JPWO2019106890A1 - 半導体光変調器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る光変調器1の構成を模式的に示している。光変調器1は、MZ型光変調器である。光変調器1は、第1マッハツェンダ型光導波路である光導波路5を備える。光変調器1の光導波路5には、レーザ光源40から放射された光41が入力される。光導波路5は、光41を分岐してそれから合波するものである。この光41は、光変調器1の光導波路5を通過して出力される。
図1に示されるように、レーザ光源40から第1光入力部11に光41が入力される。光41は、第1光入力部11から第1光分岐部12に入力される。光41は、第1光分岐部12において、第1光導波路13aを伝搬する第1部分光と、第2光導波路13bを伝搬する第2部分光とに分岐される。
実施の形態1に係る光変調器1では、変調部A、遷移部Bおよび非変調部Cのそれぞれのグランド電極112、113、第1電極114および第2電極116の幅、並びに第1電極114とグランド電極112との間の距離および第2電極116とグランド電極113との間の距離を調整することにより、変調部A、遷移部Bおよび非変調部Cのインダクタンスとキャパシタンスを個別に調整することができる。
光変調器1は、第1マッハツェンダ型光導波路と、第1進行波電極(第1電極114)と、第2進行波電極(第2電極116)と、第1接地電極(グランド電極112)と、第2接地電極(グランド電極113)と、第1絶縁層24a,24bとを備える。第1マッハツェンダ型光導波路は、第1光入力部11と、第1光入力部11に接続されている第1光分岐部12と、第1光分岐部12に接続されている第1光導波路13aと、第1光分岐部12に接続されている第2光導波路13bと、第1光導波路13aと第2光導波路13bとに接続されている第1光合波部14と、第1光合波部14に接続されている第1光出力部15とを含む。第1進行波電極(第1電極114)は、第1光導波路13aの上方に配置されている。第2進行波電極(第2電極116)は、第2光導波路13bの上方に配置されている。第1接地電極(グランド電極112)は、第1進行波電極(第1電極114)に対して第2進行波電極(第2電極116)とは反対側に、第1進行波電極(第1電極114)から間隔を空けて配置されている。第2接地電極(グランド電極113)は、第2進行波電極(第2電極116)に対して第1進行波電極(第1電極114)とは反対側に、第2進行波電極(第2電極116)から間隔を空けて配置されている。
図9は、実施の形態2に係る光変調器1bの構成を模式的に示している。図9において、図1と同一の符号は、同一または相当箇所を示す。また、以下の記載では、原則として、実施の形態1と異なる点を中心に説明し、その他の部分については重複説明を省略する。
レーザ光源40から光入力部66に光41が入力される。光41は、光分岐部67と第1光分岐部12と第2光分岐部52とにより、第1光導波路13aを伝搬する第1部分光と、第2光導波路13bを伝搬する第2部分光と、第3光導波路53aを伝搬する第3部分光と、第4光導波路53bを伝搬する第4部分光とに分岐される。
図14は、実施の形態3に係る光変調器1cの断面図である。図14は、光変調器1cの非変調部Cの断面(図2のV−V方向に見た断面)を示している。実施の形態3の光変調器1cの構成は、非変調部Cの構造が、実施の形態1の光変調器1の非変調部Cと異なる点を除いて、実施の形態1の光変調器1の構成と同一である。図14は、図5に対応するものである。図14において、図5と同一の符号は、同一または相当箇所を示す。また、以下の記載では、原則として、実施の形態1と異なる点を中心に説明し、その他の部分については重複説明を省略する。
図15を参照して、実施の形態4の光変調器1dを説明する。本実施の形態の光変調器1dは、実施の形態1の光変調器1と同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。
図16から図23及び図25から図28を参照して、実施の形態5の半導体光変調器1eを説明する。本実施の形態の半導体光変調器1eは、実施の形態1の光変調器1と同様の構成を備えるが、電極の構成で主に異なる。
図16に示されるように、半導体レーザのようなレーザ光源40から第1光入力部11に光41が入力される。光41は、第1光入力部11から第1光分岐部12に入力される。光41は、第1光分岐部12において、第1光導波路13aを伝搬する第1部分光と、第2光導波路13bを伝搬する第2部分光とに分岐される。
半導体光変調器1eは、第1マッハツェンダ型光導波路と、第1進行波電極16aと、第2進行波電極16bと、第1接地電極17aと、第2接地電極17bと、第1絶縁層24a,24bとを備える。第1マッハツェンダ型光導波路は、第1光入力部11と、第1光入力部11に接続されている第1光分岐部12と、第1光分岐部12に接続されている第1光導波路13aと、第1光分岐部12に接続されている第2光導波路13bと、第1光導波路13aと第2光導波路13bとに接続されている第1光合波部14と、第1光合波部14に接続されている第1光出力部15とを含む。第1進行波電極16aは、第1光導波路13aの上方に配置されている。第2進行波電極16bは、第2光導波路13bの上方に配置されている。第1接地電極17aは、第1進行波電極16aに対して第2進行波電極16bとは反対側に、第1進行波電極16aから間隔を空けて配置されている。第2接地電極17bは、第2進行波電極16bに対して第1進行波電極16aとは反対側に、第2進行波電極16bから間隔を空けて配置されている。
