(57)【要約】【課題】ドープシリコン層又はシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させる。【解決手段】リング光変調器を、シリコン層のリブ部であってｐ型及びｎ型ドーピング領域を有するリング導波路コア１Ａを含むリング導波路１と、バス導波路２と、リング導波路コアの内周に沿って設けられ、リブ部の内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含む内周電極線路３と、リング導波路コアの外周に沿って設けられ、リブ部の外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含む外周電極線路４と、変調駆動回路５と、ヒータ駆動回路６とを備えるものとし、変調駆動回路及びヒータ駆動回路を、内周電極線路及び外周電極線路に接続し、内周電極線路及び外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようにする。【選択図】図１
2015041070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層のリブ部であってｐ型ドーピング領域及びｎ型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、
前記リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、
前記リング導波路コアの内周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、
前記リング導波路コアの外周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、
変調電気信号を供給する変調駆動回路と、
共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されており、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを特徴とするリング光変調器。
【請求項２】
前記内周電極線路及び前記外周電極線路のそれぞれの両端部に接続された金属電極端子を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記金属電極端子を介して、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のリング光変調器。
【請求項３】
前記内周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記内側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記内側ドープシリコン領域であり、
前記外周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記外側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記外側ドープシリコン領域であることを特徴とする、請求項２に記載のリング光変調器。
【請求項４】
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域、及び、前記内側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた内側金属層であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域、及び、前記外側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた外側金属層であることを特徴とする、請求項２に記載のリング光変調器。
【請求項５】
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域であり、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極及び外周金属電極を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周金属電極及び前記外周金属電極のそれぞれの両端部に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のリング光変調器。
【請求項６】
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、同一中心角にわたって設けられており、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【請求項７】
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、抵抗が同一であることを特徴とする、請求項６に記載のリング光変調器。
【請求項８】
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【請求項９】
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第３端部並びに前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第４端部にそれぞれ終端抵抗が接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【請求項１０】
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、
前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部が接地され、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第３端部に負のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第４端部に正のヒータ電圧を印加することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【請求項１１】
前記リング導波路に光学的に接続されたモニタ導波路を備え、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路として、前記リング導波路コアの第１領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第１内周電極線路及び第１外周電極線路と、前記リング導波路コアの第２領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第２内周電極線路及び第２外周電極線路とを備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で大規模集積が可能なシリコン基板上に形成するシリコン光集積素子が注目を集めている。
シリコン（Ｓｉ）は、光通信に用いられる１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯の光信号に対して透明な媒質であり、高度なプロセス技術を利用した低損失かつ小型のシリコン細線導波路を形成可能である。これまでに、このような技術をベースとした各種光素子が提案・実証され、例えば光通信システムやサーバ内の高速インターコネクトへの利用が考えられている。
【０００３】
このようなシリコン光集積素子に集積する光変調器としては、小型で低消費電力なリング光変調器が適している。
また、リング光変調器には、その共振波長を制御するために、例えば、リング導波路コアの上方に絶縁膜を挟んで設けた金属薄膜をヒータとして用いるもの、あるいは、ｎ型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いるものなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０３７２８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９８４６５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hui Yu et.al., “Compact Thermally Tunable Silicon Racetrack Modulators Based on an Asymmetric Waveguide”, IEEE photonics technology letters, vol.25, no.2, pp.159-162, 2013
【非特許文献２】Guoliang Li et.al., “25Gb/s 1V-driving CMOS ring modulator with integrated thermal tuning”, Optics Express, vol.19, no.21, pp.20435-20443, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ｎ型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いる場合、以下のような課題がある。
まず、リング導波路コアの外側の離れた位置に、独立して、ドープシリコン層を設けると、リング導波路コアからの距離が遠く、また、リング導波路コアとドープシリコン層との間に熱伝導率の低い部分（例えばＳｉＯ２）が介在してしまう。このため、ヒータとしてのドープシリコン層からリング導波路コアまで熱が効率的に伝わらず、共振波長の波長制御効率が良くない。
【０００７】
これに対し、リング導波路コアの円周方向の一部を、変調領域として用いずに、ヒータ領域として用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。つまり、リング導波路コアの円周方向の一部に対して変調領域として用いるためのドーピングを行なわずに、変調領域と分離して、リング導波路コアを構成するシリコン層のスラブ部をｎ型にドーピングしてドープシリコン領域（ドープシリコン層）とし、これをヒータとして用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。
【０００８】
なお、ここでは、ｎ型にドーピングしたドープシリコン層をヒータとして用いる場合の課題として説明しているが、これに限られるものではなく、ｐ型にドーピングしたドープシリコン層又は金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合にも同様の課題がある。
そこで、ｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させたい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本リング光変調器は、シリコン層のリブ部であってｐ型ドーピング領域及びｎ型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、リング導波路コアの内周に沿って設けられ、シリコン層のリブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、リング導波路コアの外周に沿って設けられ、シリコン層のリブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、変調電気信号を供給する変調駆動回路と、共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、変調駆動回路及びヒータ駆動回路は、内周電極線路及び外周電極線路に接続されており、内周電極線路及び外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、本リング光変調器によれば、ｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式的平面図である。
【図２】第１実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図１のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図３】第１実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。
【図４】第１実施形態にかかるリング光変調器の透過スペクトル特性を示す図である。
【図５】第１実施形態にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。
【図６】（Ａ）は、第１実施形態にかかるリング光変調器の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差Ｖｏｎ及びＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆとヒータ電圧Ｖｈとの関係を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路の各線路抵抗Ｒで発生するジュール熱をＯＮ状態とＯＦＦ状態で平均化した平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）とヒータ電圧Ｖｈとの関係を示す図である。
【図７】第１実施形態にかかるリング光変調器の駆動回路の構成を説明するための模式図である。
【図８】図８（Ａ），図８（Ｂ）は、第１実施形態にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路にヒータ電流を流した場合のヒータ動作効率をシミュレーションした結果を示しており、図８（Ａ）は温度分布計算結果を示しており、図８（Ｂ）は共振ピーク波長のシフト量のヒータ電力依存性を示している。
