(57)【要約】【課題】光導波路を伝搬する光の一部を高効率に検出するのに適した光導波路分岐構造を備えた光デバイスを提供する。【解決手段】光学媒質２０の端部（側面）のうち光導波路１０２の上部に当たる部分、すなわち面ａ（導波路進行方向側の端部）と面ｃ（導波路進行方向手前側の端部）が、ＬＮ基板１０１の表面に対して略垂直の角度をなす平面で形成されている。この導波路進行方向側の端面（面ａ）から、光導波路１０２を伝搬する光の一部が基板垂直方向へ分岐されて放射される。放射方向が基板に垂直であるため、ＬＮ基板１０１上部に設けた光検出器４０により、この分岐光を効率良く捉えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光導波路が形成された光導波路素子と、
前記光導波路の少なくとも一部を覆うように前記基板の表面に設けられるとともに、その導波路進行方向側の端部が前記基板表面に対し略垂直をなす面で形成された光学媒質と
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
薄膜形成工程およびパターン形成工程により前記光学媒質を形成したことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
薄膜形成工程、もしくは薄膜形成工程およびパターン形成工程により前記光学媒質を形成した後、該光学媒質の前記面を加工し、その平滑度および／または前記角度を調整したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光学媒質は半導体薄膜または誘電体薄膜であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記光学媒質を前記基板表面に接して設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記光導波路を伝搬する光の波長における前記光学媒質の屈折率は該波長における前記基板の屈折率より高いことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記光学媒質の前記面と前記基板表面とで作られる交線が前記光導波路に対して所定の傾き角を有していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記光学媒質が前記光導波路に沿って複数設けられたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記光学媒質の上部に光検出手段を備え、
前記光学媒質により取り出されて前記基板表面に略垂直な方向に放射される、前記光導波路を伝搬する光の一部を前記光検出手段で検出するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかの項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
半導体からなる前記光学媒質が接地されていることを特徴とする請求項９に記載の光デバイス。
【請求項１１】
基板上に光導波路が形成された光導波路素子と前記基板の表面に設けられた薄膜状の光学媒質とを有する光デバイスの製造方法であって、
前記基板上に所定材質の光学媒質を薄膜状に形成する薄膜形成工程と、
この光学媒質を、前記光導波路の少なくとも一部を覆うとともに導波路進行方向側の端部が前記基板表面に対し略垂直の面をなす形状に形成するパターン形成工程と、
さらに前記面の平滑度、および／または該面と前記基板表面のなす角度を調整する加工工程と
を含む光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光デバイスに係り、特に光導波路を伝搬する光を分岐させる構造を備えた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光に信号を載せて光ファイバで伝送する光通信システムにおいて、光伝送に必要な様々な処理を光に対して施す各種の機能素子が用いられる。これら機能素子は、その出力光をモニタし、素子の動作をそのモニタ結果に基づいてフィードバック制御することで、所望の特性を精度良く得ることが可能である。
