特表 2024-538466 電気光学変調器

(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】2024-10-22

(54)【発明の名称】電気光学変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20241015BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024526675

(86)(22)【出願日】2022-11-08

(85)【翻訳文提出日】2024-05-31

(86)【国際出願番号】 EP2022081166

(87)【国際公開番号】W WO2023083826

(87)【国際公開日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】2116110.4

(32)【優先日】2021-11-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522074936

【氏名又は名称】スマート フォトニクス ホールディングス ビー．ブイ．

(71)【出願人】

【識別番号】524091630

【氏名又は名称】ネーデルランゼ オルハニサティー フール ヴェッテン スハッペライク オンデルゾーク （エンウェーオー）

(71)【出願人】

【識別番号】521292803

【氏名又は名称】テフニーシェ ユニヴェルシテイト アイントホーフェン

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】メイガン，アレゾウ

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB04

2K102BC04

2K102CA05

2K102DA04

2K102DC05

2K102EA02

2K102EA12

2K102EB20

2K102EB28

(57)【要約】

光集積回路に対する電気光学変調器。電気光学変調器は、基板、基板の第１の部分の上の第１の導波管、第１の電極、基板の第２の部分の上の第２の導波管、及び第２の電極を含む。第１の電極と第２の電極間の第１の電気インピーダンス値は、第１の電極と第２の電極間の第２の電気インピーダンス値と異なる。第１の電気インピーダンス値は、第１の導波管の光伝播軸に垂直な第１の軸に沿っている。第２の電気インピーダンス値は、第１の導波管の光伝播軸に垂直な第２の軸に沿っている。第１の軸は、第１の導波管の光伝播軸に沿って第２の軸から離隔している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光集積回路に対する電気光学変調器であって、
基板と、
前記基板の第１の部分の上の第１の導波管と、
第１の電極と、
前記基板の第２の部分の上の第２の導波管と、
第２の電極と、を含み
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の電気インピーダンス値は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の第２の電気インピーダンス値と異なり、前記第１の電気インピーダンス値は、前記第１の導波管の光伝播軸に垂直な第１の軸に沿っており、前記第２の電気インピーダンス値は、前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直な第２の軸に沿っており、前記第１の軸は、前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第２の軸から離隔している、前記電気光学変調器。

【請求項2】

前記第１の導波管は、
光入力と、
光出力と、を備え、
前記第２の導波管は、
光入力と、
光出力と、を備え、
前記第１の電気インピーダンス値は、前記第１の導波管の前記光入力に対応する第１の電極の部分と、前記第２の導波管の光入力に対応する前記第２の電極の部分との間にあり、前記第２の電気インピーダンス値は、前記第１の導波管の前記光出力に対応する前記第１の電極の部分と、前記第２の導波管の前記光出力に対応する前記第２の電極の部分との間にある、請求項１に記載の電気光学変調器。

【請求項3】

ｉ）前記第１の導波管の前記光入力に対応する前記第１の電極の前記部分と、前記第２の導波管の前記光入力に対応する前記第２の電極の前記部分は、対向する電極面である、または
ｉｉ）前記第１の導波管の前記光出力に対応する前記第１の電極の前記部分と、前記第２の導波管の前記光出力に対応する前記第２の電極の前記部分は、対向する電極面である、請求項２に記載の電気光学変調器。

【請求項4】

前記第１の電気インピーダンス値の大きさが前記第２の電気インピーダンス値の大きさと異なる、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項5】

前記第１の電気インピーダンス値は前記第２の電気インピーダンス値よりも大きいかまたは小さい、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項6】

前記第１の導波管がテーパ状である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項7】

第３の軸に沿った前記第１の導波管の第１の部分のサイズが、前記第３の軸に平行な第４の軸に沿った前記第１の導波管の第２の部分のサイズよりも小さく、前記第３の軸及び前記第４の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第３の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第４の軸から離隔している、請求項６に記載の電気光学変調器。

【請求項8】

ｉ）前記第３の軸及び前記第４の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板の表面と平行である、または
ｉｉ）前記第３の軸及び前記第４の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項７に記載の電気光学変調器。

【請求項9】

第５の軸に沿った前記第１の導波管の前記第１の部分のサイズが、前記第５の軸に平行な第６の軸に沿った前記第１の導波管の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第５の軸及び前記第６の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第５の軸及び前記第６の軸はそれぞれ前記第３の軸に垂直であり、前記第５の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第６の軸から離隔している、請求項７または８に記載の電気光学変調器。

【請求項10】

前記第２の導波管がテーパ状である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項11】

第７の軸に沿った前記第２の導波管の第１の部分のサイズが、第８の軸に平行な前記第８の軸に沿った前記第２の導波管の第２の部分のサイズよりも小さく、前記第７の軸及び前記第８の軸はそれぞれ前記第２の導波管の光伝播軸に垂直であり、前記第７の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第８の軸から離隔している、請求項１０に記載の電気光学変調器。

【請求項12】

ｉ）前記第７の軸及び前記第８の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の表面と平行である、または
ｉｉ）前記第７の軸及び前記第８の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項１１に記載の電気光学変調器。

【請求項13】

第９の軸に沿った前記第２の導波管の前記第１の部分のサイズが、前記第９の軸に平行な第１０の軸に沿った前記第２の導波管の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第９の軸及び前記第１０の軸はそれぞれ前記第２の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第９の軸及び前記第１０の軸は前記第７の軸及び前記第８の軸に垂直であり、前記第９の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第１０の軸から離隔している、請求項１１または１２に記載の電気光学変調器。

【請求項14】

前記第１の電極がテーパ状である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項15】

第１１の軸に沿った前記第１の電極の第１の部分のサイズが、前記第１１の軸に平行な第１２の軸に沿った前記第１の電極の第２の部分のサイズよりも小さく、前記第１１の軸及び前記第１２の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第１１の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第１２の軸から離隔している、請求項１４に記載の電気光学変調器。

【請求項16】

ｉ）前記第１１の軸及び前記第１２の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板の表面と平行である、または
ｉｉ）前記第１１の軸及び前記第１２の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項１５に記載の電気光学変調器。

【請求項17】

第１３の軸に沿った前記第１の電極の前記第１の部分のサイズが、第１４の軸に沿った前記第１の導波管の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第１３の軸は、前記第１４の軸に平行で、前記第１３の軸及び前記第１４の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第１３の軸及び前記第１４の軸はそれぞれ前記第１１の軸に垂直であり、前記第１４の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第１３の軸から離隔している、請求項１５または１６に記載の電気光学変調器。

【請求項18】

前記第２の電極がテーパ状である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項19】

第１５の軸に沿った前記第２の電極の第１の部分のサイズが、第１６の軸に沿った前記第２の電極の第２の部分のサイズよりも小さく、前記第１５の軸及び前記第１６の軸はそれぞれ前記第２の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第１５の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第１６の軸から離隔している、請求項１８に記載の電気光学変調器。

【請求項20】

ｉ）前記第１５の軸及び前記第１６の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の表面と平行である、または
ｉｉ）前記第１５の軸及び前記第１６の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項１９に記載の電気光学変調器。

【請求項21】

第１７の軸に沿った前記第２の電極の前記第１の部分のサイズが、第１８の軸に沿った前記第２の電極の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第１７の軸及び前記第１８の軸はそれぞれ前記第２の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第１７の軸及び前記第１８の軸はそれぞれ、前記第１５の軸に垂直であり、前記第１８の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第１７の軸から離隔している、請求項１９または２０に記載の電気光学変調器。

【請求項22】

前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記第１の軸に沿った第１の分離が、前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記第２の軸に沿った第２の分離と異なる、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項23】

前記第１の分離は前記第２の分離よりも小さいまたは大きい、請求項２２に記載の電気光学変調器。

【請求項24】

前記第１の導波管は、真性半導体の第１の部分を含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項25】

前記第１の導波管は、
前記基板と接触しているｎ型半導体の第１の部分と、
前記ｎ型半導体の第１の部分の上の前記真性半導体の第１の部分と、
前記真性半導体の第１の部分の上の第１のｐ型半導体の第１の部分と、
前記第１のｐ型半導体の前記第１の部分上にある第２のｐ型半導体の第１の部分と、を含む、請求項２４に記載の電気光学変調器。

【請求項26】

前記第１の導波管は、
前記基板と接触しているｎ型半導体の第１の部分と、
前記ｎ型半導体の第１の部分の上の前記真性半導体の第１の部分と、
前記真性半導体の前記第１の部分の上のｎ型半導体の第２の部分と、
前記第１のｎ型半導体または第２のｎ型半導体の前記第２の部分の上にあるｐ型半導体の第１の部分と、を含む、請求項２４に記載の電気光学変調器。

【請求項27】

前記第１の導波管または前記第２の導波管のうちの少なくとも１つはそれぞれ、
前記基板と接触しているｎ型半導体の部分と、
前記ｎ型半導体の前記部分の上のｐ型半導体の部分と、を含む、請求項１から２４のいずれかに記載の電気光学変調器。

【請求項28】

前記真性半導体の第１の部分がテーパ状になっている、請求項２４から２６までのいずれか、または請求項２４に従属する請求項２７に記載の電気光学変調器。

【請求項29】

第１９の軸に沿った前記真性半導体の第１の部分の第１の部分のサイズが、前記第１９の軸に平行な第２０の軸に沿った前記真性半導体の第１の部分の第２の部分のサイズと異なり、前記第１９の軸及び前記第２０の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第１９の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第２０の軸から離隔している、請求項２８に記載の電気光学変調器。

