特許 7404711 光変調器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/025 20060101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

G02F1/025

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019152709

(22)【出願日】2019-08-23

(65)【公開番号】P2021033042

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】田中 肇

(72)【発明者】

【氏名】石川 務

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 昌崇

【審査官】野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２４６２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６６５４５３４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開平０９－０３３８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０９５７７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０５２０１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】H. Tanaka et al.，Study on the optical damage mechanism of InP IQ modulators using a step stress test，2019 24th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC) and 2019 International Conference on Photonics in Switching and Computing (PSC)，IEEE，2019年07月07日，WD2-4，p. 1-p. 3，DOI: 10.23919/PS.2019.8817755

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

１／２１－７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体で形成され、光が伝搬する導波路と、
前記導波路の上に設けられ、前記導波路に電気的に接続された第１電極と、
前記導波路から離間し、前記導波路に電気的に接続された第２電極と、を具備し、
前記光の伝搬方向において、前記第２電極の前記光の入射側の端部は前記第１電極の前記光の入射側の端部よりも後段に位置し、
前記導波路は、第１の導電型を有する第１半導体層の一部と、前記第１半導体層の上に設けられたコア層と、前記コア層の上に設けられ、第２の導電型を有する第２半導体層と、を含み、
前記第１半導体層の別の一部は前記導波路の外側に広がり、
前記第１電極は前記第２半導体層と電気的に接続され、
前記第２電極は前記第１半導体層のうち前記導波路の外側に広がる部分の上に設けられ、前記第１半導体層と電気的に接続され、
前記第１半導体層のうち前記第１電極の前記光の入射側の端部が設けられた位置における幅は、前記第１半導体層のうち前記第２電極の前記光の入射側の端部が設けられた位置における幅よりも小さく、
前記第１半導体層の幅は、前記第１電極の前記光の入射側の端部から離れるにつれて、徐々に大きくなる光変調器。

【請求項2】

前記第１半導体層はｎ型の導電型を有し、
前記第２半導体層はｐ型の導電型を有する請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記第１半導体層および前記第２半導体層はインジウムリンを含み、
前記コア層はアルミニウムガリウムインジウム砒素を含む請求項１または請求項２に記載の光変調器。

【請求項4】

前記光の伝搬方向における前記第１電極の端部から前記第２電極の端部までの距離は３５０μｍ以上である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項5】

前記第１電極および前記第２電極は前記光の伝搬方向に延伸し、
前記光の伝搬方向における前記第２電極の長さは２００μｍ以上である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項6】

前記第１電極は、前記光の入射側の端部である第１端部と、前記第１端部とは反対に位置する第２端部とを有し、
前記第２電極は、前記光の入射側の端部である第３端部と、前記第３端部とは反対に位置する第４端部とを有し、
前記導波路に直交する方向において、前記第２端部と前記第４端部とは同じ位置にある請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光変調器に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体層で形成され、光を変調する光変調器が開発されている（非特許文献１）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】M. Yuda, M. Fukuda and H. Miyazawa, Degradation mode in semiconductor optical modulators, ELECTRONICS LETTERS, 1995, September 28th, Vol. 31, No. 20, pp.1778-1779

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光変調器に光を入射し、かつ電極に電圧を印加することで光変調器を動作させる。光変調器の半導体層は、光を吸収し電流を発生させる。こうした光吸収電流によって光変調器が破壊されることがある。そこで、破壊を抑制することが可能な光変調器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る光変調器は、半導体で形成され、光が伝搬する導波路と、前記導波路の上に設けられ、前記導波路に電気的に接続された第１電極と、前記導波路から離間し、前記導波路に電気的に接続された第２電極と、を具備し、前記光の伝搬方向において、前記第２電極の前記光の入射側の端部は前記第１電極の前記光の入射側の端部よりも後段に位置するものである。

【発明の効果】

【0006】

上記発明によれば、破壊を抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（ａ）は実施例１に係る光変調器を例示する平面図である。図１（ｂ）はアーム導波路を拡大した断面図である。

【図2】図２（ａ）はアーム導波路を拡大した平面図である。図２（ｂ）は光吸収電流密度と位置との関係を示す図である。

【図3】図３（ａ）は実施例２に係る光変調器を例示する平面図である。図３（ｂ）は耐圧の評価結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。

