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JP2016018005A - Optical waveguide device and manufacturing method thereof, optical receiver circuit, and optical modulator - Google Patents

Optical waveguide device and manufacturing method thereof, optical receiver circuit, and optical modulator Download PDF

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JP2016018005A
JP2016018005A JP2014138968A JP2014138968A JP2016018005A JP 2016018005 A JP2016018005 A JP 2016018005A JP 2014138968 A JP2014138968 A JP 2014138968A JP 2014138968 A JP2014138968 A JP 2014138968A JP 2016018005 A JP2016018005 A JP 2016018005A
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Japan
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optical
waveguide
light
electrode
unit
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JP2014138968A
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Japanese (ja)
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憲介 小川
Kensuke Ogawa
憲介 小川
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide device with higher reliability and lower power consumption, easily integrated and suitable for mass production.SOLUTION: An optical waveguide device 1A includes a waveguide D having a core 4 and a clad 5 on a substrate 3, and a phase adjusting unit 2A for adjusting the phase of light propagating in the waveguide D, the electro-optical layer 10 covering a first electrode 8 and a second electrode 9 located at both sides of the core 4, at least a part of both side surfaces and an upper surface of the core 4, at least a part of a side surface opposed to the core 4 and an upper surface of the first electrode 8, and at least a part of a side surface opposed to the core 4 and an upper surface of the second electrode 9. In the electro-optical layer 10, electric polarization is generated by formation of polarization.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光導波路素子およびその製造方法、ならびにそのような光導波路素子を備えた光受信回路、光変調器に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device and a method for manufacturing the same, and an optical receiver circuit and an optical modulator provided with such an optical waveguide device.

光ファイバ通信において、大容量かつ高速のデータ伝送を可能とする技術として、デジタルコヒーレント通信がある。デジタルコヒーレント通信では、偏波多重・直交位相変調(PDM−IQ変調)を行うための光位相変調器およびコヒーレント受信を行うための光受信回路が必要である。   In optical fiber communication, there is digital coherent communication as a technology that enables high-capacity and high-speed data transmission. Digital coherent communication requires an optical phase modulator for performing polarization multiplexing / quadrature phase modulation (PDM-IQ modulation) and an optical receiving circuit for performing coherent reception.

これらの光素子では、光波の位相を調整する(例えば、光波に一定の位相を加える。)ため、光波の位相制御を可能とする位相シフタが必要である。位相シフタに関連する技術として、特許文献1には、電気抵抗体からなる熱拡散体(thermal dissipater)を導波路上に設け、熱光学(TO)効果により導波路の屈折率を制御する構成が開示されている。また、非特許文献1には、電気光学(EO)材料をシリコン導波路コアと組み合わせた高速位相変調部を用いた光位相変調器が開示されている。   In these optical elements, in order to adjust the phase of the light wave (for example, a constant phase is added to the light wave), a phase shifter that enables phase control of the light wave is necessary. As a technique related to the phase shifter, Patent Document 1 has a configuration in which a thermal diffuser made of an electric resistor is provided on a waveguide and the refractive index of the waveguide is controlled by a thermo-optic (TO) effect. It is disclosed. Non-Patent Document 1 discloses an optical phase modulator using a high-speed phase modulation unit in which an electro-optic (EO) material is combined with a silicon waveguide core.

国際公開第2003/048845号International Publication No. 2003/048845

“Silicon-organic hybrid (SOH) IQ modulator using the lineai- electro-optic effect for transmitting 16QAM at H2 Gbit/s” Optics Express vol.21, no.ll, pp.13219-13227 (2013)“Silicon-organic hybrid (SOH) IQ modulator using the lineai- electro-optic effect for transmitting 16QAM at H2 Gbit / s” Optics Express vol.21, no.ll, pp.13219-13227 (2013)

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、TO位相シフタを用いて位相差をπ/2に保持するために、TO位相シフタに常に電流または電圧を印加し、熱を生じさせる必要がある。したがって、消費電力を低減することは困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, in order to maintain the phase difference at π / 2 using the TO phase shifter, it is necessary to constantly apply a current or voltage to the TO phase shifter to generate heat. Therefore, it is difficult to reduce power consumption.

非特許文献1に記載の技術では、永久電気分極をEO材料中に誘起するためのポーリング(poling)による分極形成において、基板全体を高温に熱する必要がある。このため、ワイヤボンディング部分の損傷や、入出力光ファイバなどの外部光部品を接着し固定する接着剤の損傷等を招く可能性がある。したがって、光位相変調器に調整用の光を入射することによって出力される光をモニタしながら、基板全体を高温に加熱することにより位相差をπ/2に保持するために永久電気分極を必要かつ十分な適正値に設定することは困難である。また、各光位相変調器では、個別の駆動電圧の変動が大きく、信頼性が低下するという問題がある。   In the technique described in Non-Patent Document 1, it is necessary to heat the entire substrate to a high temperature in polarization formation by poling for inducing permanent electric polarization in an EO material. For this reason, there is a possibility of causing damage to the wire bonding portion, damage to the adhesive that adheres and fixes external optical components such as input / output optical fibers, and the like. Therefore, permanent electric polarization is required to maintain the phase difference at π / 2 by heating the entire substrate to a high temperature while monitoring the light output by entering the adjustment light into the optical phase modulator. In addition, it is difficult to set a sufficient appropriate value. Further, each optical phase modulator has a problem that the fluctuation of the individual driving voltage is large and the reliability is lowered.

また、非特許文献1に記載の技術では、基板全体を高温に熱すると、例えば、PN接合を形成するドーパントが再拡散したり、成膜温度の低いゲルマニウム膜や化合物半導体膜が劣化したりするおそれがある。この場合、光位相変調部もしくは受光部との集積化が困難になる。   In the technique described in Non-Patent Document 1, when the entire substrate is heated to a high temperature, for example, the dopant forming the PN junction is rediffused, or the germanium film or the compound semiconductor film having a low film formation temperature is deteriorated. There is a fear. In this case, integration with the optical phase modulation unit or the light receiving unit becomes difficult.

さらに、非特許文献1に記載の高速位相変調部における電極構成では、ポーリングする際の電極間隔が大きくなってしまい、ポーリング電圧が高くなる。この場合、放電による光位相変調器の損傷の可能性が増し、製造歩留まりが低下するという問題がある。加えて、高速光位相変調部の導波路としてスロット導波路を用いているため、矩形導波路との接続損失および側壁荒れによる伝搬損失が大きく、光損失を低減できないという問題がある。   Furthermore, in the electrode configuration in the high-speed phase modulation unit described in Non-Patent Document 1, the electrode interval at the time of polling becomes large, and the polling voltage becomes high. In this case, there is a problem that the possibility of damage to the optical phase modulator due to discharge increases and the manufacturing yield decreases. In addition, since the slot waveguide is used as the waveguide of the high-speed optical phase modulation unit, there is a problem that the connection loss with the rectangular waveguide and the propagation loss due to the side wall roughness are large, and the optical loss cannot be reduced.

本発明の一つの態様は、このような従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、低消費電力で、集積化が容易であり、量産に適し、なおかつ信頼性の高い光導波路素子およびその製造方法、ならびにそのような光導波路素子を備えた光受信回路、光変調器を提供することを目的の一つとする。   One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional problems, and is an optical waveguide device that has low power consumption, is easy to integrate, is suitable for mass production, and has high reliability. An object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof, and an optical receiver circuit and an optical modulator provided with such an optical waveguide device.

本発明の一つの態様は、基板上にコアおよびクラッドにより構成された導波路を備える光導波路素子であって、前記導波路を伝搬する光の位相を調整する位相調整部を備え、前記位相調整部は、前記コアを挟んだ両側に設けられた第1の電極および第2の電極と、前記コアの両側面および上面の少なくとも一部と、前記第1の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、前記第2の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆うように設けられた電気光学層と、を有し、前記電気光学層には、分極形成により電気分極が生じていることを特徴とする光導波路素子を提供する。   One aspect of the present invention is an optical waveguide element including a waveguide formed of a core and a clad on a substrate, the optical waveguide element including a phase adjustment unit that adjusts a phase of light propagating through the waveguide, and the phase adjustment The first electrode and the second electrode provided on both sides of the core, at least a part of both side surfaces and the upper surface of the core, and the side of the first electrode facing the core An electro-optic layer provided so as to cover at least a part of the side surface and the upper surface, and at least a part of the side surface and the upper surface of the second electrode facing the core. An optical waveguide element characterized in that electric polarization is generated in the optical layer by polarization formation is provided.

また、前記光導波路素子において、前記クラッドは、前記基板と前記コアとの間に設けられた下部クラッドと、前記コアおよび前記下部クラッドの上に設けられた上部クラッドと、を有し、前記第1の電極は、前記上部クラッドを貫通する第1の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第1の上部電極と電気的に接続され、前記第2の電極は、前記上部クラッドを貫通する第2の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第2の上部電極と電気的に接続されていることが好ましい。   In the optical waveguide element, the clad includes a lower clad provided between the substrate and the core, and an upper clad provided on the core and the lower clad, The first electrode is electrically connected to the first upper electrode provided on the upper cladding via the first through electrode penetrating the upper cladding, and the second electrode is connected to the upper cladding. It is preferable that the second upper electrode provided on the upper clad is electrically connected to the second upper electrode through a second through electrode penetrating therethrough.

また、前記光導波路素子において、前記電気光学層は、前記上部クラッドを貫通する第3の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第3の上部電極と電気的に接続されていることが好ましい。   In the optical waveguide element, the electro-optical layer is electrically connected to a third upper electrode provided on the upper clad through a third through electrode penetrating the upper clad. Is preferred.

また、前記光導波路素子において、前記位相調整部は、前記電気光学層を加熱するヒータを有し、前記ヒータは、前記上部クラッド上に設けられていることが好ましい。   Further, in the optical waveguide element, it is preferable that the phase adjusting unit has a heater for heating the electro-optic layer, and the heater is provided on the upper clad.

また、前記光導波路素子において、前記第1の電極は、前記上部クラッドを貫通する第4の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第4の上部電極と電気的に接続され、前記第2の電極は、前記上部クラッドを貫通する第5の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第5の上部電極と電気的に接続され、前記第1の上部電極と前記第4の上部電極との間で電流または電圧を印加することによって、前記第1の電極が発熱し、前記第2の上部電極と前記第5の上部電極との間で電流または電圧を印加することによって、前記第2の電極が発熱することが好ましい。   Further, in the optical waveguide element, the first electrode is electrically connected to a fourth upper electrode provided on the upper clad through a fourth through electrode penetrating the upper clad, The second electrode is electrically connected to a fifth upper electrode provided on the upper cladding via a fifth through electrode penetrating the upper cladding, and the first upper electrode and the fourth electrode By applying a current or voltage to the upper electrode of the first electrode, the first electrode generates heat, and by applying a current or voltage between the second upper electrode and the fifth upper electrode It is preferable that the second electrode generates heat.

また、前記光導波路素子において、前記位相調整部を周囲から熱的に隔離するギャップ部を備え、前記ギャップ部は、少なくとも前記クラッドを深さ方向に切り欠く溝部を有することが好ましい。   The optical waveguide element preferably includes a gap portion that thermally isolates the phase adjustment portion from the surroundings, and the gap portion includes a groove portion that cuts out at least the cladding in the depth direction.

また、前記光導波路素子において、前記ギャップ部は、前記位相調整部を挟んだ両側に前記基板に至る深さで形成された一対の溝部と、前記一対の溝部の間に連続して前記基板の一部が除去された空隙部と、を有することが好ましい。   Further, in the optical waveguide element, the gap portion includes a pair of groove portions formed at a depth reaching the substrate on both sides of the phase adjustment portion, and a gap between the pair of groove portions. It is preferable to have a void part from which a part has been removed.

また、前記光導波路素子において、前記コアは、シリコン層からなり、前記第1の電極および前記第2の電極は、シリコン層に不純物をドーピングすることによって形成された拡散層からなることが好ましい。   In the optical waveguide element, it is preferable that the core is made of a silicon layer, and the first electrode and the second electrode are made of a diffusion layer formed by doping an impurity into the silicon layer.

また、本発明の一つの態様は、基板上にコアおよびクラッドにより構成された導波路を備える光導波路素子の製造方法であって、前記導波路を伝搬する光の位相を調整する位相調整部を形成する際に、前記コアを挟んだ両側に第1の電極および第2の電極を形成する工程と、前記コアの両側面および上面の少なくとも一部と、前記第1の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、前記第2の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆う電気光学層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法を提供する。   One embodiment of the present invention is a method of manufacturing an optical waveguide device including a waveguide formed of a core and a clad on a substrate, and includes a phase adjustment unit that adjusts a phase of light propagating through the waveguide. When forming, a step of forming the first electrode and the second electrode on both sides of the core, at least a part of both side surfaces and the upper surface of the core, and the core of the first electrode facing the core Forming an electro-optic layer that covers at least a part of the side surface and the upper surface of the second electrode, and at least a part of the side surface and the upper surface of the second electrode facing the core, respectively. Provided is a method for manufacturing a featured optical waveguide device.

また、前記光導波路素子の製造方法において、前記第1の電極および前記第2の電極を形成する際に、前記コアとなるシリコン層と同じ層からなるシリコン層をパターニングし、パターニングされた前記シリコン層に不純物をドーピングすることによって、前記第1の電極および前記第2の電極となる拡散層を形成することが好ましい。   Further, in the method of manufacturing the optical waveguide element, when the first electrode and the second electrode are formed, a silicon layer made of the same layer as the silicon layer serving as the core is patterned, and the patterned silicon It is preferable to form a diffusion layer to be the first electrode and the second electrode by doping an impurity into the layer.

また、前記光導波路素子の製造方法において、前記位相調整部を周囲から熱的に隔離するギャップ部を形成する工程を含み、前記ギャップ部を形成する際に、前記位相調整部を挟んだ両側に前記クラッドから前記基板に至る深さで一対の溝部をエッチングにより形成した後に、前記一対の溝部から前記基板の一部をエッチングにより選択的に除去することによって、前記一対の溝部の間に連続した空隙部を形成することが好ましい。   The method for manufacturing an optical waveguide element includes a step of forming a gap portion that thermally isolates the phase adjustment portion from the surroundings, and when forming the gap portion, on both sides of the phase adjustment portion. After a pair of grooves are formed by etching at a depth from the clad to the substrate, a part of the substrate is selectively removed by etching from the pair of grooves, thereby being continuous between the pair of grooves. It is preferable to form a void.

また、本発明の一つの態様は、前記いずれかの光導波路素子を備える光受信回路を提供する。   One embodiment of the present invention provides an optical receiving circuit including any one of the above optical waveguide elements.

また、前記光受信回路において、前記光導波路素子は、信号光を第1の信号光伝搬用導波路および第2の信号光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第1の光分岐部と、局発光を第1の局発光伝搬用導波路および第2の局発光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第2の光分岐部と、前記第1の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と前記第1の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第1の光合波部と、前記第2の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と前記第2の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第2の光合波部と、前記第1の光合波部の出力光を受光する1または2以上の第1の受光部と、前記第2の光合波部の出力光を受光する1または2以上の第2の受光部と、前記第1の局発光伝搬用導波路および前記第2の局発光伝搬用導波路のいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、を有し、連続した入射光に対し、連続した局発光に周波数シフトを印加し、両者の干渉によりヘテロダインビートを発生させ、前記第1の受光部から出力される出力電気信号または前記第2の受光部から出力される出力電気信号のうち、いずれか一方の出力電気信号を参照信号とし、前記参照信号とは異なる方の出力電気信号を入力信号として、ヘテロダインビートの位相を検出する手段を有し、前記位相をπ/2に保持することにより、前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整することが可能であることが好ましい。   In the optical receiver circuit, the optical waveguide element includes a first optical branching unit that branches the signal light into a first signal light propagation waveguide and a second signal light propagation waveguide, and propagates the signal light, A second optical branching section for branching and propagating the local light into the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide, and a signal propagating through the first signal light propagation waveguide A first optical multiplexing unit that combines light and local light propagating through the first local light propagation waveguide and interferes with each other; and signal light that propagates through the second signal light propagation waveguide And the local light propagating through the second local light propagation waveguide, and a second optical multiplexing unit that interferes with each other, and 1 or 2 that receives the output light of the first optical multiplexing unit The first light receiving unit described above, one or more second light receiving units that receive the output light of the second optical multiplexing unit, A phase adjustment unit provided in either one or both of the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide. A frequency shift is applied, a heterodyne beat is generated by interference between the two, and either one of the output electrical signal output from the first light receiving unit or the output electrical signal output from the second light receiving unit Means for detecting the phase of the heterodyne beat using the output electrical signal as a reference signal and the output electrical signal different from the reference signal as an input signal, and maintaining the phase at π / 2; It is preferable that the phase difference between the local light incident on the first optical multiplexing unit and the local light incident on the second optical multiplexing unit can be adjusted to π / 2.

また、前記光受信回路において、前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整する際に前記位相調整部に印加される電流または電圧の設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されたことが好ましい。   In the optical receiver circuit, the phase difference is adjusted when a phase difference between local light incident on the first optical multiplexing unit and local light incident on the second optical multiplexing unit is adjusted to π / 2. It is preferably connected to a control board on which a memory in which a set value of current or voltage applied to the adjustment unit is recorded.

また、本発明の一つの態様は、前記いずれかの光受信回路の調整方法であって、連続した入射光に対し、連続した局発光に周波数シフトを印加し、両者の干渉によりヘテロダインビートを発生させ、前記第1の受光部から出力される出力電気信号または前記第2の受光部から出力される出力電気信号のうち、いずれか一方の出力電気信号を参照信号とし、前記参照信号とは異なる方の出力電気信号を入力信号として、ヘテロダインビートの位相を検出する手段を光受信回路に設け、前記位相をπ/2に保持することにより、前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整することを特徴とする光受信回路の調整方法を提供する。   Also, one aspect of the present invention is any one of the above optical receiver circuit adjustment methods, in which a frequency shift is applied to continuous local light for continuous incident light, and a heterodyne beat is generated by interference between the two. The output electrical signal output from the first light receiving unit or the output electrical signal output from the second light receiving unit is used as a reference signal, which is different from the reference signal. Means for detecting the phase of the heterodyne beat using the output electric signal of the other as an input signal in the optical receiving circuit, and maintaining the phase at π / 2, so that the local light incident on the first optical multiplexing unit and A method of adjusting an optical receiving circuit is provided, wherein a phase difference between the light and the local light incident on the second optical multiplexing unit is adjusted to π / 2.

また、本発明の一つの態様は、前記いずれかの光導波路素子を備える光変調器を提供する。   One embodiment of the present invention provides an optical modulator comprising any one of the above optical waveguide elements.

また、前記光変調器において、前記光導波路素子は、信号光を第1の接続導波路および第2の接続導波路に分岐して伝搬させる第1の光分岐部と、前記第1の接続導波路を伝搬する信号光を第3の接続導波路および第4の接続導波路に分岐して伝搬させる第2の光分岐部と、前記第2の接続導波路を伝搬する信号光を第5の接続導波路および第6の接続導波路に分岐して伝搬させる第3の光分岐部と、前記第3の接続導波路に設けられた第1の高速位相変調部と、前記第4の接続導波路に設けられた第2の高速位相変調部と、前記第5の接続導波路に設けられた第3の高速位相変調部と、前記第6の接続導波路に設けられた第4の高速位相変調部と、前記第1の高速位相変調部からの出力光と前記第2の高速位相変調部からの出力光とを合波して第7の接続導波路から出力する第1の光合波部と、前記第3の高速位相変調部からの出力光と前記第4の高速位相変調部からの出力光とを合波して第8の接続導波路から出力する第2の光合波部と、前記第7の接続導波路を伝搬する出力光と前記第8の接続導波路を伝搬する出力光とを合波して第9の接続導波路から出力する第3の光合波部と、前記第7の接続導波路を伝搬する出力光の一部を第1のタップ導波路を介して受光する第1の受光部と、前記第8の接続導波路を伝搬する出力光の一部を第2のタップ導波路を介して受光する第2の受光部と、前記第7の接続導波路と前記第8の接続導波路とのいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、を有し、前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧が調整されることが好ましい。   In the optical modulator, the optical waveguide element includes a first optical branching section for branching and propagating signal light to a first connection waveguide and a second connection waveguide, and the first connection guide. A second optical branching section for propagating the signal light propagating through the waveguide into the third connecting waveguide and the fourth connecting waveguide, and the signal light propagating through the second connecting waveguide as the fifth A third optical branching portion that branches and propagates to the connection waveguide and the sixth connection waveguide; a first high-speed phase modulation portion provided in the third connection waveguide; and the fourth connection guide. A second high-speed phase modulation section provided in the waveguide; a third high-speed phase modulation section provided in the fifth connection waveguide; and a fourth high-speed phase provided in the sixth connection waveguide. A modulator, and the output light from the first high-speed phase modulator and the output light from the second high-speed phase modulator are combined And combining the output light from the third high-speed phase modulation section and the output light from the fourth high-speed phase modulation section to combine the first light output from the seventh connection waveguide, A second optical multiplexing unit that outputs from the eight connection waveguides, an output light that propagates through the seventh connection waveguide, and an output light that propagates through the eighth connection waveguide, A third optical multiplexing unit that outputs from the connection waveguide; a first light-receiving unit that receives part of the output light propagating through the seventh connection waveguide through the first tap waveguide; Any one of the second light receiving unit that receives part of the output light propagating through the eight connection waveguides via the second tap waveguide, the seventh connection waveguide, and the eighth connection waveguide; A phase adjustment unit provided on one or both of them, and a phase of an electric signal output from the first light receiving unit, and the second light receiving unit As the difference between the phase of the electric signal output is [pi / 2 from, are preferably adjusted current or voltage applied to either or both of the phase adjustment unit.