【請求項30】

ｉ）前記第１９の軸及び前記第２０の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板表面と平行である、または
ｉｉ）前記第１９の軸及び前記第２０の軸はそれぞれ、前記第１の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項２９に記載の電気光学変調器。

【請求項31】

第２１の軸に沿った前記真性半導体の第１の部分の前記第１の部分のサイズは、前記第２１の軸に平行な第２２の軸に沿った前記真性半導体の第１の部分の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第２１の軸及び前記第２２の軸はそれぞれ前記第１の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第２１の軸及び前記第２２の軸はそれぞれ前記第２０の軸に垂直であり、前記第２１の軸は前記第１の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第２２の軸から離隔している、請求項２９または３０のいずれかに記載の電気光学変調器。

【請求項32】

前記第２の導波管は、真性半導体の第２の部分を含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項33】

前記第２の導波管は、
前記基板と接触しているｎ型半導体の第３の部分と、
前記ｎ型半導体の第３の部分の上の前記真性半導体の第２の部分と、
前記真性半導体の第２の部分の上の前記第１のｐ型半導体の第２の部分と、
前記第１のｐ型半導体の前記第２の部分の上にある前記第２のｐ型半導体の第２の部分と、を含む、請求項３２に記載の電気光学変調器。

【請求項34】

前記第２の導波管は、
前記基板と接触しているｎ型半導体の第３の部分と、
前記ｎ型半導体の第３の部分の上の前記真性半導体の第２の部分と、
前記真性半導体の第２の部分の上のｎ型半導体の第４の部分と、
前記ｎ型半導体の前記第２の部分の上にあるｐ型半導体の第２の部分と、を含む、請求項３２に記載の電気光学変調器。

【請求項35】

前記第２の導波管は、
前記基板と接触しているｎ型半導体の部分と、
前記ｎ型半導体の部分の上のｐ型半導体の部分と、を含む、請求項１から３２のいずれかに記載の電気光学変調器。

【請求項36】

前記真性半導体の第２の層がテーパ状になっている、請求項３２から３４のいずれか、または請求項３２に従属する請求項３５に記載の電気光学変調器。

【請求項37】

第２３の軸に沿った前記真性半導体の第２の部分の第１の部分のサイズは、前記第２３の軸に平行な第２４の軸に沿った前記真性半導体の第２の部分の第２の部分のサイズよりも小さく、前記第２３の軸及び前記第２４の軸はそれぞれ前記第２の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第２３の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第２４の軸から離隔している、請求項３６に記載の電気光学変調器。

【請求項38】

ｉ）前記第２３の軸及び前記第２４の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の表面と平行である、または
ｉｉ）前記第２３の軸及び前記第２４の軸はそれぞれ、前記第２の導波管に最も近い前記基板の前記表面に対して垂直である、請求項３７に記載の電気光学変調器。

【請求項39】

第２５の軸に沿った前記真性半導体の第２の部分の前記第１の部分のサイズは、前記第２５の軸に平行な第２６の軸に沿った前記真性半導体の第２の部分の前記第２の部分のサイズよりも小さく、前記第２５の軸及び前記第２６の軸はそれぞれ前記第２の導波管の前記光伝播軸に垂直であり、前記第２５の軸及び前記第２６の軸はそれぞれ前記第２４の軸に垂直であり、前記第２５の軸は前記第２の導波管の前記光伝播軸に沿って前記第２６の軸から離隔している、請求項３７または３８に記載の電気光学変調器。

【請求項40】

前記基板は、
半絶縁体層と、
前記半絶縁体層上のｎ型半導体層と、を含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項41】

前記第１の電極は前記第１の導波管または前記基板のうちの少なくとも１つの上にある、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項42】

前記第１の電極が前記第１の導波管または前記基板の少なくとも１つと接触している、請求項４１に記載の電気光学変調器。

【請求項43】

前記第２の電極は前記第２の導波管または前記基板のうちの少なくとも１つの上にある、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項44】

前記第２の電極が前記第２の導波管または前記基板の少なくとも１つと接触している、請求項４３に記載の電気光学変調器。

【請求項45】

第３の電極を含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項46】

前記第３の電極が、前記第１の導波管、前記第２の導波管、または前記基板の少なくとも１つの上にある、請求項４５に記載の電気光学変調器。

【請求項47】

前記第３の電極が前記第１の導波管、前記第２の導波管または前記基板の少なくとも１つと接触している、請求項４６に記載の電気光学変調器。

【請求項48】

前記第１の電極、前記第２の電極、または前記第３の電極のうち少なくとも１つが前記第１の導波管及び前記第２の導波管と接触している、請求項４７に記載の電気光学変調器。

【請求項49】

前記第３の電極がテーパ状である、請求項４５から４８のいずれかに記載の電気光学変調器。

【請求項50】

前記第１の電極と接触している前記第１の導波管の面は、前記第２の電極と接触している前記第２の導波管の面と実質的に同一平面上にある、請求項４２及び４４に記載の電気光学変調器。

【請求項51】

前記第１の導波管は、前記第１の電極と前記基板の前記第１の部分との間にある、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項52】

前記第２の導波管は、前記第２の電極と前記基板の前記第２の部分との間にある、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項53】

前記第１の電極と前記基板の前記第１の部分との間の第１の距離は、前記第２の電極と前記基板の前記第２の部分との間の第２の距離と実質的に同一であり、前記第１の距離及び前記第２の距離は各々、前記第１の導波管の光伝播軸に垂直である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項54】

前記第１の導波管と前記第２の導波管との間に電気絶縁体を備える、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項55】

前記第１の導波管と前記第２の導波管との間に流体、気体、または空気のうちの少なくとも１つを備える、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項56】

前記第１の導波管が、１μｍ～５０μｍの間だけ前記第２の導波管から離隔される、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項57】

前記第１の導波管及び前記第２の導波管のうちの少なくとも１つの長さは、前記第１の導波管及び前記第２の導波管のそれぞれの前記光伝播軸に沿って０．５ｍｍ～５ｍｍの間である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項58】

前記第１の導波管は、前記光伝播軸に垂直に、及び前記第１の電極と前記基板の前記第１の部分との間の距離に垂直に取られた幅において０．５μｍ～５μｍの間である、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項59】

前記第１の導波管または前記第２の導波管のうちの少なくとも１つは、ＩｎＰを含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項60】

前記第１の電極または前記第２の電極のうちの少なくとも１つは金を含む、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項61】

前記第１の電極と前記第２の電極との間に誘電材料を備える、いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器。

【請求項62】

いずれかの先行請求項に記載の電気光学変調器を備える、光集積回路。

【請求項63】

前記基板と前記第１の電極または前記第２の電極のうちの少なくとも１つとの間で電位差を適用するように構成される、請求項６２に記載の光集積回路。

【請求項64】

前記第１の電極と前記第２の電極との間で第１の電位差または第２の電位差を適用するように構成される、請求項６２または６３に記載の光集積回路。

【請求項65】

光源と、
前記光源からの光を分割し、分割した後に、前記第１の導波管及び前記第２の導波管に前記光を方向付ける光学スプリッタと、
前記第１の導波管からの光及び前記第２の導波管からの光を結合する光学コンバイナと、を備える、請求項６２から６４のいずれかに記載の光集積回路。

【請求項66】

前記光源は、半導体レーザである、請求項６５に記載の光集積回路。

【請求項67】

前記第１の電極と前記光源との間に電気絶縁体を備える、請求項６５または６６に記載の光集積回路。

【請求項68】

電気光学変調のためのシステムであって、
請求項６４に記載の、または請求項６４に従属するときに請求項６５～６７のいずれかに記載の光集積回路と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記基板と前記第１の電極または前記第２の電極の少なくとも１つとの間で電位差を適用し、
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記第１の電位差を適用することと、前記第２の電位差を適用することとを切り替える、ように構成される、前記システム。

【請求項69】

前記第１の電位差と前記第２の電位差との間のボルトにおける差は、前記第１の導波管を通じて伝播する光が１８０°だけ前記第２の導波管を通じて伝播する光から位相シフトされるようなものである、請求項６８に記載の電気光学変調のためのシステム。

【請求項70】

請求項６８または６９に記載のシステムを使用して光学信号を変調する方法であって、
前記光源が入力光学信号を生成することと、
前記光学スプリッタが少なくとも第１の光学信号及び第２の光学信号に前記入力光学信号を分割することと、
前記コントローラが前記基板と前記第１の電極または前記第２の電極のうちの少なくとも１つとの間で電位差を適用することと、
前記コントローラが前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記第１の電位差を適用することと、
前記光学コンバイナが前記第１の導波管からの第１の光学信号及び前記第２の導波管からの第２の光学信号を結合して、出力光学信号を出力することと、
前記コントローラが前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記第１の電位差を適用することから、代わりに前記第２の電位差を適用することに切り替えて、前記結合された光学信号の強度を変化させることと、を含む、前記方法。

【請求項71】

請求項１から６１のいずれかに記載の電気光学変調器を製造する方法であって、
前記基板を設けることと、
前記基板の前記第１の部分上で前記第１の導波管を少なくとも部分的に形成することと、
前記基板の前記第２の部分上で前記第２の導波管を少なくとも部分的に形成することと、
前記第１の電極を少なくとも部分的に形成することと、
前記第２の電極を少なくとも部分的に形成することと、を含む、前記方法。

【請求項72】

前記基板は、前記電気光学変調器を含む光集積回路に対してモノリスである、請求項７１に記載の製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

