本發(fā)明涉及一種光調(diào)制器，尤其涉及一種具備具有電光效應(yīng)的基板、形成于該基板的光波導(dǎo)及用于對(duì)在該光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制電極的光調(diào)制器。

背景技術(shù)：

在光通信領(lǐng)域或光測(cè)量領(lǐng)域中，使用具有馬赫-曾德爾(machzehnder)型光波導(dǎo)的強(qiáng)度調(diào)制器或相位調(diào)制器等各種光調(diào)制器。從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)輸出的光的強(qiáng)度變化相對(duì)于施加于調(diào)制電極的電壓例如表現(xiàn)出正弦函數(shù)的特性。根據(jù)光調(diào)制器的用途，為了得到最佳的輸出光的強(qiáng)度，需要將施加于調(diào)制電極的調(diào)制信號(hào)設(shè)定于適當(dāng)?shù)墓ぷ髌命c(diǎn)。

因此，以往，將從光調(diào)制器輸出的信號(hào)光的一部分或從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部放射的放射光作為監(jiān)視光，利用如光檢測(cè)器那樣的受光元件進(jìn)行檢測(cè)，并監(jiān)視光調(diào)制器的輸出光的強(qiáng)度的狀態(tài)。并且，根據(jù)受光元件的檢測(cè)值(監(jiān)視輸出)來(lái)對(duì)施加于調(diào)制電極的調(diào)制信號(hào)的工作偏置點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整(偏置控制)。

關(guān)于這種光調(diào)制器，到目前為止提出有各種發(fā)明。

例如，專利文獻(xiàn)1中公開有如下光調(diào)制器，該光調(diào)制器即使在同時(shí)接收監(jiān)視來(lái)自馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部的2束放射光的情況下，也抑制受光元件的頻帶下降。并且，專利文獻(xiàn)2中公開有如下光調(diào)制器，該光調(diào)制器即使在基板上配置有受光元件的情況下，也提高受光元件的受光靈敏度，并且抑制受光元件的頻帶下降。并且，專利文獻(xiàn)3中公開有抑制電串?dāng)_等噪聲進(jìn)入到受光元件的檢測(cè)信號(hào)中的光調(diào)制器。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-194517號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2015-138145號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2015-197451號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

隨著近年來(lái)的通信的大容量化，開發(fā)出了如下結(jié)構(gòu)的光調(diào)制器：在1個(gè)基板設(shè)置多個(gè)光調(diào)制部，按每個(gè)光調(diào)制部將不同的調(diào)制信號(hào)施加于調(diào)制電極來(lái)進(jìn)行光調(diào)制。并且，還開發(fā)出了具備多個(gè)設(shè)有多個(gè)光調(diào)制部的基板的多元件結(jié)構(gòu)的光調(diào)制器。這種光調(diào)制器構(gòu)成為，為了在各個(gè)光調(diào)制部獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)制信號(hào)的偏置控制而在基板上配置多個(gè)受光元件并針對(duì)每個(gè)光調(diào)制部檢測(cè)監(jiān)視光。

另一方面，隨著光調(diào)制器的小型化要求而正推進(jìn)構(gòu)成光調(diào)制器的基板的小型化，但在基板上配置多個(gè)受光元件會(huì)導(dǎo)致基板尺寸增大，這在基板的小型化的推進(jìn)上成為難點(diǎn)。因此，進(jìn)行了為了基板的小型化而將配置于基板的受光元件設(shè)為小型的研究。

本發(fā)明所要解決的課題在于解決如上所述的問(wèn)題，并提供一種具有能夠通過(guò)受光元件的小型化來(lái)將基板尺寸小型化的結(jié)構(gòu)的光調(diào)制器。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決上述課題，本發(fā)明的光調(diào)制器具有如下技術(shù)特征。

(1)一種光調(diào)制器，其具有：基板，具有電光效應(yīng)；光波導(dǎo)，形成于該基板；以及調(diào)制電極，用于對(duì)在該光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào)制，所述光調(diào)制器的特征在于，受光元件配置于該基板上，該受光元件在比該受光元件的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置具有接收在該光波導(dǎo)中傳播的光波的受光部。

