光调制器的制作方法

本发明涉及一种光调制器，尤其涉及一种具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于对在该光波导中传播的光波进行调制的调制电极的光调制器。

背景技术：

在光通信领域或光测量领域中，使用具有马赫-曾德尔(machzehnder)型光波导的强度调制器或相位调制器等各种光调制器。从马赫-曾德尔型光波导输出的光的强度变化相对于施加于调制电极的电压例如表现出正弦函数的特性。根据光调制器的用途，为了得到最佳的输出光的强度，需要将施加于调制电极的调制信号设定于适当的工作偏置点。

因此，以往，将从光调制器输出的信号光的一部分或从马赫-曾德尔型光波导的合波部放射的放射光作为监视光，利用如光检测器那样的受光元件进行检测，并监视光调制器的输出光的强度的状态。并且，根据受光元件的检测值(监视输出)来对施加于调制电极的调制信号的工作偏置点进行调整(偏置控制)。

关于这种光调制器，到目前为止提出有各种发明。

例如，专利文献1中公开有如下光调制器，该光调制器即使在同时接收监视来自马赫-曾德尔型光波导的合波部的2束放射光的情况下，也抑制受光元件的频带下降。并且，专利文献2中公开有如下光调制器，该光调制器即使在基板上配置有受光元件的情况下，也提高受光元件的受光灵敏度，并且抑制受光元件的频带下降。并且，专利文献3中公开有抑制电串扰等噪声进入到受光元件的检测信号中的光调制器。

专利文献1：日本特开2015-194517号公报

专利文献2：日本特开2015-138145号公报

专利文献3：日本特开2015-197451号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

随着近年来的通信的大容量化，开发出了如下结构的光调制器：在1个基板设置多个光调制部，按每个光调制部将不同的调制信号施加于调制电极来进行光调制。并且，还开发出了具备多个设有多个光调制部的基板的多元件结构的光调制器。这种光调制器构成为，为了在各个光调制部独立地进行调制信号的偏置控制而在基板上配置多个受光元件并针对每个光调制部检测监视光。

另一方面，随着光调制器的小型化要求而正推进构成光调制器的基板的小型化，但在基板上配置多个受光元件会导致基板尺寸增大，这在基板的小型化的推进上成为难点。因此，进行了为了基板的小型化而将配置于基板的受光元件设为小型的研究。

本发明所要解决的课题在于解决如上所述的问题，并提供一种具有能够通过受光元件的小型化来将基板尺寸小型化的结构的光调制器。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的光调制器具有如下技术特征。

(1)一种光调制器，其具有：基板，具有电光效应；光波导，形成于该基板；以及调制电极，用于对在该光波导中传播的光波进行调制，所述光调制器的特征在于，受光元件配置于该基板上，该受光元件在比该受光元件的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置具有接收在该光波导中传播的光波的受光部。

(2)上述(1)所述的光调制器的特征在于，该光波导在该受光部处的波导宽度被加宽。

(3)上述(1)或(2)所述的光调制器的特征在于，该受光元件的光波行进方向的长度为50μm～800μm。

(4)上述(1)至(3)中任一个所述的光调制器的特征在于，该受光元件的高度为50μm～500μm。

(5)上述(1)至(4)中任一个所述的光调制器的特征在于，在该基板的表面形成有缓冲层，该缓冲层在朝向该受光部导出在该光波导中传播的光波的区域被去除，或者该区域的缓冲层薄于其他区域的缓冲层。

发明效果

本发明的光调制器具有：基板，具有电光效应；光波导，形成于该基板；以及调制电极，用于对在该光波导中传播的光波进行调制，在该光调制器中，受光元件配置于该基板上，该受光元件在比该受光元件的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置具有接收在该光波导中传播的光波的受光部，因此能够缩短受光元件的光波行进方向的长度来将受光元件小型化，从而能够实现光调制器的基板尺寸的小型化。

附图说明

图1是说明本发明的一实施例所涉及的光调制器的俯视图。

图2是涉及图1的受光元件的沿放射光用波导的方向的剖视图。

图3是涉及现有的受光元件的沿放射光用波导的方向的剖视图。

图4是放大图1的受光元件的俯视图。

图5是表示从光波导通过反射来抽出光波的例子的剖视图。

图6是表示使配置受光元件的区域的缓冲层变薄的例子的剖视图。

附图标记说明

1-基板，2-光波导，3、4-受光元件，5-缓冲层，21-输出波导，22-放射光用波导，31、41-受光部，32-受光层，33-受光元件基板。

具体实施方式

以下，对本发明所涉及的光调制器进行详细说明。

图1是说明本发明的一实施例所涉及的光调制器的俯视图。图2是涉及图1的受光元件的沿放射光用波导的方向的剖视图。

如图1及图2所示，本发明的光调制器涉及如下光调制器，该光调制器具有：基板1，具有电光效应；光波导2，形成于该基板；以及调制电极(未图示)，用于对在该光波导中传播的光波进行调制。

