(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端で入力光信号を受信し、他端で変調された光信号を出力するように構成された半導体平面光導波路コアと、
前記半導体平面光導波路コアの両側に隣接するように配置され、前記入力光信号が前記半導体平面光導波路コアを伝播する間、前記入力光信号の伝播方向に横切って前記半導体平面光導波路コアに電圧を印加することができる第１および第２のドープされた半導体接続パスと、
電圧源と、
を含む光変調器を備える装置であって、
前記半導体平面光導波路コアならびに前記第１および第２のドープされた半導体接続パスが、連続したＰＮ半導体接合部を有する構造を形成し、
前記半導体平面光導波路コアが、前記連続した接合部の両方において接合面を形成し、
前記第１および第２のドープされた半導体接続パス、前記連続したＰＮ半導体接合部ならびに前記電圧源が直列に接続されている装置。
【請求項２】
前記連続したＰＮ半導体接合部の少なくとも１つが、真性半導体層または絶縁層をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電圧源が、直流バイアス電圧０の交流信号を出力するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
導波路の半導体平面光導波路コア中の端部に入力光信号を送り込む工程と、
前記入力光信号の伝播方向に横切って、前記半導体平面光導波路コアの幅または高さの両端間に印加される電圧源からの出力電圧を変調する工程であって、前記半導体平面光導波路コアの両側に隣接するように配置された第１および第２のドープされた半導体接続パスを介して前記出力電圧が印加されることで、前記半導体平面光導波路コアに沿って前記入力光信号が伝播している間、前記第１および第２のドープされた半導体接続パスならびに前記半導体平面光導波路コアによって形成された連続したＰＮ半導体接合部付近のキャリア密度が変調される工程と、
前記導波路の半導体平面光導波路コアの対向する端部から変調された光信号を出力する工程と、
を含む前記入力光信号を変調する工程を備える、半導体平面光導波路の動作方法であって、
各ＰＮ半導体接合部の一部分が、前記半導体平面光導波路コア中に配置され、
前記半導体平面光導波路コアが、前記接合部の両方において接合面を形成し、
前記第１および第２のドープされた半導体接続パス、前記連続したＰＮ半導体接合部ならびに前記電圧源が直列に接続されている方法。
【請求項５】
前記変調された光学信号が、前記電圧源の出力電圧の変調周波数の２倍で変調される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記連続したＰＮ半導体接合部の少なくとも１つが、ドープされた半導体層の間に挟まれた真性半導体層または絶縁層をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に、通信システムを対象とし、より詳細には、光導波路型変調器、および光導波路を動作させる方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
シリコンをベースとする（Ｓｉベースの）ＣＭＯＳに適合する現在の電気光学式変調器は一般に、せいぜい数ギガヘルツ（ＧＨｚ）に制限される応答帯域幅（すなわち、３ｄＢ帯域幅）を有する。従来のデバイスはまた、デバイスをアクティブ化するのに要する時間が、デバイスを非アクティブ化するのに要する時間と非常に異なる、不均一な応答帯域幅を有する。従来、こうしたデバイスは、効果的な光学的屈折率の変化をもたらすために、光導波路へのキャリア注入を利用してきた。それには、バイアス電圧をデバイスに印加することが必要になり、その際に直流電力の消費が生じる。
【０００３】