(2)上述(1)所述的光調(diào)制器的特征在于，該光波導(dǎo)在該受光部處的波導(dǎo)寬度被加寬。

(3)上述(1)或(2)所述的光調(diào)制器的特征在于，該受光元件的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度為50μm～800μm。

(4)上述(1)至(3)中任一個(gè)所述的光調(diào)制器的特征在于，該受光元件的高度為50μm～500μm。

(5)上述(1)至(4)中任一個(gè)所述的光調(diào)制器的特征在于，在該基板的表面形成有緩沖層，該緩沖層在朝向該受光部導(dǎo)出在該光波導(dǎo)中傳播的光波的區(qū)域被去除，或者該區(qū)域的緩沖層薄于其他區(qū)域的緩沖層。

發(fā)明效果

本發(fā)明的光調(diào)制器具有：基板，具有電光效應(yīng)；光波導(dǎo)，形成于該基板；以及調(diào)制電極，用于對(duì)在該光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào)制，在該光調(diào)制器中，受光元件配置于該基板上，該受光元件在比該受光元件的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置具有接收在該光波導(dǎo)中傳播的光波的受光部，因此能夠縮短受光元件的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度來(lái)將受光元件小型化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光調(diào)制器的基板尺寸的小型化。

附圖說(shuō)明

圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施例所涉及的光調(diào)制器的俯視圖。

圖2是涉及圖1的受光元件的沿放射光用波導(dǎo)的方向的剖視圖。

圖3是涉及現(xiàn)有的受光元件的沿放射光用波導(dǎo)的方向的剖視圖。

圖4是放大圖1的受光元件的俯視圖。

圖5是表示從光波導(dǎo)通過(guò)反射來(lái)抽出光波的例子的剖視圖。

圖6是表示使配置受光元件的區(qū)域的緩沖層變薄的例子的剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-基板，2-光波導(dǎo)，3、4-受光元件，5-緩沖層，21-輸出波導(dǎo)，22-放射光用波導(dǎo)，31、41-受光部，32-受光層，33-受光元件基板。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明所涉及的光調(diào)制器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施例所涉及的光調(diào)制器的俯視圖。圖2是涉及圖1的受光元件的沿放射光用波導(dǎo)的方向的剖視圖。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明的光調(diào)制器涉及如下光調(diào)制器，該光調(diào)制器具有：基板1，具有電光效應(yīng)；光波導(dǎo)2，形成于該基板；以及調(diào)制電極(未圖示)，用于對(duì)在該光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào)制。

該光調(diào)制器的特征在于，受光元件3配置于該基板1上，該受光元件3在比該受光元件3的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置具有接收在該光波導(dǎo)2中傳播的光波的受光部31。

作為基板1，有石英、半導(dǎo)體等能夠形成光波導(dǎo)的基板、或作為具有電光效應(yīng)的基板的使用了linbo3(鈮酸鋰)、litao3(鉭酸鋰)和plzt(鋯鈦酸鉛鑭)中的任一單晶等的基板。

形成于基板的光波導(dǎo)2是例如通過(guò)在linbo3基板(ln基板)上使鈦(ti)等高折射率物質(zhì)熱擴(kuò)散而形成的。并且，也可以利用在成為光波導(dǎo)的部分的兩側(cè)形成有槽的肋型光波導(dǎo)或?qū)⒐獠▽?dǎo)部分設(shè)為凸?fàn)畹募剐筒▽?dǎo)。并且，對(duì)于plc(planarlightwavecircuit：石英系平面光波回路)等的在不同的基板上形成光波導(dǎo)并將這些基板貼合而集成的光回路也可以應(yīng)用本發(fā)明。

