JP7134441B2 - optical deflection device - Google Patents

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Description

本発明は、光の進行方向を制御する光偏向デバイスに関する。 The present invention relates to an optical deflection device that controls the traveling direction of light.

周囲の物体までの距離を2次元画像として取得するレーザ計測を用いたレーザレーダーもしくはライダー装置(LiDAR(Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging))の技術分野は、車の自動運転や3次元地図作製等に利用されており、その基盤技術はレーザプリンタやレーザディスプレイ等にも適用可能である。 The technical field of laser radar or lidar equipment (LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging)) using laser measurement that acquires the distance to surrounding objects as a two-dimensional image is used in automatic driving of cars and three-dimensional It is used for map production, etc., and its basic technology can also be applied to laser printers and laser displays.

この技術分野では、光ビームを物体に当て、物体で反射して戻ってくる反射光を検出し、その時間差や周波数差から距離の情報を取得すると共に、光ビームを2次元的に走査することによって広角の3次元情報を取得する。 In this technical field, a light beam is applied to an object, the light reflected by the object is detected, distance information is obtained from the time difference and frequency difference, and the light beam is scanned two-dimensionally. Acquire wide-angle three-dimensional information by .

光ビーム走査には光偏向デバイスが必須である。従来は、機器全体の回転、多角形ミラー(ポリゴンミラー)、ガルバノミラーといった機械式ミラー、マイクロマシーン技術(MEMS技術)による小型集積ミラーなど、いずれも機械式の機構が用いられているが、大型、高価、振動する移動体での不安定性などの問題があり、近年、非機械式の光偏向デバイスの研究が盛んとなっている。 An optical deflection device is essential for optical beam scanning. In the past, mechanical mechanisms were used for rotating the entire device, mechanical mirrors such as polygonal mirrors and galvanometer mirrors, and compact integrated mirrors using micromachine technology (MEMS technology). , high cost, and instability in a vibrating moving body.

非機械式の光偏向デバイスとして、光の波長やデバイスの屈折率を変えることで光偏向を実現するフェーズド・アレイ型や回折格子型が提案されている。しかしながら、フェーズド・アレイ型の光偏向デバイスはアレイ状に並べられた多数の光放射器の位相調整が非常に難しく、高品質な鋭い光ビームを形成することができないという課題がある。一方、回折格子型の光偏向デバイスは鋭いビームの形成が容易であるが、光偏向角が小さいという課題がある。 As a non-mechanical optical deflection device, a phased array type and a diffraction grating type have been proposed, which realize optical deflection by changing the wavelength of light and the refractive index of the device. However, the phased array type optical deflection device has a problem that it is very difficult to adjust the phases of a large number of optical radiators arranged in an array, and a high-quality sharp optical beam cannot be formed. On the other hand, a diffraction grating type optical deflection device can easily form a sharp beam, but has a problem that the optical deflection angle is small.

小さな光偏向角の課題に対して、本発明の発明者は、スローライト導波路を回折格子等の回折機構に結合させることによって光偏向角を増大させる技術を提案している(特許文献1)。スローライト光はフォトニック結晶導波路のようなフォトニックナノ構造の中で発生し、低群速度を持ち、波長や導波路の屈折率のわずかな変化により、伝搬定数を大きく変化させるという特徴を持つ。このスローライト導波路の内部、もしくは直近に回折機構を設置すると、スローライト導波路が回折機構に結合して漏れ導波路となり、自由空間に光を放射する。このとき伝搬定数の大きな変化は放射光の偏向角に反映し、結果として大きな偏向角が実現される。 To solve the problem of a small light deflection angle, the inventor of the present invention has proposed a technique for increasing the light deflection angle by coupling a slow light waveguide to a diffraction mechanism such as a diffraction grating (Patent Document 1). . Slow-light light is generated in a photonic nanostructure such as a photonic crystal waveguide, has a low group velocity, and is characterized by a large change in the propagation constant due to a slight change in the wavelength or refractive index of the waveguide. have If a diffraction mechanism is installed inside or close to this slow-light waveguide, the slow-light waveguide is coupled to the diffraction mechanism and becomes a leaky waveguide, radiating light into free space. At this time, a large change in the propagation constant is reflected in the deflection angle of the radiated light, resulting in a large deflection angle.

図9Aは、低群速度をもつ光(スローライト)を伝搬するフォトニック結晶導波路に回折機構を導入したデバイス構造、及び放射光ビームの概要を示している。光偏向デバイス101は、フォトニック結晶の面内に導波路に沿って2種類の異なる直径の円孔を繰り返してなる二重周期構造を有するフォトニック結晶導波路102を備える。二重周期構造は回折機構を構成し、スローライト伝搬光を放射条件に変換して空間に放射する。 FIG. 9A shows a schematic of the device structure and the emitted light beam, in which a diffractive mechanism is introduced into a photonic crystal waveguide propagating light with low group velocity (slow light). An optical deflection device 101 includes a photonic crystal waveguide 102 having a double periodic structure in which two types of circular holes with different diameters are repeated along the waveguide in the plane of the photonic crystal. The double periodic structure constitutes a diffractive mechanism, which converts the slow-light propagating light into radiation conditions and radiates it into space.

光偏向デバイス101は、SiO等の低屈折率材料からなるクラッド113上の高屈折率部材110に低屈折率部位111が配列された格子配列103によってフォトニック結晶導波路102が形成される。低屈折率部位111の格子配列103は、例えば、大径の円孔を繰り返す周期構造と、小径の円孔を繰り返す周期構造の二重周期構造である。フォトニック結晶導波路102の格子配列103において、円孔111が設けられない部分は入射光を伝搬する導波路コア112を構成する。An optical deflection device 101 has a photonic crystal waveguide 102 formed by a lattice arrangement 103 in which low refractive index portions 111 are arranged in a high refractive index member 110 on a clad 113 made of a low refractive index material such as SiO 2 . The grating arrangement 103 of the low refractive index portion 111 is, for example, a double periodic structure of a periodic structure of repeating large-diameter circular holes and a periodic structure of repeating small-diameter circular holes. A portion of the lattice arrangement 103 of the photonic crystal waveguide 102 where the circular holes 111 are not provided forms a waveguide core 112 through which incident light propagates.

図9B,図9Cは放射光ビームのビーム強度分布を説明するための図であり、図9Bは縦方向のビーム強度分布を示し、図9Cは横方向のビーム強度角度分布を示している。 9B and 9C are diagrams for explaining the beam intensity distribution of the radiation light beam, FIG. 9B showing the beam intensity distribution in the vertical direction, and FIG. 9C showing the beam intensity angular distribution in the horizontal direction.

図9Bにおいて、放射光ビームは導波路コアに沿って徐々に漏れ出すことで縦方向のビーム強度分布は揃った鋭いビームとなる。図9Cにおいて、横方向のビーム強度角度分布は広い角度分布を有する。 In FIG. 9B, the radiated light beam gradually leaks out along the waveguide core to form a sharp beam with uniform longitudinal beam intensity distribution. In FIG. 9C, the lateral beam intensity angular distribution has a wide angular distribution.

フォトニック結晶導波路を用いた光偏向デバイスによって形成された光ビームは、光偏向デバイスへの入射光の波長、または導波路の屈折率もしくは導波モードの等価的な屈折率の変化によって縦方向の放射角度が変化する。したがって、光偏向デバイスは、入射光の波長、または導波路の屈折率もしくは導波モードの等価的な屈折率を高速かつ連続的に変化させることで放射角度を変化させ、これによって放射光ビームを走査させることができる。 A light beam formed by an optical deflection device using a photonic crystal waveguide is longitudinally polarized by changes in the wavelength of light incident on the optical deflection device, or the refractive index of the waveguide or the equivalent refractive index of the waveguide mode. radiation angle changes. Thus, the optical deflection device changes the emission angle by rapidly and continuously changing the wavelength of the incident light, or the refractive index of the waveguide or the equivalent refractive index of the guided mode, thereby changing the emitted light beam to can be scanned.

光偏向デバイスは、放射光ビームを走査する機能を備えることによって初めて光偏向器として機能する。 An optical deflection device functions as an optical deflector only by providing the function of scanning the emitted light beam.

実用的な光偏向デバイスでは、入射光の波長を変える場合に、レーザ光源に求められる波長スペクトルとして以下の要件が挙げられる。
(a) 波長線幅は、例えば1MHz 以下の狭幅である。
(b) 波長の振り幅は、例えば30nm 以上の広範囲である。
(c) 波長は連続的に走査可能である。
(e) 出力は、例えば100mWに近い高出力である。
(f) 小型である。
In a practical optical deflection device, when changing the wavelength of incident light, the wavelength spectrum required for the laser light source has the following requirements.
(a) The wavelength linewidth is as narrow as, for example, 1 MHz or less.
(b) The amplitude of the wavelength is a wide range, for example, 30 nm or more.
(c) the wavelength can be continuously scanned;
(e) The output is a high output close to 100 mW, for example.
(f) it is small;

しかしながら、現状ではこのような条件を満たすレーザ光源は存在しない。現在得られる実用的な半導体レーザとしては、要件(c)について、波長の連続走査はできないが、ミリ秒~秒の時間をかけて波長を特定の値に設定することができ、その他の要件を満たすものが知られている。 However, at present, there is no laser light source that satisfies such conditions. Currently available practical semiconductor lasers cannot continuously scan the wavelength for requirement (c), but the wavelength can be set to a specific value over a period of milliseconds to seconds, and other requirements can be satisfied. What satisfies is known.

