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公開番号2025027981
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2024108834,2024510647
出願日2024-07-05,2023-08-17
発明の名称位相調整器及び半導体光集積素子
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類G02F 1/025 20060101AFI20250220BHJP(光学)
要約【課題】光信号の調整が可能で、かつ小型化された位相調整器を得る。
【解決手段】本開示の位相調整器500は、リッジ構造を有する第1光導波路部10aと、第1光導波路部10aに接しリッジ構造を有する位相調整部20と、位相調整部20に接しリッジ構造を有する第2光導波路部10bと、第1光導波路部10a、位相調整部20、及び第2光導波路部10bの表面を覆う保護絶縁膜300と、位相調整部20のリッジ構造の頂部に設けられストライプ方向に延在する上部位相調整電極211と、下部クラッド層101に接続された下部位相調整電極210と、保護絶縁膜300上に形成され上部位相調整電極211に接続された第1引き出し電極220と、保護絶縁膜300上に形成され上部位相調整電極211に接続された第2引き出し電極221と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板の表面に積層された下部クラッド層、光導波路コア層、及び上部クラッド層を含むストライプ状のリッジ構造を有する第１光導波路部と、
ストライプ方向において前記第１光導波路部に接して設けられ、前記リッジ構造を有する位相調整部と、
前記ストライプ方向において前記位相調整部に接して設けられ、前記リッジ構造を有する第２光導波路部と、
前記第１光導波路部、前記位相調整部、及び前記第２光導波路部の表面を少なくとも覆う保護絶縁膜と、
前記位相調整部の前記リッジ構造の頂部に設けられ、前記ストライプ方向に沿って延在する上部位相調整電極と、
前記下部クラッド層に電気的に接続された下部位相調整電極と、
前記保護絶縁膜上に形成され、前記上部位相調整電極に電気的に接続された第１引き出し電極と、
前記保護絶縁膜上に形成され、前記上部位相調整電極に電気的に接続された第２引き出し電極と、
を備える位相調整器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１引き出し電極は前記上部位相調整電極の一端に接続され、前記第２引き出し電極は前記上部位相調整電極の他端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の位相調整器。
【請求項３】
前記上部位相調整電極の一部が、保護絶縁膜を介して前記リッジ構造の頂部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の位相調整器。
【請求項４】
前記上部位相調整電極は、前記ストライプ方向に沿って２つに分割された第１上部位相調整電極及び第２上部位相調整電極からなり、
前記第１上部位相調整電極の一端に前記第１引き出し電極の一端が接続され、前記第１上部位相調整電極の他端に前記第２引き出し電極の一端が接続され、
前記第２上部位相調整電極の一端に前記第１引き出し電極の他端が接続され、前記第２上部位相調整電極の他端に前記第２引き出し電極の他端が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位相調整器。
【請求項５】
前記第１引き出し電極と前記第２引き出し電極間の第１抵抗値と、前記上部位相調整電極と前記下部位相調整電極の間の第２抵抗値との比率は、１００以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位相調整器。
【請求項６】
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層はＩｎＰからなる半導体層からなり、前記光導波路コア層はＡｌＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰのいずれからなる混晶半導体を含む半導体層からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位相調整器。
【請求項７】
入射した信号光を複数の光導波路に分岐する光分波器と、
前記複数の光導波路に一端がそれぞれ接続された複数の光変調器と、
前記複数の光変調器の他端に前記光導波路を介して一端がそれぞれ接続された請求項１から３のいずれか１項に記載の位相調整器と、
前記複数の位相調整器の他端に前記光導波路を介して接続された光合分波器と、
を備える半導体光集積素子。
【請求項８】
前記光合分波器から分岐した２つの出力のうち、第１出力は前記光導波路を介して光出力部に接続され、第２出力は前記光導波路を介して光モニタに接続されることを特徴とする請求項７に記載の半導体光集積素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、位相調整器及び半導体光集積素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
光通信用の半導体光集積素子として、光分波器、位相変調器、位相調整器、及び光合波器を用いたマッハツェンダー型の光干渉計が開示されている (例えば、特許文献１－３)。
【０００３】
特許文献１－３では、光導波路を伝搬する信号光の位相を変化させるため、光導波路に設けたダイオードに逆バイアスとなる電圧を印加する手法、光導波路に設けたダイオードに順バイアスとなる電圧を印加して電流を流す手法、光導波路の周辺に設けたヒータ電極に電流を流して光導波路の温度を変える手法などを用いた位相調整器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－１６３８７６号公報
特開２０１６－１３３６６４号公報
特開２０１９－１９１２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
位相調整器において、逆バイアスを印加する手法で位相を調整する際には、印加電圧に対して位相変化量と光損失量が同時に急峻に大きくなる特性を示す。したがって、十分な位相変化量が得られるバイアス領域では、光導波路を伝搬する光信号の光損失が急激に大きくなるため制御が難しいという課題がある。
【０００６】
ヒータを用いて位相を調整する手法を用いる場合には、印加電力に概ね比例する位相変化量が得られるため制御しやすい利点がある一方で、光損失の調整は難しいこと、比較的大きな電力をヒータ電極に印加する必要がある点などに課題がある。
【０００７】
順バイアス電圧を印加して電流を流す手法は、上述の２つの手法の中間的な特性を示し、比較的制御しやすい手法である。しかしながら、小型の位相調整器において、所望の位相変化量及び所望の光損失量を両方とも得るのは難しいという課題がある。
【０００８】
また、特許文献１－３に記載の手法を用いた複数の位相調整器を直列に組み合わせた場合は、位相変化量及び光損失量の制御性は改善できるものの、素子サイズが大きくなってしまうという課題がある。
【０００９】
本開示は上記のような問題点を解消するためになされたもので、光導波路を伝搬する光信号の損失量及び位相変化量の調整が可能で、かつ小型化された位相調整器、及びかかる位相調整器を半導体基板上に集積した半導体光集積素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る位相調整器は、
半導体基板の表面に積層された下部クラッド層、光導波路コア層、及び上部クラッド層を含むストライプ状のリッジ構造を有する第１光導波路部と、
ストライプ方向において前記第１光導波路部に接して設けられ、前記リッジ構造を有する位相調整部と、
前記ストライプ方向において前記位相調整部に接して設けられ、前記リッジ構造を有する第２光導波路部と、
前記第１光導波路部、前記位相調整部、及び前記第２光導波路部の表面を少なくとも覆う保護絶縁膜と、
前記位相調整部の前記リッジ構造の頂部に設けられ、前記ストライプ方向に沿って延在する上部位相調整電極と、
前記下部クラッド層に電気的に接続された下部位相調整電極と、
前記保護絶縁膜上に形成され、前記上部位相調整電極に電気的に接続された第１引き出し電極と、
前記保護絶縁膜上に形成され、前記上部位相調整電極に電気的に接続された第２引き出し電極と、
を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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