(57)【要約】【課題】基板型光導波路において、消費電力を従来よりも大きくすることなく、高周波損失を従来よりも小さくする。【解決手段】基板型光導波路（１）は、リブ・スラブ型のコア（１３）を備えている。空乏層（１３Ｉ）をリブ部（１３１）内に形成すると共に、コア（１３）の各横断面において、第１のスラブ部（１３２ａ）の幅ＷＳ１を第２のスラブ部（１３２ｂ）の幅よりも大きくする。【選択図】図１
2017207552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層と、
前記基層上に積層された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成されたリブ・スラブ型のコアであって、Ｎ型半導体領域、Ｐ型半導体領域、及び、該Ｎ型半導体領域と該Ｐ型半導体領域との間に介在する空乏層とからなるコアと、を備えており、
前記空乏層は、前記コアのリブ部内に形成されており、
前記コアの各横断面において、前記コアの第１のスラブ部の幅を、前記コアの第２のスラブ部の幅よりも大きくすることにより、前記コアの一部及び前記第１のスラブ部又は前記第２のスラブ部からなる前記Ｎ型半導体領域の幅と前記コアの一部及び前記第２のスラブ部又は前記第１のスラブ部からなる前記Ｐ型半導体領域の幅とを異ならせた、
ことを特徴とする基板型光導波路。
【請求項２】
前記コアの各横断面において、前記第１のスラブ部の幅は、前記第２のスラブ部の幅と前記リブ部の幅との和よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板型光導波路。
【請求項３】
前記Ｎ型半導体領域は、前記第１のスラブ部と前記リブ部の一部とにより構成されており、前記Ｐ型半導体領域は、前記第２のスラブ部と前記リブ部の一部とにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板型光導波路。
【請求項４】
前記コアを埋設するように前記下部クラッド層上に積層された上部クラッド層と、
前記上部クラッド層上に形成された電極対であって、前記Ｎ型半導体領域に接続された第１の電極、及び、前記Ｐ型半導体領域に接続された第２の電極からなる電極対と、を更に備えており、
前記第１の電極において前記コアを介さずに前記基層と対向する部分の幅は、前記第２の電極において前記コアを介さずに前記基層に対向する部分の幅よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の基板型光導波路。
【請求項５】
前記電極対は、コプレーナ線路を構成しており、
前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、接地電極として機能する方の電極の幅は、前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、信号電極として機能する電極の幅よりも大きい、
ことを特徴とする請求項４に記載の基板型光導波路。
【請求項６】
前記Ｎ型半導体領域をＮ型半導体として機能させるために添加された添加物の濃度は、前記第１のスラブ部において、前記Ｐ型半導体領域に近い側で低く、前記Ｐ型半導体領域から遠い側で高い、
前記Ｐ型半導体領域をＰ型半導体として機能させるために添加された添加物の濃度は、前記第２のスラブ部において、前記Ｎ型半導体領域に近い側で低く、前記Ｎ型半導体領域から遠い側で高い、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の基板型光導波路。
【請求項７】
前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域とは、前記下部クラッド層の上面及び前記コアの横断面に直交する平面を介して互いに対向する、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の基板型光導波路。
【請求項８】
前記基層及び前記コアは、シリコンを主成分とし、