また、前記光変調器において、前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整するための設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されていることが好ましい。   Further, in the optical modulator, the difference between the phase of the electrical signal output from the first light receiving unit and the phase of the electrical signal output from the second light receiving unit is π / 2. It is preferable to be connected to a control board on which a memory in which a setting value for adjusting a current or voltage applied to one or both of the phase adjusting units is recorded is mounted.

また、本発明の一つの態様は、前記いずれかの光変調器の調整方法であって、前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整することを特徴とする光変調器の調整方法を提供する。   One aspect of the present invention is a method for adjusting any one of the optical modulators, wherein the phase of the electrical signal output from the first light receiving unit and the second light receiving unit are output. Provided is an optical modulator adjustment method, wherein a current or voltage applied to one or both of the phase adjustment units is adjusted so that a difference from the phase of an electrical signal is π / 2. To do.

また、前記光変調器において、前記光導波路素子は、信号光を第1の接続導波路および第2の接続導波路に分岐して伝搬させる光分岐部と、前記第1の接続導波路に設けられた第1の高速位相変調部と、前記第2の接続導波路に設けられた第2の高速位相変調部と、前記第1の接続導波路を伝搬する出力光と前記第2の接続導波路を伝搬する出力光とを合波して第3の接続導波路から出力する光合波部と、前記第3の接続導波路を伝搬する出力光の一部をタップ導波路を介して受光する受光部と、前記第1の高速位相変調部と前記光合波部との間と、前記第2の高速位相変調部と前記光合波部との間とのいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、を有し、前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧が調整されることが好ましい。   In the optical modulator, the optical waveguide element is provided in the first branching waveguide and an optical branching section for branching and propagating signal light to the first and second connecting waveguides. The first high-speed phase modulation section, the second high-speed phase modulation section provided in the second connection waveguide, the output light propagating through the first connection waveguide, and the second connection guide An optical multiplexing unit that combines the output light propagating through the waveguide and outputs it from the third connection waveguide, and a part of the output light that propagates through the third connection waveguide is received via the tap waveguide. Phases provided in one or both of the light receiving unit, between the first high-speed phase modulation unit and the optical multiplexing unit, and between the second high-speed phase modulation unit and the optical multiplexing unit An adjustment unit, detecting an electrical signal output from the light receiving unit, and detecting the first high-speed phase modulation unit One or both of the phase adjustment units so that the output light output from the third connection waveguide is maximized in a state where no modulated electric signal is applied to the second high-speed phase modulation unit. The current or voltage applied to the is preferably adjusted.

また、前記光変調器において、前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整するための設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されていることが好ましい。   The optical modulator detects an electrical signal output from the light receiving unit, and applies the modulated electrical signal to the first high-speed phase modulation unit and the second high-speed phase modulation unit without applying the modulation electrical signal to the first high-speed phase modulation unit. A memory storing a setting value for adjusting a current or a voltage applied to one or both of the phase adjustment units so that the output light output from the three connection waveguides is maximized. It is preferable to be connected to a control board.

また、本発明の一つの態様は、前記いずれかの光変調器の調整方法であって、前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整することを特徴とする光変調器の調整方法を提供する。   One aspect of the present invention is an adjustment method for any one of the optical modulators, wherein an electrical signal output from the light receiving unit is detected, and the first high-speed phase modulation unit and the second high-speed phase modulation unit are detected. Current applied to one or both of the phase adjustment units so that the output light output from the third connection waveguide is maximized in a state where no modulation electrical signal is applied to the high-speed phase modulation unit. Alternatively, the present invention provides a method for adjusting an optical modulator, characterized by adjusting a voltage.

以上のように、本発明の一つの態様によれば、低消費電力で、集積化が容易であり、量産に適し、なおかつ信頼性の高い光導波路素子およびその製造方法、ならびにそのような光導波路素子を備えた光受信回路、光変調器を提供することが可能である。   As described above, according to one aspect of the present invention, an optical waveguide device having low power consumption, easy integration, suitable for mass production, and having high reliability, a manufacturing method thereof, and such an optical waveguide are provided. It is possible to provide an optical receiving circuit and an optical modulator provided with an element.

第1の実施形態の光導波路素子における位相調整部の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the phase adjustment part in the optical waveguide element of 1st Embodiment. 第2の実施形態の光導波路素子における位相調整部の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the phase adjustment part in the optical waveguide element of 2nd Embodiment. (a)は図2に示す位相調整部の第1の電極の延長方向に沿った断面模式図、(b)は図2に示す位相調整部の第2の電極の延長方向に沿った断面模式図である。(A) is a schematic cross-sectional view along the extending direction of the first electrode of the phase adjusting unit shown in FIG. 2, and (b) is a schematic cross-sectional view along the extending direction of the second electrode of the phase adjusting unit shown in FIG. FIG. 第3の実施形態の光受信回路における光導波路素子の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the optical waveguide element in the optical receiver circuit of 3rd Embodiment. (a)は図4に示す光導波路素子の偏波分離回路の一例を示す平面模式図、(b)は図4に示す光導波路素子の偏波分離回路の他例を示す平面模式図である。FIG. 5A is a schematic plan view showing an example of the polarization separation circuit of the optical waveguide element shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a schematic plan view showing another example of the polarization separation circuit of the optical waveguide element shown in FIG. . 図4に示す光受信回路における高周波電極およびボンディング電極の構成を示す平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing configurations of high-frequency electrodes and bonding electrodes in the optical receiver circuit shown in FIG. 4. (a)は図6中に示すP−P′線に沿う断面図、(b)は図6中に示すQ−Q′線に沿う断面図である。(A) is sectional drawing which follows the PP line shown in FIG. 6, (b) is sectional drawing which follows the QQ 'line shown in FIG. 図6中に示すR−R′線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the RR 'line | wire shown in FIG. 第4の実施形態の位相差の調整方法に用いる構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure used for the adjustment method of the phase difference of 4th Embodiment. 第5の実施形態の光変調器における光導波路素子の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the optical waveguide element in the optical modulator of 5th Embodiment. 第7の実施形態の光変調器における光導波路素子の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the optical waveguide element in the optical modulator of 7th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be changed depending on the component. In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited thereto, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. .

(光導波路素子およびその製造方法)
〔第1の実施形態〕
先ず、本発明の第1の実施形態として、例えば図1に示す光導波路素子1Aについて説明する。なお、図1は、光導波路素子1Aにおける位相調整部2Aの構成を示す断面模式図である。
(Optical waveguide device and manufacturing method thereof)
[First Embodiment]
First, for example, an optical waveguide element 1A shown in FIG. 1 will be described as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the phase adjusting unit 2A in the optical waveguide element 1A.

光導波路素子1Aは、図1に示すように、基板3上に、コア4およびクラッド5により構成された導波路Dを備えている。クラッド5は、基板3とコア4との間に設けられた下部クラッド6と、コア4および下部クラッド403の上に設けられた上部クラッド7とを有している。コア4は、下部クラッド6上に設けられている。   As shown in FIG. 1, the optical waveguide element 1 </ b> A includes a waveguide D constituted by a core 4 and a clad 5 on a substrate 3. The clad 5 has a lower clad 6 provided between the substrate 3 and the core 4, and an upper clad 7 provided on the core 4 and the lower clad 403. The core 4 is provided on the lower clad 6.

コア4は、結晶性シリコン(Si)層からなる。クラッド5(下部クラッド6および上部クラッド7)は、コア4よりも屈折率が小さいシリカ(SiO)層からなる。光導波路素子1Aの作製には、例えば、Si−SiO−SiからなるSOI(Silicon on insulator)ウエファを用いることができる。具体的に、このSOIウエファの最上層にあるSi層(SOI層)を加工することで、コア4を形成することができる。SOIウエファを用いた場合、最下層にあるSiが基板3となり、中間にある埋め込みSiO層が下部クラッド6となる。 The core 4 is made of a crystalline silicon (Si) layer. The clad 5 (the lower clad 6 and the upper clad 7) is made of a silica (SiO 2 ) layer having a refractive index smaller than that of the core 4. For the production of the optical waveguide element 1A, for example, an SOI (Silicon on insulator) wafer made of Si—SiO 2 —Si can be used. Specifically, the core 4 can be formed by processing a Si layer (SOI layer) in the uppermost layer of the SOI wafer. When an SOI wafer is used, the lowermost Si serves as the substrate 3 and the buried SiO 2 layer located in the middle serves as the lower cladding 6.

導波路Dは、このようなSOI層をコア材料とし、SiOをクラッド材料とする高屈折率差のシリコン導波路に基づいて構成されている。ただし、コア材料およびクラッド材料は、これらの材料に限らず、他の半導体材料、あるいは絶縁体材料を用いてコアおよびクラッドからなる高屈折率差導波路を用いて光導波路素子1Aを構成することにより、本発明の目的を達成することができる。 The waveguide D is configured based on a silicon waveguide having a high refractive index difference in which such an SOI layer is used as a core material and SiO 2 is used as a cladding material. However, the core material and the clad material are not limited to these materials, and the optical waveguide element 1A is configured using a high refractive index difference waveguide composed of the core and the clad using another semiconductor material or an insulator material. Thus, the object of the present invention can be achieved.

なお、本実施形態では、基板3の上平面と平行方向を水平方向とし、基板3の上平面と直交方向を垂直方向とする。各部の幅は水平方向で計測し、各部の高さは垂直方向で計測する。また、TE偏波は、電界が基板3の上平面と平行である直線偏波状態である。TM偏波は、磁界が基板3の上平面と平行である直線偏波状態である。   In the present embodiment, the horizontal direction is the direction parallel to the upper plane of the substrate 3, and the vertical direction is the direction orthogonal to the upper plane of the substrate 3. The width of each part is measured in the horizontal direction, and the height of each part is measured in the vertical direction. The TE polarization is a linear polarization state in which the electric field is parallel to the upper plane of the substrate 3. The TM polarization is a linear polarization state in which the magnetic field is parallel to the upper plane of the substrate 3.

コア4は、矩形の断面を有する。本実施形態では、例えば、コア4の幅を500nm、コア4の高さを220nm、コア4の導波方向に沿った長さを500μm〜5mmとする場合を例示する。   The core 4 has a rectangular cross section. In the present embodiment, for example, the case where the width of the core 4 is 500 nm, the height of the core 4 is 220 nm, and the length along the waveguide direction of the core 4 is 500 μm to 5 mm is exemplified.

コアの高さが200nm程度のシリコン導波路では、電界が基板面に平行な直線偏波状態である横電界(TE)偏波の光が安定に伝搬する。磁界が基板面に平行な直線偏波状態である横磁界(TM)偏波は、TE偏波よりも損失が大きくなる傾向がある。   In a silicon waveguide having a core height of about 200 nm, light of a transverse electric field (TE) polarization in which the electric field is in a linearly polarized state parallel to the substrate surface propagates stably. A transverse magnetic field (TM) polarization in which the magnetic field is in a linear polarization state parallel to the substrate surface tends to have a greater loss than the TE polarization.

光導波路素子1Aは、導波路Dを伝搬する光の位相を調整する位相調整部2Aを備えている。位相調整部2Aは、第1の電極8および第2の電極9と、電気光学(EO)層10とを有している。   The optical waveguide element 1A includes a phase adjusting unit 2A that adjusts the phase of light propagating through the waveguide D. The phase adjustment unit 2 </ b> A includes a first electrode 8 and a second electrode 9, and an electro-optic (EO) layer 10.

また、位相調整部2Aの導波方向の両端には、コア4と同一材料で構成された矩形コアあるいはリブコアを有する接続導波路(図示せず。)が接続されている。接続導波路の幅は、光損失および光反射を低減するため、導波方向に沿ってテーパ状に変化させてもよい。   In addition, a connection waveguide (not shown) having a rectangular core or a rib core made of the same material as that of the core 4 is connected to both ends of the phase adjusting unit 2A in the waveguide direction. The width of the connecting waveguide may be changed in a tapered shape along the waveguide direction in order to reduce light loss and light reflection.

第1の電極8および第2の電極9は、下部クラッド6上のコア4を挟んだ両側に設けられている。本実施形態では、例えば、コア4と第1の電極8との間およびコア4と第2の電極9との間の間隔が、それぞれ約300nmである。これらの間隔は、この値に限定されるものではない。コア4の伝搬損失を低減する必要がある場合には、これらの間隔をさらに拡げてもよい。一方、後述するポーリングに要する電圧を低減する必要がある場合には、これらの間隔をさらに狭めてもよい。これらの間隔を狭める場合には、加工精度による制約により最小幅が決まる。量産に適する光描画に基づく加エプロセスでは、現状では約100nmが最小値となる。   The first electrode 8 and the second electrode 9 are provided on both sides of the core 4 on the lower cladding 6. In the present embodiment, for example, the distance between the core 4 and the first electrode 8 and the distance between the core 4 and the second electrode 9 are about 300 nm, respectively. These intervals are not limited to this value. When it is necessary to reduce the propagation loss of the core 4, these intervals may be further increased. On the other hand, when it is necessary to reduce the voltage required for polling, which will be described later, these intervals may be further reduced. When these intervals are narrowed, the minimum width is determined by the restriction due to processing accuracy. In the heating process based on optical drawing suitable for mass production, the minimum value is about 100 nm at present.

第1の電極8および第2の電極9は、シリコン層に不純物をドーピングすることによって形成された拡散層からなる。不純物のドーピング方法としては、例えば、熱拡散(Thermal Diffusion)法やイオン注入(Ion Implantation)法などを用いることができる。不純物としては、例えばP型であれば硼素(B)、N型であればリン(P)などを用いることができる。第1の電極8および第2の電極9には、互いに同一の導電性である場合(双方ともP型もしくはN型)と、互いに異なる導電性の場合(いずれか一方がP型で他方がN型)との2通りがある。   The first electrode 8 and the second electrode 9 are formed of a diffusion layer formed by doping impurities into the silicon layer. As the impurity doping method, for example, a thermal diffusion method or an ion implantation method can be used. As the impurity, for example, boron (B) can be used for the P type, and phosphorus (P) can be used for the N type. The first electrode 8 and the second electrode 9 have the same conductivity (both P-type or N-type) and different conductivity (one is P-type and the other is N-type). Type).

ここで、本実施形態の光導波路素子1Aの製造方法では、第1の電極8および第2の電極9を形成する際に、コア4となるシリコン層と同じ層からなるシリコン層をパターニングし、パターニングされたシリコン層に不純物をドーピングすることによって、コア4と同じ高さの拡散層を形成することができる。   Here, in the manufacturing method of the optical waveguide element 1A of the present embodiment, when the first electrode 8 and the second electrode 9 are formed, a silicon layer made of the same layer as the silicon layer that becomes the core 4 is patterned, A diffusion layer having the same height as the core 4 can be formed by doping the patterned silicon layer with impurities.

この場合、第1の電極8および第2の電極9をコア4となるシリコン層と同じ層からなるシリコン層を用いて形成できるため、光導波路素子1Aを製造する際の加工が容易となる。   In this case, since the first electrode 8 and the second electrode 9 can be formed using a silicon layer made of the same layer as the silicon layer used as the core 4, processing when manufacturing the optical waveguide element 1A is facilitated.

EO層10は、例えば、ソルゲル法により塗布したニオブ酸リチウム(LN)薄膜あるいはスピンコートしたEOポリマ薄膜により形成することができる。ニオブ酸リチウムやEOポリマなどのEO材料では、直流(DC)電圧を印加して永久電気分極を制御することができる。特に、ガラス転移を生ずる材料では、ガラス転移温度よりも高温に熱した状態で直流電圧を印加して電気分極を配向させ、ガラス転移温度よりも低温に冷却して配向された電気分極を固定することにより、永久電気分極を誘起される。また、ガラス転移温度が低い(例えば摂氏150度程度)と、環境温度の上昇により永久電気分極が消滅し、所定の性能を満たせなくなる可能性がある。このため、ガラス転移温度は摂氏200度程度もしくはそれ以上であることが好ましい。   The EO layer 10 can be formed by, for example, a lithium niobate (LN) thin film applied by a sol-gel method or a spin-coated EO polymer thin film. For EO materials such as lithium niobate and EO polymers, permanent electrical polarization can be controlled by applying a direct current (DC) voltage. In particular, in a material that causes a glass transition, a DC voltage is applied in a state heated to a temperature higher than the glass transition temperature to orient the electric polarization, and it is cooled to a temperature lower than the glass transition temperature to fix the oriented electric polarization. This induces permanent electrical polarization. Further, when the glass transition temperature is low (for example, about 150 degrees Celsius), permanent electrical polarization may disappear due to an increase in environmental temperature, and predetermined performance may not be satisfied. For this reason, the glass transition temperature is preferably about 200 degrees Celsius or higher.

EO層10は、コア4の両側面および上面の少なくとも一部と、第1の電極8のコア4と対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、第2の電極9のコア4と対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆うように設けられている。本実施形態では、例えば、EO層10の幅を800nm〜2000nm、EO層10の高さを下部クラッド6の上面から400nm〜1000nmとする場合を例示する。なお、EO層10の幅及び高さについては、伝搬損失およびポーリング電圧に応じて任意に設定することができる。   The EO layer 10 is opposed to at least a part of both side surfaces and the upper surface of the core 4, at least a part of the side surface and the upper surface of the first electrode 8 facing the core 4, and the core 4 of the second electrode 9. It is provided so as to cover at least a part of the side surface and the upper surface on the side to be processed. In the present embodiment, for example, the case where the width of the EO layer 10 is 800 nm to 2000 nm and the height of the EO layer 10 is 400 nm to 1000 nm from the upper surface of the lower cladding 6 is exemplified. The width and height of the EO layer 10 can be arbitrarily set according to the propagation loss and the polling voltage.

第1の電極8は、上部クラッド7を貫通する第1の貫通電極11を介して上部クラッド7上に設けられた第1の上部電極12と電気的に接続されている。第2の電極9は、上部クラッド7を貫通する第2の貫通電極13を介して上部クラッド7上に設けられた第2の上部電極14と電気的に接続されている。EO層10は、上部クラッド7を貫通する第3の貫通電極15を介して上部クラッド7上に設けられた第3の上部電極16と電気的に接続されている。   The first electrode 8 is electrically connected to a first upper electrode 12 provided on the upper clad 7 via a first through electrode 11 penetrating the upper clad 7. The second electrode 9 is electrically connected to a second upper electrode 14 provided on the upper clad 7 via a second through electrode 13 penetrating the upper clad 7. The EO layer 10 is electrically connected to a third upper electrode 16 provided on the upper clad 7 via a third through electrode 15 penetrating the upper clad 7.

第1の貫通電極11、第2の貫通電極13及び第3の貫通電極15は、ビア(VIA)と呼ばれるものであり、上部クラッド7を貫通する孔部に、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)等の導電性材料を埋め込むことによって形成することができる。   The first through electrode 11, the second through electrode 13, and the third through electrode 15 are called vias (VIA). In a hole that penetrates the upper cladding 7, for example, aluminum (Al), copper ( It can be formed by embedding a conductive material such as Cu) or gold (Au).

第1の上部電極12、第2の上部電極14及び第3の上部電極16には、上部クラッド7上に形成された例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)等の金属膜により形成することができる。また、第3の貫通電極15については、可能であれば、EO層10の上面を被覆する面積が50%以上となるように、EO層10との接触面積を拡げて形成することが好ましい。   For the first upper electrode 12, the second upper electrode 14, and the third upper electrode 16, a metal film such as aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), etc. formed on the upper cladding 7. Can be formed. In addition, the third through electrode 15 is preferably formed with an increased contact area with the EO layer 10 so that the area covering the upper surface of the EO layer 10 is 50% or more, if possible.

位相調整部2Aは、EO層10を加熱するヒータとなる一対のヒータ電極17,18を有している。一対のヒータ電極17,18は、上部クラッド7上の第1の上部電極12および第2の上部電極14よりも外側に設けられている。第1の上部電極12および第2の上部電極14には、上部クラッド7上に形成された例えばニッケルクローム(NiCr)合金等からなる高抵抗の薄膜によって形成することができる。   The phase adjustment unit 2 </ b> A has a pair of heater electrodes 17 and 18 that serve as a heater for heating the EO layer 10. The pair of heater electrodes 17 and 18 are provided outside the first upper electrode 12 and the second upper electrode 14 on the upper clad 7. The first upper electrode 12 and the second upper electrode 14 can be formed of a high-resistance thin film made of, for example, a nickel chrome (NiCr) alloy or the like formed on the upper cladding 7.

