JP7031082B1 - 半導体光集積素子及び光集積装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2を参照して、実施の形態1の半導体光集積素子1を説明する。半導体光集積素子1は、基板9と、入力導波路31と、多モード干渉(MMI)導波路10と、出力導波路32と、第1無機絶縁層18と、有機絶縁層20と、ヒータ層25とを主に備える。半導体光集積素子1は、パッド電極28,29をさらに備えてもよい。
半導体積層体が、基板9上に設けられている。半導体積層体は、下部クラッド層11と、コア層12と、上部クラッド層13とを含む。MMI導波路10は、下部クラッド層11と、コア層12と、上部クラッド層13とを含む。下部クラッド層11は、基板9上に形成されている。下部クラッド層11は、例えば、n型InP層である。コア層12は、下部クラッド層11上に形成されている。コア層12の屈折率は、下部クラッド層11の屈折率より大きく、かつ、上部クラッド層13の屈折率より大きい。コア層12は、例えば、AlGaInAsのような半導体材料で形成されている。コア層12は、例えば、多重量子井戸(MQW)構造を有してもよい。コア層12は、例えば、i型半導体層である。上部クラッド層13は、コア層12上に形成されている。上部クラッド層13は、例えば、i型InP層またはp型InP層である。半導体積層体は、MMI導波路10と、入力導波路31と、出力導波路32とを含む。
半導体光集積素子1,1aに光を入力する(S1)。具体的には、光源(図示せず)から放射される光は、入力導波路31を通して、MMI導波路10の入力ポートに入力される。
本実施の形態の半導体光集積素子1,1aは、基板9と、多モード干渉(MMI)導波路10と、有機絶縁層20と、ヒータ層25とを備える。MMI導波路10は、基板9上に設けられており、かつ、半導体材料で形成されている。MMI導波路10は、基板9に対向する下面10aと、下面10aとは反対側の上面10bと、上面10bに接続されている第1側面10cと、上面10bに接続されておりかつ第1側面10cとは反対側にある第2側面10dとを含む。有機絶縁層20は、第1側面10c及び第2側面10dを埋め込んでいる。ヒータ層25は、有機絶縁層20を加熱し得る。
図6を参照して、実施の形態2の半導体光集積素子1bを説明する。本実施の形態の半導体光集積素子1bは、実施の形態1の半導体光集積素子1と同様の構成を備えるが、主に、以下の点で異なる。
図8及び図9を参照して、実施の形態3の半導体光集積素子1dを説明する。本実施の形態の半導体光集積素子1dは、実施の形態1の半導体光集積素子1と同様の構成を備えるが、主に、以下の点で異なる。
図10を参照して、実施の形態4の半導体光集積素子1eを説明する。半導体光集積素子1eは、二値以上の多値光信号を出力する多値光位相変調器である。二値以上の多値光信号として、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信号、DP-QPSK(Dual-Polarization Quadrature Phase Shift Keying)信号を例示することができる。本実施の形態では、半導体光集積素子1eは、DP-QPSK光位相変調器である。半導体光集積素子1eは、基板9と、入力導波路71と、光スプリッタ39と、導波路72a,72bと、光位相変調器70a,70bと、出力導波路73a,73bと、モニタ用フォトダイオード60a,60b,62とを主に備える。
位相変調部55,56に高周波電気信号を印加して、位相変調部55,56のコア層12の屈折率を変化させる。光位相変調器70aの出力導波路73aから第1光信号が出力されるとともに、光位相変調器70bの出力導波路73bから第2光信号が出力される。半導体光集積素子1e,1fの出力側に、偏光回転子(図示せず)と、偏光ビームコンバイナ(図示せず)とが配置されている。第1光信号及び第2光信号のうちの一方は、偏光回転子を通って、その偏光方向が90°回転する。第1光信号及び第2光信号のうちの他方は、偏光回転子を通らずに、偏光ビームコンバイナに入射する。偏光ビームコンバイナは、偏光方向が回転された第1光信号及び第2光信号のうちの一方と、第1光信号及び第2光信号のうちの他方とを合波して、DP-QPSK信号を出力する。
