特表 2024-524346 熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-05

(54)【発明の名称】熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20240628BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579863

(86)(22)【出願日】2022-04-20

(85)【翻訳文提出日】2023-12-26

(86)【国際出願番号】 CN2022087989

(87)【国際公開番号】W WO2023273534

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】202110721893.9

(32)【優先日】2021-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523470821

【氏名又は名称】スーチョウ、リコア、テクノロジーズ、カンパニー、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＺＨＯＵ ＬＹＣＯＲＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100217940

【弁理士】

【氏名又は名称】三並 大悟

(72)【発明者】

【氏名】リャン、ハンシアオ

(72)【発明者】

【氏名】ソン、イーピン

(72)【発明者】

【氏名】チョウ、インツォン

(72)【発明者】

【氏名】ウー、ハイツァン

(72)【発明者】

【氏名】マオ、ウェンハオ

(72)【発明者】

【氏名】ソン、シーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】スン、ウェイチー

(72)【発明者】

【氏名】ユイ、チンヤン

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA28

2K102BA02

2K102BB04

2K102BC10

2K102BD01

2K102CA11

2K102DA04

2K102DA05

2K102DC03

2K102EA05

2K102EA07

2K102EA12

(57)【要約】

提供されるのは、熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器である。熱光学位相変調モジュールは、基板と、基板の上方に置かれる分離層と、分離層の上方に置かれる第１の導波路と、分離層の上方に置かれ、基板の下部表面と直角をなす方向において第１の導波路と重ならない、少なくとも１つの加熱要素とを含む。熱光学位相変調モジュールは、上部表面から下の方に伸長し、基板を露出する、複数の側部熱絶縁溝を有し、複数の側部熱絶縁溝は、第１の導波路および少なくとも１つの加熱要素の周りに配置される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱光学位相変調モジュールであって、
基板と、
前記基板の上に置かれる分離層と、
前記分離層の上に置かれる第１の導波路と、
前記分離層の上に置かれ、前記基板の下部表面と直角をなす方向において前記第１の導波路と重ならない、少なくとも１つの加熱要素（heating element）とを含み、
前記熱光学位相変調モジュールは、上部表面から下の方に伸長し、前記基板を露出する、複数の側部熱絶縁溝を設けられ、前記複数の側部熱絶縁溝は、前記第１の導波路および前記少なくとも１つの加熱要素の周りに配置される、
熱光学位相変調モジュール。

【請求項2】

前記分離層と前記第１の導波路との間に置かれ、リッジ導波路（ridge waveguide）構造を形成するために前記第１の導波路に一体的に接続される、第２の導波路
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項3】

前記少なくとも１つの加熱要素は、前記分離層の上側表面の上に形成され、前記基板の前記下部表面と直角をなす前記方向において前記第２の導波路と重ならない、
請求項２に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項4】

前記少なくとも１つの加熱要素は、前記第２の導波路の上側表面の上に形成される、
請求項２に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項5】

前記分離層の上に置かれ、前記基板の前記下部表面と直角をなす前記方向において、前記第１の導波路および前記複数の側部熱絶縁溝のうちのどれとも重ならない、前記少なくとも１つの加熱要素に接続される複数の電線
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項6】

前記熱光学位相変調モジュールは、互いに対向して配置される第１の端部面および第２の端部面と、互いに対向して配置される第３の端部面および第４の端部面とを含み、前記第１の導波路は、前記第１の端部面および前記第２の端部面まで伸長し、前記複数の電線は、前記第３の端部面および／または前記第４の端部面まで伸長する、
請求項５に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項7】

前記第１の導波路および前記少なくとも１つの加熱要素を被覆するための被覆層
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項8】

前記分離層に面する前記基板の側部は、前記複数の側部熱絶縁溝の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝を設けられる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項9】

前記少なくとも１つの加熱要素は、１つの加熱要素を含み、前記基板の前記下部表面上への前記加熱要素の正射投影（orthographic projection）は長方形であり、前記基板の前記下部表面上への各側部熱絶縁溝の正射投影は長方形であり、前記複数の側部熱絶縁溝は、第１の側部熱絶縁溝と、第２の側部熱絶縁溝と、第３の側部熱絶縁溝と、第４の側部熱絶縁溝とを含み、
前記基板の前記下部表面上への前記加熱要素の前記正射投影の長辺、前記基板の前記下部表面上への前記第１の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺、および、前記基板の前記下部表面上への前記第２の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺は、前記第１の導波路の伸長方向に実質的に平行であり、 前記基板の前記下部表面上への前記第３の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺、および、前記基板の前記下部表面上への前記第４の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺は、前記第１の導波路の前記伸長方向に実質的に直交する、
請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項10】

前記少なくとも１つの加熱要素は、複数の加熱要素を含み、前記基板の前記下部表面上への前記複数の加熱要素の正射投影は、前記基板の前記下部表面上への前記第１の導波路の正射投影の１つの側部または２つの側部に分布させられる、
請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項11】

前記加熱要素は、金属加熱要素、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、および赤外線加熱要素のうちのいずれか１つである、請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱光学位相変調モジュールを含む光学変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年６月２８日に提出され、「ＴＨＥＲＭＯ－ＯＰＴＩＣ ＰＨＡＳＥ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＡＮＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＴＯＲ」と表題を付けられた発明特許出願第２０２１１０７２１８９３．９号の優先権を主張するものであり、本出願により主張される優先権の開示は、その全体において参照により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本開示は、光学通信の技術分野に、ならびに特に、熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器に関係する。

【背景技術】

【0003】

光学通信は、広い周波数帯域および大きい容量などの、その光学通信の利点に起因して、情報伝送の主要な方式へと急速に発展した。光学通信を現実化するためには、光変調および復調が実行されなければならない。

【0004】

位相変調器は、出力光学信号の位相を変調するデバイスであり、１つまたは複数の位相変調モジュールを含むことがある。異なる変調機構に基づいて、位相変調モジュールは、例えば、電気光学効果に基づく電気光学位相変調モジュール、または、熱光学効果に基づく熱光学位相変調モジュールであることがある。電気光学位相変調モジュールは、相対的に高速の変調速度を有するが、その電気光学位相変調モジュールの位相変調レンジは小さく、そのことは、制限される用途に帰着する。その上、大きい電流注入に起因して発生させられる熱は、電気光学変調効率を低減することになる。大きい熱光学係数および大きい熱的伝導率を伴う材料から作られることが、熱光学位相変調モジュールに非常に適し、熱光学位相変調モジュールは、相対的に低速の変調速度を有し、大きい位相変調レンジおよび高い変調効率の利点を有する。

