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公開番号2024131024
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041034
出願日2023-03-15
発明の名称光位相変調器
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G02F 1/025 20060101AFI20240920BHJP(光学)
要約【課題】、リブ部の温度と温度センス素子で検出される温度との差を小さくしつつ、設計が複雑になることを抑制する。
【解決手段】半導体層を有する半導体基板と、半導体層に、一方向を延設方向として延設され、光が伝搬されると共にPN接合を有する構成とされたリブ部22を有する変調部Mと、リブ部22の温度に基づいた検出信号を出力する温度センス素子40と、半導体層を覆い、半導体層よりも伝熱性が低い材料で構成された層間絶縁膜と、を備える。温度センス素子は、半導体層に不純物がドープされた不純物層41、42で構成されるPNダイオードとされ、変調部Mと温度センス素子40との間は、アンドープ層である半導体層で構成される絶縁部35が配置されるようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光位相変調器であって、
半導体層（１３）を有する半導体基板（１０）と、
前記半導体層に、一方向を延設方向として延設され、光が伝搬されると共にＰＮ接合を有する構成とされたリブ部（２２）を有する変調部（Ｍ）と、
前記リブ部の温度に基づいた検出信号を出力する温度センス素子（４０）と、
前記半導体層を覆い、前記半導体層よりも伝熱性が低い材料で構成された層間絶縁膜（５０）と、を備え、
前記温度センス素子は、前記半導体層に不純物がドープされた不純物層（４１、４２）で構成されるＰＮダイオードとされ、
前記変調部と前記温度センス素子との間は、アンドープ層である前記半導体層で構成される絶縁部（３５）が配置されている光位相変調器。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記変調部は、複数備えられている請求項１に記載の光位相変調器。
【請求項３】
前記温度センス素子は、隣合う前記変調部の間に配置されている請求項２に記載の光位相変調器。
【請求項４】
隣合う前記変調部は、対向する部分にそれぞれ窪み部（３６、３７）が形成されており、
前記温度センス素子は、隣合う前記変調部に形成されたそれぞれの前記窪み部を跨るように配置されている請求項３に記載の光位相変調器。
【請求項５】
前記温度センス素子は、隣合う前記変調部の間と異なる位置に配置されている請求項２に記載の光位相変調器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＮ接合を有する光位相変調器に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、ＰＮ接合を有するリブ部（すなわち、光導波路部）に電圧を印加して位相を変調させる光位相変調器が提案されている。そして、このような光位相変調器では、温度によっても位相が変化することが報告されている。このため、例えば、特許文献１には、光導波路部と、光導波路部を加熱する加熱部と、加熱部を挟んで光導波路部と反対側に配置されるサーミスタとを備え、サーミスタの温度を検出することで光導波路部の温度を導出する光位相変調器が提案されている。なお、サーミスタは、温度センス素子となるものである。また、光導波路部と加熱部との間の距離と、加熱部とサーミスタとの間の距離とは、等しくされている。
【０００３】
このような光位相変調器は、支持基板、埋込絶縁膜、半導体層が順に積層されたＳＯＩ（Silicon on Insulatorの略）基板を用いて構成され、半導体層が適宜パターニングされることで光導波路部が構成される。そして、この光位相変調器は、光導波路部を覆うように酸化膜で構成される層間絶縁膜が配置され、層間絶縁膜上に加熱部およびサーミスタが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－１９７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の光位相変調器では、層間絶縁膜の伝熱性が低く、光導波路部の温度とサーミスタで検出される温度との間で差が発生し易い。このため、光導波路部と加熱部との間の熱抵抗と、加熱部とサーミスタとの間の熱抵抗とが等しくなるように、光導波路部と加熱部との間の距離と、加熱部とサーミスタとの間の距離を調整することが考えられる。しかしながら、この構成では、実際には、光導波路部と加熱部との間に位置する部分の材料と、加熱部とサーミスタとの間に配置される部分の材料とが異なるため、熱抵抗を等しくするための設計が複雑になり易い。そして、本発明者らは、リブ部を有する光導波路部について、リブ部と温度センス素子で検出される温度との差を小さくできる光位相変調器について検討している。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、リブ部の温度と温度センス素子で検出される温度との差を小さくしつつ、設計が複雑になることを抑制できる光位相変調器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】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１は、光位相変調器であって、半導体層（１３）を有する半導体基板（１０）と、半導体層に、一方向を延設方向として延設され、光が伝搬されると共にＰＮ接合を有する構成とされたリブ部（２２）を有する変調部（Ｍ）と、リブ部の温度に基づいた検出信号を出力する温度センス素子（４０）と、半導体層を覆い、半導体層よりも伝熱性が低い材料で構成された層間絶縁膜（５０）と、を備え、温度センス素子は、半導体層に不純物がドープされた不純物層（４１、４２）で構成されるＰＮダイオードとされ、変調部と温度センス素子との間は、アンドープ層である半導体層で構成される絶縁部（３５）が配置されるようにする。
【０００８】
これによれば、リブ部と温度センス素子との間に半導体層で構成される絶縁部が配置されている。そして、絶縁部は、層間絶縁膜よりも伝熱性が高くされている。このため、層間絶縁膜上にサーミスタ等を配置してリブ部の温度を検出する場合と比較して、リブ部の温度と温度センス素子で検出される温度との差を小さくできる。そして、温度センス素子は、半導体層に形成されて直接的にリブ部の温度を検出できるため、異なる２つの経路の熱抵抗等を特に考慮する必要もなく、設計が複雑になることを抑制できる。さらに、加熱部を別に備える必要もないため、部品点数が増加することも抑制できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態における光位相変調器の平面模式図である。
図１中のII－II線に沿った断面図である。
温度センス素子の温度特性を示す図である。
第１実施形態における光位相変調器の温度に関するシミュレーション結果である。
第２リブ部の温度上昇と位相シフト量との関係を示す図である。
第２実施形態における光位相変調器の平面模式図である。
図６中のVII－VII線に沿った断面図である。
図６中のVIII－VIII線に沿った断面図である。
第３実施形態における光位相変調器の平面模式図である。
図９中のX－X線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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