(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一部でありかつ所定の方向に所定の長さの間隙を設けて１列に配列された複数の柱状体を含んで構成された周期構造を有する光導波路と、
前記基板の一部であり、かつ前記所定の方向に沿って配列されたくし部を各々有するとともに前記光導波路の両側に配置され、前記基板と平行な方向に電界を発生するくし型電極対と、
少なくとも前記間隙を充填する電気光学効果を示す媒質と、を備え、
前記光導波路を伝播する光の位相を変調する
光変調器。
【請求項２】
前記周期構造は、伝播する光の定在波を発生させ、
前記くし型電極対の一方のくし型電極のくし部と他方のくし型電極のくし部との間に発生させた電界を前記定在波の光強度の強い領域に印加する
請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記基板が半導体で形成され、
前記くし型電極対の各々は、互いに異なる導電型の不純物が拡散された半導体で形成され、
前記くし型電極対の各々の上面に配置された金属の電極対をさらに備え、
前記光導波路は、前記柱状体および前記間隙が交互に配列されて構成されたフォトニック結晶を用いた光導波路である
請求項１または請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記くし型電極対の各々の前記くし部の先端が前記間隙の各々に対向して配置された
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記電気光学効果を示す媒質がＥＯポリマーである
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
電気光学効果を示す材料で形成された基板と、
前記基板に配置されかつ所定の方向に延伸された周期構造を有する光導波路と、
各々前記基板に配置されるとともに金属で形成され、かつ前記所定の方向に沿って配列されたくし部を有するとともに前記光導波路の両側に配置されたくし型電極対と、を備え、
前記周期構造は、前記所定の方向に所定の長さの間隙を設けて配列された前記基板の一部である複数の柱状体を含んで構成され、
前記光導波路は、前記柱状体および空気が充填された前記間隙が交互に配列されて構成されたフォトニック結晶を用いた光導波路であり、
前記光導波路を伝播する光の位相を変調する
光変調器。
【請求項７】
前記周期構造は、伝播する光の定在波を発生させ、
前記くし型電極対の一方のくし型電極のくし部と他方のくし型電極のくし部との間に発生させた電界を前記定在波の光強度の強い領域に印加する
請求項６に記載の光変調器。
【請求項８】
前記くし型電極対の各々の前記くし部の先端が前記柱状体の各々に対向して配置された  請求項６または請求項７に記載の光変調器。
【請求項９】
前記電気光学効果を示す材料がニオブ酸リチウムである
請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１０】
２つの請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の光変調器と、
入力した光を２分岐するとともに２分岐された光の各々を前記２つの光変調器の各々に入力させる分波器と、
前記２つの光変調器の各々から出力された２つの光を合波して出力する合波器と、を備え、
前記２つの光変調器の各々を位相変調器として機能させることにより入力した光の振幅を変調するマッハツェンダ型光変調器として動作する
光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器および光変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトニック結晶を用いた光変調器の開発が進められている。フォトニック結晶とは、屈折率が、光の波長程度の周期で周期的に変化する誘電体周期構造である。この誘電体周期構造は、１次元状、２次元状、あるいは３次元状に構成することができる。誘電体周期構造により光子に対するバンド構造が構成されるが、このバンド構造は電子のバンド構造と類似する点が多く、周期構造によってはフォトニックバンドギャップと呼ばれる光の禁制体を生じる。フォトニック結晶がもつ強力な光閉じ込め効果や異常分散効果などを用いることで、通常の光機能素子では不可能であった様々な機能を実現することができるため、光変調器の分野への応用も期待されている。
【０００３】
光変調器の分野では、特に、フォトニック結晶による光閉じ込め作用の結果もたらされるスローライト効果が着目されている。スローライト効果とは、光パルスが、その形状を保ったまま真空中の光速より大幅に遅い速度でフォトニック結晶中を伝播する現象である。このような、フォトニック結晶のスローライト効果を用いた光変調器として、非特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００４】
