(57)【要約】  シリコンベースの光変調器構造は、関連部分の構造の屈折率を変え、それによって、デバイスの性能に所望のされない変化を取扱うための正確な調整を提供する、１又はそれ以上の別個の局在化加温素子を含んでいる。加温は例えばシリコンベースの抵抗、ケイ化物抵抗、順バイアスＰＮ接合等のような熱光学デバイスであり、これらの構造のいずれもシリコンベースの光変調器に簡単に取り込まれうる。ＤＣ電圧のこれらの構造のいずれかへの印加は熱を生成し、次いで導波領域に伝達する。導波領域の局所温度の増加は、順次、領域内の屈折率を増加する。印加ＤＣ電圧の制御は、屈折率の制御となる。【選択図】  図３
2009540385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンベースの光変調デバイスであって：
入射する光波信号の伝播を支持するための光導波管と；
当該光導波管に沿って配置されて、電気ＡＣ変調信号を前記光導波管内に伝えて、前記伝播する光波信号の特性を変調する変調素子と；
前記導波管に沿って配置され、印加ＤＣ電圧に応答して温度変化の関数として前記導波管の屈折率を変調するように前記導波管に伝達される熱を生成する熱光学素子と；
を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調素子及び前記熱光学素子が、前記光導波管の物理的に離れた部分に沿って配置されることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調素子及び前記熱光学素子が、前記光導波管の同一領域に実質的に沿って配置されるとともに、電気絶縁体がそれらの間に配置されることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記電気絶縁体が本質的に非ドープシリコンの領域を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項５】
請求項３に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記電気絶縁体が前記変調素子と前記熱光学素子との間に配置された比較的薄い誘電層を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記比較的薄い誘電層が１００Ａ未満の厚さを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記比較的薄い誘電層が二酸化ケイ素を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項８】
請求項５に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記比較的薄い誘電層が窒化ケイ素を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記熱光学素子が抵抗ベースの熱光学素子を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記抵抗ベースの熱光学素子が、関連するＤＣ電圧源と接続するための１対の等間隔な接触領域を含む少なくとも１のドープシリコンの抵抗を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記少なくとも１のドープシリコンの抵抗が、前記導波管領域の逆側に形成され、別個のＤＣ電圧源によって制御される、１対のドープシリコンの抵抗を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１２】