前記下部クラッドは、シリカを主成分とする、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の基板型光導波路。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の基板型光導波路を位相変調部として含んでいることを特徴とする基板型光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調機能を有する基板型光導波路に関する。また、そのような基板型光導波路を位相変調部として含む基板型光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光送信機に搭載する光変調器の一部として、位相変調機能を有する基板型光導波路が広く用いられている。例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をベースとする基板型光導波路は、（１）シリコン（Ｓｉ）を主成分とする基層と、（２）基層上に積層された、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする下部クラッド層と、（３）下部クラッド層上に形成された、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするコアとを備えている。
【０００３】
位相変調機能を有する基板型光導波路のコアには、Ｎ型半導体領域と、Ｐ型半導体領域と、これらの領域の間に介在する空乏層とが形成されている。コアの実効屈折率は、空乏層のサイズに応じて決まり、空乏層のサイズは、Ｎ型半導体領域−Ｐ型半導体領域間に印加される電圧の大きさに応じて変化させることができる。したがって、Ｎ型半導体領域−Ｐ型半導体領域間に信号電圧を印加すれば、コアを伝播する光を位相変調することができる。
【０００４】
このような位相変調機能を有する基板型光導波路を開示した文献としては、例えば特許文献１〜２が挙げられる。特許文献１〜２に記載の基板型光導波路（特許文献１における「phase shifter」及び特許文献２における「光半導体装置」）においては、リブ・スラブ型のコア（特許文献１における「wave guide」及び特許文献２における「半導体層」）が用いられている。ここで、リブ・スラブ型のコアとは、横断面（コアを伝播する光の進行方向に直交する断面）が逆Ｔ字型（凸字型）のコア、すなわち、相対的に背の高い（厚みの厚い）リブ部と、リブ部の両脇に位置する相対的に背の低い（厚みの薄い）スラブ部とからなるコアのことを指す。
【０００５】
リブ・スラブ型のコアでは、導波される光がリブ部に集中する。このため、リブ部内に空乏層が形成されるようにＮ型半導体領域及びＰ型半導体領域を配置することで、コアの実効屈折率を所定の値に制御するためにＮ型半導体領域−Ｐ型半導体領域間に印加するべき電圧（以下、「動作電圧」と記載）Ｖｐｉを小さく抑えることができ、低消費電力化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，１４９，４９３号明細書（２０１２年４月３日登録）
【特許文献２】特開２０１２−２７１９８号公報（２０１２年２月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、位相変調機能を有する基板型光導波路においては、下記の式（１）により近似することができる高周波損失が存在する。下記の（１）式において、Ｒ、Ｃ、及びＬは、それぞれ、基板型光導波路の抵抗、キャパシタンス、及びインダクタンスである。従来の基板型光導波路においては、以下に説明するように、この高周波損失を低下させることが困難であった。
【０００８】
【数１】
2017207552.tif 000003
【０００９】
上記の式（１）から分かるように、Ｒ／ωＬ≪ωＲＣとなる周波数領域においては、高周波損失がキャパシタンスＣの３／２乗に比例し、インダクタンスＬの１／２乗に比例する。したがって、Ｒ／ωＬ≪ωＲＣとなる周波数領域における高周波損失を低下させるためには、キャパシタンスＣを小さくすればよい。
【００１０】
基板型光導波路のキャパシタンスＣは、Ｎ型半導体層とＰ型半導体層とが空乏層を介して対向していることにより生じる容量（以下、「空乏層容量」とも記載）Ｃ１と、Ｎ型半導体層と基層とが下部クラッド層を介して対向し、Ｐ型半導体層と基層とが下部クラッド層を介して対向していることにより生じる容量（以下、「下部クラッド層容量」とも記載）Ｃ２との和になる。
【００１１】