図４に、非特許文献１に開示された光変調器９０の平面図を示す。光変調器９０は、電気光学効果（ＥＯ効果）を発揮するＥＯポリマー（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ）と、フォトニック結晶導波路を構成するシリコンプロセスとのハイブリッドプロセスにより作製された、電気光学効果を用いて光の位相を変調する光変調器である。
光変調器９０は、基板９２、フォトニック結晶導波路ＰＣ、Ｐ電極９６ａ、Ｎ電極９６ｂ、およびＥＯポリマー９８を含んで構成されている。
【０００５】
光変調器９０の基板９２にはシリコンが用いられており、当該基板には、フォトニック結晶導波路ＰＣの一部を構成するシリコンのピラー９２ａが形成されている。光変調器９０の上部には、光変調器９０の全体を覆うようにＥＯポリマー９８が塗布されている。Ｐ電極９６ａおよびＮ電極９６ｂは、フォトニック結晶導波路ＰＣに印加する電界を発生させる電極であり、Ｐ電極９６ａとＮ電極９６ｂとの間に電圧を印加することにより、フォトニック結晶導波路ＰＣに直交する方向に電界を発生する。
【０００６】
フォトニック結晶導波路ＰＣは、シリコンのピラー９２ａと、該ピラー９２ａ間の間隙に充填されたＥＯポリマー９８ａとから構成されており、フォトニック結晶導波路ＰＣの一端から入力された入力光Ｐｉは、当該フォトニック結晶導波路ＰＣを導波しつつ、Ｐ電極９６ａ、Ｎ電極９６ｂ間に発生した電界により光変調され、フォトニック結晶導波路ＰＣの他端から、出力光Ｐｏとして出力する。以上の構成を備えることにより、非特許文献１に開示された光変調器では、光変調動作のさらなる効率化が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】第７４回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集１９ａ−Ｐ２−５、ｐ０５−００５、２０１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、非特許文献１に開示されたような周期構造を有するフォトニック結晶導波路ＰＣでは、その周期性に起因して、フォトニック結晶導波路ＰＣに沿った方向に光強度の分布を生ずるが、光変調器９０のＰ電極９６ａおよびＮ電極９６ｂは、その光の分布に応じた工夫が施されていないので、フォトニック結晶導波路ＰＣの全体に均一な電界が印加されてしまい、変調効率の観点から必ずしも最適な構成とはいえない。
【０００９】
一方、ＥＯポリマーによる光変調動作の効率を向上させるひとつの手段として、光変調動作を行うＥＯポリマーの部分に印加する電界を大きくすることが挙げられる。光変調器９０でいえば、該ピラー９２ａ間の間隙に充填されたＥＯポリマー９８に印加する電界を大きくすればよい。一般に、電極間に発生する電界を大きくするためには該電極間の距離を小さくすることが考えられるので、光変調器９０でも、Ｐ電極９６ａとＮ電極９６ｂとの間の距離ｄ５を小さくすることにより、フォトニック結晶導波路ＰＣに印加する電界を大きくすることができる。
【００１０】
しかしながら、Ｐ電極９６ａとＮ電極９６ｂとの距離ｄ５を小さくすると、Ｐ電極９６ａとフォトニック結晶導波路ＰＣとの距離ｄ６、あるいは、Ｎ電極９６ｂとフォトニック結晶導波路ＰＣとの距離ｄ６も小さくなる。この際、フォトニック結晶導波路ＰＣを伝播する光の一部が、Ｐ電極９６ａ、Ｎ電極９６ｂによって吸収されることにより、あるいは、Ｐ電極９６ａ、Ｎ電極９６ｂに光結合して伝播することにより発生する光の損失を回避するために、Ｐ電極９６ａ、Ｎ電極９６ｂとフォトニック結晶導波路ＰＣとの距離ｄ６を一定値以上確保する必要がある。その結果、小型化すること、あるいは、フォトニック結晶導波路ＰＣに印加する電界を大きくすることにも自ずと限界がある。そのため、非特許文献１に係る光変調器９０では、小型化や光変調動作の効率化に限界があった。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、光変調動作がより効率化されるとともに、より小型化が可能な光変調器および光変調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の光変調器は、基板と、前記基板の一部でありかつ所定の方向に所定の長さの間隙を設けて１列に配列された複数の柱状体を含んで構成された周期構造を有する光導波路と、前記基板の一部であり、かつ前記所定の方向に沿って配列されたくし部を各々有するとともに前記光導波路の両側に配置され、前記基板と平行な方向に電界を発生するくし型電極対と、少なくとも前記間隙を充填する電気光学効果