変調器の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される変調信号と、前記２つの光変調器の他方の光変調器の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される変調信号とが、互いに差動信号の関係にある
   請求項７に記載の光変調装置。