請求項９に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記抵抗ベースの熱光学素子が、関連するＤＣ電圧源と接続するための１対の等間隔な接触領域を含むケイ化物の抵抗を具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記熱光学素子が順方向にバイアスされたＰＮ接合デバイスを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１４】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、当該デバイスが集積型導波アームと空乏型導波アームとを含む干渉計を具えるとともに、集積型変調素子と集積型熱光学素子が前記集積型導波アームと接続され、空乏型変調素子と空乏型熱光学素子が前記空乏型導波アームと接続されることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記集積型導波アーム変調素子に与えられる前記電気ＡＣ変調信号が、前記空乏型導波アームの変調素子に与えられる前記電気ＡＣ変調信号と独立していることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記集積型導波アーム熱光学素子に与えられる前記ＤＣ電圧が、前記空乏型導波アーム熱光学素子に与えられる前記ＤＣ電圧と独立していることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１７】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調デバイスがＳＩＳＣＡＰの光電子変調デバイスを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１８】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調デバイスがＰＮベースの光電子変調デバイスを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項１９】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調デバイスがリング型共振器の変調デバイスを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【請求項２０】
請求項１に記載のシリコンベースの光変調デバイスにおいて、前記変調デバイスが電子吸収変調デバイスを具えることを特徴とするシリコンベースの光変調デバイス。
【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２００６年６月１５日出願の米国仮特許出願第６０／８１３，９１３号及び２００７年５月９日出願の米国仮特許出願第６０／９２８，３８４号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は熱光学調整技術を利用するＳＯＩベースの光変調器の変調特性（位相及び振幅）及びオフセット（バイアス）の別個の制御を提供する配置に関する。
【背景技術】
【０００３】
数年の間、外部光変調器はニオブ酸リチウムのような電気光学的材料の外に生成されてきた。光導波管は電気光学的物質内に形成されて、金属接触領域は各導波管アームの表面に配置される。金属接触への電圧の印加は、接触下で導波管領域の屈折率を変更し、導波管に沿った伝播速度を変化させる。２つのアーム間のπ位相の移動を生成する電圧を印加するために、非線形（ディジタル）マッハツェンダ変調器が形成される。特に、光信号は導波管内へ発射され、電気信号は接触に適用される（上述のように、適切な電圧レベルを用いて）。光信号はアームに沿って伝播して、出力光信号を生成するように変調される位相となる。同様の結果は線形（アナログ）光学出力信号で可能となる。
【０００４】
この型の外部変調器は非常に有用であったが、シリコンベースのプラットフォーム上に光学素子、サブシステム及びシステムを形成するのに増大した要求がある。このようなシステム（例えば、電気光学的変調器用の入力電気データの駆動回路）と関連する様々な電気素子を、同一のシリコン基板上の光学素子と統合することが更に所望される。明らかに、このような状況でのニオブ酸リチウムベースの光デバイスは、オプションではない。様々な他の従来の電気光学的デバイスは同様に、シリコンプラットフォームと直接互換性のない物質（ＩＩＩ−Ｖ化合物のような）からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンベースのプラットフォーム内に光学変調を提供することが可能な、有意な進歩が、２００５年１月１８日にＲ．Ｋ．Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙらに発行された、本発明の代理人に帰属する米国特許第６，８４５，１９８号で開示されているようになされた。図１は（例えば）Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙらの特許に開示されたような、シリコンベースの変調器デバイスの例示的な配置を示す。本ケースにおいては、ＳＯＩベースの光変調器１が、ミクロン以下の薄いシリコン表層４の逆極性にドープした部分にオーバラップした配置で処理される、ドープシリコン層２（一般的には、ポリシリコン）を具えている。ＳＯＩ層４は従来のＳＯＩ構造５の表層として示され、更にシリコン基板６と埋込酸化層７とを更に含んでいる。重要なことには、比較的薄い誘電層８（例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等のような）はＳＯＩ層４とドープされたシリコン層２との間のオーバラップ領域に沿って配置される。シリコン層２と、誘電層８と、ＳＯＩ層４とによって規定されたオーバラップ領域は、光変調器１の「活性領域」を規定している。自由キャリアはＳＯＩ層４（ＶＲＥＦ４）及び／又はドープシリコン層２（ＶＲＥＦ２）に印加される電圧の関数として誘電体８の各側に集積及び空乏する。自由キャリア濃度の変調は、活性領域での屈折率を変化させ、このようにして活性領域によって規定された導波管に沿って伝播される光信号（文書の垂直方向にＹ軸に沿って伝播する光信号）の位相変調を誘発する。
【０００６】
Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙらによって開発された型の光変調器についての問題の残りの領域は、プロセス変化、周囲環境の変化（例えば温度）、デバイスの寿命等を調整／補正するために変調器を変更／調整する能力と関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術に残ったままのニーズは本発明によって取り扱われ、温度調整をデバイスの光学特性に与えることによって、ＳＯＩベースの光変調器中の変調特性（位相及び振幅）及びオフセット（バイアス）の別個の制御を与える配置に関する。
【０００８】
本発明によると、自由キャリアの動作を用いて、従来技術に似た方法で、ＳＯＩベースの光変調器の位相及び吸収補償要求を実現化する。更に、熱光学効果を用いて、逆符号位相シフト効果を実現化する。光導波管領域内の局在化加温が利用され、本発明においては、変調する領域の応答を調整する。
【０００９】
局在化加温が相対的にコンパクトなデバイス形状と同様に製造の相対的な容易性を規定する方法で、事前利用されたＳＩＳＣＡＰ変調器構造（あるいは、その他の好適なシリコンベースの光電子変調器デバイス）と統合できることが、本発明の態様である。加温は例えば、シリコンベースの抵抗、ケイ化物抵抗、順バイアスＰＮ接合等によって提供でき、これらの構造のいずれもが、Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙらによって教示されたようなＳＩＳＣＡＰ光変調器に容易に取り込むことができる。ＤＣ電圧のこれらの構造のいずれかへの印加は、導波領域の局所温度を増加させる。ここでフレーズ「ＤＣ電圧」は、実質的に天然のＤＣである信号を含むこととして規定される。加温は単一の連続領域にそって適用でき、代替的には導波領域の別個のセグメントに沿って適用できる。
【００１０】
本発明の一実施例においては、自由キャリアの変調及び温度調整は導波管の物理的に異なる部分に沿って集積され、ＡＣ変調信号とＤＣ加温信号との間の電気的相互作用の電位を低減する。代替的な実施例としては、必要となる物理的な導波管の長さの節約は隣接する温度及び変調素子間に電気絶縁物質を取り込むことによって取得される。
【００１１】
本発明の別の及び更なる実施例及び態様は、以下の考察の過程中に、及び添付図によって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図によると、
【図１】図１は、オーバラップした構造活性領域を具える例示的な従来技術のＳＯＩベースの光変調器の側面図である。
【図２】図２は、ＳＯＩベースの干渉計の従来技術の図である。
