(57)【要約】基板２，３，４と、基板２，３，４を横断するように延在する集積型光導波路１とを設け、さらに、二つのドープ領域１４，１５を、導波路１内の電荷キャリアの密度を変える目的でこれらのドープ領域間に電気信号が付与されるように設け、これらドープ領域１４，１５のそれぞれには、導波路１の延在方向に沿って互いに離間された複数のドープ区域１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ；１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄを設け、これにより、ドープ領域のそれぞれの対１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ；１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの間の電流量を低減することでデバイスの動作が改善されるように電気光学デバイスを構成した。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、二つのドープ領域が、前記導波路内の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を横断する電気信号が付与可能とされるように設けられ、前記ドープ領域のそれぞれは、前記導波路の長さに沿って互いに離間された複数のドープ区域を備えている電気光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学デバイスにおいて、
隣り合う前記ドープ区域の間の間隔は、２５０〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域のそれぞれは、前記導波路に沿った方向に少なくとも１ｍｍの長さを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域のそれぞれは、前記導波路に沿った方向に１０ｍｍないしそれよりも短い長さを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域は、前記導波路の長さに沿う方向に互いに離間された少なくとも４つのドープ区域をそれぞれ備えていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域は、前記導波路に交差するようにしてｐ−ｉ−ｎダイオードを形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記複数のドープ区域は、前記導波路の長さに沿ってｐドープ区域とｎドープ区域が交互に入れ替わる順番に配置されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、シリコンから形成されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、シリコン製リブ状導波路とされていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記二つのドープ領域は、前記導波路の対向する両側面上に設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域は、前記リブ状導波路に隣接したシリコンの部分に設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、略真直ぐな部分を有し、前記ドープ領域は、前記導波路の略真直ぐな部分の中で電荷キャリアの密度が変更可能となるように配置されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域は、電気的に接続され、これにより、前記形成された複数のダイオードが直列に接続されるように設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域への、および／または前記ドープ領域間の電気的な接続部は、金属被覆によって形成されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
調整可能なアッテネータを形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
位相変調器を形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１７】
基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、前記導波路の少なくとも一部が湾曲され、二つのドープ領域が、前記導波路の湾曲部分の中の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を横断する電気信号が付与可能とされるように設けられている電気光学デバイス。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域のそれぞれは、前記導波路の長さに沿って互いに離間された複数のドープ区域を備えていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路の湾曲部分の外側に隣接してｎドープ領域が設けられるとともに、該湾曲部分の内側に隣接してｐドープ領域が設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、向きが交互に変わるようにして曲がる一連の二つないしそれよりも多い部分を備え、これらの各部分は、前記導波路の長さに沿って極性が交互に入れ替わる一連のダイオードを形成するように、該湾曲部分の外側に隣接したｎドープ領域と該湾曲部分の内側に隣接したｐドープ領域とを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