【図９】第１実施形態の第１変形例にかかるリング光変調器の構成を示す模式的断面図である。
【図１０】第１実施形態の第２変形例にかかるリング光変調器の構成を示す模式的断面図である。
【図１１】第１実施形態の第３変形例にかかるリング光変調器の構成（等価回路を含む）を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、第１実施形態の第３変形例にかかるリング光変調器の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差Ｖｏｎ及びＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆとヒータ電圧Ｖｈとの関係を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態の第３変形例にかかるリング光変調器の内周電極線路及び外周電極線路の各線路抵抗Ｒで発生するジュール熱をＯＮ状態とＯＦＦ状態で平均化した平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）とヒータ電圧Ｖｈとの関係を示す図である。
【図１３】第１実施形態の第４変形例にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。
【図１４】第１実施形態の第４変形例にかかるリング光変調器の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆとヒータ電圧Ｖｈとの関係を示す図である。
【図１５】第１実施形態の第５変形例にかかるリング光変調器の等価回路を示す図である。
【図１６】第２実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式的平面図である。
【図１７】第２実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図１６のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図１８】第２実施形態にかかるリング光変調器の構成を示す模式図であって、図１６のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるリング光変調器について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかるリング光変調器について、図１〜図８を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるリング光変調器は、リング光共振器を利用した光変調器であって、その共振波長を制御するために、ｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる、波長制御機構付きリング光変調器である。このようなリング光変調器は、小型で低消費電力な光変調器であるため、シリコン光集積素子に集積するのに適している。なお、リング光変調器を、リング共振器型光変調器、又は、シリコン（Ｓｉ）リング光変調器ともいう。
【００１３】
本リング光変調器は、図１に示すように、リング導波路１と、バス導波路２と、内周電極線路３と、外周電極線路４と、変調電気信号を供給する変調駆動回路５と、共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路６とを備える。
ここで、リング導波路１は、図２、図３に示すように、シリコン層７のリブ部７Ａであってｐ型ドーピング領域７ＡＸ及びｎ型ドーピング領域７ＡＹを有するリング導波路コア１Ａ（光導波路コア；シリコン導波路コア）を含む。なお、リング導波路コア１Ａは、円周状の導波路コアである。また、リング導波路１は、円周状の光導波路である。
【００１４】
バス導波路２は、リング導波路１に光学的に接続されている。つまり、バス導波路２は、リング導波路１に近接して設けられている。なお、バス導波路２を主導波路ともいう。
なお、このようにリング導波路１に近接してバス導波路２を設けたものは、光共振器として機能するため、リング光共振器ともいう。
ここでは、リング導波路コア１Ａは、電流注入又は電圧印加が可能なｐ型ドーピング領域７ＡＸ及びｎ型ドーピング領域７ＡＹを有する。そして、リング導波路コア１Ａの中間位置でｐ型ドーピング領域７ＡＸとｎ型ドーピング領域７ＡＹが接してｐｎ接合部７ＡＺが形成されており、このｐｎ接合部７ＡＺに変調電気信号を供給することで、リング導波路コア１Ａの屈折率を変化させて、バス導波路２の一方の側から入力された光を変調してバス導波路２の他方の側から変調光信号として出力するようになっている。なお、図２、図３では、ｐｎ接合部７ＡＺの近傍に形成される空乏層を模様を付して示している。
【００１５】
内周電極線路３及び外周電極線路４は、図１に示すように、リング導波路コア１Ａの内周及び外周に沿ってそれぞれ設けられており、変調電極及びヒータ線路として機能する。つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４は、リング導波路コア１Ａの内周及び外周に沿ってそれぞれ設けられており、変調電気信号が供給されるとともに周方向に沿ってヒータ電流が流れる。なお、内周電極線路３を内側電極線路ともいう。また、外周電極線路４を外側電極線路ともいう。
【００１６】
ここで、内周電極線路３は、リング導波路コア１Ａの内周に沿って設けられており、図２、図３に示すように、シリコン層７のリブ部７Ａに対して内側のスラブ部７Ｂに設けられたドープシリコン領域７ＢＸ又はシリサイド領域７ＢＹである。本実施形態では、内周電極線路３は、後述の金属電極端子８が接続される領域が内側シリサイド領域７ＢＹであり、後述の金属電極端子８が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域７ＢＸである。ここで、ドープシリコン領域７ＢＸは、シリコン層７の内側のスラブ部７Ｂの一部分をｐ型及びｎ型の一方（ここではｐ型）にドーピングした領域であり、ドープシリコン層ともいう。また、シリサイド領域７ＢＹは、シリコン層７の内側のスラブ部７Ｂの一部分を金属化合物（例えばＮｉＳｉ等）にした領域であり、シリサイド層ともいう。
【００１７】
また、外周電極線路４は、図１に示すように、リング導波路コア１Ａの外周に沿って設けられ、図２、図３に示すように、シリコン層７のリブ部７Ａに対して外側のスラブ部７Ｃに設けられたドープシリコン領域７ＣＸ又はシリサイド領域７ＣＹである。本実施形態では、外周電極線路４は、後述の金属電極端子８が接続される領域が外側シリサイド領域７ＣＹであり、後述の金属電極端子８が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域７ＣＸである。なお、ドープシリコン領域７ＣＸは、シリコン層７の外側のスラブ部７Ｃの一部分をｐ型及びｎ型の他方（ここではｎ型）にドーピングした領域であり、ドープシリコン層ともいう。また、シリサイド領域７ＣＹは、シリコン層７の外側のスラブ部７Ｃの一部分を金属化合物にした領域であり、シリサイド層ともいう。
【００１８】
そして、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６は、図１に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４に接続されており、内周電極線路３及び外周電極線路４に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。
本実施形態では、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに接続された金属電極端子８（８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙ）を備える。なお、金属電極端子８には変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６が接続されるため、金属電極端子８を回路接続用の金属電極端子ともいう。また、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６は、金属電極端子８を介して、内周電極線路３及び外周電極線路４に接続されている。そして、変調駆動回路５は、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路４の一端４Ｘの反対側の内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路６は、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧を印加するようになっている。
【００１９】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、第１端部の反対側の内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路６は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。
【００２０】
ところで、リング光共振器を利用したリング光変調器にはその円周長と導波路の等価屈折率で決まる複数の共振ピーク波長が存在し、例えば図４に示すような透過スペクトル特性を示す。なお、図４では、透過スペクトル特性における複数の共振ピーク波長の一部を示している。また、共振ピーク波長を単に共振波長ともいう。また、透過スペクトル特性を透過スペクトル応答ともいう。
【００２１】
そして、光変調に際しては、電流注入又は電圧印加によってリング光導波路１の等価屈折率を変化させ、透過スペクトル特性における共振ピーク波長をシフトさせる。
例えば、逆バイアス電圧を印加すると、リング光導波路１のリング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺでは空乏層幅が拡大し、リング導波路コア１Ａ内のキャリア密度が減少して屈折率が増大するため、共振ピーク波長は長波長側へシフトする。逆に、順バイアス電圧を印加すると、ｐｎ接合部７ＡＺに自由キャリアが注入され、リング導波路コア１Ａ内の屈折率が低下するため、共振ピーク波長は短波長側へシフトする。
【００２２】
図４では、実線Ａ，Ｂで変調電圧印加時に変化する透過スペクトル特性を示している。つまり、電圧を印加していない時、例えば０Ｖ印加時の透過スペクトル特性を実線Ａで示し、リング光変調器のリング光導波路１に備えられるｐｎ接合部７ＡＺに逆バイアス電圧（ｎ側の電位＞ｐ側の電位）を印加した時、例えば−３Ｖ印加時の透過スペクトル特性を実線Ｂで示している。
【００２３】
ところで、リング光共振器を利用したリング光変調器では、共振ピーク波長近傍で急峻な透過スペクトル特性を有するため、入力される信号光波長を予め共振ピーク波長に整合させておけば、わずかな屈折率変化で変調振幅の高い光変調を実現することができる。
このため、リング光変調器では、高効率な光変調を実現するために、入力される信号光波長に対して共振ピーク波長を整合させるのが好ましい。
【００２４】
しかしながら、リング光変調器を構成するリング光共振器の共振ピーク波長は、例えば作製時の寸法ばらつきや動作時の基板温度変化などの要因で、予め決まった絶対波長に合わせこむことは難しい。
このため、リング光変調器に共振波長を制御するための波長制御機構を設けて、その共振波長が信号光波長に整合するように共振波長を制御することになる。
【００２５】
ここで、リング光導波路のリング導波路コアを構成するシリコン（Ｓｉ）の屈折率は比較的高い温度係数（例えば約５．２×１０−５Ｋ−１）を有しており、リング導波路コアの温度が変化すると信号光が感じる導波路の等価屈折率が変化し、これにより共振波長が変動する。
このため、リング光変調器の共振波長を制御するための波長制御機構としてヒータを設け、リング導波路コア１Ａの温度を変化させることによって、リング光導波路１の等価屈折率を変化させ、リング光変調器の共振波長を制御することが可能である。
【００２６】
例えば、シリコン層のリブ部であるリング導波路コアを覆うＳｉＯ２膜（絶縁膜）の上面に別層の金属（Ｔｉ，Ｐｔ）薄膜ヒータを設けることが考えられる。また、リング導波路コアを形成したシリコン層と同一平面上のシリコン層をｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層又はこれを金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして設けることも考えられる。いずれのヒータを用いる場合も、ヒータに制御電流を流し、ヒータで生じるジュール熱によって、シリコンからなるリング導波路コアの温度を変化させるため、ヒータへの電流注入量又は電圧印加量を調整することで、リング光変調器の共振波長を制御することが可能である。
【００２７】
このうち、ドープシリコン層又はシリサイド層を用いたヒータは、シリコン層に形成されるリング導波路コアやリング導波路コアと変調電極とを接続するチャネル部分などと共通のプロセスで形成可能である。このため、金属薄膜ヒータを設ける場合のように、追加のプロセス工程を必要としないため、有利である。
しかしながら、ヒータにドープシリコン層又はシリサイド層を用いる場合に、これらを、リング導波路コアの外側の離れた位置に独立して設けると、リング導波路コアからの距離が遠く、また、リング導波路コアとの間に熱伝導率の低い部分（例えばＳｉＯ２）が介在してしまう。このため、リング導波路コアに熱が効率的に伝わらず、共振波長の波長制御効率が良くない。
【００２８】