【図３】図３は、本発明により形成される例示的なＳＯＩベースの光変調器の単純化した図であり、変調器の各導波アームに沿った変調セクションと温度調整セクションの双方を含んでいる。
【図４】図４は、図３の配置に用いた１の例示的な抵抗ベースのサーマル素子の破断等尺図である。
【図５】図５は、図３の配置に用いた１の例示的なＰＮ接合ベースのサーマル素子の破断等尺図である。
【図６】図６は、温度調整セクションが変調セクションと同一の導波管領域に沿って配置される本発明の代替的な変調器構成の単純化した図である。
【図７】図７は、図６の配置に用いた例示的な温度調整セクションと関連する変調セクションの破断図である。
【図８】図８は、図６の配置に用いた代替的な温度調整セクションと関連する変調セクションの破断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ＳＯＩベースの光変調器用の、自由キャリア変調及び温度オフセット制御の利用について述べる前に、より詳細に従来技術の変調器動作の理解を提供することは有益と考える。図２は集積型アーム１５と空乏型アーム１７として表示した、個々の設計のアームを示す、例示的な従来技術のマッハツェンダ干渉計１０の単純化したブロック図であり、干渉計１０は図１との関連において上述した従来技術の構造を基礎にしている。干渉計１０の各アームは自由キャリアベースの位相変調デバイスを含み、上述の方法でＳＯＩ層４とドープシリコン層２に印加されたＡＣ変調信号によって制御される。各アームに印加される信号は別個に動作し、集積型アーム１５を制御するように用いられる信号ＶＲＥＦ２ａ及びＶＲＥＦ４ａ、及び、空乏型アーム１５を制御するように用いられる信号ＶＲＥＦ２ｄ及びＶＲＥＦ４ｄとして示されている。一実施例においては、ＳＯＩ層４はｐ型ドーナントを含むように製造でき、その時ドープシリコン層２は必然的にｎ型ドーパントを含んでいる。好ましくは、ドープ特性は活性領域内のドーパント濃度をＶＲＥＦ領域との接触領域内より少なくするように制御され、ＶＲＥＦ接触領域はケイ化物領域を具えることができる。
【００１４】
動作において、光信号Ｉｉｎは入力導波管１２（好ましくは、ＳＯＩ層４内に形成された）に沿って伝わるように示され、光スプリッタ１４（好ましくは、ＳＯＩ層４内に形成された）へ入力する。光スプリッタ１４は平衡５０／５０分割のパワーが、変調器１０の各アーム１５、１７に提供されるように、信号内に存在する光パワーを半分に簡単に分割できる（しかしながら、その他の所望のパワースプリットは用いることができる）。ＩｉｎＡと表示される光スプリッタ１４からの第１の出力はその後、変調器１０の集積型アーム１５への光入力信号として印加される。同様に、ＩｉｎＤと表示される光スプリッタ１４からの第２の出力は、変調器１０の集積型アーム１５への光出力信号として印加される。各アームの活性領域１１及び１３をそれぞれ制御するＶＲＥＦ２ａ、ＶＲＥＦ４ａ及びＶＲＥＦ２ｄ、ＶＲＥＦ４ｄの値により変調された後で、変調された出力信号は光結合器１６で結合されて、変調された光出力信号（ＩＯＵＴ）を形成する。
【００１５】
上述したように、このようなＳＯＩベースの電気光学的変調器の性能に影響を与えることができる構成や環境因子が存在する。標準的なシリコン集積回路製造技術における変化を処理するために、干渉器の各アーム中の変化を補償するニーズが存在する。これらの変化は、物質の欠損や屈折率の変化と同様に、導波管の幅、厚さ、及び隣接する導波管間の間隔のような、数多くの異なる原因による。更に、エッチングの特徴がモード伝播特性を変えることが可能であり、最適なパワースプリットでの偏差を生じる。振幅変化は照射損失の散乱及び変化の結果として生じうる。実際に、導波管側壁の粗さ／厚さの変化の結果として位相移動及び各アーム内の吸収特性の差異となりうる。変調器の動作は周囲温度、湿度、デバイスの寿命等のような環境因子によっても影響を受けうる。本発明の配置を提唱して、別個の自由キャリア変調及び温度調整制御を提供して、存在しうる変化に打ち勝つことによってこれらの問題を取り扱う（デバイスの寿命にわたる変調器の動作を調整する進行中の手段を提供するのと同様に）。
【００１６】