位相調整部2Aでは、ポーリングを行う際に、これら一対のヒータ電極17,18に電流もしくは電圧を印加し、発熱させることによって、EO層10の周辺のみを局所的に加熱することが好ましい。基板3を加熱すると、導波路Dの周辺の構成部分、あるいは導波路Dと同一基板上に集積された他の光回路に接続あるいは接着された外部部品や光受光層等も加熱されるため、これらの構成要素にダメージを与える可能性がある。一方、一対のヒータ電極17,18が発熱により損傷する可能性がある場合には、基板3を同時に加熱し、ヒータ電極17,18に印加する電流あるいは電圧を低減すればよい。ただし、基板3に加える熱量は、上述の構成要素にダメージを与えないように制御する必要がある。   In the phase adjustment unit 2A, it is preferable to locally heat only the periphery of the EO layer 10 by applying current or voltage to the pair of heater electrodes 17 and 18 to generate heat when performing polling. When the substrate 3 is heated, the components around the waveguide D, or external components connected to or bonded to other optical circuits integrated on the same substrate as the waveguide D, the light receiving layer, etc. are also heated. These components can be damaged. On the other hand, when there is a possibility that the pair of heater electrodes 17 and 18 may be damaged by heat generation, the substrate 3 may be heated at the same time to reduce the current or voltage applied to the heater electrodes 17 and 18. However, the amount of heat applied to the substrate 3 needs to be controlled so as not to damage the above-described components.

光導波路素子1Aは、位相調整部2Aを周囲から熱的に隔離するギャップ部19を有している。ギャップ部19は、少なくともクラッド5を深さ方向に切り欠く一対の溝部20,21を有している。本実施形態では、一対の溝部20,21が基板3に至る深さで形成されている。また、一対の溝部20,21は、一対のヒータ電極17,18よりも外側に位置している。これにより、一対の溝部20,21は、基板3の垂直面および水平面上で位相調整部2Aを周囲から熱的に隔離している。   The optical waveguide element 1A has a gap portion 19 that thermally isolates the phase adjustment portion 2A from the surroundings. The gap portion 19 has a pair of groove portions 20 and 21 that cut out at least the cladding 5 in the depth direction. In the present embodiment, the pair of groove portions 20 and 21 are formed at a depth reaching the substrate 3. Further, the pair of groove portions 20 and 21 are located outside the pair of heater electrodes 17 and 18. Thereby, the pair of groove portions 20 and 21 thermally isolate the phase adjusting portion 2A from the surroundings on the vertical surface and the horizontal surface of the substrate 3.

さらに、ギャップ部19は、一対の溝部20,21の間に連続して基板3の一部(図1中に破線で示す領域)が除去された空隙部22を有する構成としてもよい。この場合、ギャップ部19は、位相調整部2Aが空隙部22上を跨ぐ、いわゆる吊り橋型(suspended)となることで、位相調整部2Aを熱的に隔離するのにさらに有効となる。   Furthermore, the gap portion 19 may have a gap portion 22 in which a part of the substrate 3 (a region indicated by a broken line in FIG. 1) is continuously removed between the pair of groove portions 20 and 21. In this case, the gap portion 19 is further effective in thermally isolating the phase adjustment portion 2A by being a so-called suspended bridge type (suspended) in which the phase adjustment portion 2A straddles the gap portion 22.

本実施形態の光導波路素子1Aの製造方法では、このような吊り橋型のギャップ部19を形成する際に、位相調整部2Aを挟んだ両側にクラッド5から基板3に至る深さで一対の溝部20,21をエッチングにより形成する。溝部20,21を形成する際は、例えば異方性エッチングを用いることができる。   In the manufacturing method of the optical waveguide element 1A of the present embodiment, when such a suspension bridge type gap portion 19 is formed, a pair of groove portions at a depth from the clad 5 to the substrate 3 on both sides of the phase adjustment portion 2A is formed. 20 and 21 are formed by etching. When forming the grooves 20 and 21, for example, anisotropic etching can be used.

その後、一対の溝部20,21から基板3の一部をエッチングにより選択的に除去することによって、一対の溝部20,21の間に連続した空隙部22を形成する。空隙部22を形成する際は、シリコン(Si)からなる基板3を選択的に除去するため、エッチングガスとして、例えばSFを用いた反応性イオンエッチングを好適に用いることができる。なお、本実施形態における反応性イオンエッチングの場合、一対の溝部20,21の間の領域(図1中に破線で示す領域)だけでなく、実際は一対の溝部20,21の周囲に等方的に空隙部22が拡がることになる。 Thereafter, a part of the substrate 3 is selectively removed from the pair of groove portions 20 and 21 by etching, thereby forming a continuous gap portion 22 between the pair of groove portions 20 and 21. When forming the gap 22, reactive ion etching using, for example, SF 6 can be suitably used as the etching gas in order to selectively remove the substrate 3 made of silicon (Si). In the case of reactive ion etching in the present embodiment, not only the region between the pair of groove portions 20 and 21 (the region indicated by the broken line in FIG. 1), but actually isotropic around the pair of groove portions 20 and 21. Thus, the gap portion 22 expands.

以上のような構成を有する光導波路素子1Aでは、EO層10の形成後、ポーリングによりEO層10に永久電気分極を誘起させる。また、ポーリング時には、一対のヒータ電極17,18によりEO層10を局所的に加熱する。また、ポーリング後に加熱を停止し、誘起された永久電気分極を定着させる。位相調整部2Aでは、ポーリングの時間とEO層10に印加される電圧によって、EO層10に誘起される永久電気分極の大きさを調節し、導波路Dを伝搬する光の位相を調整することができる。   In the optical waveguide element 1A having the above-described configuration, permanent electrical polarization is induced in the EO layer 10 by poling after the EO layer 10 is formed. At the time of poling, the EO layer 10 is locally heated by the pair of heater electrodes 17 and 18. In addition, the heating is stopped after poling to fix the induced permanent electric polarization. The phase adjusting unit 2A adjusts the phase of light propagating through the waveguide D by adjusting the magnitude of permanent electrical polarization induced in the EO layer 10 according to the polling time and the voltage applied to the EO layer 10. Can do.

具体的に、第1の電極8および第2の電極9が互いに同一の導電性である場合には、第3の上部電極16及び第3の貫通電極15を介してEO層10に直流電圧を印加する。一方、第1の上部電極12及び第1の貫通電極11を介して第1の電極8と、第2の上部電極14及び第2の貫通電極13を介して第2の電極9とを例えば接地することによって、ゼロ電位に保持する。この状態でポーリングを行うことができる。ポーリング後は、直流電圧の印加を解除する。   Specifically, when the first electrode 8 and the second electrode 9 have the same conductivity, a DC voltage is applied to the EO layer 10 via the third upper electrode 16 and the third through electrode 15. Apply. On the other hand, the first electrode 8 through the first upper electrode 12 and the first through electrode 11 and the second electrode 9 through the second upper electrode 14 and the second through electrode 13 are grounded, for example. By doing so, it is held at zero potential. Polling can be performed in this state. After polling, the application of the DC voltage is canceled.

第1の電極8および第2の電極9が互いに異なる導電性である場合には、第3の上部電極16及び第3の貫通電極15を省略することができる。この場合、第1の上部電極12及び第1の貫通電極11を介して第1の電極8と、第2の上部電極14及び第2の貫通電極13を介して第2の電極9との間に直流電圧を印加する。この状態でポーリングを行うことができる。ポーリング後は、直流電圧の印加を解除する。   When the first electrode 8 and the second electrode 9 have different conductivity, the third upper electrode 16 and the third through electrode 15 can be omitted. In this case, between the first electrode 8 through the first upper electrode 12 and the first through electrode 11 and between the second electrode 9 through the second upper electrode 14 and the second through electrode 13. DC voltage is applied to Polling can be performed in this state. After polling, the application of the DC voltage is canceled.

また、第1の電極8および第2の電極9が互いに同一の導電性である場合にも、第3の上部電極16及び第3の貫通電極15を省略することができる。この場合、第1の上部電極12及び第1の貫通電極11を介して第1の電極8と、第2の上部電極14及び第2の貫通電極13を介して第2の電極9との間に直流電圧を印加する。この状態でポーリングを行うことができる。ポーリング後は、直流電圧の印加を解除する。   Further, even when the first electrode 8 and the second electrode 9 have the same conductivity, the third upper electrode 16 and the third through electrode 15 can be omitted. In this case, between the first electrode 8 through the first upper electrode 12 and the first through electrode 11 and between the second electrode 9 through the second upper electrode 14 and the second through electrode 13. DC voltage is applied to Polling can be performed in this state. After polling, the application of the DC voltage is canceled.

EO層10に分極形成により永久電気分極が生ずると、生じた電界によって結晶原子自体の配置が変わるので、媒質の屈折率が変化する。これにより、コア4から浸み出した光がEO層10により影響を受けるため、コア4を伝搬する光の位相を遅らせることができる。   When permanent electric polarization occurs in the EO layer 10 due to polarization formation, the arrangement of crystal atoms changes due to the generated electric field, so that the refractive index of the medium changes. Thereby, since the light oozing out from the core 4 is affected by the EO layer 10, the phase of the light propagating through the core 4 can be delayed.

本実施形態の光導波路素子1Aでは、入射光の波長に応じてコア4の実効屈折率が変化するため、位相の微調整が必要になる場合がある。この場合、入射光の波長に応じて、第1の上部電極12と第2の上部電極14と第3の上部電極16とのうち少なくとも1つの上部電極から電圧を印加し、その電圧を調整する。このとき、EO層10に電界が加わることによって、分極した結晶原子の配置がさらに歪むため、媒質の屈折率を電気的に調節することができる。(なお、分極により屈折率が大きくなるか又は小さくなるかについては、その構造に依存する。)これにより、位相の微調整が可能である。   In the optical waveguide element 1A of the present embodiment, the effective refractive index of the core 4 changes according to the wavelength of incident light, and therefore fine adjustment of the phase may be necessary. In this case, a voltage is applied from at least one of the first upper electrode 12, the second upper electrode 14, and the third upper electrode 16 according to the wavelength of incident light, and the voltage is adjusted. . At this time, by applying an electric field to the EO layer 10, the arrangement of polarized crystal atoms is further distorted, so that the refractive index of the medium can be electrically adjusted. (Whether the refractive index is increased or decreased by polarization depends on the structure.) Thereby, fine adjustment of the phase is possible.

また、本実施形態の光導波路素子1Aでは、温度変動による位相の微調整も同様に可能である。ポリマ材料は半導体および絶縁体とは逆の屈折率の温度依存性を有するため、実効屈折率の温度変化を低減でき、温度変動による位相の微調整を不要もしくは低減できるという利点がある。   Further, in the optical waveguide element 1A of the present embodiment, fine adjustment of the phase due to temperature fluctuation is possible as well. Since the polymer material has the temperature dependence of the refractive index opposite to that of the semiconductor and the insulator, there is an advantage that the temperature change of the effective refractive index can be reduced and the fine adjustment of the phase due to the temperature variation can be unnecessary or reduced.

本実施形態の光導波路素子1Aでは、上述したEO層10が、コア4の両側面および上面の少なくとも一部と、第1の電極8のコア4と対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、第2の電極9のコア4と対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆う構成となっている。   In the optical waveguide device 1A of the present embodiment, the EO layer 10 described above includes at least a part of both side surfaces and the upper surface of the core 4, and at least a part of the side surface and the upper surface of the first electrode 8 facing the core 4. And at least a part of the side surface and the upper surface of the second electrode 9 facing the core 4.

この構成の場合、コア4の周辺、すなわちコア4から浸み出した導波光の強度が強い領域に永久電気分極が効率的に誘起されることによって電界が集中し、結晶原子自体の配置が変わるため屈折率が変化する。また、第1の電極8および第2の電極9の上面の一部を覆う位置までEO層10が拡張されることによって、EO層10の上面を平坦化することが容易となるため、加工精度を向上することができる。さらに、EO層10の両側面が第1の電極8および第2の電極9のコア4と対面する側の側面よりも離れているため、EO層10の両側面を介した放電が生ずる可能性が低減される。これにより、位相調整部2Aの放電による破壊の可能性を低減することができる。   In the case of this configuration, the electric field concentrates in the periphery of the core 4, that is, in the region where the intensity of the guided light oozing out from the core 4 is strong, thereby concentrating the electric field and changing the arrangement of the crystal atoms themselves. Therefore, the refractive index changes. Further, since the EO layer 10 is expanded to a position covering a part of the upper surfaces of the first electrode 8 and the second electrode 9, it becomes easy to flatten the upper surface of the EO layer 10. Can be improved. Further, since both side surfaces of the EO layer 10 are separated from the side surfaces facing the core 4 of the first electrode 8 and the second electrode 9, there is a possibility that discharge occurs through both side surfaces of the EO layer 10. Is reduced. Thereby, the possibility of destruction by the discharge of the phase adjusting unit 2A can be reduced.

また、本実施形態の光導波路素子1Aでは、上述したEO層10を加熱するヒータ電極17,18を設け、このヒータ電極17,18の外側に位相調整部2Aを周囲から熱的に隔離するギャップ部19を設けた構成となっている。この構成の場合、位相調整部2Aを局所的に加熱するのに適した構成とすることが可能である。   Further, in the optical waveguide element 1A of the present embodiment, the heater electrodes 17 and 18 for heating the EO layer 10 described above are provided, and the gap for thermally isolating the phase adjusting unit 2A from the surroundings outside the heater electrodes 17 and 18. The configuration is provided with the portion 19. In the case of this configuration, it is possible to adopt a configuration suitable for locally heating the phase adjustment unit 2A.

さらに、本実施形態の光導波路素子1Aでは、上述した吊り橋型のギャップ部19を設けることで、位相調整部2Aの両側部が一対の溝部20,21により熱的に隔離され、位相調整部2Aの下部が空隙部22により熱的に隔離された構成となっている。この構成の場合、位相調整部2Aを熱的に隔離するのにさらに有効となる。   Furthermore, in the optical waveguide element 1A of the present embodiment, by providing the suspension bridge type gap portion 19 described above, both side portions of the phase adjustment portion 2A are thermally isolated by the pair of grooves 20 and 21, and the phase adjustment portion 2A. The lower part is thermally isolated by the gap 22. In this configuration, it is further effective to thermally isolate the phase adjusting unit 2A.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態として、例えば図2および図3(a),(b)に示す光導波路素子1Bについて説明する。なお、図2は、光導波路素子1Bにおける位相調整部2Bの構成を示す断面模式図である。図3(a)は、図2に示す位相調整部2Bの第1の電極8の延長方向に沿った断面模式図である。図3(b)は、図2に示す位相調整部2Bの第2の電極9の延長方向に沿った断面模式図である。また、以下の説明では、上記光導波路素子1Aと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
[Second Embodiment]
Next, as a second embodiment of the present invention, for example, an optical waveguide element 1B shown in FIG. 2 and FIGS. 3A and 3B will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the phase adjusting unit 2B in the optical waveguide element 1B. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view along the extending direction of the first electrode 8 of the phase adjusting unit 2B shown in FIG. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view along the extending direction of the second electrode 9 of the phase adjusting unit 2B shown in FIG. Moreover, in the following description, about the site | part equivalent to the said optical waveguide element 1A, while omitting description, the same code | symbol shall be attached | subjected in drawing.

光導波路素子1Bは、図2に示すように、上記一対のヒータ電極17,18を省略する代わりに、第1の電極8および第2の電極9にヒータ(電気抵抗体)としての機能を持たせた構成である。   As shown in FIG. 2, the optical waveguide element 1B has a function as a heater (electric resistor) in the first electrode 8 and the second electrode 9 instead of omitting the pair of heater electrodes 17 and 18. It is the structure which made it.

具体的に、第1の電極8は、図2および図3(a)に示すように、上部クラッド7を貫通する第1の貫通電極23を介して上部クラッド7上に設けられた第1の上部電極24と電気的に接続されている。また、第1の電極8は、上部クラッド7を貫通する第4の貫通電極25を介して上部クラッド7上に設けられた第4の上部電極26と電気的に接続されている。第1の上部電極24及び第1の貫通電極23と第4の上部電極26及び第4の貫通電極25とは、第1の電極8の延長方向において互いに離間して配置されている。   Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3A, the first electrode 8 is a first electrode provided on the upper cladding 7 through a first through electrode 23 that penetrates the upper cladding 7. The upper electrode 24 is electrically connected. The first electrode 8 is electrically connected to a fourth upper electrode 26 provided on the upper clad 7 through a fourth through electrode 25 penetrating the upper clad 7. The first upper electrode 24 and the first through electrode 23, the fourth upper electrode 26 and the fourth through electrode 25 are arranged apart from each other in the extending direction of the first electrode 8.

同様に、第2の電極9は、図2および図3(b)に示すように、上部クラッド7を貫通する第2の貫通電極27を介して上部クラッド7上に設けられた第2の上部電極28と電気的に接続されている。また、第2の電極9は、上部クラッド7を貫通する第5の貫通電極29を介して上部クラッド7上に設けられた第5の上部電極30と電気的に接続されている。第2の上部電極28及び第2の貫通電極27と第5の上部電極30及び第5の貫通電極29とは、第2の電極9の延長方向において互いに離間して配置されている。   Similarly, as shown in FIG. 2 and FIG. 3B, the second electrode 9 has a second upper portion provided on the upper cladding 7 through a second through electrode 27 that penetrates the upper cladding 7. It is electrically connected to the electrode 28. The second electrode 9 is electrically connected to a fifth upper electrode 30 provided on the upper clad 7 via a fifth through electrode 29 penetrating the upper clad 7. The second upper electrode 28 and the second through electrode 27, and the fifth upper electrode 30 and the fifth through electrode 29 are spaced apart from each other in the extending direction of the second electrode 9.

以上のような構成を有する光導波路素子1Bでは、第1の上部電極24と第4の上部電極26との間に電圧が印加されて第1の電極8に電流が流れることによって、第1の電極8が発熱する。同様に、第2の上部電極28と第5の上部電極30との間に電圧が印加されて第2の電極9に電流が流れることによって、第2の電極9が発熱する。これにより、EO層10を加熱することができる。   In the optical waveguide element 1B having the above-described configuration, a voltage is applied between the first upper electrode 24 and the fourth upper electrode 26 and a current flows through the first electrode 8, whereby the first The electrode 8 generates heat. Similarly, when a voltage is applied between the second upper electrode 28 and the fifth upper electrode 30 and a current flows through the second electrode 9, the second electrode 9 generates heat. Thereby, the EO layer 10 can be heated.

したがって、位相調整部2Bでは、ポーリングを行う際に、第1の電極8および第2の電極9を発熱させることによって、EO層10の周辺のみを局所的に加熱することができる。また、第3の上部電極16及び第3の貫通電極15を介してEO層10に直流電圧を印加する。もしくは、第1の電極8と第2の電極9との間に直流電圧差を発生させる。これにより、ポーリングを行うことができる。   Therefore, in the phase adjustment unit 2B, when the polling is performed, only the periphery of the EO layer 10 can be locally heated by causing the first electrode 8 and the second electrode 9 to generate heat. Further, a DC voltage is applied to the EO layer 10 through the third upper electrode 16 and the third through electrode 15. Alternatively, a DC voltage difference is generated between the first electrode 8 and the second electrode 9. Thereby, polling can be performed.

以上のように、本実施形態の光導波路素子1Bでは、上記の構成以外は上記光導波路素子1Aと基本的に同じ構成であるため、上記光導波路素子1Aと同様の効果を得ることが可能である。一方、本実施形態の光導波路素子1Bでは、上記一対のヒータ電極17,18を省略することによって、より簡便な構成による効率の高いEO層10に対する局所加熱が可能となる。   As described above, since the optical waveguide element 1B of the present embodiment has basically the same configuration as the optical waveguide element 1A except for the above configuration, it is possible to obtain the same effect as the optical waveguide element 1A. is there. On the other hand, in the optical waveguide device 1B of the present embodiment, by omitting the pair of heater electrodes 17 and 18, the EO layer 10 with high efficiency can be locally heated with a simpler configuration.

以上のように、本実施形態によれば、大容量かつ高速でデータ転送を行う光ファイバ通信において、低消費電力での光波の位相制御を可能とし、集積化に適する光導波路素子1A,1Bを提供することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, the optical waveguide elements 1A and 1B that are capable of controlling the phase of a light wave with low power consumption and suitable for integration in optical fiber communication that performs large-capacity and high-speed data transfer. It is possible to provide.

また、本実施形態では、EO層10を用いて消費電力を低減するとともに、ワイヤボンディング、外部光部品の接着、および受光部との集積化に適した局所加熱を可能とし、かつ低電圧のポーリングを可能とした光導波路素子1A,1Bを構成することにより、低消費電力で、集積化が容易であり、量産に適し、なおかつ信頼性の高い集積回路を構成することが可能である。   In this embodiment, the EO layer 10 is used to reduce power consumption, enable local heating suitable for wire bonding, adhesion of external optical components, and integration with a light receiving unit, and low voltage polling. By configuring the optical waveguide elements 1A and 1B that enable the above, it is possible to configure an integrated circuit with low power consumption, easy integration, suitable for mass production, and high reliability.