添付した図面に図示された構成を有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積型光導波路内の電荷キャリアの密度を変化させるための電気光学デバイスに関する。このようなデバイスは、アッテネータ（減衰器）に利用したり、あるいは、電荷キャリアによって生じる屈折率の変化を用いる用途、例えばマッハ・ツェンダ干渉計内の位相変調器等に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
集積型光導波路を横断する横型ｐ−ｉ−ｎダイオードの形態でアッテネータないし位相変調器を構成することが知られている。このようなデバイスの例は、米国特許第５７５５９８６号明細書、英国特許出願公開第２３３３８５１号明細書、及び国際公開第００／１００３９号パンフレットに記載されており、これらの開示内容は、本願に包括的に取り入れられている。このようなデバイスは、幅広い様々な用途にも用いることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このようなデバイスの改善を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の観点により、基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、二つのドープ領域が、前記導波路内の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を横断する電気信号が付与可能とされるように設けられ、前記ドープ領域のそれぞれは、前記導波路の長さに沿って互いに離間された複数のドープ区域を備えている電気光学デバイスが設けられる。
【０００５】
本発明の第二の観点により、基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、前記導波路の少なくとも一部が湾曲され、二つのドープ領域が、前記導波路の湾曲部分の中の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を横断する電気信号が付与可能とされるように設けられていることを特徴とする電気光学デバイスが設けられる。
【０００６】
本発明の第二の観点により、本発明の第一の観点と組み合わせて用いることができる導波路の湾曲部分にダイオードが形成可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の取捨選択可能な好ましい特徴は、以下の記載ならびに本明細書の従属請求項から明らかとなる。
【０００８】
以下、単に一例にしか過ぎないが、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
【０００９】
図１は、ＳＯＩチップ内に形成されたリブ状導波路１を示している。このＳＯＩチップは、絶縁層４によって基板３から分離されたシリコン層２を備えている。ここで、基板３も、シリコンから構成することができ、また絶縁層４は、通常二酸化シリコンから形成されている。リブ状導波路１は、溝部５，６をエッチング形成することで、シリコン層２内においてこれらの溝部の間にリブ７を取り残すようにして形成されている。
【００１０】
図２に示すように、ｐ−ｉ−ｎダイオードは、導波路の一方の側に隣接させてｐドープ領域８を設けるとともに、導波路の他方の側に隣接させてｎドープ領域を設けることにより、リブ状導波路１に交差してこのリブ状導波路１を横断するように形成することができる。これらの領域８，９は、溝部５，６の底面をドーピングすることによって形成することができる。これに代わる構成（図示せず）において、ｐドープ領域がリブ７の一方の側面に形成され、ｎドープ領域９がリブ７の他方の側面に形成されてもよい。他の構成において、一つのドープ領域がリブ７の最上面ないし側面上に設けられ、他のドープ領域が導波路の片側ないし両側に隣接させられるようにして設けられてもよい。このような構成の例は、英国特許出願公開第２３３３８５号明細書に示されている。図２には、光学モード０が破線で示されている。
【００１１】
図２には、さらに、リブ７の上に形成された酸化膜１０、及び、このようにして形成されたｐ−ｉ−ｎダイオードの両端に電圧を印加するための電気的接続部１１，１２、例えば金属被覆部が示されている。
【００１２】
図３は、他の構成のデバイスを示しており、この構成においては、リブ７の各側面上のシリコン層が酸化層４に達するまでエッチングによって取り除かれている。ｎドープならびにｐドープされた領域８Ａ及び８Ｂは、残ったシリコン部分の側部表面に形成されている。電気的接続部１１Ａ，１２Ａが再び改めて示されている。
【００１３】
上述したような周知のデバイスにおいては、ドープされた領域は、要求される効果が得られるような十分な長さにわたって、導波路の長さに沿うように延びている。例えば、アッテネータの場合、ドープ領域は、典型的には、導波路沿いに１０ｍｍの長さで延在している。
【００１４】
しかしながら、このようなデバイスの動作は、ドープ領域のそれぞれを、導波路の長さに沿って互いに離間された複数のドープ区域にして形成することで改善されることが判明した。これはつまり、導波路内に注入された電荷キャリアの数が増加することから、電流の上昇につれて電荷キャリアの存在による減衰率ないし屈折率の変化が増加するにもかかわらず、増やされた電荷キャリア数によって電荷キャリアの散乱もまた増大するにつれ、増加の割合が低下し始めるという事実に起因している。