図３は例示的なＳＯＩベースの電気光学的な変調器２０の単純化した図を含み、本発明によって別個の温度調整を提供して、本発明によって所望されない振幅及び位相オフセットを補償している。図３に示した特定の実施例においては、サーマル素子２２及び２４は集積型アーム１５と空乏型アーム１７に沿ってそれぞれ配置され、変調器の光学特性について別個の温度調整／チューニングを提供する。シリコンの熱光学効果が温度の関数としての屈折率の増加（ｄｎ／ｄＴ＝１．８６ｘ１０−４／°Ｋ）によって実現化されるのと同様に、変調器の１又は双方のアームに沿った、誘発される温度変化を用いて、変調器のバイアス点を制御することによって所望されない変化をオフセットできる。図３に示したような特定の実施例においては、サーマル素子２２及び２４は変調器領域から物理的に分離されるように、導波管アームに沿って配置される（活性領域１１及び１３によって表示された）。サーマル素子２２及び２４が単一ユニットとして示されるが、セグメント化された加温は導波領域に沿って別個のサーマル素子によって適用されうる。
【００１７】
上述のように、サーマル素子２２及び２４は２つの異なる型の熱生成器：抵抗素子（例えば、シリコンベースの抵抗あるいはケイ化物ベースの抵抗のような）、又は、ＰＮ接合素子（順バイアスのＰＮ接合のような）を具えている。どのケースにおいても、素子はＤＣ電圧の印加によって制御されて、構造を通じて伝播し、デバイスの導波領域に入力する加温を生成し、印加電圧の大きさが物質によって見られる温度の増加に正比例している（ここで用いられる用語「ＤＣ」は、「実質的なＤＣ」信号を含むと規定され、極端な低周波信号を含んでいる）。サーマル素子２２、２４に印加されるＤＣ電圧の値は、互いに独立して制御されており、集積型アームのサーマル素子２２に印加される電圧ＶＤＣａ、及び空乏型アームのサーマル素子２４に印加される電圧ＶＤＣｄと、図３で呼ばれている。導波領域内の温度変化は有効に屈折率を変え、結果として、そこを通過する光信号によって見られる位相移動を調整している。サーマル素子２２及び２４に印加される別個の電圧ＶＤＣａ及びＶＤＣｄを任意に変更して、変調デバイスの動作状態の変化を調整できると理解すべきである。更に、図示していないが、変調器２０からの出力信号（その他の好適な出力信号）は、素子２２及び／又は素子２４に印加される電圧の大きさを調整するのに用いられるフィードバックループ内でモニタできる。
【００１８】
図４は例示的なサーマル素子２２の破断等尺図であり、この特定の実施例においては、ＳＩＳＣＡＰサーマル素子の形態を介して加温を提供するのに利用される配置を示している。図４に示すような配置は１対のＳＩＳＣＡＰサーマル素子を具え、上に規定したように、ＳＯＩ層４内に統合された第１のＳＩＳＣＡＰサーマル素子２６を含んでいる。この構造の導波部分内の所望されない自由キャリア相互作用を最小化するために（図４に点線によって示されたように）、ポリシリコン層２及びＳＯＩ層４は好ましくは中央領域で非ドープ（あるいは軽くドープ）にされる。従って図４に示したような構造は、ポリシリコン層２とＳＯＩ層４との双方の導波部分を「非ドープ」であるとして分類し、この定義は軽くドープされることを含むように意図される。
【００１９】
更に図４によると、第１のＳＩＳＣＡＰサーマル素子２６はＳＯＩ層４（導波部分から除去された）のドープセクション２７を含むように示される。ドープセクション２７は更に１対の接触領域２８及び３０を含み、領域２８と３０との間のＤＣ電圧（ＶＤＣａ２）の印加は、セクション２７に沿った電流の流れを生じさせ、ＳＯＩ層４の温度変化を誘発する。ドープセクション２７から導波領域への温度伝達の方向は、図４の二重線の矢印によって示されている。
【００２０】
別個のサーマル素子３２はポリシリコン層４の相隔たるドープセクション３３内に同様に形成でき、サーマル素子３２は図４に更に示されている。サーマル素子３２はドープセクション３３に沿って示されるように配列された１対の接触３４及び３６を含んでいる。更に、接触３４と３６との間のＤＣ電圧（ＶＤＣａ１）の印加は電流の流れとデバイスの局在化加温とを生じさせ、導波領域からの熱伝達は図４の二重線の矢印によって示されている。本発明の教示によると、単一のサーマル素子（本ケースでは、素子２６か素子３２のいずれか）か、１対のサーマル素子（素子２６及び２８の双方）かのいずれかを用いて、図３に示したように、サーマル素子２２の定義の内部に「温度の加温」を提供できる。更に、別個のサーマル素子２６、３２へ印加されるＤＣ電圧は異なっており、別個に制御して所望の加温量を提供できる。すなわち、印加電圧ＶＤＣａ１は印加電圧ＶＤＣａ２と異なる（調整可能な）値を有することができ、ＶＤＣａ２の値は別個に調整して所望する度合の加温を提供できる。