を示す媒質と、を備え、前記光導波路を伝播する光の位相を変調するものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記周期構造は、伝播する光の定在波を発生させ、前記くし型電極対の一方のくし型電極のくし部と他方のくし型電極のくし部との間に発生させた電界を前記定在波の光強度の強い領域に印加するものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記基板が半導体で形成され、前記くし型電極対の各々は、互いに異なる導電型の不純物が拡散された半導体で形成され、前記くし型電極対の各々の上面に配置された金属の電極対をさらに備え、前記光導波路は、前記柱状体および前記間隙が交互に配列されて構成されたフォトニック結晶を用いた光導波路であるものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記くし型電極対の各々の前記くし部の先端が前記間隙の各々に対向して配置されたものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記電気光学効果を示す媒質がＥＯポリマーであるものである。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、電気光学効果を示す材料で形成された基板と、前記基板に配置されかつ所定の方向に延伸された周期構造を有する光導波路と、各々前記基板に配置されるとともに金属で形成され、かつ前記所定の方向に沿って配列されたくし部を有するとともに前記光導波路の両側に配置されたくし型電極対と、を備え、前記周期構造は、前記所定の方向に所定の長さの間隙を設けて配列された前記基板の一部である複数の柱状体を含んで構成され、前記光導波路は、前記柱状体および空気が充填された前記間隙が交互に配列されて構成されたフォトニック結晶を用いた光導波路であり、前記光導波路を伝播する光の位相を変調するものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記周期構造は、伝播する光の定在波を発生させ、前記くし型電極対の一方のくし型電極のくし部と他方のくし型電極のくし部との間に発生させた電界を前記定在波の光強度の強い領域に印加するものである。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の発明において、前記くし型電極対の各々の前記くし部の先端が前記柱状体の各々に対向して配置されたものである。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記電気光学効果を示す材料がニオブ酸リチウムであるものである。
【００２０】
上記の目的を達成するために、請求項１０に記載の光変調装置は、２つの請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の光変調器と、入力した光を２分岐するとともに２分岐された光の各々を前記２つの光変調器の各々に入力させる分波器と、前記２つの光変調器の各々から出力された２つの光を合波して出力する合波器と、を備え、前記２つの光変調器の各々を位相変調器として機能させることにより入力した光の振幅を変調するマッハツェンダ型光変調器として動作するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光変調動作がより効率化されるとともに、より小型化が可能な光変調器および光変調装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る光変調器の構成の一例を示す斜視図および平面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る光変調器の構成の一例を示す斜視図および平面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る光変調装置の構成の一例を示す平面図である。
【図４】従来技術に係る光変調器の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図１を参照して、本実施の形態に係る光変調器１０について説明する。本実施の形態では、本発明に係る光変調器を、一端から入力した入力光の位相を変調して他端から出力光として出力する位相変調器に適用した形態を例示して説明する。また、本実施の形態に係る光変調器１０は、一例として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた形態を例示して説明する。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、光変調器１０は、シリコン基板１２、ＳｉＯ２層２２、Ｐ型半導体電極１４ａ、Ｎ型半導体電極１４ｂ、Ｐ電極１６ａ、Ｎ電極１６ｂ、フォトニック結晶導波路ＰＣ、および有機化合物であるＥＯポリマー２０を含んで構成されている。