調(diào)制電極由信號(hào)電極和接地電極構(gòu)成，是在基板表面形成ti/au的電極圖案并通過(guò)鍍金方法等形成的。另外，根據(jù)需要也可以在形成光波導(dǎo)之后的基板表面設(shè)置電介質(zhì)sio2等的緩沖層。另外，若在向受光元件3側(cè)導(dǎo)出在基板1(光波導(dǎo)2)內(nèi)傳播的信號(hào)光的區(qū)域中形成緩沖層，則難以高效地導(dǎo)出信號(hào)光，因此優(yōu)選在該區(qū)域不形成緩沖層。

并且，如圖6所示，在隔著緩沖層5配置受光元件3的情況下，為了確保受光靈敏度，使配置受光元件3的區(qū)域的緩沖層的厚度薄于其他區(qū)域的緩沖層的厚度較好。緩沖層的去除或薄膜化可以不對(duì)配置受光元件3的整個(gè)區(qū)域?qū)嵤?，只要至少?duì)朝向受光元件3的受光部31導(dǎo)出信號(hào)光的區(qū)域即光波行進(jìn)方向的上游側(cè)區(qū)域?qū)嵤┘纯伞?/p>

受光元件3可以與光波導(dǎo)2直接接觸，但為了高效地抽出從光波導(dǎo)2放射的光(倏逝波，evanescentwave)，優(yōu)選在光波導(dǎo)2上形成高折射率膜后在該高折射率膜之上配置受光元件3。在該情況下，需要將高折射率膜的折射率設(shè)定為高于光波導(dǎo)2的折射率且低于受光元件基板的折射率。

光波導(dǎo)2為馬赫-曾德爾型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有將輸入波導(dǎo)分支為2個(gè)并將2個(gè)分支波導(dǎo)結(jié)合并連結(jié)于輸出波導(dǎo)21的結(jié)構(gòu)。另外，光波導(dǎo)2并不限定于如圖1那樣由1個(gè)馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)形成的光波導(dǎo)。即，例如可以使用由將2個(gè)馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)配置成嵌入型的嵌套型光波導(dǎo)形成的光波導(dǎo)、將2個(gè)嵌套型光波導(dǎo)進(jìn)一步配置成嵌入型而成的光波導(dǎo)等各種形狀的光波導(dǎo)。

在基板1的表面上配置有接收在光波導(dǎo)2中傳播的光波的受光元件3。在本例中，作為基板1，使用了厚度為20μm以下的基板，但基板的厚度是任意的。

受光元件3將在輸出波導(dǎo)21中傳播并從光調(diào)制器輸出的信號(hào)光的一部分或從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部放射的放射光作為監(jiān)視光而檢測(cè)。在圖1的例子中，在輸出波導(dǎo)21的兩側(cè)各設(shè)有1個(gè)受光元件3，該受光元件3將從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部放射的放射光作為監(jiān)視光而檢測(cè)。

為了將作為監(jiān)視光而檢測(cè)的放射光高效地引導(dǎo)至受光元件3，優(yōu)選如圖1所示那樣形成用于引導(dǎo)放射光的放射光用波導(dǎo)22。由此，能夠容易地調(diào)整放射光的傳播光路，能夠更佳地設(shè)定與受光元件3的位置關(guān)系或與輸出波導(dǎo)21的位置關(guān)系。

另外，也可以以橫跨輸出波導(dǎo)21的方式配置受光元件并由1個(gè)受光元件接收從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部放射的2束放射光。在該情況下，可以與2束放射光相對(duì)應(yīng)地設(shè)置2個(gè)受光部，也可以由1個(gè)受光部接收2束放射光。

本發(fā)明的光調(diào)制器的特征在于，如圖1、圖2所示，受光元件3在比受光元件3的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置具有接收在光波導(dǎo)2中傳播的光波(監(jiān)視光)的受光部31。

作為受光元件3，可以優(yōu)選使用光電二極管(pd)。在圖2中，在inp或gaas的受光元件基板33的上側(cè)設(shè)有由ingaas或gaas形成的受光層32，以與受光層32接觸的方式配置有受光部31。并且，受光元件基板33具有比放射光用波導(dǎo)22的折射率高的折射率，受光元件基板33通過(guò)以與放射光用波導(dǎo)22接觸的方式設(shè)置而向受光部31側(cè)吸引在放射光用波導(dǎo)22中傳播的放射光。