電気信号を印加することによって光学信号の強度を変調するために電気光学変調器が使用される。これは、例えば、光学通信システム及び光学システムに対して、電気信号を光学信号に変換することを可能にする。光学信号のより高速の変調は、より正確な光学データ伝送及びより高速の光学データ伝送を可能にすることができる。

【0002】

様々な機能を実行するために、光集積回路（ＰＩＣ）において半導体構造が使用され得る。ＰＩＣに対する改善された電気光学変調器を提供することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】例による例示的な電気光学変調器の一部の面１００Ａの断面図及び面１００Ｂの断面図を概略的に示す。

【図2】図１の電気光学変調器の一部の平面図を概略的に示す。

【図3】図１の電気光学変調器の一部の側面図を概略的に示す。

【図4】さらなる例による例示的な電気光学変調器の一部の面４００Ａの断面図及び面４００Ｂの断面図を概略的に示す。

【図5】図４の電気光学変調器の一部の平面図を概略的に示す。

【図6】図４の電気光学変調器の一部の側面図を概略的に示す。

【図7】さらなる例による例示的な電気光学変調器の一部の面７００Ａの断面図及び面７００Ｂの断面図を概略的に示す。

【図8】図７の電気光学変調器の一部の平面図を概略的に示す。

【図9】図７の電気光学変調器の一部の側面図を概略的に示す。

【図10】異なる例による異なる電気光学変調器の一部の断面図を概略的に示す。

【図11】異なる例による異なる電気光学変調器の一部の断面図を概略的に示す。

【図12】異なる例による異なる電気光学変調器の一部の断面図を概略的に示す。

【図13】異なる例による異なる電気光学変調器の一部の断面図を概略的に示す。

【図14】例による電位差の適用を概略的に示す。

【図15】例による光集積回路の平面図を概略的に示す。

【図16】さらなる例による光集積回路の平面図を概略的に示す。

【図17】例による電気光学変調のためのシステムの平面図を概略的に示す。

【図18】例による光学信号を変調する方法を例示する。

【図19】例による電気光学変調器を製造する方法を例示する。

【図20】さらなる例による、共平面導波管（ＣＰＷ）構成を有する電気光学変調器を概略的に例示する。

【図21】さらなる例に従った、容量負荷（ＣＬ）構成を有する電気光学変調器を概略的に例示する。

【発明を実施するための形態】

【0004】

説明する例では、電気光学変調器は、１つ以上の導波管の光伝播軸に沿った異なる位置で、電気インピーダンス値が異なるように構成される。そうする際に、電気光学変調器は、例えばＭａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器（ＭＺＭ）（さらに後述）として機能することができ、また、例えば入力電気インピーダンス値が出力電気インピーダンス値と異なるように、光伝播軸に沿って電気インピーダンス値を変更することもできる。したがって、ＭＺＭからの出力の電気インピーダンスを変更するために別個のコンポーネントを使用する公知のシステムと比較して、電気光学変調器がこのような二重の機能を備えているため、本明細書で説明する例のＰＩＣは、たとえば基板におけるそのフットプリントをより小さくすることができる。

【0005】

本明細書で説明される例は、ＰＩＣにおける使用のための電気光学変調器に関連する。より具体的には、本明細書で説明される例は、電気信号に応答して光学信号を変調する半導体構造を含む。変調器の第１の導波管と第２の導波管との間の有効な光学経路長における差を変調すること、及び各導波管からの出力を結合及び干渉することは、建設的な干渉及び破壊的な干渉に起因して、出力の強度の変調を可能にする。第１の導波管と第２の導波管との間の有効な光学経路長における差を変調することは、電気光学効果に起因して、第１の導波管にわたって適用される電位差と第２の導波管にわたって適用される電位差との間の差を変調することによって達成される。いくつかの例では、電気光学変調器は、Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器である。Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器は、高速な変調速度及び大きな光学的消光を与える。

【0006】

本明細書で説明する例の一般的な紹介では、図１～図３を参照すると、ＰＩＣに対する電気光学変調器１００は、基板１５０と、基板の第１の部分の第１の導波管１３０と、基板の第２の部分の第２の導波管１４０と、第１の電極１１４と、第２の電極１２４とを含む。第１の電極と第２の電極間の第１の電気インピーダンス値は、第１の電極と第２の電極間の第２の電気インピーダンス値と異なる。第１の電気インピーダンス値は、第１の導波管Ｌ１０１の光伝播軸Ｌ１０１に垂直な第１の軸（例えば、平面１００Ａの軸）に沿っており、第２の電気インピーダンス値は、第１の導波管Ｌ１０１の光伝播軸Ｌ１０１に垂直な第２の軸（例えば、平面１００Ｂの軸）に沿っている。第１の軸は、第１の導波管１３０の光伝播軸Ｌ１０１に沿って第２の軸から離隔している。いくつかの例では、第１の電気インピーダンス値は第２の電気インピーダンス値よりも大きく、他の例では、第１の電気インピーダンス値は第２の電気インピーダンス値よりも小さい。電気インピーダンス値は、対応する軸に沿って取得され得るか、または測定可能であり、当業者は、電気インピーダンス値を測定、予測、またはモデル化する方法を理解するであろう。例では、電気光学変調器は、第１の導波管の入力及び第２の導波管の入力における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値が、それぞれ、第１の導波管の出力及び第２の導波管の出力における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値とそれぞれ異なるように、例えば、それよりも大きいかまたは小さいものになるように、構成される。そのような例のいくつかは図１～図３に示されており、対応する参照符号はこの段落の前の部分で提示されているが、図１～図３に関連して説明されている少なくともいくつかの特徴は、後で説明するさらなる例にも当てはまることを理解する必要がある。

【0007】

当業者は、電気インピーダンス値を複素数として表し、電気インピーダンス値の大きさを実数として表し、電気インピーダンス値と電気インピーダンス値の大きさの両方にオーム（Ω）の単位を使用することが理解される。いくつかの例では、第１の電気インピーダンス値の大きさは、第２の電気インピーダンス値の大きさと異なる。電気インピーダンス値は複素数として表現されるため、他の例では、第１の電気インピーダンス値は第２の電気インピーダンス値とは異なるが、第１の電気インピーダンス値の大きさは第２の電気インピーダンス値の大きさと同じである。

【0008】

いくつかの例では、第１の導波管と第２の導波管の両方が、それぞれ光入力と光出力を含む。光は、各導波管の光入力から光出力まで少なくとも部分的に伝播する。いくつかの例では、各々の光入力または光出力に対して、導波管の光入力部分及び／または光出力部分に対応する（たとえば、同じ平面に位置する）電極の部分がある。いくつかの例では、第１の電気インピーダンス値は、第１の導波管の光入力に対応する第１の電極の部分と、第２の導波管の光入力に対応する第２の電極の部分との間にある。同様に、第２の電気インピーダンス値は、第１の導波管の光出力に対応する第１の電極の部分と、第２の導波管の光出力に対応する第２の電極の部分との間にある。

【0009】

第１の導波管の光入力に対応する第１の電極の部分と、第２の導波管の光入力に対応する第２の電極の部分は、例えば、互いに対向する電極面であり、言い換えれば、第１の電極の表面の一部が第２の電極の表面の一部の方に向いているか、または対向している。同様に、第１の導波管の光出力に対応する第１の電極の部分と、第２の導波管の光出力に対応する第２の電極の部分は、例えば互いに対向する電極面である。電極表面のこのような部分は、各々がそれぞれの電極表面の点であることができる、例えば、第１の電極の部分は第１の電極の表面の点であり、第２の電極の部分は第２の電極の表面の点である。

【0010】

いくつかの例では、第１の導波管が第１の電極と基板の第１の部分との間にあり、第１の電極は、例えば、基板の第１の部分の層の第１の積層の一部であると考えられ得る。この積層は、基板上で、相対的に小さいエリアまたはフットプリントを占有することにより、より小型の変調器に寄与することができる。例えば、基板の第２の部分の上の第２の積層として考えられ得るもの一部として、同様の理由付けが第２の電極に適用され、より小型の変調器にさらに寄与する。さらに、説明されるような導波管上の電極により、既知の例よりも各々に近くに、２つの電極が位置付けら得ることで、例えば、既知の代替物よりも低いキャパシタンスにより変調器を設計することを支援することができる。

【0011】

当業者は、導波管が光をガイドするためであることを認識するであろう。光は、導波管内で伝播し、導波管の境界における反射に起因して、導波管内で制限される。導波管は通常、光の制限が望まれる境界において導波管と接触している材料の屈折率よりも高い屈折率を有する。例えば、光の制限が望まれる境界におけるこの屈折率の差に起因して、導波管のそれらの境界における入射の角度が臨界角よりも大きいときに、総内部反射が発生する。このようにして、導波管は、光の伝播をガイドする。導波管内で伝播するための特定の光学モードについて、導波管の境界において反射した光が建設的な干渉のための条件を満たすことが望ましい。

【0012】

次に例を詳しく説明する。なお、一部の機能（部分、軸など）は、例えば、第１の機能、第２機能、第３機能などと呼ばれることがある。このラベル付けの規則は、明確にするために使用され、さまざまな機能を区別するのに役立つが、必ずしも例に存在するそのような機能の数を示すものではない。たとえば、第３の部分は、必ずしも第１の部分と第２の部分の存在を暗示することなく示され得る。