【００２６】
シリコン基板１２、およびＳｉＯ２層２２は、光変調器１０の製造において用いられたＳＯＩ基板の各々シリコン基板、ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ：埋め込み酸化）膜である。
【００２７】
Ｐ型半導体電極１４ａおよびＮ型半導体電極１４ｂは、ＳＯＩ基板のシリコン層を所定の形状に加工して形成された電極であり、Ｐ型半導体電極１４ａにはＰ型不純物が高濃度にドーピングされており、Ｎ型半導体電極１４ｂにはＮ型不純物が高濃度にドーピングされている。本実施の形態に係るＰ型半導体電極１４ａおよびＮ型半導体電極１４ｂは、後に詳細に説明するように、くし状に加工されたくし部１８ａ、１８ｂ（総称する場合は、「くし部１８」）を含むくし型電極として形成されている。
【００２８】
Ｐ電極１６ａおよびＮ電極１６ｂは、金属、たとえばアルミニウムを用いて各々Ｐ型半導体電極１４ａ上およびＮ型半導体電極１４ｂ上に形成されており、Ｐ電極１４ａには図示しない電源の正極が、Ｎ電極１４ｂには、負電極が接続される。Ｐ電極１４ａとＮ電極１４ｂとの間に接続されたこの電源により、Ｐ型半導体電極１４ａおよびＮ型半導体電極１４ｂに形成されたくし部１８を解して、フォトニック結晶導波路ＰＣに電界が印加される。つまり、本実施の形態に係る電極は、半導体による電極と、金属による電極との二重構造になっている。
【００２９】
本実施の形態に係るフォトニック結晶導波路ＰＣは、シリコンで形成された複数のピラー（柱状体）１２ａ、およびピラー１２ａ間の間隙に充填されたＥＯポリマー２０である間隙ＥＯポリマー２０ａを含んで構成されている。ピラー１２ａは、ＳＯＩ基板のシリコン層を柱状に加工して形成されている。つまり、フォトニック結晶導波路ＰＣは、ピラー１２ａと間隙ＥＯポリマー２０ａとが周期的に交互に形成された周期構造体となっている。光変調器１０の一端から入力された入力光Ｐｉは、該周期構造体を導波しつつ位相変調され、光変調器１０の他端から出力光Ｐｏとして出力される。
【００３０】
ＥＯポリマー２０は、光変調器１０の全体を覆うように、光変調器１０の上面に塗布されている。この塗布されたＥＯポリマー２０の一部がピラー１２ａ間の間隙に充填され、間隙ＥＯポリマー２０ａを形成している。
【００３１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光変調器１０を、光変調器１０の上面側から見た平面図である。図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るＰ型半導体電極１４ａのくし部１８ａ、およびＮ型半導体電極１４ｂのくし部１８ｂは、各々間隙ＥＯポリマー２０ａに対向して配置されている。すなわち、本実施の形態に係る光変調器１０において、ＥＯ効果を発揮する部位は、主として、入力光Ｐｉの伝播経路の一部を構成する間隙ＥＯポリマー２０ａの部分である。そこで、この間隙ＥＯポリマー２０ａの部分に、Ｐ型半導体電極１４ａのくし部１８ａとＮ型半導体電極１４ｂのくし部１８ｂとを近接させて配置し、間隙ＥＯポリマー２０ａの部分に、くし部１８ａと、くし部１８ｂとの間に発生する電界が印加されるように配置する。
【００３２】
上記配置について、より詳細に説明する。本実施の形態に係るフォトニック結晶導波路ＰＣでは、周期構造体の周期等に応じた所定の波長においてスローライト効果が発現するが、この所定の波長においては、フォトニック結晶導波路ＰＣ内に定在波、つまり光強度の分布が発生している。この定在波は、間隙ポリマー２０ａの位置において光強度が大きくなる、換言すれば、フォトニック結晶導波路ＰＣを伝播する光の電界は、各間隙ポリマー２０ａの部分に集中する。そのため、本実施の形態では、この間隙ＥＯポリマー２０ａの部分に、Ｐ型半導体電極１４ａのくし部１８ａとＮ型半導体電極１４ｂのくし部１８ｂとの間に発生する電界が印加されるように配置することにより、光変調動作の効率化を図っている。
【００３３】
一方、本実施の形態に係る光変調器１０においても、フォトニック結晶導波路ＰＣを伝播する光の一部が、くし部１８ａ、１８ｂに吸収され、あるいはくし部１８ａ、１８ｂと光結合する可能性はある。しかしながら、くし部１８ａ、１８ｂの幅Ｗ１は、図４に示す従来技術に係る光変調器９０の電極の幅Ｗ３に比べて狭いので、電極とフォトニック結晶導波路とが干渉する長さが短くてすむ。したがって、フォトニック結晶導波路ＰＣ、つまり間隙ポリマー２０ａと、くし部１８ａ、１８ｂとの距離ｄ２をより小さくすることができる。その結果、間隙ＥＯポリマー２０ａに印加する電界をより大きくすることができるので、光変調器１０の光変調動作をより高効率化することができる。距離ｄ２を小さくすると、くし部１８ａと、くし部１８ｂとの間の距離ｄ１も小さくすることができるので、距離ｄ２を短くすることは、光変調動作の効率化と同時に、光変調器１０の小型化にも寄与する。