【0005】

どのように熱光学位相変調モジュールの変調効率を改善すべきかが、現時に解決されることを必要とする切迫した技術的問題である。

【発明の概要】

【0006】

本開示の態様に従えば、提供されるのは、熱光学位相変調モジュールであって、基板と、基板の上に置かれる分離層と、分離層の上に置かれる第１の導波路と、分離層の上に置かれ、基板の下部表面と直角をなす方向において第１の導波路と重ならない、少なくとも１つの加熱要素（heating element）とを含み、その熱光学位相変調モジュールは、上部表面から下の方に伸長し、基板を露出する、複数の側部熱絶縁溝を設けられ、複数の側部熱絶縁溝は、第１の導波路および少なくとも１つの加熱要素の周りに配置される、熱光学位相変調モジュールである。

【0007】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、分離層と第１の導波路との間に置かれ、リッジ導波路（ridge waveguide）構造を形成するために第１の導波路に一体的に接続される、第２の導波路をさらに含む。

【0008】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、分離層の上側表面の上に形成され、基板の下部表面と直角をなす方向において第２の導波路と重ならない。

【0009】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、第２の導波路の上側表面の上に形成される。

【0010】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、
分離層の上に置かれ、基板の下部表面と直角をなす方向において、第１の導波路および複数の側部熱絶縁溝のうちのどれとも重ならない、少なくとも１つの加熱要素に接続される複数の電線
をさらに含む。

【0011】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、互いに対向して配置される第１の端部面および第２の端部面と、互いに対向して配置される第３の端部面および第４の端部面とを含み、第１の導波路は、第１の端部面および第２の端部面まで伸長し、複数の電線は、第３の端部面および／または第４の端部面まで伸長する。

【0012】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、第１の導波路および少なくとも１つの加熱要素を被覆するための被覆層をさらに含む。

【0013】

いくつかの実施形態において、分離層に面する基板の側部は、複数の側部熱絶縁溝の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝を設けられる。

【0014】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、１つの加熱要素を含み、基板の下部表面上への加熱要素の正射投影（orthographic projection）は長方形であり、基板の下部表面上への各側部熱絶縁溝の正射投影は長方形であり、複数の側部熱絶縁溝は、第１の側部熱絶縁溝と、第２の側部熱絶縁溝と、第３の側部熱絶縁溝と、第４の側部熱絶縁溝とを含み、
基板の下部表面上への加熱要素の正射投影の長辺、基板の下部表面上への第１の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺、および、基板の下部表面上への第２の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺は、第１の導波路の伸長方向に実質的に平行であり、
基板の下部表面上への第３の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺、および、基板の下部表面上への第４の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺は、第１の導波路の伸長方向に実質的に直交する。

【0015】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、複数の加熱要素を含み、基板の下部表面上への複数の加熱要素の正射投影は、基板の下部表面上への第１の導波路の正射投影の１つの側部または２つの側部に分布させられる。

【0016】

いくつかの実施形態において、加熱要素は、金属加熱要素、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、および赤外線加熱要素のうちのいずれか１つである。

【0017】

本開示の態様に従えば、提供されるのは、上記で説明された技術的解決法のうちのいずれか１つに従う熱光学位相変調モジュールを含む光学変調器である。

【0018】

この節において説明された内容は、本開示の実施形態の決定的または重要な特徴を識別することを意図されず、本開示の範囲を制限するために使用されないということが理解されるべきである。本開示の他の特徴は、後に続く説明によって容易に理解されることになる。

【0019】

本開示のより多くの詳細、特徴、および利点が、付随する図面を参照する、例示的な実施形態の、後に続く説明において開示される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略斜視図である。

【図2】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略上面視図である。

【図3】図１におけるＡ－Ａに沿った概略断面視図である。

【図4】図１におけるＢ－Ｂに沿った概略断面視図である。

【図5】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略斜視図である。

【図6】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略上面視図である。

【図7】第１の端部面に平行な平面に沿ってとられた、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの断面視図である。

【図8】第１の端部面に平行な平面に沿ってとられた、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの断面視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

いくつかの例示的な実施形態のみが、下記で簡単に説明される。当業者により認識され得るように、説明される実施形態は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な手立てにおいて修正され得る。したがって、付随する図面、および説明は、制約的とではなく、本質的には例解的と考えられる。

【0022】

本開示の本発明者らは、関係付けられる当技術分野における熱光学位相変調モジュールの変調効率は、大きい熱損失に起因して、今なお理想的ではなく、光学変調器の変調効率の改善が、そうしてさらには制限されるということを認識している。

【0023】

このことに基づいて、本開示の実施形態は、熱光学位相変調モジュールの変調効率を改善し、ひいては、光学変調器の変調効率を改善するための、熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器を提供する。

【0024】

図１、図２、図３、および図４において示されるように、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュール１００は、基板１０１と、基板１０１の上に置かれる分離層１０２と、分離層１０２の上に置かれる第１の導波路１０４と、分離層１０２の上に置かれ、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において第１の導波路１０４と重ならない、少なくとも１つの加熱要素１０５（図面の実施形態において、１つの加熱要素１０５を含むように示される）とを含む。熱光学位相変調モジュール１００は、上部表面から下の方に伸長し、基板１０１を露出する、複数の側部熱絶縁溝１０６を設けられ、複数の側部熱絶縁溝１０６は、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５の周りに配置される。

【0025】

図１において示されるように、この実施形態において、熱光学位相変調モジュール１００は、第２の導波路１０３をさらに含む。第２の導波路１０３は、分離層１０２と第１の導波路１０４との間に置かれ、リッジ導波路構造を形成するために第１の導波路１０４に一体的に接続される。リッジ導波路は、低い基本モード遮断周波数、広い周波数帯域、および低いインピーダンスなどの一連の優秀な特性を有し、熱光学位相変調モジュール１００に応用されるときに、いっそう良好な性能を有し得る。

【0026】

本開示の実施形態において、分離層１０２から離れた基板１０１の側部表面が、その基板１０１の下部表面と定義され、分離層１０２に近いその基板１０１の側部表面が、その基板１０１の上側表面と定義され、基板１０１の下部表面から離れた熱光学位相変調モジュール１００の側部表面が、その熱光学位相変調モジュール１００の上部表面と定義される。