こうしたデバイスの応答速度もまた制限される。というのは、キャリアが、デバイスをアクティブ化および非アクティブ化させるために、デバイスのオーミック・コンタクト間の間隔全体を横切らなければならないからである。デバイスの応答速度は、順方向バイアスの状態ではデバイスの固有領域を横切ってキャリアが拡散する速度によって制限されるので、このような動作が起こる。さらに、現在のデバイスは、帯域幅の制限が厳密であり、光学的屈折率の変化に対応して比較的大きな光学的損失を被る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、当技術分野で必要とされるのは、現在の技術の諸制限をある程度克服する改善された設計である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来技術の上述した欠点に対処するために、本発明は光導波路型変調器を提供する。一実施形態では、この光導波路型変調器は、半導体平面光導波路コアと、このコアの両側に隣接して配置され、このコアの両端間に電圧を印加することができるドープ半導体接続パスとを含み、この光導波路コアおよび接続パスは、連続したＰＮ半導体接合部を有する構造を形成する。別の実施形態では、この光導波路型変調器は、少なくとも１つのＰＮ半導体接合部がその中に配置された突条部分を有する半導体光導波路コアを含む。この光導波路型変調器はまた、突条部分の横に隣接して配置され、突条部分に電圧を印加することができる１つまたは複数のドープ半導体接続パスも含む。
【０００６】
別の態様では、本発明は半導体平面光導波路の動作方法を提供する。この方法は、導波路の半導体光導波路コア中に光信号を送り込むステップを含む。この方法はまた、コアに沿って光信号が伝播している間、連続したＰＮ半導体接合部付近のキャリア密度が変調されるように、コアの幅または高さの両端間に印加される電圧を変調するステップであって、各ＰＮ半導体接合部の一部分がコア中に配置されるステップも含む。
【０００７】
以上、本発明についての以下の詳細な説明を当業者がよりよく理解できるように、本発明の好ましい特徴および代替の特徴を概説した。本発明の特許請求の範囲の主題をなす本発明のさらなる特徴については以下で説明する。本発明の同じ目的を達成するために他の構造を設計しまたは修正するための基礎として、開示された概念および具体的な実施形態を容易に使用できることを当業者は理解すべきである。また、このような等価な構造が本発明の趣旨および範囲から逸脱しないことも当業者は理解すべきである。
【０００８】
本発明をより完全に理解するために、ここで、以下の説明を添付の図面と併せて参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の諸原理に従って構築された光導波路型変調器を示す概略図である。
【図２Ａ】電圧が印加されていない場合のシミュレートされた正孔キャリア分布を示す、本発明の諸原理に従って構築された光導波路型変調器の一実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの光導波路型変調器２００を示す電気的等価物を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ａの光導波路コア２０５において様々な印加電圧に対するシミュレートされた変調した正孔電荷濃度を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の諸原理に従って構築された半導体光導波路型変調器の一代替実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の諸原理に従って構築された半導体光導波路型変調器の別の実施形態の断面図である。
【図４Ａ】光導波路型変調器の一代替実施形態の断面図であり、図Ａおよび図Ｂが、電圧が印加されていない場合の光コアにおけるシミュレートされた正孔キャリア分布および電子キャリア分布を示す断面図である。
【図４Ｂ】光導波路コア４０５において様々な印加電圧に対する変調された電荷キャリアの分布のシミュレーションを示す、図４Ａの変調器の追加の断面図である。
【図５】本発明の諸原理に従って構築された半導体光導波路型変調器の一実施形態の断面図である。
【図６】本発明の諸原理に従って実行される、光導波路の動作方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明では、従来の微細製作方法によって、様々な半導体、例えばシリコン半導体または化合物半導体から様々な半導体構造を製作することができる。
【００１１】
本発明では、１層または複数層の頂部光クラッド層、例えばシリカガラス層で様々な光導波路コアを覆うことができる。
【００１２】