【0013】

また、特定の軸は、その軸が軸の記述された特性を共有している異なる例で示され得る。例えば、図１～図３の例と図４～図６の例の両方の説明は、第１１の軸と第１２の軸を示しており、図１～図３の例では、第１１の軸と第１２の軸は第１の導波管に最も近い基板の表面と平行であるのに対し、図４～図６の例では、第１１の軸と第１２の軸は第１の導波管に最も近い基板の表面に対して垂直である。その結果、第１１及び第１２の軸に垂直な軸を使用してテーパリングが記述されるさらなる例では、第１１及び第１２の軸の方向に応じて第１３及び第１４の軸の方向が示される。軸のラベル付けに対する同様のアプローチは、導波管などの特徴のテーパリングが２組の垂直軸を使用して記述される他の例にも適用される。

【0014】

図１～図３の例などの例では、第１の電極と基板の第１の部分との間の第１の距離Ｄ１０１は、第２の電極と基板の第２の部分との間の第２の距離Ｄ１０２と実質的に同一である（例えば、許容可能な製造及び／または性能公差内にある）。第１の距離及び第２の距離は各々、第１の導波管１３０の光伝播軸Ｌ１０１（縦方向寸法に沿って得られる）に垂直である。第２の導波管１４０の光伝播軸Ｌ１０２は、例では、第１の導波管１３０の光伝播軸Ｌ１０１に平行である。いくつかの例では、基板１５０は、平坦面を有し、基板の第１の部分及び第２の部分と、平坦面とは、相互に同一の二次元平面にあり、第１及び第２の距離がまた、平坦面に垂直である。そのような第１の距離及び第２の距離は、汎用のＰＩＣプラットフォームへの電気光学変調器の統合を促進することができ、それが、よりシンプルな、より安価な、またより迅速なＰＩＣの組み立てを可能にするので、電極のすべてが基板から同一の距離であることが必要とされる。

【0015】

図１～図３に例示される例などの例では、第１の電極１１４は第１の導波管１３０と接触している。同様に、第２の電極１２４は第２の導波管１４０と接触している。例えば図１～図３に例示されているように、第１の電極と接触している第１の導波管の面は、例えば、第２の電極と接触している第２の導波管の面と実質的に同一平面上にある。当業者は、２つの面が同一の二次元平面Ｐ１００にあるとき（許容可能な製造及び／または性能公差内にある）、両方の面が実質的に同一平面上にあることを認識するであろう。そのような同一平面上にあることは、例えば、電極の間のキャパシタンスを低減させて、第１の電極と第２の電極との間の電位差のより高速な変調を与える。いくつかの例では、これは、１００ＧＨｚの演算及び１５０Ｇｂｐｓの非ゼロ復帰（ＮＲＺ）演算を可能にするが、変調器の要素、例えば、導波管及び電極の選択された寸法及び材料に応じて、より優れた性能または劣る性能が想定される。

【0016】

図１～図３によって例示される例などの例では、第１の電極の幅Ｄ１２３は、第１の導波管の幅Ｄ１１１よりも大きい。同様に、第２の電極の幅Ｄ１１２は、第２の導波管の幅Ｄ１２２よりも大きい。幅の各々は、第１の導波管の光伝播軸Ｌ１０１に垂直であり、第１の距離に垂直である。いくつかの例では、第１の電極のうちの少なくとも１つの部分または第２の電極の部分の各々は、第１の導波管及び第２の導波管それぞれの外面を超えて延在する。このようにして、電極の部分の各々は、第１の導波管または第２の導波管のそれぞれの１つを下に有さずに、フリーハングまたはオーバハングすると考えられ得る。これは、第１の電極及び第２の電極のある寸法及び／または容積が特定の変調器の性能のために望ましい場合、所望の変調器の性能のための第１の導波管及び第２の導波管の寸法は、電極寸法とはより独立して選択され得ることを意味する。例えば、電極は、第１の導波管と第２の導波管との間の所望の距離Ｄ５に影響を及ぼすことなく、相互からより近くまたは相互からさらに離れて位置付けられることができる。

【0017】

例えば、図１～図３によって例示されるように、第１の導波管の縦方向面Ｓ１０１（第２の導波管に最も近い）は、第２の導波管の面Ｓ１０２（第１の導波管に最も近い）から離隔し、第１の電極の面Ｓ１０３（第２の電極に最も近い）と実質的に同一平面上にある（許容可能な製造及び／または性能公差内にある）。第１の導波管に最も近い第２の導波管の面Ｓ１０２は、第１の電極に最も近い第２の電極の面Ｓ１０４と同一平面上にある。このようにして、導波管の間の間隔及び電極の間の距離は同一であるため、製造を促進することができるが（例えば、１つのチャネルは、電極の内面及び導波管の内面を形成するようにエッチング加工され得る）、変調器の所望の性能のためにそのような電極間の間隔及び導波管間の間隔を単純に得ることもできる。

【0018】

図１～図９の例などの例では、導波管上に電極を位置付けることによって、また十分に狭い幅を有する導波管により、ラインの所望のキャパシタンス及びインダクタンスを得ることができる。結果として、そのような例は、マイクロ波損失を低減させ、容量的負荷なしに望ましいインピーダンス整合により光学信号への速度の整合を達成する。他の電気光学変調器及び光学変調の方法では、電極の設計に起因して、高い電気損失によって帯域幅が制約され、ライン電気インピーダンスの大きさは、高周波数において３０Ωに制限され、それは、望ましくない電気反射につながる。

【0019】

図１～図３によって例示される例などの例では、第１の電極はテーパ状になっており、断面１００Ａ（平面１００Ａで得られる）における第１の電極の幅Ｄ１２３が、断面１００Ｂ（平面１００Ｂで得られる）における第１の電極の幅Ｄ１４１よりも小さくなっている。同様に、図１～図３の例などの例では、第２の電極は、断面１００Ａ（平面１００Ａで得られる）における第２の電極の幅Ｄ１２２が、断面１００Ｂ（平面１００Ｂで得られる）における第２の電極の幅Ｄ１４２よりも小さくなるようにテーパ状になっている。第１の電極の幅及び第２の電極の幅は、それぞれ第１の導波管の光伝搬軸Ｌ１０１及び第２の導波管の光伝搬軸Ｌ１０２に対して垂直である。第１の電極の幅と第２の電極の幅は、それぞれ表面Ｓ１０３と表面Ｓ１０４に対して垂直である。

【0020】

テーパまたはテーパ状という用語の使用は、対象物または特徴の形状に関連し、１つの軸（たとえば、縦軸またはそれに平行な軸）に沿って、対象物または特徴が縦軸またはそれに平行な軸に沿った異なる場所で異なる寸法またはサイズ（たとえば、縦軸に垂直な軸に沿った幅）を有する。したがって、たとえば、光伝播軸上のある位置にある、光伝播軸に垂直な１つの平面から、光伝播軸上の別の位置にある、光伝播軸に垂直な別の平面への寸法またはサイズの変化があると考えられ得る。この変化、すなわちテーパは、例えば、寸法またはサイズの段階的な変化、緩やかな変化または直線的な変化、もしくは段階的な変化であるが、寸法またはサイズの他の遷移も想定される。

【0021】

図１～図３によって例示される例などの例では、軸（第１１の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第１の部分（例えば平面１００Ａの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１２３は、軸（第１２の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第２の部分（例えば平面１００Ｂの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１４１よりも小さく、第１１の軸は第１２の軸に平行であり、第１１の軸及び第１２の軸はそれぞれ第１の導波管１３０の光伝播軸Ｌ１０１に垂直であり、第１１の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第１２の軸から離隔している。図１～図３によって例示される例などの例では、第１１の軸及び第１２の軸はそれぞれ、第１の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に平行である。

【0022】

図１～図３によって例示される例などの例では、軸（第１５の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第１の部分（例えば平面１００Ａの部分）の第２の電極サイズ、例えば幅Ｄ１２２は、軸（第１６の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第２の部分（例えば平面１００Ｂの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１４２よりも小さく、第１５の軸及び第１６の軸はそれぞれ第２の導波管１４０の光伝播軸Ｌ１０２に垂直であり、第１５の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第１６の軸から離隔している。図１～図３の例などのいくつかの例では、第１５の軸及び第１６の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面（例えば平面）に平行である。

【0023】

図１～図３によって例示される例などの例では、第１の導波管はテーパ状になっており、断面１００Ａ（平面１００Ａで得られる）における第１の導波管Ｄ１１１の幅は、断面１００Ｂ（平面１００Ｂで得られる）における第１の導波管Ｄ１３１の幅よりも小さくなっている。同様に、図１～図３の例などの例では、第２の導波管は、断面１００Ａ（平面１００Ａで得られる）における第２の導波管の幅Ｄ１１２が、断面１００Ｂ（平面１００Ｂで得られる）における第２の導波管の幅Ｄ１３２よりも小さくなるようにテーパ状になっている。第１の導波管の幅及び第２の導波管の幅は、それぞれ第１の導波管の光伝搬軸Ｌ１０１及び第２の導波管の光伝搬軸Ｌ１０２に対して垂直である。第１の導波管の幅と第２の導波管の幅は、それぞれ表面Ｓ１０１と表面Ｓ１０２に対して垂直である。

【0024】

図１～図３によって例示される例などのいくつかの例では、軸（第３の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第１の部分（例えば平面１００Ａの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１１１は、第３の軸に平行な軸（第４の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第２の部分（例えば平面１００Ｂの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１３１よりも小さく、第３の軸及び第４の軸は各々第１の導波管１３０の光伝播軸Ｌ１０１に垂直であり、第３の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第４の軸から離隔している。図１～図３によって例示される例などのいくつかの例では、第３の軸及び第４の軸はそれぞれ、第１の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に平行である。

