[发明专利]光调制器

说明书

在现有技术的具有CPW电极构造的双电极的Si光调制器中，调制频率特性会因在两个接地电极传输的返回电流相位差而劣化。为了防止该劣化，缩短调制器长度而在相位差产生前使信号传输结束、或减小光波导pn结部电容与不经由RF电极以及光波导的接地电极间电容的差，来减小相位差。但是，当调制器长度缩短时，向光波导的施加电场会减少，调制效率会降低。空气桥、电线布线与CMOS兼容处理不匹配。本发明的光调制器具备配置于基板内的RF电极与光波导之间的、连接两个接地电极的桥布线。通过桥布线，CPW的两个接地电极间的电位相等，会消除由向RF电极的高频电信号感应出的在两个接地电极传输的返回电流相位差。能制作抑制高频特性劣化的Si光调制器。也能解决制作工序的在注入时掩模偏离的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于光通信系统、光信息处理系统的光调制器。更详细而言，涉及一种能高速进行光调制工作、频率特性优异的光调制器的构造。

背景技术

随着高清的视频发送服务、移动通信的普及等，流经网络的流量膨胀，而且逐年持续增加。面向能满足这样的流量需求的高速、大容量光网络的构建，致力于在各节点使用的能高速工作的基本设备的开发。通过宽频带的基带信号来直接调制光信号的光调制器是其中的一个重要设备。

马赫-曾德尔(MZ)型光调制器具有以下构造：将射入至光波导的光按1：1的强度分支至两个波导，并使分支后的光传输一定的长度后再次合波。在MZ型光调制器中，通过分别设于分支为二的光波导的相位调制部，来改变分支后的两个光的相位。能改变接受相位变化后的两个光被合波时的光的干涉条件来对光的强度、相位进行调制。

作为构成MZ型光调制器的光波导的材料，使用LiNbO₃等电介质、InP、GaAs、Si等半导体。通过向配置于由这些材料构成的光波导附近的电极输入调制电信号而向光波导施加调制电压，来改变在光波导传输的光的相位。

作为在MZ型光调制器中改变光的相位的机理，分别是：在材料是LiNbO₃的情况下主要利用普克尔效应，在材料是InP、GaAs的情况下主要利用普克尔效应、量子限制斯塔克效应(Quantum Confined Stark Effect：QCSE)，在材料是Si的情况下主要利用载流子等离子体效应。

为了进行高速并且低功耗的光通信，需要调制速度快、驱动电压低的光调制器。具体而言，要求以10Gbps以上的高速并且以几伏特的振幅电压来进行光调制。为了将其实现，需要使高速的电信号的速度与在相位调制器中传输的光的速度匹配并在使光和电信号传输的同时两者进行相互作用的行波电极。作为使用行波电极的光调制器，例如像非专利文献1所公开的那样，将电极的长度设为几mm至几十mm的光调制器已实现实用化。

在使用行波电极的光调制器中，为了能不降低各传输电信号以及波导的光的强度地使之传输，要求低损耗并且反射少的电极构造以及光波导构造。即，对于电信号，需要跨越宽频带并且反射损耗以及传输损耗少的电极构造，对于光，需要能反射少、高效地约束光并且使之无损传输的波导构造。

在马赫-曾德尔型光调制器中，作为从基板材料以及制作处理的观点出发理想的光调制器，存在通过Si来构成光波导的Si光调制器。Si光调制器由将Si的薄膜贴在热氧化Si基板的表面形成的氧化膜(BOX：Buried Oxide)层上的SOI(Silicon on Insulator)基板制作而成。在以光能在SOI层导波的方式将Si薄膜加工成细线后，以能构成p型半导体以及n型半导体的方式注入杂质，堆积作为光的包层的SiO₂，进行电极的形成等来制作光波导。

此时，光的波导需要以减小光损耗的方式进行设计、加工。具体而言，在p型以及n型的杂质掺杂和电极的制作中，需要以将光的损耗产生抑制得小并且也将高速电信号的反射、损耗抑制得小的方式进行设计、加工。