【0009】

本願発明の一形態は、（１）半導体で形成され、光が伝搬する導波路と、前記導波路の上に設けられ、前記導波路に電気的に接続された第１電極と、前記導波路から離間し、前記導波路に電気的に接続された第２電極と、を具備し、前記光の伝搬方向において、前記第２電極の前記光の入射側の端部は前記第１電極の前記光の入射側の端部よりも後段に位置する光変調器である。光の入射により導波路で生じる電流が第２電極に到達するまでに、電圧降下が発生する。このため第２電極の端部に印加される電圧が低下し、導波路の破壊を抑制することができる。
（２）前記導波路は、第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられたコア層と、前記コア層の上に設けられ、第２の導電型を有する第２半導体層と、を含み、前記第１半導体層は前記導波路の外側に広がり、前記第１電極は前記第２半導体層と電気的に接続され、前記第２電極は前記第１半導体層の上に設けられ、前記第１半導体層と電気的に接続されてもよい。導波路のｐｎ接合の破壊を抑制することができる。
（３）前記第１半導体層および前記第２半導体層はインジウムリンを含み、前記コア層はアルミニウムガリウムインジウム砒素を含んでもよい。導波路のｐｎ接合の破壊を抑制することができる。
（４）前記光の伝搬方向における前記第１電極の端部から前記第２電極の端部までの距離は３５０μｍ以上でもよい。導波路の破壊を効果的に抑制することができる。
（５）前記第１電極および前記第２電極は前記光の伝搬方向に延伸し、前記光の伝搬方向における前記第２電極の長さは２００μｍ以上でもよい。第２電極における電界の集中を抑制し、破壊を抑制することができる。

【0010】

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光変調器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【実施例1】

【0011】

（光変調器）
図１（ａ）は実施例１に係る光変調器１００を例示する平面図である。光変調器１００は、例えばＧａＡｓ系半導体またはＩｎＰ系半導体などで形成されたマッハツェンダ型変調器である。光変調器１００は、基板１０、入射ポート４０、出射ポート４２、４４、４６および４８、複数の導波路、複数のカプラ、および反射防止膜５４を備える。導波路はメサ構造を有するアーム導波路である。カプラは（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer）カプラである。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は基板１０の辺の方向であり、Ｚ軸方向は半導体層の積層方向である。これらの方向は互いに直交する。

【0012】

基板１０は化合物半導体で形成された半導体基板である。基板１０は矩形であり、４つの面１０ａ～１０ｄを有する。面１０ａと面１０ｂとはＹ軸方向に延伸し、Ｘ軸方向において互いに対向する。面１０ｃと面１０ｄとはＸ軸方向に延伸し、Ｙ軸方向において互いに対向する。面１０ａおよび１０ｂの長さは例えば８～９ｍｍであり、面１０ｃおよび１０ｄの長さは例えば１０～１２ｍｍである。

【0013】

面１０ａに入射ポート４０、出射ポート４２、４４、４６および４８が設けられている。入射ポート４０のＹ軸方向片側に、入射ポート４０に近い順に出射ポート４２および４６が設けられている。反対側に、入射ポート４０に近い順に出射ポート４４および４８が設けられている。面１０ｂには反射防止膜５４が設けられている。反射防止膜５４は例えば厚さ０．２２μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などで形成され、波長１．５３μｍ～１．５７μｍの範囲の光の反射を抑制する。なお、面１０ａにも不図示の反射防止膜を設ける。なお、図１（ａ）において電極は不図示である。

【0014】

基板１０には複数の導波路、アーム導波路および複数のカプラが形成されている。アーム導波路は後述のように例えば複数のクラッド層、およびクラッド層に挟まれたコア層を含む。導波路４１、４７、５２ａ～５２ｄはＸ軸方向に延伸する。アーム導波路３４ａおよび３４ｂはＸ軸方向に延伸する部分とＹ軸方向に延伸する部分とを有する。

【0015】

導波路４１の一端は入射ポート４０に光結合し、他端は１入力１出力のカプラ４５の一端に光結合する。導波路４７の一端はカプラ４５の他端に光結合し、他端は１入力２出力のカプラ４９の一端に光結合する。カプラ４９の他端にはカプラ５０ａを介して導波路５２ａおよび５２ｂが光結合し、カプラ５０ｂを介して導波路５２ｃおよび５２ｄが光結合する。導波路５２ａにはカプラを介して２つのアーム導波路３４ａおよび３４ｂの一端が光結合する。アーム導波路３４ａの他端は後段のカプラの一端に光結合する。導波路５２ｂ～５２ｄにもそれぞれ２つのアーム導波路が光結合する。

