[发明专利]电光波导元件以及光模块

说明书

在具备槽波导并进行相位调制的电光波导元件中，实现相位调制效率的提高和驱动电压的降低。电光波导元件(2)具备槽波导，该槽波导具有：分别具有导电性并设置间隙而对置配置的下部高折射率层(10)和上部高折射率层(12)；以及槽部，由低折射率层(14)形成，并设置在下部高折射率层(10)和上部高折射率层(12)的间隙中，低折射率层由产生电光效应的材料构成。下部高折射率层(10)和上部高折射率层(12)中的一方具有关于与槽波导的传输方向交叉的宽度方向向与槽部的接触部分的两侧伸出的伸出部(20、22)。下部高折射率层(10)和上部高折射率层(12)中的另一方具有在宽度方向的截面形状上与各伸出部对置的部分。

技术领域

本发明涉及具备在槽中配置了产生电光效应的材料的槽波导的电光波导元件、以及使用了该电光波导元件的光模块。

背景技术

槽波导是具有由高折射率媒介夹着狭窄的低折射率区域的结构的波导，能够将光强烈地封闭在作为亚波长区域的槽部中。

在下述专利文献1中公开了以下的槽波导：作为高折射率媒介具备两个硅层，并具有在它们之间夹着强电介质层作为低折射率媒介的层叠结构。在该层叠结构中，两个高折射率层和夹在它们之间的槽部的低折射率层具有实质上相同的宽度，与通常的矩形波导的截面形状相同，各层侧面形成共同的垂直面。

下述专利文献2所公开的槽波导具有：高折射率媒介的两个波导，由以分别具有导电性的方式掺杂的半导体材料形成并在基板上水平平行配置；铌酸锂，作为低折射率媒介被夹在两个波导之间纵向形成的槽中。在该结构中，高折射率媒介的波导的上表面和被夹在槽之间的低折射率媒介的上表面形成共同的水平面。

另外，在下述专利文献3中公开了电光调制器，该电光调制器具备由第一导电性的硅构成的主体区域、由与该主体区域具有重叠的第二导电性的硅构成的栅极区域以及在这些区域之间以与这些区域相接的方式插入的电介质层。在这里公开的波导中，由于中央的电介质层的厚度非常薄，所以不存在槽模式，在高折射率区域中分布有波导光。顺便说一下，在该波导中，中央电介质层的厚度非常薄，因此能够降低动作电压，但由于需要高浓度地掺杂高折射率区域来提高载流子密度，因此由载流子的光吸收引起的光损失可能会增加。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】美国专利申请公开第2015/0298161号说明书

【专利文献2】美国专利第7970241号说明书

【专利文献3】日本特表2006-515082号公报

发明内容

【发明所要解决的问题】

在高折射率媒介之间配置产生电光效应的材料作为槽部而构成槽波导，通过在两个高折射率媒介上设置电位差而产生的电场在槽部引起折射率变化的电光波导元件中，期望进一步的低电压驱动。

关于这一点，在平行配置的两个高折射率层之间的槽中产生的波导光的电场由于光封闭的端效应，根据与高折射率层和低折射率层的界面平行的方向的位置而变化，具体而言与中央部相比，在端部强度降低。因此，在两个高折射率层和低折射率层侧面一致地层叠的槽波导中，基于高斯定律的低折射率层中的电场增强这种的槽波导的效果被削弱。因此，使用该结构的槽波导进行波导光的相位调制的电光波导元件向构成槽部的低折射率层的封闭波导光的效果降低，进而存在使相位调制效率增大而降低驱动电压的效果降低的问题。此外，由于施加在高折射率层上的调制电信号或直流电偏产生的电压而在低折射率层上产生的电场也因平行平板电容器的端效应而强度在端部降低，不利于驱动电压的降低。

在此，将保持单一横模波导光的电光波导作为相位调制部的调制元件是当今的大容量传输中不可缺少的器件。在该元件中，槽波导的宽度例如，如专利文献2中所示，可以减小到1微米(μm)以下，以便仅传播单一横模波导光。特别是，在这样减小槽波导的宽度的情况下，上述的端效应的影响相对提高，因此上述问题变得显著。