【０００３】
例えば、光信号に強度変調を与える機能素子として、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３；以下ＬＮと呼ぶ）等の基板上にマッハツェンダー型の光導波路と変調電極およびバイアス電極を形成した、光強度変調器が利用されている。この光強度変調器では、マッハツェンダー光導波路の合波点において合波される２つの光波の位相差が、０およびπとなる状態を基準として変調を行う必要があるが（変調動作点のバイアス調整）、この基準となる位相状態を得るため、変調後の信号光をモニタしてバイアス電極からの印加電圧を調整することが行われる。
【０００４】
従来、こうした光モニタを実現するものとして、特許文献１に記載されたモニタ付光導波路型素子が知られている。図１０は、このモニタ付光導波路型素子の断面の概略構成を示したものである。同図において、基板１０１上に光導波路１０２が形成され、その上部には光導波路１０２より屈折率の高いエバネセント成分導入層５０が設けられている。光検出器４０は、エバネセント成分導入層５０を介して光導波路１０２の上部に設置されている。なお、従来においては、上記エバネセント成分導入層５０の膜厚と長さが構造上の特徴とされており、出力側方向の端面の形状は重要視されていなかった。図１０では、便宜上、エバネセント成分導入層５０の端面を模式的に基板１０１に垂直に描いているが、実際の素子では、エバネセント成分導入層５０のような薄膜はスパッタリング法や蒸着法を用いて成膜されるため、その厚さが出力側の端に向かって徐々に薄くなっていく形状をなして形成され、上記端面は基板１０１に垂直とはなっていない。
【０００５】
図１０のモニタ付光導波路型素子において、光導波路１０２を図中のＰ方向に伝搬する光は、その一部がエバネセント成分として光導波路１０２外にも滲み出した状態で伝搬していく。そして、このエバネセント成分はエバネセント成分導入層５０を通って光検出器４０内部にまで滲入して、そのごく一部が光検出器４０の受光面４０１に到達する。こうしてエバネセント成分の一部を検出することで、伝搬光のモニタリングが行われる。
【特許文献１】特開２００１−２１５３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のモニタ付光導波路型素子では、光検出器４０へのエバネセント成分の進入角度が伝搬方向Ｐに対して５度程度（推定値）と浅いため、滲入した光の大部分は光検出器４０外に散逸してしまい、そのごく一部しか受光面４０１に到達することができない。その結果、光検出器４０におけるモニタ効率（受光感度）が極めて低く、実用的な性能を得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光導波路を伝搬する光の一部を高効率に検出するのに適した光導波路分岐構造を備えた光デバイス、およびそのような光デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、基板上に光導波路が形成された光導波路素子と、前記光導波路の少なくとも一部を覆うように前記基板の表面に設けられるとともに、その導波路進行方向側の端部が前記基板表面に対し略垂直をなす面で形成された光学媒質とを備えたことを特徴とする光デバイスを提供するものである。
この発明による光デバイスにおいて、光導波路を伝搬する光の一部が上記光学媒質内に滲み出しており、この滲み出した光は、当該光学媒質の導波路進行方向側の端部が基板表面に対し略垂直な面に形成されていることによって、その面状端部から基板に対し略垂直な方向に放射されてくる。すなわち、本発明によれば、光導波路を伝搬する光の一部を基板に対し垂直方向に分岐することが可能な光デバイスを実現することができる。また、分岐方向が基板に対して垂直な方向であることから、基板上に光検出器を設ければ上記放射される分岐光は当該光検出器に垂直に入射することになり、分岐光が無駄なく光検出器に受光される。したがって、上記分岐光をモニタ光として、光導波路を伝搬する光のモニタリングを高効率に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、薄膜形成工程およびパターン形成工程により前記光学媒質を形成したことを特徴とする。