なお、本実施形態の光導波路素子1A,1Bは、EO効果を用いた位相シフタとして、熱光学(TO)効果を用いた位相シフタと直列に接続することも可能である。TO効果ではEO効果よりも位相変化が大きく、導波路長を短縮できる場合がある。よって、伝搬損失を低減すること、あるいはフットプリントを低減することが求められる場合には、両方の位相シフタを直列に接続して利用することも有効である。   The optical waveguide elements 1A and 1B of the present embodiment can be connected in series with a phase shifter using a thermo-optic (TO) effect as a phase shifter using an EO effect. In the TO effect, the phase change is larger than that in the EO effect, and the waveguide length may be shortened. Therefore, when it is required to reduce the propagation loss or the footprint, it is also effective to connect both phase shifters in series.

(光受信回路)
次に、本発明の実施形態に係る光受信回路について説明する。
光受信回路において、信号光が伝搬する導波路および局発光が伝搬する導波路は、各々1つの入射導波路から複数の導波路に分岐する。このように分岐する導波路が交差部を有しない構成とするためには、信号光が伝搬する導波路と局発光が伝搬する導波路とは、受光部に関して互いに反対側を経由させる必要がある。受光部から出力される電気信号を取り出す際、損失および波形劣化を抑制するためには、チップ上から外に出力を取り出すための電極(例えばワイヤボンディング用の電極パッド)は、チップ端に隣接して設けることが好ましい。そして、受光部と電極パッドとの間は、金属電極で接続される。したがって、当該導波路は金属電極の下を通過することがあり得る。
(Optical receiver circuit)
Next, the optical receiver circuit according to the embodiment of the present invention will be described.
In the optical receiving circuit, a waveguide through which signal light propagates and a waveguide through which local light propagates branch from one incident waveguide to a plurality of waveguides. In order to have a configuration in which the waveguide that branches in this way does not have an intersection, the waveguide through which the signal light propagates and the waveguide through which the local light propagates must pass through opposite sides with respect to the light receiving unit. . When taking out an electric signal output from the light receiving unit, in order to suppress loss and waveform deterioration, an electrode (for example, an electrode pad for wire bonding) for taking out the output from on the chip is adjacent to the chip end. It is preferable to provide them. And between a light-receiving part and an electrode pad is connected with the metal electrode. Therefore, the waveguide can pass under the metal electrode.

本実施形態の光受信回路には、第1の実施形態の光導波路素子1Aまたは第2の実施形態の光導波路素子1Bを用いることができる。光導波路素子に使用される導波路は、導波路のコアがシリコン(Si)、導波路のクラッドがシリカ(SiO)からなるシリコン導波路であることが好ましい。シリコン導波路は、高屈折率差導波路である。高屈折率差導波路では伝搬光がコアに強く閉じ込められる。このため、金属電極からコアまでの距離(深さ)が1μm以上であれば、金属電極の影響は無視(実用可能な程度に抑制)でき、金属電極中の伝導電子による伝搬光の吸収は無視できる。 In the optical receiver circuit of this embodiment, the optical waveguide device 1A of the first embodiment or the optical waveguide device 1B of the second embodiment can be used. The waveguide used for the optical waveguide element is preferably a silicon waveguide in which the core of the waveguide is made of silicon (Si) and the cladding of the waveguide is made of silica (SiO 2 ). The silicon waveguide is a high refractive index difference waveguide. In the high refractive index difference waveguide, propagating light is strongly confined in the core. Therefore, if the distance (depth) from the metal electrode to the core is 1 μm or more, the influence of the metal electrode can be ignored (suppressed to a practical level), and the absorption of the propagation light by the conduction electrons in the metal electrode is ignored. it can.

基板型光導波路素子は、ウエファ上に導波路を形成したのち、ウエファから多数のチップを切り出すことにより生産性良く製造することができる。ウエファからチップを切り出す際の衝撃やチップ端からのひずみの影響を回避するため、導波路のコアはチップ端から50μm以上離しておくことが好ましい。また、ワイヤボンディングの際、ワイヤを金属バッドに接合するため、半田を溶融させる工程がある。この際、超音波または熱の衝撃による導波路の損傷を回避するため、導波路のコアは、ワイヤボンディング用の電極パッドの直下を避けて配置することが好ましい。   The substrate-type optical waveguide element can be manufactured with high productivity by forming a waveguide on a wafer and then cutting a large number of chips from the wafer. In order to avoid the impact of cutting the chip from the wafer and the effect of distortion from the chip end, the core of the waveguide is preferably separated from the chip end by 50 μm or more. Further, there is a step of melting solder in order to join the wire to the metal pad during wire bonding. At this time, in order to avoid damage to the waveguide due to the impact of ultrasonic waves or heat, it is preferable that the core of the waveguide is disposed so as to avoid being directly below the electrode pad for wire bonding.

光受信回路で用いられる偏波分離のための光回路では、偏波分離用の導波路分岐部(偏波分離部)の後方の二つの導波路のうち、TM偏波の光が伝搬する導波路に偏波回転導波路(偏波回転部)を接続し、TM偏波をTE偏波に回転させる。このような偏波分離回路は、TE偏波およびTM偏波を分離して二つの導波路に伝搬させる偏波分離部と、分離されたTM偏波をTE偏波に回転させる偏波回転部とを含む。偏波回転により、偏波分離回路から出力される信号光は、二つともTE偏波になる。このため、分離後の90度ハイブリッド回路は二つともTE偏波に対して機能するよう設計することができる。これにより、各々の90度ハイブリッド回路に共通の構成を適用できるため、従来技術(TM偏波のまま処理する場合)と比較して設計は簡便になる。   In an optical circuit for polarization separation used in an optical receiver circuit, a TM polarization light propagating among two waveguides behind a polarization separation waveguide branching section (polarization separation section) is transmitted. A polarization rotation waveguide (polarization rotation unit) is connected to the waveguide, and TM polarization is rotated to TE polarization. Such a polarization separation circuit includes a polarization separation unit that separates a TE polarization and a TM polarization and propagates them to two waveguides, and a polarization rotation unit that rotates the separated TM polarization to a TE polarization. Including. Due to the polarization rotation, the two signal lights output from the polarization separation circuit become TE polarized waves. For this reason, both 90 degree hybrid circuits after separation can be designed to function with respect to TE polarization. As a result, a common configuration can be applied to each 90-degree hybrid circuit, so that the design is simple compared with the conventional technique (when processing is performed with TM polarization).

コンパクト且つプラガブルな光トランシーバに光受信回路を内蔵するためには、信号光および局発光が光受信回路に入力される光入力端と、光受信回路から電気信号を取り出す出力パッドとは、各々チップの反対側に配置することが好ましい。異なる偏波間での出力電気信号のスキューを低減するため、異なる偏波間での光信号および電気信号の伝搬時間差を解消するように導波路を配置することが好ましい。上述のように偏波回転をした場合、異なる偏波が分離された後の光信号に対しては、TE偏波のみの特性が関与する。このため、伝搬時間差は導波路配置のみに依存するので、容易に伝搬時間差を見積もることができる。   In order to incorporate an optical receiving circuit in a compact and pluggable optical transceiver, an optical input terminal into which signal light and local light are input to the optical receiving circuit, and an output pad for extracting an electric signal from the optical receiving circuit are each a chip. It is preferable to arrange on the opposite side. In order to reduce the skew of the output electric signal between the different polarizations, it is preferable to arrange the waveguide so as to eliminate the propagation time difference between the optical signal and the electric signal between the different polarizations. When the polarization rotation is performed as described above, the characteristic of only the TE polarization is involved in the optical signal after the different polarizations are separated. For this reason, since the propagation time difference depends only on the waveguide arrangement, the propagation time difference can be easily estimated.

光受信回路に入力される光を光ファイバで伝搬させる場合、光トランシーバのパッケージには、光受信回路チップと光ファイバとの接続部を収容する高さが求められる。パッケージの高さを低減するためには、光受信回路チップの端面から基板面に平行に光(信号光および局発光の各々)を入力するよう、光ファイバを設置することが好ましい。光入力端と電気信号の出力パッドを各々光受信回路チップの反対側に設けるためには、信号光を入力する光入力端および局発光を入力する光入力端は、チップの同一の端面に配置することが好ましい。   When light input to the optical receiving circuit is propagated through an optical fiber, the optical transceiver package is required to have a height that accommodates the connection between the optical receiving circuit chip and the optical fiber. In order to reduce the height of the package, it is preferable to install an optical fiber so that light (each of signal light and local light) is input in parallel to the substrate surface from the end face of the optical receiving circuit chip. In order to provide an optical input terminal and an electrical signal output pad on opposite sides of the optical receiver circuit chip, the optical input terminal for inputting signal light and the optical input terminal for inputting local light are arranged on the same end surface of the chip. It is preferable to do.

本実施形態の光受信回路において、光ハイブリッド回路は少なくとも次の要素を含む。
(1)信号光を第1の信号光伝搬用導波路および第2の信号光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第1の光分岐部。
(2)局発光を第1の局発光伝搬用導波路および第2の局発光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第2の光分岐部。
(3)第1の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と第1の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第1の光合波部。
(4)第2の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と第2の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第2の光合波部。
(5)第1の局発光伝搬用導波路および第2の局発光伝搬用導波路のいずれか一方または両方に設けられた位相調整部。
In the optical receiver circuit of this embodiment, the optical hybrid circuit includes at least the following elements.
(1) A first light branching section that branches signal light to the first signal light propagation waveguide and the second signal light propagation waveguide to propagate.
(2) A second optical branching unit for branching and propagating the local light to the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide.
(3) A first optical multiplexing unit that combines the signal light propagating through the first signal light propagation waveguide and the local light propagating through the first local light propagation waveguide to interfere with each other.
(4) A second optical multiplexing unit that multiplexes the signal light propagating through the second signal light propagation waveguide and the local light propagating through the second local light propagation waveguide to interfere with each other.
(5) A phase adjusting unit provided in one or both of the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide.

この光ハイブリッド回路によれば、位相調整部において二つの局発光伝搬用導波路に分岐して伝搬される局発光に所定の位相差(例えば90度=π/2ラジアン)を与えることができる。さらに、信号光と局発光とを光合波器で干渉させることにより、干渉光を出力することができる。各々の光合波部は、一般に差動信号として二つの干渉光を出力する。   According to this optical hybrid circuit, a predetermined phase difference (for example, 90 degrees = π / 2 radians) can be given to the local light that is branched and propagated to the two local light propagation waveguides in the phase adjustment unit. Furthermore, interference light can be output by causing signal light and local light to interfere with each other using an optical multiplexer. Each optical multiplexer generally outputs two interference lights as differential signals.

光合波部から出力される干渉光を受光するため、受光部が設けられる。受光部は、例えば受光器、光電変換素子等である。受光部は、光信号を電気信号に変換して出力する。受光部から出力される電気信号を伝搬する電極は、光導波路素子の上に設けることができる。このため、光導波路素子に含まれる導波路および光分岐部の一部は、電気信号を伝搬する電極の下方を通過することがある。   A light receiving portion is provided to receive the interference light output from the optical multiplexing portion. The light receiving unit is, for example, a light receiver, a photoelectric conversion element, or the like. The light receiving unit converts the optical signal into an electrical signal and outputs the electrical signal. An electrode for propagating an electrical signal output from the light receiving unit can be provided on the optical waveguide element. For this reason, a part of the waveguide and the optical branching portion included in the optical waveguide element may pass below the electrode that propagates the electric signal.

光導波路素子において、導波路が交差部を有しない構成とするためには、次の要件を満たすことが好ましい。
(A)第2の光分岐部における局発光の伝搬方向が、第1の光分岐部における信号光の伝搬方向に対向するように、第1の光分岐部および第2の光分岐部が配置される。
(B)第2の光合波部における出力光の伝搬方向が、第1の光合波部における出力光の伝搬方向と揃うように、第1の光合波部および第2の光合波部が配置される。
In the optical waveguide device, it is preferable to satisfy the following requirements in order to make the waveguide have no crossing portion.
(A) The first optical branching unit and the second optical branching unit are arranged so that the propagation direction of the local light in the second optical branching unit faces the propagation direction of the signal light in the first optical branching unit. Is done.
(B) The first optical multiplexing unit and the second optical multiplexing unit are arranged so that the propagation direction of the output light in the second optical multiplexing unit is aligned with the propagation direction of the output light in the first optical multiplexing unit. The

(A)の要件を満たすことにより、第1の光分岐部から二つの信号光伝搬用導波路が分岐する方向と、第2の光分岐部から二つの局発光伝搬用導波路が分岐する方向とが、互いに反対になる。すると、二つの信号光伝搬用導波路の間隔が離れた領域に、局発光伝搬用導波路を配置することができる。したがって、導波路を交差させることなく、局発光伝搬用導波路の出射端を、信号光伝搬用導波路の出射端に近づけることができる。   By satisfying the requirement (A), two signal light propagation waveguides are branched from the first optical branching unit, and two local light propagation waveguides are branched from the second optical branching unit. Are opposite to each other. Then, the local light propagation waveguide can be arranged in a region where the distance between the two signal light propagation waveguides is separated. Therefore, the exit end of the local light propagation waveguide can be brought close to the exit end of the signal light propagation waveguide without crossing the waveguides.

(B)の要件を満たすことにより、光合波器に対して、信号光伝搬用導波路と局発光伝搬用導波路とを同じ側にある入射端から入射させることができる。また、光合波器において、入射端とは反対側に出射端を設け、出射端に受光部を接続することができる。したがって、例えば2×2分岐の光干渉計を用いて干渉光を生成することができる。   By satisfying the requirement (B), the signal light propagation waveguide and the local light propagation waveguide can be incident on the optical multiplexer from the incident end on the same side. In the optical multiplexer, an exit end can be provided on the side opposite to the entrance end, and a light receiving unit can be connected to the exit end. Therefore, for example, interference light can be generated using a 2 × 2 branch optical interferometer.

交差部を有しない導波路は、少なくとも、第1の信号光伝搬用導波路、第2の信号光伝搬用導波路、第1の局発光伝搬用導波路および第2の局発光伝搬用導波路である。これらの導波路を含む、光導波路素子において信号光および局発光のいずれか一方または両方が伝搬されるすべての導波路が、基板に対する平面視で互いに重ならないように配置されることが好ましい。   The waveguide having no intersection is at least a first signal light propagation waveguide, a second signal light propagation waveguide, a first local light propagation waveguide, and a second local light propagation waveguide. It is. It is preferable that all the waveguides including either of these waveguides, in which one or both of the signal light and the local light are propagated in the optical waveguide device, are arranged so as not to overlap each other in plan view with respect to the substrate.

(A)および(B)の要件を満たすように信号光伝搬用導波路および局発光伝搬用導波路を配置するためには、伝搬方向が信号光伝搬用導波路と揃うように局発光伝搬用導波路を180度程度曲げる構成、伝搬方向が局発光伝搬用導波路と揃うように信号光伝搬用導波路を180度程度曲げる構成、信号光伝搬用導波路および局発光伝搬用導波路を各々90度程度、あるいは他の角度だけ曲げる構成等が挙げられる。信号光の損失を抑制するためには、信号光の伝搬方向の変化はなるべく小さくして、局発光の伝搬方向を大きく変化させることが好ましい。例えば、局発光伝搬用導波路が光合波部の側方を経由した後、180度曲がり部を介して当該光合波部に接続される構造が挙げられる。   In order to arrange the signal light propagation waveguide and the local light propagation waveguide so as to satisfy the requirements of (A) and (B), the local light propagation waveguide is arranged so that the propagation direction is aligned with the signal light propagation waveguide. A configuration in which the waveguide is bent by about 180 degrees, a configuration in which the signal light propagation waveguide is bent by about 180 degrees so that the propagation direction is aligned with the local light propagation waveguide, and the signal light propagation waveguide and the local light propagation waveguide are each The structure etc. which bend only about 90 degree | times or another angle are mentioned. In order to suppress the loss of signal light, it is preferable to change the propagation direction of the signal light as much as possible while changing the propagation direction of the signal light as small as possible. For example, a structure in which the local light propagation waveguide passes through the side of the optical multiplexing unit and then is connected to the optical multiplexing unit via a 180-degree bent portion.

局発光が伝搬する光分岐部(第2の光分岐部)は、各々の受光部に対して、各々の光合波部とは反対側に設けられていることが好ましい。つまり、光合波部の入射端に対する光の伝搬方向に沿う方向において、受光部が各々の光合波部と第2の光分岐部との間に配置されることが好ましい。これにより、第2の光分岐部は、光合波部の出射端と受光部とを接続する接続導波路の長さに比べて、第2の光分岐部と光合波部との距離が長くなるように短く配置される。一つの光合波部が二つの局発光伝搬用導波路の間に配置される場合にも、これらの囲む内側に、当該光合波部と接続される受光部を容易に配置することができる。例えば図4(詳しくは後述する。)において、光分岐部121と光合波部109の間に受光部110および111が配置されている。光分岐部121から延びる二つの接続導波路141および142は、光合波部109と受光部110および111の領域を避けるように迂回して配置される。   It is preferable that the optical branching portion (second optical branching portion) through which local light propagates is provided on the opposite side of each optical multiplexing portion with respect to each light receiving portion. That is, it is preferable that the light receiving unit is disposed between each optical multiplexing unit and the second optical branching unit in the direction along the light propagation direction with respect to the incident end of the optical multiplexing unit. As a result, the distance between the second optical branching unit and the optical multiplexing unit is longer in the second optical branching unit than the length of the connection waveguide connecting the emission end of the optical multiplexing unit and the light receiving unit. So as to be arranged short. Even when one optical multiplexing unit is arranged between two waveguides for local light propagation, the light receiving unit connected to the optical multiplexing unit can be easily arranged inside these. For example, in FIG. 4 (details will be described later), light receiving portions 110 and 111 are arranged between the optical branching portion 121 and the optical multiplexing portion 109. The two connection waveguides 141 and 142 extending from the optical branching unit 121 are arranged so as to avoid the regions of the optical multiplexing unit 109 and the light receiving units 110 and 111.

信号光の二つの偏波成分に信号を多重化した場合、上述の光ハイブリッド回路および受光部を含んで構成される処理部(例えば図4の符号150,151)が、偏波成分の各々に対して用意される。処理部は、第1の光分岐部と、第2の光分岐部と、第1の光合波部と、第2の光合波部と、第1の受光部と、第2の受光部と、位相調整部とを含む。信号光に含まれる二つの偏波成分は、各々の光ハイブリッド回路に入射される前に、偏波分離回路により分離される。   When the signal is multiplexed with the two polarization components of the signal light, the processing unit (for example, reference numerals 150 and 151 in FIG. 4) including the optical hybrid circuit and the light receiving unit described above is provided for each polarization component. Prepared for. The processing unit includes a first optical branching unit, a second optical branching unit, a first optical multiplexing unit, a second optical multiplexing unit, a first light receiving unit, a second light receiving unit, And a phase adjustment unit. The two polarization components included in the signal light are separated by the polarization separation circuit before entering the respective optical hybrid circuits.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態として、例えば図4〜図8に示す光受信回路101について説明する。なお、図4は、光受信回路101を構成する光導波路素子の単一水平面上での模式的構成を示す。
[Third Embodiment]
Next, as a third embodiment of the present invention, for example, an optical receiver circuit 101 shown in FIGS. 4 to 8 will be described. FIG. 4 shows a schematic configuration on a single horizontal plane of the optical waveguide element constituting the optical receiving circuit 101.

信号光は入射光として入射導波路126の一端(入射端)から入射される。入射導波路126の他端(出射端)は偏波分離回路102の入射端に接続される。偏波分離回路102は二つの出射端を有する。これらの出射端には、接続導波路127および128各々の一端が接続される。   The signal light is incident as incident light from one end (incident end) of the incident waveguide 126. The other end (outgoing end) of the incident waveguide 126 is connected to the incident end of the polarization separation circuit 102. The polarization separation circuit 102 has two emission ends. One end of each of the connection waveguides 127 and 128 is connected to these emission ends.