在此，例如若將受光元件基板33的折射率設(shè)為3.16、將放射光用波導(dǎo)22的有效折射率設(shè)為2.15，則光波的放射角度成為與基板1的法線成約43度的方向。在圖2中，圖示出在放射光用波導(dǎo)22中傳播的光波(箭頭)的一部分入射到受光元件基板33內(nèi)的狀態(tài)。

就受光部31相對(duì)于受光元件3的配置位置而言，從波導(dǎo)剖面方向觀察時(shí)，受光部31優(yōu)選配置于放射光用波導(dǎo)22的正上方。這是因?yàn)?，從放射光用波?dǎo)22放射到受光元件基板33內(nèi)的光(倏逝波)向基板1的法線方向放射，并且放射角度以法線為中心對(duì)稱。

另一方面，就受光部31相對(duì)于受光元件3的配置位置而言，在光波行進(jìn)方向上受光部31優(yōu)選設(shè)置于比受光元件3的中心更靠下游側(cè)的位置。這是因?yàn)?，入射到受光元件基?3的下表面的光波向相對(duì)于基板1的法線傾斜的方向(前述的例子中為約43度)行進(jìn)，并在比入射位置的正上方更靠下游側(cè)偏離的位置到達(dá)受光元件基板33的上表面(受光層32)。因此，若以接收入射到受光元件基板33下表面的上游側(cè)的光波的方式在受光元件基板33的上表面配置受光部31，則不需要比其更靠下游側(cè)的受光元件部分。如此，通過(guò)在比受光元件3的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置設(shè)置受光部31，能夠設(shè)為比以往縮短了受光元件3的光波行進(jìn)方向的寬度的結(jié)構(gòu)。但是，考慮到受光元件基板33內(nèi)的多重反射時(shí)并不限于此。

另外，關(guān)于將受光部31配置于比受光元件3的中心更靠下游側(cè)多少距離的位置，根據(jù)受光元件基板33內(nèi)的光波的行進(jìn)角度(受光元件基板33的折射率與放射光用波導(dǎo)22的有效折射率之間的關(guān)系)、或受光元件基板33的高度(厚度)來(lái)確定即可。

關(guān)于受光部31的寬度，可以任意地設(shè)定，在波導(dǎo)剖面方向上，只要設(shè)定為由受光部31接收的光波的束寬程度即可。例如，若將光波的波長(zhǎng)設(shè)為1.55μm、將放射光用波導(dǎo)22的模場(chǎng)直徑設(shè)為10μm、將受光元件基板33的高度設(shè)為150μm，則在前述的折射條件下，受光部31中的束寬為20μm左右。但是，若考慮受光元件3的安裝位置公差，則受光部31的寬度優(yōu)選為40μm～80μm左右。

另一方面，在光波行進(jìn)方向上，監(jiān)視光成為強(qiáng)度大致一致的平行光束，因此對(duì)受光部31的寬度沒(méi)有特別的限制，但從制作pd的難易度考慮，優(yōu)選設(shè)為成為正方形或圓形受光部31的寬度。

受光元件3優(yōu)選盡量小型化，但需要能夠得到所要求的受光靈敏度的尺寸。若考慮這些，則受光元件3的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度例如優(yōu)選為50μm～800μm。并且，受光元件3的高度例如優(yōu)選為50μm～500μm。

對(duì)本發(fā)明所涉及的受光元件的尺寸與現(xiàn)有的受光元件的尺寸進(jìn)行比較。在圖3中，作為現(xiàn)有的受光元件的例子，示有在光波行進(jìn)方向上大致中心的位置設(shè)有受光部41的受光元件4。若對(duì)圖2與圖3進(jìn)行比較，則明確可知本發(fā)明所涉及的受光元件3的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度l1短于現(xiàn)有例所涉及的受光元件4的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度l2。如此，通過(guò)在比受光元件3的中心更靠光波行進(jìn)方向的下游側(cè)的位置設(shè)置受光部31，能夠縮短受光元件3的光波行進(jìn)方向的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)受光元件3的小型化。