したがって、現状においては、実現可能な光偏向デバイスとしては、前記した半導体レーザを光源として、特定の波長を用いて導波路の屈折率を逐次的に変えることによって光ビームを走査する構成が想定される。 Therefore, at present, as an optical deflection device that can be realized, a configuration in which the above-described semiconductor laser is used as a light source and a light beam is scanned by sequentially changing the refractive index of a waveguide using a specific wavelength is assumed. be.

このような光偏向デバイスをライダー装置(LiDAR)に適用する場合、ライダー装置の典型的な仕様として、例えば、距離画像を得る2次元の画素数を320×32≒1万点とし、画像のフレームレートを10フレーム毎秒とすると、全体で10万点/秒のデータ量を走査する必要がある。このデータ量は100kHzの走査速度に相当する。光偏向デバイスによって光ビームを走査して画像データを取得するには、放射光ビームを走査するために変化させる屈折率の変化速度はこの走査速度に対応できる高速である必要がある。 When such an optical deflection device is applied to a lidar apparatus (LiDAR), typical specifications of the lidar apparatus include, for example, 320×32≈10,000 two-dimensional pixels for obtaining a range image, and a frame of the image. Assuming a rate of 10 frames per second, a total of 100,000 points/second of data must be scanned. This amount of data corresponds to a scanning rate of 100 kHz. In order to obtain image data by scanning a light beam with an optical deflection device, the change speed of the refractive index to be changed for scanning the radiation light beam must be high enough to correspond to this scanning speed.

光偏向デバイスにおいて、導波路の屈折率もしくは導波モードの等価的な屈折率を変える手段として、現状では、マイクロマシーン等の微小機械、非線形効果(光カー効果)、キャリアプラズマ効果、熱光学効果等が検討対象となり得る。 In the optical deflection device, as a means to change the refractive index of the waveguide or the equivalent refractive index of the waveguide mode, at present, micromachines such as micromachines, nonlinear effects (optical Kerr effects), carrier plasma effects, and thermo-optic effects etc. can be considered.

これらの手段のうち、マイクロマシーン等の微小機械を用いた光偏向デバイスは、前記した光偏向ミラーとしてのマイクロマシーンと同様に高速動作が難しく、上記した走査速度を得るのは困難である。また、不安定で低信頼性という問題もある。 Among these means, an optical deflecting device using a micromachine such as a micromachine is difficult to operate at a high speed like the micromachine as the optical deflecting mirror described above, and it is difficult to obtain the scanning speed described above. There is also the problem of instability and low reliability.

非線形効果(光カー効果)を用いた光偏向デバイスは、例えば、導波路材料としてシリコン(Si)を使ったフォトニック結晶導波路では10W級の高い光パワーが必要である。しかしながら、100mW以上の光パワーを連続的に導入すると、非線形吸収(二光子吸収)が発生して光が減衰するだけでなく、導波路が損傷を受けるという問題がある。 An optical deflection device using a nonlinear effect (optical Kerr effect) requires high optical power of the order of 10 W, for example, in a photonic crystal waveguide using silicon (Si) as a waveguide material. However, when an optical power of 100 mW or more is continuously introduced, nonlinear absorption (two-photon absorption) occurs, not only attenuating the light but also damaging the waveguide.

キャリアプラズマ効果は、Siなどの半導体にp-n接合ダイオードを形成し、そこに順方向または逆方向のバイアスを掛けて導波路中のキャリアの量を変えると、半導体の屈折率が変わる効果である。キャリアプラズマ効果を用いた光偏向デバイスでは、10GHz以上の高速な応答が得られるが、屈折率の変化量は10-3以下と小さく、十分な走査範囲を得ることが難しい。また、光吸収が同時に発生し、光偏向デバイスで想定される1mm以上の長さの光偏向デバイスにスローライトを伝搬させる場合の吸収損失は10dB以上と大きくなるため、光偏向デバイスとしての利用は難しい。The carrier plasma effect is the effect of changing the refractive index of the semiconductor by forming a pn junction diode in a semiconductor such as Si and applying a forward or reverse bias to it to change the amount of carriers in the waveguide. be. An optical deflection device using the carrier plasma effect can provide a high-speed response of 10 GHz or more, but the amount of change in refractive index is as small as 10 −3 or less, making it difficult to obtain a sufficient scanning range. In addition, light absorption occurs at the same time, and the absorption loss when propagating slow light through an optical deflection device with a length of 1 mm or longer, which is assumed for an optical deflection device, is as large as 10 dB or more. difficult.

熱光学効果は、材料を加熱することで屈折率変化が起こる効果である。熱光学効果を用いた光偏向デバイスは、加熱温度にも依るが、例えばSiを使ったときには温度変化1K当たりの屈折率変化は0.000186となり、仮に現実的に可能な温度変化である400Kの温度変化を与えると0.0744という大きな屈折率変化が生じる。この屈折率変化は31°という大きな偏向角に相当する。図9Dは、Siのフォトニック結晶スローライト偏向器のSi層に温度変化ΔTを与えたときの偏向角θの変化を示している。なお、図9Dの特性は、Siフォトニック結晶スラブの屈折率を3.5、厚さを210nm、上下クラッドの屈折率を1.45、フォトニック結晶の格子定数a=400nmとし、フォトニック結晶の円孔の径の大小を繰り返す二重周期構造において、円孔の直径を2r=210±5nmとした例である。 The thermo-optic effect is the effect in which heating of a material causes a change in refractive index. An optical deflection device using the thermo-optic effect depends on the heating temperature. For example, when Si is used, the refractive index change per 1 K temperature change is 0.000186. When the temperature is changed, a large refractive index change of 0.0744 occurs. This refractive index change corresponds to a large deflection angle of 31°. FIG. 9D shows the change in the deflection angle θ when the temperature change ΔT is applied to the Si layer of the Si photonic crystal slow light deflector. The characteristics of FIG. 9D are obtained by setting the refractive index of the Si photonic crystal slab to 3.5, the thickness to 210 nm, the refractive index of the upper and lower claddings to 1.45, and the lattice constant a of the photonic crystal to 400 nm. This is an example in which the diameter of the circular hole is 2r=210±5 nm in the double periodic structure in which the diameter of the circular hole is repeated.

図10A,図10B,図10Cは、スローライト導波路に熱光学効果を発生させるための加熱機構な構造例を示している。図10Aに示す加熱機構201Aは、フォトニック結晶導波路202の横方向の側部にヒータ203を形成し、電源205により通電することで加熱を行う。ヒータ203は、例えばSiCMOSプロセスで形成可能なTiNヒータで形成することができる(非特許文献1)。 10A, 10B, and 10C show structural examples of a heating mechanism for generating a thermo-optic effect in the slow light waveguide. In the heating mechanism 201A shown in FIG. 10A, a heater 203 is formed on the side of the photonic crystal waveguide 202 in the horizontal direction, and the heater 203 is energized by a power source 205 to perform heating. The heater 203 can be formed of, for example, a TiN heater that can be formed by a SiCMOS process (Non-Patent Document 1).

図10B,図10Cに示す加熱機構201Bは、フォトニック結晶導波路202の直上(または直下)にヒータ203を形成するものである(非特許文献2)。フォトニック結晶導波路202の上部のSiOクラッド(図示していない)内において、導波路から1μm以上離れた位置にヒータ203を設置することで、光吸収は十分に低く抑えられる。また、導波路から至近位置に設けることによって、高い加熱効率で小さな熱容量とすることができ、図10Aの加熱機構201Aよりも高速な応答が得られる。なお、図10A,図10Bにおいて、符号204はヒータ203による加熱領域を示している。A heating mechanism 201B shown in FIGS. 10B and 10C forms a heater 203 directly above (or directly below) a photonic crystal waveguide 202 (Non-Patent Document 2). In the SiO 2 cladding (not shown) on top of the photonic crystal waveguide 202, by placing the heater 203 at a distance of 1 μm or more from the waveguide, light absorption can be kept sufficiently low. In addition, by providing it at a position close to the waveguide, it is possible to achieve a high heating efficiency and a small heat capacity, and obtain a faster response than the heating mechanism 201A of FIG. 10A. 10A and 10B, reference numeral 204 indicates a heating area by the heater 203. FIG.

また、Siフォトニック結晶において、光を導波させるSi層をヒータとして利用する技術が非特許文献3に開示されている。この加熱技術は、フェーズド・アレイの各アンテナセルに光を導波する遅延線を加熱することによって位相を制御するものであり、導波路の途中を湾曲させ、湾曲部分の両端間に電流を流すことによって導波路の光の吸収を抑える構成としている(非特許文献3)。 Non-Patent Document 3 discloses a technique of using a Si layer that guides light as a heater in a Si photonic crystal. This heating technique controls the phase by heating the delay line that guides light to each antenna cell in a phased array, bending the middle of the waveguide and passing an electric current across the curved portion. Thus, the structure is such that absorption of light in the waveguide is suppressed (Non-Patent Document 3).