本発明では、従来の微細製作方法によって、金属および／または高ドープ半導体、例えばドープしたポリシリコンで電極を製作することができる。
【００１３】
本発明では、ここに記載する半導体構造において、正電荷キャリアおよび負電荷キャリアのここに引用する最大濃度が、それぞれｐ型およびｎ型ドーパント濃度の下限を与える。
【００１４】
本発明の諸実施形態は、通信システムまたは通信サブシステムの、高速で、高度に集積され、費用効果が高く、大規模な適用例に特によく適する。この設計はＣＭＯＳ互換性なので、大量生産にとってふさわしいものとなる。デバイスの応答時間および非線形応答がかなり改善されるので、高ビット・レートのデジタル通信分野での適用例に適したものとなる。また、導波路の非線形応答を使用して、アナログ伝送の適用分野向けに、変調器の線形性を高めることもできる。
【００１５】
最初に図１を参照すると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として１００で示される光導波路型変調器の概略図が示されている。光導波路型変調器１００は、半導体光導波路コア１０５と、第１の導電性接続パス１１０および第２の導電性接続パス１１５、すなわち高ドープ半導体パスとを含み、これらのパスは、それぞれ第１および第２の電極１２０、１２５と接触する。この半導体光導波路コアは、コア内の電界によってアクティブ化される領域に基づいて、コアを横切る光信号を変調するように構成されている。このコアは、電界によってアクティブ化される領域をもたらし、この領域では印加された電気的変調信号がコアの屈折率を変化させることができる。この電気的変調信号は、第１の電極１２０と第２の電極１２５の間に印加される。
【００１６】
本発明の諸実施形態の応答時間は、電荷キャリアがオーミック・コンタクト間の間隔の一部を横切る必要があるだけなので、現在の技術よりかなり短くなる。このような改善が生じるのは、電荷移動が、キャリアの拡散を利用するのではなく、主に電界によって支援されるからである。さらに、新しい設計の諸実施形態では、直流電力の消費が必要とされることはなく、それによって現在の設計に勝る電力消費の改善が提供される。
【００１７】
電子と正孔の組合せではなく、正孔だけをキャリアとして使用することによって光変調が実現されるように、本発明の諸実施形態を構築することができる。正孔だけを使用すると、導波路において光学的屈折率の変化に伴う光損失をかなり低減させることができる。諸実施形態は物理的対称を使用することができ、電荷は本質的に混ざり合うことがないので、電気的遮蔽の問題が回避され、それによって電荷移動を電界によって強めることが可能になる。
【００１８】
さらに、半導体光導波路型変調器１００の電気光学的応答は、従来の手法よりもかなり非線形である。デジタルの適用分野では、半導体光導波路型変調器１００の電気光学的応答の非線形性を使用して、送信機とシステムのどちらかの帯域幅の諸制限による信号劣化を緩和することができる。アナログの適用分野では、この非線形性を使用して、変調器の非線形性を軽減することができ、それによって線形性のより高い変調器応答が得られる。このような特徴を使用して、例えばマッハ−ツェンダ変調器、リング共振型変調器、またはこの２つの組合せの固有応答からもたらされる本質的に非線形の変調器構造の作用を抑えることができる。
【００１９】
半導体光導波路コア１０５は、１種のドーパント（ドナー・ドーパントまたはアクセプタ・ドーパント）でドープすることができる。加えて、突条の導波路に隣接してオーミック・コンタクトが構築され、例えば反対の種類のドーパント（それぞれ、アクセプタ・ドーパントまたはドナー・ドーパント）でドープされる。この構造は、デバイスにバイアス電圧が印加されていないときに、光導波路コア１０５中に相当の電荷キャリアを提供する。
【００２０】
次いで、導波路内の電荷キャリアの分布を変調するために、第１および第２の電極１２０、１２５を介してバイアス電圧を印加することができ、この分布の変調によってデバイスの光学的特性が変調される。これは、交流電力の最小の消費で、また直流電力の消費なしで達成される。次いで、導波路の光学的特性の変調を使用して、導波路中の光の光学的強度または光学的位相を変調することができる。
【００２１】
