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公開番号2025166143
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2025134627,2024532172
出願日2025-08-13,2023-06-21
発明の名称光変調器
出願人株式会社村田製作所
代理人アセンド弁理士法人
主分類G02F 1/035 20060101AFI20251028BHJP(光学)
要約【課題】本開示の目的は、金属材料以外の材料の電極への適用を実現しながら、光の損失を抑制することができる光変調器を提供することである。
【解決手段】光変調器(10)は、光導波路(1)と、第1電極(2)と、第2電極(3)と、第1低誘電率層(4)とを備える。光導波路(1)は、電気光学効果を有する材料からなる。第1電極(2)は、半導体材料からなり、光導波路(1)と隙間をあけて配置される。第2電極(3)は、第1電極(2)と電位差を形成して光導波路に電界を印加するように配置される。第1低誘電率層(4)は、光導波路(1)の屈折率よりも小さい屈折率を有し、第1電極(2)と光導波路(1)との隙間に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気光学効果を有する材料からなる光導波路と、
半導体材料からなり、前記光導波路と隙間をあけて配置される第１電極と、
前記第１電極と電位差を形成して前記光導波路に電界を印加するように配置される第２電極と、
前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記第１電極と前記光導波路との前記隙間に設けられる第１低誘電率層と、を備える、光変調器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の光変調器であって、さらに、
前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有する第２低誘電率層を備え、
前記第２電極は、前記光導波路と隙間をあけて配置され、
前記第２低誘電率層は、前記第２電極と前記光導波路との前記隙間に設けられる、光変調器。
【請求項３】
請求項１に記載の光変調器であって、
前記第１低誘電率層は、前記光導波路の延びる方向に垂直な断面で見て前記光導波路を囲うとともに、前記光導波路と前記第１電極及び前記第２電極それぞれとの間に設けられている、光変調器。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の光変調器であって、
前記第１電極は、前記光導波路に積層され、
前記第２電極は、前記第１電極の反対側で前記光導波路に積層されている、光変調器。
【請求項５】
請求項４に記載の光変調器であって、
前記第１低誘電率層の厚みに対する前記第１電極の厚みの比は、２０．０以上、４４．０以下である、光変調器。
【請求項６】
請求項１に記載の光変調器であって、
前記光導波路は、基板部と、前記基板部の表面から突出しているリッジ部とを含み、
前記第１低誘電率層は、前記基板部及び前記リッジ部に積層され、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１低誘電率層上に積層され、互いに隙間をあけて並列に配置されている、光変調器。
【請求項７】
請求項６に記載の光変調器であって、
前記リッジ部の位置での前記第１低誘電率層の厚みに対する前記第１電極の厚みの比は、０．１以上、４．０以下である、光変調器。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか１項に記載の光変調器であって、
前記第１電極と前記光導波路との前記隙間の大きさは、０．７５０μｍ以上、１．６７５μｍ以下である、光変調器。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の光変調器であって、
前記半導体材料は、シリコンに不純物がドープされたシリコン半導体材料である、光変調器。
【請求項１０】
請求項９に記載の光変調器であって、
前記第１電極における前記不純物の濃度は、１．０×１０
１７
ｃｍ
－３
以上、１．０×１０
２２
ｃｍ
－３
以下である、光変調器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光変調器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
モバイル端末やクラウドの普及により、インターネットの通信量が著しく増加している。このため、光通信の需要が拡大している。光通信では、光信号と電気信号とを相互変換するために、光トランシーバが必要とされる。光トランシーバは、主要部品として、光変調器を備える。光変調器は、電気信号を光信号に変換する役割を担う。
【０００３】
従来の光変調器は、例えば、特開２０２０－０３４６１０号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１の光変調器は、スロット導波路の構造を有するコア部を備える。コア部は、上部高屈折率層と、下部高屈折率層と、これらの高屈折率層の間隙（スロット）に設けられた低屈折率層とを有している。上部及び下部高屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率よりも大きい。上部及び下部高屈折率層は、それぞれ、コンタクト領域を有する。コンタクト領域の各々に金属電極が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０３４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、従来の光変調器では、金属電極が使用されている。通常、光変調器の電極の材料として金属材料以外の材料が選択されることはない。金属材料以外の材料で電極を構成した場合、その材料によっては電極に光が吸収されやすくなってしまう可能性がある。電極に光が吸収されると、光の損失が大きくなる。
【０００６】
本開示の目的は、金属材料以外の材料の電極への適用を実現しながら、光の損失を抑制することができる光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る光変調器は、光導波路と、第１電極と、第２電極と、第１低誘電率層とを備える。光導波路は、電気光学効果を有する材料からなる。第１電極は、半導体材料からなり、光導波路と隙間をあけて配置される。第２電極は、第１電極と電位差を形成して光導波路に電界を印加するように配置される。第１低誘電率層は、光導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、第１電極と光導波路との隙間に設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る光変調器によれば、金属材料以外の材料の電極への適用を実現しながら、光の損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る光変調器の概略構成を示す断面図である。
図２は、第１実施形態において、第１低誘電率層の厚みｔ４に対する第１電極の厚みｔ２の比ｔ２／ｔ４と、終端抵抗Ｚ０に対する光変調器の抵抗Ｚの比Ｚ／Ｚ０との相関を示す図である。
図３は、第１実施形態に係る光変調器の変形例１を示す図である。
図４は、第１実施形態に係る光変調器の変形例２を示す図である。
図５は、第２実施形態に係る光変調器の概略構成を示す断面図である。
図６は、第２実施形態において、第１低誘電率層の厚みｔ４Ａに対する第１電極の厚みｔ２Ａの比ｔ２Ａ／ｔ４Ａと、終端抵抗Ｚ０に対する光変調器の抵抗Ｚの比Ｚ／Ｚ０との相関を示す図である。
図７は、第２実施形態において、第１低誘電率層の厚みｔ４Ａに対する光導波路の厚みｔ１Ａｂの比ｔ１Ａｂ／ｔ４Ａと、実効屈折率ｎとの相関を示す図である。
図８は、第３実施形態に係る光変調器の概略構成を示す断面図である。
図９は、第４実施形態に係る光変調器の概略構成を示す断面図である。
図１０は、第４実施形態に係る光変調器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本開示はそれらの例示に限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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