该光调制器的特征在于，受光元件3配置于该基板1上，该受光元件3在比该受光元件3的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置具有接收在该光波导2中传播的光波的受光部31。

作为基板1，有石英、半导体等能够形成光波导的基板、或作为具有电光效应的基板的使用了linbo3(铌酸锂)、litao3(钽酸锂)和plzt(锆钛酸铅镧)中的任一单晶等的基板。

形成于基板的光波导2是例如通过在linbo3基板(ln基板)上使钛(ti)等高折射率物质热扩散而形成的。并且，也可以利用在成为光波导的部分的两侧形成有槽的肋型光波导或将光波导部分设为凸状的脊型波导。并且，对于plc(planarlightwavecircuit：石英系平面光波回路)等的在不同的基板上形成光波导并将这些基板贴合而集成的光回路也可以应用本发明。

调制电极由信号电极和接地电极构成，是在基板表面形成ti/au的电极图案并通过镀金方法等形成的。另外，根据需要也可以在形成光波导之后的基板表面设置电介质sio2等的缓冲层。另外，若在向受光元件3侧导出在基板1(光波导2)内传播的信号光的区域中形成缓冲层，则难以高效地导出信号光，因此优选在该区域不形成缓冲层。

并且，如图6所示，在隔着缓冲层5配置受光元件3的情况下，为了确保受光灵敏度，使配置受光元件3的区域的缓冲层的厚度薄于其他区域的缓冲层的厚度较好。缓冲层的去除或薄膜化可以不对配置受光元件3的整个区域实施，只要至少对朝向受光元件3的受光部31导出信号光的区域即光波行进方向的上游侧区域实施即可。

受光元件3可以与光波导2直接接触，但为了高效地抽出从光波导2放射的光(倏逝波，evanescentwave)，优选在光波导2上形成高折射率膜后在该高折射率膜之上配置受光元件3。在该情况下，需要将高折射率膜的折射率设定为高于光波导2的折射率且低于受光元件基板的折射率。

光波导2为马赫-曾德尔型波导结构，具有将输入波导分支为2个并将2个分支波导结合并连结于输出波导21的结构。另外，光波导2并不限定于如图1那样由1个马赫-曾德尔型光波导形成的光波导。即，例如可以使用由将2个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌入型的嵌套型光波导形成的光波导、将2个嵌套型光波导进一步配置成嵌入型而成的光波导等各种形状的光波导。

在基板1的表面上配置有接收在光波导2中传播的光波的受光元件3。在本例中，作为基板1，使用了厚度为20μm以下的基板，但基板的厚度是任意的。

受光元件3将在输出波导21中传播并从光调制器输出的信号光的一部分或从马赫-曾德尔型光波导的合波部放射的放射光作为监视光而检测。在图1的例子中，在输出波导21的两侧各设有1个受光元件3，该受光元件3将从马赫-曾德尔型光波导的合波部放射的放射光作为监视光而检测。

为了将作为监视光而检测的放射光高效地引导至受光元件3，优选如图1所示那样形成用于引导放射光的放射光用波导22。由此，能够容易地调整放射光的传播光路，能够更佳地设定与受光元件3的位置关系或与输出波导21的位置关系。

另外，也可以以横跨输出波导21的方式配置受光元件并由1个受光元件接收从马赫-曾德尔型光波导的合波部放射的2束放射光。在该情况下，可以与2束放射光相对应地设置2个受光部，也可以由1个受光部接收2束放射光。

本发明的光调制器的特征在于，如图1、图2所示，受光元件3在比受光元件3的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置具有接收在光波导2中传播的光波(监视光)的受光部31。

作为受光元件3，可以优选使用光电二极管(pd)。在图2中，在inp或gaas的受光元件基板33的上侧设有由ingaas或gaas形成的受光层32，以与受光层32接触的方式配置有受光部31。并且，受光元件基板33具有比放射光用波导22的折射率高的折射率，受光元件基板33通过以与放射光用波导22接触的方式设置而向受光部31侧吸引在放射光用波导22中传播的放射光。

在此，例如若将受光元件基板33的折射率设为3.16、将放射光用波导22的有效折射率设为2.15，则光波的放射角度成为与基板1的法线成约43度的方向。在图2中，图示出在放射光用波导22中传播的光波(箭头)的一部分入射到受光元件基板33内的状态。

就受光部31相对于受光元件3的配置位置而言，从波导剖面方向观察时，受光部31优选配置于放射光用波导22的正上方。这是因为，从放射光用波导22放射到受光元件基板33内的光(倏逝波)向基板1的法线方向放射，并且放射角度以法线为中心对称。