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、薄膜形成工程、もしくは薄膜形成工程およびパターン形成工程により前記光学媒質を形成した後、該光学媒質の前記面を加工し、その平滑度および／または前記角度を調整したことを特徴とする。
この発明によれば、上記面状端部の平滑性を良くし、また当該端部の面を基板表面と所望の角度（例えば９０度）をなすようにすることが可能であり、これにより、光導波路を伝搬する光の一部を上記端部から効率良く分岐させることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光学媒質は半導体薄膜または誘電体薄膜であることを特徴とする。
この発明による光デバイスにおいて、光導波路を伝搬する光に対し透明である半導体または誘電体を上記光学媒質としているので、分岐される光がこの光学媒質内で不要に減衰してしまうことがなく、分岐光を効率良く取り出すことができる。また、一般的な半導体製造プロセス技術を用いてこの光学媒質（半導体材料または誘電体材料）を容易に薄膜状に形成可能であるので、光デバイスの製造を簡単・安価に行うことができる。
【００１１】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光学媒質を前記基板表面に接して設けたことを特徴とする。
この発明の光デバイスによれば、上記光学媒質が基板の直ぐ上に直接設けられているので、光学媒質と基板との間に例えば他の材料からなるバッファ層を設けるようにした構成と比べて、光学媒質内への滲み出し光の量が多くなり、分岐される光を増加させることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光導波路を伝搬する光の波長における前記光学媒質の屈折率は該波長における前記基板の屈折率より高いことを特徴とする。
この発明の光デバイスによれば、光導波路を伝搬する光のモード分布は屈折率の高い上記光学媒質側に偏ることになり、その結果、光学媒質内への滲み出し光の量が多くなる。したがって、より多くの光量を分岐光として取り出すことができる。
【００１３】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光学媒質の前記面と前記基板表面とで作られる交線が前記光導波路に対して所定の傾き角を有していることを特徴とする。
この発明の光デバイスによれば、上記光学媒質の導波路進行方向側の端部を形成する面が、光導波路に対して垂直にならないように傾きを持っているため、光導波路を伝搬する光または光学媒質中に滲み出して伝搬する光の当該端部による反射光が再び光導波路の伝搬モードに結合することがなく、戻り光の発生を抑えることが可能である。
【００１４】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光学媒質が前記光導波路に沿って複数設けられたことを特徴とする。
この発明による光デバイスにおいて、それぞれの光学媒質は独立に作用して光導波路から伝搬光の一部を取り出し、基板と垂直方向に分岐光として放射させる。したがって、分岐光の総量を設けられた光学媒質の数に応じて容易に調節することができる。
【００１５】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、前記光学媒質の上部に光検出手段を備え、前記光学媒質により取り出されて前記基板表面に略垂直な方向に放射される、前記光導波路を伝搬する光の一部を前記光検出手段で検出するようにしたことを特徴とする。
この発明によれば、上記放射される分岐光を光検出手段で検出することによって、光導波路を伝搬する光をモニタすることができる。
【００１６】
また、本発明は、上記光デバイスにおいて、半導体からなる前記光学媒質が接地されていることを特徴とする。
この発明の光デバイスによれば、上記光学媒質が半導体材料で構成されている場合において、基板内に帯電した電荷は上記の接地部分から外部へ放電されるため、例えば光検出手段としてフォトダイオードを光学媒質上に（光学媒質と接して）設置したとしても、電荷がフォトダイオードへ放電してフォトダイオードを破壊してしまうことを防ぐことができる。