【0016】

すなわち、導波路５２ａ～５２ｄよりも後段にはさらに複数のアーム導波路およびカプラが設けられる。アーム導波路３４の一部は屈曲し、＋Ｘ方向から－Ｘ方向に折り返すように延伸する。出射ポート４２、４４、４６および４８には１つずつ導波路が光結合する。

【0017】

図１（ｂ）はアーム導波路３４ａおよび３４ｂを拡大した断面図である。基板１０の上にコンタクト層１２（第１半導体層）、下部クラッド層１３、コア層１４、上部クラッド層１６（第２半導体層）およびコンタクト層１８が順に積層されている。

【0018】

基板１０は例えば半絶縁性のインジウムリン（ＩｎＰ）で形成された半導体基板である。コンタクト層１２および下部クラッド層１３は、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたｎ型ＩｎＰで形成されている。コンタクト層１２の厚さは例えば５００ｎｍであり、下部クラッド層１３の厚さは例えば８００ｎｍである。コア層１４は、例えば厚さ５００ｎｍのガリウムインジウム砒素リン（ＧａＩｎＡｓＰ）で形成され、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有する。上部クラッド層１６は例えば亜鉛（Ｚｎ）がドープされた厚さ１３００ｎｍのｐ型ＩｎＰで形成されている。コンタクト層１８は、例えばＺｎがドープされた厚さ２００ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓで形成されている。

【0019】

基板１０上の化合物半導体層（コンタクト層１２、下部クラッド層１３、コア層１４、上部クラッド層１６およびコンタクト層１８）はアーム導波路３４ａおよび３４ｂを形成する。コンタクト層１２は、アーム導波路３４ａとアーム導波路３４ｂとの間、およびアーム導波路３４ｂよりも－Ｙ側に連続して広がる。コンタクト層１２によりアーム導波路３４ａおよび３４ｂは電気的に接続されている。基板１０およびコンタクト層１２はメサを形成し、そのメサのさらに上に、メサ構造のアーム導波路３４ａおよび３４ｂが設けられる。２つのアーム導波路３４ａおよび３４ｂをまとめてアーム導波路３４と記載することがある。

【0020】

基板１０の上には樹脂層２０および２１、絶縁膜２２、２３、２４および２５が設けられている。絶縁膜２２は基板１０の上面、アーム導波路３４の側面および上面を覆う。樹脂層２０は、絶縁膜２２の上面に設けられ、アーム導波路３４ａおよび３４ｂの側面を埋め込む。樹脂層２０の上面に絶縁膜２３が設けられ、絶縁膜２３の上面に樹脂層２１が設けられている。樹脂層２１の上面に絶縁膜２４が設けられ、絶縁膜２４の上面に絶縁膜２５が設けられている。

【0021】

アーム導波路３４の上にオーミック層２８、メッキ層２６および配線層２７が順に積層され、これらが変調用電極３５（第１電極）として機能する。オーミック層２８はコンタクト層１８の上面に接触し、メッキ層２６はオーミック層２８の上面に接触し、配線層２７はメッキ層２６の上面に接触する。

【0022】

オーミック層２８は例えば厚さ３０ｎｍの白金（Ｐｔ）層、５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層、５０ｎｍのＰｔ層および２００ｎｍの金（Ａｕ）層を順に積層したものである。オーミック層２８の幅は例えば１μｍである。メッキ層２６および配線層２７はそれぞれ、例えば厚さ５０ｎｍのチタンタングステン（ＴｉＷ）層、厚さ５０ｎｍのＰｔおよびＡｕを順に積層した金属層（ＴｉＷ／Ｐｔ／Ａｕ）である。メッキ層２６の厚さは例えば１μｍであり、配線層２７の厚さは例えば４μｍである。変調用電極３５はアーム導波路３４ａおよび３４ｂのコンタクト層１８および上部クラッド層１６に電気的に接続される。

【0023】

アーム導波路３４ａおよび３４ｂから離間した位置であってコンタクト層１２の上面には電極３６（第２電極）が設けられている。電極３６は、順に積層された電極３６ａおよび電極３６ｂを含む。電極３６ａは例えばＡｕ、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびニッケル（Ｎｉ）の合金で形成され、厚さは２００ｎｍである。電極３６ｂは例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ層、厚さ５０ｎｍのＰｔ層、および厚さ９００ｎｍのＡｕ層を順に積層したものである。電極３６はコンタクト層１２に電気的に接続される。