図31から図35を参照して、実施の形態6の半導体光変調器1fを説明する。本実施の形態の半導体光変調器1fは、実施の形態5の半導体光変調器1eと同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。
レーザ光源40から光入力部66に光41が入力される。光41は、光分岐部67と第1光分岐部12と第2光分岐部52とにより、第1光導波路13aを伝搬する第1部分光と、第2光導波路13bを伝搬する第2部分光と、第3光導波路53aを伝搬する第3部分光と、第4光導波路53bを伝搬する第4部分光とに分岐される。
図36から図38を参照して、実施の形態7の半導体光変調器1gを説明する。本実施の形態の半導体光変調器1gは、実施の形態5の半導体光変調器1eと同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。
図39を参照して、実施の形態8の半導体光変調器1hを説明する。本実施の形態の半導体光変調器1hは、実施の形態5の半導体光変調器1eと同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。
Claims (13)
- 第1マッハツェンダ型光導波路と、
第1進行波電極と、
第2進行波電極と、
第1接地電極と、
第2接地電極と、
第1絶縁層とを備える半導体光変調器において、
前記第1マッハツェンダ型光導波路は、第1光入力部と、前記第1光入力部に接続されている第1光分岐部と、前記第1光分岐部に接続されている第1光導波路と、前記第1光分岐部に接続されている第2光導波路と、前記第1光導波路と前記第2光導波路とに接続されている第1光合波部と、前記第1光合波部に接続されている第1光出力部とを含み、
前記第1進行波電極は前記第1光導波路の上方に配置されており、
前記第2進行波電極は前記第2光導波路の上方に配置されており、
前記第1接地電極は、前記第1進行波電極に対して前記第2進行波電極とは反対側に、前記第1進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記第2接地電極は、前記第2進行波電極に対して前記第1進行波電極とは反対側に、前記第2進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記半導体光変調器は、前記第1光導波路及び前記第2光導波路に沿って配列される単位構造を含み、
前記単位構造は、変調領域と、非変調領域とを含み、
前記非変調領域における前記第1接地電極の第1の幅は、前記変調領域における前記第1接地電極の第2の幅と異なっており、
前記非変調領域における前記第2接地電極の第3の幅は、前記変調領域における前記第2接地電極の第4の幅と異なっており、
前記第1絶縁層は、前記非変調領域において、前記第1光導波路と前記第1進行波電極との間と前記第2光導波路と前記第2進行波電極との間とに配置されている、半導体光変調器。 - 前記非変調領域における前記第1接地電極の前記第1の幅は、前記変調領域における前記第1接地電極の前記第2の幅よりも小さく、
前記非変調領域における前記第2接地電極の前記第3の幅は、前記変調領域における前記第2接地電極の前記第4の幅よりも小さい、請求項1に記載の半導体光変調器。 - 前記第1進行波電極及び前記第2進行波電極に接続されている終端部をさらに備え、
前記終端部の差動インピーダンスは100Ω未満である、請求項2に記載の半導体光変調器。 - 前記単位構造は、前記変調領域と前記非変調領域との間に配置されている遷移領域を含み、
前記遷移領域において、前記第1進行波電極と前記第2進行波電極との間の第1の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第1接地電極の幅と前記第2接地電極の幅とは徐々に変化する、請求項2または請求項3に記載の半導体光変調器。 - 第2マッハツェンダ型光導波路と、
第3進行波電極と、
第4進行波電極と、
第3接地電極と、
光入力部と、前記光入力部に接続されている光分岐部と、
光合波部と、
前記光合波部に接続されている光出力部とをさらに備え、
前記第2マッハツェンダ型光導波路は、第2光入力部と、前記第2光入力部に接続されている第2光分岐部と、前記第2光分岐部に接続されている第3光導波路と、前記第2光分岐部に接続されている第4光導波路と、前記第3光導波路と前記第4光導波路とに接続されている第2光合波部と、前記第2光合波部に接続されている第2光出力部とを含み、
前記第3進行波電極は前記第3光導波路の上方に配置されており、
前記第4進行波電極は前記第4光導波路の上方に配置されており、
前記第2接地電極は、前記第3進行波電極に対して前記第4進行波電極とは反対側に、前記第3進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記第3接地電極は、前記第4進行波電極に対して前記第3進行波電極とは反対側に、前記第4進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記光分岐部は、前記第1光入力部と前記第2光入力部とに接続されており、
前記光合波部は、前記第1光出力部と前記第2光出力部とに接続されており、