【００１５】
図４は、本発明の一実施形態の上面図であって、自身のそれぞれの側にドープ領域を有するリブ状導波路１の略真直ぐな部分を示しており、ここで、ドープ領域は、４つの個々の区域、すなわち導波路の一方の側における１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、導波路１の他方の側における区域１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとに分割されている。一方の側のドープ領域が全てｐドープされ、他方の側のドープ領域が全てｎドープされていてもよいが（その理由は後で説明する）、これらのドープ領域が例えば区域１４Ｂ，１４Ｄ，１５Ａ，１５Ｃがｐドープされ、区域１４Ａ，１４Ｃ，１５Ａ，１５Ｃがｎドープされるように交互に入れ替わっていることが好ましい。
【００１６】
図７は、ｐ−ｉ−ｎダイオードに加えられた電流に対するキャリア誘導損失（ｃａｒｒｉｅｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｌｏｓｓ）すなわち減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）のグラフを示し、１対のドープ区域（それぞれ１０ｍｍの長さ）を備える全長１０ｍｍのデバイスに関しては曲線Ｃ１、２対のドープ区域（それぞれ約５ｍｍの長さ）を備えているデバイスに関しては曲線Ｃ２、３対のドープ区域（それぞれ約３．３ｍｍの長さ）を備えているデバイスに関しては曲線Ｃ３として示されている。これらの曲線のいずれも、電流が増加するにつれて損失が増加することを示しているが、単位電流当たりの減衰の増加という観点からいえば、デバイスが比較的低い電流（曲線の傾きがより大きい所）で一層効率的であることを示している。また、曲線は、ドープ区域の対の数が１から２、２から３へと増すにつれて、デバイスが一層効率的になることも示している。これは、対の数の増加にしたがって、各対におけるドープ区域間の電流がより低くなることによるものである。典型的には、パワー効率減衰特性２０ｄＢは、概ね２２５ｍＷのときに得られた。
【００１７】
図８は、与えられたパワーに対するキャリア誘導損失に対する同じような曲線を示す。デバイス間の差異がそれほど顕著でないことを除けば、結果は似通っている。
【００１８】
図９及び図１０は、隣り合う区域の間に３００μｍの間隙を有している３対、４対、５対、及び６対のドープ領域を有するデバイスに対応する曲線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６、４００μｍの間隙を有する５対に関する曲線Ｃ５´、そして５００μｍの間隙を有する６対に関する曲線Ｃ６´を示す。これらの曲線は、対にされた領域の数が増えるにつれてアッテネータの効率が増すことを示している。しかしながら、領域の数が増えると、一対の追加当たりの効率の増え方は、ドープされた区域間の間隙の数が増えるために、ドープ区域の全長が減少するに従って一層少ないものとなる。
【００１９】
隣り合うドープ区域間の間隔は、あまり小さすぎてはいけない。あまり小さすぎると、隣り合う区域の間で電流が漏洩し、ドープ区域全体があたかも単一の領域であるかのごとく（従来構成のように）振舞うことになる。とは言え、間隔があまりにも大きすぎる場合には、ドープされる全体の面積が減少することの方が、より多くのドープ領域を用いる利点を凌いでしまうことになる。
【００２０】
導波路の長さに沿って設けられた離間したドープ区域の数は、用途によって決定されることになり、デバイスは、２，３，４，５，６ないしそれ以上の上記のような区域を備える。
【００２１】
ドープ区域の最適数やドープ区域間の最適間隔（間隙）は、デバイスの寸法や種類で決まってくることになるのだが、約１０ｍｍの全長を有するアッテネータに関しては、図４に示されているように、区域の最適数は４であり、隣り合う区域間の間隔は２５０〜３００ミクロンであることが判っている。したがって、４つの区域のそれぞれは、約２．５ｍｍの長さを有している。
【００２２】
他の長さのデバイス、例えば、全長２０ｍｍのデバイスに関しては、区域の最適数は、図７乃至図１０の曲線に対応する曲線を得るように試行を行なうことによって決定することができる。しかしながら、各区域は、少なくとも１ｍｍ、そして好ましくは１０ｍｍを超えない程度の長さを有していることが好ましい。
【００２３】
理論的には、所定長のアッテネータが分割されるダイオードの数は、消費する全体のパワーに違いを与えないはずである。動作長を二つに分けることは、ダイオードの長さを半分にすることになり、このため、所定の電流密度を得るために要求される電流を半分にすることになる。しかしながら、ダイオードの数を倍にすることは、全体の駆動電圧を倍にする結果となり、結局、電流電圧の積は一定に留まるはずである。このような理想的な場合においては、使用されるダイオードの数を選択することは、デバイスを高い電圧で操作するか、あるいは高い電流で操作するかの単なる選択事項にすぎない。
【００２４】