【0024】

絶縁膜２５は絶縁膜２４および配線層２７を覆う。樹脂層２０および２１は例えばＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などで形成されている。樹脂層２０の厚さは例えば２．５μｍであり、樹脂層２１の厚さは例えば３．５μｍである。絶縁膜２４は例えば厚さ０．３μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜であり、絶縁膜２２、２３および２５は例えば厚さ０．３μｍの酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜である。

【0025】

図２（ａ）はアーム導波路３４を拡大した平面図である。図２（ａ）においてカプラは省略している。図２（ａ）に示すように、アーム導波路３４ａおよび３４ｂの一部は平行である。当該箇所において、アーム導波路３４ａ、３４ｂ、２つの変調用電極３５、および電極３６は互いに平行であり、Ｘ軸方向に延伸する。光Ｌ０は－Ｘ側からアーム導波路３４ａおよび３４ｂに入射し、＋Ｘ方向に伝搬する。アーム導波路３４ａおよび３４ｂのＹ軸方向の幅Ｗ１は例えば１．５μｍである。コンタクト層１２は、ＸＹ平面内でアーム導波路３４よりも広い範囲に広がる。コンタクト層１２の上であり、かつアーム導波路３４ａおよび３４ｂから離間した位置に電極３６が設けられる。

【0026】

図２（ａ）に示すように、Ｙ軸方向においてアーム導波路３４ｂの－Ｙ側端部からコンタクト層１２の端部までの距離Ｄ２は例えば１μｍである。変調用電極３５のＸ軸方向の長さＬ１は例えば１５００μｍである。電極３６のＸ軸方向の長さＬ２は長さＬ１より小さい。変調用電極３５の幅Ｗ２は例えば５μｍであり、電極３６の幅Ｗ３は例えば１４μｍである。

【0027】

光の伝搬方向において、光が先に到達する側が前段であり、後に到達する側は後段とする。図２（ａ）において前段とは－Ｘ側であり、後段とは＋Ｘ側である。変調用電極３５の－Ｘ側（光Ｌ０の入射側）の端部を端部３５ａとし、電極３６の－Ｘ側（光Ｌ０の入射側）端部を端部３６ｃとする。端部３６ｃは端部３５ａよりも後段に位置する。図１（ａ）の入射ポート４０から端部３６ｃまでの距離は入射ポート４０から端部３５ａまでの距離より大きい。

【0028】

図１（ａ）に示す入射ポート４０から入射される光は、導波路４１、カプラ４５、導波路４７、カプラ４９、導波路５２ａ～５２ｄを伝搬し、アーム導波路に入射する。アーム導波路３４ａ，３４ｂを伝搬する光は例えば基本モードである。複数のアーム導波路を伝搬する光は、より後段のカプラにおいて光は分岐および合波され、出射ポート４２、４４、４６および４８から出射される。

【0029】

図１（ｂ）に示すアーム導波路３４ａおよび３４ｂに光を入力し、変調用電極３５と電極３６との間に直流で例えばマイナス数Ｖの逆バイアス電圧、および例えば振幅１．５Ｖ、周波数２０ＧＨｚの交流電圧を重畳して印加する。変調用電極３５と電極３６との間で高周波（例えば２０ＧＨｚ程度）の電気信号が流れる。電気信号によりアーム導波路３４ａ，３４ｂの屈折率が変化し、アーム導波路３４ａおよび３４ｂにおける光路長が変化する。このためアーム導波路３４ａ，３４ｂを伝搬する光の位相が変化する。この結果、合波後の光を変調することができる。他のアーム導波路においても同様に光を変調することができる。

【0030】

電極３６はｎ型の半導体層であるコンタクト層１２に接続され、コンタクト層１２および下部クラッド層１３はコア層１４の下に位置する。変調用電極３５はｐ型の半導体層であるコンタクト層１８に接続され、コンタクト層１８および上部クラッド層１６はコア層１４の上に位置する。このため、逆バイアス電圧を印加すると、コア層１４にはＺ軸方向に沿って電界がかかる。コア層１４は光を吸収して電子－正孔対を発生させ、これらのキャリアは電界によって＋Ｚ側または－Ｚ側に流れる。したがってアーム導波路３４にはＺ軸方向に沿った電流が流れる。電流密度が増大するとアーム導波路３４が短絡破壊する恐れがある。