次に図２Ａに移ると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として２００で示される半導体光導波路型変調器の一実施形態の断面図が示されている。この断面図は、図１に示す光導波路型変調器１００の中心を貫いた切断面を表す。光導波路型変調器２００は、突条領域を有する半導体光導波路コア２０５と、コア２０５の両側に隣接する、第１および第２の高ドープ半導体接続パス２１０、２１５とを含む。変調器２００はまた、第１および第２の高ドープ半導体接続パス２１０、２１５のそれぞれと接触する第１および第２の電極２２０、２２５も含む。
【００２２】
図示の実施形態では、半導体光導波路コア２０５は、図示の通り光導波路コア２０５の両側に隣接して配置された連続したＰＮ半導体接合部２０６、２０７を含む。一般に、この連続したＰＮ半導体接合部は、使用される特定の極性または電荷濃度にとって有利とみなされるかどうかに応じて、光導波路コア２０５中の中心寄りに配置することができ、あるいは光導波路コア２０５中に非対称に配置することさえもできる。連続したＰＮ半導体接合部２０６、２０７は、印加された電気的変調信号に対応する電界によってアクティブ化される領域をもたらすように構成されている。
【００２３】
図示の実施形態では、半導体光導波路コア２０５は突条形の領域内にＰ型ドーパントを含み、第１および第２の導電性接続パス２１０、２１５はＮ型ドーパントを含み、コア２０５に隣接して配置される。しかし、光導波路コア２０５、ならびに第１および第２の導電性接続パス２１０、２１５の他の諸実施形態では、こうした極性を反転させて、それぞれＮ型ドーパントならびにＰ型ドーパントを含むようにしてもよいことが当業者には分かるであろう。
【００２４】
動作中、光導波路コア２０５は、様々な空間領域中に、ある範囲の電荷濃度を有することができる。図２Ａは、バイアス電圧が０の状態でのシミュレートされた正孔電荷キャリア分布を示す。導波路中に示される電荷キャリア濃度は、１立方センチメートル当たり約３×１０１５電荷〜約１×１０１８電荷の範囲の濃度とすることができる。第１および第２の導電性接続パス２１０、２１５のかなりの部分は、通常、１立方センチメートル当たり約１×１０１９〜１×１０２０電荷の範囲のより高い電荷キャリア濃度を有する高ドープ半導体である。
【００２５】
次に図２Ｂに移ると、図２Ａの光導波路型変調器２００に使用することができる、全体として２４０で示される電気的等価物の図が示されている。電気的等価物２４０は、第１および第２の端子２５０ａ、２５０ｂを有する、接続された第１および第２の連続した半導体ダイオード２４５ａ、２４５ｂを含む。第１および第２の連続した半導体ダイオード２４５ａ、２４５ｂは、光導波路型変調器２００のドーパントに対応して向きが定められる。図示の通り、第１の端子２５０ａと第２の２５０ｂの間に電気信号発生器２５５を接続することができる。
【００２６】
電気信号発生器２５５は、直流バイアス電圧０の交流信号に対応する電気的変調信号を提供することができる。この直流バイアスがかけられていない交流信号は、電気的変調信号の周波数の２倍の周波数を含むように、光導波路コア２０５を横切る光信号を変調し、それによって光信号において電気的変調の周波数を２倍したものが得られる。電気的変調信号が、直流バイアスされた交流信号を生成し、この直流バイアスがＰＮ半導体接合部のうちの同じ部分に常に逆バイアスをかける場合、光信号における周波数を２倍したものは存在しないことになる。
【００２７】
次に図２Ｃに移ると、全体として２６０で示され、図２Ａの半導体光導波路コア２０５における変調された電荷キャリア分布のシミュレーションを示す断面図が示されている。図２Ｃの断面図は、半導体光導波路コア２０５における電気的変調信号２９０に対する電荷濃度に対応する。電気的変調信号２９０は、−５ボルトと＋５ボルトの間で切り替わる直流バイアス電圧をもたない交流電圧波形である。図２Ｃでは、電気的変調信号２９０が、極性を示して、第１および第２の電極電圧２９０ａ、２９０ｂを表す波形として表され、それらの電圧の差は、両電極間の電位差に相当する。もちろん、両電極の一方は実際には接地することができ、他方は両電極間の電位差を使用し、対応する極性が示されている。
【００２８】