在此，放射光用波導(dǎo)22優(yōu)選設(shè)為在受光部31的部分的波導(dǎo)寬度被加寬的結(jié)構(gòu)。由此，即使在為了受光元件3的小型化而減小受光部31的區(qū)域的情況下，也能夠高效地將在放射光用波導(dǎo)22中傳播的監(jiān)視光取入受光元件3并由受光部31接收。

另外，在到此為止的說(shuō)明中，對(duì)在傳播從馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)的合波部放射的放射光的放射光用波導(dǎo)22處設(shè)置受光元件3并將放射光作為監(jiān)視光而接收的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限定于此。即，例如可以設(shè)為設(shè)置抽出在輸出波導(dǎo)21中傳播的信號(hào)光的一部分的監(jiān)視用波導(dǎo)并對(duì)該監(jiān)視用波導(dǎo)配置受光元件3的結(jié)構(gòu)，來(lái)將在輸出波導(dǎo)21中傳播的信號(hào)光的一部分作為監(jiān)視光而檢測(cè)。

并且，可以不是如上所述那樣由受光元件3接收從光波導(dǎo)2放射的光(倏逝波)的結(jié)構(gòu)，只要是能夠?qū)⒃诠獠▽?dǎo)2中傳播的光波向相對(duì)于光波行進(jìn)方向傾斜的方向而不是向光波導(dǎo)2的正上方抽出的結(jié)構(gòu)即可。即，可以例如日本特開2013-80009號(hào)公報(bào)所公開的那樣構(gòu)成為，在基板1(或光波導(dǎo)2等)處配置槽或反射部件，通過(guò)反射將光波的一部分引導(dǎo)至受光元件3側(cè)。在該情況下，只要是如圖5所示那樣以能夠向相對(duì)于光波行進(jìn)方向傾斜的方向而不是向光波導(dǎo)2的正上方反射光波的角度配置槽或反射部件的結(jié)構(gòu)，則本發(fā)明的應(yīng)用是有效的。并且，也可以構(gòu)成為由受光元件3抽出并接收倏逝波和反射光這兩者，由此能夠有效地提高受光元件3的靈敏度。并且，也可以與輸出波導(dǎo)21重疊地配置受光元件3，并且在輸出波導(dǎo)21的剖面的一部分設(shè)置槽或反射部件，由此通過(guò)反射來(lái)取出在輸出波導(dǎo)21中傳播的信號(hào)光的一部分并由受光元件3接收。

在此，在到此為止的說(shuō)明中，以在1片基板上設(shè)有多個(gè)光調(diào)制部的光調(diào)制器作為例子，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于具備多個(gè)設(shè)有多個(gè)光調(diào)制部的基板的多元件結(jié)構(gòu)的光調(diào)制器。并且，也可以應(yīng)用于由多個(gè)光調(diào)制部分別對(duì)不同波長(zhǎng)的光波進(jìn)行光調(diào)制的結(jié)構(gòu)。

并且，各光調(diào)制部可以設(shè)為由1個(gè)馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)形成的光調(diào)制部、將2個(gè)馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)配置成嵌入型而成為嵌套型光波導(dǎo)的光調(diào)制部、將2個(gè)嵌套型光波導(dǎo)進(jìn)一步配置成嵌入型而成的光調(diào)制部等各種形狀的光調(diào)制部。在該情況下，不僅可以對(duì)由外側(cè)的馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)構(gòu)成的主調(diào)制部設(shè)置受光元件，還可以對(duì)由內(nèi)側(cè)的馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)構(gòu)成的副調(diào)制部設(shè)置受光元件。

以上，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述內(nèi)容，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具有能夠通過(guò)受光元件的小型化來(lái)將基板尺寸小型化的結(jié)構(gòu)的光調(diào)制器。