特願2016-10844Patent application 2016-10844

Applied Physics Letters," Photonic crystal tunable slow light device integrated with multi-heaters" Norihiro Ishikura, Ryo Hosoi, Ryo Hayakawa, Takemasa Tamanuki, Mizuki Shinkawa, Toshihiko Baba 100,221110(2012) 221110-1~221110-3 published online 31 May 2012 (Fig1.参照)Applied Physics Letters," Photonic crystal tunable slow light device integrated with multi-heaters" Norihiro Ishikura, Ryo Hosoi, Ryo Hayakawa, Takemasa Tamanuki, Mizuki Shinkawa, Toshihiko Baba 100,221110(2012) 221110-1~221110-3 published online 31 May 2012 (See Fig.1.) Frontiers In Physics Volume2 Article61 p1~p9 "Theoretical and experimental investigation of low-volgage and low-loss 25-Gbps Si photonic crystal slow light Mach-Zehnder modulators with interleaved p/n junction" Yosuke Terada, Hiroyuki Ito, Hong C. Nguyen and Toshihiko Baba November 2014(Fig2., Fig7.参照)Frontiers In Physics Volume2 Article61 p1~p9 "Theoretical and experimental investigation of low-volgage and low-loss 25-Gbps Si photonic crystal slow light Mach-Zehnder modulators with interleaved p/n junction" Yosuke Terada, Hiroyuki Ito, Hong C. Nguyen and Toshihiko Baba November 2014 (See Fig.2., Fig.7.) Nature LETTER "Large-scale nanophotonic phased array" Jie Sun, Erman Timurdogan, Ami Yaacobi, Ehsan Shah Hosseini Michael R. Watts vol493 p195-199, 10 JANUARY 2013 (Fig4a.参照)Nature LETTER "Large-scale nanophotonic phased array" Jie Sun, Erman Timurdogan, Ami Yaacobi, Ehsan Shah Hosseini Michael R. Watts vol493 p195-199, 10 JANUARY 2013 (see Fig4a.)

図10Aに示した加熱機構201Aは、ヒータ203自体は一般に不透明な材料で形成されるため、フォトニック結晶導波路202の導波光に近い場所に設置した場合には光が吸収される。そこで、フォトニック結晶導波路202の中央から十分に離れた位置のSiに接するようにヒータ203を形成し、熱伝導性に優れたSiを通して熱を中央に到達させる構成とする。何れの構成においても、導波路中央はヒータから離れているため、ヒータ周辺に比べると導波路中央の温度は低く、加熱効率が低い。また、加熱面積が増え、全体の熱容量が大きくなるため、高速な応答が難しい。 In the heating mechanism 201A shown in FIG. 10A, since the heater 203 itself is generally made of an opaque material, the light is absorbed when the heater 203 is installed near the guided light of the photonic crystal waveguide 202. FIG. Therefore, the heater 203 is formed so as to be in contact with Si at a position sufficiently distant from the center of the photonic crystal waveguide 202, and the heat reaches the center through Si, which has excellent thermal conductivity. In either configuration, since the center of the waveguide is away from the heater, the temperature at the center of the waveguide is lower than that around the heater, and the heating efficiency is low. In addition, since the heating area increases and the overall heat capacity increases, it is difficult to achieve high-speed response.

図10B,図10Cに示した加熱機構201Bは、フォトニック結晶導波路の導波路中央の直上にヒータが設けられるため、上方に放射する放射光ビームを偏向させる光偏向器において、直上ヒータは光の上方放射を妨げる。したがって、光を基板裏面側に放射させる必要があり、デバイスの全体構成を制約する。 In the heating mechanism 201B shown in FIGS. 10B and 10C, the heater is provided directly above the waveguide center of the photonic crystal waveguide. prevent the upward radiation of Therefore, it is necessary to radiate the light to the back side of the substrate, which restricts the overall configuration of the device.

これを避けるため、ヒータを導波路の直下のSiOクラッド層の中に形成する構成が検討される。In order to avoid this, a configuration in which the heater is formed in the SiO2 cladding layer immediately below the waveguide is considered.

しかしながら、従来、フォトニック結晶導波路はSi基板上のSiO層とSi層で構成されるSOI基板の最上層のSiを加工することで形成されている。ヒータをSi層直下のSiO層の中に形成するためには、SOI基板による構成に代えて、Si基板上に化学気相堆積法などによってSiO層を形成した後にヒータを形成し、さらにSiO層を形成し、Si層を形成するといった手順で層構造を構成する必要がある。Conventionally, however, photonic crystal waveguides are formed by processing the uppermost Si layer of an SOI substrate, which is composed of a SiO2 layer and a Si layer on a Si substrate. In order to form the heater in the SiO2 layer immediately below the Si layer, instead of using the SOI substrate, a SiO2 layer is formed on the Si substrate by chemical vapor deposition or the like, and then the heater is formed. It is necessary to form a layer structure by forming a SiO2 layer and then forming a Si layer.

この層構造において、導波路層となるSi層はSOI基板の高品質な単結晶層ではなくアモルファス層となる。そのため、導波路の損失増加に加え、LiDARで必要となる光変調器や光検出器の集積化が困難になるという問題がある。 In this layered structure, the Si layer that serves as the waveguide layer is an amorphous layer instead of the high-quality single crystal layer of the SOI substrate. As a result, in addition to an increase in waveguide loss, there is the problem of difficulty in integrating optical modulators and photodetectors required for LiDAR.

上記の非特許文献3においてSi層をヒータとして利用する技術は、導波路を湾曲させることで導波光の分布を導波路の外周部周辺に偏らせ、導波路の内周部に電流を通電する機構を設置することで、光吸収を抑制している。一方、直線状に放射する光ビームの放射角度を変えるフォトニック結晶光偏向デバイスの導波路は直線状であるため、湾曲部を要する導波路のヒータを適用することは困難である。 In the technique of using the Si layer as a heater in Non-Patent Document 3, the distribution of guided light is biased around the outer periphery of the waveguide by bending the waveguide, and current is passed through the inner periphery of the waveguide. Light absorption is suppressed by installing a mechanism. On the other hand, since the waveguide of the photonic crystal optical deflection device that changes the radiation angle of the light beam emitted linearly is linear, it is difficult to apply a waveguide heater that requires a curved portion.

したがって、光偏向デバイスにおいて、従来提案されている加熱機構では、加熱効率、高速応答、及び導波路の低損失を満足することは困難である。 Therefore, in the optical deflection device, it is difficult to satisfy the heating efficiency, the high-speed response, and the low loss of the waveguide with the conventionally proposed heating mechanism.

本発明は、屈折率を熱変化させる光偏向デバイスにおいて、加熱効率の向上、導波路の低損失化、高速応答を満たす加熱機構を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heating mechanism that improves heating efficiency, reduces waveguide loss, and achieves high-speed response in an optical deflection device that thermally changes the refractive index.

本発明はスローライト導波路に熱光学効果を発生させるための加熱機構に関し、スローライト導波路を構成する半導体上に加熱機構を形成する。 The present invention relates to a heating mechanism for generating a thermo-optic effect in a slow light waveguide, and the heating mechanism is formed on a semiconductor forming the slow light waveguide.

フォトニック結晶導波路の材料となるシリコンにドーピングを行って通電を可能にし、導波路中央付近のみをドーピングしない真性領域とすることによって、そこに電圧が集中的にかかるようにし、結果的に導波路中央を集中的に加熱できるようにする。光が伝搬する導波路中央が加熱されることは加熱効率を向上させると共に、加熱応答を高速化することができる。また、導波路中央はドーピングがない真性領域なので、キャリアに伴う伝搬光の吸収を抑制して、導波路を低損失化することができる。 By doping silicon, which is the material of the photonic crystal waveguide, to make it possible to conduct electricity, and only near the center of the waveguide as an undoped intrinsic region, voltage is concentrated there, resulting in conduction. To enable concentrated heating in the center of the wave path. Heating the center of the waveguide through which light propagates can improve the heating efficiency and speed up the heating response. In addition, since the center of the waveguide is an intrinsic region without doping, it is possible to suppress the absorption of propagating light accompanying carriers and reduce the loss of the waveguide.

本発明の光偏向デバイスは、高屈折率部材の面内に低屈折率部位が周期的に配列される格子配列を備えるフォトニック結晶導波路において、格子配列が形成される領域を、真性領域、及び真性領域を両側で挟む不純物領域及び高濃度拡散層領域とする。加熱機構は、この真性領域を中心として両側に配置した不純物領域及び高濃度拡散層領域によって、電流路を有した加熱機構を形成する。この加熱機構において、高濃度拡散層領域は不純物領域の外側に配置され、上部に電極を備え、電極との間でオーミック接触を行う。 In the optical deflection device of the present invention, in a photonic crystal waveguide having a lattice arrangement in which low refractive index portions are periodically arranged in the plane of a high refractive index member, the region in which the lattice arrangement is formed is an intrinsic region, and an impurity region and a high-concentration diffusion layer region sandwiching the intrinsic region on both sides. The heating mechanism forms a heating mechanism having a current path by the impurity regions and the high-concentration diffusion layer regions arranged on both sides of the intrinsic region. In this heating mechanism, the high-concentration diffusion layer region is arranged outside the impurity region, has an electrode thereon, and makes ohmic contact with the electrode.