前記単位構造は、前記第3光導波路及び前記第4光導波路に沿って配列されており、
前記非変調領域における前記第3接地電極の第5の幅は、前記変調領域における前記第3接地電極の第6の幅よりも小さく、
前記第1絶縁層は、前記非変調領域において、前記第3光導波路と前記第3進行波電極との間と前記第4光導波路と前記第4進行波電極との間とに配置されている、請求項2または請求項3に記載の半導体光変調器。 - 前記単位構造は、前記変調領域と前記非変調領域との間に配置されている遷移領域を含み、
前記遷移領域において、前記第1進行波電極と前記第2進行波電極との間の第1の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第1接地電極の幅と前記第2接地電極の幅とは徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第3進行波電極と前記第4進行波電極との間の第2の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第2接地電極の幅と前記第3接地電極の幅とは徐々に変化する、請求項5に記載の半導体光変調器。 - 前記非変調領域における前記第1接地電極の前記第1の幅は、前記変調領域における前記第1接地電極の前記第2の幅よりも大きく、
前記非変調領域における前記第2接地電極の前記第3の幅は、前記変調領域における前記第2接地電極の前記第4の幅よりも大きい、請求項1に記載の半導体光変調器。 - 前記第1進行波電極は、前記変調領域と前記非変調領域と前記変調領域とにおいて、一定幅を有し、
前記第2進行波電極は、前記変調領域と前記非変調領域と前記変調領域とにおいて、一定幅を有する、請求項7に記載の半導体光変調器。 - 前記第1進行波電極及び前記第2進行波電極に接続されている終端部をさらに備え、
前記終端部の差動インピーダンスは100Ω未満である、請求項7または請求項8に記載の半導体光変調器。 - 前記単位構造は、前記変調領域と前記非変調領域との間に配置されている遷移領域を含み、
前記遷移領域において、前記第1接地電極と前記第1進行波電極との間の第1の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第2接地電極と前記第2進行波電極との間の第2の間隔は徐々に変化する、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の半導体光変調器。 - 第2マッハツェンダ型光導波路と、
第3進行波電極と、
第4進行波電極と、
第3接地電極と、
光入力部と、前記光入力部に接続されている光分岐部と、
光合波部と、
前記光合波部に接続されている光出力部とをさらに備え、
前記第2マッハツェンダ型光導波路は、第2光入力部と、前記第2光入力部に接続されている第2光分岐部と、前記第2光分岐部に接続されている第3光導波路と、前記第2光分岐部に接続されている第4光導波路と、前記第3光導波路と前記第4光導波路とに接続されている第2光合波部と、前記第2光合波部に接続されている第2光出力部とを含み、
前記第3進行波電極は前記第3光導波路の上方に配置されており、
前記第4進行波電極は前記第4光導波路の上方に配置されており、
前記第2接地電極は、前記第3進行波電極に対して前記第4進行波電極とは反対側に、前記第3進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記第3接地電極は、前記第4進行波電極に対して前記第3進行波電極とは反対側に、前記第4進行波電極から間隔を空けて配置されており、
前記光分岐部は、前記第1光入力部と前記第2光入力部とに接続されており、
前記光合波部は、前記第1光出力部と前記第2光出力部とに接続されており、
前記単位構造は、前記第3光導波路及び前記第4光導波路に沿って配列されており、
前記非変調領域における前記第3接地電極の第5の幅は、前記変調領域における前記第3接地電極の第6の幅よりも大きく、
前記第1絶縁層は、前記非変調領域において、前記第3光導波路と前記第3進行波電極との間と前記第4光導波路と前記第4進行波電極との間とに配置されている、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の半導体光変調器。 - 前記第3進行波電極は、前記変調領域と前記非変調領域と前記変調領域とにおいて、一定幅を有し、
前記第4進行波電極は、前記変調領域と前記非変調領域と前記変調領域とにおいて、一定幅を有する、請求項11に記載の半導体光変調器。 - 前記単位構造は、前記変調領域と前記非変調領域との間に配置されている遷移領域を含み、
前記遷移領域において、前記第1接地電極と前記第1進行波電極との間の第1の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第2接地電極と前記第2進行波電極との間の第2の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第2接地電極と前記第3進行波電極との間の第3の間隔は徐々に変化し、
前記遷移領域において、前記第3接地電極と前記第4進行波電極との間の第4の間隔は徐々に変化する、請求項11または請求項12に記載の半導体光変調器。
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