[发明专利]光调制器

说明书

本发明提供一种抑制与信号电极附近的电极之间的谐振现象且能高密度地集成各种元件的光调制器。本发明的MZ型光调制器的特征在于，具备：Si光调制器，包含：输入光波导、使从输入光波导输入的光分支并进行波导的两个臂波导、将分别在所述两个臂波导进行波导的光合波并输出的输出光波导、分别与所述两个臂波导并列配置的用于施加高频信号的两个信号电极、以及设于所述两个信号电极之间的用于施加偏压的DC电极；以及至少一个接地电极，与所述两个信号电极并列配置。

技术领域

本发明涉及一种在光通信系统、光信息处理系统中使用的光调制器，尤其涉及一种在进行高速光调制工作时使用的频率特性优异的光调制器。

背景技术

马赫-增德尔型(MZ)型光调制器具有将入射至光波导的光按1：1的强度分支到两个波导并将分支后的光传播一定长度后再次合波的构造。通过设于分支为二的光波导的相位调制部来使两个光的相位变化，由此，改变进行光合波时光的干涉条件，从而，能对光的强度、相位进行调制。通过向配置于光波导附近的相位调制电极输入调制电信号向光波导施加电压，能使在光波导传播的光的相位变化。

在MZ型光调制器中，使用LiNbO₃等电介体、或者InP、GaAs、Si等半导体来作为构成光波导的材料。通过在由这些材料构成的光波导附近配置电极，并向电极输入调制电信号而向光波导施加电压，使在光波导传播的光的相位变化。作为使光的相位变化的原理，在LiNbO₃的情况下主要应用普克尔效应，在InP、GaAs的情况下主要应用普克尔效应、量子限制斯塔克效应(Quantum Confined Stark Effect：QCSE)，在Si的情况下主要应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。为了以10Gbps以上的高速、几伏特的振幅电压进行光调制，需要行波电极，以使高速的电信号与在相位调制器中传播的光的速度匹配，一边使光和电信号传播一边进行相互作用。

使用行波电极来将电极的长度设为几毫米至几十毫米的光调制器已被实用化(例如参照非专利文献1)。在行波电极的光调制器中，要求低损耗、少反射的电极构造以及光波导构造，以便能不降低电信号、在光波导传播的光的强度地进行传播。

此外，在MZ型光调制器具有由Si来构成光波导的Si光调制器。Si光调制器由在对Si基板的表面进行热氧化形成的氧化膜(BOX)层上粘贴Si的薄膜而成的SOI(Silicon onInsulator)基板构成。能以如下方式制作Si光调制器：以能在SOI层导光的方式，在BOX层上将Si薄膜加工成细线后，以成为p型/n型的半导体的方式向细线的Si薄膜注入掺杂物，并进行作为光的包层的SiO₂的堆积、电极的形成等。此时，光波导需要进行设计、加工以使光损耗变小。此外，需要以将光的损耗产生抑制得较小并且将高速电信号的反射、损耗抑制得较小的方式来进行p型/n型的掺杂以及电极的制作。

图1示出了作为以往的Si光调制器的基本的光波导的剖面构造图。在图1中示出了由下部SiO₂包层110、设于下部SiO₂包层110上的Si层120、以及设于Si层120上的上部SiO₂包层130构成的光波导构造100。在图1中，设为光沿垂直纸面方向传播。

在图1所示的Si光调制器的光波导构造100中，Si层120采用具有厚度差的被称为肋波导的构造来困聚光，由作为中央的厚的部分的芯层的肋部101、肋部101的两侧的平板部102以及103构成。肋部101利用与周围的下部SiO₂包层110以及上部SiO₂包层130的折射率差，来困聚沿垂直纸面方向传播的光。