電源から電極及び高濃度拡散層領域を介して、不純物領域-真性領域-不純物領域に電流を流すことによって、電気抵抗の高い真性領域に発熱を生じさせ、加熱を行う。また、真性領域は導波路コアにあたるため、真性領域を加熱することによって、導波路の屈折率もしくは導波モードの等価的な屈折率を変えることができる。 By applying a current from a power supply to the impurity region--intrinsic region--impurity region through the electrode and the high-concentration diffusion layer region, heat is generated in the intrinsic region having a high electric resistance to perform heating. Further, since the intrinsic region corresponds to the waveguide core, heating the intrinsic region can change the refractive index of the waveguide or the equivalent refractive index of the waveguide mode.

加熱機構を構成する不純物領域及び高濃度拡散層領域は、p型不純物領域及びp型高濃度拡散層領域とする他、n型不純物領域及びn型高濃度拡散層領域としてもよい。p型不純物領域及びp型高濃度拡散層領域とする加熱機構はp-i-p構造であり、n型不純物領域及びn型高濃度拡散層領域とする加熱機構はn-i-n構造である。なお、ここでiは真性領域を表している。 The impurity region and the high-concentration diffusion layer region constituting the heating mechanism may be the p-type impurity region and the p-type high-concentration diffusion layer region, or may be the n-type impurity region and the n-type high-concentration diffusion layer region. A heating mechanism for forming the p-type impurity region and the p-type high-concentration diffusion layer region has a pi-p structure, and a heating mechanism for forming the n-type impurity region and the n-type high-concentration diffusion layer region has an nin structure. be. Here, i represents the intrinsic region.

(櫛状の不純物領域)
加熱機構において、不純物領域の一部を真性領域に設ける構成とすることもでき、この構成では真性領域内に櫛状の不純物領域を形成する。櫛状の不純物領域は真性領域に設けられた低屈折率部位の配列に沿って設けることができる。真性領域に不純物領域を設ける構成によれば、同じ電気抵抗でも光吸収を下げることができ、さらに加熱部分を導波路コアにより近い位置に設ける構成によって、発熱を導波路の中央部分に集中させ、加熱効率及び加熱の応答速度を高めることができる。なお、導波路コアにおいて光が伝搬し、光放射する部分には櫛状の不純物領域を設けない。
(Comb-like impurity region)
The heating mechanism may have a configuration in which a part of the impurity region is provided in the intrinsic region, and in this configuration, a comb-like impurity region is formed in the intrinsic region. The comb-like impurity region can be provided along the arrangement of the low refractive index regions provided in the intrinsic region. According to the configuration in which the impurity region is provided in the intrinsic region, light absorption can be reduced even with the same electrical resistance, and further, by the configuration in which the heating portion is provided at a position closer to the waveguide core, heat generation is concentrated in the central portion of the waveguide, Heating efficiency and heating response speed can be increased. A comb-like impurity region is not provided in a portion where light propagates and radiates in the waveguide core.

(不純物領域の非対称配置)
加熱機構が、例えばp-i-p構造であるときは、電流の方向がp型不純物領域から真性領域に向かう場合と真性領域からp型不純物領域に向かう場合とでは電界強度に違いがあり、この電界強度の違いによって温度分布に偏りが生じ、温度分布のピークにずれが生じる。n-i-n構造の加熱機構についても同様の温度分布となる。
(Asymmetric arrangement of impurity regions)
When the heating mechanism is, for example, a pi-p structure, there is a difference in the electric field strength between when the current direction is from the p-type impurity region to the intrinsic region and when the current direction is from the intrinsic region to the p-type impurity region. This difference in electric field strength causes the temperature distribution to be biased, and the peak of the temperature distribution to shift. The same temperature distribution is obtained for the heating mechanism of the nin structure.

本発明の加熱機構は、この温度分布のピークずれを解消するために、p-i-p構造の不純物領域においては、負側の電極が接続される側の不純物領域を、正側の電極が接続される側の不純物領域よりも真性領域の中心に近接させた非対称な配置とする。この非対称配置によって、真性領域中の導波路部分に温度分布のピークを合わせ、これによって、加熱効率性及び高速応答性がより高まる。n-i-n構造の不純物領域においては、p-i-p構造の不純物領域に対して、非対称な配置が逆になる。 In the heating mechanism of the present invention, in order to eliminate the peak deviation of the temperature distribution, in the impurity region of the pip structure, the impurity region on the side to which the electrode on the negative side is connected is replaced with the electrode on the positive side. The asymmetrical arrangement is such that the center of the intrinsic region is closer than the impurity region on the side to be connected. This asymmetrical arrangement peaks the temperature distribution in the waveguide section in the intrinsic region, which results in higher heating efficiency and faster response. In the impurity region of the nin structure, the asymmetric arrangement is reversed with respect to the impurity region of the pi-p structure.

(加熱領域の分割構成)
加熱機構は、導波路コアの長さ方向に向かって分割された複数個の加熱ユニットを備え、この各加熱ユニットは加熱制御を個別に自在とする。各加熱ユニットの加熱を個別に制御することによって導波路コアの長さ方向の加熱状態を調整し、これによって導波路コアの長さ方向の光放射ビームの放射角度を調整することができる。
(Divided configuration of heating area)
The heating mechanism is provided with a plurality of heating units divided in the length direction of the waveguide core, and each of these heating units can individually control heating. By individually controlling the heating of each heating unit, the heating condition along the length of the waveguide core can be adjusted, thereby adjusting the emission angle of the light radiation beam along the length of the waveguide core.

放射角度の調整によって、ビーム走査における対象領域の広さを調整したり、デバイスの製造に伴う光ビームの不均一さを補正したりすることができる。 Adjustment of the emission angle can be used to adjust the size of the target area of the beam scan or to compensate for non-uniformities in the light beam associated with device fabrication.

以上説明したように、本発明の光偏向デバイスの加熱機構は、加熱効率の向上、導波路の低損失化、高速応答を満たすことができる。 As described above, the heating mechanism of the optical deflection device of the present invention can improve heating efficiency, reduce waveguide loss, and achieve high-speed response.

本発明の光偏向デバイスの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the schematic structure of the optical deflection device of this invention. 本発明の光偏向デバイスの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the schematic structure of the optical deflection device of this invention. 本発明の加熱機構の構成、及び二つの電極間に電圧を掛けたときの電界の分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the heating mechanism of this invention, and distribution of an electric field when a voltage is applied between two electrodes. 温度分布のピークのずれを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining deviation of peaks of temperature distribution; 本発明の不純物領域を非対称配置した構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which impurity regions are asymmetrically arranged according to the present invention; 本発明の不純物領域を非対称配置した構成の温度分布の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of temperature distribution in a configuration in which impurity regions are asymmetrically arranged according to the present invention; 本発明の櫛状の不純物領域を備える加熱機構Aを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a heating mechanism A having comb-shaped impurity regions according to the present invention; 本発明の加熱機構の櫛状の不純物領域の構成による特性を説明するための図であり、有限要素解析された温度分布の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics due to the configuration of comb-like impurity regions of the heating mechanism of the present invention, and is a diagram showing an example of a temperature distribution obtained by finite element analysis; 櫛の幅に対する吸収損失を示す図である。FIG. 4 shows absorption loss versus comb width; 加熱の応答の周波数特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of a heating response; 本発明の分割された複数個の加熱ユニットBを備える加熱機構の構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of a heating mechanism provided with a plurality of divided heating units B of the present invention; 各加熱ユニットの加熱の態様例を説明するための図であり、加熱機構による加熱を行わない状態を示した図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a heating mode of each heating unit, and is a diagram showing a state in which heating is not performed by the heating mechanism. FIG. 加熱機構の各加熱ユニットによって均一加熱した状態を示した図である。It is the figure which showed the state evenly heated by each heating unit of a heating mechanism. 入射光側から遠い位置にある加熱ユニットの温度を高めて屈折率を大きくして、放射角度を大きくする状態を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a state in which the temperature of a heating unit located far from the incident light side is increased to increase the refractive index and increase the radiation angle. 入射光側に近い位置にある加熱ユニットの温度を高めて屈折率を大きくして、放射角度を大きくする状態を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which the temperature of a heating unit located near the incident light side is increased to increase the refractive index and increase the radiation angle. 光偏向デバイスの製作時の不均一性を有した素子における光放射ビームの状態を示した図である。FIG. 3 illustrates the state of a beam of light radiation in an element with non-uniformity during fabrication of an optical deflection device; 各加熱ユニットで温度制御された導波路コアから放射される光放射ビームの放射方向を補正した状態を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which the direction of radiation of an optical radiation beam emitted from a waveguide core whose temperature is controlled by each heating unit is corrected; スローライト導波路に回折機構を導入したデバイス構造、及び放射光ビームの概要を示すための図である。FIG. 2 is a diagram for showing an overview of a device structure in which a diffraction mechanism is introduced into a slow light waveguide and a radiated light beam; 縦方向のビーム強度分布を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a beam intensity distribution in the vertical direction; 横方向のビーム強度分布を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a beam intensity distribution in the lateral direction; Siのフォトニック結晶スローライト偏向器のSi層に温度変化を与えたときの偏向角の変化を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in deflection angle when a temperature change is applied to the Si layer of the Si photonic crystal slow light deflector. スローライト導波路に熱光学効果を発生させるための加熱機構な構造例を示すための図である。FIG. 4 is a diagram for showing a structural example of a heating mechanism for generating a thermo-optical effect in a slow light waveguide; フォトニック結晶導波路の直上にヒータを形成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the heater just above the photonic crystal waveguide. フォトニック結晶導波路の直下にヒータを形成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the heater directly under the photonic crystal waveguide.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下、図1A,図1Bを用いて本発明の光偏向デバイス及び加熱機構の概略構成例を説明し、図2を用いて本発明の加熱機構の構成を説明し、図3,図4A,図4Bを用いて本発明の加熱機構の温度分布ピークを調整する構成を説明し、図5,図6A~図6Cを用いて本発明の加熱機構の櫛状の不純物領域の構成及び特性を説明し、図7,図8A~図8Fを用いて本発明の加熱機構の分割加熱ユニットの構成例及び動作例について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B, schematic configuration examples of the optical deflection device and the heating mechanism of the present invention will be described, and FIG. 2 will be used to describe the configuration of the heating mechanism of the present invention. 4B will be used to explain the configuration for adjusting the temperature distribution peak of the heating mechanism of the present invention, and FIGS. , 7, and 8A to 8F, description will be given of a configuration example and an operation example of the split heating unit of the heating mechanism of the present invention.