しかしながら、実際のデバイスにおいては、パワー効率は、ダイオードの数の関数になっていると推定される。例えば、電流は、きちんと閉じ込められるものではなく、迷走径路（すなわち、導波路と重なっていない径路）に沿ったダイオード間の漏洩電流によってパワー効率が損なわれる可能性のあることが知られている。こういった状況では、導波路の方向に沿ったダイオードの間隔が重要になってくる。間隔の大きさは、最終的には利用可能なチップの長さによって限定されることになるし、その結果、もし所定の動作長が維持されるべきであるというのであれば、ダイオードの数も限定されることになる。これとは別に、ダイオードの数を多くすれば、導波路を通って流れる電流の分布の一様性を向上させるのに役立つとも考えられる。もし、ｐ−ｉ−ｎダイオードの縦方向のドーピング断面形状が不均一であると、電流がフィラメント状になる、つまり、電流が狭い径路に沿って集中する傾向があると考えられ、そうすると、導波路内光学モードとの電荷キャリアの実効相互作用長が減少することになる。動作長を複数のダイオードに分割すれば、電流径路が事実上狭められるため、上記のようなことが起こる可能性が小さくなる。ダイオードの数を選択する際に考慮すべきさらなる点は、偶数個のダイオードが好ましいということである。これは、導波路を横断して両横方向に等しい全電流を流すことによって、いかなるダイオードの不均一さも補償されることになるためである。導波路内には、自由キャリアに対して僅かな横方向の勾配が存在する（陽極付近で僅かに大きい）ことが知られている。このような勾配は、デバイス動作に無視できるような影響しかもたないと考えられるが、それが存在していると分かっている以上、手堅い設計のアプローチによって偶数個のダイオードが決定されることになる。
【００２５】
偶数個のダイオードのその他の用い方のさらなる詳細は、第１導波路の径路および第２導波路の径路の間の位相変調を調整するための電気光学デバイスに関する２０００年８月１１日に提出された関連特許出願である英国特許出願第００１９７７２．３号明細書に記載されている。
【００２６】
図７乃至図１０は、キャリア誘導損失、すなわち減衰に関するものだが、屈折率が導波路内の電荷キャリアの密度ないし数に同じように依存していることから、同じような曲線が屈折率における変化にも見られると考えられる。
【００２７】
上述したように、導波路のそれぞれの側においてドープされた区域は、好ましくはｐとｎとを交互して、図４に示されるように、導波路の両端で互いに対向するドープ区域が反対のタイプとされていることが好ましい。このような構成を用いれば、デバイスに付加されるべき電気的な信号を、デバイスの一端におけるｐドープされた区域１５Ａとデバイスの他端におけるｎドープされた区域１５Ｄとの間に与えることができる。その間のドープ区域は、これら二つの区域の間の電気的な径路が形成されるように、図５に示される如く、電気的に接続されている。こうして、ドープ区域１５Ａは、陽極に接続することができ、ドープ区域１５Ｄは、陰極に接続することができる。その一方で、ドープ区域１４Ａは電気的に１４Ｂに接続され、区域１５Ｂは１５Ｃに接続され、区域１４Ｃは１４Ｄに接続されている。このような電気的な接続は、図５に示されるように配置された導体パターン１６によって得ることができ、このパターンは、アルミニウム、金、ないしチタン／タングステン／金の合金といった金属被覆層から形成することができる。ドープされた区域から形成された複数のダイオードは、このようにして直列に接続されている。
【００２８】
図６は、二つの導波路１Ａ，１Ｂを備えているアッテネータを示す。これらの導波路のそれぞれには、上述したような類のデバイスが設けられている。導波路１Ａ，１Ｂは、チップの端から端まで延在しており、それらの両端には、光ファイバ（図示せず）との光学的なカップリングを容易にするための拡張部１Ｃが設けられている。これらの拡張部は、国際公開第９８／３５２５０号パンフレットに記載されているような、テーパが設けられた導波路を備えていてもよい。アイソレーションデバイス１７は、これらの導波路を互いに電気的にも光学的にも絶縁するように、導波路１Ａ，１Ｂの間に設けられることが好ましい。同じようなアッテネータデバイスを有するさらなる導波路（図示せず）が同じチップ上に設けられていてもよい。
【００２９】
上述したように、上記のデバイスは、導波路内の電荷キャリアによって引き起こされる誘電率変化を利用するような用途に用いることができる。例えば、位相変調器、マッハ・ツェンダ干渉計、カプラ、およびマルチプレクサにｐ−ｉ−ｎダイオードを用いることが知られている。導波路の長さに沿って互いに間が離された複数のドープ区域を備えているドープ領域をこのような用途に用いることによって、従来のデバイスに比べて、付加される単位電流当たりの屈折率変化が増加する。効率の増加は比較的小さいかもしれないが、複数のデバイスが一つのチップ上に設けられる際（いくつかのデバイスは、例えば、４０ないしそれ以上のマッハ・ツェンダ干渉計を一チップ上に備えていることもある）には、改善の度合いはさらに著しいものになる。
【００３０】
上記のデバイスは、例えば図１１に示されるように、曲げられた導波路に用いることもできる。図１１に示されるデバイスは、曲げられた導波路１Ａ以外（しかもこの図示された例は３つのダイオードしか備えていない）、図４に示されるものに類似しており、同じような考え方がこの実施形態に対しても当てはまる。このようなデバイスは、一つないし複数の湾曲された導波路の部分を有することができる。図１１は、向きが交互に変わるようにして曲がる一連の３つの湾曲部を示している。
【００３１】
曲げられた導波路を用いることによるさらなる利点は、自由電荷による光の減衰がいくらか波長に依存することである。すなわち、より長い波長は、より短い波長に比べて多く減衰される。
【００３２】