【００１７】
本発明はまた、基板上に光導波路が形成された光導波路素子と前記基板の表面に設けられた薄膜状の光学媒質とを有する光デバイスの製造方法であって、前記基板上に所定材質の光学媒質を薄膜状に形成する薄膜形成工程と、この光学媒質を、前記光導波路の少なくとも一部を覆うとともに導波路進行方向側の端部が前記基板表面に対し略垂直の面をなす形状に形成するパターン形成工程と、さらに前記面の平滑度、および／または該面と前記基板表面のなす角度を調整する加工工程とを含む光デバイスの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光導波路を伝搬する光の一部を基板に垂直な方向に効率良く分岐させることができる。また、分岐させた光を検出して、光導波路を伝搬する光のモニタリングを高効率に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１と図２は、本発明の一実施形態による光デバイスの構成を示したものであり、図１は光導波路の伝搬方向（図２のＰ方向に相当）に沿った光デバイスの断面図、図２は光デバイスの外観図（俯瞰図）である。本実施形態において、光デバイスは、ＬＮ基板を用いた光導波路素子１０と、基板表面に接して設けた光学媒質２０と、光学媒質２０の上部に設置される光検出器４０と、この光検出器４０を光学媒質２０上に接着する接着層３０とから構成される。なお、図２（ａ）は光デバイスの全体を示したものであり（接着層３０と光検出器４０に隠れて光学媒質２０は見えなくなっている）、図２（ｂ）は光学媒質２０が見えるように接着層３０と光検出器４０を除いて描いたものである。
【００２０】
光導波路素子１０は、ＬＮ基板１０１と、ＬＮ基板１０１上にチタン（Ｔｉ）の熱拡散によって形成された光導波路１０２とを有している。説明の簡単化のため、ここでは光導波路１０２の導波路パターンを図２に示すように直線導波路であるとするが、他のパターンの導波路とすることもできる。例えば、光導波路１０２をマッハツェンダー型にすることで、本光デバイスを光強度変調器に適用することができる。
【００２１】
光学媒質２０は、光導波路１０２を伝搬する光の波長において、吸収損失が少なく透明であり、屈折率が基板（ＬＮ基板１０１）よりも高い値を有する材質が選択される。本実施形態では、伝搬光の波長をλ＝１．５５μｍとする。ＬＮ基板１０１のこの波長における屈折率は２．２程度であることから、光学媒質２０には屈折率が３．５程度であるシリコン（Ｓｉ）を用いる。なお、上記の条件（光学特性）を満たす材質であればシリコン以外であってもよく、そのような材質の例として、ゲルマニウム（Ｇｅ；屈折率４．１）などの半導体や酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５；屈折率２．３）などの誘電体がある。
【００２２】
ＬＮ基板１０１の上方から見た光学媒質２０の形状は、図２に示すように、伝搬方向Ｐに沿った長さがＬ、伝搬方向Ｐに直角な方向の幅がＷである長方形を呈する。また、光学媒質２０の厚さはＴとする。光学媒質２０の端部（側面）のうち光導波路１０２の上部に当たる部分、すなわち図２の面ａ（導波路進行方向側の端部）と面ｃ（導波路進行方向手前側の端部）は、ＬＮ基板１０１の表面に対して略垂直の角度をなす平面で形成されている。この平面部分の横方向の大きさ（光学媒質２０の幅Ｗ）は、光導波路１０２を伝搬する光のモード径（数〜１０μｍ）の少なくとも数倍程度（例えば２０μｍ）を有するようにする。なお、上記の幅Ｗの上限値は特に存在しないが、伝搬光のモード径よりも十分に幅Ｗが大きい場合には、光導波路１０２の上部近傍（上記例でいえば２０μｍの部分）だけを基板表面に垂直な平面で形成するようにしてもよい。また、光導波路１０２の上部近傍が局所的に平面状になっていれば十分であり、面ａや面ｃ全体では幅Ｗ方向に湾曲していてもよい。
【００２３】
光学媒質２０の導波路進行方向側の端部および導波路進行方向手前側の端部がこのように平面（面ａ、面ｃ）で形成され、且つその平面がＬＮ基板１０１表面と略垂直の角度をなすようにされていることによって、光導波路１０２を伝搬する光の一部が上記導波路進行方向側の端部（面ａ）において基板と垂直な方向に放射され、光導波路１０２から分岐される。