(光偏向デバイスの概要)
図1A,図1Bは本発明の光偏向デバイス及び加熱機構の概略を説明するための図である。図1Aにおいて、光偏向デバイス1は高屈折率部材10の面内に低屈折率部位11が周期的に格子配列されたフォトニック結晶導波路2を備える。
(Outline of optical deflection device)
1A and 1B are diagrams for explaining the outline of the optical deflection device and heating mechanism of the present invention. In FIG. 1A, an optical deflection device 1 includes a photonic crystal waveguide 2 in which low refractive index regions 11 are periodically arranged in a lattice in the plane of a high refractive index member 10 .

フォトニック結晶導波路2は、Si等の半導体からなる高屈折率部材10に低屈折率部位11を周期的に配した格子配列3により形成される。低屈折率部位11は、例えば、高屈折率部材10に設けた円孔とすることができる。フォトニック結晶導波路2はSi等の半導体材からなるクラッド13上に設けられる。 The photonic crystal waveguide 2 is formed by a lattice arrangement 3 in which low refractive index portions 11 are periodically arranged in a high refractive index member 10 made of a semiconductor such as Si. The low refractive index portion 11 can be, for example, a circular hole provided in the high refractive index member 10 . A photonic crystal waveguide 2 is provided on a clad 13 made of a semiconductor material such as Si.

フォトニック結晶導波路2には、格子配列3の一部に低屈折率部位11を設けない部分を設けることによって光を伝搬する導波路コア12が形成される。低屈折率部位11を円孔とする構成では、格子配列3の一部に円孔を配置しない部分を設けることによって導波路コア12が形成される。導波路コア12に入射された入射光は、導波路コア12を長さ方向に伝搬しながら、導波路コア12から外部に放射される。なお、図1A,図1B中の矢印は入射光及び放射光ビームを模式的に示している。 In the photonic crystal waveguide 2, a waveguide core 12 for propagating light is formed by providing a portion where the low refractive index portion 11 is not provided in a portion of the lattice arrangement 3. FIG. In the configuration in which the low refractive index portion 11 is a circular hole, the waveguide core 12 is formed by providing a part of the grating arrangement 3 where the circular hole is not arranged. The incident light that enters the waveguide core 12 is radiated to the outside from the waveguide core 12 while propagating through the waveguide core 12 in the longitudinal direction. Note that arrows in FIGS. 1A and 1B schematically indicate incident light and emitted light beams.

(加熱機構の概要)
光偏向デバイス1は、導波路コア12を加熱するための加熱機構Aを備える。図1Bにおいて、加熱機構Aは、フォトニック結晶導波路2を構成する格子配列3において、真性領域21、及び真性領域21を両側で挟む不純物領域22及び高濃度拡散層領域23の複数の半導体領域により構成される。高濃度拡散層領域23は、不純物領域22と接合する側と反対側にある外側の側部に電極24を備え、電極24との間でオーミック接触を行う。加熱機構Aは、一方の電極24から、高濃度拡散層領域23,不純物領域22、真性領域21,不純物領域22,高濃度拡散層領域23を介して他方の電極24に向かう電流路が形成され、電流を流すことによって電気抵抗の高い真性領域21を温度分布のピーク域とする発熱を行い、導波路コア12を加熱して屈折率を変化させる。
(Overview of heating mechanism)
The optical deflection device 1 has a heating mechanism A for heating the waveguide core 12 . In FIG. 1B, the heating mechanism A includes an intrinsic region 21, and a plurality of semiconductor regions including an impurity region 22 and a high-concentration diffusion layer region 23 sandwiching the intrinsic region 21 in the lattice arrangement 3 forming the photonic crystal waveguide 2. Consists of The high-concentration diffusion layer region 23 is provided with an electrode 24 on the outer side opposite to the side where it is joined to the impurity region 22 and makes ohmic contact with the electrode 24 . In the heating mechanism A, a current path is formed from one electrode 24 to the other electrode 24 via the high-concentration diffusion layer region 23, the impurity region 22, the intrinsic region 21, the impurity region 22, and the high-concentration diffusion layer region 23. , heat is generated with the intrinsic region 21 having a high electric resistance as a peak region of the temperature distribution by passing an electric current, and the waveguide core 12 is heated to change the refractive index.

加熱機構Aを構成する不純物領域22及び高濃度拡散層領域23は、p型不純物領域及びp型高濃度拡散層領域とする他、n型不純物領域及びn型高濃度拡散層領域としてもよい。p型不純物領域及びp型高濃度拡散層領域とする加熱機構はp-i-p構造であり、n型不純物領域及びn型高濃度拡散層領域とする加熱機構はn-i-n構造である。なお、iは真性領域を表している。 The impurity region 22 and the high-concentration diffusion layer region 23 constituting the heating mechanism A may be a p-type impurity region and a p-type high-concentration diffusion layer region, or may be an n-type impurity region and an n-type high-concentration diffusion layer region. A heating mechanism for forming the p-type impurity region and the p-type high-concentration diffusion layer region has a pi-p structure, and a heating mechanism for forming the n-type impurity region and the n-type high-concentration diffusion layer region has an nin structure. be. Note that i represents the intrinsic region.

p 型不純物領域22pは、ドーピングに伴う光吸収を避けるために導波路コア12の中央から十分な距離だけ離して設けられる。導波路コア12の中央はドーピングがない真性領域(i 領域)であるため、加熱機構Aは、導波路コア12を真性領域21とするp-i-p構造、あるいはn-i-n構造となる。真性領域21は電気抵抗が大きいため、両電極24間に電圧を印加して電流を流すと、真性領域21が効果的に加熱される。 The p-type impurity region 22p is provided at a sufficient distance from the center of the waveguide core 12 to avoid light absorption associated with doping. Since the center of the waveguide core 12 is an intrinsic region (i region) with no doping, the heating mechanism A has a pip structure or nini structure with the waveguide core 12 as the intrinsic region 21. Become. Since the intrinsic region 21 has a large electrical resistance, the intrinsic region 21 is effectively heated when a voltage is applied between the two electrodes 24 to cause current to flow.

加熱機構Aはp-i-p構造あるいはn-i-n構造の何れの構造とすることができるが、Siフォトニクスでは、同じドーピング濃度に対してn 型不純物領域22nはp型不純物領域22pよりも光吸収係数が大きい。そのため、加熱機構Aをn-i-n構造で構成する場合には、p-i-p構造と同程度の光強度を得るためには、n型不純物領域22nのドーピング濃度をp型不純物領域22pのドーピング濃度よりも下げる必要がある。 The heating mechanism A can have either a pi-p structure or an ni-n structure. also has a large light absorption coefficient. Therefore, when the heating mechanism A is configured with the nin structure, the doping concentration of the n-type impurity region 22n should be set to that of the p-type impurity region in order to obtain the same light intensity as that of the pi-p structure. It should be lower than the doping concentration of 22p.

上記した、p-i-p構造やn-i-n構造の他に、真性領域21の片側をp型とし、反対側をn型とするp-i-n型構造とすることも考えられるが、このp-i-n型構造に順バイアスを掛けて電流を流す場合には、p-i-p構造やn-i-n構造に電流を流す場合と比較して、中央の真性領域21のキャリア密度が高くなるため、光吸収が大きくなる。例えば、p-i-p構造やn-i-n構造では、真性領域(i 領域)のキャリア密度は1×1017cm-3以下であり、光吸収にはほとんど寄与しない。一方、p-i-n構造の場合の真性領域(i 領域)のキャリア密度は1×1018cm-3以上になる。この1×1018cm-3以上のキャリア密度は、スローライト導波路では100dB/cm以上の大きな損失に相当する。この損失は、仮に光偏向デバイスの長さを1mmと短めに設定した場合においても10dB以上となる。したがって、p-i-n構造の加熱機構は損失の点で光偏向デバイスには不適である。In addition to the pi-p structure and ni-n structure described above, a pin-type structure in which one side of the intrinsic region 21 is p-type and the other side is n-type is also conceivable. However, when the pin structure is forward biased and current flows, the central intrinsic region Since the carrier density of 21 is increased, light absorption is increased. For example, in the pi-p structure and n-i-n structure, the intrinsic region (i region) has a carrier density of 1×10 17 cm −3 or less and hardly contributes to light absorption. On the other hand, the intrinsic region (i region) in the pin structure has a carrier density of 1×10 18 cm −3 or more. This carrier density of 1×10 18 cm −3 or more corresponds to a large loss of 100 dB/cm or more in the slow light waveguide. This loss is 10 dB or more even if the length of the optical deflection device is set to be as short as 1 mm. Therefore, the pin structure heating mechanism is not suitable for optical deflection devices due to the loss.