基板型光導波路のキャパシタンスＣを小さくするためには、例えば、Ｐ型半導体領域及びＮ型半導体領域のキャリア密度を低くすることによって、空乏層容量Ｃ１を小さくすればよい。しかしながら、Ｐ型半導体領域及びＮ型半導体領域のキャリア密度を低くすると、コアの実効屈折率を所定の値に制御するためにＮ型半導体領域−Ｐ型半導体領域間に印加するべき電圧Ｖｐｉを高くする必要が生じ、その結果、消費電力の増大を招く。
【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相変調機能を有する基板型光導波路、及び、そのような基板型光導波路を位相変調部として含む基板型光変調器において、消費電力を従来よりも大きくすることなく、高周波損失を従来よりも小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る基板型光導波路は、基層と、前記基層上に積層された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成されたリブ・スラブ型のコアであって、Ｎ型半導体領域、Ｐ型半導体領域、及び、該Ｎ型半導体領域と該Ｐ型半導体領域との間に介在する空乏層とからなるコアと、を備えており、前記空乏層は、前記コアのリブ部内に形成されており、前記コアの各横断面において、前記コアの第１のスラブ部の幅を、前記コアの第２のスラブ部の幅よりも大きくすることにより、前記コアの一部及び前記第１のスラブ部又は前記第２のスラブ部からなる前記Ｎ型半導体領域の幅と前記コアの一部及び前記第２のスラブ部又は前記第１のスラブ部からなる前記Ｐ型半導体領域の幅とを異ならせた、ことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、第１のスラブ部の幅と第２のスラブ部の幅とが等しい従来の基板型光導波路と比べて、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる。このため、空乏層容量Ｃ１を小さくすることなく、基板型光導波路のキャパシタンスＣ＝Ｃ１＋Ｃ２を小さくすることができる。すなわち、消費電力を大きくすることなく、高周波損失を小さくすることができる。
【００１５】
なお、基板型光導波路の特性インピーダンスＺ０は、Ｚ０＝（Ｌ／Ｃ）１／２により表される。したがって、インダクタンスＬを一定に保ったままキャパシタンスＣを低下させる構成を採用すると、特性インピーダンスＺ０が低下してしまう。このため、通常、キャパシタンスＣとインダクタンスＬとを共に低下させることによって、特性インピーダンスＺ０を一定に保つ構成が採用される。このような構成を採用した場合、（１）式により与えられる高周波損失の低下の程度は、インダクタンスＬを一定に保ったままキャパシタンスＣを低下させる構成を採用した場合と比べて大きくなる。
【００１６】
なお、Ｎ型半導体領域の幅とＰ型半導体領域の幅とを異ならせることにより、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる理由について説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、下部クラッド層容量Ｃ２は、Ｎ型半導体領域と基層との間の容量ＣＮと、Ｐ型半導体領域と基層との間の容量ＣＰとの合成容量である。容量ＣＮと容量ＣＰとは、直列接続されているので、下部クラッド層容量Ｃ２は、下記の（２）式により与えられる。
【００１８】
１／Ｃ２＝１／ＣＮ＋１／ＣＰ    ・・・（２）
コアの長手長をＬとすると、Ｎ型半導体領域と基層との間の単位長さあたりの容量ｃＮ＝ＣＮ／Ｌ、及び、Ｐ型半導体領域と基層との間の単位長さあたりの容量ｃＰ＝ＣＰ／Ｌは、下記の（３）式及び（４）式により与えられる。ここで、εは、下部クラッド層の誘電率であり、ｄは、下部クラッド層の厚みである。また、ＷＮは、コアの断面におけるＮ型半導体領域の幅であり、Ｗｐは、コアの断面におけるＰ型半導体領域の幅である。
【００１９】
ｃＮ＝ε／ｄ×ＷＮ            ・・・（３）
ｃＰ＝ε／ｄ×ＷＰ            ・・・（４）
したがって、下部クラッド層容量Ｃ２は、下記の（５）式により与えられる。
【００２０】
Ｃ２∝ＷＮ×ＷＰ／（ＷＮ＋ＷＰ）    ・・・（５）
ＷＮ＋ＷＰ＝Ｗ（一定）とすると、Ｃ２∝（Ｗ−ＷＰ）×ＷＰ／Ｗとなり、微分ｄＣ２／ｄＷＰは、下記の（６）式により与えられる。
【００２１】
ｄＣ２／ｄＷＰ∝１−２×ＷＰ／Ｗ