これに対し、ヒータにドープシリコン層又はシリサイド層を用い、ヒータ発熱体であるドープシリコン層又はシリサイド層とシリコンからなるリング導波路コアとを、熱伝導率の高いシリコン層（又はドープシリコン層）で接続すれば、リング導波路コアに熱が効率的に伝わり、温度制御の効率、ひいては、共振波長の波長制御効率が良くなる。つまり、より小さいヒータ消費電力で、リング光変調器の共振波長をある必要な変化幅で制御することが可能になる。
【００２９】
しかしながら、この場合に、リング導波路コアの円周方向の一部に対して変調領域として用いるためのドーピングを行なわずに、変調領域と分離して、リング導波路コアを構成するシリコン層のスラブ部にドープシリコン領域又はシリサイド領域を設けて、これをヒータとして用いると、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、変調効率が低下してしまう。つまり、リング導波路コアに熱が効率的に伝わりやすくなり、共振波長の波長制御効率は良くなるものの、リング導波路コアの円周方向の一部をヒータとして用いることになり、その部分は高速光変調を起こす位相変調器として作用しないために、変調効率（光変調効率、必要な光変調度を得るために必要な振幅電圧もしくは消費電力の効率）が低下してしまう。
【００３０】
このように、波長制御機構付きリング光変調器では、ヒータにおける高い波長制御効率と光変調器における高い変調効率を両立することが困難であった。
そこで、図２、３に示すように、本実施形態では、上述のように、リング導波路コア１Ａを構成するシリコン層７のリブ部７Ａに対して内側及び外側のスラブ部７Ｂ，７Ｃに設けられたドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹを、リング光変調器に適用する波長制御機構としてのヒータ（ヒータ線路；波長制御用ヒータ線路）として用いるとともに、リング光変調器のリング導波路コア１Ａへ変調電気信号を供給するための変調電極として用いるようにしている。
【００３１】
つまり、リング導波路コア１Ａを構成するシリコン層７のリブ部７Ａに対して内側及び外側のスラブ部７Ｂ，７Ｃに設けられたドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹを、ヒータと変調電極を兼用する内周電極線路３及び外周電極線路４として用いることで、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させるようにしている。
【００３２】
なお、内周電極線路３及び外周電極線路４を、ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、内周電極線路３を、内周ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、外周電極線路４を、外周ヒータ線路兼変調電極ともいう。また、変調電気信号として変調電圧を印加する場合、変調電極を電圧印加用電極ともいう。
具体的には、シリコン基板上に、埋め込み酸化膜（ＢＯＸ；buried oxide）層（ＳｉＯ２層）９、シリコン（ＳＯＩ；silicon on insulator）層７が形成されたＳＯＩ基板１１を用い、ＳＯＩ層（シリコン層）７を部分的にｎ型又はｐ型にドーピングし、エッチングしてパターニングすることで、リング導波路コア１Ａ、内周電極線路３及び外周電極線路４、及び、これらを接続するチャネル部１２が形成される。なお、ＳＯＩ層７をエッチングしてパターニングすることで、バス導波路コアも形成される。そして、これらの周囲がクラッドとして機能するＳｉＯ２膜１０（シリコン酸化膜；酸化膜；オーバークラッド酸化膜）によって覆われている。
【００３３】
ここでは、以下のようにして、リング導波路コア１Ａ、内周電極線路３及び外周電極線路４、及び、これらを接続するチャネル部１２が形成される。
つまり、ＳＯＩ層７をエッチングして、例えば幅約５００ｎｍ，高さ約２５０ｎｍのリング状のリブ部７Ａと、例えば厚さ約５０ｎｍのスラブ部７Ｂ，７Ｃが形成される。
そして、リング状のリブ部７Ａの全周にわたって、リブ部７Ａの一側の領域（ここでは内側領域）にｐ型不純物を低濃度ドーピングしてｐ型ドーピング領域７ＡＸ（ｐ−型ドーピング領域；ｐ−−Ｓｉ領域）が形成され、他側の領域（ここでは外側領域）にｎ型不純物を低濃度ドーピングしてｎ型ドーピング領域７ＡＹ（ｎ−型ドーピング領域；ｎ−−Ｓｉ領域）が形成される。これにより、ｐ型ドーピング領域７ＡＸとｎ型ドーピング領域７ＡＹとが接合されたｐｎ接合部７ＡＺを備えるリブ部７Ａが形成され、これがリング導波路コア１Ａとなる。つまり、シリコン層７のリブ部７Ａであってｐ型ドーピング領域７ＡＸ及びｎ型ドーピング領域７ＡＹを有するリング導波路コア１Ａが形成される。
【００３４】
また、リング状のリブ部７Ａのバス導波路コアが近接している部分を除く部分に沿って、リブ部７Ａに対して内側のスラブ部７Ｂの端部領域（例えば幅約２０００ｎｍ）のうち、後述の金属電極端子８が接続される領域以外の領域にｐ型不純物を高濃度ドーピングしてｐ型ドーピング領域７ＢＸ（ｐ＋型ドーピング領域；ｐ＋−Ｓｉ領域）が形成され、後述の金属電極端子８が接続される領域を金属化合物（例えばＮｉＳｉ）にシリサイド化してシリサイド領域７ＢＹが形成され、これが内周電極線路３（例えば幅約２０００ｎｍ）となる。つまり、リング導波路コア１Ａの内周に沿って設けられ、シリコン層７のリブ部７Ａに対して内側のスラブ部７Ｂに設けられた内側ドープシリコン領域７ＢＸ又は内側シリサイド領域７ＢＹを含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路３が形成される。なお、後述の金属電極端子８が接続される領域をシリサイド領域７ＢＹとしているのは、後述の金属電極端子８とのコンタクト抵抗、即ち、金属と半導体層間のコンタクト抵抗を低減するためである。
【００３５】
また、リング状のリブ部７Ａのバス導波路コアが近接している部分を除く部分に沿って、リブ部７Ａに対して外側のスラブ部７Ｃの端部領域（例えば幅約３０００ｎｍ）のうち、後述の金属電極端子８が接続される領域以外の領域にｎ型不純物を高濃度ドーピングしてｎ型ドーピング領域７ＣＸ（ｎ＋型ドーピング領域；ｎ＋−Ｓｉ領域）が形成され、後述の金属電極端子８が接続される領域を金属化合物（例えばＮｉＳｉ）にシリサイド化してシリサイド領域７ＣＹが形成され、これが外周電極線路４（例えば幅約３０００ｎｍ）となる。つまり、リング導波路コア１Ａの外周に沿って設けられ、シリコン層７のリブ部７Ａに対して外側のスラブ部７Ｃに設けられた外側ドープシリコン領域７ＣＸ又は外側シリサイド領域７ＣＹを含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路４が形成される。なお、後述の金属電極端子８が接続される領域をシリサイド領域７ＣＹとしているのは、後述の金属電極端子８とのコンタクト抵抗、即ち、金属と半導体層間のコンタクト抵抗を低減するためである。
【００３６】
また、リブ部７Ａとその内側のスラブ部７Ｂの端部領域との間の領域（例えば幅約２５０ｎｍ）に、ｐ型不純物を低濃度ドーピングしてｐ型ドーピング領域（ｐ−型ドーピング領域；ｐ−−Ｓｉ領域）が形成され、リング導波路コア１Ａと内周電極線路３とを接続するチャネル部１２（内側チャネル部１２Ｘ）となる。
また、リブ部７Ａとその外側のスラブ部７Ｃの端部領域との間の領域（例えば幅約２５０ｎｍ）に、ｎ型不純物を低濃度ドーピングしてｎ型ドーピング領域（ｎ−型ドーピング領域；ｎ−−Ｓｉ領域）が形成され、リング導波路コア１Ａと外周電極線路４とを接続するチャネル部１２（外側チャネル部１２Ｙ）となる。
【００３７】
このように、内周電極線路３及び外周電極線路４は、リング導波路コア１Ａ内を伝搬する信号光の光電界がかからない程度にリング導波路コア１Ａから離れていれば良く、リング導波路コア１Ａに例えば約２５０ｎｍ程度まで近接させて配置することが可能である。
上述のように、内周電極線路３及び外周電極線路４は、それぞれ、リング導波路コア１Ａと同一のＳＯＩ層７に形成されたドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹである。つまり、リング導波路コア１Ａはヒータとして作用するリング導波路コア１Ａと同一のＳＯＩ層７に形成されたドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹと熱伝導率の高いＳｉからなるチャネル部１２ＸＹを介して熱的に接続されている。このため、内周電極線路３及び外周電極線路４で発生した熱（ジュール熱）がリング導波路コア１Ａに効率よく伝わり、より少ないヒータ電力でリング導波路コア１Ａの温度を上昇させることが可能である。
【００３８】
特に、本実施形態では、図１に示すように、内周電極線路３と外周電極線路４は、同一中心角にわたって設けられている。つまり、内周電極線路３と外周電極線路４は、リング導波路コア１Ａの円周方向に沿って、リング導波路コア１Ａを挟んで両側に、それぞれ、同一の中心角にわたって設けられている。
そして、内周電極線路３及び外周電極線路４は、それぞれ、その全長（全線路長）にわたって抵抗が均一になっているのが好ましい。つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４は、それぞれ、リング導波路コア１Ａの円周方向に沿って、単位回転角当たりの電気抵抗（ヒータ抵抗；線路抵抗）が均一になっているのが好ましい。このように、内周電極線路３及び外周電極線路４における線路抵抗をそれぞれ均一にすることで（但し、内周電極線路３と外周電極線路４で線路抵抗は異なっていても良い）、リング光変調器の全周にわたって均一なヒータ発熱が得られ、高い波長制御効率が得られることになる。なお、内周電極線路３及び外周電極線路４における線路抵抗に大きな分布があると、線路抵抗が高い部分で局所的な発熱と温度上昇が生じるおそれがあり、この結果、波長制御効率が劣化するとともに、リング光変調器の信頼性に悪影響が生じるおそれがあるため、このように構成するのが好ましい。
【００３９】
また、内周電極線路３と外周電極線路４は、抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。つまり、内周電極線路３と外周電極線路４は、上記単位回転角当たりの電気抵抗（ヒータ抵抗）が同一になっているのがさらに好ましい。このように、内周電極線路３及び外周電極線路４は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっており、かつ、内周電極線路３と外周電極線路４で抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。これにより、リング光変調器のリング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺにかかる電圧が全周で均一化され、高い変調効率と高速な動作速度を実現できることになる。
【００４０】
そして、本実施形態では、上述のように、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに接続された金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを設け、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６（外部駆動回路）を、金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを介して、内周電極線路３及び外周電極線路４に接続している。つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに、金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを介して、外部駆動回路５，６が接続されている。そして、変調駆動回路５は、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路４の一端４Ｘの反対側の内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路６は、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、内周電極線路３及び外周電極線路４に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。
【００４１】
具体的には、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに接続されるようにシリコン層７を覆うＳｉＯ２膜１０に４つのビアホールを設け、これらの４つのビアホールのそれぞれに例えばＡｌ，Ｃｕ等の金属電極端子、即ち、４つの金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを設けている（図３参照）。なお、金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙのビアホール内に形成された部分をビアといい、これに接続された絶縁膜上の部分（別層部分）を金属電極又はパッドともいう。このように、本実施形態では、４つの金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙが設けられている部分以外の内周電極線路３及び外周電極線路４の上方の領域は、ＳｉＯ２膜１０で覆われており、金属電極のようなものは設けられていない（図２参照）。つまり、４つの金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙが設けられている部分以外のシリコン層７の内側及び外側のスラブ部７Ｂ，７Ｃに設けられたドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹの上方の領域は、ＳｉＯ２膜１０で覆われており、金属電極のようなものは設けられていない。以上の構成を取ることで、４つの金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙが設けられている部分以外のシリコン層７の内側及び外側のスラブ部７Ｂ，７Ｃでは、ドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸ又はシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹで生じたヒータの発熱が熱伝導の高い金属電極を伝って散逸することなく、熱伝導率の低いＳｉＯ２膜１０で周囲を断熱された状況下で効率的にリング導波路コア１Ａの温度を変化させることができ、波長制御の効率が高められる。