図2(a)は加熱機構のp-i-p構造を示し、図2(b)はこの加熱機構に電圧を印加したときの電界強度分布を示している。図2(a)示す加熱機構Aは、Siの真性領域21の両側にp-Siのp型不純物領域22pが配され、さらにその外側にp-Siのp型高濃度拡散層領域23が配された構成であり、p型不純物領域22p、及び真性領域21の中心部を除く部分に円孔11が設けられている。図2(a)では、円孔11の直径を220nmとし、真性領域21の横方向の幅をLiとしている。FIG. 2(a) shows the pi-p structure of the heating mechanism, and FIG. 2(b) shows the electric field strength distribution when a voltage is applied to this heating mechanism. In the heating mechanism A shown in FIG. 2(a), p-Si p-type impurity regions 22p are arranged on both sides of an intrinsic Si region 21, and p + -Si p-type high-concentration diffusion layer regions 23 are formed on the outside thereof. A circular hole 11 is provided in a portion of the p-type impurity region 22p and the intrinsic region 21 excluding the central portion thereof. In FIG. 2A, the diameter of the circular hole 11 is 220 nm, and the lateral width of the intrinsic region 21 is Li.

格子配列3において、円孔11の内部を絶縁体SiOで埋めることによって低屈折率部位が構成される場合には、円孔11の内部は電界が高く、円孔11と円孔11との間も電流経路が狭くなるため、電界が高くなる。In the lattice arrangement 3, when the low refractive index portions are formed by filling the insides of the circular holes 11 with an insulator SiO 2 , the electric field inside the circular holes 11 is high, and the electric field between the circular holes 11 and 11 is high. The electric field is high because the current path is narrowed in between.

図2(b)に示す電界強度分布において、大文字の符号A,B,C,Dの一部,Hの一部,I,J,Kで示す部分はp型不純物領域に対応し、大文字の符号Dの一部,E,F,G,及びHの一部は真性領域に対応し、小文字の符号a~jはドーピングされたSiOの円孔に対応している。In the electric field intensity distribution shown in FIG. 2(b), parts of capital letters A, B, C, and D, parts of H, and parts denoted by I, J, and K correspond to p-type impurity regions. Parts of D, parts of E, F, G, and H correspond to intrinsic regions, and lower case letters a to j correspond to holes in doped SiO 2 .

電界強度分布の中央部の電界強度は、図2(b)の右側に示した指標の内で(i)で示す高電界強度の範囲に対応し、電界強度分布の両側部の電界強度は図2(b)の右側に示した指標の内で(ii)で示す低電界強度の範囲に対応している、ここで、真性領域の幅Liは4.0μmであり、p型不純物領域のドーピングのアクセプタ濃度はNA=1.05×1018cm-3である。The electric field intensity in the central part of the electric field intensity distribution corresponds to the high electric field intensity range indicated by (i) in the index shown on the right side of FIG. 2(b), corresponding to the range of low field strength indicated by (ii) in the index shown on the right hand side, where the width of the intrinsic region Li is 4.0 μm and the doping of the p-type impurity region has an acceptor concentration of N A =1.05×10 18 cm −3 .

(不純物領域の非対称配置)
加熱機構Aは、真性領域(i領域)に対して両側にp型不純物領域が配されたp-i-p構造 であって対称な構造であるが、電流がp型不純物領域(p 領域)から真性領域(i 領域)に向かう場合と、真性領域(i 領域)からp型不純物領域(p 領域)に向かう場合とでは電界強度に差異があり、真性領域(i 領域)からp型不純物領域(p 領域)に向かう電界強度の方が大きくなる。
(Asymmetric arrangement of impurity regions)
The heating mechanism A has a symmetric pip structure in which p-type impurity regions are arranged on both sides of an intrinsic region (i-region). There is a difference in the electric field intensity between the direction from the intrinsic region (i region) to the intrinsic region (i region) and the direction from the intrinsic region (i region) to the p-type impurity region (p region). The electric field intensity toward (p region) becomes larger.

この電界強度の違いによって温度分布に偏りが生じ、熱の発生がi領域→p領域の方でより大きくなる。その結果、温度分布の最大値が導波路中心にならず、温度分布のピークにずれが生じる。 This difference in electric field strength causes a bias in the temperature distribution, and heat generation is greater in the i-region→p-region. As a result, the maximum value of the temperature distribution is not at the center of the waveguide, and the peak of the temperature distribution is deviated.

図3は温度分布のピークのずれを説明するための図である。図3(a)は真性領域21に対して不純物領域22及び高濃度拡散層領域23を対称に配した構成を示し、図3(b)はこの対称配置した加熱機構の温度分布を模式的に示している。なお、ここでは、加熱機構Aに対して左方から右方に向かって電流を流したときの温度分布を示している。温度分布のピーク点Pは真性領域21の中心点から負側にずれる。 FIG. 3 is a diagram for explaining the deviation of the peak of the temperature distribution. FIG. 3(a) shows a configuration in which the impurity region 22 and the high-concentration diffusion layer region 23 are arranged symmetrically with respect to the intrinsic region 21, and FIG. 3(b) schematically shows the temperature distribution of this symmetrically arranged heating mechanism. showing. Here, the temperature distribution is shown when current is applied to the heating mechanism A from left to right. The peak point P of the temperature distribution shifts from the central point of the intrinsic region 21 to the negative side.

非対称な温度分布は、光ビームの形成においても左右での非対称性が生じ、高品質なビームが形成できないことが予想される。導波路の中心に対して温度分布を左右対称にするために、本発明の加熱機構Aは、負側の電極をつなぐp型不純物領域22p(図では右側の不純物領域)をLsだけ導波路の中央に寄せた非対称な構成とする。この不純物領域の非対称配置は、p-i-p構造に限らずn-i-n構造についても同様に非対称配置することで温度分布を対称とすることができる。ただしn-i-n構造の場合は、正側の電極をつなぐn型不純物領域を導波路の中央に寄せた非対称な構成とする。 It is expected that an asymmetrical temperature distribution will cause left-right asymmetry in the formation of a light beam, making it impossible to form a high-quality beam. In order to make the temperature distribution bilaterally symmetrical with respect to the center of the waveguide, the heating mechanism A of the present invention places the p-type impurity region 22p (impurity region on the right side in the figure) connecting the negative electrodes by Ls. It has an asymmetric configuration that is centered. This asymmetric arrangement of the impurity regions is not limited to the pi-p structure, but can be applied to the nin structure to make the temperature distribution symmetrical. However, in the case of the nin structure, the n-type impurity region connecting the positive electrode is brought to the center of the waveguide to form an asymmetric structure.

図3(c)は不純物領域22を導波路の中心側にずらした構成例を示し、図3(d)はこの構成による温度分布を示している。導波路中央が温度分布のピークとなり、導波路に対して左右対称の温度分布となる。 FIG. 3(c) shows a configuration example in which the impurity region 22 is shifted toward the center of the waveguide, and FIG. 3(d) shows the temperature distribution in this configuration. The temperature distribution peaks at the center of the waveguide, and the temperature distribution is bilaterally symmetrical with respect to the waveguide.

図4A,図4Bは不純物領域を非対称配置した構成の温度分布の一例を示している。図4Aは図3(c)と同様に負電極側の不純物領域をLsだけ導波路の中央側に位置をずらした構成例を示し、図4Bはこの構成において、ずれ量Lsを0nm,300nmとしたときの温度分布を示している、なお、ここでは、印加する電圧を30Vとし、真性領域の横方向の長さLiを2.5μmとしている。 4A and 4B show an example of temperature distribution in a structure in which impurity regions are arranged asymmetrically. FIG. 4A shows a configuration example in which the position of the impurity region on the negative electrode side is shifted toward the center side of the waveguide by Ls as in FIG. 3C, and FIG. Here, the applied voltage is 30 V and the lateral length Li of the intrinsic region is 2.5 μm.

図4Bの温度分布によれば、左右が完全に対称な状況(Ls=0nm)では温度分布のピークは電界強度が強くなる右側にずれている。ずれ量Lsを300nmとした場合には、導波路中央が温度分布のピークとなり、導波路に対して左右対称の温度分布が得られる。 According to the temperature distribution in FIG. 4B, the peak of the temperature distribution shifts to the right where the electric field strength increases in a completely symmetrical situation (Ls=0 nm). When the shift amount Ls is 300 nm, the center of the waveguide becomes the peak of the temperature distribution, and a symmetrical temperature distribution with respect to the waveguide is obtained.