したがって、下部クラッド層容量Ｃ２は、Ｎ型半導体領域の幅ＷＮ及びＰ型半導体領域の幅ＷＰが一致する（ＷＮ＝ＷＰ＝Ｗ／２）ときに極大値を取る。このことは、Ｎ型半導体領域の幅ＷＮとＰ型半導体領域の幅ＷＰとを異ならせることにより、下部クラッド層容量Ｃ２が小さくなることを意味する。
【００２２】
本発明に係る基板型光導波路において、前記コアの各横断面において、前記第１のスラブ部の幅は、前記第２のスラブ部の幅と前記リブ部の幅との和よりも大きい、ことが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、リブ部における空乏層の位置によらず、Ｎ型半導体領域の幅とＰ型半導体領域の幅とを異ならせることができる。これにより、第１のスラブ部の幅と第２のスラブ部の幅とが等しい従来の基板型光導波路と比べて、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる。このため、空乏層容量Ｃ１を小さくすることなく、基板型光導波路のキャパシタンスＣ＝Ｃ１＋Ｃ２を小さくすることができる。すなわち、消費電力を大きくすることなく、高周波損失を小さくすることができる。
【００２４】
本発明に係る基板型光導波路において、前記Ｎ型半導体領域は、前記第１のスラブ部と前記リブ部の一部とにより構成されており、前記Ｐ型半導体領域は、前記第２のスラブ部と前記リブ部の一部とにより構成されている、ことが好ましい。
【００２５】
Ｎ型半導体領域におけるキャリアの移動度は、Ｐ型半導体領域におけるキャリアの移動度よりも高い。したがって、上記の構成によれば、Ｎ型半導体領域を形成する領域とＰ型半導体領域とを逆転させた場合と比べて、上記の（１）式に現れる基板型光導波路の抵抗Ｒを小さくすることができ、その結果、高周波損失を小さくすることができる。
【００２６】
本発明に係る基板型光導波路において、前記コアを埋設するように前記下部クラッド層上に積層された上部クラッド層と、前記上部クラッド層上に形成された電極対であって、前記Ｎ型半導体領域に接続された第１の電極、及び、前記Ｐ型半導体領域に接続された第２の電極からなる電極対と、を更に備えており、前記第１の電極において前記コアを介さずに前記基層と対向する部分の幅は、前記第２の電極において前記コアを介さずに前記基層に対向する部分の幅よりも大きい、ことが好ましい。
【００２７】
第１の電極がコアを介さずに基層と対向する部分を有している場合、Ｎ型半導体領域と基層との間のキャパシタンスＣＮに、第１の電極と基層との間のキャパシタンスが加算される。同様に、第２の電極がコアを介さずに基層と対向する部分を有している場合、Ｐ型半導体領域と基層との間のキャパシタンスＣＰに、第２の電極と基層との間のキャパシタンスが加算される。上記の構成によれば、このような場合であっても、下部クラッド層容量Ｃ２が最大値を取ることはない。したがって、上記の構成によれば、このような場合であっても、第１のスラブ部の幅と第２のスラブ部の幅とが等しい従来の基板型光導波路と比べて、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる。
【００２８】
本発明に係る基板型光導波路において、前記電極対は、コプレーナ線路を構成しており、前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、接地電極として機能する方の電極の幅は、前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、信号電極として機能する電極の幅よりも大きい、ことが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、接地電極の幅が信号電極の幅よりも狭い場合と比べて、接地電極を介して隣接する信号電極間のクロストークを小さくすることができる。
【００３０】
本発明に係る基板型光導波路において、前記Ｎ型半導体領域をＮ型半導体として機能させるために添加されたドーパントの濃度は、前記第１のスラブ部において、前記Ｐ型半導体領域に近い側で低く、前記Ｐ型半導体領域から遠い側で高く、前記Ｐ型半導体領域をＰ型半導体として機能させるために添加されたドーパントの濃度は、前記第２のスラブ部において、前記Ｎ型半導体領域に近い側で低く、前記Ｎ型半導体領域から遠い側で高い、ことが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、Ｎ型半導体領域及びＰ型半導体領域においてドーパントの濃度が一様である場合と比べて、コアを伝播する光が偏在する領域（リブ部とその近傍）におけるドーパントの濃度を低くすることができる。このため、コアを伝播する光がドーパントに反射、散乱、又は吸収されることにより生じる損失を小さくすることができる。