【0031】

図２（ｂ）は光吸収電流密度と位置との関係を示す図である。横軸は、変調用電極３５の端部３５ａを基準としたＸ軸方向の位置であり、大きくなるほど端部３５ａから＋Ｘ側に離れた位置を示す。縦軸はアーム導波路３４のコア層１４が１ｍＷの光を吸収することで発生させる電流の密度の計算結果である。実線はコア層１４の光の吸収係数αが２３ｃｍ^－１の例、点線は吸収係数αが１５ｃｍ^－１の例、破線は吸収係数αが７．７ｃｍ^－１の例、一点鎖線は吸収係数αが０．８ｃｍ^－１の例を表す。

【0032】

図２（ｂ）に示すように、端部３５ａに近い位置ほど電流密度は高く、端部３５ａから遠い位置ほど電流密度は低い。アーム導波路３４に入射する光の強度は、アーム導波路３４への入射位置に近いほど強く、伝搬するにしたがい減衰する。光強度が高いとコア層１４で発生する電流も大きくなり、光強度が弱いと電流も小さくなる。変調用電極３５の端部３５ａはアーム導波路３４の入射位置に近いため、光強度は高い。したがって図２（ｂ）に示すように端部３５ａに近い位置では電流密度が高く、遠い位置では電流密度が低下する。

【0033】

高い電圧を印加すること、および強い光を入射することで電流が増加し、コア層１４が破壊される恐れがある。例えば、アーム導波路３４に入射する光の強度が４ｄＢｍ以上になると、端部３５ａ付近における電流密度は１ｋＡを超え、破壊が発生する。電流によってアーム導波路３４には熱が発生する。発熱によりコア層１４は光を吸収しやすくなり、電流が増加し、さらに大きな熱が発生する。こうしたポジティブフィードバックにより破壊が起きやすくなる。コア層１４の破壊により、アーム導波路３４におけるｐｎ接合の整流特性が消失し、短絡状態となる。このため、逆電圧をかけたときにも大きな電流が流れることになり、変調が困難となる。

【0034】

破壊を防ぐためには、例えば変調用電極３５に印加する電圧を低下すればよい。しかし、光の変調を行うためには例えば１０Ｖ以上の逆電圧を印加する。したがって電圧を低下させることは困難である。また、光強度を低下させることによって、電流密度を小さくし、破壊を防ぐこともできる。しかし、光通信に用いる光信号を増幅させる増幅器を多く用いることになり、装置が大型化してしまう。したがって光強度を低下させることも難しい。

【0035】

実施例１によれば、図２（ａ）に示すように、光の伝搬方向において電極３６の端部３６ｃは変調用電極３５の端部３５ａよりも後段に位置する。コア層１４で発生する電流はコンタクト層１２を通過して電極３６の端部３６ｃに到達する。コンタクト層１２の抵抗成分と電流とに起因して、コンタクト層１２の内部においてＸ軸方向の電圧降下が発生する。端部３６ｃにおけるコンタクト層１２の電位は電極３６に与えられる電位に等しく、例えば接地電位（０Ｖ）である。端部３６ｃから－Ｘ軸側の領域では、電圧降下によってコンタクト層１２の電位が端部３６ｃから－Ｘ軸方向に向かって下がっていく。一方、アーム導波路３４のコンタクト層１８の電位は、変調用電極３５がアーム導波路３４と接触している端部３５ａにおける位置も含め、変調用電極３５に印加される逆電圧に等しく、例えばマイナス１０Ｖである。アーム導波路３４のコア層１４にかかる電圧は、コンタクト層１２の電位とコンタクト層１８の電位との差に比例する。コンタクト層１２における電圧降下によってアーム導波路３４のコア層１４に印加される電圧が低下し、特に光強度の高い端部３５ａ付近でアーム導波路３４のコア層１４にかかる電圧を低下させることができる。これによりアーム導波路３４の破壊を抑制することができる。

【0036】

電圧降下は次式で表される。Ｒはコンタクト層１２の電気抵抗、Ｒｓはコンタクト層１２のシート抵抗、Ｌは端部３５ａと端部３６ｃとの間の長さ、ηλ（－ｄＰ／ｄｘ）／１２６０は光吸収で発生する電流、Ｗ４はコンタクト層１２のＹ軸方向の幅、αは吸収係数、ηは量子効率、λはアーム導波路３４に入射する光の波長、Ｐ０は光の強度である。