なお、導波路進行方向手前側の端部（面ｃ）がＬＮ基板表面１０１と垂直な平面に形成されていなくても、導波路進行方向側の端部（面ａ）から基板垂直方向へ放射される分岐光には影響がない。
【００２４】
シリコンを用いた上記構成の光学媒質２０は、一般的な半導体製造プロセスによって形成することができる。すなわち、ＬＮ基板１０１上に光導波路１０２を形成した後、スパッタリング法や蒸着法などを利用して、所定の膜厚（厚さＴ）のシリコンをＬＮ基板１０１表面の全面に形成する（薄膜形成工程）。光学媒質２０の長方形パターンの形成には、リフトオフ法やドライエッチング法を利用する（パターン形成工程）。例えば、ドライエッチングの反応ガスとしてＣＦ＋ＣＨＦを用い、エッチング端面の角度（面ａ〜ｄとＬＮ基板１０１表面とのなす角度）を制御して上記の光学媒質２０を形成することができる。
【００２５】
また、エッチング端面をより垂直にするために、エッチング後の端面にさらにレーザ光を照射することによる加工工程を加えてもよい。この種のレーザトリミングによって、端面の平滑性を良くすることも可能である。
なお、光学媒質２０の端面をＬＮ基板１０１表面に対し略垂直に形成する工程は、上記パターン形成工程だけを利用するものでもよいし、また、薄膜形成後にそのまま上記レーザ光による加工工程だけを利用するようにしてもよい。
【００２６】
光学媒質２０の上部には接着層３０が設けられ、この接着層３０により光検出器４０がＬＮ基板１０１に接着される。光導波路１０２とその上部に設置される光検出器４０とが近接している場合、伝搬光が光検出器４０に必要以上に吸収されて伝搬光の損失が増大してしまうが、接着層３０を設けることにより光検出器４０と光導波路１０２がある程度の距離をもって配置されるので、そのような不都合を防止できる効果もある。こうした目的のため、接着層３０の材質には、伝搬光の波長に対して透明であり、且つその屈折率が光導波路１０２や光学媒質２０よりも低いものが選択される。接着層３０は、図１および図２では光学媒質２０の周囲にまで広がっているが、光学媒質２０の上部にだけ接着層３０を設けるようにし、光学媒質２０の側面（面ａ〜ｄ）が空気と接するような構造としてもよい。
【００２７】
以上のように構成された本実施形態の光デバイスにおいて、光導波路１０２を伝搬する光の一部が、光学媒質２０の導波路進行方向側の端面（面ａ）から基板垂直方向へ分岐されて放射される。放射方向が基板に垂直であるため、ＬＮ基板１０１上部に設けた光検出器４０により、この分岐光を効率良く捉えることができる。
なお、面ａ（および面ｃ）がＬＮ基板１０１の表面に対してなす角度は、上述の通り略垂直（９０度）であることが好ましいが、４５度以上であれば十分な効率で光検出器４０により分岐光を受光することができる。
【００２８】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００２９】
例えば、光学媒質２０の平面形状は長方形に限定されず、導波路進行方向側および導波路進行方向手前側の端面（面ａ、面ｃ）が上述の条件で形成されていれば、平面形状はどのようなものであってもよい。
また、面ａ（面ｃ）とＬＮ基板１０１表面とで作られる交線が光導波路１０２となす角度は、直角でなくともよく、直角から数度乃至４５度程度傾いていてもよい。例えば、面ａおよび面ｃが傾くことにより、光学媒質２０の平面形状が平行四辺形となっていてもよい（後述する実施例２（図５）参照）。この傾き角は２〜７度であることが好ましく、このようにすることで、面ａや面ｃによる反射光が再び光導波路１０２の伝搬モードと結合して戻り光が生じてしまうことを防止することが可能である。
【００３０】
また、光学媒質２０をＬＮ基板１０１の直ぐ上に形成せず、光学媒質２０とＬＮ基板１０１の間に他の材質からなる薄膜を設けるようにしてもよい。
また、光学媒質２０は上記のように半導体製造プロセスで形成する薄膜状のものに限られず、バルク状の部材であってもよい。
【００３１】
また、接着層３０を設けず、光学媒質２０と光検出器４０を接触させる構造にすることもできる。ただし、光学媒質２０が半導体からなる場合には、ＬＮ基板１０１内に帯電した電荷が光検出器４０へ放電しないように、光学媒質２０は接地された構成にすることが望ましい（後述する実施例４（図７）参照）。