【００３２】
本発明に係る基板型光導波路において、前記Ｎ型半導体領域と前記Ｐ型半導体領域とは、前記下部クラッド層の上面及び前記コアの横断面に直交する平面を介して互いに対向する、ことが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、Ｎ型半導体領域とＰ型半導体領域とが階段面を介して対向する従来の基板型光導波路（特許文献１参照）と比べて、Ｎ型半導体領域及びＰ型半導体領域の形成が容易になる。これにより、基板型光導波路の製造コストを下げることができる。
【００３４】
本発明に係る基板型光導波路において、前記基層及び前記コアは、シリコンを主成分とし、前記下部クラッドは、シリカを主成分とする、ことが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、基板型光導波路をＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から製造することができる。これにより、基板型光導波路の製造コストを下げることができる。
【００３６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る基板型光変調器は、上述した基板型光導波路を位相変調部として含んでいることを特徴とする。
【００３７】
上記の構成によれば、基板型光変調器においても、消費電力を大きくすることなく、高周波損失を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、位相変調機能を有する基板型光導波路、及び、そのような基板型光導波路を位相変調部として含む基板型光変調器において、Ｐ型半導体領域及びＮ型半導体領域のキャリア密度を従来よりも低くすることなく、キャパシタンスを従来よりも小さくすること、すなわち、消費電力を従来よりも大きくすることなく、高周波損失を従来よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る基板型光導波路の平面図であり、（ｂ）は、同基板型光導波路の矢視断面図である。
【図２】図１に示す基板型光導波路を位相変調部として含む基板型光変調器の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〔基盤型光導波路の構成〕
本発明の一実施形態に係る基板型光導波路１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、基板型光導波路１の平面図であり、（ｂ）は、ＡＡ’断面における基板型光導波路１の矢視断面図である。基板型光導波路１は、位相変調機能を有しており、例えば、基板型光変調器の一部として実現される。
【００４１】
基板型光導波路１は、図１の（ｂ）に示すように、（１）導体又は半導体である基層１１と、（２）基層１１上に積層された、絶縁体である下部クラッド層１２と、（３）下部クラッド層１２上に形成された、半導体であるコア１３と、（４）コア１３を埋設するように下部クラッド層１２上に積層された、絶縁体である上部クラッド層１４と、（５）上部クラッド層１４の上面に形成された、第１の電極１５ａ及び第２の電極１５ｂからなる電極対１５とを備えている。第１の電極１５ａ及び第２の電極１５ｂは、第３の電極１５ｃと共にコプレーナ線路を構成する（第２の電極１５ｂが信号電極として機能し、第１の電極１５ａ及び第３の電極１５ｃが接地電極として機能する）。
【００４２】
コア１３を光導波路として機能させるべく、下部クラッド層１２及び上部クラッド層１４は、コア１３を構成する媒質よりも屈折率の高い媒質により構成されている。本実施形態において、コア１３は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とし、下部クラッド層１２及び上部クラッド層１４は、シリコンよりも屈折率の高いシリカ（ＳｉＯ２）を主成分としている。このため、入射端面１Ａを介してコア１３に入射した光は、コア１３に閉じ込められたまま入射端面１Ａから出射端面１Ｂまで伝播して、出射端面１Ｂを介してコア１３から出射される。すなわち、コア１３は、光導波路として機能する。