【0025】

図１～図３によって例示される例などのいくつかの例では、軸（第７の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第１の部分（例えば平面１００Ａの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１１２は、第７の軸に平行な軸（第８の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第２の部分（例えば平面１００Ｂの部分）のサイズ、例えば幅Ｄ１３２よりも小さく、第７の軸及び第８の軸はそれぞれ第２の導波管１４０の光伝播軸Ｌ１０２に垂直であり、第７の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第８の軸から離隔している。図１～図３によって例示される例などのいくつかの例では、第７の軸及び第８の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に各々平行である。

【0026】

図１～図３によって例示される例などの例では、第１の電極と第２の電極との間の分離（例えば、ギャップまたは電極間距離に対応）はテーパ状であり、例えば、断面１００Ａ（平面１００Ａで得られる）における第１の電極と第２の電極との間の第１の軸（例えば、平面１００Ａ上の第１の軸）に沿った分離Ｄ５が、断面１００Ｂ（平面１００Ｂで得られる）における第１の電極と第２の電極との間の第２の軸（例えば、平面１００Ｂ上の軸）に沿った分離Ｄ１５と異なる（例えば、より大きいか小さい）ようになっている。

【0027】

図１～図３に示す例のような例では、第１の電極と第２の電極との間の分離（例えば、ギャップまたは電極間距離に対応）がテーパリングし、第１の導波管の入力及び第２の導波管の入力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値は、第１の導波管の出力及び第２の導波管の出力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値とは異なる。いくつかの例では、第１の電極と第２の電極との間の分離（例えば、ギャップまたは電極間距離に対応）をテーパリングすることにより、反射の減少及び帯域幅の増大が促進される。

【0028】

いくつかの例では、電気インピーダンス値はインダクタンスの平方根に関連し、その後、インダクタンスは静電容量で割られる。いくつかのそのような例では、真性半導体の一部の平行板キャパシタンス（例えば、以下でさらに説明するように）が、第１の電極と第２の電極との間のキャパシタンスの最大部分を引き起こす。したがって、導波管の幅を狭くすると、第１の電極と第２の電極の間のキャパシタンスが減少し、電気インピーダンス値が増大する。さらに、または別の例では、１つ以上の電極の幅を狭め、電極間の分離を広げると、インダクタンスが大きくなる。したがって、電極の幅を狭くし、電極間の分離を広げると、キャパシタンスが増加することでインピーダンスが増加する。

【0029】

図４～図６には、さらなる例が例示されている。これらの例の特徴は、上で説明した特徴と類似しており、１００での代わりに４００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。図４～図６に示されている例のような例では、第１の電極４１４は、断面４００Ａ（平面４００Ａで得られる）における第１の電極Ｄ４０５の高さＤ４０５が、断面４００Ｂ（平面４００Ｂで得られる）における第１の電極Ｄ４１５の高さＤ４１５よりも低くなるようにテーパ状になっている。同様に、図４～図６の例のような例では、第２の電極４２４の高さはテーパ状になっており、断面４００Ａ（平面４００Ａで得られる）における第２の電極Ｄ４０７の高さＤ４０７が、断面４００Ｂ（平面４００Ｂで得られる）における第２の電極Ｄ４１７の高さＤ４１７よりも低くなっている。第１の電極の高さ及び第２の電極の高さは、それぞれ第１の導波管４３０ Ｌ４０１の光伝搬軸Ｌ４０１及び第２の導波管４４０ Ｌ４０２の光伝搬軸Ｌ４０２に対して垂直である。第１の電極の高さと第２の電極の高さは、それぞれ表面Ｓ４０３と表面Ｓ４０４に平行である。

【0030】

図４～図６によって例示される例などの例では、軸（第１１の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第１の部分（例えば平面４００Ａの部分）のサイズ、例えば高さＤ４０５は、軸（第１２の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第２の部分（例えば平面４００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ４１５よりも小さく、第１１の軸は第１２の軸に平行であり、第１１の軸及び第１２の軸はそれぞれ第１の導波管４３０の光伝播軸Ｌ４０１に垂直であり、第１１の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第１２の軸から離隔している。図４～図６によって例示される例などの例では、第１１の軸及び第１２の軸はそれぞれ、第１の導波管４３０に最も近い基板の表面（例えば平坦）に垂直である。

【0031】

いくつかの例では、第１の電極は２つの垂直軸に沿ってテーパになっている。このような例では、第１１の軸及び第１２の軸で説明したテーパリングに加えて、軸（第１３の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第１の部分のサイズは、軸（第１４の軸とも呼ばれる）に沿った第１の電極の第２の部分のサイズよりも小さく、第１３の軸は第１４の軸に平行であり、第１３の軸及び第１４の軸はそれぞれ第１の導波管の光伝播軸に垂直であり、第１３の軸及び第１４の軸はそれぞれ第１１の軸に垂直であり、第１４の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第１３の軸から離隔している。

【0032】

図４～図６によって例示される例などの例では、軸（第１５の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第１の部分（例えば平面４００Ａの部分）の第２の電極サイズ、例えば高さＤ４０７は、軸（第１６の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第２の部分（例えば平面４００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ４１７よりも小さく、第１５の軸及び第１６の軸はそれぞれ第２の導波管４４０の光伝播軸Ｌ４０２に垂直であり、第１５の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第１６の軸から離隔している。図４～図６などのいくつかの例では、第１５の軸及び第１６の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面に対して垂直である。

【0033】

いくつかの例では、第２の電極は２つの垂直軸に沿ってテーパになっている。このような例では、第１５の軸及び第１６の軸で説明したテーパリングに加えて、軸（第１７の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第１の部分のサイズは、軸（第１８の軸とも呼ばれる）に沿った第２の電極の第２の部分 のサイズよりも小さく、第１７の軸及び第１８の軸はそれぞれ第２の導波管の光伝播軸に垂直であり、第１７の軸及び第１８の軸はそれぞれ第１５の軸に垂直であり、第１８の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第１７の軸から離隔している。

【0034】

図４～図６によって例示される例などの例では、第１の導波管４３０はテーパ状になっており、断面４００Ａ（平面４００Ａで得られる）における第１の導波管Ｄ４０５の高さが、平面４００Ｂで得られた断面４００Ｂにおける第１の導波管Ｄ４１５の高さよりも低くなっている。同様に、図４～図６の例のような例では、第２の導波管の高さはテーパ状になっており、断面４００Ａ（平面４００Ａで得られる）における第２の導波管の高さＤ４０７が、平面４００Ｂで得られる断面４００Ｂにおける第２の導波管の高さ４１７よりも低くなっている。第１の導波管の高さ及び第２の導波管の高さは、それぞれ第１の導波管の光伝搬軸Ｌ４０１及び第２の導波管の光伝搬軸Ｌ４０２に対して垂直である。第１の導波管の高さと第２の導波管の高さは、それぞれ表面Ｓ４０１と表面Ｓ４０２に平行である。

【0035】

図４～図６によって例示される例などのいくつかの例では、軸（第３の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第１の部分（例えば平面４００Ａの部分）のサイズ、例えば高さＤ４０１は、第３の軸に平行な軸（第４の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第２の部分（例えば平面４００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ４５１よりも小さく、第３の軸及び第４の軸は各々第１の導波管４３０の光伝播軸Ｌ４０１に垂直であり、第３の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第４の軸から離隔している。図４～図６によって例示される例などの例では、第３の軸及び第４の軸はそれぞれ、第１の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に各々垂直である。

【0036】

図４～図６によって例示される例などのいくつかの例では、軸（第７の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第１の部分（例えば平面４００Ａの部分）のサイズ、例えば高さＤ４０２は、第７の軸に平行な軸（第８の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第２の部分（例えば平面４００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ４５２よりも小さく、第７の軸及び第８の軸はそれぞれ第２の導波管４００の光伝播軸Ｌ４０２に垂直であり、第７の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第８の軸から離隔している。図４～図６によって例示される例などのいくつかの例では、第７の軸及び第８の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面に対して垂直である。

【0037】

いくつかの例では、第１の導波管は２つの垂直軸に沿ってテーパになっている。このような例では、第３の軸及び第４の軸で説明したテーパリングに加えて、軸（第５の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第１の部分のサイズは、第５の軸に平行な軸（第６ の軸とも呼ばれる）に沿った第１の導波管の第２の部分のサイズよりも小さく、第５の軸及び第６の軸は各々第１の導波管の光伝播軸 に垂直であり、第５の軸及び第６の軸はそれぞれ第３の軸に垂直であり、第５の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第６の軸から離隔している。同様に、いくつかの例では、第２の導波管は２つの垂直軸に沿ってテーパになっている。このような例では、第７の軸及び第８の軸で説明したテーパリングに加えて、軸（第９の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第１の部分のサイズは、第９の軸に平行な軸（第１０の軸とも呼ばれる）に沿った第２の導波管の第２の部分のサイズよりも小さく、第９の軸及び第１０の軸はそれぞれ第２の導波管の光伝播軸に垂直であり、第９の軸及び第１０の軸は第７の軸及び第８の軸に垂直であり、第９の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第１０の軸から離隔している。図１～図６に示す例などの例では、第１の電極及び第２の電極はテーパ状になっている。第１の電極または第２の電極の少なくとも一方がテーパ状になっている例において、第１の導波管の入力及び第２の導波管の入力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値は、第１の導波管の出力及び第２の導波管の出力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値とは異なる。いくつかの例では、第１の電極または第２の電極の少なくとも１つをテーパ状にすると、電気反射が減少し、帯域幅が拡大する。