【0027】

熱光学位相変調モジュール１００の基礎的な作動原理は、第１の導波路１０４が、加熱要素１０５により加熱され、第１の導波路１０４およびその第１の導波路１０４の周辺区域の温度が上昇し、第１の導波路１０４の材料の屈折率が、そのことに従って、導波路においてライトフィールド（light field）の位相を変調する目的を達成するように変化することになるということである。

【0028】

本開示の実施形態の熱光学位相変調モジュール１００は、複数の側部熱絶縁溝１０６を、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５の周りに設けられる。複数の側部熱絶縁溝１０６は、熱が、第１の導波路１０４および第１の導波路１０４の近傍に、より集中されて伝導され得るように、囲まれた内部区域内の熱を、周辺環境に放散しないように変え得る。それゆえに、第１の導波路１０４の加熱効率は改善され得るものであり、そのことは以て、熱光学効果の原理に基づく熱光学位相変調モジュール１００の変調効率、および、熱光学位相変調モジュール１００を備える光学変調器の変調効率を改善する。

【0029】

図３および図４において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、分離層１０２に面する基板１０１の側部は、複数の側部熱絶縁溝１０６の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝１０９を設けられる。下部熱絶縁溝１０９が複数の側部熱絶縁溝１０６と連通しているので、熱光学位相変調モジュール１００の側部表面からの熱放散を低減し得るのみではなく、さらには、熱光学位相変調モジュール１００の下部部分からの熱放散を低減し得る、３次元区画空間が形成され、そのことは以て、第１の導波路１０４の加熱効率をさらに改善し、熱光学位相変調モジュール１００の変調効率をより良好にする。

【0030】

本開示の実施形態は、図１において示されるリッジ導波路構造の使用に制限されない。図５において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、図１における第２の導波路１０３を含まないことがあり、それでもなお、熱光学効果の原理に基づく位相変調機能を現実化するために、加熱要素１０５、その他を装備されることがある。

【0031】

図１において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、互いに対向して配置される第１の端部面１００ａおよび第２の端部面１００ｂと、互いに対向して配置される第３の端部面１００ｃおよび第４の端部面１００ｄとを含む。第１の導波路１０４は、第１の端部面１００ａおよび第２の端部面１００ｂまで伸長する。第１の端部面１００ａは、熱光学位相変調モジュール１００の入力側端部面として使用されることがあり、第２の端部面１００ｂは、熱光学位相変調モジュール１００の出力側端部面として使用されることがある。代替法として、第２の端部面１００ｂは、熱光学位相変調モジュール１００の入力側端部面として使用されることがあり、第１の端部面１００ａは、熱光学位相変調モジュール１００の出力側端部面として使用されることがある。第１の導波路１０４の具体的な形状は、定義されず、図において示される一定幅の細長片導波路に制限されない。第１の導波路は、さらには、スポットサイズ（spot size）の変調要件に従って、他の形状へと設計されることがある。例えば、第１の導波路の少なくとも一部は、その第１の導波路の伸長方向に沿った増大または減少する幅を伴う形状を有する。

【0032】

本開示の実施形態において、加熱要素１０５の数は、制限されず、１つまたは複数であることがある。図１において示されるように、１つの加熱要素１０５が存する。図６において示されるように、複数の加熱要素１０５（具体的には、この実施形態において２つ）が存するとき、複数の加熱要素１０５は、上面視図から視認されるときに、第１の導波路１０４の２つの側部に分布させられる。つまり、基板１０１の下部表面上への複数の加熱要素１０５の正射投影は、基板１０１の下部表面上への第１の導波路１０４の正射投影の２つの側部に分布させられる。複数の側部熱絶縁溝１０６は、第１の導波路１０４および複数の加熱要素１０５の周りに配置される。

【0033】

複数の加熱要素１０５は、第１の導波路１０４の両方の側部または１つの側部から第１の導波路１０４を加熱するように、要件に従って第１の導波路１０４の２つの側部または１つの側部に配置されることがある。側部熱絶縁溝１０６の数および配置は制限されない。複数の加熱要素１０５が存するとき、複数の側部熱絶縁溝１０６は、熱放散を最小化するために、第１の導波路１０４および複数の加熱要素１０５の周りに配置される。

【0034】

本開示において、加熱要素１０５および側部熱絶縁溝の、具体的な数、具体的な形状、および具体的な位置は、特に制限されない。図２において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、１つの加熱要素１０５が存し、基板１０１の下部表面上へのその加熱要素１０５の正射投影は長方形であり、基板１０１の下部表面上への各側部熱絶縁溝１０６の正射投影は、さらには長方形であり、４つの側部熱絶縁溝１０６、すなわち、第１の側部熱絶縁溝１０６ａ、第２の側部熱絶縁溝１０６ｂ、第３の側部熱絶縁溝１０６ｃ、および第４の側部熱絶縁溝１０６ｄが存する。基板１０１の下部表面上への加熱要素１０５の正射投影の長辺、基板１０１の下部表面上への第１の側部熱絶縁溝１０６ａの正射投影の長辺、および、基板１０１の下部表面上への第２の側部熱絶縁溝１０６ｂの正射投影の長辺は、第１の導波路１０４の伸長方向に実質的に平行であり、基板１０１の下部表面上への第３の側部熱絶縁溝１０６ｃの正射投影の長辺、および、基板１０１の下部表面上への第４の側部熱絶縁溝１０６ｄの正射投影の長辺は、第１の導波路１０４の伸長方向に実質的に直交する。ここで、「実質的に平行」は、所定の誤差レンジの中で、２つのものが互いに平行であると考えられるということを意味する。同様に、「実質的に直交」は、所定の誤差レンジの中で、２つのものが互いに直交すると考えられるということを意味する。この配置は、相対的に小型の構造を有し、熱光学位相変調モジュール１００のサイズを低減することを助長する。

【0035】

本開示の実施形態において、各側部熱絶縁溝１０６の、下の方の伸長方向は、基板１０１の下部表面と直角をなさなければならないということは、制限されるものではない。例えば、各側部熱絶縁溝１０６は、基板１０１の下部表面に相対的な所定の傾斜角度におけるものであることがあり、それでもなお、熱放散を低減するように効果的に機能し得る。いくつかの実施形態において、各側部熱絶縁溝１０６は、エッチング工程を使用することにより形成され、その各側部熱絶縁溝１０６の壁表面は、基板１０１の下部表面に相対的な所定のエッチング傾斜角度を呈し、そのことによって、側部熱絶縁溝１０６の、その側部熱絶縁溝１０６の長さ方向と直角をなす縦断面は、総体として逆台形形状を有する。