【００４２】
また、変調駆動時には、内周電極線路３及び外周電極線路４の片側の金属電極端子８３Ｙ，８４Ｘに変調電気信号を供給し（ここでは変調電圧を印加し）、反対側の金属電極端子８３Ｘ，８４Ｙにヒータ電圧（波長制御電圧）を印加するようにしている。そして、内周電極線路３と外周電極線路４では、変調電気信号を供給する金属電極端子８を反対側にし（即ち、ヒータ電圧を印加する金属電極端子８を反対側にし）、変調電気信号（ここでは高周波変調信号；ＲＦ変調信号）が内周電極線路３と外周電極線路４との間で反対側から入力されるようにしている。ここで、内周電極線路３及び外周電極線路４に供給する変調電気信号は、同一位相で逆振幅の差動信号である。ここでは、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号（＋Ｖｓ⇔０）が供給され、内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号（−Ｖｓ⇔０）が供給される。また、ヒータ電圧も、逆振幅の電圧が内周電極線路３及び外周電極線路４の金属電極端子８に印加される。ここでは、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧（＋Ｖｈ）が印加され、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧（−Ｖｈ）が印加される。なお、Ｖｓは変調速度でＶｓ⇔０Ｖを往復する変調電圧であり、Ｖｈは直流のヒータ電圧である。
【００４３】
このようにして、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに接続された４つの金属電極端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ、−Ｖｈ、−Ｖｓ、Ｖｈの電位が与えられる。これにより、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれにおいて、ヒータ電流及び変調電流がその周方向に線路抵抗を感じながら伝搬することになる。つまり、内周電極線路３と外周電極線路４の電位差によってリング導波路コア１Ａへの電荷入出力が可能となるとともに、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれに周方向の電位差が付加され、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれに周方向に沿ってヒータ電流（制御用電流）が流れることになる。
【００４４】
ここで、図５は、本リング光変調器の等価回路、即ち、内周電極線路３及び外周電極線路４並びにリング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺに関わる等価回路モデルを示している。
なお、図５では、内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗（単位回転角当たりの線路抵抗）は、単位回転角で規格化してＲで表し、内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗を、それぞれ、Ｒｉｎ及びＲｏｕｔとしている。また、図５では、リング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺの容量（単位回転角当たりのｐｎ接合容量）も、同様に、単位回転角で規格化してＣで表し、リング導波路コア１Ａの円周方向の各部分についてのｐｎ接合部７ＡＺの容量を、それぞれ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４＝Ｃ５）としている。
【００４５】
ここでは、内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗は、単位回転角当たりで均一になるように設計している。つまり、内周電極線路３は、リング導波路コア１Ａの円周方向に沿う方向の単位回転角に相当する各部分の抵抗を、いずれも、Ｒｉｎとしている。また、外周電極線路４は、リング導波路コア１Ａの円周方向に沿う方向の単位回転角に相当する各部分の抵抗を、いずれも、Ｒｏｕｔとしている。また、内周電極線路３と外周電極線路４で抵抗が同一になるように設計している（Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＝Ｒ）。具体的には、半径約８μｍのリング導波路コア１Ａに対して、内周電極線路３（ｐ＋Ｓｉ層；ドーピング濃度約５×１０１９ｃｍ−３；幅約２０００ｎｍ）、及び、外周電極線路４（ｎ＋Ｓｉ層；ドーピング濃度約５×１０１９ｃｍ−３；幅約３０００ｎｍ）を形成した場合、Ｒ＝Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＝１３［Ω／ｄｅｇ］が得られる。
【００４６】
そして、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ⇔０、−Ｖｓ⇔０の差動信号を与える。一方、必要な波長制御量に応じて、外周電極線路４の他端４Ｙ、内周電極線路３の一端３Ｘに、それぞれ、＋Ｖｈ、−Ｖｈのヒータ電圧（ＤＣヒータ電圧）を印加する。
この場合、図５に示す等価回路におけるＣ１−Ｃ５、即ち、各ｐｎ接合部（キャパシタ）にかかるＯＮ−ＯＦＦ間電位差Ｖｃ１−Ｖｃ５は全てＶｓで等しくなる（Ｖｃ１＝Ｖｃ２＝Ｖｃ３＝Ｖｃ４＝Ｖｃ５＝Ｖｓ）。
【００４７】
ここで、ヒータ電圧（波長制御電圧）Ｖｈを変化させて、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位及びＯＦＦ状態の電位を計算したところ、図６（Ａ）に示すように、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差及びＯＦＦ状態の電位差は、それぞれ、Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆとなった。ここで、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差Ｖｏｎは、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ、−Ｖｓを与えた時の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差である。また、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆは、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、０Ｖ、０Ｖを与えた時の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差である。そして、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるＯＮ−ＯＦＦ間電位差Ｖｃ１−Ｖｃ５は、全て同一の値で、かつ、Ｖｈの値に依らず、Ｖｓの振幅が与えられる結果となった。なお、図６（Ａ）において、Ｖｏｎ＜Ｖｏｆｆとなっているのは、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５に逆バイアス電圧が印加されることを示している。また、図６（Ａ）中、Ｖｓ／２は、図６（Ｂ）に示すように最小の平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）を与えるヒータ電圧Ｖｈである。
【００４８】
このように、本リング光変調器によれば、リング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺの円周方向の全域にわたってＶｓという一定の電圧振幅が与えられ、全周で均一な屈折率変化が実現でき、良好な変調特性が得られることになる。
また、内周電極線路３及び外周電極線路４には、ヒータ電圧Ｖｈに応じて、周方向にヒータ電流が流れる。そして、内周電極線路３及び外周電極線路４の各線路抵抗Ｒでジュール熱が発生する。つまり、内周電極線路３の線路抵抗Ｒｉｎで均一なジュール熱が発生し、外周電極線路４の線路抵抗Ｒｏｕｔでジュール熱が発生する。これにより、リング導波路コア１Ａの円周方向の全体を均一に温度制御することができる。
【００４９】
ここで、内周電極線路３及び外周電極線路４の各線路抵抗Ｒで発生するジュール熱を、ＯＮ状態（外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ、−Ｖｓを与えた状態）とＯＦＦ状態（外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、０Ｖ、０Ｖを与えた状態）で平均化した平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）は１／３２Ｒ＊（（Ｖｈ−Ｖｓ）２＋Ｖｈ２）である。この平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）は、図６（Ｂ）に示すように、Ｖｈ＝Ｖｓ／２で最小値Ｖｓ２／６４Ｒとなり、Ｖｈを増やすほど発熱量は大きくなる。なお、ここでは、Ｖｓは約１．０Ｖである。また、ここでは、平均発熱量を求めるための上記式において、Ｒの係数が１／３２となっているのは等価回路モデルにおいて内周電極線路３及び外周電極線路４の線路抵抗を４分割したためで、Ｎ分割の場合には１／（２×Ｎ２）の形で一般化することができる。
【００５０】
このため、ヒータ電圧ＶｈをＶｓ／２＜Ｖｈ＜∞の範囲で制御すれば、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な発熱量を連続的に任意の値に調整可能で、リング光変調器の共振ピーク波長を任意に制御することが可能となる。
なお、このヒータ電圧Ｖｈの制御範囲では、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差は常にマイナスの値であり、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５に対する逆バイアス動作は保持される。但し、変調バイアスはＶｈによって変動する。
【００５１】
このように、本リング光変調器では、ヒータと変調電極を兼用する内周電極線路３及び外周電極線路４を用いているが、従来のリング光変調器と同様に、リング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺに対して均一に電気変調を与えることが可能である。
ところで、上述のように構成されるリング光変調器を駆動するために、外部駆動回路として、図７に示すように、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、低出力インピーダンスのＲＦ変調ドライバ５（例えば変調レート２５Ｇｂｐｓ、１Ｖｐｐ出力)を接続し、外周電極線路４の他端４Ｙ、内周電極線路３の一端３Ｘに、高出力インピーダンスのＤＣ電流ドライバ６を接続すれば良い。このように、内周電極線路３と外周電極線路４で、ＲＦ変調ドライバ５及びＤＣ電流ドライバ６を、互いに逆に接続すれば良い。そして、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４ＹにＲＦ変調ドライバ５及びＤＣ電流ドライバ６から与えられる電位はそれぞれ正負逆の差動構成になるようにすれば良い。また、ＤＣ直流ドライバ６の出力インピーダンスはＲＦ変調ドライバ５の出力インピーダンスよりも大きくすれば良い。なお、ＲＦ変調ドライバ５を、高周波変調ドライバ、変調器駆動用の高周波ドライバ回路、又は、変調駆動回路ともいう。また、ＤＣ電流ドライバ６を、直流ドライバ、制御電流供給用の直流ドライバ回路、又は、ヒータ駆動回路ともいう。
【００５２】
例えば、外周電極線路４の一端４Ｘ及び内周電極線路３の他端３Ｙに接続されるＲＦ変調ドライバ５は、それぞれ別体で電圧極性が反転したものを用いる構成とすれば良い。また、共通の差動ドライバを用いて、外周電極線路４の一端４Ｘ及び内周電極線路３の他端３Ｙに、プラス（＋）とマイナス（−）の出力をそれぞれ接続する構成としても良い。いずれの構成においても、ドライバ５から外周電極線路４の一端４Ｘまでの距離と、ドライバ５から内周電極線路３の他端３Ｙまでの距離は、等長配線として、リング光変調器に印加される変調電気信号（ＲＦ信号）の同期が取れるようにするのが好ましい。
【００５３】
また、例えば、外周電極線路４の他端４Ｙ及び内周電極線路３の一端３Ｘに接続されるＤＣ電流ドライバ６についても、個別の電圧極性が反転したものを用いても良いし、差動ドライバを用いても良い。