断面図２６５は、０ボルトと交差する電気的変調信号２９０に対応し、したがって光導波路コア２０５における０バイアスの状態に対応するシミュレートされた対称的な電荷濃度を示す。第１の電極電圧２９０ａと第２の電極電圧２９０ｂの電位差が、０ボルトから移動し、−１０ボルトにむかって進むとき、半導体光導波路コア２０５における正電荷分布は、より負のその第１の電極寄りになっている。断面図２７０は、極めて非対称的な分布に達した、光導波路コア２０５におけるシミュレートされた正電荷分布を示す。この分布は、第１および第２の電極電圧２９０ａ、２９０ｂが、時間ｔ１においてそれぞれ−５ボルトおよび＋５ボルトのレベルに達したことに対応する。
【００２９】
次いで、第１および第２の電極電圧２９０ａ、２９０ｂがそれらの極性が反転するように移動するとき、再び０バイアス電圧における断面図２６５のシミュレートされた対称的な電荷キャリア分布に達する。第１の電極電圧２９０ａと第２の電極電圧２９０ｂの電位差が、０ボルトから移動し、−１０ボルトにむかって（すなわち、前とは反対の向きに）進むとき、光導波路コア２０５における正電荷キャリア分布は、より負のその第２の電極寄りになっている。断面図２８０が、時間ｔ２において反対の向きの極めて非対称的な電荷分布に達した、光導波路コア２０５におけるシミュレートされた正電荷キャリア分布を示す。
【００３０】
図示の実施形態では、再び０電圧レベルに達するとき、電気的変調信号２９０の全サイクルが完了する。断面図２７０、２８０はそれぞれ、半導体光導波路コア２０５を横切り、それによって１周期の電気的変調信号２９０に対して２周期の光信号変調をもたらす、光信号のピーク変調に対応する。したがって、このような動作により、変調光信号における電気的変調信号の周波数２倍化がもたらされる。正と負のどちらかの電圧バイアスを維持する（すなわち、０ボルトと交差しない）電気的変調信号を提供することは、変調光信号が電気的変調信号と同じ変調周波数を有することに相当する。
【００３１】
次に図３Ａに移ると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として３００で示される半導体光導波路型変調器の一代替実施形態の断面図が示されている。この断面図は、図１に示す光導波路型変調器１００の中心を貫いた切断面を表す。光導波路型変調器３００は半導体光導波路コア３０５を含み、このコア３０５は突条領域を有するとともに、交互にドープされた領域３０６、３０７、３０８を含み、これらの領域は半導体光導波路コア３０５内で連続したＰＮ接合部３１１、３１２を形成する。
【００３２】
この実施形態では、複数の第１の電極３２０を含む高ドープ半導体接続パス３１０が半導体光導波路コア３０５の両側に示されている。一代替実施形態では、１つの電極３２０を含む高ドープ半導体接続パス３１０を１つだけ使用することができる。図示の実施形態では、図示の通り半導体光導波路コア３０５の上に配置された第２の電極３２５を含む。第１および第２の電極３２０、３２５は、半導体光導波路コア３０５の両端間に変調電圧を垂直に印加することができる。もちろん、特定の適用例にとって適切ならドーピング極性を反転させることもできる。
【００３３】
次に図３Ｂに移ると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として３４０で示される半導体光導波路型変調器の別の実施形態の断面図が示されている。さらに、この断面図は、図１に示す光導波路型変調器１００の中心を貫いた切断面を表す。光導波路型変調器３４０は、図示の通り半導体光導波路コア３４５を含み、このコア３４５は突条部分を有するとともに、単独でドープされた領域を含む。
【００３４】
光導波路型変調器３４０は、図示の通り、連続したＰＮ半導体接合部３４６、３４７を使用しており、このＰＮ半導体接合部３４６は、第１の半導体スラブＡと半導体光導波路コア３４５の側部との間に含まれる。第１の電極３６０を含む第１の高ドープ半導体接続パス３５０が、ＰＮ半導体接合部３４６に結合されている。ＰＮ半導体接合部３４７は、第２の半導体スラブＢと半導体光導波路コア３４５の頂部部分との間に含まれる。第２の電極３６５を含む第２の高ドープ半導体接続パス３５５が、ＰＮ半導体接合部３４７に結合されている。
【００３５】