【0038】

図１～図６に示す例などの例では、第１の導波管及び第２の導波管はテーパ状になっている。第１の導波管または第２の導波管の少なくとも一方がテーパ状になっている例において、第１の導波管の入力及び第２の導波管の入力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値は、第１の導波管の出力及び第２の導波管の出力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値とは異なる。いくつかの例では、第１の導波管または第２の導波管の少なくとも１つをテーパ状にすると、反射が減少し、帯域幅が拡大する。

【0039】

さらなる例が図７～図９に示されており、これらの例の特徴は上で説明された特徴と同様であり、１００または４００の代わりに７００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。

【0040】

図７～図９に示す例などのさらなる例では、第１の導波管７３０は、真性半導体の部分７０８（第１の部分とも呼ばれる）、例えば層を含み、第２の導波管７４０は、真性半導体の部分７１８（第２の部分とも呼ばれる）、例えば層を含む。図７～図９によって例示される例などの例では、第１の導波管の真性半導体の部分７０８はテーパ状になっており、断面７００Ａ（平面７００Ａで得られる）における第１の導波管の真性半導体の部分のサイズ、例えば高さＤ７６１は、断面７００Ｂ（平面７００Ｂで得られる）における第１の導波管の真性半導体の部分のサイズ、例えば高さＤ７７１よりも小さくなっている。同様に、第２の導波管の真性半導体の部分７１８は、断面７００Ａ（平面７００Ａで得られる）における第２の導波管の真性半導体部分のサイズ、例えば高さＤ７６２が、断面７００Ｂ（平面７００Ｂで得られる）における第２の導波管の真性半導体部分のサイズ、例えば高さＤ７７２よりも小さくなるようにテーパ状になっている。第１の導波管の真性半導体の部分のサイズ、例えば高さと、第２の導波管の真性半導体の部分のサイズ、例えば高さは、それぞれ第１の導波管の光伝播軸Ｌ７０１と第２の導波管の光伝播軸Ｌ７０２に垂直である。第１の導波管の真性半導体の部分の高さ及び第２の導波管の真性半導体の部分の高さは、例えば、それぞれ表面Ｓ７０１及び表面Ｓ７０２に平行である。

【0041】

図７～図９によって例示される例などの例では、軸（第１９の軸とも呼ばれる）に沿った真性半導体の第１の部分の第１の部分（例えば平面７００Ａの部分）のサイズ、例えば高さＤ７６１は、軸（第２０の軸とも呼ばれる）に沿った真性半導体の第１の部分の第２の部分（例えば平面７００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ７７１と異なり、第１９の軸及び第２０の軸はそれぞれ第１の導波管７３０の光伝播軸Ｌ７０１に垂直であり、第１９の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第２０の軸から離隔している。図７～図９によって例示される例などの例では、第１９の軸及び第２０の軸はそれぞれ、第１の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に垂直である。他の例では、第１９の軸及び第２０の軸はそれぞれ、第１の導波管に最も近い基板の表面と平行である。

【0042】

他の例では、真性半導体の第１の部分の第１の部分のサイズは、２つの垂直な軸に沿ってテーパ状になっている。このような例では、第１９の軸及び第２０の軸に関連して説明したテーパリングに加えて、第２１の軸に沿った真性半導体の第１の部分の第１部分のサイズは、第２２の軸に沿った真性半導体の第１の部分の第２部分のサイズよりも小さく、第２１の軸及び第２２の軸はそれぞれ第１の導波管の光伝播軸に垂直であり、第２１の軸及び第２２の軸はそれぞれ第２０の軸に垂直であり、第２１の軸は第１の導波管の光伝播軸に沿って第２２の軸から離隔している。

【0043】

図７～図９によって例示される例などの例では、第２３の軸に沿った真性半導体の第２の部分の第１の部分（例えば平面７００Ａの部分）のサイズ（例えば高さＤ７６２）は、第２４の軸に沿った真性半導体の第２の部分の第２の部分（例えば平面７００Ｂの部分）のサイズ、例えば高さＤ７７２よりも小さく、第２３の軸と第２４の軸はそれぞれ第２の導波管７４０の光伝播軸Ｌ７０２に垂直であり、第２３の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第２４の軸から離隔している。図７～図９によって例示される例などの例では、第２３の軸及び第２４の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面（例えば平坦）に垂直である。他の例では、第２３の軸及び第２４の軸はそれぞれ、第２の導波管に最も近い基板の表面と平行である。

【0044】

他の例では、真性半導体の第２の部分の第１の部分のサイズは、２つの垂直な軸に沿ってテーパ状になっている。このような例では、第２３の軸及び第２４の軸に関連して説明したテーパリングに加えて、第２５の軸に沿った真性半導体の第１の部分の第１部分のサイズは、第２６の軸に沿った真性半導体の第２の部分の第２部分のサイズよりも小さく、第２５の軸及び第２６の軸はそれぞれ第２の導波管の光伝播軸に垂直であり、第２５の軸及び第２６の軸はそれぞれ第２４の軸に垂直であり、第２５の軸は第２の導波管の光伝播軸に沿って第２６の軸から離隔している。

【0045】

真性半導体の第１の部分または真性半導体の第２の部分の少なくとも１つをテーパ状にしているいくつかの例において、第１の導波管の入力及び第２の導波管の入力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値は、第１の導波管の出力及び第２の導波管の出力にそれぞれ対応する位置における第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンス値とは異なる。いくつかの例では、真性半導体の第１の部分または真性半導体の第２の部分の少なくとも１つをテーパ状にすると、反射が減少し、帯域幅が拡大する。

【0046】

第１の導波管と第２の導波管との間の距離は、例えば、１マイクロメートル（μｍ）～５０μｍの間である。いくつかの例では、第１の導波管または第２の導波管のうちの少なくとも１つは、それぞれの光伝播軸に沿った長さにおいて０．５ミリメートル（ｍｍ）～５ｍｍの間である。第１の導波管または第２の導波管のうちの少なくとも１つは、例えば、光伝播軸に垂直な幅において０．５μｍ～５μｍの間である。そのような寸法は、電気光学変調器に対して望ましい、例えば、経路長変調、キャパシタンス、及び／またはフットプリント特性に寄与する。

【0047】

いくつかの例では、第１の導波管または第２の導波管の少なくとも１つの長さは１ミリメートル（ｍｍ）または２ミリメートル（ｍｍ）である。いくつかの例では、第１の導波管及び第２の導波管はそれぞれ１マイクロメートル（μｍ）の第１の幅（図１にそれぞれＤ１１１及びＤ１１２として概略的に示されている）を有し、第１の電極及び第２の電極は１０マイクロメートル（μｍ）の第１の幅（図１にそれぞれＤ１２３及びＤ１２２として概略的に示されている）を有し、第１の電極と第２の電極との間の第１の分離（図１にＤ５として概略的に示されている）は２０マイクロメートル（μｍ）であり、第１の導波管及び第２の導波管は１．３ マイクロメートル（μｍ）の第２の幅（図１にそれぞれＤ１３１及びＤ１３２として概略的に示されている）を有し、第１の電極及び第２の電極は２０マイクロメートル（μｍ）の第２の幅（図１にそれぞれＤ１４１及びＤ１４２として概略的に示されている）を有し、第１の電極と第２の電極との間の第２の分離（図１に概略的にＤ１５として示されている）は１０マイクロメートル（μｍ）である。いくつかの例では、入力電気インピーダンスの大きさの値は３５Ω（オーム）で、出力電気インピーダンスの大きさの値は５５Ω（オーム）である。

【0048】

基板は、例えば、周期律表のＩＩＩ族及びＶ族からの元素の化合物、例えば、リン化インジウム（ＩｎＰ）などのいわゆるＩＩＩ－Ｖ半導体化合物である。

【0049】

例では、第１の導波管及び第２の導波管の各々は、同一の構造を有し、よって、同一の材料から形成される。例えば、導波管の各々は、ＩｎＰ及びＩｎＧａＡｓＰの積層を含み、例えば、それから形成される。強力な電気光学効果を有するそのような半導体材料を使用して、低い電気損失及び低い光学損失が汎用プラットフォームに対して達成され得る。

【0050】

当業者が認識するように、各々の電極は、金（Ａｕ）などの十分に高い導電性材料を含み、例えば、十分に高い導電性材料から形成される。他の例では、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、カーボン（Ｃ）、カドミウム（Ｃｄ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、または銅（Ｃｕ）などの他の導電体が想定される。

【0051】

第１の導波管と第２の導波管との間で、例えば、固体、流体、気体、または空気のうちの少なくとも１つが存在する。第１の導波管及び第２の導波管のこの分離は、第１の導波管と第２の導波管との間の光学干渉を低減させ、第１の導波管と第２の導波管との間の電気クロストークを低減させることを支援する。

【0052】

同様に、第１の電極と第２の電極との間で、例えば、導波管の間の同一の流体、気体、または空気であり得る、固体、流体、気体、または空気のうちの少なくとも１つが存在し、また、電極の間に材料のみがあり得る。電極の間の材料の選択は、電極の間のキャパシタンス及びインピーダンスに影響を及ぼし、変調器に対するそれらの性質を変えることを可能にする。

【0053】

ここで、図１０～図１７を参照して、さらなる例が説明される。このような例における導波管、電極、分離部、及び／または真性半導体の部分のうちの１つまたは両方は、前の例で説明したようにテーパになっていることを理解されたい。