したがって、本発明の加熱機構は、不純物領域において、負側の電極が接続される側の不純物領域を、正側の電極が接続される側の不純物領域よりも真性領域の中心に近接させた非対称な配置とし、この非対称配置によって、真性領域中の導波路部分に温度分布のピークを合わせる。これによって、加熱効率性及び高速応答性がより高まる。 Therefore, the heating mechanism of the present invention is an asymmetric impurity region in which the impurity region on the side to which the electrode on the negative side is connected is closer to the center of the intrinsic region than the impurity region on the side to which the electrode on the positive side is connected. This asymmetrical arrangement aligns the peak of the temperature distribution with the waveguide portion in the intrinsic region. Heating efficiency and high-speed responsiveness are thereby further enhanced.

(櫛状の不純物領域)
加熱機構において、不純物領域は真性領域に設ける構成とすることもでき、真性領域内に櫛状の不純物領域を形成する。
(Comb-like impurity region)
In the heating mechanism, the impurity region can be provided in the intrinsic region, and a comb-shaped impurity region is formed in the intrinsic region.

図5は櫛状の不純物領域を備える加熱機構Aを示している。加熱機構Aにおいて、不純物領域の櫛状部位6を真性領域21内に設ける。櫛状部位6は、真性領域21中の円孔11の配列に沿って形成する。なお、導波路コアにおいて光が伝搬し、光放射する部分には櫛状の不純物領域を設けない。 FIG. 5 shows a heating mechanism A with comb-like impurity regions. In the heating mechanism A, the comb-like portion 6 of the impurity region is provided within the intrinsic region 21 . Comb-like regions 6 are formed along the array of circular holes 11 in intrinsic region 21 . A comb-like impurity region is not provided in a portion where light propagates and radiates in the waveguide core.

櫛状部位6は、フォトニック結晶の三角格子状に並べられた円孔列に沿って斜め櫛状のドーピングを行うことで形成することができる。この斜めの櫛状の形状は、同じ光吸収であれば電気抵抗を下げることができ、同じ電気抵抗であれば光吸収を抑制することができる。さらに、発熱部分を導波路の中央付近に接近させることができるため、発熱が導波路中央付近に集中し、加熱効率及び加熱の応答性が高まる。また、櫛状の形状は、電流の制限を小さくし、ドーピングの領域を限定して光吸収の減衰を減らす効果を奏する。 The comb-like portion 6 can be formed by performing oblique comb-like doping along the rows of circular holes arranged in the triangular lattice of the photonic crystal. This oblique comb-like shape can reduce the electrical resistance if the light absorption is the same, and can suppress the light absorption if the electrical resistance is the same. Furthermore, since the heat-generating portion can be brought closer to the vicinity of the center of the waveguide, the heat generation is concentrated near the center of the waveguide, and the heating efficiency and the responsiveness of heating are enhanced. In addition, the comb shape has the effect of reducing the current limitation and limiting the doping region to reduce the attenuation of light absorption.

図6Aは有限要素解析された温度分布の一例である。ここで、印加電圧は15Vとし、導波路の中央部分において両側の櫛状部分間のギャップlcが200nmと400nmの場合について、櫛状部分の幅Wcを110nm,130nm,150nmとした時の温度変化ΔT[K]を示している。なお、pドーピングのアクセプタ濃度はNA=1.50×1018cm-3である、FIG. 6A is an example of a temperature distribution obtained by finite element analysis. Here, the applied voltage is 15 V, and the temperature changes when the widths Wc of the comb-shaped portions are 110 nm, 130 nm, and 150 nm when the gaps lc between the comb-shaped portions on both sides in the central portion of the waveguide are 200 nm and 400 nm. ΔT[K] is shown. Note that the p-doping acceptor concentration is N A =1.50×10 18 cm −3 .

ギャップlcが200nmの場合には現実的に可能な温度変化である400Kの温度変化を得ることができ、ギャップlcが400nmの場合においても約400Kに近い温度変化を得ることができる。 When the gap lc is 200 nm, a temperature change of 400 K, which is a realistic temperature change, can be obtained, and even when the gap lc is 400 nm, a temperature change close to about 400 K can be obtained.

図6Bは、櫛の幅Wcに対する吸収損失を示している。導波路中央のΔTが400Kに達した際に、櫛状部分の幅Wc=130nm、ギャップlc=400nm、のときの損失は3.5dB/cm(=0.35dB/mm)である。光偏向デバイス1の長さを高品質な縦方向ビームが形成される3mmと仮定すると全損失は約1dBとなり、十分に許容レベルとなる。なお、図6Bのギャップlcや櫛の幅Wc等のパラメータ及びドーピングのアクセプタ濃度NAは図6Aと同様である。FIG. 6B shows absorption loss versus comb width Wc. When ΔT at the center of the waveguide reaches 400K, the loss is 3.5 dB/cm (=0.35 dB/mm) when the width Wc of the comb-shaped portion is 130 nm and the gap lc is 400 nm. Assuming that the length of the optical deflection device 1 is 3 mm, which forms a high-quality longitudinal beam, the total loss is about 1 dB, which is well acceptable. The parameters such as gap lc and comb width Wc and doping acceptor concentration N A in FIG. 6B are the same as in FIG. 6A.

図6Cは、加熱の応答の周波数特性を示している。なお、p型不純物領域間の電圧は15V、櫛の幅Wcは130nm、ギャップlcは400nmである。この加熱の周波数特性の3dB遮断周波数は110kHzであり、例えば、画素数が1万点で10フレーム毎秒のフレームレートに対応する一画素当たりの走査速度100kHzを満たす周波数応答となる。 FIG. 6C shows the frequency characteristics of the heating response. The voltage between the p-type impurity regions is 15 V, the comb width Wc is 130 nm, and the gap lc is 400 nm. The 3 dB cutoff frequency of this heating frequency characteristic is 110 kHz. For example, when the number of pixels is 10,000, the frequency response satisfies a scanning speed of 100 kHz per pixel corresponding to a frame rate of 10 frames per second.

(加熱領域の分割構成)
加熱機構Aは、導波路コアの長さ方向に向かって分割された複数個の加熱ユニットBを備える構成とすることができる。
(Divided configuration of heating area)
The heating mechanism A can be configured to include a plurality of heating units B divided along the length of the waveguide core.

図7は、加熱機構Aが分割された複数個の加熱ユニットBを備える構成を示している。各加熱ユニットBは前記した加熱機構Aと同様の構成である。各加熱ユニットBの加熱は、それぞれ個別に制御することができる。図7では、複数個の加熱ユニットBを単位とするA1,A2,A3を温度制御部27によって加熱制御を行う構成例を示している。加熱制御を行う加熱ユニットBの個数は、図7に示すような3個等の複数個とする他、1個を単位として加熱制御を行っても良い。 FIG. 7 shows a configuration in which the heating mechanism A is provided with a plurality of divided heating units B. As shown in FIG. Each heating unit B has the same structure as the heating mechanism A described above. The heating of each heating unit B can be individually controlled. FIG. 7 shows a configuration example in which the temperature controller 27 performs heating control on A1, A2, and A3, each of which is a unit of a plurality of heating units B. As shown in FIG. The number of heating units B for which heating control is performed may be set to a plurality such as three as shown in FIG. 7, or heating may be controlled for each unit.

各加熱ユニットBは加熱制御を個別に自在とすることによって、導波路コアの長さ方向の加熱状態を調整することができ、これによって導波路コアの長さ方向の光放射ビームの放射角度を調整することができる。また、放射角度の調整によって、ビーム走査における対象領域の広さを調整したり、デバイスの製造に伴う光ビームの不均一さを補正することができる。 Each heating unit B is individually controllable so that the heating state in the lengthwise direction of the waveguide core can be adjusted, thereby changing the radiation angle of the light radiation beam in the lengthwise direction of the waveguide core. can be adjusted. Also, by adjusting the emission angle, it is possible to adjust the width of the target area in the beam scanning and to correct the non-uniformity of the light beam due to the manufacturing of the device.

各加熱ユニットの加熱の態様例を図8A~図8Fを用いて説明する。図8Aは加熱機構による加熱を行わない状態を示し、図8Bは加熱機構の各加熱ユニットによって均一加熱した状態を示している。加熱機構によって均一加熱することで光ビームが偏向される。この均一加熱の状態は、単一のヒータによる加熱状態と同様である。 An example of a heating mode of each heating unit will be described with reference to FIGS. 8A to 8F. FIG. 8A shows a state in which heating is not performed by the heating mechanism, and FIG. 8B shows a state in which uniform heating is performed by each heating unit of the heating mechanism. The light beam is deflected by uniform heating by the heating mechanism. This uniform heating state is similar to the heating state by a single heater.

図8C,図8Dは加熱ユニットの加熱状態を調整して不均一加熱を行ったときの状態を示している。図8Cは、入射光側から遠い位置にある加熱ユニットの温度を高めて屈折率を大きくして、放射角度を大きくする状態を示し、図8Dは、入射光側に近い位置にある加熱ユニットの温度を高めて屈折率を大きくして、放射角度を大きくする状態を示している。この制御状態によって、ビームを意図的に拡散させたり、収束させたりすることができる。この加熱の態様は、LiDARにおいて、広い対象領域の観察、あるいは狭い対象領域の観察といった対象範囲の拡大縮小をアダプティブに切り替える機能を付与する。 FIG. 8C and FIG. 8D show the state when uneven heating is performed by adjusting the heating state of the heating unit. FIG. 8C shows the state in which the temperature of the heating unit located far from the incident light side is raised to increase the refractive index and increase the radiation angle, and FIG. 8D shows the state in which the heating unit located close to the incident light side It shows a state in which the temperature is increased to increase the refractive index and increase the radiation angle. This control state allows the beam to be intentionally divergent or convergent. This heating aspect gives LiDAR the ability to adaptively switch between zooming in and out of a wide target area or a narrow target area.