このような駆動構成を採用することで、ＲＦ変調ドライバ５から出力された高周波の変調電気信号（変調信号）は、内周電極線路３及び外周電極線路４の逆端に接続されたＤＣ電流ドライバ６のインピーダンスが高いため、そちら側には伝搬せず、効率的に各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５への電荷の出し入れを行ない、信号エネルギーを注入することが可能となる。一方、ＤＣ電流ドライバ６から出力されたヒータ電流は、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれを伝搬してジュール熱を発生させた後、ＲＦ変調ドライバ５にて終端される。
【００５４】
ここで、図８（Ａ），図８（Ｂ）は、本リング光変調器の内周電極線路３及び外周電極線路４にヒータ電流を流した場合のヒータ動作効率をシミュレーションした結果を示している。
図８（Ａ）は温度分布計算結果を示しており、この図８（Ａ）に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４で発生したジュール熱によってリング導波路コア１Ａ（７Ａ）及びスラブ部７Ｂ，７Ｃの温度が局所的に上昇していることがわかる。
【００５５】
図８（Ｂ）は共振ピーク波長のシフト量のヒータ電力依存性を示しており、この図８（Ｂ）に示すように、波長制御効率は約０．２７ｎｍ／ｍＷであり、リング光変調器を構成するリング光共振器のＦＳＲ（１０．８ｎｍ）分だけシフトさせるのに必要な電力は約３９ｍＷであり、高効率な波長制御特性が得られていることがわかる。
したがって、本実施形態にかかるリング光変調器によれば、ｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。
【００５６】
なお、上述の実施形態では、内周電極線路３を、金属電極端子８が接続される領域が内側シリサイド領域７ＢＹであり、金属電極端子８が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域７ＢＸであるものとし、外周電極線路４を、金属電極端子８が接続される領域が外側シリサイド領域７ＣＹであり、金属電極端子８が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域７ＣＸであるものとしているが（図２、図３参照）、これに限られるものではない。
【００５７】
例えば、内周電極線路３を、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた内側ドープシリコン領域とし、外周電極線路４を、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた外側ドープシリコン領域としても良い。なお、共振波長制御に必要な発熱量及び高周波の変調電気信号への帯域制限などを考慮した場合に必要な線路抵抗に応じて、内周電極線路３及び外周電極線路４にドープシリコン領域及びシリサイド領域のいずれかを用いれば良い。例えば、ドープシリコン領域を用いる場合と比較して、シリサイド領域を用いることで、線路抵抗を低減することが可能である。また、後述のように、シリサイド領域上に金属層や金属電極を設けることで、さらに線路抵抗を低減することが可能である。このほか、ドーピング量、厚さ、幅、ドーピング材料やシリサイド化するのに用いる金属材料、あるいは、金属層や金属電極を設ける領域の長さや幅等によって必要な線路抵抗が得られるようにしても良い。
【００５８】
また、例えば、図９に示すように、内周電極線路３は、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域７Ｄ、及び、内側シリサイド領域７Ｄ上に全長にわたって設けられた内側金属層１３Ｘであるものとし、外周電極線路４は、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域７Ｅ、及び、外側シリサイド領域７Ｅ上に全長にわたって設けられた外側金属層１３Ｙであるものとしても良い。なお、これを第１変形例という。
【００５９】
つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４を、リング導波路コア１Ａを構成するリブ部７Ａを有するシリコン層７のスラブ部７Ｂに設けられたシリサイド領域７ＢＹ，７ＣＹ又はドープシリコン領域７ＢＸ，７ＣＸとするのに代えて、リング導波路コア１Ａを構成するリブ部７Ａを有するシリコン層７のスラブ部７Ｂを介して設けられたシリサイド領域７Ｄ，７Ｅ、及び、このシリサイド領域７Ｄ，７Ｅに接する金属層１３Ｘ，１３Ｙを備えるものとしても良い。
【００６０】
このように構成することで、内周電極線路３及び外周電極線路４の線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。
具体的には、図９に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４を設ける領域は、シリコン層７のエッチングを行なわずに、リング導波路コア１Ａを構成するリブ部７Ａと同じ厚さとし（例えば約２５０ｎｍ）、シリサイド化して、例えば厚膜のＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅ（シリサイド層）とし、さらに、その上に厚膜のＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅと同じ幅で例えば厚さ５００ｎｍのＡｌ層１３Ｘ，１３Ｙ（配線層；電極層；金属層）を形成すれば良い。ここでは、Ａｌ層を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、配線として使うことができる金属材料（例えばタングステンや銅など）を用いても良い。この場合、シリコン層７のスラブ部７Ｂ，７Ｃはチャネル部１２（１２Ｘ，１２Ｙ）のみとなる。ここでは、内側チャネル部１２Ｘは、シリコン層７のスラブ部７Ｂにｐ型不純物を高濃度ドーピングしたｐ型ドーピング領域（ｐ＋型ドーピング領域；ｐ＋−Ｓｉ領域）としている。また、外側チャネル部１２Ｙは、シリコン層７のスラブ部７Ｃにｎ型不純物を高濃度ドーピングしたｎ型ドーピング領域（ｎ＋型ドーピング領域；ｎ＋−Ｓｉ領域）としている。なお、上述の実施形態のように、内側チャネル部１２Ｘは、シリコン層７のスラブ部７Ｂにｐ型不純物を低濃度ドーピングしたｐ型ドーピング領域（ｐ−型ドーピング領域；ｐ−−Ｓｉ領域）とし、外側チャネル部１２Ｙは、シリコン層７のスラブ部７Ｃにｎ型不純物を低濃度ドーピングしたｎ型ドーピング領域（ｎ−型ドーピング領域；ｎ−−Ｓｉ領域）としても良い。また、シリコン層７のスラブ部７Ｂ，７Ｃをシリコン（Ｓｉ）スラブ層ともいう。このように、低抵抗なＡｌ層１３Ｘ，１３ＹをＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅと並列な構成で挿入することで、内周電極線路３及び外周電極線路４の線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。つまり、単位回転角当たりの線路抵抗を大幅に低減することが可能となる。
【００６１】
例えば、半径約８μｍのリング導波路コア１Ａに対して、内周電極線路３（ＮｉＳｉ層＋Ａｌ層；幅約２０００ｎｍ）、外周電極導波路４（ＮｉＳｉ層＋Ａｌ層；幅約３０００ｎｍ）を形成した場合、Ｒ＝Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＝０．００３［Ω／ｄｅｇ］が得られる。これは、２７０°の回転角にわたって内周電極線路３及び外周電極線路４を形成した場合でも、両端部間の線路抵抗を１Ω以下にすることができる値である。これにより、内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗による高周波信号への帯域制限を緩和しながら、効率的な波長制御を可能にすることができる。加えて、本第１変形例では、内周電極線路３及び外周電極線路４の周囲が高い熱抵抗を有するＳｉＯ２膜で囲われており、周囲へのヒータ発熱の散逸が抑制され、また、金属層１３Ｘ，１３Ｙの断面積を比較的小さく設定できる。このため、金属電極を通じた円周方向への熱拡散も抑制しやすいため、比較的高い波長制御効率を得ることが可能である。
【００６２】
また、例えば、図１０に示すように、内周電極線路３は、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域７Ｄであり、外周電極線路４は、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域７Ｅであり、内周電極線路３及び外周電極線路４上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極１４Ｘ及び外周金属電極１４Ｙを備え、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６が、内周金属電極１４Ｘ及び外周金属電極１４Ｙのそれぞれの両端部に接続されているものとしても良い。なお、これを第２変形例という。
【００６３】
つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに金属接続端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを設けるのに代えて、内周電極線路３及び外周電極線路４上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極１４Ｘ及び外周金属電極１４Ｙを設けても良い。この場合、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの上方の全面に金属電極１４Ｘ，１４Ｙが設けられることになる。
【００６４】
具体的には、図１０に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４を設ける領域は、シリコン層７のエッチングを行なわずに、リング導波路コア１Ａを構成するリブ部７Ａと同じ厚さとし（例えば約２５０ｎｍ）、シリサイド化して、例えば厚膜のＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅ（シリサイド層）とし、さらに、その上に例えばＡｌ，Ｃｕなどからなる金属電極１４Ｘ，１４Ｙを形成すれば良い。そして、金属電極１４Ｘ，１４Ｙの両端部に、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６を接続するためのパッドにつながる引き出し配線（引き出し電極；例えばＡｌ，Ｃｕなどの金属からなる）を接続すれば良い。なお、この場合、シリコン層７のスラブ部７Ｂ，７Ｃはチャネル部１２（１２Ｘ，１２Ｙ）のみとなる。ここでは、内側チャネル部１２Ｘは、シリコン層７のスラブ部７Ｂにｐ型不純物を低濃度ドーピングしたｐ型ドーピング領域（ｐ−型ドーピング領域；ｐ−−Ｓｉ領域）とし、外側チャネル部１２Ｙは、シリコン層７のスラブ部７Ｃにｎ型不純物を低濃度ドーピングしたｎ型ドーピング領域（ｎ−型ドーピング領域；ｎ−−Ｓｉ領域）としても良い。なお、上述の第１変形例のように、内側チャネル部１２Ｘは、シリコン層７のスラブ部７Ｂにｐ型不純物を高濃度ドーピングしたｐ型ドーピング領域（ｐ＋型ドーピング領域；ｐ＋−Ｓｉ領域）とし、外側チャネル部１２Ｙは、シリコン層７のスラブ部７Ｃにｎ型不純物を高濃度ドーピングしたｎ型ドーピング領域（ｎ＋型ドーピング領域；ｎ＋−Ｓｉ領域）としても良い。そして、リブ部７Ａの両側のスラブ部７Ｂ，７Ｃは、それぞれ、リング導波路コア１Ａを伝搬する信号光がＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅにかからない程度の幅があれば良く、例えば約２５０ｎｍ程度あれば良い。なお、ＮｉＳｉ層７Ｄ，７Ｅは、金属電極１４Ｘ，１４Ｙとのコンタクトのための層であるため、これをＮｉＳｉコンタクト層ともいう。
【００６５】
このように、内周電極線路３及び外周電極線路４の全長にわたって金属電極１４Ｘ，１４Ｙを設けることで、内周電極線路３及び外周電極線路４の線路抵抗を低くし、変調電極のＲＣ時定数を小さくできるため、リング光変調器の高速動作に向いている。これに対し、上述の実施形態のように、内周電極線路３及び外周電極線路４のそれぞれの両端部３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙに金属接続端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙを設ける構造では、金属接続端子８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙの部分を除いて、内周電極線路３及び外周電極線路４に熱抵抗の小さな金属電極が接続されず、内周電極線路３及び外周電極線路４の周囲全体が熱伝導率の小さなＳｉＯ２で覆われる。このため、内周電極線路３及び外周電極線路４で発生したジュール熱が周囲に伝熱しにくく、少ないヒータ電流で効率的にリング導波路コア１Ａを温め、その温度を上昇させることが可能である。
【００６６】
また、上述の実施形態では、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号（＋Ｖｓ⇔０）が供給され、内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号（−Ｖｓ⇔０）が供給され、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧（＋Ｖｈ）が印加され、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧（−Ｖｈ）が印加されるようになっているが（例えば図５参照）、これに限られるものではない。
【００６７】