偏波分離回路102は、図5(a)および図5(b)のように、二通りの構成がある。図5(a)の構成では、偏波分離回路102は、偏波分離部201および偏波回転部202を含む。偏波分離回路102の入射端は偏波分離部201の入射端である。偏波分離部201の二つの出射端には接続導波路127および200各々の一端(入射端)が接続される。偏波回転部202は偏波分離部201の後段に設けられ、偏波回転部202の入射端は接続導波路200の他端(出射端)に接続される。偏波分離回路102の出射端の一つは、偏波分離部201の二つの出射端のうち、接続導波路127に接続された出射端である。偏波分離回路102の出射端の他の一つは、偏波回転部202の出射端である。ここで、偏波分離部201と偏波回転部202との間を接続する接続導波路200を接続導波路128の一部と考えれば、接続導波路128中に偏波回転部202が挿入されると理解することもできる。   The polarization separation circuit 102 has two configurations as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). In the configuration of FIG. 5A, the polarization separation circuit 102 includes a polarization separation unit 201 and a polarization rotation unit 202. The incident end of the polarization separation circuit 102 is the incident end of the polarization separation unit 201. One end (incident end) of each of the connection waveguides 127 and 200 is connected to the two emission ends of the polarization separation unit 201. The polarization rotation unit 202 is provided in the subsequent stage of the polarization separation unit 201, and the incident end of the polarization rotation unit 202 is connected to the other end (output end) of the connection waveguide 200. One of the output ends of the polarization separation circuit 102 is an output end connected to the connection waveguide 127 among the two output ends of the polarization separation unit 201. The other exit end of the polarization separation circuit 102 is the exit end of the polarization rotation unit 202. Here, if the connection waveguide 200 connecting the polarization separation unit 201 and the polarization rotation unit 202 is considered as a part of the connection waveguide 128, the polarization rotation unit 202 is inserted into the connection waveguide 128. It can also be understood.

図5(b)の構成では、偏波分離回路102は、偏波回転部203および偏波分離部204を含む。偏波回転部203は偏波分離部204の前段に挿入される。偏波分離回路102の入射端は偏波回転部203の入射端である。偏波回転部203の出射端は接続導波路205の一端(入射端)に接続され、接続導波路205の他端(出射端)は偏波分離部204の入射端に接続される。ここで、偏波回転部203および偏波分離部204との間を接続する接続導波路205を入射導波路126の一部と考えれば、入射導波路126中に偏波回転部203が挿入されると理解することもできる。偏波分離部204の二つの出射端には接続導波路127および128各々の一端(入射端)が接続される。偏波分離回路102の二つの出射端は、偏波分離部204の二つの出射端である。   In the configuration of FIG. 5B, the polarization separation circuit 102 includes a polarization rotation unit 203 and a polarization separation unit 204. The polarization rotation unit 203 is inserted before the polarization separation unit 204. The incident end of the polarization separation circuit 102 is the incident end of the polarization rotation unit 203. The output end of the polarization rotating unit 203 is connected to one end (incident end) of the connection waveguide 205, and the other end (output end) of the connection waveguide 205 is connected to the incident end of the polarization separation unit 204. Here, assuming that the connecting waveguide 205 connecting the polarization rotating unit 203 and the polarization separating unit 204 is a part of the incident waveguide 126, the polarization rotating unit 203 is inserted into the incident waveguide 126. It can also be understood. One end (incident end) of each of the connection waveguides 127 and 128 is connected to the two output ends of the polarization separation unit 204. Two exit ends of the polarization separation circuit 102 are two exit ends of the polarization separation unit 204.

各々の偏波分離回路102の構成において、入射光のTE偏波成分がTE偏波の導波光として接続導波路127の一端(入射端)が接続された出射端より出射される。入射光のTM偏波成分は、TE偏波成分に変換され、TE偏波の導波光として接続導波路128の一端が接続された出射端より出射される。TE偏波とは、電界が基板(図7(b)の符号401参照)の上平面と平行である直線偏波状態を指し、TM偏波とは、磁界が基板の上平面と平行である直線偏波状態を指す。以下の説明では、基板の上平面と平行である方向を水平方向と定義し、基板の上平面と直交する方向を垂直方向と定義する。幅は水平方向で計測され、高さは垂直方向で計測される。図4〜図8は紙面が水平方向となるように作成されている。   In each configuration of the polarization separation circuit 102, the TE polarization component of the incident light is emitted from the exit end to which one end (incident end) of the connection waveguide 127 is connected as TE polarized light. The TM polarization component of the incident light is converted into a TE polarization component and emitted from the exit end to which one end of the connection waveguide 128 is connected as TE polarization light. TE polarization refers to a linear polarization state in which the electric field is parallel to the upper plane of the substrate (see reference numeral 401 in FIG. 7B), and TM polarization refers to a magnetic field parallel to the upper plane of the substrate. Refers to the state of linear polarization. In the following description, a direction parallel to the upper plane of the substrate is defined as a horizontal direction, and a direction orthogonal to the upper plane of the substrate is defined as a vertical direction. The width is measured in the horizontal direction and the height is measured in the vertical direction. 4 to 8 are created so that the paper surface is horizontal.

図5(a)の構成では、偏波分離部201には、例えば、参考文献1(IEEE Photonics Technology Letters vol.17,no.1,pp.100−102,2005)に開示されている、リブ導波路で構成された方向性結合器を用いることができる。寸法の一例として、リブ導波路のコア頂上部の幅は500nm、コア底面からコア頂上部までの高さは220nm、導波路間の間隙(ギャップ)は300nm、方向性結合器の結合長は300μmとする例が挙げられる。偏波回転部202には、非対称リブ導波路を用いることができる(例えば未公開の特願2013−135492参照)。偏波回転部202の入射端に入射されたTM偏波の導波光は、90度偏波が回転し、TE偏波の導波光に変換され、偏波回転部202の出射端より出射される。   5A, the polarization separation unit 201 includes, for example, a rib disclosed in Reference Document 1 (IEEE Photonics Technology Letters vol. 17, no. 1, pp. 100-102, 2005). A directional coupler composed of a waveguide can be used. As an example of dimensions, the width of the top of the core of the rib waveguide is 500 nm, the height from the bottom of the core to the top of the core is 220 nm, the gap (gap) between the waveguides is 300 nm, and the coupling length of the directional coupler is 300 μm. An example is given. An asymmetric rib waveguide can be used for the polarization rotation unit 202 (see, for example, unpublished Japanese Patent Application No. 2013-135492). The TM-polarized guided light incident on the incident end of the polarization rotating unit 202 is rotated by 90 degrees, converted into TE-polarized guided light, and emitted from the output end of the polarization rotating unit 202. .

図5(b)の構成では、例えば、高次の導波光が伝搬するリブ導波路を用いて偏波回転部203を構成することができる。高次の導波光が伝搬するリブ導波路では、垂直方向の導波路コア断面の非対称性により、入射光のTM偏波成分が高次のTE偏波成分の導波光へと変換される。入射光のTE偏波成分は変換を受けることなく基本次のTE偏波成分の導波光となる。非対称リブ導波路方向性結合器を用いた偏波分離部204を通すと、基本次のTE偏波の導波光と高次のTE偏波の導波光とは分離される。さらに、分離後の導波路において、高次のTE偏波を基本次のTE偏波として伝搬させることができる(未公開の特願2013−135490参照)。   In the configuration of FIG. 5B, for example, the polarization rotation unit 203 can be configured using a rib waveguide through which higher-order guided light propagates. In a rib waveguide in which higher-order guided light propagates, the TM polarization component of incident light is converted into guided light of a higher-order TE polarization component due to the asymmetry of the waveguide core cross section in the vertical direction. The TE polarized wave component of the incident light becomes the guided light of the basic TE polarized wave component without being converted. When the polarization separation unit 204 using the asymmetric rib waveguide directional coupler is passed, the fundamental TE-polarized light and the higher-order TE-polarized light are separated. Further, in the waveguide after separation, higher-order TE polarized waves can be propagated as basic TE polarized waves (see unpublished Japanese Patent Application No. 2013-135490).

以上の偏波分離回路102によれば、入射導波路を伝搬する入射光が、基本次のTE偏波成分と基本次のTM偏波成分を含む場合に、TE偏波成分とTM偏波成分とを分離することができる。さらに、各々の成分を、偏波分離回路102の二つの出射端から基本次のTE偏波の導波光として、異なる接続導波路127および128に伝搬させることができる。   According to the polarization separation circuit 102 described above, when the incident light propagating through the incident waveguide includes the basic TE polarization component and the basic TM polarization component, the TE polarization component and the TM polarization component are used. And can be separated. Furthermore, each component can be propagated to the different connection waveguides 127 and 128 from the two emission ends of the polarization separation circuit 102 as the fundamental TE polarized light.

次に、図4に戻って光受信回路101の説明を続ける。光合波部105、109、113および117は、各々2つの入射端および2つの出射端を有する。一方の入射端は信号光用の入射端であり、他方の入射端は局発光用の入射端である。一方(信号光用)の入射端には、各々信号光が伝搬する接続導波路129〜132が接続される。他方(局発光用)の入射端には、各々局発光が伝搬する接続導波路141〜144が接続される。光合波部105、109、113および117において信号光と局発光とが合波して生じた干渉光は、各々2つの出射端から出力される。   Next, returning to FIG. 4, the description of the optical receiving circuit 101 will be continued. Each of the optical multiplexing units 105, 109, 113, and 117 has two incident ends and two outgoing ends. One incident end is an incident end for signal light, and the other incident end is an incident end for local light emission. On one side (for signal light), connection waveguides 129 to 132 through which signal light propagates are connected. Connection waveguides 141 to 144 through which local light is propagated are connected to the other incident end (for local light). Interference light generated by combining the signal light and the local light in the optical multiplexing units 105, 109, 113, and 117 is output from the two emission ends.

接続導波路127の他端(出射端)は光分岐部103の入射端に接続される。光分岐部103は二つの出射端を有する。光分岐部103の一方の出射端には接続導波路129の一端が、他方の出射端には接続導波路130の一端が各々接続される。接続導波路129の他端は光合波部105の一方(信号光用)の入射端に接続される。接続導波路130の他端は光合波部109の一方(信号光用)の入射端に接続される。   The other end (outgoing end) of the connection waveguide 127 is connected to the incident end of the optical branching unit 103. The light branching unit 103 has two emission ends. One end of the connection waveguide 129 is connected to one output end of the optical branching unit 103, and one end of the connection waveguide 130 is connected to the other output end. The other end of the connection waveguide 129 is connected to one incident end (for signal light) of the optical multiplexing unit 105. The other end of the connection waveguide 130 is connected to one incident end (for signal light) of the optical multiplexing unit 109.

接続導波路128の他端(出射端)は光分岐部104の入射端に接続される。光分岐部104は二つの出射端を有する。光分岐部104の一方の出射端には接続導波路131の一端が、他方の出射端には接続導波路132の一端が各々接続される。接続導波路131の他端は光合波部113の一方(信号光用)の入射端に接続される。接続導波路132の他端は光合波部117の一方(信号光用)の入射端に接続される。   The other end (outgoing end) of the connection waveguide 128 is connected to the incident end of the optical branching unit 104. The light branching unit 104 has two exit ends. One end of the connection waveguide 131 is connected to one emission end of the optical branching section 104, and one end of the connection waveguide 132 is connected to the other emission end. The other end of the connection waveguide 131 is connected to one incident end (for signal light) of the optical multiplexing unit 113. The other end of the connection waveguide 132 is connected to one incident end (for signal light) of the optical multiplexing unit 117.

TE偏波の局発光は入射導波路147の一端(入射端)から入射される。入射導波路147中に位相調整部124が挿入される。位相調整部124には、例えば、参考文献2(Journal of Lightwave Technology vol.26,no 14,pp.2235−2244,2008)に開示された矩形導波路を用いた熱光学位相調整器を用いることができる。位相調整部124の構成としては、これに限らず、リブ導波路を用いることもできる。   The TE-polarized local light is incident from one end (incident end) of the incident waveguide 147. A phase adjusting unit 124 is inserted into the incident waveguide 147. For the phase adjustment unit 124, for example, a thermo-optical phase adjuster using a rectangular waveguide disclosed in Reference Document 2 (Journal of Lightwave Technology vol. 26, no 14, pp. 2235-2244, 2008) is used. Can do. The configuration of the phase adjustment unit 124 is not limited to this, and a rib waveguide can also be used.

入射導波路147の他端(出射端)は光分岐部123の入射端に接続される。光分岐部123の二つの出射端各々には、接続導波路145および146各々の一端(入射端)が接続される。   The other end (outgoing end) of the incident waveguide 147 is connected to the incident end of the optical branching section 123. One end (incident end) of each of the connection waveguides 145 and 146 is connected to each of the two emission ends of the optical branching section 123.

接続導波路145の他端(出射端)は光分岐部121の入射端に接続される。光分岐部121の二つの出射端は各々接続導波路141および142の一端と接続される。接続導波路141の他端は光合波部105の他方(局発光用)の入射端に接続される。接続導波路141中に位相調整部108が挿入される。接続導波路142の他端は光合波部109の他方(局発光用)の入射端に接続される。接続導波路142中に位相調整部112が挿入される。   The other end (outgoing end) of the connection waveguide 145 is connected to the incident end of the optical branching unit 121. The two outgoing ends of the optical branching section 121 are connected to one ends of the connection waveguides 141 and 142, respectively. The other end of the connection waveguide 141 is connected to the other incident end (for local light emission) of the optical multiplexing unit 105. The phase adjustment unit 108 is inserted into the connection waveguide 141. The other end of the connection waveguide 142 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 109 (for local light emission). The phase adjustment unit 112 is inserted into the connection waveguide 142.

接続導波路146の他端(出射端)は光分岐部122の入射端に接続される。光分岐部122の二つの出射端は各々接続導波路143および144の一端と接続される。接続導波路143の他端は光合波部113の他方(局発光用)の入射端と接続される。位相調整部116が接続導波路143中に挿入される。接続導波路144の他端は光合波部117の他方(局発光用)の入射端に接続される。位相調整部120が接続導波路144中に挿入される。   The other end (outgoing end) of the connection waveguide 146 is connected to the incident end of the optical branching unit 122. The two exit ends of the optical branching section 122 are connected to one ends of the connection waveguides 143 and 144, respectively. The other end of the connection waveguide 143 is connected to the other incident end (for local light emission) of the optical multiplexing unit 113. The phase adjustment unit 116 is inserted into the connection waveguide 143. The other end of the connection waveguide 144 is connected to the other incident end (for local light emission) of the optical multiplexing unit 117. The phase adjustment unit 120 is inserted into the connection waveguide 144.

位相調整部108、112、116および120は、位相調整部124と同じ構成を有してもよく、異なる構成でもよい。また、位相調整部108、112、116および120が互いに同一の構成を有してもよく、異なる構成でもよい。これらの位相調整部108、112、116、120および124には、第1の実施形態の光導波路素子1Aにおける位相調整部2Aまたは第2の実施形態の光導波路素子1Bにおける位相調整部2Bを用いることができる。   The phase adjustment units 108, 112, 116 and 120 may have the same configuration as the phase adjustment unit 124 or may have different configurations. Further, the phase adjustment units 108, 112, 116 and 120 may have the same configuration or different configurations. For these phase adjustment units 108, 112, 116, 120 and 124, the phase adjustment unit 2A in the optical waveguide device 1A of the first embodiment or the phase adjustment unit 2B in the optical waveguide device 1B of the second embodiment is used. be able to.

入射光のTE偏波成分の順位相(I)成分および直交位相(Q)成分各々と局発光との干渉により、コヒーレント光受信信号のI成分およびQ成分が生ずる。位相調整部108もしくは112に印加する電流もしくは電圧の調節により、I成分およびQ成分の間での位相差がπ/2に保持され、TE偏波成分の信号のクロストークが除去される。   The I component and the Q component of the coherent optical reception signal are generated by the interference between the local phase light emission and the rank phase (I) component and the quadrature phase (Q) component of the TE polarization component of the incident light. By adjusting the current or voltage applied to the phase adjustment unit 108 or 112, the phase difference between the I component and the Q component is maintained at π / 2, and the crosstalk of the TE polarization component signal is removed.

位相調整部108もしくは112のいずれか一つを駆動するだけで前記位相差を保持することができるので、位相調整部108もしくは112のいずれかを省略してもよい。位相調整部108および112を両方とも設けると、コヒーレント光受信信号のI成分およびQ成分の対応関係を互いに反転させることができるため、システム構成の自由度が増す。光受信回路101に求められる仕様に応じて、位相調整部108および112を両方とも設けるか、いずれか一方を省略するか、選択すればよい。位相調整部108もしくは112に微調整のための電圧を印加して、前記位相差の精度をさらに向上することができる。   Since the phase difference can be held only by driving one of the phase adjusters 108 or 112, either of the phase adjusters 108 or 112 may be omitted. Providing both of the phase adjustment units 108 and 112 can invert the correspondence relationship between the I component and the Q component of the coherent optical reception signal, thereby increasing the degree of freedom of the system configuration. Depending on the specifications required for the optical receiving circuit 101, both the phase adjustment units 108 and 112 may be provided, or either one may be omitted or selected. By applying a voltage for fine adjustment to the phase adjustment unit 108 or 112, the accuracy of the phase difference can be further improved.

同様に、入射光のTM偏波成分の順位相(I)成分および直交位相(Q)成分各々と局発光との干渉により、コヒーレント光受信信号のI成分およびQ成分が生ずる。位相調整部116もしくは120に印加する電流もしくは電圧の調節により、I成分およびQ成分の間での位相差がπ/2に保持され、TM偏波成分の信号のクロストークが除去される。位相調整部108もしくは112と同様に、位相調整部116もしくは120のいずれかを省略してもよい。   Similarly, the I component and the Q component of the coherent light reception signal are generated due to the interference between the local phase light and the rank phase (I) component and the quadrature phase (Q) component of the TM polarization component of the incident light. By adjusting the current or voltage applied to the phase adjustment unit 116 or 120, the phase difference between the I component and the Q component is maintained at π / 2, and the crosstalk of the TM polarization component signal is removed. As with the phase adjustment unit 108 or 112, either the phase adjustment unit 116 or 120 may be omitted.

位相調整部124を用いて、各偏波成分のコヒーレント光受信信号のI成分およびQ成分の間での位相差の制御とは独立して、局発光の位相を入射光の位相に対して制御させることができる。光受信回路101の構成を簡便にする場合、位相調整部124を省略してもよい。   The phase adjustment unit 124 is used to control the phase of the local light with respect to the phase of the incident light independently of the control of the phase difference between the I component and the Q component of the coherent light reception signal of each polarization component. Can be made. When the configuration of the optical receiving circuit 101 is simplified, the phase adjustment unit 124 may be omitted.

光合波部105の一方の出射端には接続導波路133の一端が接続され、接続導波路133の他端は受光部106の入射端に接続される。光合波部105の他方の出射端には接続導波路134の一端が接続され、接続導波路134の他端には受光部107の入射端が接続される。受光部106および107では、TE偏波成分のコヒーレント光受信信号のI成分の正および負極性の電気信号TE/I+およびTE/I−が各々発生する。   One end of the connection waveguide 133 is connected to one emission end of the optical multiplexing unit 105, and the other end of the connection waveguide 133 is connected to the incident end of the light receiving unit 106. One end of the connection waveguide 134 is connected to the other emission end of the optical multiplexing unit 105, and the incident end of the light receiving unit 107 is connected to the other end of the connection waveguide 134. In the light receiving units 106 and 107, positive and negative electric signals TE / I + and TE / I− of the I component of the coherent light reception signal of the TE polarization component are generated, respectively.

光合波部109の一方の出射端には接続導波路135の一端が接続され、接続導波路135の他端は受光部110の入射端に接続される。光合波部109の他方の出射端には接続導波路136の一端が接続され、接続導波路136の他端には受光部111の入射端が接続される。受光部110および111では、TE偏波成分のコヒーレント光受信信号のQ成分の正および負極性の電気信号TE/Q+およびTE/Q−が各々発生する。   One end of the connection waveguide 135 is connected to one emission end of the optical multiplexing unit 109, and the other end of the connection waveguide 135 is connected to the incident end of the light receiving unit 110. One end of the connection waveguide 136 is connected to the other emission end of the optical multiplexing unit 109, and the incident end of the light receiving unit 111 is connected to the other end of the connection waveguide 136. In the light receiving units 110 and 111, positive and negative electrical signals TE / Q + and TE / Q− of the Q component of the coherent light reception signal of the TE polarization component are generated, respectively.

光合波部113の一方の出射端には接続導波路137の一端が接続され、接続導波路137の他端は受光部114の入射端に接続される。光合波部113の他方の出射端には接続導波路138の一端が接続され、接続導波路138の他端には受光部115の入射端が接続される。受光部114および115では、TM偏波成分のコヒーレント光受信信号のI成分の正および負極性の電気信号TM/I+およびTM/I−が各々発生する。   One end of the connection waveguide 137 is connected to one emission end of the optical multiplexing unit 113, and the other end of the connection waveguide 137 is connected to the incident end of the light receiving unit 114. One end of the connection waveguide 138 is connected to the other emission end of the optical multiplexing unit 113, and the incident end of the light receiving unit 115 is connected to the other end of the connection waveguide 138. In the light receiving units 114 and 115, positive and negative electrical signals TM / I + and TM / I− of the I component of the coherent light reception signal of the TM polarization component are generated, respectively.