【0036】

本開示の実施形態において、加熱要素１０５の具体的な種類は制限されない。例えば、加熱要素は、金属加熱要素（ニッケル・クロム合金から作製される薄膜抵抗器など）、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、赤外線加熱要素、その他であることがある。

【0037】

本開示のいくつかの実施形態において、図１および図２において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、分離層１０２の上に置かれ、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において、第１の導波路１０４および複数の側部熱絶縁溝１０６のうちのどれとも重ならない、少なくとも１つの加熱要素１０５に接続される複数の電線１０７をさらに含む。複数の電線１０７は、それらが第１の導波路１０４および各側部熱絶縁溝１０６を回避する限りにおいて、要件に従って、第３の端部面および／または第４の端部面まで伸長することがある。図１において示されるように、この実施形態において、２つの電線１０７に接続される１つの加熱要素１０５が存し、２つの電線１０７は、第３の端部面まで伸長する。加熱要素１０５が動作しているとき、２つの電線１０７は、電力供給部の正および負端子にそれぞれ接続される。電線１０７は、金、銅、およびアルミニウムなどの、より良好な伝導率を伴う金属から作られることがある。

【0038】

図７において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、加熱要素１０５は、第２の導波路１０３の上側表面の上に形成される。図８において示されるように、本開示のいくつかの他の実施形態において、加熱要素１０５は、分離層１０２の上側表面の上に形成されることがあり、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において第２の導波路１０３と重ならない。これらの実施形態において、加熱要素１０５は、熱を第１の導波路１０４に間接的に伝達することがある。

【0039】

本開示のいくつかの実施形態において、図７および図８において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、被覆層１０８をさらに含む。被覆層１０８は、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５を被覆する。加えて、被覆層１０８は、さらには、電線１０７または電線１０７の一部を被覆することがある。１つの実施形態において、被覆層１０８は、第２の導波路１０３、第１の導波路１０４、加熱要素１０５、および電線１０７を全体的に被覆する。複数の側部熱絶縁溝１０６は、被覆層１０８を通って下の方に貫通するということが理解され得る。

【0040】

本開示のいくつかの実施形態において、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３は、同じ材料から作られ、そうして、ｎ１と定義される同じ屈折率を有し、被覆層１０８の屈折率は、ｎ２と定義され、分離層１０２の屈折率は、ｎ３と定義される。いくつかの実施形態において、上記の層の屈折率は、ｎ１＞ｎ２、およびｎ１＞ｎ３を満足させる。分離層１０２の屈折率および被覆層１０８の屈折率は、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３の屈折率未満であり、そのことによって、光は、リッジ導波路の上記の利点を達成するように、リッジ導波路内での伝送することのために大部分が閉じ込められ得る。

【0041】

本開示の実施形態において、熱光学位相変調モジュール１００の各層の材料は、具体的には制限されない。例えば、基板１０１の主材料は、ケイ素であることがあり、分離層１０２の主材料は、二酸化ケイ素であることがあり、被覆層１０８の主材料は、二酸化ケイ素であることがあり、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３の主材料は、ニオブ酸リチウム、二酸化ケイ素、重合体、その他であることがある。

【0042】

本開示の実施形態は、さらには、前述の実施形態のうちのいずれか１つに従う熱光学位相変調モジュール１００を含む光学変調器を提供する。光学変調器の具体的な製品種類は制限されず、例えば、その光学変調器は、電気光学変調器、音響光学変調器、磁気光学変調器、電界吸収型変調器、その他であることがある。本開示の実施形態の熱光学位相変調モジュール１００は、光学変調器におけるバイアス変調モジュールとして使用され、他の位相変調モジュールとともに、光の変調を共同で達成することがある。

【0043】

熱光学位相変調モジュール１００は、熱光学効果の原理に基づく高い変調効率を有するので、熱光学位相変調モジュール１００を備える光学変調器の変調効率が、さらには高い。

【0044】

本明細書において使用される際、用語「基板」は、切断されたウェハの基板を指すことがあり、または、切断されないウェハの基板を指すことがある。用語「層」は、膜を含んでおり、別段に指定されない限り、垂直または水平厚さを指示すると解されるべきではないということが理解されるべきである。

【0045】

この説明において、「中心」、「縦」、「横」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上側」、「下側」、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」、「内方」、「外方」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、および「円周方向」などの用語により指し示される、向き、または位置的関係性、または寸法は、付随する図面を基にして示される向き、または位置的関係性、または寸法であり、これらの用語は、言及される装置または要素が、個別の向きを有し、個別の向きにおいて構築され動作させられなければならないということを指示または示唆することよりもむしろ、ただ単に説明の容易さのために使用され、それゆえに、本開示の保護の範囲を制限すると解されるべきではないということが理解されるべきである。

【0046】

加えて、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、ただ単に説明的目的のためのものであり、相対的重要性を指示もしくは示唆する、または、指示される技術的特徴の数を暗黙に指示すると解されるべきではない。そうして、「第１の」、「第２の」、および「第３の」によって定義される特徴は、明示的または暗黙に１つまたは複数の特徴を含むことがある。本開示の説明において、用語「複数の」は、別段に明示的および具体的に定義されない限り、２つ以上を意味する。

【0047】

本開示において、別段に明確に説述または定義されない限り、「装着する」、「接続」、「接続される」、および「固定する」などの用語は、幅広く解釈されるべきであり、例えば、それらの用語は、固定された接続、取り外し可能な接続、もしくは一体化された接続であることがあり、機械的接続、もしくは電気的接続、もしくは通信であることがあり、直接的な接続、もしくは、中間媒体の手段による間接的な接続であることがあり、または、２つの要素の間の内部通信、もしくは、２つの要素の間の相互作用であることがある。通常の当業者にとって、本開示における上記の用語の具体的な意味合いは、具体的な状況に従って理解され得る。

【0048】

本開示において、別段に明確に説述または制限されない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上方」または「下方」にあることの表現は、第１の特徴が第２の特徴と直接的に接触しているという事例を含むことがあり、さらには、第１の特徴および第２の特徴が、直接的に接触しているのではなく、それらの第１の特徴および第２の特徴の間の別の特徴を介して接触させられるという事例を含むことがある。さらにまた、第１の特徴が第２の特徴の「上の方」、「上方」、または「上」にあることは、第１の特徴がちょうどもしくは斜めに第２の特徴の上方にあるという事例を含み、またはただ単に、第１の特徴が第２の特徴よりも高い高度にあるということを指示する。第１の特徴が第２の特徴の「下方」、「下」、または「下手」にあることは、第１の特徴がちょうどもしくは斜めに第２の特徴の下方にあるという事例を含み、またはただ単に、第１の特徴が第２の特徴よりも低い高度にあるということを指示する。

