特許ウォッチ

公開番号2023075444
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-31
出願番号2021188354
出願日2021-11-19
発明の名称光デバイス
出願人富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G02F 1/035 20060101AFI20230524BHJP(光学)
要約【課題】シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。
【解決手段】光デバイスは、基板と、前記基板の一方の面に積層された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層における前記基板と反対側の当該第1のクラッド層内に形成された第1の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記第1のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、前記電気光学結晶層における前記第1のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第2の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記電気光学結晶層における前記第1のクラッド層と反対側の面に積層された第2のクラッド層を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面に積層された第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の当該第１のクラッド層内に形成された第１の光導波路と、
前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、
前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第２の光導波路と、
前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に積層された第２のクラッド層と、
を有することを特徴とする光デバイス。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１のクラッド層は、
前記基板の一方の面に積層されたバッファ層と、
前記バッファ層における前記基板と反対側の面に積層された中間層と、を有し、
前記第１の光導波路は、
前記中間層における前記バッファ層と接触する面に形成されると共に、
前記電気光学結晶層は、
前記中間層における前記バッファ層と反対側の面に積層されることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１の光導波路と前記基板との間の前記第１のクラッド層内に配置された、少なくとも１個以上のシリコン部品をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記シリコン部品は、
前記第１の光導波路を通過する光信号を電気変換する受光素子であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記シリコン部品は、
前記第１の光導波路を加熱するヒータで前記第１の光導波路の屈折率を制御する位相制御素子であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記第２のクラッド層における前記電気光学結晶層と反対側の面に配置された、前記第２の光導波路に電気信号を印加する電極をさらに有し、
前記基板は、
１０００Ωｃｍ以上の抵抗率を有する基板であることを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の光デバイス。
【請求項７】
前記電極は、
信号電極と、接地電極と、を有し、
前記信号電極及び前記接地電極は、
前記電気光学結晶層の電気光学効果を最も強く発現する軸が水平方向にある場合に、前記第２の光導波路を水平方向に前記電気信号を印加するように前記第２のクラッド層における前記電気光学結晶層と反対側の面に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記電極は、
信号電極と、接地電極と、を有し、
前記信号電極及び前記接地電極の何れか一方は、
前記電気光学結晶層の電気光学効果を最も強く発現する軸が垂直方向にある場合に、前記第２の光導波路が配置する前記第２のクラッド層上の部位に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記電気光学結晶層のポッケルス係数が１０～２０００ｐｍ／Ｖの範囲内であることを特徴とする請求項１～８の何れか一つに記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との距離を決める前記中間層の厚みが１μｍ以下であることを特徴とした請求項２に記載の光デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコンフォトニクス部品では、コアとクラッドとの間の高い屈折率差により微小領域に光を強く閉じ込めることができるため、例えば、光変調器、受光素子、位相制御素子、偏波合分波器等の様々なシリコン光素子の小型集積化に有利である。しかしながら、一般的なシリコン光変調器では、例えば、ドーピングによるＰＮ接合のキャリア制御型であるため、変調帯域のさらなる拡大に課題がある。
【０００３】
そこで、例えば、ＬｉＮｂＯ
３
(ＬＮ：Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム)等の電気光学効果を有する電気光学結晶を使用した光変調器では、変調帯域の拡大が可能となり、吸収損失も発生しないことから高性能な光変調器を実現できる。しかしながら、例えば、光変調器以外のシリコン光素子、例えば、受光素子、位相制御素子や偏波合分波器を電気光学結晶内に集積するのは困難である。
【０００４】
そこで、近年では、シリコンフォトニクス部品と電気光学効果を有する結晶を組み合わせたハイブリッド光デバイスが注目を集めている。ハイブリッド光デバイスでは、シリコンフォトニクス部品の高い集積性と、電気光学効果を有する結晶の高い変調特性とを兼ね備えた光デバイスであることが求められている。
【０００５】
従来の光デバイスでは、事前に形成されたシリコンフォトニクス部品内のバッファ層上に、電気光学効果を有する電気光学結晶層を積層し、電気光学結晶層上に電気光学結晶の光導波路を形成し、電気光学結晶層上にクラッド層を積層する。更に、クラッド層上に電極を配置することで、電気光学結晶の光変調器を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許出願公開第２０２０／０１５０４６７号明細書
特開２０１１－１０２８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のシリコンフォトニクス部品上の電気光学結晶層に積層された光デバイスでは、シリコンフォトニクス部品内の中間層上に第１の光導波路を形成し、電気光学結晶層上に第２の光導波路を形成することになる。しかしながら、第１の光導波路を形成する中間層と第２の光導波路を形成する電気光学結晶層との間の距離が離れすぎると、第１の光導波路と第２の光導波路との間の光結合が困難になり、光結合特性の劣化で光損失が生じる。
【０００８】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願が開示する光デバイスは、１つの態様において、基板と、前記基板の一方の面に積層された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の当該第１のクラッド層内に形成された第１の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記第１のクラッド層における前記基板と反対側の面に積層された電気光学結晶層と、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に前記電気光学結晶層で形成された第２の光導波路と、を有する。更に、光デバイスは、前記電気光学結晶層における前記第１のクラッド層と反対側の面に積層された第２のクラッド層を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願が開示する光デバイス等の１つの態様によれば、シリコンフォトニクス部品の高い集積性を確保しながら、結合効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許