【数1】

【0037】

λ＝１５５０ｎｍ、Ｐ０＝１０ｍＷ、η＝１、Ｒｓ＝３０Ω／ｓｑ、α＝４ｃｍ^－１、Ｗ４＝２５μｍ、Ｌ＝７５０μｍの場合、電圧降下は約１．５Ｖである。破壊を抑制するためには電圧降下の大きさが１Ｖ以上であることが好ましく、端部間の距離Ｌは３５０μｍ以上であることが好ましい。

【0038】

実施例１によれば、電圧降下によりコア層１４の破壊を抑制する。したがってアーム導波路３４に入射する光の強度を低下させなくてよく、増幅器を増やさなくてもよい。電圧は変調に十分な大きさとすればよい。

【0039】

アーム導波路３４はｎ型のコンタクト層１２および下部クラッド層１３、コア層１４、ｐ型の上部クラッド層１６およびコンタクト層１８を含む。これらはｐｎ接合を形成する。図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、コンタクト層１２はアーム導波路３４ａおよび３４ｂの下、これらの間、およびアーム導波路３４ｂより外側（－Ｙ側）に連続的に広がる。電極３６はコンタクト層１２の上に設けられる。電流は電極３６の端部３６ｃに到達するまでコンタクト層１２を流れるため、電圧降下が発生し、コア層１４の破壊を抑制することができる。この結果、アーム導波路３４のｐｎ接合の破壊が抑制され、整流特性も維持される。

【0040】

コンタクト層１２はｎ－ＩｎＰを含み、上部クラッド層１６はｐ－ＩｎＰを含み、コア層１４はＡｌＧａＩｎＡｓを含む。破壊が抑制され、これらの間のｐｎ接合が保護される。アーム導波路３４は他の化合物半導体で形成されてもよい。

【実施例2】

【0041】

実施例２ではＥＳＤ（Electrostatic Discharge、静電気放電）耐圧を向上させる。図３（ａ）は実施例２に係る光変調器２００を例示する平面図である。実施例１と同じ構成については説明を省略する。図３（ａ）に示すように、電極３６の長さはＬ３である。長さＬ３を大きくすることで、電極３６における電界の集中を抑制し、静電破壊を抑制する。

【0042】

光変調器２００において変調用電極３５の長さＬ１は１５００μｍ、電極３６の長さＬ３を１４μｍまたは１４００μｍとし、パルス電圧を印加し、破壊される電圧を調べた。図３（ｂ）は耐圧の評価結果を示す図である。横軸はパルス電圧を示し、縦軸は破壊に関する標準偏差の倍数（正規分布で期待される確率）を示す。三角はＬ３＝１４μｍの例であり、円はＬ３＝１４００μｍの例である。図３（ｂ）に示すように、Ｌ３＝１４μｍの例では５００Ｖ程度の電圧で光変調器が破壊される。変調用電極３５から生じる電界が電極３６に集中するためである。一方、Ｌ３＝１４００μｍの例では２５００Ｖで光変調器が破壊される。

【0043】

実施例２によれば、Ｘ軸方向の電極３６の長さＬ３を大きくすることで、電極３６において電界の集中を抑制し、電極３６に電界が均等に分布する。これにより耐圧を向上させ、破壊を抑制することができる。特に電極３６の長さＬ３は２００μｍ以上であることが好ましい。長さＬ３は例えば変調用電極３５の長さＬ１と同じか、長さＬ１の２０％以上などであることが好ましい。光変調器２００をパッケージに組み込む際に静電気によって数百Ｖの電圧が印加されることがある。耐圧の上昇により静電気による破壊を抑制することができる。実施例１と同様に端部３６ｃが端部３５ａより後段に位置することで、電流による破壊を抑制することができる。

【0044】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１０ 基板
１２、１８ コンタクト層
１３ 下部クラッド層
１４ コア層
１６ 上部クラッド層
２０、２１ 樹脂層
２２～２５ 絶縁膜
２６ メッキ層
２７ 配線層
３４、３４ａ、３４ｂ、 アーム導波路
３５ 変調用電極
３６、３６ａ、３６ｂ 電極
４０ 入射ポート
４１、４７、５２ａ～５２ｄ 導波路
４２、４４、４６、４８ 出射ポート
４５、４９、５０ａ、５０ｂ カプラ
１００、２００ 光変調器

【図1】

【図2】

【図3】