自由電荷キャリアの濃度は、導波路を横断する方向に一様ではなく、ｐドープ領域に最も近い側で最大となっており、もし光学モードが中心からずれて、つまり、導波路のキャリア濃度の大きい側に一層近づくように動かされるようなことになるなら、上記の自由電荷キャリアの濃度の不均一さによって、光学モードと自由電荷キャリアの間の相互作用は一層大きくなる。このように相互作用が増加するのは、図１２に示されたような湾曲部の外側に向かってモード０が中心からずれながら、この光学モードが湾曲した導波路に沿って進行するような場合である。加えて、上記の効果は、波長にも依存しており、より長い波長は、より短い波長に比べて一層中心からずれる。このため、湾曲部の内側に電荷キャリアがより多く集中するようにデバイスが構成されると、つまり、デバイスが湾曲部の内側に隣接したｐドープ領域を有する場合、湾曲部のより外側を進行するより長い波長の光は、より波長の短い光に比べて、より低い濃度の自由電荷キャリアと相互作用することになり、その結果、異なる波長の減衰に関係する波長依存性が打ち消されることになる。従って、適切に設けられたデバイスを用いることによって、異なる波長の減衰をより均一、かつより波長に依存しないようにできる。
【００３３】
異なる波長に対して概ね均一な減衰が得られるよう、必要な補償を行なうためには、光が複数の湾曲部の周りを進む必要があると考えられる。図１１に示されるデバイスは、交互に異なる方向に曲がる一連の３つの湾曲部を備えている。２つないしそれ以上の湾曲部が用いられる場合、個々の湾曲部の両端のダイオードを、極性を交互にして設けることが相応しいことは明らかであり、そのため、ｐドープ領域は、図１１に示されるように、常に湾曲の外側に存在することになる。導波路の長さに沿って極性が交互に変わる複数の離間されたドープ区域を有する上述したような類のデバイスは、斯かる構成にこの上なく適している。
【００３４】
これとは異なる構成（図示せず）において、（湾曲部が一つであれ複数であれ）各湾曲部を横断するように形成されたダイオードは、（上述した如く）アッテネータの効率を増すために、カーブが延びる方向に沿って複数の離間されたドープ区域を備えることもできる。もっとも、この場合、湾曲部の一方の側にある全てのドープ区域は、同種（つまり、湾曲部の内側にｐ型で、湾曲部の外側にｎ型）とされるであろう。
【００３５】
自由電荷キャリアによって生じる屈折率の変化も波長に依存する。すなわち、より長い波長に対しては、屈折率の変化は一層大きい。そのため、位相変調器、マッハ・ツェンダ干渉計等といった、屈折率の変化を利用するデバイスの波長依存性を低減するのと同じような仕方で、湾曲した導波路を横断するように形成されたダイオードを用いることができる。
【００３６】
上に述べた例は、シリコン・オン・インシュレータチップにおいてリブ状の導波路を用いるものであったが、他の種類の導波路ならびに他の種類のチップを用いた同じような構成としてもよいことは言うまでもない。
【００３７】
上述した例は、導波路に交差するｐ−ｉ−ｎダイオードを形成することに関するものであったが、導波路の両側部にドープ領域を有する他の要素を用いて形成することも可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）チップに形成されたリブ状導波路の従来の構造を示す斜視図である。
【図２】ｐドープおよびｎドープされた領域を導波路の両側に設けることによって導波路を横断するように形成された横型ｐ−ｉ−ｎダイオードを有する図１に示されたような導波路の断面図である。
【図３】斯かる導波路を横断するように形成されたｐ−ｉ−ｎダイオードの他の形状を示す断面図である。
【図４】アッテネータを構成する本発明の一実施形態を示す図であって、導波路の両側に設けられたドープ領域を有するリブ状導波路の上面図である。
【図５】図４に示されたデバイスのための電気的接続部を示す上面図である。
【図６】図４に示されるように内部に形成されたデバイスをそれぞれ有する二つの導波路を備えるアッテネータの上面図である。
【図７】本発明の長所を説明するのに用いた様々な種類のデバイスの動作を示す図である。
【図８】本発明の長所を説明するのに用いた様々な種類のデバイスの動作を示す図である。
【図９】本発明の長所を説明するのに用いた様々な種類のデバイスの動作を示す図である。
【図１０】本発明の長所を説明するのに用いた様々な種類のデバイスの動作を示す図である。
【図１１】湾曲した導波路に形成された図４と同様のデバイスの上面図である。
【図１２】湾曲部の外側に向かって光学モードがどのように中心からずれるかを示すための湾曲したリブ状導波路の概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・導波路
２・・・シリコン層（基板）
３・・・基板
４・・・絶縁層（基板）
５，６・・・溝部
７・・・リブ
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ；１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ・・・ドープ区域
【図７】
2004506935.tif 000003
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年5月21日(2002.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の観点により、基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、二つのドープ領域が、前記導波路内の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を介して前記導波路を横切って電気信号が付与可能とされるように設けられ、前記ドープ領域のそれぞれは、前記導波路の長さに沿って互いに離間された複数のドープ区域を備えている電気光学デバイスが設けられる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の第二の観点により、基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路とを備え、前記導波路の少なくとも一部が湾曲され、二つのドープ領域が、前記導波路の湾曲部分の中の電荷キャリアの密度を変えるためにこれらのドープ領域を介して前記導波路を横切って電気信号が付与可能とされるように設けられていることを特徴とする電気光学デバイスが設けられる。