例えば、図１１に示すように、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号（ここでは変調電圧）が供給されるとともに正のヒータ電圧が印加され（＋Ｖｓ＋Ｖｈ⇔＋Ｖｈ）、外周電極線路４の他端４Ｙに終端抵抗１５が接続され、内周電極線路３の一端３Ｘに終端抵抗１５が接続され、内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号（ここでは変調電圧）が供給されるとともに負のヒータ電圧が印加される（−Ｖｓ−Ｖｈ⇔−Ｖｈ）ようにしても良い。つまり、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６は、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３の他端３Ｙに負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、外周電極線路４の他端４Ｙ及び内周電極線路３の一端３Ｘにそれぞれ終端抵抗１５を接続するようにしても良い。なお、これを第３変形例という。
【００６８】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、第１端部の反対側の内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部の反対側の第３端部並びに内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部の反対側の第４端部にそれぞれ終端抵抗１５が接続されるようにすれば良い。
【００６９】
このように、内周電極線路３及び外周電極線路４の同じ端部に変調電気信号及びヒータ電圧（波長制御電圧）を与え、反対側の端部に終端抵抗１５を設けるようにしても良い。
具体的には、例えば図１１に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４の互いに逆側にあたる端部４Ｘ，３Ｙに、変調駆動回路５からの差動の変調波形（＋Ｖｓ⇔０、−Ｖｓ⇔０）と、ヒータ駆動回路６からの差動のヒータ電圧（＋Ｖｈ，−Ｖｈ）をそれぞれバイアスティー１６で合成して印加すれば良い。なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６から変調電気信号及びヒータ電圧が供給されるように構成すれば良い。これにより、外周電極線路４の一端４Ｘに＋Ｖｓ＋Ｖｈ⇔＋Ｖｈ、内周電極線路３の他端３Ｙに−Ｖｓ−Ｖｈ⇔−Ｖｈの電位が与えられる。一方、外周電極線路４の他端４Ｙ、及び、内周電極線路３の一端３Ｘは、終端抵抗１５を介して、ＧＮＤ電位に接続し、終端すれば良い。
【００７０】
ここで、ヒータ電圧（波長制御電圧）Ｖｈを変化させて、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位及びＯＦＦ状態の電位を計算したところ、図１２（Ａ）に示すように、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差及びＯＦＦ状態の電位差は、それぞれ、Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆとなった。ここで、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＮ状態の電位差Ｖｏｎは、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ＋Ｖｈ、−Ｖｓ−Ｖｈを与えた時の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差である。また、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆは、外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｈ、−Ｖｈを与えた時の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差である。そして、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるＯＮ−ＯＦＦ間電位差Ｖｃ１−Ｖｃ５は、全て同一の値で、かつ、Ｖｈの値に依らず、Ｖｓの振幅が与えられる結果となった。なお、これは終端抵抗１５を入れない場合（Ｒ＝０Ω）の計算結果である。また、図１２（Ａ）において、Ｖｏｎ＜Ｖｏｆｆとなっているのは、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５に逆バイアス電圧が印加されることを示している。また、図１２（Ａ）中、−Ｖｓ／２は、図１２（Ｂ）に示すように最小の平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）を与えるヒータ電圧Ｖｈである。
【００７１】
この場合も、内周電極線路３と外周電極線路４で駆動電圧を互いに逆の端部４Ｘ，３Ｙから与えているため、リング導波路コア１Ａに備えられるｐｎ接合部７ＡＺの円周方向の全域にわたってＶｓという一定の電圧振幅が与えられ、全周で均一な屈折率変化を実現でき、良好な変調特性が得られることになる。
また、内周電極線路３及び外周電極線路４には、ヒータ電圧Ｖｈに応じて、周方向にヒータ電流が流れる。そして、内周電極線路３及び外周電極線路４の各線路抵抗Ｒでジュール熱が発生する。つまり、内周電極線路３の線路抵抗Ｒｉｎで均一なジュール熱が発生し、外周電極線路４の線路抵抗Ｒｏｕｔでジュール熱が発生する。これにより、リング導波路コア１Ａの円周方向の全体を均一に温度制御することができる。
【００７２】
ここで、内周電極線路３及び外周電極線路４の各線路抵抗Ｒで発生するジュール熱を、ＯＮ状態（外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｓ＋Ｖｈ、−Ｖｓ−Ｖｈを与えた状態）とＯＦＦ状態（外周電極線路４の一端４Ｘ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｈ、−Ｖｈを与えた状態）で平均化した平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）は１／３２Ｒ＊（（Ｖｈ−Ｖｓ）２＋Ｖｈ２）である。この平均発熱量Ｐｈ（ａｖｅ）は、図１２（Ｂ）に示すように、Ｖｈ＝−Ｖｓ／２で最小値Ｖｓ２／６４Ｒとなり、Ｖｈを増やすほど発熱量は大きくなる。なお、ここでは、Ｖｓは約１．０Ｖである。
【００７３】
このため、ヒータ電圧Ｖｈを−Ｖｓ／２＜Ｖｈ＜∞の範囲で制御すれば、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な発熱量を連続的に任意の値に調整可能で、リング光変調器の共振ピーク波長を任意に制御することが可能となる。
しかしながら、本第３変形例の構成の場合、図１２（Ａ）に示すように、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電圧を見ると、最少発熱条件Ｖｈ＝−Ｖｓ／２においては変調信号ＯＦＦ時の電位差Ｖｏｆｆとして＋Ｖｓ／２が与えられてしまう。ここで、Ｖｓ＝１．０Ｖとすると１．０／２＝０．５Ｖの順方向電圧が各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかり、ｐｎ接合のビルトイン電圧に近づくことになる。この結果、シリコン層７に形成されたｐｎ接合部７ＡＺに自由キャリアの注入が起こり、変調速度を制限してしまうおそれがある。なお、一般に、シリコン層７に形成されたｐｎ接合部７ＡＺで生じる屈折率変化の応答速度は、順方向電圧印加によるキャリア注入動作よりも、逆方向電圧印加によるキャリア引抜動作の方が高速である。このように、ヒータ駆動条件の下限付近でｐｎ接合部７ＡＺを順方向バイアスで動作させる領域があり、変調特性の劣化が生じるおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。
【００７４】
また、本第３変形例の構成の場合、変調電気信号を確実にｐｎ接合部７ＡＺに印加するために、内周電極線路３及び外周電極線路４の駆動回路５，６を接続しない逆側の端部に、ある程度高抵抗値の終端抵抗１５を設けることになる。この終端抵抗１５のインピーダンスが高ければ（例えばＲ＞＞５０Ω）、変調電気信号である高周波信号は終端抵抗１５側に伝搬せず、効率的にｐｎ接合部７ＡＺに印加される。しかしながら、終端抵抗１５にも、内周電極線路３及び外周電極線路４に沿って流れるヒータ電流が流れるため、ヒータ電流が終端抵抗１５を流れる際に多大な電力を消費してしまい、ヒータの電力効率を劣化させてしまうおそれもある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。
【００７５】
なお、ここでは、本第３変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第１変形例や第２変形例のものに、本第３変形例の構成を適用することも可能である。
また、例えば、図１３に示すように、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号（＋Ｖｓ⇔０）が供給され、内周電極線路３の一端３Ｘに負の変調電気信号（−Ｖｓ⇔０）が供給され、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧（＋Ｖｈ）が印加され、内周電極線路３の他端３Ｙに負のヒータ電圧（−Ｖｈ）が印加されるようにしても良い。つまり、変調駆動回路５は、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路４の一端４Ｘと同じ側の内周電極線路３の一端３Ｘに負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路６は、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３の他端３Ｙに負のヒータ電圧を印加するようにしても良い。なお、これを第４変形例という。
【００７６】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、第１端部と同じ側の内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路６は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。
【００７７】
このように、内周電極線路３及び外周電極線路４の同じ側の端部４Ｘ，３Ｘに変調電気信号を与え、これらの反対側の端部４Ｙ，３Ｙにヒータ電圧（波長制御電圧）を与えるようにしても良い。
ところで、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるヒータ電圧は、変調時に各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるバイアス電圧として作用する。また、内周電極線路３及び外周電極線路４の端部に印加されたヒータ電圧は、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５に到達するまでに内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗によって電圧降下が生じる。そして、本第４変形例の構成のように、内周電極線路３及び外周電極線路４の同じ側の端部にヒータ電圧を印加した場合、内周電極線路３及び外周電極線路４の抵抗による電圧降下が内周電極線路３と外周電極線路４でキャンセルアウトしないため、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるヒータ電圧に分布が生じてしまう。
【００７８】
ここで、図１４は、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるバイアス電圧、即ち、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆと、ヒータ電圧（波長制御電圧）Ｖｈとの関係を示している。ここで、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５のＯＦＦ状態の電位差Ｖｏｆｆは、外周電極線路４の他端４Ｙ、内周電極線路３の他端３Ｙに、それぞれ、＋Ｖｈ、−Ｖｈを与えた時の各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかる電位差である。
【００７９】
図１４に示すように、内周電極線路３及び外周電極線路４の変調電気信号が供給される側に最も近いｐｎ接合部Ｃ５、即ち、内周電極線路３及び外周電極線路４のヒータ電圧が印加される側から最も遠いｐｎ接合部Ｃ５では、常にバイアス電圧が印加されない。一方で、内周電極線路３及び外周電極線路４の変調電気信号が供給される側から最も遠いｐｎ接合部Ｃ１、即ち、内周電極線路３及び外周電極線路４のヒータ電圧が印加される側に最も近いｐｎ接合部Ｃ１では、ヒータ電圧Ｖｈの値によって大きなバイアス電圧が印加される。
【００８０】
このように、本第４変形例の構成のように、内周電極線路３及び外周電極線路４の同じ側の端部にヒータ電圧を印加した場合、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５においてバイアス電圧にムラが生じ、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な変調効率と動作速度が得られず、リング光変調器の性能を劣化させるおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。つまり、上述の実施形態の構成では、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５にかかるバイアス電圧（図６（Ａ）のＶｏｆｆに相当）は全て同一であるため、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な変調効率と動作速度（動作特性）が得られることになるため、好ましい。