光導波路型変調器３４０は、半導体光導波路コア３４５の突条部分を使用しており、この突条部分は、第１および第２のスラブＡ、Ｂを合わせた厚さよりも高さがより大きい。光導波路型変調器３４０の動作は、図２Ａの光導波路型変調器２００に類似する。しかし、この構造は有利なことに、半導体光導波路コア３４５でのキャリア濃度に、第１の電極３６０と第２の電極３６５の間の変調電圧の電界効果を加え、それによって導波路の性能の向上をもたらす。
【００３６】
次に図４Ａに移ると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として４００で示される光導波路型変調器の一代替実施形態の断面図が示されている。前の場合と同様に、この断面図は、図１に示す光導波路型変調器１００の中心を貫いた切断面を表す。図４Ａには、信号光導波路型変調器４００が、同じ実施形態の２つの図（図Ａおよび図Ｂ）で示されている。図Ａおよび図Ｂはそれぞれ、半導体光導波路コア４０５の両端間に０電圧が印加されたときの、半導体光導波路コア４０５における正孔キャリアおよび電子キャリアのシミュレートされた例示的分布を示す。光導波路型変調器４００は、突条領域を有する半導体光導波路コア４０５と、第１および第２の導電性接続パス４１０、４１５、すなわち光導波路コア４０５の突条領域の両側に隣接する高ドープ半導体パスとを含む。また、光導波路型変調器４００は、光導波路コア４０５の突条領域に対して横に隣接した第１の電極４２０および第２の電極４２５を含む。
【００３７】
半導体光導波路コア４０５は、その突条領域の内部に配置されたＰＮ半導体接合部４０６を含み、すなわち、ＰＮ半導体接合部のＰ型側部とＮ型側部の両方が、光導波路コア４０５の突条領域中に配置される。このＰＮ半導体接合部は、印加された電気的変調信号に応答する、電界によってアクティブ化される領域をもたらす。図示の実施形態では、ＰＮ半導体接合部４０６は光導波路コア４０５の中心に配置されるが、代替実施形態では、その突条領域中に非対称的に配置することもできる。半導体光導波路コア４０５は、ある範囲の電荷キャリア分布をその中に有することができる。図示の電荷キャリア分布は、バイアス電圧（例えば、０．２ボルト）がわずかにマイナスの場合のものである。中心の正電荷濃度および負電荷濃度４０７、４０８は、１立方センチメートル当たり約２×１０１７電荷の平均値を有することができ、接合区域、すなわち、接合部の電荷空乏領域での電荷濃度を１立方センチメートル当たり約３×１０１５電荷に低減することができる。第１および第２の高ドープ半導体接続パス４１０、４１５は、１立方センチメートル当たり約１×１０１９電荷という高い電荷キャリア濃度を有することができる。
【００３８】
次に図４Ｂに移ると、全体として４５０で示され、光導波路コア４０５において様々な印加電圧に対する変調された電荷キャリア濃度のシミュレーションを示す追加の断面図が示されている。図４Ｂの断面図は、光導波路コア４０５における、逆バイアス電圧４６０を生成する電気的変調信号に対する電荷濃度に対応する。逆バイアス電圧４６０は、様々な図において約０．２ボルトと５ボルトの間で切り替わり、ＰＮ半導体接合部４０６に常に逆バイアスをかけるために、光導波路型変調器４００に印加される。
【００３９】
図Ａおよび図Ｂは、この場合も、約０．２ボルトの逆バイアス電圧に対するそれぞれの正孔電荷キャリア分布および電子電荷キャリア分布のシミュレーションを示す。図Ｃおよび図Ｄは、ＰＮ半導体接合部４０６の両端間に５ボルトの逆バイアス電圧がかかる場合のそれぞれの正孔電荷キャリア分布および電子電荷キャリア分布のシミュレーションを示す。光変調周波数は電気的変調周波数と同じである。
【００４０】
次に図５に移ると、本発明の諸原理に従って構築された、全体として５００で示される半導体光導波路型変調器の一実施形態の断面図が示されている。光導波路型変調器５００の全般的な動作は、図４Ａの光導波路型変調器４００に類似する。しかし、構造的に、第１および第２の真性半導体層５３０、５３５は、図示の通り、光導波路コア５０５の突条領域に隣接する高ドープ半導体パスのそれぞれと直列に配置されている。あるいは、層５３０、５３５として絶縁材料層を使用し、この絶縁材料層を、光導波路コア５０５の突条領域に隣接する高ドープ半導体パスのそれぞれと直列に配置することもできる。
【００４１】