【００４３】
なお、本実施形態において、基層１１は、シリコンを主成分として構成されている。このため、基板型光導波路１は、第１のシリコン層、シリカ層（ＢＯＸ層）、第２のシリコン層をこの順に積層したＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から製造することが可能である。
【００４４】
光導波路として機能するコア１３を更に位相変調器として機能させるべく、コア１３には、下部クラッド層１２の上面及びコア１３の横断面（コア１３を導波される光の進行方向に直交する断面）の双方に直交する平面を介して互いに対向するＮ型半導体領域１３ＮとＰ型半導体領域１３Ｐとが形成されている。ここで、Ｎ型半導体領域１３Ｎは、リンなどの５価元素がドープされた、Ｎ型半導体として機能する領域であり、Ｐ型半導体領域１３Ｐは、ホウ素などの３価元素がドープされた、Ｐ型半導体として機能する領域である。Ｎ型半導体領域１３Ｎ及びＰ型半導体領域１３Ｐのうち、一方（本実施形態においては、Ｎ型半導体領域１３Ｎ）は、入射端面１Ａから出射端面１Ｂまでの全区間に亘って、第１の貫通電極１６ａを介して第１の電極１５ａと接続されており、他方（本実施形態において、本実施形態においてはＰ型半導体領域１３Ｐ）は、入射端面１Ａから出射端面１Ｂまでの全区間に亘って、第２の貫通電極１６ｂを介して第２の電極１５ｂと接続されている。このため、電極対１５間に信号電圧が印加されると、Ｎ型半導体領域１３ＮとＰ型半導体領域１３Ｐとの境界近傍には、信号電圧に応じた幅の空乏層１３Ｉが形成され、その結果、コア１３の実効屈折率は、信号電圧に応じた値に変化する。それゆえ、入射端面１Ａを介してコア１３に入射した信号光は、コア１３を伝播する過程で位相変調される。すなわち、コア１３は、位相変調器として機能する。
【００４５】
本実施形態においては、コア１３をリブ・スラブ型とし、空乏層１３Ｉをリブ部１３１内に形成する構成が採用されている。ここで、コア１３がリブ・スラブ型であるとは、コア１３の横断面が逆Ｔ字型（凸字型）であること、すなわち、コア１３が相対的に背の高い（厚みの厚い）リブ部１３１と、リブ部１３１の両脇に位置する相対的に背の低い（厚みの薄い）スラブ部１３２ａ，１３２ｂとにより構成されていることを指す。リブ・スラブ型のコア１３においては、コア１３を伝播する光を、リブ部１３１に偏在させることができる。このため、空乏層１３Ｉをリブ部１３１内に形成することによって、コア１３を伝播する光が偏在する領域の屈折率を効率的に制御することができる。
【００４６】
〔基板型光導波路の特徴〕
本実施形態に係る基板型光導波路１の第１の特徴点は、図１の（ｂ）に示すように、コア１３の各横断面において第１のスラブ部１３２ａの幅ＷＳ１を第２のスラブ部１３２ｂの幅ＷＳ２とリブ部１３１の幅ＷＲとの和よりも大きくする構成が採用されている点である。
【００４７】
上記の構成を採用することにより、リブ部１３１における空乏層１３Ｉの位置に依らず、コア１３の各横断面においてＮ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮとＰ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰとを異ならせることができる。これにより、Ｎ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮとＰ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰとが等しい場合と比べて、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる（その理由については、［課題を解決するための手段］における説明を参照されたい）。このため、空乏層容量Ｃ１を小さくすることなく、基板型光導波路１のキャパシタンスＣ＝Ｃ１＋Ｃ２を小さくすることができる。すなわち、消費電力を大きくすることなく、高周波損失を小さくすることができる。
【００４８】