【0049】

この説明は、本開示を実現するために使用され得る多くの異なる実現形態または例を提供する。これらの異なる実現形態または例は、純粋に例解的であり、決して本開示の保護の範囲を制限することを意図されないということが理解されるべきである。本開示の説明の開示を基にして、当業者は、様々な変更または置換を着想することができることになる。すべてのこれらの変更または置換は、本開示の保護の範囲に該当するものとする。それゆえに、本開示の保護の範囲は、特許請求の範囲の保護の範囲に服するものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学通信の技術分野に、ならびに特に、熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器に関係する。

【背景技術】

【0002】

光学通信は、広い周波数帯域および大きい容量などの、その光学通信の利点に起因して、情報伝送の主要な方式へと急速に発展した。光学通信を現実化するためには、光変調および復調が実行されなければならない。

【0003】

位相変調器は、出力光学信号の位相を変調するデバイスであり、１つまたは複数の位相変調モジュールを含むことがある。異なる変調機構に基づいて、位相変調モジュールは、例えば、電気光学効果に基づく電気光学位相変調モジュール、または、熱光学効果に基づく熱光学位相変調モジュールであることがある。電気光学位相変調モジュールは、相対的に高速の変調速度を有するが、その電気光学位相変調モジュールの位相変調レンジは小さく、そのことは、制限される用途に帰着する。その上、大きい電流注入に起因して発生させられる熱は、電気光学変調効率を低減することになる。大きい熱光学係数および大きい熱的伝導率を伴う材料から作られることが、熱光学位相変調モジュールに非常に適し、熱光学位相変調モジュールは、相対的に低速の変調速度を有し、大きい位相変調レンジおよび高い変調効率の利点を有する。

【0004】

どのように熱光学位相変調モジュールの変調効率を改善すべきかが、現時に解決されることを必要とする切迫した技術的問題である。

【発明の概要】

【0005】

本開示の態様に従えば、提供されるのは、熱光学位相変調モジュールであって、基板と、基板の上に置かれる分離層と、分離層の上に置かれる第１の導波路と、分離層の上に置かれ、基板の下部表面と直角をなす方向において第１の導波路と重ならない、少なくとも１つの加熱要素（heating element）とを含み、その熱光学位相変調モジュールは、上部表面から下の方に伸長し、基板を露出する、複数の側部熱絶縁溝を設けられ、複数の側部熱絶縁溝は、第１の導波路および少なくとも１つの加熱要素の周りに配置される、熱光学位相変調モジュールである。

【0006】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、分離層と第１の導波路との間に置かれ、リッジ導波路（ridge waveguide）構造を形成するために第１の導波路に一体的に接続される、第２の導波路をさらに含む。

【0007】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、分離層の上側表面の上に形成され、基板の下部表面と直角をなす方向において第２の導波路と重ならない。

【0008】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、第２の導波路の上側表面の上に形成される。

【0009】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、
分離層の上に置かれ、基板の下部表面と直角をなす方向において、第１の導波路および複数の側部熱絶縁溝のうちのどれとも重ならない、少なくとも１つの加熱要素に接続される複数の電線
をさらに含む。

【0010】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、互いに対向して配置される第１の端部面および第２の端部面と、互いに対向して配置される第３の端部面および第４の端部面とを含み、第１の導波路は、第１の端部面および第２の端部面まで伸長し、複数の電線は、第３の端部面および／または第４の端部面まで伸長する。

【0011】

いくつかの実施形態において、熱光学位相変調モジュールは、第１の導波路および少なくとも１つの加熱要素を被覆するための被覆層をさらに含む。

【0012】

いくつかの実施形態において、分離層に面する基板の側部は、複数の側部熱絶縁溝の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝を設けられる。

【0013】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、１つの加熱要素を含み、基板の下部表面上への加熱要素の正射投影（orthographic projection）は長方形であり、基板の下部表面上への各側部熱絶縁溝の正射投影は長方形であり、複数の側部熱絶縁溝は、第１の側部熱絶縁溝と、第２の側部熱絶縁溝と、第３の側部熱絶縁溝と、第４の側部熱絶縁溝とを含み、
基板の下部表面上への加熱要素の正射投影の長辺、基板の下部表面上への第１の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺、および、基板の下部表面上への第２の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺は、第１の導波路の伸長方向に実質的に平行であり、
基板の下部表面上への第３の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺、および、基板の下部表面上への第４の側部熱絶縁溝の正射投影の長辺は、第１の導波路の伸長方向に実質的に直交する。

【0014】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの加熱要素は、複数の加熱要素を含み、基板の下部表面上への複数の加熱要素の正射投影は、基板の下部表面上への第１の導波路の正射投影の１つの側部または２つの側部に分布させられる。

【0015】

いくつかの実施形態において、加熱要素は、金属加熱要素、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、および赤外線加熱要素のうちのいずれか１つである。

【0016】

本開示の態様に従えば、提供されるのは、上記で説明された技術的解決法のうちのいずれか１つに従う熱光学位相変調モジュールを含む光学変調器である。

【0017】

この節において説明された内容は、本開示の実施形態の決定的または重要な特徴を識別することを意図されず、本開示の範囲を制限するために使用されないということが理解されるべきである。本開示の他の特徴は、後に続く説明によって容易に理解されることになる。

【0018】

本開示のより多くの詳細、特徴、および利点が、付随する図面を参照する、例示的な実施形態の、後に続く説明において開示される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略斜視図である。

【図2】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略上面視図である。

【図3】図１におけるＡ－Ａに沿った概略断面視図である。

【図4】図１におけるＢ－Ｂに沿った概略断面視図である。

【図5】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略斜視図である。

【図6】本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの概略上面視図である。

【図7】第１の端部面に平行な平面に沿ってとられた、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの断面視図である。

【図8】第１の端部面に平行な平面に沿ってとられた、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュールの断面視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

いくつかの例示的な実施形態のみが、下記で簡単に説明される。当業者により認識され得るように、説明される実施形態は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な手立てにおいて修正され得る。したがって、付随する図面、および説明は、制約的とではなく、本質的には例解的と考えられる。

【0021】

本開示の本発明者らは、関係付けられる当技術分野における熱光学位相変調モジュールの変調効率は、大きい熱損失に起因して、今なお理想的ではなく、光学変調器の変調効率の改善が、そうしてさらには制限されるということを認識している。

