[發(fā)明專利]光調(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780018139.0
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108780236B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 川村百合子;都筑健;菊池清史
• 申請（專利權(quán)）人: 日本電信電話株式會社
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;樸秀玉

本發(fā)明提供一種抑制與信號電極附近的電極之間的諧振現(xiàn)象且能高密度地集成各種元件的光調(diào)制器。本發(fā)明的MZ型光調(diào)制器的特征在于，具備：Si光調(diào)制器，包含：輸入光波導(dǎo)、使從輸入光波導(dǎo)輸入的光分支并進(jìn)行波導(dǎo)的兩個臂波導(dǎo)、將分別在所述兩個臂波導(dǎo)進(jìn)行波導(dǎo)的光合波并輸出的輸出光波導(dǎo)、分別與所述兩個臂波導(dǎo)并列配置的用于施加高頻信號的兩個信號電極、以及設(shè)于所述兩個信號電極之間的用于施加偏壓的DC電極；以及至少一個接地電極，與所述兩個信號電極并列配置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在光通信系統(tǒng)、光信息處理系統(tǒng)中使用的光調(diào)制器，尤其涉及一種在進(jìn)行高速光調(diào)制工作時使用的頻率特性優(yōu)異的光調(diào)制器。

背景技術(shù)

馬赫-增德爾型(MZ)型光調(diào)制器具有將入射至光波導(dǎo)的光按1：1的強(qiáng)度分支到兩個波導(dǎo)并將分支后的光傳播一定長度后再次合波的構(gòu)造。通過設(shè)于分支為二的光波導(dǎo)的相位調(diào)制部來使兩個光的相位變化，由此，改變進(jìn)行光合波時光的干涉條件，從而，能對光的強(qiáng)度、相位進(jìn)行調(diào)制。通過向配置于光波導(dǎo)附近的相位調(diào)制電極輸入調(diào)制電信號向光波導(dǎo)施加電壓，能使在光波導(dǎo)傳播的光的相位變化。

在MZ型光調(diào)制器中，使用LiNbO₃等電介體、或者InP、GaAs、Si等半導(dǎo)體來作為構(gòu)成光波導(dǎo)的材料。通過在由這些材料構(gòu)成的光波導(dǎo)附近配置電極，并向電極輸入調(diào)制電信號而向光波導(dǎo)施加電壓，使在光波導(dǎo)傳播的光的相位變化。作為使光的相位變化的原理，在LiNbO₃的情況下主要應(yīng)用普克爾效應(yīng)，在InP、GaAs的情況下主要應(yīng)用普克爾效應(yīng)、量子限制斯塔克效應(yīng)(Quantum Confined Stark Effect：QCSE)，在Si的情況下主要應(yīng)用載流子等離子體效應(yīng)。

為了進(jìn)行高速并且低功耗的光通信，需要調(diào)制速度快、驅(qū)動電壓低的光調(diào)制器。為了以10Gbps以上的高速、幾伏特的振幅電壓進(jìn)行光調(diào)制，需要行波電極，以使高速的電信號與在相位調(diào)制器中傳播的光的速度匹配，一邊使光和電信號傳播一邊進(jìn)行相互作用。

使用行波電極來將電極的長度設(shè)為幾毫米至幾十毫米的光調(diào)制器已被實用化(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。在行波電極的光調(diào)制器中，要求低損耗、少反射的電極構(gòu)造以及光波導(dǎo)構(gòu)造，以便能不降低電信號、在光波導(dǎo)傳播的光的強(qiáng)度地進(jìn)行傳播。

此外，在MZ型光調(diào)制器具有由Si來構(gòu)成光波導(dǎo)的Si光調(diào)制器。Si光調(diào)制器由在對Si基板的表面進(jìn)行熱氧化形成的氧化膜(BOX)層上粘貼Si的薄膜而成的SOI(Silicon onInsulator)基板構(gòu)成。能以如下方式制作Si光調(diào)制器：以能在SOI層導(dǎo)光的方式，在BOX層上將Si薄膜加工成細(xì)線后，以成為p型/n型的半導(dǎo)體的方式向細(xì)線的Si薄膜注入摻雜物，并進(jìn)行作為光的包層的SiO₂的堆積、電極的形成等。此時，光波導(dǎo)需要進(jìn)行設(shè)計、加工以使光損耗變小。此外，需要以將光的損耗產(chǎn)生抑制得較小并且將高速電信號的反射、損耗抑制得較小的方式來進(jìn)行p型/n型的摻雜以及電極的制作。

圖1示出了作為以往的Si光調(diào)制器的基本的光波導(dǎo)的剖面構(gòu)造圖。在圖1中示出了由下部SiO₂包層110、設(shè)于下部SiO₂包層110上的Si層120、以及設(shè)于Si層120上的上部SiO₂包層130構(gòu)成的光波導(dǎo)構(gòu)造100。在圖1中，設(shè)為光沿垂直紙面方向傳播。

在圖1所示的Si光調(diào)制器的光波導(dǎo)構(gòu)造100中，Si層120采用具有厚度差的被稱為肋波導(dǎo)的構(gòu)造來困聚光，由作為中央的厚的部分的芯層的肋部101、肋部101的兩側(cè)的平板部102以及103構(gòu)成。肋部101利用與周圍的下部SiO₂包層110以及上部SiO₂包層130的折射率差，來困聚沿垂直紙面方向傳播的光。