なお、「コア１３の各横断面において第１のスラブ部１３２ａの幅ＷＳ１が第２のスラブ部１３２ｂの幅ＷＳ２とリブ部１３１の幅ＷＲとの和よりも大きい」という条件を、「コア１３の各横断面において第１のスラブ部１３２ａの幅ＷＳ１が第２のスラブ部１３２ｂの幅ＷＳ２よりも大きい」という条件に緩めたとしても、本発明は成立する。なぜなら、この場合であっても、リブ部１３１における空乏層１３Ｉの位置が第１のスラブ部１３２ａ側に極端に偏っている場合を除き、コア１３の各横断面においてＮ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮとＰ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰとを異ならせることができるからである。
【００４９】
本実施形態に係る基板型光導波路１の第２の特徴点は、図１の（ｂ）に示すように、Ｎ型半導体領域１３Ｎを幅が広い方の第１のスラブ部１３２ａとこれに隣接するリブ部１３１の一部とに形成し、Ｐ型半導体領域１３Ｐを幅が狭い方の第２のスラブ部１３２ｂとこれに隣接するリブ部１３１の一部とに形成する構成が採用されている点である。
【００５０】
Ｎ型半導体領域１３Ｎにおけるキャリアの移動度は、Ｐ型半導体領域１３Ｐにおけるキャリアの移動度よりも高い。したがって、上記の構成を採用することにより、Ｎ型半導体領域１３Ｎを形成する領域とＰ型半導体領域１３Ｐとを逆転させた場合と比べて、上記の（１）式に現れる基板型光導波路１の抵抗Ｒを小さくすることができ、その結果、高周波損失を小さくすることができる。
【００５１】
本実施形態に係る基板型光導波路１の第３の特徴点は、図１の（ｂ）に示すように、第１の電極１５ａにおいてコア１３を介さずに基層１１と対向する部分の幅Ｗｘを、第２の電極１５ｂにおいてコア１３を介さずに基層１１に対向する部分の幅Ｗｙよりも広くする構成が採用されている点である。
【００５２】
第１の電極１５ａがコア１３を介さずに基層１１と対向する部分を有している場合、Ｎ型半導体領域１３Ｎと基層１１との間のキャパシタンスＣＮに、第１の電極１５ａと基層１１との間のキャパシタンスが加算される。同様に、第２の電極１５ｂがコア１３を介さずに基層１１と対向する部分を有している場合、Ｐ型半導体領域１３Ｐと基層１１との間のキャパシタンスＣＰに、第２の電極１５ｂと基層１１との間のキャパシタンスが加算される。上記の構成を採用すれば、このような場合であっても、下部クラッド層容量Ｃ２が最大値を取ることはない。したがって、上記の構成を採用すれば、Ｎ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮとＰ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰとが等しい場合と比べて、下部クラッド層容量Ｃ２を小さくすることができる。
【００５３】
本実施形態に係る基板型光導波路１の第４の特徴点は、図１の（ｂ）に示すように、コプレーナ線路の接地電極として機能する第１の電極１５ａの幅を、コプレーナ線路の信号電極として機能する第２の電極１５ｂの幅よりも広くする構成が採用されている点である。
【００５４】
上記の構成を採用することにより、隣接する信号電極間のクロストークを低減することが可能になる。より具体的に言うと、第２の電極（信号電極）１５ｂと、図１において第１の電極（接地電極）１５ａの右側に位置する不図示の信号電極、又は、図１において第３の電極（接地電極）１５ｃの左側に位置する不図示の信号電極との間で生じ得るクロストークを低減することが可能になる。
【００５５】
本実施形態に係る基板型光導波路１の第５の特徴点は、図１の（ｂ）に示すように、（１）Ｎ型半導体領域１３Ｎを２分割し、第１のスラブ部１３２ａにおいて、Ｐ型半導体領域１３Ｐから遠い側をドーパントの濃度が相対的に高いハイドープ領域１３Ｎ１とし、Ｐ型半導体領域１３Ｐから近い側をドーパントの濃度が相対的に低いロードープ領域１３Ｎ２とすると共に、（２）Ｐ型半導体領域１３Ｐを２分割し、第２のスラブ部１３２ｂにおいて、Ｎ型半導体領域１３Ｎから遠い側をドーパントの濃度が相対的に高いハイドープ領域１３Ｐ１とし、Ｎ型半導体領域１３Ｎに近い側をドーパントの濃度が相対的に低いロードープ領域１３Ｐ２とする構成が採用されている点である。
【００５６】
上記の構成を採用することにより、コア１３を伝播する光が偏在するリブ部１３１とその近傍におけるドーパントの濃度を下げることができる。このため、コア１３を伝播する光をドーパントが散乱又は吸収することによって生じ得る損失を小さく抑えることができる。
【００５７】
〔適用例〕