【００３４】
なお、本実施の形態に係る光変調器１０は、ＳＯＩ基板を用いた一般的な半導体プロセス、あるいは、シリコンを用いた一般的な光導波路プロセスで製造することができる。
【００３５】
以上詳述したように、本実施の形態に係る光変調器によれば、光変調動作がより効率化されるとともに、より小型化が可能な光変調器を提供することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、ＳＯＩ基板のシリコン層をくし型に加工し、高濃度の不純物をドーピングしてくし型電極を形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、ＳＯＩ基板のシリコン層を取り除いたＳｉＯ２層２２上に直接くし状の金属電極を形成してもよい。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図２を参照して、本実施の形態に係る光変調器３０について説明する。図２（ａ）は、光変調器３０の斜視図を、図２（ｂ）は、光変調器３０の上面側から見た平面図を各々示している。本実施の形態は、上記実施の形態におけるＥＯポリマーの代わりに、ＥＯ効果の一種であるポッケルス効果を発揮する材料である、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、以下、「ＬＮ」と略記する場合がある）を用いた形態である。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、光変調器３０は、基板３２、Ｐ電極３６ａ、Ｎ電極３６ｂ、およびフォトニック結晶導波路ＰＣを含んで構成され、基板３２としてＬＮを用いている。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、光変調器３０のフォトニック結晶導路ＰＣは、ピラー３２ａと、ピラー３２ａ間の間隙４０とが交互に周期的に配置されて構成されている。ピラー３２ａは、ＬＮの基板３２を、例えばエッチングを用いて柱状に加工し形成された柱状体であり、また、本実施の形態に係る間隙４０は空気層となっている。光変調器３０の一端から入力された入力光Ｐｉは、このフォトニック結晶導波路ＰＣによって位相変調された後、出力光Ｐｏとして出力される。この際、フォトニック結晶導波路ＰＣを伝播する光の電界は、ピラー３２ａに集中する。
【００４０】
Ｐ電極３６ａおよびＮ電極３６ｂは、アルミニウム等の金属を、スパッタリング等によって基板３２上に成膜することにより形成されている。Ｐ電極３６ａは、くし部３８ａを有するくし型電極として形成され、Ｎ電極３６ｂは、くし部３８ｂを有するくし型電極として形成されている。
【００４１】
図２（ｂ）に示すように、光変調器３０では、Ｐ電極３６ａのくし部３８ａ、およびＮ電極３６ｂのくし部３８ｂが、各々ＬＮで形成されたピラー３２ａと対向して配置されている。この点、くし部１８ａおよび１８ｂが、ピラー１２ａではなく、間隙ＥＯポリマー２０ａと対向して配置されている上記の光変調器１０とは異なる。これは、本実施の形態に係る光変調器３０おいて、ＥＯ光学効果を発揮するのは、ＬＮで形成されたピラー３２ａの部分だからである。これは、空気層で構成された間隙４０の屈折率よりも、ピラー３２ａの屈折率の方が高いため、伝播する光の強度がこのピラー３２ａの部分で強くなっていることによる。そこで、光変調器３０では、このピラー３２ａの部分に、Ｐ電極３６ａのくし部３８ａと、Ｎ電極３６ｂのくし部３８ｂとを近接させて配置し、ピラー３２ａの部分に、くし部３８ａと、くし部３８ｂとの間に発生する電界が印加されるようにしている。
【００４２】
本実施の形態に係る光変調器３０においても、くし部３８ａおよびくし部３８ｂの光の伝播方向に沿った幅Ｗ２を、従来技術に係る光変調器９０のＰ電極９６ａおよびＮ電極９６ｂの幅Ｗ３よりも小さくすることができるので、フォトニック結晶導波路ＰＣ、すなわちピラー３２ａと、くし部３８ａおよびくし部３８ｂとの距離ｄ４をより小さくすることができる。その結果、フォトニック結晶導波路ＰＣに印加される電界を大きくすることができ、光変調器３０の光変調動作をより高効率化することができる。距離ｄ４を小さくできると、くし部３８ａと、くし部３８ｂとの間の距離ｄ３も小さくすることができるので、距離ｄ４を小さくすることは、光変調動作の効率化と同時に、光変調器３０の小型化にも寄与する。
【００４３】