また、光検出器４０としてはフォトダイオードを用いることができるが、これに限られない。例えば、基板に垂直に放射される分岐光をミラーやレンズで受けて、フォトダイオードへ導く構成にすることもできる。
【００３２】
また、本光デバイスを光強度変調器に適用する場合、光導波路素子１０はさらに、光導波路１０２に変調電界を印加するための電極を有するとともに、光導波路１０２を伝搬する光がこの電極によって吸収損失を受けることを防止するためのバッファ層を電極下部に備える。このバッファ層は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。そこで、図１・図２の接着層３０に代えて上記バッファ層がＬＮ基板１０１（光学媒質２０）と光検出器４０の間に配置されるように、バッファ層を基板全面に設けるようにしてもよい。バッファ層とその上に接着層３０とを設け、両者を併用する構成としてもよい。なお、上記電極は、バッファ層の上部で光導波路１０２近傍の所定位置に形成され、電極からの変調電界が印加された光導波路１０２には、電気光学効果による屈折率変化が誘起されて、その部分を通過する光波に位相変化が与えられる。マッハツェンダー型光導波路の分岐された光波がそれぞれ位相変調されることで、合波後の光に強度変調がもたらされる。
【００３３】
また、光導波路素子１０の基板材質はＬＮには限定されず、シリコン基板や石英基板など、その他にも様々な半導体または誘電体基板を用いることができる。
【実施例】
【００３４】
図３は、光学媒質２０の長さＬと基板垂直方向に放射される光の強度との関係を実験により求め、グラフに表したものである。実験には、波長λ＝１．５５μｍの伝搬光を用いた。光学媒質２０は、ＬＮ基板１０１（屈折率ｎ＝２．２）を用いた光導波路素子１０上に形成したシリコン（Ｓｉ）薄膜（屈折率ｎ＝３．５）であり、その平面形状は図２に示すような長方形（幅Ｗ＝６０μｍ、厚さＴ＝０．２μｍ）である。また、面ａの端面角度は９０度に形成されている。図３において、横軸は光学媒質２０の長さＬ（単位はμｍ）、縦軸は基板垂直方向に放射される光の強度をその最大値で規格化した値（単位はｄＢ）を示す。
【００３５】
図３のデータにより、光学媒質２０の長さＬが１００μｍ程度以下においては、基板垂直方向に放射される光の強度は長さＬに対し単調増加して変化し、長さＬが１００μｍ程度以上では、放射される光の強度はほとんど変わらないことが分かる。したがって、上記パラメータの光学媒質２０の場合、長さＬを１００μｍ以下の範囲で適宜調整することによって、基板垂直方向に放射される光の強度を制御することが可能である。
【００３６】
図４は、上記図３の実験データに基づいて設計された、本発明による光デバイスの第１の実施例を示したものである。本実施例では、平面形状が長方形の光学媒質２０を、長さＬ＝１００μｍ、幅Ｗ＝６０μｍ、厚さＴ＝０．２μｍとした。この長さ（Ｌ＝１００μｍ）の場合、基板垂直方向に放射される光の強度はほぼ最大値が得られる。
【００３７】
図５は、本発明による光デバイスの第２の実施例を示したものである。本実施例の光デバイスは、基板垂直方向に放射される光の強度が上記第１の実施例の場合と同等であるとともに、さらに面ａと面ｃからの反射による戻り光を低減させたものである。すなわち、面ａおよび面ｃを光導波路１０２に直角な面から角度５度だけ傾けて形成し、光学媒質２０の平面形状を平行四辺形とした。これによって、反射光の光導波路１０２への再結合が減少し、戻り光の発生が抑制される。
【００３８】
図６は、本発明による光デバイスの第３の実施例を示したものである。本実施例では、長さＬ＝５０μｍ、幅Ｗ＝６０μｍの長方形の平面形状を有する厚さＴ＝０．２μｍの光学媒質２０を、光導波路１０２上に２０μｍ間隔で３個並べて形成した。図３に示されるように光学媒質２０の長さＬを１００μｍ以上にしても基板垂直方向に放射される光の強度は変化しないが、光学媒質２０の個数を増やすことで、放射される光の強度を容易に増加させることができる。
【００３９】