上述した基板型光導波路１を位相変調部として含む基板型光変調器１００について、図２を参照して説明する。図２は、基板型光変調器１００の上面図である。
【００５８】
基板型光変調器１００は、２つの光路にて位相変調された光を干渉させ、強度変調された光を得るマッハ・ツェンダ型の光変調器である。基板型光変調器１００は、上述した基板型光導波路１を、分岐された搬送光の一方を位相変調する位相変調部として含んでいる。分岐された搬送光の他方を位相変調する位相変調部も、上述した基板型光導波路１と対称な構造を有する基板型光導波路１’により構成される。
【００５９】
〔実施例〕
実施例に係る基板型光導波路として、各部のサイズが下記のように設定された基板型光導波路１を製造し、下部クラッド層容量Ｃ２を実測した。
【００６０】
リブ部１３１の幅ＷＲ＝０．６μｍ、
第１のスラブ部１３２ａの幅ＷＳ１＝９．７μｍ、
第２のスラブ部１３２ｂの幅ＷＳ２＝３．７μｍ、
Ｎ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮ＝１０μｍ、
ハイドープ領域１３Ｎ１の幅＝９μｍ、
ロードープ領域１３Ｎ２の幅＝１μｍ、
Ｐ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰ＝４μｍ、
ハイドープ領域１３Ｐ１の幅＝３μｍ、
ロードープ領域１３Ｐ２の幅＝１μｍ、
下部クラッド層１２の厚み＝３．０μｍ、
下部クラッド層１２の誘電率＝約３．８、
第１の電極１５ａ（接地電極）の幅＝１００μｍ、
第１の電極１５ａにおいて基層１１と直接対向する部分の幅Ｗｘ＝９７．０μｍ、
第２の電極１５ｂ（信号電極）の幅＝５μｍ、
第２の電極１５ｂにおいて基層１１と直接対向する部分の幅Ｗｙ＝２．０μｍ、
第１の電極１５ａと第２の電極１５ｂとの間隔＝８μｍ。
【００６１】
また、比較例に係る基板型光導波路として、基板型光導波路１の各部のサイズを下記のように変更したものを製造し、下部クラッド層容量Ｃ２を実測した。
【００６２】
リブ部１３１の幅ＷＲ＝０．６μｍ、
第１のスラブ部１３２ａの幅ＷＳ１＝６．７μｍ、
第２のスラブ部１３２ｂの幅ＷＳ２＝６．７μｍ、
Ｎ型半導体領域１３Ｎの幅ＷＮ＝７μｍ、
ハイドープ領域１３Ｎ１の幅＝６μｍ、
ロードープ領域１３Ｎ２の幅＝１μｍ、
Ｐ型半導体領域１３Ｐの幅ＷＰ＝７μｍ、
ハイドープ領域１３Ｐ１の幅＝６μｍ、
ロードープ領域１３Ｐ２の幅＝１μｍ、
下部クラッド層１２の厚み＝３μｍ、
下部クラッド層１２の誘電率＝約３．８、
第１の電極１５ａ（接地電極）の幅＝１００μｍ、
第１の電極１５ａにおいて基層１１と直接対向する部分の幅Ｗｘ＝９７μｍ、
第２の電極１５ｂ（信号電極）の幅＝５μｍ、
第２の電極１５ｂにおいて基層１１と直接対向する部分の幅Ｗｙ＝２μｍ、
第１の電極１５ａと第２の電極１５ｂとの間隔＝８μｍ。
【００６３】
実測の結果、上記実施例に係る基板型導波路の下部クラッド層容量Ｃ２は、単位長さあたり０．１３ｐＦ／ｍｍであった。一方、上記比較例に係る基板型光導波路の下部クラッド層容量Ｃ２は、単位長さあたり０．２０ｐＦ／ｍｍであった。すなわち、上記実施例に係る基板型導波路の下部クラッド層容量Ｃ２は、上記比較例に係る基板型光導波路の下部クラッド層容量Ｃ２よりも小さくなることが確かめられた。
【００６４】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
基板型光導波路        １
基層                  １１
下部クラッド層        １２
コア                  １３
リブ部                １３１
第１のスラブ部        １３２ａ
第２のスラブ部        １３２ｂ
Ｎ型半導体領域        １３Ｎ
ハイドープ領域        １３Ｎ１
ロードープ領域        １３Ｎ２
Ｐ型半導体領域        １３Ｐ
ハイドープ領域        １３Ｐ１
ロードープ領域        １３Ｐ２
空乏層                １３Ｉ
上部クラッド層        １４
電極対                １５
接地電極（第１の電極）１５ａ
信号電極（第２の電極）１５ｂ
基板型光変調器        １００
【図１】
2017207552.tif 000004
【図２】
2017207552.tif 000005