光合波部117の一方の出射端には接続導波路139の一端が接続され、接続導波路139の他端は受光部118の入射端に接続される。光合波部117の他方の出射端には接続導波路140の一端が接続され、接続導波路140の他端には受光部119の入射端が接続される。受光部118および119では、TM偏波成分のコヒーレント光受信信号のQ成分の正および負極性の電気信号TM/Q+およびTM/Q−が各々発生する。   One end of the connection waveguide 139 is connected to one emission end of the optical multiplexing unit 117, and the other end of the connection waveguide 139 is connected to the incident end of the light receiving unit 118. One end of the connection waveguide 140 is connected to the other emission end of the optical multiplexing unit 117, and the incident end of the light receiving unit 119 is connected to the other end of the connection waveguide 140. In the light receiving units 118 and 119, positive and negative electrical signals TM / Q + and TM / Q− of the Q component of the coherent light reception signal of the TM polarization component are generated, respectively.

導波路交差を回避するため、入射光が伝搬する方向に対して、局発光は逆方向から導かれる。入射光のTE偏波成分の一部の要素に対して、図4に示された経路の特徴を説明する。入射光のTE偏波成分の一部の要素が接続導波路129から光合波部105の一方の入射端に入射する方向に対して、逆方向から局発光の一部の要素が接続導波路141中を導かれる。接続導波路141は180度曲がり部141aを有する。接続導波路141を伝搬する局発光の一部の要素は、接続導波路129を伝搬する入射光の一部の要素と同方向に伝搬方向を反転した後、光合波部105の他方の入射端から光合波部105に入射する。   In order to avoid the waveguide crossing, the local light is guided from the opposite direction to the direction in which the incident light propagates. The characteristics of the path shown in FIG. 4 will be described with respect to some elements of the TE polarization component of the incident light. In contrast to the direction in which a part of the TE polarization component of the incident light is incident from the connection waveguide 129 to one incident end of the optical multiplexing unit 105, a part of the local light emission from the connection waveguide 141 is connected to the connection waveguide 141. Guided inside. The connection waveguide 141 has a 180-degree bent portion 141a. Some elements of the local light propagating through the connection waveguide 141 reverse the propagation direction in the same direction as some elements of the incident light propagating through the connection waveguide 129, and then the other incident end of the optical multiplexing unit 105. To the optical multiplexing unit 105.

接続導波路141は高屈折率差導波路からなるため、曲げ損失の増加を招くことなく、180度曲がり部141aの曲率半径を5μm程度にまで縮小できる。このため、光受信回路101のフットプリントを縮小することが可能である。接続導波路141の導波方向に沿う長さも短縮され、伝搬損失も低減され、光受信回路101の光損失を低減することができる。二つの90度曲がり部を直列に接続して180度曲がり部を構成することもできる。   Since the connecting waveguide 141 is made of a high refractive index difference waveguide, the radius of curvature of the 180-degree bent portion 141a can be reduced to about 5 μm without increasing the bending loss. For this reason, the footprint of the optical receiving circuit 101 can be reduced. The length of the connection waveguide 141 along the waveguide direction is also shortened, the propagation loss is reduced, and the optical loss of the optical receiving circuit 101 can be reduced. Two 90 degree bends can be connected in series to form a 180 degree bend.

接続導波路141は光合波部105および光合波部109各々の側壁の間に設けられる。光受信回路101のフットプリントを低減するには、光合波部105と光合波部109との間隔をできるだけ短縮する必要がある。しかし、接続導波路141からの光漏洩を避けるため、接続導波路141の一方の側壁と光合波部105の一方の側壁との間隔および接続導波路141の他方の側壁と光合波部109の一方の側壁との間隔を少なくとも2μm程度確保することが望ましい。   The connection waveguide 141 is provided between the side walls of the optical multiplexing unit 105 and the optical multiplexing unit 109. In order to reduce the footprint of the optical receiving circuit 101, it is necessary to shorten the distance between the optical multiplexing unit 105 and the optical multiplexing unit 109 as much as possible. However, in order to avoid light leakage from the connection waveguide 141, the distance between one side wall of the connection waveguide 141 and one side wall of the optical multiplexing unit 105, and the other side wall of the connection waveguide 141 and one of the optical multiplexing unit 109. It is desirable to secure an interval of at least about 2 μm from the side wall.

入射光のTE偏波成分の他の要素および入射光のTM偏波成分の各要素の経路に対しても、同様の特徴がある。例えば、入射光の一部の要素が接続導波路130、131および132から光合波部109、113および117の一方の入射端に入射する方向に対して、逆方向から局発光の一部の要素が接続導波路142、143および144中を導かれる。接続導波路142、143および144は各々180度曲がり部142a、143aおよび144aを有する。接続導波路142、143および144を伝搬する局発光の一部の要素は接続導波路130、131および132を伝搬する入射光の一部の要素と同方向に伝搬方向を反転した後、光合波部109、113および117の他方の入射端に入射する。   There are similar features for the other elements of the TE polarization component of the incident light and the paths of the elements of the TM polarization component of the incident light. For example, some elements of local light emission from the opposite direction with respect to the direction in which some elements of incident light are incident on one incident end of the optical multiplexing units 109, 113, and 117 from the connection waveguides 130, 131, and 132 Are routed through the connecting waveguides 142, 143 and 144. The connecting waveguides 142, 143, and 144 each have a 180-degree bent portion 142a, 143a, and 144a. Some elements of the local light propagating through the connecting waveguides 142, 143, and 144 are reversed in the propagation direction in the same direction as that of some elements of incident light propagating through the connecting waveguides 130, 131, and 132, and then optically multiplexed. The light enters the other incident end of the portions 109, 113, and 117.

図4では、入射導波路147の入射端148と入射導波路126の入射端125は光受信回路101の同一の端面101a上にある。導波路交差を回避するため、入射導波路147は二つの90度曲がり部147aおよび147bを有する。入射導波路147の入射端は、必ずしも入射導波路126の入射端と同一の端面上に存在する必要はない。入射導波路126の入射端125が存在する光受信回路101の端面101aを垂直方向の正面とすると、入射導波路147の入射端は、垂直方向の正面の端面101aと接触する垂直方向の二つの側端面101b,101cのいずれかの上に位置してもよい。この場合、入射導波路147は一つの90度曲がり部を有する。入射導波路147の入射端を設ける端面は光受信回路101を内蔵する筐体の構成に応じて選択すればよい。   In FIG. 4, the incident end 148 of the incident waveguide 147 and the incident end 125 of the incident waveguide 126 are on the same end surface 101 a of the optical receiving circuit 101. In order to avoid waveguide crossing, the incident waveguide 147 has two 90 degree bends 147a and 147b. The incident end of the incident waveguide 147 does not necessarily have to be on the same end surface as the incident end of the incident waveguide 126. If the end face 101a of the optical receiving circuit 101 where the incident end 125 of the incident waveguide 126 is present is the front face in the vertical direction, the incident end of the incident waveguide 147 has two vertical faces that are in contact with the front end face 101a in the vertical direction. It may be located on either of the side end faces 101b and 101c. In this case, the incident waveguide 147 has one 90-degree bent portion. The end face where the incident end of the incident waveguide 147 is provided may be selected according to the configuration of the housing in which the optical receiving circuit 101 is built.

局発光の伝搬損失が経路によって異なると、コヒーレント光受信信号の強度がTEおよびTM偏波成分間、あるいはIおよびQ成分間で異なってしまい、受信エラーの要因となる。接続導波路145および接続導波路141からなる経路、接続導波路145および接続導波路142からなる経路、接続導波路146および接続導波路143からなる経路、接続導波路146および接続導波路144からなる経路、これら四つの経路に対して、伝搬損失がすべて等しくなるよう、各接続導波路の導波方向の長さを設定することが好ましい。例えば、接続導波路145および146を互いに等長とし、接続導波路141〜144を互いに等長とする。このため、光分岐部121〜123は、光合波部105、109、113、117が位置する水平面と同一の平面上で、受光部106、107、110、111、114、115、118および119に対して、光合波部105、109、113,117とは反対側の領域に設けられる。   If the propagation loss of local light varies depending on the path, the intensity of the coherent light reception signal differs between the TE and TM polarization components or between the I and Q components, which causes a reception error. A path consisting of the connection waveguide 145 and the connection waveguide 141, a path consisting of the connection waveguide 145 and the connection waveguide 142, a path consisting of the connection waveguide 146 and the connection waveguide 143, and a path consisting of the connection waveguide 146 and the connection waveguide 144. It is preferable to set the length of each connection waveguide in the waveguide direction so that the propagation loss is the same for all the four paths. For example, the connecting waveguides 145 and 146 are made equal to each other, and the connecting waveguides 141 to 144 are made equal to each other. For this reason, the optical branching units 121 to 123 are connected to the light receiving units 106, 107, 110, 111, 114, 115, 118, and 119 on the same plane as the horizontal plane where the optical multiplexing units 105, 109, 113, and 117 are located. On the other hand, it is provided in a region opposite to the optical multiplexing units 105, 109, 113, 117.

同じ理由により、入射光の四つの経路に対して伝搬損失を等化することが好ましい。例えば、接続導波路127および128を互いに等長とし、接続導波路129〜132を互いに等長とする。   For the same reason, it is preferable to equalize the propagation loss for the four paths of incident light. For example, the connecting waveguides 127 and 128 are made equal to each other, and the connecting waveguides 129 to 132 are made equal to each other.

次に、各部寸法等の具体例を挙げるが、本発明はこの具体例に限定されるものではない。接続導波路127〜146および入射導波路126,147のコアは、導波光の伝搬方向と直交する面内において、幅500nm、高さ220nmの矩形断面を有する。光分岐部103、104および123は、幅1500nm、導波方向に沿う長さ1800nmおよび高さ220nmを有するスラブ導波路からなる1×2多モード干渉計である。二つの出射端各々の中心間の間隔は800nmである。光合波部105、109、113および117は、幅1500nm、導波方向に沿う長さ3600nmおよび高さ220nmを有するスラブ導波路からなる2×2多モード干渉計である。二つの入射端および二つの出射端各々の中心間の間隔は800nmである。1×2および2×2多モード干渉計については、これらの寸法に限らず、例えば、参考文献3(Applied Optics vol.34,no.30,pp.6898−6910,1995)の記載に従い、設計することができる。   Next, specific examples of the dimensions of each part will be given, but the present invention is not limited to these specific examples. The cores of the connecting waveguides 127 to 146 and the incident waveguides 126 and 147 have a rectangular cross section having a width of 500 nm and a height of 220 nm in a plane orthogonal to the propagation direction of the guided light. The optical branching sections 103, 104 and 123 are 1 × 2 multimode interferometers composed of slab waveguides having a width of 1500 nm, a length of 1800 nm along the waveguide direction, and a height of 220 nm. The distance between the centers of the two emission ends is 800 nm. The optical multiplexing units 105, 109, 113, and 117 are 2 × 2 multimode interferometers composed of slab waveguides having a width of 1500 nm, a length of 3600 nm along the waveguide direction, and a height of 220 nm. The distance between the centers of the two incident ends and the two outgoing ends is 800 nm. The 1 × 2 and 2 × 2 multimode interferometers are not limited to these dimensions, and are designed in accordance with, for example, the description in Reference 3 (Applied Optics vol. 34, no. 30, pp. 6898-6910, 1995). can do.

図6に模式的に示した構成により、受光部106、107、110、111、114、115、118および119で発生する電気信号TE/I+、TE/I−、TE/Q+、TE/Q−、TM/I+、TM/I−、TM/Q+、TM/Q−は、受光部106、107、110、111、114、115、118および119に接続された高周波信号電極310〜317を通じ、高周波信号電極310〜317に接続されたボンディング電極301〜308から出力される。高周波信号電極310〜317およびボンディング電極301〜308は光受信回路101の上面に設けられる。   With the configuration schematically shown in FIG. 6, the electrical signals TE / I +, TE / I−, TE / Q +, TE / Q− generated in the light receiving units 106, 107, 110, 111, 114, 115, 118 and 119 are displayed. , TM / I +, TM / I−, TM / Q +, TM / Q− are high-frequency signals through high-frequency signal electrodes 310 to 317 connected to the light receiving units 106, 107, 110, 111, 114, 115, 118 and 119. Output from the bonding electrodes 301 to 308 connected to the signal electrodes 310 to 317. The high frequency signal electrodes 310 to 317 and the bonding electrodes 301 to 308 are provided on the upper surface of the optical receiving circuit 101.

TE偏波成分に関して個別に列記すると次のとおりである。高周波信号電極310およびボンディング電極301は、受光部106で発生するTE/I+の伝搬に使用される。高周波信号電極311およびボンディング電極302は、受光部107で発生するTE/I−の伝搬に使用される。高周波信号電極312およびボンディング電極303は、受光部110で発生するTE/Q+の伝搬に使用される。高周波信号電極313およびボンディング電極304は、受光部111で発生するTE/Q−の伝搬に使用される。   The TE polarization components are individually listed as follows. The high frequency signal electrode 310 and the bonding electrode 301 are used for propagation of TE / I + generated in the light receiving unit 106. The high frequency signal electrode 311 and the bonding electrode 302 are used for propagation of TE / I− generated in the light receiving unit 107. The high frequency signal electrode 312 and the bonding electrode 303 are used for propagation of TE / Q + generated in the light receiving unit 110. The high frequency signal electrode 313 and the bonding electrode 304 are used for propagation of TE / Q− generated in the light receiving unit 111.

TM偏波成分に関して個別に列記すると次のとおりである。高周波信号電極314およびボンディング電極305は、受光部114で発生するTM/I+の伝搬に使用される。高周波信号電極315およびボンディング電極306は、受光部115で発生するTM/I−の伝搬に使用される。高周波信号電極316およびボンディング電極307は、受光部118で発生するTM/Q+の伝搬に使用される。高周波信号電極317およびボンディング電極308は、受光部119で発生するTM/Q−の伝搬に使用される。   The TM polarization components are individually listed as follows. The high frequency signal electrode 314 and the bonding electrode 305 are used for propagation of TM / I + generated in the light receiving unit 114. The high frequency signal electrode 315 and the bonding electrode 306 are used for propagation of TM / I− generated in the light receiving unit 115. The high frequency signal electrode 316 and the bonding electrode 307 are used for propagation of TM / Q + generated in the light receiving unit 118. The high frequency signal electrode 317 and the bonding electrode 308 are used for propagation of TM / Q− generated in the light receiving unit 119.

高周波特性を維持するためには、ボンディング電極301〜308に接続されるリード線の長さを短縮することが好ましい。そのため、ボンディング電極301〜308は光受信回路101の後面の端面101dに隣接して設けられている。入射光および局発光の入射端125,148と電気信号の出射端(ボンディング電極301〜308)とが別々の端面101aおよび101dに分離されているので、光受信回路101を内蔵する筐体の前面に信号光の入射端を、後面に電気信号の出射端を各々設けることが容易となり、小型のプラガブル光送受信機への応用に適する。   In order to maintain the high frequency characteristics, it is preferable to shorten the length of the lead wire connected to the bonding electrodes 301 to 308. Therefore, the bonding electrodes 301 to 308 are provided adjacent to the rear end face 101 d of the optical receiving circuit 101. Since incident ends 125 and 148 for incident light and local light and output ends (bonding electrodes 301 to 308) for electrical signals are separated into separate end faces 101a and 101d, the front surface of the housing in which the optical receiving circuit 101 is built in. It is easy to provide a signal light incident end and an electric signal exit end on the rear surface, which is suitable for application to a small pluggable optical transceiver.

高周波信号電極310〜317は、両側を接地電極に挟まれたコプレナ導波路の信号電極である。信号電極の幅は10μm、接地電極とのギャップの幅は6μmであり、インピーダンスを50Ωとして設計されている。図6のように、局発光が伝搬する接続導波路141〜146および入射導波路147の上を高周波信号電極312〜317が通過する。   The high frequency signal electrodes 310 to 317 are coplanar waveguide signal electrodes sandwiched between ground electrodes on both sides. The width of the signal electrode is 10 μm, the width of the gap with the ground electrode is 6 μm, and the impedance is designed to be 50Ω. As shown in FIG. 6, the high-frequency signal electrodes 312 to 317 pass over the connection waveguides 141 to 146 and the incident waveguide 147 through which local light is propagated.

図6の破線PP’を含む垂直面において、光受信回路101の断面を図7(a)に模式的に示す。基板401上に下部クラッド402、入射導波路147のコア部、上部クラッド403および高周波信号電極317が設けられている。接地電極404および405は高周波信号電極317と同じく、上部クラッド403の上に設けられている。   FIG. 7A schematically shows a cross section of the optical receiving circuit 101 on the vertical plane including the broken line PP ′ in FIG. 6. On the substrate 401, a lower clad 402, a core portion of an incident waveguide 147, an upper clad 403, and a high-frequency signal electrode 317 are provided. The ground electrodes 404 and 405 are provided on the upper clad 403 in the same manner as the high-frequency signal electrode 317.

基板401は結晶性シリコンからなる。基板401への導波光の漏洩を防止するため、下部クラッド402の高さは2μm以上とする。光受信回路101の上側への導波光の漏洩を避けるには上部クラッド403の高さは1μm以上であることが好ましい。図7(a)において、高周波信号電極317と接地電極404および405による光吸収を避けるには、上部クラッド403の高さは2μm以上であることが好ましい。高周波信号電極317と接地電極404および405はアルミニウムからなり、電気信号の減衰を避けるため、これらの高さは1μm以上とする。   The substrate 401 is made of crystalline silicon. In order to prevent leakage of guided light to the substrate 401, the height of the lower cladding 402 is set to 2 μm or more. In order to avoid leakage of guided light to the upper side of the optical receiving circuit 101, the height of the upper clad 403 is preferably 1 μm or more. In FIG. 7A, in order to avoid light absorption by the high-frequency signal electrode 317 and the ground electrodes 404 and 405, the height of the upper clad 403 is preferably 2 μm or more. The high-frequency signal electrode 317 and the ground electrodes 404 and 405 are made of aluminum, and their height is set to 1 μm or more in order to avoid attenuation of the electric signal.

図6の破線QQ’を含む垂直面における光受信回路101の断面を図7(b)に模式的に示す。上部クラッド403上に接地電極406が存在する。図6では、接地電極404、405および406は表示されていない。上部クラッド403の上面は平たんでなく、各接続導波路の上部が盛り上がるなど、起伏が生ずる。各高周波信号電極が起伏のため断線する可能性がある。必要ならば、研磨により上部クラッド403の上面を平坦化する。基板401上に形成される光導波路素子410は、コア411とクラッド(下部クラッド402および上部クラッド403)から構成される。図4の接続導波路127〜146、入射導波路126および147は、下部クラッド402の上に形成されるコア411の配置を示す。   FIG. 7B schematically shows a cross section of the optical receiving circuit 101 on the vertical plane including the broken line QQ ′ in FIG. 6. A ground electrode 406 exists on the upper clad 403. In FIG. 6, the ground electrodes 404, 405 and 406 are not shown. The top surface of the upper cladding 403 is not flat, and undulations occur, such as the top of each connection waveguide rising. Each high-frequency signal electrode may break due to undulations. If necessary, the upper surface of the upper clad 403 is flattened by polishing. The optical waveguide element 410 formed on the substrate 401 includes a core 411 and a clad (a lower clad 402 and an upper clad 403). Connection waveguides 127 to 146 and incident waveguides 126 and 147 in FIG. 4 indicate the arrangement of the core 411 formed on the lower cladding 402.

受光部106〜119はすべて同じ構成を有することができる。破線RR’を含む垂直面において、受光部119を含む光受信回路101の断面模式図を図8に示す。接続導波路140の両側にはSiコンタクト層501および502が、接続導波路140の上にはゲルマニウム(Ge)からなる光吸収層506が各々設けられている。Siコンタクト層501はビア(VIA)503を介して接地電極404に接続される。Siコンタクト層502はビア(VIA)505を介して接地電極405に接続される。光吸収層506はビア(VIA)504を介して高周波信号電極317に接続される。類似の構成は参考文献4(IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics vol.16,no.1,pp.307−315,2010)に開示されている。   The light receiving units 106 to 119 can all have the same configuration. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the optical receiving circuit 101 including the light receiving unit 119 on the vertical plane including the broken line RR ′. Si contact layers 501 and 502 are provided on both sides of the connection waveguide 140, and a light absorption layer 506 made of germanium (Ge) is provided on the connection waveguide 140. The Si contact layer 501 is connected to the ground electrode 404 through a via (VIA) 503. The Si contact layer 502 is connected to the ground electrode 405 through a via (VIA) 505. The light absorption layer 506 is connected to the high frequency signal electrode 317 through a via (VIA) 504. A similar configuration is disclosed in Reference Document 4 (IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics vol. 16, no. 1, pp. 307-315, 2010).

本実施形態の導波路構成を用いて、交差導波路を含まず、小型で光損失が低く、かつ高周波特性に優れた光受信回路101を提供することができる。本光受信回路101はデジタルコヒーレント向け小型プラガブル光送受信機に好適である。   By using the waveguide configuration of this embodiment, it is possible to provide an optical receiver circuit 101 that does not include a crossed waveguide, is small in size, has low optical loss, and is excellent in high-frequency characteristics. The optical receiving circuit 101 is suitable for a small pluggable optical transceiver for digital coherent use.