【００２１】
図４に示したようなデバイス構造は接触領域２８、３０（及び／又は接触３４、３６）と、その下のシリコン物質との間で局在化される。このような「ケイ化物抵抗」の使用は印加電圧の関数として広い温度範囲用に提供すると見なされる。抵抗ベースの熱生成素子としてのシリコン又はケイ化物の使用は、設計選択であると見なされる。更に、温度抵抗型の温度加温素子は、既知の、及び開発されたＳＯＩベースの電気光学的変調器構造で用いられ、限定はされないがＳＩＳＣＡＰ構造、ラテラルＰＮ接合構造、リブ型導波管構造等、あるいは、限定はされないがリング型共振変調器、電子吸収変調器を含む他の変調器構造を含んでいる。実際に、本発明で都合良く使用されて、様々な型の温度変更をＳＯＩベースの変調器設計に提供するのは、シリコン物質や公知のＣＭＯＳ処理技術の本来の特性である。
【００２２】
図５は代替の例示的なサーマル素子２２の断面図であり、本ケースでは、順バイアスＰＮ接合温度デバイス４０は導波アームの第１の側に沿って配置される（このケースでは、集積型アーム又は空乏型アームのいずれか）。デバイス４０はＳＯＩ層４の一部分内に形成され、第１の領域４２はＮ型ドープされ、第２の隣接領域４４はＰ型ドープされる。サーマル素子２２内の導波は、デバイス構造の中央の本質的に非ドープ部分４６に沿って得られ、本ケースでは、ゲート誘電体８によって（この特定の実施例において）ＳＯＩ層４から分離されるリブ型導波管４８を具えている。上述のように、ゲート誘電体８は比較的薄い層であり（１００Ａ程度又はそれ以下）、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素のような物質を具えている。リブ型導波管４８は例えば、ポリシリコン又はドープしたポリシリコン物質を具えることができる。
【００２３】
本発明によると、領域４２、４４によって生成されるＰＮ接合は、所望されない自由キャリアの動きが伝播する光信号に影響を与えるのを防ぐために、この中央の、非ドープ領域４６から所定の距離に配置される。熱生成を提供するために、ＤＣ電圧ＶＤＣａ２はＰ型接触４５とＮ型接触４３との間に印加され、順バイアスＰＮ接合を形成する。生成された熱は図５に二重線の矢印で示されるように、中央導波部分４６の方へ伝えられる。
【００２４】
図４に関連した上述の抵抗配置と同様に、第２のＰＮ接合サーマル素子５０は図５の配置の中央部分４６の逆側に形成できる。ＰＮ接合サーマル素子５０はＰ型ドープ領域５２と隣接するＮ型ドープ領域５４を含んでいる（更に、領域５２及び５４は中央部分４６から所定の距離離れて配置される）。ＤＣ電圧ＶＤＣａ１はＰ型接触５３とＮ型接触５５との間に印加され、中央部分４６方向に伝えられる温度エネルギを生成する。
【００２５】
図３に示されたような本発明の実施例においては、サーマル素子２２及び２４はアーム１５及び１７に沿った配置について実際の変調部分と直列に配置され、その間の十分な間隔によってサーマル部分の動作が変調の影響を受けるのを防ぎ、変調器の各態様の分離、独立した制御を可能にしている。明らかに、このような配置は変調器のために延在された導波管長の使用を要求する。特定の場合、特に高速配置型においては、導波管長を自由キャリアの動きを通じて変調を生成するのに必要な最小限に維持することが好ましい。
【００２６】
この問題を取扱う本発明の代替的な実施例は、図６の単純化したブロック図形態に示され、活性領域１１及び１３にそれぞれ隣接して配置された１対のサーマル素子６２及び６７を利用する例示的な電気光学的変調器６０の図である。結果として、本発明の本実施例は変調器デバイスの全長で有意な減少を供する一方で、自由キャリア変調に温度調整を提供している（図３を図６と比較する）。ＤＣ電圧ＶＤＣａ及びＶＤＣｄの素子６２及び６７への印加が活性領域１１及び１３に適用されるＡＣ信号によって提供された自由キャリア変調と干渉するのを防ぐために、更なる物理的又は電気的絶縁（酸化／誘電／非ドープ領域による）が、以下に述べるように変調器アーム１５と１７内に含まれている。