【0054】

図１０は、ＰＩＣに対する電気光学変調器１０００の一部の例を例示する。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、または７００の代わりに１０００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。第１の導波管１０３０は、基板と接触しているｎ型半導体の第１の部分１００６と、ｎ型半導体の第１の部分の上の真性半導体の第１の部分１００８と、真性半導体の第１の部分の上の第１のｐ型半導体の第１の部分１０１０と、第１のｐ型半導体の部分の上にある第２のｐ型半導体の第１の部分１０１２とを含む。第２のｐ型半導体１０１２の第１の部分は、第１の電極１０１４と接触している。第２の導波管１０４０は、基板と接触しているｎ型半導体の第２の部分１０１６と、ｎ型半導体の第２の部分の上の真性半導体の第２の部分１０１８と、真性半導体の第２の部分の上の第１のｐ型半導体の第２の部分１０２０と、第１のｐ型半導体の第２の部分の上にある第２のｐ型半導体の第２の部分１０２２とを含む。第２のｐ型半導体１０２２の第２の部分は、第２の電極１０２４と接触している。第１の導波管及び第２の導波管の各々のこの構造は、垂直ｎ－ｉ－ｐ－ｐ半導体構造を提供し、それは、いくつかの例では、電気光学変調器のサイズを低減させ、高速の電気光学変調のために適切な導波管を提供する。

【0055】

図１０などの例における基板は、半絶縁体１００２と、半絶縁体の面上のｎ型半導体１００４の面とを含む。ｎ型半導体１００４の面は、ＰＩＣへの電気光学変調器１０００の統合の簡易化につながる。

【0056】

図１１は、ＰＩＣに対する電気光学変調器１１００の一部のさらなる例を例示する。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、７００、または１０００の代わりに１１００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。第１の導波管１１３０は、基板１１５０と接触している第１のｎ型半導体の第１の部分１１０６と、第１のｎ型半導体の第１の部分の上の真性半導体の第１の部分１１０８と、真性半導体の第１の部分の上のｎ型半導体の第２の部分または第２のｎ型半導体の第２の部分１１７２と、ｎ型半導体の第２の部分の上にあるｐ型半導体の第１の部分１１７４とを含む。ｐ型半導体の第１の部分１１７４は、第１の電極１１１４と接触している。いくつかの例では、ｎ型半導体の第２の部分１１７２は、ｎ型半導体の第１の部分１１０６と同じｎ型半導体であり、他の例では、ｎ型半導体の第２の部分１１７２は、ｎ型半導体の第１の部分１１０６と同じｎ型半導体ではない。第２の導波管１１４０は、基板１１５０と接触しているｎ型半導体の第３の部分１１１６と、ｎ型半導体の第３の部分の上の真性半導体の第２の部分１１１８と、真性半導体の第２の部分の上のｎ型半導体の第４の部分１１８２と、ｎ型半導体の第４の部分の上にあるｐ型半導体の第２の部分１１８４とを含む。ｐ型半導体の第２の部分１１８４は、第２の第１の電極１１２４と接触している。いくつかの例では、ｎ型半導体の第４の部分１１８２は、ｎ型半導体の第３の部分１１０６と同じｎ型半導体であり、他の例では、ｎ型半導体の第４の部分１１８２は、ｎ型半導体の第１の部分１１０６と同じｎ型半導体ではない。第１の導波管及び第２の導波管の各々のこの構造は、垂直（例示されるような）ｎ－ｉ－ｎ－ｐ半導体構造を備え、それは、いくつかの例では、電気光学変調器のサイズを低減させ、高速の電気光学変調のために適切な導波管を備えるためのものである。

【0057】

図１２は、ＰＩＣに対する電気光学変調器１２００の一部の他の例を例示する。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、７００、１０００または１１００の代わりに１２００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。第１の導波管１２３０は、基板１２５０と接触しているｎ型半導体の第１の部分１２０６と、ｎ型半導体の第１の部分の上にあるｐ型半導体の第１の部分１２１０とを含む。ｎ型半導体の第１の部分は、第１の電極１２１４と接触している。第２の導波管１２４０は、基板１２５０と接触しているｎ型半導体の第２の部分１２１６と、ｎ型半導体の第２の部分の上にあるｐ型半導体の第２の部分１２２０とを含む。ｎ型半導体の第２の部分は、第２の電極１２２４と接触している。第１の導波管及び第２の導波管の各々のこの構造は、垂直（例示されるような）ｎ－ｐ半導体構造を備え、それは、いくつかの例では、構造の製造の複雑度及びコストを低減させる。

【0058】

図１３は、ＰＩＣに対する電気光学変調器１３００の一部の例を例示する。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、７００、１０００、１１００または１２００の代わりに１３００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。図１３は、ＰＩＣに対する例示的な電気光学変調器１３００を例示し、これは、第１の電極１３１４と第２の電極１３２４との間の固体誘電材料１３７０と、第１の導波管１３３０と第２の導波管１３４０との間の固体電気絶縁体１３６０とを含む。誘電材料は、第１の電極と第２の電極との間のキャパシタンス及びインピーダンスに影響を及ぼし、電気絶縁体は、第１の導波管と第２の導波管との間の光学干渉に影響を及ぼす。したがって、誘電材料及び電気絶縁体の各々は、変調器の性能についてのそれらの性質を変えることを可能にする。誘電材料は、例えば、ポリイミドであるが、他の誘電材料が想定される。電気絶縁体は、例えば、固体硬化ポリマーであるが、他の例では、他の固体誘電材料などの他の固体材料が第１の導波管１３３０と第２の導波管１３４０との間に配列され得る。１３８０と１３９０は、いくつかの例において、第１及び／または第２電極の領域を支える材料の部分である。いくつかの例では、１３８０と１３９０は同じバルクの材料の一部である。１３８０と１３９０は、たとえばポリイミドであるが、他の誘電材料または絶縁体も想定される。１３８０と１３９０は、たとえば電気絶縁体及び／または固体硬化ポリマーで構成されるが、他の固体材料も想定される。

【0059】

図１４は、例による、第１の導波管または第２の導波管のうちの少なくとも１つがバイアスされることを可能にする、基板と第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つとの間で電位差１４９４を適用することを概略的に例示する。図１４はまた、第１の電極と第２の電極との間で第１の電位差または第２の電位差（ボルトの大きさに応じた）１４９２を適用することを例示する。第１の電極と第２の電極との間の電位差を変調することは、第１の導波管にわたる電位差と第２の導波管にわたる電位差との間の差を変調しまたは変化させ、したがって、電気光学効果に起因して、第１の導波管と第２の導波管との間の有効な光学経路長における差を変調しまたは変化させる。例は、変調のプッシュプル方法において構成されるが、単一の駆動などの変調の他の方法が想定される。認識されるように、それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１４００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。

【0060】

図１５は、例による、本明細書で説明される例の電気光学変調器１５００を含む光集積回路１５７０を概略的に例示する。ＰＩＣなどの汎用光プラットフォームに電気光学変調器を組み込むことは、他のコンポーネントとの電気光学変調器の組み合わせを可能にする。ＰＩＣは、単一のモノシリック基板及びその上の複数の光学コンポーネントと共に、モノシリックＰＩＣと考えられ得る。当業者は、ＰＩＣがＩＩＩ－Ｖ半導体プラットフォームから形成されることが多いことを認識するであろう。そのようなＰＩＣは、光学入力または出力なしに完全に包含されることができ、コンピュータ及びスマートフォンなどのデバイスにそれが統合され得るのに十分に小型である。ＰＩＣにおける使用のための半導体プラットフォームは、材料を含み、ＰＩＣの意図した用途によって製造される。ＰＩＣのいくつかの例は、所望の方式においてＰＩＣの１つの部分から別の部分に光が伝播することを可能にする導波管構造を含む。ＰＩＣのいくつかの例は、ＰＩＣ上の電極または他の電気接点への適切な電気的接続によって、ＰＩＣのコンポーネントの外部制御を可能にする電気回路を含む。本明細書における例では、以下でさらに説明されるように、第１の電極１５１４及び第２の電極１５２４は、変調を制御する電気回路への電気的接続のためのものである。認識されるように、それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１５００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照され、そのような特徴に対する対応する説明もここで適用される。

【0061】

図１６は、ＰＩＣ １６７０の例を例示し、これは、本明細書で説明される例の電気光学変調器１６００と、光出力１６４０を備えた光源１６８０と、光源からの光出力１６４０を第１の光出力１６９２と第２の光出力１６９１に分割し、分割後の第１の光出力１６９２を第１の電極１６１４の下の第１の導波管に方向付け、第２の光出力１６９１を第２の電極１６２４の下の第２の導波路に方向付ける光学スプリッタ１６１０と、第１の導波管１６９４及び第２の導波管１６９３からの光を結合して光出力１６５０を生成する光学コンバイナ１６３０とを含む。光源の波長は、例えば、１０ナノメートル～１ミリメートルの間である。いくつかの例では、光源は、例えば、電気光学変調器と同一の基板上への光源の統合を可能にする半導体レーザである。ダイオード、ソリッドステートレーザ、ガスレーザ、またはランプなどの他の光源が代替として想定される。光学スプリッタ及び光学コンバイナは、例えば、２×１のマルチモード干渉計を含むが、他のマルチモード干渉計、ビームスプリッタ、光学光ファイバカプラ、または光学ファイバスプリッタなどの他の光学コンバイナ及び光学スプリッタが、さらなる例のために想定される。