局発光の出力が低い場合には、信号光である入射光を入射導波路147の入射端148より入射し、局発光を入射導波路126の入射端125より入射させてもよい。この場合にも、本実施形態に記載の効果が得られる。   When the local light output is low, incident light that is signal light may be incident from the incident end 148 of the incident waveguide 147, and local light may be incident from the incident end 125 of the incident waveguide 126. Also in this case, the effect described in the present embodiment can be obtained.

〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態として、上記第3の実施形態に記載の光受信回路101において、TEおよびTM偏波成分各々のI成分とQ成分との位相差を調節する方法について説明する。さらに、位相差調節情報をメモリに格納した光受信回路101の構成について説明する。位相差調整方法の構成の例として、処理部150に対する位相差調整方法の構成の概要図を図9に示す。ここで使用される光受信回路101の構成は、図7および図6と同様であるが、図9では一部を省略して、本実施形態の説明で参照される部分のみを示す。
[Fourth Embodiment]
Next, as a fourth embodiment of the present invention, a method of adjusting the phase difference between the I component and the Q component of each of the TE and TM polarization components in the optical receiver circuit 101 described in the third embodiment. explain. Further, the configuration of the optical receiving circuit 101 in which the phase difference adjustment information is stored in the memory will be described. As an example of the configuration of the phase difference adjustment method, a schematic diagram of the configuration of the phase difference adjustment method for the processing unit 150 is shown in FIG. The configuration of the optical receiving circuit 101 used here is the same as that shown in FIGS. 7 and 6, but a part thereof is omitted in FIG.

単一モードで発信する波長可変レーザ601からの連続光をビームスプリッタ602で二つの経路603,604に分岐する。一方の経路603からの連続光が入射光として入射導波路126の入射端125から光受信回路101に入射される。他方の経路604からの連続光は周波数シフタ605を通して周波数シフトされ、局発光として入射導波路147の入射端148から光受信回路101に入射される。周波数シフタ605として、例えば、音響光学周波数シフタあるいはEO周波数シフタを用いることができる。周波数シフト量は前記連続光のスペクトル線の周波数幅よりも約5倍以上大きく、かつ本実施形態において使用するRFロックインアンプ613の応答周波数帯域にある。周波数シフト量の具体例は、例えば、10MHzである。入射光と局発光との干渉の結果、周波数シフトに等しい周波数のヘテロダインビートが発生する。   Continuous light from the wavelength tunable laser 601 transmitted in a single mode is branched into two paths 603 and 604 by a beam splitter 602. Continuous light from one path 603 is incident on the optical receiver circuit 101 from the incident end 125 of the incident waveguide 126 as incident light. The continuous light from the other path 604 is frequency-shifted through the frequency shifter 605 and is incident on the optical receiving circuit 101 from the incident end 148 of the incident waveguide 147 as local light. As the frequency shifter 605, for example, an acousto-optic frequency shifter or an EO frequency shifter can be used. The amount of frequency shift is about five times or more larger than the frequency width of the spectral line of the continuous light, and is in the response frequency band of the RF lock-in amplifier 613 used in this embodiment. A specific example of the frequency shift amount is 10 MHz, for example. As a result of the interference between the incident light and the local light, a heterodyne beat having a frequency equal to the frequency shift is generated.

入射光のTE偏波成分におけるI成分とQ成分との位相差をπ/2に調整するための手順を説明する。ボンディング電極301および302から出力されるI成分の電気信号TE/I+およびTE/I−が第1の差動増幅器611の正および負入力端に各々入力される。第1の差動増幅器611から出力される電気信号が参照信号としてRFロックインアンプ613に入力される。ボンディング電極303および304から出力されるQ成分の電気信号TE/Q+およびTE/Q−が第2の差動増幅器612の正および負入力端に各々入力され、第2の差動増幅器612から出力される電気信号が入力信号としてRFロックインアンプ613に入力される。   A procedure for adjusting the phase difference between the I component and the Q component in the TE polarization component of the incident light to π / 2 will be described. The I component electrical signals TE / I + and TE / I− output from the bonding electrodes 301 and 302 are input to the positive and negative input terminals of the first differential amplifier 611, respectively. An electric signal output from the first differential amplifier 611 is input to the RF lock-in amplifier 613 as a reference signal. Q-component electrical signals TE / Q + and TE / Q− output from the bonding electrodes 303 and 304 are input to the positive and negative input terminals of the second differential amplifier 612, respectively, and output from the second differential amplifier 612. The electric signal is input to the RF lock-in amplifier 613 as an input signal.

RFロックインアンプ613で検出されるヘテロダインビートの位相がπ/2に一致するよう、位相調整部108もしくは112に印加する直流電流もしくは直流電圧を調整する。TM成分に対して、同様に調整することができる。参照信号をQ成分の電気信号、入力信号をI成分の電気信号としてもよい。この場合、I成分とQ成分との位相差は−π/2に一致するよう調整する。   The DC current or DC voltage applied to the phase adjustment unit 108 or 112 is adjusted so that the phase of the heterodyne beat detected by the RF lock-in amplifier 613 matches π / 2. It can adjust similarly with respect to TM component. The reference signal may be a Q component electrical signal and the input signal may be an I component electrical signal. In this case, the phase difference between the I component and the Q component is adjusted so as to coincide with -π / 2.

入射光の波長変化あるいは温度変化により、導波路の実効屈折率が変化し、位相調整部に印加する電流もしくは電圧を調整するには、使用する各波長あるいは温度に応じて各位相調整部に印加する電流もしくは電圧を指定する必要がある。そこで、波長可変レーザ601の波長あるいは光受信回路101の周囲の温度を変化させ、各波長あるいは温度でI成分とQ成分との位相差をπ/2に保持するために必要な電流値もしくは電圧値を記録する。記録した電流値もしくは電圧値をルックアップテーブルとしてメモリに格納する。ルックアップテーブルを格納したメモリ621を搭載した制御ボード(制御基板620)を光受信回路101に接続し、波長あるいは温度の変化に対応して位相調整部108もしくは112を制御することにより、IQ成分間の位相差をπ/2に保持することができる。   In order to adjust the current or voltage applied to the phase adjuster by changing the wavelength or temperature of the incident light, the effective refractive index of the waveguide is changed. Apply to each phase adjuster according to each wavelength or temperature used. The current or voltage to be specified must be specified. Therefore, the current value or voltage necessary for changing the wavelength of the wavelength tunable laser 601 or the temperature around the optical receiving circuit 101 and holding the phase difference between the I component and the Q component at π / 2 at each wavelength or temperature. Record the value. The recorded current value or voltage value is stored in the memory as a lookup table. A control board (control board 620) having a memory 621 storing a lookup table is connected to the optical receiving circuit 101, and the IQ component is controlled by controlling the phase adjusting unit 108 or 112 in response to a change in wavelength or temperature. The phase difference between them can be kept at π / 2.

制御基板620は、位相調整部108もしくは112に印加する電流もしくは電圧を制御する制御部622を有する。制御部622と光受信回路101との間には、配線623もしくは624が設けられる。光受信回路101は、位相調整部108もしくは112に印加する電流もしくは電圧が入力されるボンディング電極321もしくは322と、前記印加する電流もしくは電圧が伝搬する電極323もしくは324を有する。ボンディング電極321もしくは322と配線623もしくは624との間はワイヤボンディングで接続することができる。配線623、ボンディング電極321および電極323は、制御部622と位相調整部108との間を接続するために設けられる。配線624、ボンディング電極322および電極324は、制御部622と位相調整部112との間を接続するために設けられる。   The control board 620 includes a control unit 622 that controls the current or voltage applied to the phase adjustment unit 108 or 112. A wiring 623 or 624 is provided between the control unit 622 and the optical receiving circuit 101. The optical receiving circuit 101 includes a bonding electrode 321 or 322 to which a current or voltage to be applied to the phase adjustment unit 108 or 112 is input, and an electrode 323 or 324 to which the applied current or voltage is propagated. The bonding electrode 321 or 322 and the wiring 623 or 624 can be connected by wire bonding. The wiring 623, the bonding electrode 321, and the electrode 323 are provided to connect the control unit 622 and the phase adjustment unit 108. The wiring 624, the bonding electrode 322, and the electrode 324 are provided to connect the control unit 622 and the phase adjustment unit 112.

連続した入射光に対し、連続した局発光に周波数シフトを印加する手段600は、波長可変レーザ601、ビームスプリッタ602、二つの経路603,604、周波数シフタ605を含む。参照信号および入力信号からヘテロダインビートの位相を検出する手段610は、差動増幅器611および612、RFロックインアンプ613、配線614〜619を含む。これらの手段600および610は、位相差の調整工程が完了した後には、光受信回路101から除去することができる。   The means 600 for applying a frequency shift to continuous local light with respect to continuous incident light includes a tunable laser 601, a beam splitter 602, two paths 603 and 604, and a frequency shifter 605. The means 610 for detecting the phase of the heterodyne beat from the reference signal and the input signal includes differential amplifiers 611 and 612, an RF lock-in amplifier 613, and wirings 614 to 619. These means 600 and 610 can be removed from the optical receiving circuit 101 after the phase difference adjustment process is completed.

配線614〜619について個別に接続すれば、次のとおりである。配線614はボンディング電極301と第1の差動増幅器611の正入力端との間を接続し、配線615はボンディング電極302と第1の差動増幅器611の負入力端との間を接続する。配線616はボンディング電極303と第2の差動増幅器612の正入力端との間を接続し、配線617はボンディング電極304と第2の差動増幅器612の負入力端との間を接続する。配線618は、第1の差動増幅器611から出力される電気信号をRFロックインアンプ613に入力する。配線619は、第2の差動増幅器612から出力される電気信号をRFロックインアンプ613に入力する。   The wirings 614 to 619 are individually connected as follows. The wiring 614 connects between the bonding electrode 301 and the positive input terminal of the first differential amplifier 611, and the wiring 615 connects between the bonding electrode 302 and the negative input terminal of the first differential amplifier 611. A wiring 616 connects between the bonding electrode 303 and the positive input terminal of the second differential amplifier 612, and a wiring 617 connects between the bonding electrode 304 and the negative input terminal of the second differential amplifier 612. The wiring 618 inputs the electrical signal output from the first differential amplifier 611 to the RF lock-in amplifier 613. The wiring 619 inputs the electrical signal output from the second differential amplifier 612 to the RF lock-in amplifier 613.

メモリ621および制御部622を備える制御基板620は、光受信回路101が信号光を受信する際、光受信回路101の位相調整部108もしくは112に接続される。制御部622は、波長あるいは温度の変化に対応して位相調整部108もしくは112を制御する。この際、メモリ621に格納されたルックアップテーブルを参照して、位相調整部に印加する電流もしくは電圧を指定することにより、波長あるいは温度が変化してもIQ成分間の位相差をπ/2に保持することができる。制御基板620は、信号光の波長の変化に関する信号を制御部622に入力する手段、光受信回路101の周囲の温度に関する信号を制御部622に入力する手段の一方または両方を含むことができる。光受信回路101の周囲の温度をリアルタイムに測定するため、光受信回路101上または近傍に温度センサを設けることができる。   The control board 620 including the memory 621 and the control unit 622 is connected to the phase adjustment unit 108 or 112 of the optical receiving circuit 101 when the optical receiving circuit 101 receives signal light. The control unit 622 controls the phase adjustment unit 108 or 112 in response to a change in wavelength or temperature. At this time, by referring to the lookup table stored in the memory 621 and specifying the current or voltage to be applied to the phase adjustment unit, the phase difference between the IQ components can be set to π / 2 even if the wavelength or temperature changes. Can be held in. The control board 620 can include one or both of means for inputting a signal related to a change in the wavelength of the signal light to the control unit 622 and means for inputting a signal related to the ambient temperature of the optical receiving circuit 101 to the control unit 622. In order to measure the temperature around the optical receiver circuit 101 in real time, a temperature sensor can be provided on or near the optical receiver circuit 101.

入射光のTM偏波成分におけるI成分とQ成分との位相差をπ/2に調整するための手順も、TE偏波成分の場合と同様である。この場合、ボンディング電極301および302から出力されるI成分の電気信号TE/I+およびTE/I−の代わりに、ボンディング電極305および306から出力されるI成分の電気信号TM/I+およびTM/I−が使用される。また、ボンディング電極303および304から出力されるQ成分の電気信号TE/Q+およびTE/Q−の代わりに、ボンディング電極307および308から出力されるQ成分の電気信号TM/Q+およびTM/Q−が使用される。   The procedure for adjusting the phase difference between the I component and the Q component in the TM polarization component of incident light to π / 2 is the same as in the case of the TE polarization component. In this case, instead of the I-component electrical signals TE / I + and TE / I− output from the bonding electrodes 301 and 302, the I-component electrical signals TM / I + and TM / I output from the bonding electrodes 305 and 306, respectively. -Is used. Further, instead of the Q component electrical signals TE / Q + and TE / Q− output from the bonding electrodes 303 and 304, the Q component electrical signals TM / Q + and TM / Q− output from the bonding electrodes 307 and 308, respectively. Is used.

TM偏波成分におけるIQ成分間の位相差調整を行う場合、メモリ621および制御部622は、位相調整部108および112の代わりに、位相調整部116および120(図4参照)に接続される。位相調整部116および120の制御に使用されるメモリ621および制御部622は、位相調整部108および112の制御に使用されるメモリ621および制御部622と同一の制御基板620に設けられることが好ましい。TE偏波成分用およびTM偏波成分用のメモリ621および制御部622が別々に設けられてもよい。同一のメモリ621および制御部622がTE偏波成分用およびTM偏波成分用に使用されてもよい。制御基板620は、位相調整部124の制御に使用される制御部をさらに備えることもできる。   When adjusting the phase difference between IQ components in the TM polarization component, the memory 621 and the control unit 622 are connected to the phase adjustment units 116 and 120 (see FIG. 4) instead of the phase adjustment units 108 and 112. The memory 621 and the control unit 622 used for controlling the phase adjustment units 116 and 120 are preferably provided on the same control board 620 as the memory 621 and the control unit 622 used for controlling the phase adjustment units 108 and 112. . The TE polarization component and TM polarization component memory 621 and the control unit 622 may be provided separately. The same memory 621 and control unit 622 may be used for the TE polarization component and the TM polarization component. The control board 620 may further include a control unit used for controlling the phase adjustment unit 124.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

位相差調整方法において、本実施形態では光源として波長可変レーザを使用したが、本調整方法はこれに限定されない。波長の変化に対応しない場合には単一波長レーザを使用してもよい。波長の変化に対応する場合でも、波長の異なる2以上の光源を組み合わせて使用することが可能である。この場合は、異なる波長に対して位相差を調整するごとに、光受信回路101の入射端に接続される光源を切り替えればよい。   In the phase difference adjusting method, the wavelength tunable laser is used as the light source in the present embodiment, but the adjusting method is not limited to this. A single wavelength laser may be used if it does not respond to wavelength changes. Even when dealing with a change in wavelength, it is possible to use a combination of two or more light sources having different wavelengths. In this case, the light source connected to the incident end of the light receiving circuit 101 may be switched every time the phase difference is adjusted for different wavelengths.

本実施形態では、同一の光源から出射された光を2つの経路に分岐したが、本調整方法はこれに限定されない。連続した入射光を発生する光源と、連続した局発光を発生する光源とを別々に設けることも可能である。この場合、ビームスプリッタを省略することができる。また、2つの光源から出力される連続光の波長が異なれば、周波数シフタを省略することができる。しかし、本実施形態のように、光源として1つの波長可変レーザを使用することにより、異なる波長での位相差調整を容易に行うことができる。   In this embodiment, the light emitted from the same light source is branched into two paths, but this adjustment method is not limited to this. It is also possible to separately provide a light source that generates continuous incident light and a light source that generates continuous local light. In this case, the beam splitter can be omitted. Further, if the wavelengths of continuous light output from the two light sources are different, the frequency shifter can be omitted. However, as in this embodiment, by using one wavelength tunable laser as the light source, phase difference adjustment at different wavelengths can be easily performed.

本実施形態では、局発光が伝搬する経路に周波数シフタを設けたが、その代わりに、入射光が伝搬する経路に周波数シフタを設けてもよい。また、両方の経路にそれぞれ周波数シフタを設けてもよい。ヘテロダインビートの位相を検出する手段としては、RFロックインアンプに限らず、例えば、約100KHz以下(RFより低い周波数)で動作する、通常のロックインアンプなど、公知の位相検出器を用いることもできる。光信号の変調等に用いられる電気信号は、信号速度の高速化のためには、高周波信号であることが好ましいが、本発明が高周波(RF)用に限定されるものではない。   In the present embodiment, the frequency shifter is provided in the path through which the local light propagates, but instead, the frequency shifter may be provided in the path through which the incident light propagates. Moreover, you may provide a frequency shifter in both paths, respectively. The means for detecting the phase of the heterodyne beat is not limited to the RF lock-in amplifier. For example, a known phase detector such as a normal lock-in amplifier that operates at about 100 KHz or less (frequency lower than RF) may be used. it can. The electrical signal used for optical signal modulation or the like is preferably a high-frequency signal in order to increase the signal speed, but the present invention is not limited to high-frequency (RF).

(光変調器)
次に、本発明の実施形態に係る光変調器について説明する。
本実施形態の光変調器には、第1の実施形態の光導波路素子1Aまたは第2の実施形態の光導波路素子1Bを用いることができる。本実施形態の光変調器を構成する光導波路素子では、偏波多重のための光回路の前まではTE偏波の光が伝搬する。偏波多重光回路に含まれる偏波回転部を通してTE偏波がTM偏波へと回転され、TE偏波の導波光がTM偏波の導波光へと変換される。TM偏波の導波光は偏波合波部でTE偏波の導波光と合波される。
(Light modulator)
Next, an optical modulator according to an embodiment of the present invention will be described.
For the optical modulator of this embodiment, the optical waveguide device 1A of the first embodiment or the optical waveguide device 1B of the second embodiment can be used. In the optical waveguide element constituting the optical modulator of this embodiment, TE polarized light propagates before the optical circuit for polarization multiplexing. The TE polarization is rotated to TM polarization through the polarization rotation unit included in the polarization multiplexing optical circuit, and the TE polarization waveguide light is converted to TM polarization waveguide light. The TM-polarized guided light is combined with the TE-polarized guided light at the polarization multiplexing unit.

シリコン導波路を用いた光変調器では、シリコン導波路の実効屈折率を変化させて光変調を行うために、PN接合が形成された高速位相変調部を設け、高速位相変調部に高速電気信号を印加して高ビットレートの光信号を発生する。   In an optical modulator using a silicon waveguide, in order to perform optical modulation by changing the effective refractive index of the silicon waveguide, a high-speed phase modulation unit with a PN junction is provided, and a high-speed electrical signal is provided in the high-speed phase modulation unit. To generate an optical signal having a high bit rate.

さらに、光位相変調器の位相状態および光強度変調器の強度交差点の制御のために、モニタ用受光部を集積して、光変調器を小型化・高機能化する。   Further, in order to control the phase state of the optical phase modulator and the intensity crossing point of the optical intensity modulator, a monitoring light receiving unit is integrated to make the optical modulator smaller and more functional.

光変調器に集積化されるモニタ用受光部あるいは光受信回路に集積化される受光部では、ゲルマニウム薄膜あるいは化合物半導体薄膜を光受光層として利用する。上述のガラス転移温度が高いと、基板全体を高温に熱することにより、PN接合のドーパントが再拡散してドーピングプロファイルが崩れたり、光受光層に転移や欠が発生する。さらに、外部光学部品を固定する接着材やワイヤボンディングが損傷する。そのため、EO材料を有する位相調整部が周辺の領域とは熱的に隔離され、周囲の温度上昇は、上述のようなPN接合、受光部および外部光学部品の接着部に損傷を与えないレベルに抑えられる必要がある。   In a light receiving unit for monitoring integrated in an optical modulator or a light receiving unit integrated in an optical receiving circuit, a germanium thin film or a compound semiconductor thin film is used as a light receiving layer. When the above glass transition temperature is high, the entire substrate is heated to a high temperature, whereby the dopant of the PN junction is re-diffusion and the doping profile is lost, or the light receiving layer is shifted or missing. Further, the adhesive and wire bonding for fixing the external optical component are damaged. For this reason, the phase adjusting unit having the EO material is thermally isolated from the surrounding region, and the surrounding temperature rise is at a level that does not damage the PN junction, the light receiving unit, and the bonded portion of the external optical component as described above. It needs to be suppressed.

位相変調部に正弦波信号を印加し、受光部から出力される正弦波電気信号の強度および位相、さらに、光変調器では、出射端からの出力光の強度および位相を測定することにより、ポーリングにより誘起される永久電気分極を適正値に設定することができる。   Polling is performed by applying a sine wave signal to the phase modulator and measuring the intensity and phase of the sine wave electrical signal output from the light receiver, and the optical modulator measures the intensity and phase of the output light from the output end. The permanent electric polarization induced by can be set to an appropriate value.