【００２７】
上述の様々な熱生成配置と同様に、サーマル素子６２、６７は抵抗ベースの熱生成素子（例えば、シリコン抵抗、ケイ化物抵抗）、あるいはＰＮ接合ベースの熱生成素子を具えることができる。更に、熱生成は導波管アーム（図６に示されるように）の両側、又は変調器構造の各アームの片側に沿ってのみ（あるいは一方のアームにのみ）に適用できる。
【００２８】
図７は集積型アーム１５に適用される（例えば）ような図６に略述した構造内に変調と温度調整を提供するための例示的な配置を示している。本ケースにおいては、サーマル素子６２はポリシリコン層２に沿ってＶＲＥＦ２ａに対する電気的接続外に配置された第１の部分６１を具えている。第２の部分６４はＳＯＩ層４に沿ってＶＲＥＦ２ａに対する電気的接続外に配置されている。バイアス電圧ＶＤＣａ１及びＶＤＣａ２の部分６１及び６４への印加はそれぞれ、図７に二重線矢印によって示されたように導波管領域の方向へ加温を生成する。同様の構造を用いて、空乏型アーム１３に沿って配置されたサーマル素子６７を形成できる（図６参照）。上に詳述したように要素６２及び６７は抵抗サーマル素子又はＰＮ接合にバイアスされたサーマル素子にできることに留意すべきである。温度加温用に用いられるＤＣ電圧と、信号変調用に用いられるＡＣ電圧との間に電気的絶縁を提供するために、１対の本質的な非ドープ領域は、各電圧源用の接触領域間のＳＯＩ層４及びポリシリコン層２に形成される。更に図７によると、サーマル素子６２と関連する絶縁は、サーマル部分６１と変調信号用のＶＲＥＦ２ａへの接触との間のポリシリコン層２内に形成された第１の非ドープ領域６３を含むように示されている。同様に、第２の非ドープ領域６５はサーマル部分６４とＶＲＥＦ４ａへの接触との間のＳＯＩ層４内に形成される。
【００２９】
サーマル部分６１、６４のＶＲＥＦ２ａ及びＶＲＥＦ４ａからの物理的な分離と、非ドープ領域６３、６５の含有は、温度調整の変調器との相互作用を最小化するのに有用であるが、このような物理的な分離に対するニーズは、各導波管アームに隣接した、より大きな表面領域の使用を要求する。従って、導波管アームの実際の長さは図３の実施例に関しては短くなるが、デバイスそのものの各アーム用に要求される「幅」の増加は、他の問題を引き起こしうる。
【００３０】
図８は図７の配置の代替的な実施例を示し、この特定の実施例においては、ＶＲＥＦ２ａ、ＶＲＥＦ４ａと、ＶＤＣａ１、ＶＤＣａ２との間の電気的絶縁を用いて、サーマル／ＤＣ接触を可能にし、密に物理的に近接した中央導波管部分に形成される。示されたように、第１のサーマル部分６１はゲート誘電体８と浅いトレンチ絶縁７０のセクションの使用を通じて、ＶＲＥＦ２ａから電気的に絶縁される。浅いトレンチ絶縁７０は、活性デバイス領域の終端から、ＶＲＥＦ２ａ接触が上から覆われたポリシリコン層２内に形成される領域へ、ＳＯＩ層に沿って形成される。第２のサーマル部分６４はゲート誘電体８及びＳＯＩ層４の非ドープ（軽くドープされた）部分の分離されたセクションを通じてＶＲＥＦ４ａから電気的に絶縁される。ゲート誘電体８が極端に薄い（１００Ａ未満）という事実によって、サーマル部分６１、６４によって生成された熱は効果的に伝達でき、更に所望の度合の電気的絶縁を提供できる。
【００３１】
様々な他の変更が上述の実施例のいずれかでなされ、なお、本発明の精神及び範囲内にあることは理解すべきである。実際に上述したような様々な温度調整配置が、様々な他の能動及び受動的な光学デバイスで用いられて、温度の関数としてデバイスの光学特性の変更を提供している。従って、本発明はここに添付した請求項によってのみ限定されると見なされる。
【図１】
2009540385.tif 000003
【図２】
2009540385.tif 000004
【図３】
2009540385.tif 000005
【図４】
2009540385.tif 000006
【図５】
2009540385.tif 000007
【図６】
2009540385.tif 000008
【図７】
2009540385.tif 000009
【図８】
2009540385.tif 000010
【国際調査報告】
2009540385.tif 000011