【0062】

例では、光源と光学スプリッタとの間の接続、光学スプリッタと第１の導波管及び第２の導波管との間の接続、ならびに光学コンバイナと第１の導波管及び第２の導波管との間の接続は、異なる例において異なる方法において達成される。いくつかの例では、それらの接続は、導波管により達成されるが、他の例では、自由空間伝播及び光ファイバ接続などの他の接続が想定される。いくつかの例では、テーパ導波管は、光源及び光学スプリッタ、光学スプリッタ及び第１の導波管ならびに第２の導波管、または光学コンバイナ及び第１の導波管ならびに第２の導波管を接続する。

【0063】

いくつかの例は、第１の電極と光源との間の電気絶縁体を含む。これは、第１の電極と光源との間の電気的干渉を低減させることを可能にする。電気絶縁体部分は例えば、電極と源との間のクロストークを十分に低減させるための十分に低い導電性を有する。

【0064】

図１７は、電気光学変調のためのシステムの例を概略的に例示し、システムは、前に説明されたようなＰＩＣ １７７０と、コントローラ１７９６とを含み、コントローラ１７９６は、基板と第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つとの間で電位差を適用し、第１の電極と第２の電極との間で第１の電位差を適用することと、第２の電位差を適用することとを切り替えるように構成される。コントローラは、直流（ＤＣ）電位差及び／または交流（ＡＣ）電位差を適用するための、電源もしくはドライバで有り得、または電源もしくはドライバを含み得る。ＰＩＣは、電気光学変調器１７００の一部と、第１の電極及び第２の電極ならびにコントローラに接続された電気接続１７９５とを含む。いくつかの例では、第１の電位差と第２の電位差との間のボルトにおける差は、第１の導波管を通じて伝播する光が１８０°だけ第２の導波管を通じて伝播する光から位相シフトされるようなものである。

【0065】

図１８は、例による光学信号を変調する方法を概略的に例示し、方法は、光源が入力光学信号を生成することと、光学スプリッタが少なくとも第１の光学信号及び第２の光学信号に入力光学信号を分割することと、コントローラが基板と第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つとの間で電位差を適用することと、コントローラが第１の電極と第２の電極との間で第１の電位差を適用することと、光学コンバイナが第１の導波管からの第１の光学信号及び第２の導波管からの第２の光学信号を結合して、出力光学信号を出力することと、コントローラが第１の電極と第２の電極との間で、第１の電位差を適用することから代わりに第２の電位差を適用することに切り替えて、結合された光学信号の強度を変化させることと、を含む。

【0066】

図１９は、例による電気光学変調器を製造する方法を概略的に例示し、方法は、基板を設けることと、基板の第１の部分の上で第１の導波管を少なくとも部分的に形成することと、基板の第２の部分の上で第２の導波管を少なくとも部分的に形成することと、第１の電極を少なくとも部分的に形成することと、第２の電極を少なくとも部分的に形成することと、を含む。基板、導波管、半導体の部分、または電極を少なくとも部分的に形成する技術の例は、有機金属気相成長法、表面パッシベーション、フォトリソグラフィ、イオン注入、エッチング、ドライエッチング、イオンエッチング、ウェットエッチング、緩衝酸化膜エッチング、プラズマアッシング、熱処理、アニーリング、熱酸化、化学蒸着、原子層蒸着、物理蒸着、分子線エピタキシ、レーザリフトオフ、電気化学堆積、電気メッキ、または化学機械研磨である。いくつかの例では、当業者が認識するように、パターンニングの一部として、材料の部分を取り除くためにエッチング技術が使用される。いくつかの例では、基板は、より複合的な回路への電気光学変調器の統合を可能にする、電気光学変調器を含むＰＩＣに対してモノリスである。

【0067】

上記例は、発明の例示的な例として理解されることになる。発明のさらなる例が想定される。例えば、本明細書で説明される半導体、半絶縁体、及び絶縁体は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムアルミニウムヒ素（ＩｎＡｌＡｓ）、アルミニウムガリウムインジウムアルミニウムガリウムヒ素（ＩｎＡｌＧａＡｓ）、インジウムガリウムヒ素リン化物（ＩｎＧａＡｓＰ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、または酸化シリコン（ＳｉＯ_２）のうちの少なくとも１つであり得るが、他の半導体、半絶縁体、及び絶縁体材料が想定される。

【0068】

添付の請求項による電気光学変調器のさらなる例が想定される。例えば、第１の電極と第２の電極に加えて、電気光学変調器は、いくつかの例では、例えば上述の第１の電極のテーパと同様にテーパ状になっている第３の電極を備えている。第３の電極は、第１の導波管、第２の導波管、または基板の少なくとも１つの上にあり、及び／または接触している。いくつかの例では、第１の電極は第１の導波管と接触しておらず、及び／または第２の電極は第２の導波管と接触していない。いくつかの例では、第１の電極または第２の電極の少なくとも１つが基板の上にあり、たとえば接触している。さらなる例では、第１の電極、第２の電極、または第３の電極のうち少なくとも１つが第１の導波管と第２の導波管の両方に接触している。

【0069】

図２０は、ＰＩＣの例の電気光学変調器２０００の断面図を示している。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、７００、１０００、１１００、１２００、１３００、または１５００の代わりに２０００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照される。図２０に示す例のような例は、第１の導波管２０３０及び第２の導波管２０４０上にあり、これらと接触している第１の電極２０１４を含む。第２の電極２０２４と第３電極２０９６は両方とも基板上にあり、基板と接触している。ポリイミド２０９７及び２０９８の部分は、例えば図２０に示すように、第１の導波管と第３電極の間、及び第２の導波管と第２の電極の間に存在してもよい。

【0070】

図２１は、例のＰＩＣ用の電気光学変調器２１００の平面図を示す。それらの例の特徴は、上で説明された特徴と同様であり、１００、４００、７００、１０００、１１００、１２００、１３００、１５００、または２０００の代わりに２１００だけ増分した同一の参照符号を使用して参照される。図２１に示す例のような例は、少なくとも１つの容量負荷部分（たとえば、第１の導波管の光伝播軸に垂直な平面２１００Ｃの部分）と、少なくとも１つの容量非負荷部分（たとえば、第１の導波管の光伝播軸に垂直な平面２１００Ｄの部分）を有する変調器で構成されている。

【0071】

いくつかの例では、第１の電極と第２の電極との間の第３電気インピーダンス値は、第１の電気インピーダンス値と第２の電気インピーダンス値の少なくとも１つと異ならないことを理解されよう。第３の電気インピーダンス値は、第１の導波管の光伝播軸に垂直な別の軸に沿い、電気インピーダンス値が取得される第１の導波管の光伝播軸に沿った他の軸（例えば、第１の軸及び第２の軸）に平行で離隔した軸に沿う。いくつかの例では、光伝播軸に沿った電気インピーダンス値がこのように変化しないことは、電極、導波管、真性半導体部分または電極間分離などの特徴の一部をテーパ状にし、特徴の別の部分をテーパ状にしないことによって達成することができる。したがって、たとえば、導波管または電極の中央部分は、他の例の場合のように全長に沿ってテーパ状になっている特徴ではなく、テーパ状ではない。

【0072】

本明細書では、導波管、電極、導波管の一部、または分離などの１つ以上の特徴を備えたさまざまな例が説明されており、これらは、光伝播軸に対して異なる場所でテーパになる、及び／または電気インピーダンス値に差がある。各特徴について独立して、ｉ）テーパ形状の特徴の特定の組み合わせ（例えば、１つ以上の電極と１つ以上の導波管）、ｉｉ）光伝播軸に沿ったまたは光伝播軸に対する異なる位置間の電気インピーダンス値の差の特定の大きさ（言い換えれば、電気インピーダンス値の変化の程度）、ｉｉｉ）このような差が電気光学変調器の出力に向かって増加するか減少するか、及び／またはｉｖ）テーパの程度及び／または方向（例えば、幅、高さ、または分離が増加または減少する方向）は、問題のＰＩＣの特定の設計要件によって決まることを理解されたい。たとえば、設計状況によっては、両方の電極がテーパ状になっており、両方の導波管がテーパ状になっており、場合によっては分離部及び／または真性半導体の一部もテーパ状になっている電気光学変調器は、電気光学変調器の入力と出力の間の電気インピーダンス値に好ましい変化を与える。他の例では、導波管ではなく電極をテーパ状にすることが好ましい場合がある。本明細書で説明する１つ以上のテーパ状の特徴は、単相変調器、共平面ストリップライン電極（ＣＰＳ）変調器、共平面導波管（ＣＰＷ）変調器、または一部の例ではＭＺＭ構成で使用される容量負荷変調器など、さまざまな種類の電気光学変調器で使用できることが想定される。したがって、本明細書で説明する例は、電気光学変調器の設計者、ひいてはまたＰＩＣの設計者に、特にＰＩＣ設計用に規定された寸法を有する汎用のプラットフォームに対して、望ましい性能を備えた電気光学変調器を提供するためのさらなる自由度と汎用性を与えることが理解できる。

【0073】

いずれか１つの例と関連して説明されたいずれかの特徴は、単独で、または説明された他の特徴との組み合わせで使用され得、また、例のいずれかのその他の１つ以上の特徴との組み合わせで、または例のいずれかのその他のいずれかの組み合わせで使用され得ることを理解されよう。さらに、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、上記説明されていない同等物及び修正も採用され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【国際調査報告】