【0022】

このことに基づいて、本開示の実施形態は、熱光学位相変調モジュールの変調効率を改善し、ひいては、光学変調器の変調効率を改善するための、熱光学位相変調モジュールおよび光学変調器を提供する。

【0023】

図１、図２、図３、および図４において示されるように、本開示のいくつかの実施形態に従う熱光学位相変調モジュール１００は、基板１０１と、基板１０１の上に置かれる分離層１０２と、分離層１０２の上に置かれる第１の導波路１０４と、分離層１０２の上に置かれ、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において第１の導波路１０４と重ならない、少なくとも１つの加熱要素１０５（図面の実施形態において、１つの加熱要素１０５を含むように示される）とを含む。熱光学位相変調モジュール１００は、上部表面から下の方に伸長し、基板１０１を露出する、複数の側部熱絶縁溝１０６を設けられ、複数の側部熱絶縁溝１０６は、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５の周りに配置される。

【0024】

図１において示されるように、この実施形態において、熱光学位相変調モジュール１００は、第２の導波路１０３をさらに含む。第２の導波路１０３は、分離層１０２と第１の導波路１０４との間に置かれ、リッジ導波路構造を形成するために第１の導波路１０４に一体的に接続される。リッジ導波路は、低い基本モード遮断周波数、広い周波数帯域、および低いインピーダンスなどの一連の優秀な特性を有し、熱光学位相変調モジュール１００に応用されるときに、いっそう良好な性能を有し得る。

【0025】

本開示の実施形態において、分離層１０２から離れた基板１０１の側部表面が、その基板１０１の下部表面と定義され、分離層１０２に近いその基板１０１の側部表面が、その基板１０１の上側表面と定義され、基板１０１の下部表面から離れた熱光学位相変調モジュール１００の側部表面が、その熱光学位相変調モジュール１００の上部表面と定義される。

【0026】

熱光学位相変調モジュール１００の基礎的な作動原理は、第１の導波路１０４が、加熱要素１０５により加熱され、第１の導波路１０４およびその第１の導波路１０４の周辺区域の温度が上昇し、第１の導波路１０４の材料の屈折率が、そのことに従って、導波路においてライトフィールド（light field）の位相を変調する目的を達成するように変化することになるということである。

【0027】

本開示の実施形態の熱光学位相変調モジュール１００は、複数の側部熱絶縁溝１０６を、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５の周りに設けられる。複数の側部熱絶縁溝１０６は、熱が、第１の導波路１０４および第１の導波路１０４の近傍に、より集中されて伝導され得るように、囲まれた内部区域内の熱を、周辺環境に放散しないように変え得る。それゆえに、第１の導波路１０４の加熱効率は改善され得るものであり、そのことは以て、熱光学効果の原理に基づく熱光学位相変調モジュール１００の変調効率、および、熱光学位相変調モジュール１００を備える光学変調器の変調効率を改善する。

【0028】

図３および図４において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、分離層１０２に面する基板１０１の側部は、複数の側部熱絶縁溝１０６の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝１０９を設けられる。下部熱絶縁溝１０９が複数の側部熱絶縁溝１０６と連通しているので、熱光学位相変調モジュール１００の側部表面からの熱放散を低減し得るのみではなく、さらには、熱光学位相変調モジュール１００の下部部分からの熱放散を低減し得る、３次元区画空間が形成され、そのことは以て、第１の導波路１０４の加熱効率をさらに改善し、熱光学位相変調モジュール１００の変調効率をより良好にする。

【0029】

本開示の実施形態は、図１において示されるリッジ導波路構造の使用に制限されない。図５において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、図１における第２の導波路１０３を含まないことがあり、それでもなお、熱光学効果の原理に基づく位相変調機能を現実化するために、加熱要素１０５、その他を装備されることがある。

【0030】

図１において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、互いに対向して配置される第１の端部面１００ａおよび第２の端部面１００ｂと、互いに対向して配置される第３の端部面１００ｃおよび第４の端部面１００ｄとを含む。第１の導波路１０４は、第１の端部面１００ａおよび第２の端部面１００ｂまで伸長する。第１の端部面１００ａは、熱光学位相変調モジュール１００の入力側端部面として使用されることがあり、第２の端部面１００ｂは、熱光学位相変調モジュール１００の出力側端部面として使用されることがある。代替法として、第２の端部面１００ｂは、熱光学位相変調モジュール１００の入力側端部面として使用されることがあり、第１の端部面１００ａは、熱光学位相変調モジュール１００の出力側端部面として使用されることがある。第１の導波路１０４の具体的な形状は、定義されず、図において示される一定幅の細長片導波路に制限されない。第１の導波路は、さらには、スポットサイズ（spot size）の変調要件に従って、他の形状へと設計されることがある。例えば、第１の導波路の少なくとも一部は、その第１の導波路の伸長方向に沿った増大または減少する幅を伴う形状を有する。

【0031】

本開示の実施形態において、加熱要素１０５の数は、制限されず、１つまたは複数であることがある。図１において示されるように、１つの加熱要素１０５が存する。図６において示されるように、複数の加熱要素１０５（具体的には、この実施形態において２つ）が存するとき、複数の加熱要素１０５は、上面視図から視認されるときに、第１の導波路１０４の２つの側部に分布させられる。つまり、基板１０１の下部表面上への複数の加熱要素１０５の正射投影は、基板１０１の下部表面上への第１の導波路１０４の正射投影の２つの側部に分布させられる。複数の側部熱絶縁溝１０６は、第１の導波路１０４および複数の加熱要素１０５の周りに配置される。

【0032】

複数の加熱要素１０５は、第１の導波路１０４の両方の側部または１つの側部から第１の導波路１０４を加熱するように、要件に従って第１の導波路１０４の２つの側部または１つの側部に配置されることがある。側部熱絶縁溝１０６の数および配置は制限されない。複数の加熱要素１０５が存するとき、複数の側部熱絶縁溝１０６は、熱放散を最小化するために、第１の導波路１０４および複数の加熱要素１０５の周りに配置される。