另一方面，就受光部31相对于受光元件3的配置位置而言，在光波行进方向上受光部31优选设置于比受光元件3的中心更靠下游侧的位置。这是因为，入射到受光元件基板33的下表面的光波向相对于基板1的法线倾斜的方向(前述的例子中为约43度)行进，并在比入射位置的正上方更靠下游侧偏离的位置到达受光元件基板33的上表面(受光层32)。因此，若以接收入射到受光元件基板33下表面的上游侧的光波的方式在受光元件基板33的上表面配置受光部31，则不需要比其更靠下游侧的受光元件部分。如此，通过在比受光元件3的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置设置受光部31，能够设为比以往缩短了受光元件3的光波行进方向的宽度的结构。但是，考虑到受光元件基板33内的多重反射时并不限于此。

另外，关于将受光部31配置于比受光元件3的中心更靠下游侧多少距离的位置，根据受光元件基板33内的光波的行进角度(受光元件基板33的折射率与放射光用波导22的有效折射率之间的关系)、或受光元件基板33的高度(厚度)来确定即可。

关于受光部31的宽度，可以任意地设定，在波导剖面方向上，只要设定为由受光部31接收的光波的束宽程度即可。例如，若将光波的波长设为1.55μm、将放射光用波导22的模场直径设为10μm、将受光元件基板33的高度设为150μm，则在前述的折射条件下，受光部31中的束宽为20μm左右。但是，若考虑受光元件3的安装位置公差，则受光部31的宽度优选为40μm～80μm左右。

另一方面，在光波行进方向上，监视光成为强度大致一致的平行光束，因此对受光部31的宽度没有特别的限制，但从制作pd的难易度考虑，优选设为成为正方形或圆形受光部31的宽度。

受光元件3优选尽量小型化，但需要能够得到所要求的受光灵敏度的尺寸。若考虑这些，则受光元件3的光波行进方向的长度例如优选为50μm～800μm。并且，受光元件3的高度例如优选为50μm～500μm。

对本发明所涉及的受光元件的尺寸与现有的受光元件的尺寸进行比较。在图3中，作为现有的受光元件的例子，示有在光波行进方向上大致中心的位置设有受光部41的受光元件4。若对图2与图3进行比较，则明确可知本发明所涉及的受光元件3的光波行进方向的长度l1短于现有例所涉及的受光元件4的光波行进方向的长度l2。如此，通过在比受光元件3的中心更靠光波行进方向的下游侧的位置设置受光部31，能够缩短受光元件3的光波行进方向的长度来实现受光元件3的小型化。

在此，放射光用波导22优选设为在受光部31的部分的波导宽度被加宽的结构。由此，即使在为了受光元件3的小型化而减小受光部31的区域的情况下，也能够高效地将在放射光用波导22中传播的监视光取入受光元件3并由受光部31接收。

另外，在到此为止的说明中，对在传播从马赫-曾德尔型光波导的合波部放射的放射光的放射光用波导22处设置受光元件3并将放射光作为监视光而接收的结构进行了说明，但并不限定于此。即，例如可以设为设置抽出在输出波导21中传播的信号光的一部分的监视用波导并对该监视用波导配置受光元件3的结构，来将在输出波导21中传播的信号光的一部分作为监视光而检测。

并且，可以不是如上所述那样由受光元件3接收从光波导2放射的光(倏逝波)的结构，只要是能够将在光波导2中传播的光波向相对于光波行进方向倾斜的方向而不是向光波导2的正上方抽出的结构即可。即，可以例如日本特开2013-80009号公报所公开的那样构成为，在基板1(或光波导2等)处配置槽或反射部件，通过反射将光波的一部分引导至受光元件3侧。在该情况下，只要是如图5所示那样以能够向相对于光波行进方向倾斜的方向而不是向光波导2的正上方反射光波的角度配置槽或反射部件的结构，则本发明的应用是有效的。并且，也可以构成为由受光元件3抽出并接收倏逝波和反射光这两者，由此能够有效地提高受光元件3的灵敏度。并且，也可以与输出波导21重叠地配置受光元件3，并且在输出波导21的剖面的一部分设置槽或反射部件，由此通过反射来取出在输出波导21中传播的信号光的一部分并由受光元件3接收。

在此，在到此为止的说明中，以在1片基板上设有多个光调制部的光调制器作为例子，但本发明也可以应用于具备多个设有多个光调制部的基板的多元件结构的光调制器。并且，也可以应用于由多个光调制部分别对不同波长的光波进行光调制的结构。

并且，各光调制部可以设为由1个马赫-曾德尔型光波导形成的光调制部、将2个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌入型而成为嵌套型光波导的光调制部、将2个嵌套型光波导进一步配置成嵌入型而成的光调制部等各种形状的光调制部。在该情况下，不仅可以对由外侧的马赫-曾德尔型光波导构成的主调制部设置受光元件，还可以对由内侧的马赫-曾德尔型光波导构成的副调制部设置受光元件。

以上，根据实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述内容，在不脱离本发明的宗旨的范围内当然可以适当地进行设计变更。

产业上的可利用性

如上说明，根据本发明，能够提供一种具有能够通过受光元件的小型化来将基板尺寸小型化的结构的光调制器。