以上詳述したように、本実施の形態に係る光変調器によれば、光変調動作がより効率化されるとともに、より小型化が可能な光変調器を提供することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ＥＯ効果を発揮する材料としてニオブ酸リチウムを用いる形態を例示して説明したが、これに限られず他の材料、たとえばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等を用いる形態としてもよい。
【００４５】
［第３の実施の形態］
図３を参照して、本実施の形態に係る光変調装置５０について説明する。光変調装置５０は２個の位相変調器を含んで構成され、該２個の位相光変調器を光導波路で並列に接続し、光変調装置としてのマッハツェンダ型光変調器を構成した形態である。図３は、光変調装置５０の平面図を示している。なお、本実施の形態では、位相変調器として上記光変調器１０を用いた形態を例示して説明するが、むろん上記光変調器３０を用いた形態としてもよい。
【００４６】
図３に示すように、光変調装置５０は、フォトニック結晶導波路ＰＣ−１、Ｐ型半導体電極１４ａ−１、Ｎ型半導体電極１４ｂ−１、Ｐ電極１６ａ−１、Ｎ電極１６ｂ−１、ＥＯポリマー２０−１を備えた光変調器１０−１と、フォトニック結晶導波路ＰＣ−２、Ｐ型半導体電極１４ａ−２、Ｎ型半導体電極１４ｂ−２、Ｐ電極１６ａ−２、Ｎ電極１６ｂ−２、ＥＯポリマー２０−２を備えた光変調器１０−２と、光カプラ５２ａ、５２ｂと、を含んで構成されている。フォトニック結晶導波路ＰＣ−１、ＰＣ−２、および光カプラ５２ａ、５２ｂの各々は、光導波路５４を介して接続されている。
【００４７】
本実施の形態に係る光カプラ５２ａは、光変調装置５０の一端から入力された入力光Ｐｉを２分岐して各々光変調器１０−１および１０−２に入力させる分波器であり、光カプラ５２ｂは、光変調器１０−１および１０−２を伝播した２系統の光を合波して光変調装置５０の他端から出力光Ｐｏとして出力させる合波器である。
【００４８】
光変調器１０−１および１０−２は各々位相変調器として機能し、Ｐ電極１６ａ−１とＮ電極１６ｂ−１との間、および、Ｐ電極１６ａ−２とＮ電極１６ｂ−２との間に変調信号（伝送すべき光信号を形成するための電気信号）を印加することにより、光変調装置５０は、入力光Ｐｉを振幅変調し出力光Ｐｏとして出力するマッハツェンダ型光変調器として動作する。
【００４９】
本実施の形態に係る光変調装置５０では、Ｐ電極１６ａ−１とＮ電極１６ｂ−１との間に印加される変調信号と、Ｐ電極１６ａ−２とＮ電極１６ｂ−２との間に印加される変調信号とは、互いに差動信号の関係にある変調信号とされる。むろん、光変調器１０−１および１０−２の駆動は差動駆動に限られず、たとえば、電極の片側を接地したシングル駆動の形態としてもよい。
【００５０】
本実施の形態に係る光変調装置５０によれば、マッハツェンダ型光変調器の位相変調部が、光変調器１０または光変調器３０を用いて構成されているので、光変調動作がより効率化されるとともに、小型化が可能なマッハツェンダ型光変調器を実現することが可能となる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態に係る光変調器および光変調装置では、１次元構造のフォトニック結晶導波路ＰＣを用いた形態を例示して説明したが、これは、１次元構造のフォトニック結晶導波路が、２次元構造あるいは３次元構造のフォトニック結晶導波路に比べて作製し易く、ＥＯポリマーの配向処理もし易いことによる。しかしながら、光変調器および光変調装置の変調効率や大きさ等を勘案し、２次元構造、あるいは３次元構造のフォトニック結晶導波路を用いた形態としてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０      光変調器
１２      シリコン基板
１２ａ    ピラー
１４ａ    Ｐ型半導体電極
１４ｂ    Ｎ型半導体電極
１６ａ    Ｐ電極
１６ｂ    Ｎ電極
１８、１８ａ、１８ｂ  くし部
２０      ＥＯポリマー
２０ａ    間隙ＥＯポリマー
２２      ＳｉＯ２層
３０      光変調器
３２      基板
３２ａ    ピラー
３６ａ    Ｐ電極
３６ｂ    Ｎ電極
３８ａ、３８ｂ  くし部
４０      間隙
５０      光変調装置
５２ａ、５２ｂ  光カプラ
５４      光導波路
９０      光変調器
９２      基板
９２ａ    ピラー
９６ａ    Ｐ電極
９６ｂ    Ｎ電極
９８、９８ａ  ＥＯポリマー
ＰＣ      フォトニック結晶導波路
Ｐｉ      入力光
Ｐｏ      出力光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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