【0033】

本開示において、加熱要素１０５および側部熱絶縁溝の、具体的な数、具体的な形状、および具体的な位置は、特に制限されない。図２において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、１つの加熱要素１０５が存し、基板１０１の下部表面上へのその加熱要素１０５の正射投影は長方形であり、基板１０１の下部表面上への各側部熱絶縁溝１０６の正射投影は、さらには長方形であり、４つの側部熱絶縁溝１０６、すなわち、第１の側部熱絶縁溝１０６ａ、第２の側部熱絶縁溝１０６ｂ、第３の側部熱絶縁溝１０６ｃ、および第４の側部熱絶縁溝１０６ｄが存する。基板１０１の下部表面上への加熱要素１０５の正射投影の長辺、基板１０１の下部表面上への第１の側部熱絶縁溝１０６ａの正射投影の長辺、および、基板１０１の下部表面上への第２の側部熱絶縁溝１０６ｂの正射投影の長辺は、第１の導波路１０４の伸長方向に実質的に平行であり、基板１０１の下部表面上への第３の側部熱絶縁溝１０６ｃの正射投影の長辺、および、基板１０１の下部表面上への第４の側部熱絶縁溝１０６ｄの正射投影の長辺は、第１の導波路１０４の伸長方向に実質的に直交する。ここで、「実質的に平行」は、所定の誤差レンジの中で、２つのものが互いに平行であると考えられるということを意味する。同様に、「実質的に直交」は、所定の誤差レンジの中で、２つのものが互いに直交すると考えられるということを意味する。この配置は、相対的に小型の構造を有し、熱光学位相変調モジュール１００のサイズを低減することを助長する。

【0034】

本開示の実施形態において、各側部熱絶縁溝１０６の、下の方の伸長方向は、基板１０１の下部表面と直角をなさなければならないということは、制限されるものではない。例えば、各側部熱絶縁溝１０６は、基板１０１の下部表面に相対的な所定の傾斜角度におけるものであることがあり、それでもなお、熱放散を低減するように効果的に機能し得る。いくつかの実施形態において、各側部熱絶縁溝１０６は、エッチング工程を使用することにより形成され、その各側部熱絶縁溝１０６の壁表面は、基板１０１の下部表面に相対的な所定のエッチング傾斜角度を呈し、そのことによって、側部熱絶縁溝１０６の、その側部熱絶縁溝１０６の長さ方向と直角をなす縦断面は、総体として逆台形形状を有する。

【0035】

本開示の実施形態において、加熱要素１０５の具体的な種類は制限されない。例えば、加熱要素は、金属加熱要素（ニッケル・クロム合金から作製される薄膜抵抗器など）、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、赤外線加熱要素、その他であることがある。

【0036】

本開示のいくつかの実施形態において、図１および図２において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、分離層１０２の上に置かれ、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において、第１の導波路１０４および複数の側部熱絶縁溝１０６のうちのどれとも重ならない、少なくとも１つの加熱要素１０５に接続される複数の電線１０７をさらに含む。複数の電線１０７は、それらが第１の導波路１０４および各側部熱絶縁溝１０６を回避する限りにおいて、要件に従って、第３の端部面および／または第４の端部面まで伸長することがある。図１において示されるように、この実施形態において、２つの電線１０７に接続される１つの加熱要素１０５が存し、２つの電線１０７は、第３の端部面まで伸長する。加熱要素１０５が動作しているとき、２つの電線１０７は、電力供給部の正および負端子にそれぞれ接続される。電線１０７は、金、銅、およびアルミニウムなどの、より良好な伝導率を伴う金属から作られることがある。

【0037】

図７において示されるように、本開示のいくつかの実施形態において、加熱要素１０５は、第２の導波路１０３の上側表面の上に形成される。図８において示されるように、本開示のいくつかの他の実施形態において、加熱要素１０５は、分離層１０２の上側表面の上に形成されることがあり、基板１０１の下部表面と直角をなす方向において第２の導波路１０３と重ならない。これらの実施形態において、加熱要素１０５は、熱を第１の導波路１０４に間接的に伝達することがある。

【0038】

本開示のいくつかの実施形態において、図７および図８において示されるように、熱光学位相変調モジュール１００は、被覆層１０８をさらに含む。被覆層１０８は、第１の導波路１０４および少なくとも１つの加熱要素１０５を被覆する。加えて、被覆層１０８は、さらには、電線１０７または電線１０７の一部を被覆することがある。１つの実施形態において、被覆層１０８は、第２の導波路１０３、第１の導波路１０４、加熱要素１０５、および電線１０７を全体的に被覆する。複数の側部熱絶縁溝１０６は、被覆層１０８を通って下の方に貫通するということが理解され得る。

【0039】

本開示のいくつかの実施形態において、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３は、同じ材料から作られ、そうして、ｎ１と定義される同じ屈折率を有し、被覆層１０８の屈折率は、ｎ２と定義され、分離層１０２の屈折率は、ｎ３と定義される。いくつかの実施形態において、上記の層の屈折率は、ｎ１＞ｎ２、およびｎ１＞ｎ３を満足させる。分離層１０２の屈折率および被覆層１０８の屈折率は、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３の屈折率未満であり、そのことによって、光は、リッジ導波路の上記の利点を達成するように、リッジ導波路内での伝送することのために大部分が閉じ込められ得る。

【0040】

本開示の実施形態において、熱光学位相変調モジュール１００の各層の材料は、具体的には制限されない。例えば、基板１０１の主材料は、ケイ素であることがあり、分離層１０２の主材料は、二酸化ケイ素であることがあり、被覆層１０８の主材料は、二酸化ケイ素であることがあり、第１の導波路１０４および第２の導波路１０３の主材料は、ニオブ酸リチウム、二酸化ケイ素、重合体、その他であることがある。

【0041】

本開示の実施形態は、さらには、前述の実施形態のうちのいずれか１つに従う熱光学位相変調モジュール１００を含む光学変調器を提供する。光学変調器の具体的な製品種類は制限されず、例えば、その光学変調器は、電気光学変調器、音響光学変調器、磁気光学変調器、電界吸収型変調器、その他であることがある。本開示の実施形態の熱光学位相変調モジュール１００は、光学変調器におけるバイアス変調モジュールとして使用され、他の位相変調モジュールとともに、光の変調を共同で達成することがある。

【0042】

熱光学位相変調モジュール１００は、熱光学効果の原理に基づく高い変調効率を有するので、熱光学位相変調モジュール１００を備える光学変調器の変調効率が、さらには高い。

【0043】

本明細書において使用される際、用語「基板」は、切断されたウェハの基板を指すことがあり、または、切断されないウェハの基板を指すことがある。用語「層」は、膜を含んでおり、別段に指定されない限り、垂直または水平厚さを指示すると解されるべきではないということが理解されるべきである。