【００８１】
なお、ここでは、本第４変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第１変形例や第２変形例のものに、本第４変形例の構成を適用することも可能である。
また、例えば、図１５に示すように、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号（＋Ｖｓ⇔０）が供給され、内周電極線路３の他端３Ｙが接地され、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧（＋Ｖｈ）が印加され、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧（−Ｖｈ）が印加されるようにしても良い。つまり、変調駆動回路５は、外周電極線路４の一端４Ｘに正の変調電気信号を供給し、外周電極線路４の一端４Ｘの反対側の内周電極線路３の他端３Ｙを接地し、ヒータ駆動回路６は、外周電極線路４の他端４Ｙに正のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３の一端３Ｘに負のヒータ電圧を印加するようにしても良い。なお、これを第５変形例という。
【００８２】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５は、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、第１端部の反対側の内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部が接地され、ヒータ駆動回路６は、内周電極線路３及び外周電極線路４の他方の第２端部の反対側の第３端部に負のヒータ電圧を印加し、内周電極線路３及び外周電極線路４の一方の第１端部の反対側の第４端部に正のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。
【００８３】
このように、内周電極線路３及び外周電極線路４のいずれか一方に変調電気信号を与え、他方を接地したシングル駆動の構成を採用しても良い。
この場合でも、各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５において逆バイアス領域における均一なバイアス電圧での動作が可能である。また、内周電極線路３及び外周電極線路４において均一な発熱が得られ、上述の実施形態の場合と同等の波長制御性が得られる。
【００８４】
但し、シングル駆動の場合、特に外周電極線路４の抵抗Ｒｏｕｔや各ｐｎ接合部Ｃ１−Ｃ５の接合容量が大きい場合には、外周電極線路４を伝搬する過程での変調電気信号の減衰が大きくなる。これにより、外周電極線路４の変調電気信号が入力される側の端部から最も遠いｐｎ接合部Ｃ１では十分な大きさの駆動電圧振幅がｐｎ接合にかからないおそれがある。このため、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な変調動作が起こらず、リング光変調器の動作効率が劣化するおそれがある。このような点を考慮すると、上述の実施形態のように構成するのが好ましい。つまり、上述の実施形態の構成では、差動信号を用いることで、各線路抵抗や接合容量で変調電気信号の減衰が生じる場合であっても、リング導波路コア１Ａの全周にわたって均一な変調電圧が印加されるため、リング導波路コア１Ａの全周を有効に活用した効率的な変調動作が可能になるため、好ましい。
【００８５】
なお、ここでは、本第５変形例を、上述の実施形態の変形例として説明しているが、上述の第１変形例や第２変形例のものに、本第５変形例の構成を適用することも可能である。
［第２実施形態］
まず、第２実施形態にかかるリング光変調器について、図１６〜図１８を参照しながら説明する。
【００８６】
本実施形態にかかるリング光変調器は、上述の第１実施形態のものに対し、図１６に示すように、モニタ導波路２０が設けられている点、並びに、内周電極線路３及び外周電極線路４がそれぞれ複数（ここでは２つ）に分割されている点が異なる。
つまり、リング光変調器は、上述の第１実施形態のように、モニタ導波路を備えないものとしても良いし、本実施形態のように、モニタ導波路２０を備えるものとしても良い。また、リング光変調器は、上述の第１実施形態のように、内周電極線路３及び外周電極線路４をそれぞれ単一の電極線路としても良いし、本実施形態のように、内周電極線路３及び外周電極線路４をそれぞれ複数の電極線路３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ（セグメント）としても良い。
【００８７】
本実施形態では、モニタ導波路２０は、リング導波路１に光学的に接続されている。ここでは、モニタ導波路２０は、バス導波路２とは別に、リング導波路１を挟んでバス導波路２の反対側に、リング導波路１に近接して設けられている。このモニタ導波路２０は、リング光変調器を構成するリング光共振器で共振した波長成分の光を取り出すためのものである。ここで、モニタ導波路２０に結合する光（モニタ光）は、バス導波路２における光応答（例えば図４参照）が反転し、共振ピーク波長付近の透過率がピーク状に高くなるスペクトル形状を示している。このモニタ光強度を検出することで、変調信号光が出力されるポートとは独立の別のポートで信号光波長と共振ピーク波長の関係を把握することが可能である。
【００８８】
また、本実施形態では、リング導波路１の周囲のバス導波路２及びモニタ導波路２０が近接していない領域（図１６中、左右の領域）に、リング導波路コア１Ａの内周及び外周のそれぞれに沿って独立に２つの内周電極線路３０Ａ，３０Ｂ及び２つの外周電極線路４０Ａ，４０Ｂが設けられている。つまり、内周電極線路３及び外周電極線路４として、リング導波路コア１Ａの第１領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａと、リング導波路コア１Ａの第２領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂとを備える。
【００８９】
ここでは、第１内周電極線路３０Ａと第１外周電極線路４０Ａは、同一中心角（同一リング中心角）にわたって設けられている。また、第２内周電極線路３０Ｂと第２外周電極線路４０Ｂは、同一中心角にわたって設けられている。さらに、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａと、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂとは、リング導波路コア１Ａのリング中心を挟んで互いに対向するように設けられている。但し、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａと、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂとは、中心角や長さが異なっていても良い。そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａは、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が均一になっているのが好ましく、第１内周電極線路３０Ａと第１外周電極線路４０Ａで、抵抗が同一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。同様に、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂは、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が均一になっているのが好ましく、第２内周電極線路３０Ｂと第２外周電極線路４０Ｂで、抵抗が同一になっている、即ち、単位回転角当たりの抵抗が同一になっているのがさらに好ましい。
【００９０】
ここで、本実施形態では、図１７、図１８に示すように、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域（例えばＮｉＳｉ）７ＢＹとし、第１及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域（例えばＮｉＳｉ）７ＣＹとしている。これにより、ドープシリコン領域とする場合と比較して、単位回転角当たりの抵抗を低減することができる。例えば、ＮｉＳｉ層は、ｐ＋Ｓｉ層、ｎ＋Ｓｉ層と比較して、高い電気伝導度を有しているため、ＮｉＳｉ層７ＢＹ，７ＣＹを用いることで、ｐ＋Ｓｉ層、ｎ＋Ｓｉ層を用いる場合と比較して、単位回転角当たりの抵抗を低減することができる。具体的には、半径約８μｍのリング導波路コア１Ａに対して、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂ（ＮｉＳｉ層；厚さ約５０ｎｍ；幅約２０００ｎｍ）、並びに、第１及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂ（ＮｉＳｉ層；厚さ約５０ｎｍ；幅約３０００ｎｍ）を形成した場合、Ｒ＝Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＝０．３４［Ω／ｄｅｇ］が得られる。
【００９１】
なお、ここでは、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域７ＢＹとし、第１及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域７ＣＹとする場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、上述の第１実施形態の場合と同様に、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂを、金属電極端子８が接続される領域が内側シリサイド領域であり、金属電極端子８が接続される領域以外の領域が内側ドープシリコン領域であるものとし、第２及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂを、金属電極端子８が接続される領域が外側シリサイド領域であり、金属電極端子８が接続される領域以外の領域が外側ドープシリコン領域であるものとしても良い。また、上述の第１実施形態の変形例のように、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂを、全長にわたって設けられた内側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた内側ドープシリコン領域とし、第１及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂを、全長にわたって設けられた外側シリサイド領域、又は、全長にわたって設けられた外側ドープシリコン領域としても良い。
【００９２】
また、本実施形態では、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａのそれぞれの両端部３０ＡＸ，３０ＡＹ，４０ＡＸ，４０ＡＹに、上述の第１実施形態の場合と同様に、金属電極端子８（８３０ＡＸ，８３０ＡＹ，８４０ＡＸ，８４０ＡＹ）を介して、外部駆動回路としての変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６が接続されている。そして、変調駆動回路５は、第１外周電極線路４０Ａの一端４０ＡＸに正の変調電気信号を供給し、第１外周電極線路４０Ａの一端４０ＡＸの反対側の第１内周電極線路３０Ａの他端３０ＡＹに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路６は、第１外周電極線路４０Ａの他端４０ＡＹに正のヒータ電圧を印加し、第１内周電極線路３０Ａの一端３０ＡＸに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａに変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。
【００９３】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５は、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａの一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、第１端部の反対側の第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａの他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路６は、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａの一方の第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａの他方の第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。
【００９４】