次に図６に移ると、本発明の諸原理に従って実行され、全体として６００で示される光導波路、例えば図２Ａ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図５の装置の動作方法の流れ図が示されている。通常、方法６００は、例えば半導体光導波路における光信号を修正するために使用することができ、ステップ６０５で開始する。次いで、ステップ６１０で、半導体光導波路コアを横切る光信号が生成され、ステップ６１５で、この光信号が、半導体光導波路コア内の、電界によってアクティブ化される領域、すなわち電気光学的アクティブ領域で変調される。
【００４２】
一実施形態では、半導体光導波路コアは、例えば図２Ａに示すように電界によってアクティブ化される領域をもたらす、光導波路コアの両側に隣接して配置された連続したＰＮ半導体接合部を含む。この連続したＰＮ半導体接合部は、半導体光導波路コア中にＰ型ドーパントを含み、この光導波路コアは、バイアス電圧が０の状態において、光導波路コアの少なくとも一部分内に、１立方センチメートル当たり１×１０１５〜８×１０１７電荷の範囲内の電荷キャリア濃度をもたらすことができる。この濃度は、適用されるデバイスの幾何形状および予想される駆動電圧によって変わる。それに対応して、光コアへの接続パスにＮ型ドーパントが使用され、これらの接続パスは電気的変調信号を搬送することができる。これらの接続パスでは、バイアス電圧が０の状態において、平均電荷キャリア濃度を１立方センチメートル当たり少なくとも１×１０１９電荷とすることができる。
【００４３】
あるいは、連続したＰＮ半導体接合部は、光導波路コア中にＮ型ドーパントを含み、電気的変調信号に対する電流を光コアに／光コアから運ぶ接続パス中にＰ型ドーパントを含むこともできる。これらの諸実施形態では、電荷キャリア濃度は、正孔濃度と電子濃度が置き換えられること以外は、同様の値および分布を有することができる。さらに、いくつかの諸実施形態では、連続したＰＮ半導体接合部の少なくとも１つは、ＰＮ半導体接合部領域において真性半導体層、または絶縁層すなわち非ドープのＳｉ層またはシリカガラス層を含むこともできる。
【００４４】
別の実施形態では、半導体光導波路コアは、電界によってアクティブ化される領域をもたらすＰＮ半導体接合部を含み、このＰＮ半導体接合部は光導波路コアの中心部分に配置される。光導波路コアの少なくとも一部分内の電荷キャリア濃度が、バイアス電圧が０の状態に対応して１立方センチメートル当たり約２×１０１７電荷である。それに対応して、電気的変調信号に対する接続パス内の電荷濃度が、バイアス電圧が０の状態に対応して１立方センチメートル当たり少なくとも１×１０１９電荷である。あるいは、ＰＮ半導体接合部はまた、接合部中に真性層を含むこともでき、それによってＰＩＮ接合部が形成される。
【００４５】
次いで、電界によってアクティブ化される領域が、ステップ６２０で電気的変調信号に対応して変調される。一実施形態では、連続したＰＮ半導体接合部同士が協働して、光信号中で電気的変調信号の周波数２倍化をもたらす。電気的変調信号が連続したＰＮ半導体接合部のそれぞれ１つに交互に逆バイアスをかけたとき、この状態が生じる。交流の電気的変調信号の印加中に連続したＰＮ半導体接合部の１つに連続的に逆バイアスがかけられている状態にあるときには、光信号における電気的変調信号の周波数２倍化は得られない。この実施形態において、電界によってアクティブ化される領域を変調する間、単一のＰＮ半導体接合部が連続的な逆バイアス状態を維持しているときも同様である。方法６００はステップ６２５で終了する。
【００４６】
本明細書で開示する方法を、特定の順序で実行される特定のステップに関して説明し示してきたが、本発明の教示から逸脱することなく、これらのステップを組み合わせ、再分割し、または並べ替えても、等価な方法を形成できることが理解されよう。したがって、本明細書中で別段の指示がない限り、諸ステップの順序またはグループ分けは、本発明を限定するものではない。
【００４７】
本発明を詳細に説明してきたが、最も広範な形の本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明において様々な変更、置換および改変を加えることができることが当業者には理解されよう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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