図７は、本発明による光デバイスの第４の実施例を示したものである。本実施例の光デバイスは光学媒質２０上にフォトダイオード（光検出器４０；図中点線で示す）を載置したものであり、光学媒質４０は、光導波路１０２上の領域（長さＬ＝１００μｍ、幅Ｗ＝６０μｍ）と、光導波路１０２の両側の２つの領域（それぞれ長さ２０００μｍ、幅８００μｍ）とを有している。フォトダイオードのサイズは縦横４００μｍである。上記光導波路１０２の両側の２つの領域の外側は、グランド電極と接している。したがって、この光デバイスでは、フォトダイオードを光学媒質２０上に直接接触するように設置した場合でも、基板内にたまった電荷がグランド電極から放電するためフォトダイオードの放電からの破壊を防ぐことができる。
【００４０】
図８は、本発明による光デバイスの第５の実施例を示したものである。本実施例は第３の実施例と第４の実施例を組み合わせたものであり、光学媒質２０は、光導波路１０２上に長さＬ＝５０μｍ、幅Ｗ＝６０μｍの領域を３個備えるとともに、外側のグランド電極に接続されている。これにより、基板垂直方向に放射される光の強度が大きく、またフォトダイオードの放電による破壊が防止されている。
【００４１】
なお、上記実施例において光学媒質２０の厚さはＴ＝０．２μｍとしたが、０．０５μｍ〜０．５μｍ程度の範囲で他の値に設計することも可能である。
【００４２】
図９は、本発明による光デバイスの第６の実施例を示したものであり、本発明の光デバイスを適用することにより光ＳＳＢ変調器が構成されている。
光ＳＳＢ変調器は、メインマッハツェンダー光導波路１０３の両アームにそれぞれサブマッハツェンダー光導波路１０４ａ、１０４ｂを設け、これら各サブマッハツェンダー光導波路１０４ａ、１０４ｂで互いの位相差がπ／２である変調信号による強度変調を行うとともに、各マッハツェンダー光導波路にバイアス電界を印加してそれぞれの変調動作点がサブマッハツェンダー光導波路１０４ａ、１０４ｂでは位相差π、メインマッハツェンダー光導波路１０３では位相差π／２または−π／２となるように駆動を行う光変調器である。このような駆動方法によって、変調により発生するサイドバンドの片方のみを出力するＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）変調が行われる。
【００４３】
上記のＳＳＢ変調を精度良く行うためには、バイアス制御による変調動作点の調整を正確に行う必要がある。そこで、本実施例では、図９に示すように各マッハツェンダー光導波路の出力部直後にそれぞれモニタ部１１を設けている。このモニタ部１１は、図７、図８に示した実施例４または実施例５の構成を有する部分である。このように構成された光ＳＳＢ変調器は、メインおよびサブマッハツェンダー光導波路１０３、１０４ａ、１０４ｂの出力をそれぞれに対応するモニタ部１１で個別にモニタすることで、フィードバックによるバイアス制御を行い、高精度なＳＳＢ変調を実現できる。
なお、光ＳＳＢ変調器の他にも、１段のみのマッハツェンダー光導波路を有する光強度変調器に上記モニタ部１１を搭載し、同様のバイアス制御をすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光導波路の伝搬方向に沿った光デバイスの断面図である。
【図２】光デバイスの外観図（俯瞰図）である。
【図３】光学媒質の長さＬと基板垂直方向に放射される光の強度との関係を示す実験結果である。
【図４】本発明による光デバイスの第１の実施例である。
【図５】本発明による光デバイスの第２の実施例である。
【図６】本発明による光デバイスの第３の実施例である。
【図７】本発明による光デバイスの第４の実施例である。
【図８】本発明による光デバイスの第５の実施例である。
【図９】本発明による光デバイスの第６の実施例である。
【図１０】従来のモニタ付光導波路型素子の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…光導波路素子  ２０…光学媒質  ３０…接着層  ４０…光検出器  １０１…ＬＮ基板  １０２…光導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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