【手続補正書】
【提出日】平成14年10月25日(2002.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板を横断するように延在する集積型光導波路と、前記導波路内の電荷キャリアの密度を変えることによって前記導波路の減衰特性および／または屈折率を変えるために二つのドープ領域を介して前記導波路を横断する電気信号を付与するように配置された手段とを備え、前記二つのドープ領域のそれぞれは、前記導波路の長さに平行な方向に互いに離間された複数のドープ区域を備え、これらに付与される単位電流当たりの減衰の増加ないし屈折率の変化に関して効率が増やされるように構成されている電気光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学デバイスにおいて、
隣り合う前記ドープ区域の間の間隔は、２５０〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域のそれぞれは、前記導波路に沿った方向に少なくとも１ｍｍの長さを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域のそれぞれは、前記導波路に沿った方向に１０ｍｍないしそれよりも短い長さを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域は、前記導波路の長さに平行な方向に互いに離間された少なくとも４つのドープ区域をそれぞれ備えていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ区域は、前記導波路に交差するようにしてｐ−ｉ−ｎダイオードを形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記複数のドープ区域は、前記導波路の長さに平行な方向にｐドープ区域とｎドープ区域が交互に入れ替わる順番に配置されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、シリコンから形成されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、シリコン製リブ状導波路とされていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記二つのドープ領域は、前記導波路の対向する両側面上に設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記二つのドープ領域は、前記リブ状導波路に隣接したシリコンの部分に設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、略真直ぐな部分を有し、前記二つのドープ領域は、前記導波路の略真直ぐな部分の中で電荷キャリアの密度が変更可能となるように配置されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域は、電気的に接続され、これにより、前記形成された複数のダイオードが直列に接続されるように設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記ドープ領域への、および／または前記ドープ領域間の電気的な接続部は、金属被覆によって形成されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
調整可能なアッテネータを形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
位相変調器を形成していることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１７】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路の少なくとも一部が湾曲され、前記二つのドープ領域が、前記導波路の湾曲部分の中の電荷キャリアの密度を変えるために前記導波路を横断する電気信号が付与可能とされるように配置されていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路の湾曲部分の外側に隣接してｎドープ領域が設けられるとともに、該湾曲部分の内側に隣接してｐドープ領域が設けられていることを特徴とする電気光学デバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電気光学デバイスにおいて、
前記導波路は、向きが交互に変わるようにして曲がる一連の二つないしそれよりも多い部分を備え、これらの各部分は、前記導波路の長さに沿って極性が交互に入れ替わる一連のダイオードを形成するように、該湾曲部分の外側に隣接したｎドープ領域と該湾曲部分の内側に隣接したｐドープ領域とを有していることを特徴とする電気光学デバイス。
【国際調査報告】
2004506935.tif 000030
2004506935.tif 000031
2004506935.tif 000032