Claims (10)
- 半導体基板上の、多モード干渉導波路を用いて一端から他端への入出力方向へ光信号を伝搬する半導体光集積素子において、
前記半導体基板上に前記入出力方向に延在するよう配置された有機絶縁層と、
前記有機絶縁層を加熱するヒータ層とを備え、
前記多モード干渉導波路は、前記半導体基板に対向する下面と、前記下面とは反対側の上面と、前記上面に接続されている第1側面と、前記上面に接続されておりかつ前記第1側面とは反対側にある第2側面とを含み、
前記有機絶縁層は、前記第1側面を埋め込む第1有機絶縁部分と、前記第2側面を埋め込む第2有機絶縁部分とを含み、
前記ヒータ層は、前記第1有機絶縁部分を加熱する第1ヒータ膜と、前記第2有機絶縁部分を加熱する第2ヒータ膜とを含み、
前記第1側面、前記第2側面及び前記上面上に形成されている第1無機絶縁層をさらに備え、
前記第1無機絶縁層は、前記第1側面と前記第1有機絶縁部分との間に形成されているとともに、前記第2側面と前記第2有機絶縁部分との間に形成されている、半導体光集積素子。 - 前記第1ヒータ膜は、前記第1有機絶縁部分上に形成されており、
前記第2ヒータ膜は、前記第2有機絶縁部分上に形成されている、請求項1に記載の半導体光集積素子。 - 前記ヒータ層は、前記第1有機絶縁部分から前記第2有機絶縁部分にわたって連続的に形成されている、請求項1に記載の半導体光集積素子。
- 前記有機絶縁層は、前記上面を埋め込み、かつ、前記第1有機絶縁部分と前記第2有機絶縁部分とに接続されている第3有機絶縁部分をさらに含む、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体光集積素子。
- 半導体基板上の、多モード干渉導波路を用いて一端から他端への入出力方向へ光信号を伝搬する半導体光集積素子において、
前記半導体基板上に前記入出力方向に延在するよう配置された有機絶縁層と、
前記有機絶縁層を加熱するヒータ層とを備え、
前記多モード干渉導波路は、前記半導体基板に対向する下面と、前記下面とは反対側の上面と、前記上面に接続されている第1側面と、前記上面に接続されておりかつ前記第1側面とは反対側にある第2側面とを含み、
前記有機絶縁層は、前記第1側面を埋め込む第1有機絶縁部分と、前記第2側面を埋め込む第2有機絶縁部分とを含み、
前記ヒータ層は、前記第1有機絶縁部分を加熱する第1ヒータ膜と、前記第2有機絶縁部分を加熱する第2ヒータ膜とを含み、
前記第1有機絶縁部分及び前記第2有機絶縁部分上に形成されている第2無機絶縁層をさらに備え、
前記ヒータ層は、前記第2無機絶縁層上に形成されている、半導体光集積素子。 - 前記多モード干渉導波路は、2×2多モード干渉導波路である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体光集積素子。
- 前記有機絶縁層は、ベンゾシクロブテン樹脂またはポリイミド樹脂で形成されている、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の半導体光集積素子。
- 前記多モード干渉導波路から出力される光の強度を検出するモニタ用フォトダイオードをさらに備える、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の半導体光集積素子。
- 前記多モード干渉導波路に接続される二本のアーム導波路と、
前記二本のアーム導波路に接続される光カプラとをさらに備え、
前記多モード干渉導波路は、光スプリッタであり、
前記モニタ用フォトダイオードは、前記光カプラから出力される第1光の第1強度を検出する、または、前記二本のアーム導波路を伝搬する二つの第2光の第2強度を検出する、請求項8に記載の半導体光集積素子。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の前記半導体光集積素子と、
前記ヒータ層に供給する電力を制御し得るコントローラとを備える、光集積装置。
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