図8Eは、光偏向デバイスの製作時の不均一性を有した素子における光放射ビームの状態を示している。不均一性を有した素子から放射された光放射ビームは拡散や収束によって放射方向が不均一となる。これに対して、図8Fは、光偏向デバイスの製作時の不均一性を有した素子において、各加熱ユニットの加熱状態を制御することによって、各加熱ユニットで温度制御された導波路コアから放射される光放射ビームの放射方向は補正されて所望の放射角度に調整され、光放射ビームの品質を向上する。 FIG. 8E shows the state of a beam of optical radiation in an element with non-uniformity during fabrication of an optical deflection device. A beam of light emitted from a non-uniform element will have non-uniform radiation directions due to diffusion and convergence. On the other hand, FIG. 8F shows the radiation from the waveguide core temperature-controlled by each heating unit by controlling the heating state of each heating unit in the element having non-uniformity during fabrication of the optical deflection device. The emitted direction of the beam of optical radiation is corrected and adjusted to the desired angle of emission to improve the quality of the beam of optical radiation.

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications are possible based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の光偏向デバイスは、自動車,ドローン,ロボットなどに搭載することができ、パソコンやスマートフォンに搭載して周囲環境を手軽に取り込む3Dスキャナ、監視システム、光交換やデータセンター用の空間マトリックス光スイッチなどに適用することができる。 The optical deflection device of the present invention can be mounted on automobiles, drones, robots, etc., and can be mounted on personal computers and smartphones to easily capture the surrounding environment. It can be applied to switches and the like.

上記した実施例では、光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成する高屈折率部材としてSiを想定して近赤外光の波長域の光を用いているが、光偏向デバイスを構成する高屈折率部材として可視光材料へ適用することにより、さらにプロジェクタやレーザディスプレイ、網膜ディスプレイ、2D/3Dプリンタ、POSやカード読み取り等への適用が期待される。 In the above-described embodiments, light in the near-infrared wavelength region is used on the assumption that Si is used as the high refractive index member constituting the photonic crystal waveguide of the optical deflection device. By applying it to a visible light material as a refractive index member, further application to projectors, laser displays, retinal displays, 2D/3D printers, POS, card readers, etc. is expected.

この出願は、2017年4月6日に出願された日本出願特願2017-076112を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-076112 filed on April 6, 2017, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.

1 光偏向デバイス
2 フォトニック結晶導波路
3 格子配列
6 櫛状部位
10 高屈折率部材
11 円孔(低屈折率部位)
12 導波路コア
13 クラッド
21 真性領域
22 不純物領域
22n n型不純物領域
22p p型不純物領域
23 高濃度拡散層領域
23n n型高濃度拡散層領域
23p p高濃度拡散層領域
24 電極
27 温度制御部
101 光偏向デバイス
102 フォトニック結晶導波路
103 格子配列
110 高屈折率部材
111 円孔(低屈折率部位)
112 導波路コア
113 クラッド
201A 加熱機構
201B 加熱機構
202 フォトニック結晶導波路
203 ヒータ
204 加熱領域
205 電源
A 加熱機構
B 加熱ユニット
REFERENCE SIGNS LIST 1 optical deflection device 2 photonic crystal waveguide 3 lattice arrangement 6 comb-like portion 10 high refractive index member 11 circular hole (low refractive index portion)
12 waveguide core 13 cladding 21 intrinsic region 22 impurity region 22n n-type impurity region 22p p-type impurity region 23 high-concentration diffusion layer region 23n n-type high-concentration diffusion layer region 23p p high-concentration diffusion layer region 24 electrode 27 temperature control unit 101 Optical deflection device 102 Photonic crystal waveguide 103 Lattice arrangement 110 High refractive index member 111 Circular hole (low refractive index portion)
112 waveguide core 113 clad 201A heating mechanism 201B heating mechanism 202 photonic crystal waveguide 203 heater 204 heating region 205 power supply A heating mechanism B heating unit

Claims (8)

高屈折率部材の面内に低屈折率部位が周期的に配列される格子配列を備えるフォトニック結晶導波路において、
前記格子配列は、
真性領域、及び前記真性領域を両側で挟む不純物領域及び高濃度拡散層領域を備え、
前記不純物領域において、
負側の電極が接続される側の不純物領域は、正側の電極が接続される側の不純物領域よりも前記真性領域の中心に近接した非対称配置である、加熱機構を構成する、光偏向デバイス。
In a photonic crystal waveguide having a lattice arrangement in which low refractive index portions are periodically arranged in the plane of a high refractive index member,
The lattice array is
comprising an intrinsic region, and an impurity region and a high-concentration diffusion layer region sandwiching the intrinsic region on both sides;
In the impurity region,
An optical deflection device constituting a heating mechanism , wherein the impurity region on the side to which the electrode on the negative side is connected is asymmetrically arranged closer to the center of the intrinsic region than the impurity region on the side to which the electrode on the positive side is connected. .
高屈折率部材の面内に低屈折率部位が周期的に配列される格子配列を備えるフォトニック結晶導波路において、
前記格子配列は、
真性領域、及び前記真性領域を両側で挟む不純物領域及び高濃度拡散層領域を備え、
前記高濃度拡散層領域は、前記不純物領域と接合する側と反対側に電極を備える加熱機構を構成する、光偏向デバイス
In a photonic crystal waveguide having a lattice arrangement in which low refractive index portions are periodically arranged in the plane of a high refractive index member,
The lattice array is
comprising an intrinsic region, and an impurity region and a high-concentration diffusion layer region sandwiching the intrinsic region on both sides;
The optical deflection device, wherein the high-concentration diffusion layer region constitutes a heating mechanism having an electrode on the side opposite to the side that is joined to the impurity region .
高屈折率部材の面内に低屈折率部位が周期的に配列される格子配列を備えるフォトニック結晶導波路において、
前記格子配列は、
真性領域、及び前記真性領域を両側で挟む不純物領域及び高濃度拡散層領域を備え、
前記不純物領域において、
負側の電極が接続される側の不純物領域は、正側の電極が接続される側の不純物領域よりも前記真性領域の中心に近接した非対称配置であり、
前記高濃度拡散層領域は、前記不純物領域と接合する側と反対側に電極を備える加熱機構を構成する、光偏向デバイス
In a photonic crystal waveguide having a lattice arrangement in which low refractive index portions are periodically arranged in the plane of a high refractive index member,
The lattice array is
comprising an intrinsic region, and an impurity region and a high-concentration diffusion layer region sandwiching the intrinsic region on both sides;
In the impurity region,
the impurity region on the side to which the negative electrode is connected is asymmetrically arranged closer to the center of the intrinsic region than the impurity region on the side to which the positive electrode is connected;
The optical deflection device, wherein the high-concentration diffusion layer region constitutes a heating mechanism having an electrode on the side opposite to the side that is joined to the impurity region .
前記不純物領域はp型不純物領域であり、
前記高濃度拡散層領域はp型高濃度拡散層領域であり、
前記加熱機構は、p-i-p構造を構成する、請求項1から3の何れか一つに記載の光偏向デバイス。
the impurity region is a p-type impurity region,
the high-concentration diffusion layer region is a p-type high-concentration diffusion layer region;
The optical deflection device according to any one of claims 1 to 3, wherein said heating mechanism constitutes a pi-p structure.
前記不純物領域はn型不純物領域であり、
前記高濃度拡散層領域はn型高濃度拡散層領域であり、
前記加熱機構は、n-i-n構造を構成する、請求項1から3の何れか一つに記載の光偏向デバイス。
the impurity region is an n-type impurity region,
the high-concentration diffusion layer region is an n-type high-concentration diffusion layer region,
The optical deflection device according to any one of claims 1 to 3, wherein said heating mechanism constitutes an nin structure.
前記加熱機構において、
前記真性領域は櫛状の不純物領域を備える、請求項1からの何れか一つに記載の光偏向デバイス。
In the heating mechanism,
6. An optical deflection device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the intrinsic region comprises comb-like impurity regions.
前記櫛状の不純物領域は、前記真性領域に設けられた前記低屈折率部位の配列に沿って設けられる、請求項に記載の光偏向デバイス。 7. The optical deflection device according to claim 6 , wherein said comb-shaped impurity region is provided along the arrangement of said low refractive index portions provided in said intrinsic region. 前記加熱機構は、光を伝搬するための、前記真性領域のうち前記不純物領域を設けない領域である導波路コアの長さ方向に向かって分割された複数個の加熱ユニットを備え、当該加熱ユニットの加熱制御は個別に自在である、請求項1から7の何れか一つに記載の光偏向デバイス。 The heating mechanism includes a plurality of heating units divided in the length direction of a waveguide core, which is a region of the intrinsic region in which the impurity region is not provided, for propagating light, and the heating unit 8. The optical deflection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the heating control of is individually controllable.
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