同様に、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂのそれぞれの両端部３０ＢＸ，３０ＢＹ，４０ＢＸ，４０ＢＹに、上述の第１実施形態の場合と同様に、金属電極端子８（８３０ＢＸ，８３０ＢＹ，８４０ＢＸ，８４０ＢＹ）を介して、外部駆動回路としての変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６が接続されている。そして、変調駆動回路５は、第２外周電極線路４０Ｂの一端４０ＢＸに正の変調電気信号を供給し、第２外周電極線路４０Ｂの一端４０ＢＸの反対側の第２内周電極線路３０Ｂの他端３０ＢＹに負の変調電気信号を供給するようになっている。また、ヒータ駆動回路６は、第２外周電極線路４０Ｂの他端４０ＢＹに正のヒータ電圧を印加し、第２内周電極線路３０Ｂの一端３０ＢＸに負のヒータ電圧を印加するようになっている。これにより、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂに変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すようになっている。
【００９５】
なお、これに限られるものではなく、変調駆動回路５は、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂの一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、第１端部の反対側の第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂの他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、ヒータ駆動回路６は、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂの一方の第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂの他方の第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加するようにすれば良い。
【００９６】
この場合、第１内周電極線路３０Ａ及び第１外周電極線路４０Ａと、第２内周電極線路３０Ｂ及び第２外周電極線路４０Ｂとで、それぞれ、別体の変調駆動回路５及び別体のヒータ駆動回路６を接続しても良いし、第１内周電極線路３０Ａと第２内周電極線路３０Ｂ、第１外周電極線路４０Ａと第２外周電極線路４０Ｂを、それぞれ一体として扱い、上述の第１実施形態と同様に、変調駆動回路５及びヒータ駆動回路６を接続しても良い。ここで、第１内周電極線路３０Ａと第２内周電極線路３０Ｂ、第１外周電極線路４０Ａと第２外周電極線路４０Ｂを、それぞれ一体として扱う場合、第１内周電極線路３０Ａの一方の端部と第２内周電極線路３０Ｂの一方の端部とを、例えばＡｌ，Ｃｕ等の金属からなる表面配線で低抵抗に接続し、第１外周電極線路４０Ａの一方の端部と第２外周電極線路４０Ｂの一方の端部とを、例えばＡｌ，Ｃｕ等の金属からなる表面配線で低抵抗に接続し、第１及び第２内周電極線路３０Ａ，３０Ｂの他方の端部、及び、第１及び第２外周電極線路４０Ａ，４０Ｂの他方の端部に、上述の第１実施形態と同様に、変調駆動回路５（例えばＲＦ変調ドライバ）及びヒータ駆動回路６（例えばＤＣ電流ドライバ）を接続すれば良い。
【００９７】
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかるリング光変調器によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、ｎ型若しくはｐ型にドーピングしたドープシリコン層、又は、金属化合物にしたシリサイド層をヒータとして用いる場合に、変調効率を低下させずに、共振波長の波長制御効率を向上させることができるという利点がある。
【００９８】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の第１変形例〜第５変形例のものを、本実施形態のものに適用することも可能である。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び各変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００９９】
以下、上述の各実施形態及び各変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
シリコン層のリブ部であってｐ型ドーピング領域及びｎ型ドーピング領域を有するリング導波路コアを含むリング導波路と、
前記リング導波路に光学的に接続されたバス導波路と、
前記リング導波路コアの内周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して内側のスラブ部に設けられた内側ドープシリコン領域又は内側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する内周電極線路と、
前記リング導波路コアの外周に沿って設けられ、前記シリコン層の前記リブ部に対して外側のスラブ部に設けられた外側ドープシリコン領域又は外側シリサイド領域を含み、変調電極及びヒータ線路として機能する外周電極線路と、
変調電気信号を供給する変調駆動回路と、
共振波長を制御するためのヒータ電流を供給するヒータ駆動回路とを備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されており、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に変調電気信号を供給するとともに周方向に沿ってヒータ電流を流すことを特徴とするリング光変調器。
【０１００】
（付記２）
前記内周電極線路及び前記外周電極線路のそれぞれの両端部に接続された金属電極端子を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記金属電極端子を介して、前記内周電極線路及び前記外周電極線路に接続されていることを特徴とする、付記１に記載のリング光変調器。
【０１０１】
（付記３）
前記内周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記内側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記内側ドープシリコン領域であり、
前記外周電極線路は、前記金属電極端子が接続される領域が前記外側シリサイド領域であり、前記金属電極端子が接続される領域以外の領域が前記外側ドープシリコン領域であることを特徴とする、付記２に記載のリング光変調器。
【０１０２】
（付記４）
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域、及び、前記内側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた内側金属層であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域、及び、前記外側シリサイド領域上に全長にわたって設けられた外側金属層であることを特徴とする、付記２に記載のリング光変調器。
【０１０３】
（付記５）
前記内周電極線路は、全長にわたって設けられた前記内側シリサイド領域であり、
前記外周電極線路は、全長にわたって設けられた前記外側シリサイド領域であり、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路上に、それぞれ、全長にわたって設けられた内周金属電極及び外周金属電極を備え、
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周金属電極及び前記外周金属電極のそれぞれの両端部に接続されていることを特徴とする、付記１に記載のリング光変調器。
【０１０４】
（付記６）
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、同一中心角にわたって設けられており、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路は、それぞれ、その全長にわたって抵抗が均一であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載のリング光変調器。
（付記７）
前記内周電極線路と前記外周電極線路は、抵抗が同一であることを特徴とする、付記６に記載のリング光変調器。
【０１０５】
（付記８）
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【０１０６】
（付記９）
前記変調駆動回路及び前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給するとともに正のヒータ電圧を印加し、前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給するとともに負のヒータ電圧を印加し、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第３端部並びに前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第４端部にそれぞれ終端抵抗が接続されていることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【０１０７】
（付記１０）
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、前記第１端部と同じ側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部に負の変調電気信号を供給し、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第３端部に正のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第４端部に負のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【０１０８】
（付記１１）
前記変調駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の第１端部に正の変調電気信号を供給し、
前記第１端部の反対側の前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の第２端部が接地され、
前記ヒータ駆動回路は、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の他方の前記第２端部の反対側の第３端部に負のヒータ電圧を印加し、前記内周電極線路及び前記外周電極線路の一方の前記第１端部の反対側の第４端部に正のヒータ電圧を印加することを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【０１０９】
（付記１２）
前記リング導波路に光学的に接続されたモニタ導波路を備え、
前記内周電極線路及び前記外周電極線路として、前記リング導波路コアの第１領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第１内周電極線路及び第１外周電極線路と、前記リング導波路コアの第２領域の内周及び外周のそれぞれに沿って設けられた第２内周電極線路及び第２外周電極線路とを備えることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項に記載のリング光変調器。
【符号の説明】
【０１１０】
１  リング導波路
１Ａ  リング導波路コア
２  バス導波路
３  内周電極線路
３Ｘ，３Ｙ  内周電極線路の端部
４Ｘ，４Ｙ  外周電極線路の端部
４  外周電極線路
５  変調駆動回路
６  ヒータ駆動回路
７  シリコン層（ＳＯＩ層）
７Ａ  リブ部
７ＡＸ  ｐ型ドーピング領域
７ＡＹ  ｎ型ドーピング領域
７ＡＺ  ｐｎ接合部
７Ｂ  スラブ部
７ＢＸ  ドープシリコン領域
７ＢＹ  シリサイド領域
７Ｃ  スラブ部
７ＣＸ  ドープシリコン領域
７ＣＹ  シリサイド領域
７Ｄ  内側シリサイド領域
７Ｅ  外側シリサイド領域
８，８３Ｘ，８３Ｙ，８４Ｘ，８４Ｙ  金属電極端子
９  埋め込み酸化膜（ＢＯＸ）層
１０  ＳｉＯ２膜
１１  ＳＯＩ基板
１２  チャネル部
１２Ｘ  内側チャネル部
１２Ｙ  外側チャネル部
１３Ｘ  内側金属層
１３Ｙ  外側金属層
１４Ｘ  内周金属電極
１４Ｙ  外周金属電極
１５  終端抵抗
１６  バイアスティー
２０  モニタ導波路
３０Ａ  第１内周電極線路
３０ＡＸ，３０ＡＹ  第１内周電極線路の端部
３０Ｂ  第２内周電極線路
３０ＢＸ，３０ＢＹ  第２内周電極線路の端部
４０Ａ  第１外周電極線路
４０ＡＸ，４０ＡＹ  第１外周電極線路の端部
４０Ｂ  第２外周電極線路
４０ＢＸ，４０ＢＹ  第２外周電極線路の端部
８３０ＡＸ，８３０ＡＹ，８４０ＡＸ，８４０ＡＹ，８３０ＢＸ，８３０ＢＹ，８４０ＢＸ，８４０ＢＹ  金属電極端子
【図１】
2015041070.tif 000003
【図４】
2015041070.tif 000004
【図５】
2015041070.tif 000005
【図６】
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【図７】
2015041070.tif 000007
【図１１】
2015041070.tif 000008
【図１２】
2015041070.tif 000009
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１７】
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【図１８】
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