【0044】

この説明において、「中心」、「縦」、「横」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上側」、「下側」、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」、「内方」、「外方」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、および「円周方向」などの用語により指し示される、向き、または位置的関係性、または寸法は、付随する図面を基にして示される向き、または位置的関係性、または寸法であり、これらの用語は、言及される装置または要素が、個別の向きを有し、個別の向きにおいて構築され動作させられなければならないということを指示または示唆することよりもむしろ、ただ単に説明の容易さのために使用され、それゆえに、本開示の保護の範囲を制限すると解されるべきではないということが理解されるべきである。

【0045】

加えて、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、ただ単に説明的目的のためのものであり、相対的重要性を指示もしくは示唆する、または、指示される技術的特徴の数を暗黙に指示すると解されるべきではない。そうして、「第１の」、「第２の」、および「第３の」によって定義される特徴は、明示的または暗黙に１つまたは複数の特徴を含むことがある。本開示の説明において、用語「複数の」は、別段に明示的および具体的に定義されない限り、２つ以上を意味する。

【0046】

本開示において、別段に明確に説述または定義されない限り、「装着する」、「接続」、「接続される」、および「固定する」などの用語は、幅広く解釈されるべきであり、例えば、それらの用語は、固定された接続、取り外し可能な接続、もしくは一体化された接続であることがあり、機械的接続、もしくは電気的接続、もしくは通信であることがあり、直接的な接続、もしくは、中間媒体の手段による間接的な接続であることがあり、または、２つの要素の間の内部通信、もしくは、２つの要素の間の相互作用であることがある。通常の当業者にとって、本開示における上記の用語の具体的な意味合いは、具体的な状況に従って理解され得る。

【0047】

本開示において、別段に明確に説述または制限されない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上方」または「下方」にあることの表現は、第１の特徴が第２の特徴と直接的に接触しているという事例を含むことがあり、さらには、第１の特徴および第２の特徴が、直接的に接触しているのではなく、それらの第１の特徴および第２の特徴の間の別の特徴を介して接触させられるという事例を含むことがある。さらにまた、第１の特徴が第２の特徴の「上の方」、「上方」、または「上」にあることは、第１の特徴がちょうどもしくは斜めに第２の特徴の上方にあるという事例を含み、またはただ単に、第１の特徴が第２の特徴よりも高い高度にあるということを指示する。第１の特徴が第２の特徴の「下方」、「下」、または「下手」にあることは、第１の特徴がちょうどもしくは斜めに第２の特徴の下方にあるという事例を含み、またはただ単に、第１の特徴が第２の特徴よりも低い高度にあるということを指示する。

【0048】

この説明は、本開示を実現するために使用され得る多くの異なる実現形態または例を提供する。これらの異なる実現形態または例は、純粋に例解的であり、決して本開示の保護の範囲を制限することを意図されないということが理解されるべきである。本開示の説明の開示を基にして、当業者は、様々な変更または置換を着想することができることになる。すべてのこれらの変更または置換は、本開示の保護の範囲に該当するものとする。それゆえに、本開示の保護の範囲は、特許請求の範囲の保護の範囲に服するものとする。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱光学位相変調モジュールであって、
基板と、
前記基板の上に置かれる分離層と、
前記分離層の上に置かれる第１の導波路と、
前記分離層の上に置かれ、前記基板の下部表面と直角をなす方向において前記第１の導波路と重ならない、少なくとも１つの加熱要素（heating element）とを含み、
前記熱光学位相変調モジュールは、上部表面から下の方に伸長し、前記基板を露出する、複数の側部熱絶縁溝を設けられ、前記複数の側部熱絶縁溝は、前記第１の導波路および前記少なくとも１つの加熱要素の周りに配置される、
熱光学位相変調モジュール。

【請求項2】

前記分離層と前記第１の導波路との間に置かれ、リッジ導波路（ridge waveguide）構造を形成するために前記第１の導波路に一体的に接続される、第２の導波路
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項3】

前記少なくとも１つの加熱要素は、前記分離層の上側表面の上に形成され、前記基板の前記下部表面と直角をなす前記方向において前記第２の導波路と重ならない、
請求項２に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項4】

前記少なくとも１つの加熱要素は、前記第２の導波路の上側表面の上に形成される、
請求項２に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項5】

前記分離層の上に置かれ、前記基板の前記下部表面と直角をなす前記方向において、前記第１の導波路および前記複数の側部熱絶縁溝のうちのどれとも重ならない、前記少なくとも１つの加熱要素に接続される複数の電線
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項6】

前記熱光学位相変調モジュールは、互いに対向して配置される第１の端部面および第２の端部面と、互いに対向して配置される第３の端部面および第４の端部面とを含み、前記第１の導波路は、前記第１の端部面および前記第２の端部面まで伸長し、前記複数の電線は、前記第３の端部面および／または前記第４の端部面まで伸長する、
請求項５に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項7】

前記第１の導波路および前記少なくとも１つの加熱要素を被覆するための被覆層
をさらに含む、請求項１に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項8】

前記分離層に面する前記基板の側部は、前記複数の側部熱絶縁溝の下部部分を互いに連通させるための下部熱絶縁溝を設けられる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項9】

前記少なくとも１つの加熱要素は、１つの加熱要素を含み、前記基板の前記下部表面上への前記加熱要素の正射投影（orthographic projection）は長方形であり、前記基板の前記下部表面上への各側部熱絶縁溝の正射投影は長方形であり、前記複数の側部熱絶縁溝は、第１の側部熱絶縁溝と、第２の側部熱絶縁溝と、第３の側部熱絶縁溝と、第４の側部熱絶縁溝とを含み、
前記基板の前記下部表面上への前記加熱要素の前記正射投影の長辺、前記基板の前記下部表面上への前記第１の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺、および、前記基板の前記下部表面上への前記第２の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺は、前記第１の導波路の伸長方向に実質的に平行であり、 前記基板の前記下部表面上への前記第３の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺、および、前記基板の前記下部表面上への前記第４の側部熱絶縁溝の前記正射投影の長辺は、前記第１の導波路の前記伸長方向に実質的に直交する、
請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項10】

前記少なくとも１つの加熱要素は、複数の加熱要素を含み、前記基板の前記下部表面上への前記複数の加熱要素の正射投影は、前記基板の前記下部表面上への前記第１の導波路の正射投影の１つの側部または２つの側部に分布させられる、
請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項11】

前記加熱要素は、金属加熱要素、セラミック加熱要素、ナノ材料加熱要素、微結晶加熱要素、および赤外線加熱要素のうちのいずれか１つである、請求項８に記載の熱光学位相変調モジュール。

【請求項12】

請求項１から７のいずれか一項に記載の熱光学位相変調モジュールを含む光学変調器。

【国際調査報告】