〔第5の実施形態〕
次に、本発明の第5の実施形態として、例えば図10に示す光変調器901について説明する。なお、図10は、光変調器901を構成する光導波路素子の単一水平面上での模式的構成を示す。
[Fifth Embodiment]
Next, as a fifth embodiment of the present invention, for example, an optical modulator 901 shown in FIG. 10 will be described. FIG. 10 shows a schematic configuration on a single horizontal plane of the optical waveguide element constituting the optical modulator 901.

波長可変レーザからの単一縦モードの連続光は、TE偏波の入射光として、入射導波路940の一端(入射端)より入射される。入射光の波長は、所定の波長に設定する。入射導波路940の他端(出射端)は、光分岐部902の入射端に接続される。光分岐部902の一方の出射端には、接続導波路941の入射端が接続される。光分岐部902の他方の出射端には、接続導波路942の入射端が接続される。   Single longitudinal mode continuous light from the wavelength tunable laser is incident from one end (incident end) of the incident waveguide 940 as TE polarized incident light. The wavelength of the incident light is set to a predetermined wavelength. The other end (outgoing end) of the incident waveguide 940 is connected to the incident end of the optical branch 902. The incident end of the connection waveguide 941 is connected to one emission end of the optical branching unit 902. The incident end of the connection waveguide 942 is connected to the other exit end of the optical branching section 902.

接続導波路941の出射端は、光分岐部903の入射端に接続される。光分岐部903の一方の出射端には、接続導波路943の入射端が接続される。光分岐部903の他方の出射端には、接続導波路944の入射端が接続される。接続導波路943の出射端は、光分岐部905の入射端に接続される。接続導波路944の出射端は、光分岐部906の入射端に接続される。   The exit end of the connection waveguide 941 is connected to the entrance end of the optical branching unit 903. The incident end of the connection waveguide 943 is connected to one emission end of the optical branching unit 903. The incident end of the connection waveguide 944 is connected to the other emission end of the optical branching unit 903. The exit end of the connection waveguide 943 is connected to the entrance end of the optical branching unit 905. The exit end of the connection waveguide 944 is connected to the entrance end of the optical branching unit 906.

光分岐部905の一方の出射端には、接続導波路947の入射端が接続される。光分岐部905の他方の出射端には、接続導波路948の入射端が接続される。光分岐部906の一方の出射端には、接続導波路949の入射端が接続される。光分岐部906の他方の出射端には、接続導波路950の入射端が接続される。   The incident end of the connection waveguide 947 is connected to one emission end of the optical branching unit 905. The incident end of the connection waveguide 948 is connected to the other emission end of the optical branching unit 905. The incident end of the connection waveguide 949 is connected to one emission end of the optical branching unit 906. The incident end of the connection waveguide 950 is connected to the other emission end of the optical branching unit 906.

接続導波路947の出射端は、光合波部917の一方の入射端に接続される。接続導波路947中に高速位相変調部909が挿入される。高速位相変調部909には、例えばOptics Express vol. 19, no. 26, B26・B31(2011)に記載のリブ導波路に基づく構成を用いることができる。接続導波路948の出射端は、光合波部917の他方の入射端に接続される。接続導波路948中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部910が挿入される。光合波部917の出射端には、接続導波路955の入射端が接続される。   The output end of the connection waveguide 947 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 917. A high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 947. For the high-speed phase modulation unit 909, for example, a configuration based on a rib waveguide described in Optics Express vol. 19, no. 26, B26 / B31 (2011) can be used. The output end of the connection waveguide 948 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 917. A high-speed phase modulation unit 910 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 948. The incident end of the connection waveguide 955 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 917.

接続導波路949の出射端は、光合波部918の一方の入射端に接続される。接続導波路949中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部911が挿入される。接続導波路950の出射端は、光合波部918の他方の入射端に接続される。接続導波路950中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部912が挿入される。光合波部918の出射端には、接続導波路956の入射端が接続される。   The output end of the connection waveguide 949 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 918. A high-speed phase modulation unit 911 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 949. The output end of the connection waveguide 950 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 918. A high-speed phase modulation unit 912 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 950. The incident end of the connection waveguide 956 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 918.

接続導波路942の出射端は、光分岐部904の入射端に接続される。光分岐部904の一方の出射端には、接続導波路945の入射端が接続される。光分岐部904の他方の出射端には、接続導波路946の入射端が接続される。接続導波路945の出射端は、光分岐部907の入射端に接続される。接続導波路946の出射端は、光分岐部908の入射端に接続される。   The exit end of the connection waveguide 942 is connected to the entrance end of the optical branching section 904. The incident end of the connection waveguide 945 is connected to one emission end of the optical branching unit 904. The incident end of the connection waveguide 946 is connected to the other emission end of the optical branching section 904. The exit end of the connection waveguide 945 is connected to the entrance end of the optical branching unit 907. The exit end of the connection waveguide 946 is connected to the entrance end of the optical branching unit 908.

光分岐部907の一方の出射端には、接続導波路951の入射端が接続される。光分岐部907の他方の出射端には、接続導波路952の入射端が接続される。光分岐部908の一方の出射端には、接続導波路953の入射端が接続される。光分岐部908の他方の出射端には、接続導波路954の入射端が接続される。   The incident end of the connection waveguide 951 is connected to one emission end of the optical branching unit 907. The incident end of the connection waveguide 952 is connected to the other exit end of the optical branching unit 907. The incident end of the connection waveguide 953 is connected to one emission end of the optical branching unit 908. The incident end of the connection waveguide 954 is connected to the other emission end of the optical branching unit 908.

接続導波路951の出射端は、光合波部919の一方の入射端に接続される。接続導波路951中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部913が挿入される。接続導波路952の出射端は、光合波部919の他方の入射端に接続される。接続導波路952中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部914が挿入される。光合波部919の出射端には、接続導波路957の入射端が接続される。   The output end of the connection waveguide 951 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 919. A high-speed phase modulation unit 913 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 951. The output end of the connection waveguide 952 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 919. A high-speed phase modulation unit 914 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 952. The incident end of the connection waveguide 957 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 919.

接続導波路953の出射端は、光合波部920の一方の入射端に接続される。接続導波路953中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部915が挿入される。接続導波路954の出射端は、光合波部920の他方の入射端に接続される。接続導波路954中に高速位相変調部909と同じ構成の高速位相変調部916が挿入される。光合波部920の出射端には、接続導波路958の入射端が接続される。   The output end of the connection waveguide 953 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 920. A high-speed phase modulation unit 915 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 953. The output end of the connection waveguide 954 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 920. A high-speed phase modulation unit 916 having the same configuration as that of the high-speed phase modulation unit 909 is inserted into the connection waveguide 954. The incident end of the connection waveguide 958 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 920.

接続導波路955の出射端は、光合波部925の一方の入射端に接続される。接続導波路956の出射端は、光合波部925の他方の入射端に接続される。光合波部925の出射端には、接続導波路959の入射端が接続される。接続導波路955中に位相調整部921が挿入される。接続導波路956中に位相調整部922が挿入される。   The output end of the connection waveguide 955 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 925. The output end of the connection waveguide 956 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 925. The incident end of the connection waveguide 959 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 925. A phase adjustment unit 921 is inserted into the connection waveguide 955. A phase adjustment unit 922 is inserted into the connection waveguide 956.

接続導波路957の出射端は、光合波部926の一方の入射端に接続される。接続導波路958の出射端は、光合波部926の他方の入射端に接続される。光合波部926の出射端には、接続導波路960の入射端が接続される。接続導波路957中に位相調整部923が挿入される。接続導波路956中に位相調整部924が挿入される。   The output end of the connection waveguide 957 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 926. The output end of the connection waveguide 958 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 926. The incident end of the connection waveguide 960 is connected to the emission end of the optical multiplexing unit 926. A phase adjustment unit 923 is inserted into the connection waveguide 957. A phase adjustment unit 924 is inserted into the connection waveguide 956.

光分岐部902〜908は、第3の実施形態の光受信回路101における光分岐部103と同じ寸法の1×2多モード干渉計を用いて構成される。光合波部917〜926は、光分岐部902〜908とは光の伝搬方向を反転している構成である。すなわち、光合波部917〜926は、光分岐部103を構成する1×2多モード干渉計を用いて、光分岐部103の入射端を出射端とし、光分岐部103の2つの出射端を各々の入射端とした2×1多モード干渉計によって構成される。   The optical branching units 902 to 908 are configured using a 1 × 2 multimode interferometer having the same dimensions as the optical branching unit 103 in the optical receiving circuit 101 of the third embodiment. The optical multiplexing units 917 to 926 are configured to reverse the light propagation direction from the optical branching units 902 to 908. That is, the optical multiplexing units 917 to 926 use the 1 × 2 multimode interferometer that constitutes the optical branching unit 103, and uses the incident end of the optical branching unit 103 as the outgoing end and the two outgoing ends of the optical branching unit 103. It is constituted by a 2 × 1 multimode interferometer serving as each incident end.

接続導波路959の出射端は、偏波合波回路927の一方の入射端に接続される。接続導波路960の出射端は、偏波合波回路927の他方の入射端に接続される。偏波合波回路927の出射端には、出射導波路961の入射端が接続される。   The output end of the connection waveguide 959 is connected to one incident end of the polarization multiplexing circuit 927. The output end of the connection waveguide 960 is connected to the other incident end of the polarization multiplexing circuit 927. The incident end of the output waveguide 961 is connected to the output end of the polarization multiplexing circuit 927.

偏波合波回路927は、第3の実施形態の光受信回路101における偏波分離回路102と同一の構造を用いて、偏波分離回路102とは光の伝搬方向を反転している構成である。すなわち、偏波合波回路927は、偏波分離回路102の入射端を出射端とし、偏波分離回路102の2つの出射端を各々の入射端とした構成である。   The polarization multiplexing circuit 927 uses the same structure as the polarization separation circuit 102 in the optical reception circuit 101 of the third embodiment, and has a configuration in which the light propagation direction is reversed with respect to the polarization separation circuit 102. is there. That is, the polarization multiplexing circuit 927 has a configuration in which the incident end of the polarization separation circuit 102 is an output end, and the two output ends of the polarization separation circuit 102 are respective incident ends.

TE偏波におけるI成分およびQ成分の光信号、およびTM偏波におけるI成分およびQ成分の光信号が多重され、出射導波路961の出射端から出射される。   The I component and Q component optical signals in the TE polarization and the I component and Q component optical signals in the TM polarization are multiplexed and output from the output end of the output waveguide 961.

接続導波路943の入射端から接続導波路955の出射端までの光経路中にあるすべての要素がTE偏波におけるI成分の光信号を発生するマッハツェンダ(MZ)変調部を構成する。接続導波路944の入射端から接続導波路956の出射端までの光経路中にあるすべての要素がTE偏波におけるQ成分の光信号を発生するMZ変調部を構成する。それとは逆に、前者のMZ変調部からTE偏波におけるQ成分の光信号が発生し、後者のMZ変調部からTE偏波におけるI成分の光信号が発生するように、IQ成分間での対応関係を反転させてもよい。   All elements in the optical path from the input end of the connection waveguide 943 to the output end of the connection waveguide 955 constitute a Mach-Zehnder (MZ) modulator that generates an I-component optical signal in TE polarization. All elements in the optical path from the input end of the connection waveguide 944 to the output end of the connection waveguide 956 constitute an MZ modulation unit that generates a Q-component optical signal in TE polarization. In contrast, the former MZ modulator generates a Q-component optical signal in TE polarization, and the latter MZ modulator generates an I-component optical signal in TE polarization. The correspondence relationship may be reversed.

一方、接続導波路945の入射端から接続導波路957の出射端までの光経路中にあるすべての要素がTM偏波におけるI成分の光信号を発生するMZ変調部を構成する。このMZ変調部を伝搬する光はTE偏波であるが、偏波合波回路927を通過した後にTM偏波へと変換される。   On the other hand, all elements in the optical path from the incident end of the connection waveguide 945 to the output end of the connection waveguide 957 constitute an MZ modulation unit that generates an I-component optical signal in TM polarization. The light propagating through the MZ modulator is TE polarized light, but is converted to TM polarized light after passing through the polarization multiplexing circuit 927.

接続導波路946の入射端から接続導波路958の出射端までの光経路中にあるすべての要素がTM偏波におけるQ成分の光信号を発生するMZ変調部を構成する。それとは逆に、前者のMZ変調部からTM偏波におけるQ成分の光信号が発生し、後者のMZ変調部からTM偏波におけるI成分の光信号が発生するように、IQ成分間での対応関係を反転させてもよい。   All elements in the optical path from the input end of the connection waveguide 946 to the output end of the connection waveguide 958 constitute an MZ modulation unit that generates a Q-component optical signal in TM polarization. Conversely, the former MZ modulator generates a Q-component optical signal in TM polarization, and the latter MZ modulator generates an I-component optical signal in TM polarization. The correspondence relationship may be reversed.

接続導波路955〜958には、各々に挿入された位相調整部921〜924の後方にタップ導波路962〜965の各々の入射端が側方に設けられる。タップ導波路962〜965の各々の出射端には、受光部928〜931が接続される。受光部928〜931は、第3の実施形態の光受信回路101における受光部106と同じ構成を用いることができる。   In the connection waveguides 955 to 958, incident ends of the tap waveguides 962 to 965 are provided laterally behind the phase adjustment units 921 to 924 inserted therein. Light receiving portions 928 to 931 are connected to the emission ends of the tap waveguides 962 to 965, respectively. The light receiving units 928 to 931 can use the same configuration as the light receiving unit 106 in the optical receiving circuit 101 of the third embodiment.

接続導波路959,960の各々の側方には、タップ導波路966,967の各々が設けられる。タップ導波路966,967の各々の出射端には、受光部932,933の各々が接続される。   Each of the tap waveguides 966 and 967 is provided on the side of each of the connection waveguides 959 and 960. Each of the light receiving portions 932 and 933 is connected to the emission end of each of the tap waveguides 966 and 967.

受光部928〜931を用いて、IQ成分の各々の強度を制御することが可能である。また、受光部928〜931および受光部932,933を用いて、IQ成分間の位相差がπ/2に保持されるように制御することができる。また、受光部932,933を用いて、TE偏波の光信号の強度およびTM偏波の光信号の強度を制御することができる。これらの制御が必要ない場合は、タップ導波路962〜965および受光部928〜931、もしくはタップ導波路966,967および受光部932,933を省略できる。   It is possible to control the intensity of each IQ component using the light receiving units 928 to 931. In addition, the light receiving units 928 to 931 and the light receiving units 932 and 933 can be used to control the phase difference between IQ components to be held at π / 2. Further, the light receiving units 932 and 933 can be used to control the intensity of the TE-polarized optical signal and the intensity of the TM-polarized optical signal. When these controls are not necessary, the tap waveguides 962 to 965 and the light receiving portions 928 to 931 or the tap waveguides 966 and 967 and the light receiving portions 932 and 933 can be omitted.

本実施形態の光変調器901において、位相調整部921〜924には、第1の実施形態の光導波路素子1Aにおける位相調整部2Aまたは第2の実施形態の光導波路素子1Bにおける位相調整部2Bを用いることができる。   In the optical modulator 901 of the present embodiment, the phase adjustment units 921 to 924 include the phase adjustment unit 2A in the optical waveguide element 1A of the first embodiment or the phase adjustment unit 2B in the optical waveguide element 1B of the second embodiment. Can be used.

本実実施形態の導波路構成を用いて、小型で低光損失、かつIQ成分間のクロストークの低い光変調器901を提供することができる。本実施形態の光変調器901は、例えばデジタルコヒーレント向け小型プラガブル光送受信機に好適である。   By using the waveguide configuration of the present embodiment, it is possible to provide an optical modulator 901 that is small in size, has low optical loss, and has low crosstalk between IQ components. The optical modulator 901 of this embodiment is suitable for a small pluggable optical transceiver for digital coherent, for example.

なお、本実施形態の光変調器901において、光分岐部903,904が本発明の第1の光分岐部に対応する。光分岐部905,907が本発明の第2の光分岐部に対応する。光分岐部906,908が本発明の第3の光分岐部に対応する。接続導波路943,945が本発明の第1の接続導波路に対応する。接続導波路944,946が本発明の第2の接続導波路に対応する。接続導波路947,951が本発明の第3の接続導波路に対応する。接続導波路948,952が本発明の第4の接続導波路に対応する。接続導波路949,953が本発明の第5の接続導波路に対応する。接続導波路950,954が本発明の第6の接続導波路に対応する。接続導波路955,957が本発明の第7の接続導波路に対応する。接続導波路956,958が本発明の第8の接続導波路に対応する。接続導波路959,960が本発明の第9の接続導波路に対応する。高速位相変調部909,913が本発明の第1の高速位相変調部に対応する。高速位相変調部910,914が本発明の第2の高速位相変調部に対応する。高速位相変調部911,915が本発明の第3の高速位相変調部に対応する。高速位相変調部912,916が本発明の第4の高速位相変調部に対応する。光合波部917,919が本発明の第1の光合波部に対応する。光合波部918,920が本発明の第2の光合波部に対応する。光合波部925,926が本発明の第3の光合波部に対応する。タップ導波路962,964が本発明の第1のタップ導波路に対応する。タップ導波路963,965が本発明の第2のタップ導波路に対応する。受光部928,930が本発明の第1の受光部に対応する。受光部929,931が本発明の第2の受光部に対応する。位相調整部921〜924が本発明の位相調整部に対応する。また、位相調整部921もしくは922のいずれかを省略してもよく、位相調整部923もしくは924のいずれかを省略してもよい。   In the optical modulator 901 of the present embodiment, the optical branching units 903 and 904 correspond to the first optical branching unit of the present invention. The optical branching portions 905 and 907 correspond to the second optical branching portion of the present invention. The optical branching portions 906 and 908 correspond to the third optical branching portion of the present invention. The connection waveguides 943 and 945 correspond to the first connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 944 and 946 correspond to the second connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 947 and 951 correspond to the third connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 948 and 952 correspond to the fourth connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 949 and 953 correspond to the fifth connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 950 and 954 correspond to the sixth connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 955 and 957 correspond to the seventh connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 956 and 958 correspond to the eighth connection waveguide of the present invention. The connection waveguides 959 and 960 correspond to the ninth connection waveguide of the present invention. The high-speed phase modulation units 909 and 913 correspond to the first high-speed phase modulation unit of the present invention. The high-speed phase modulation units 910 and 914 correspond to the second high-speed phase modulation unit of the present invention. The high-speed phase modulation units 911 and 915 correspond to the third high-speed phase modulation unit of the present invention. The high-speed phase modulation units 912 and 916 correspond to the fourth high-speed phase modulation unit of the present invention. The optical multiplexing units 917 and 919 correspond to the first optical multiplexing unit of the present invention. The optical multiplexing units 918 and 920 correspond to the second optical multiplexing unit of the present invention. The optical multiplexing units 925 and 926 correspond to the third optical multiplexing unit of the present invention. The tap waveguides 962 and 964 correspond to the first tap waveguide of the present invention. The tap waveguides 963 and 965 correspond to the second tap waveguide of the present invention. The light receiving units 928 and 930 correspond to the first light receiving unit of the present invention. The light receiving portions 929 and 931 correspond to the second light receiving portion of the present invention. The phase adjustment units 921 to 924 correspond to the phase adjustment unit of the present invention. Further, either the phase adjustment unit 921 or 922 may be omitted, and either the phase adjustment unit 923 or 924 may be omitted.

〔第6の実施形態〕
次に、本発明の第6の実施形態として、上記第5の実施形態に記載の光変調器901において、TE偏波におけるI成分とQ成分との位相差を調節する方法について説明する。また、TM偏波においても、同様にI成分とQ成分との位相差を調節することができる。
[Sixth Embodiment]
Next, as a sixth embodiment of the present invention, a method for adjusting the phase difference between the I component and the Q component in the TE polarization in the optical modulator 901 described in the fifth embodiment will be described. Similarly, in TM polarization, the phase difference between the I component and the Q component can be adjusted.

TE偏波におけるI成分の試験光信号として、高速位相変調部909および910に正弦波電気信号を入力し、受光部928から出力される電気信号の位相から、TE偏波におけるI成分の試験光信号の位相を検知する。受光部928から出力される電気信号の歪を除去するため、正弦波電気信号に重畳されるDC逆バイアス電圧を調節する。   A sine wave electrical signal is input to the high-speed phase modulators 909 and 910 as an I-component test optical signal in the TE polarization, and an I-component test light in the TE polarization is derived from the phase of the electrical signal output from the light receiving unit 928. Detect the phase of the signal. In order to remove the distortion of the electric signal output from the light receiving unit 928, the DC reverse bias voltage superimposed on the sine wave electric signal is adjusted.

TE偏波におけるQ成分の試験光信号として、高速位相変調部911および912に正弦波電気信号を入力し、受光部929から出力される電気信号の位相から、TE偏波におけるQ成分の試験光信号の位相を検知する。受光部929から出力される電気信号の歪を除去するため、正弦波電気信号に重畳されるDC逆バイアス電圧を調節する。   A sine wave electric signal is input to the high-speed phase modulators 911 and 912 as a Q component test optical signal in the TE polarization, and a Q component test light in the TE polarization is calculated from the phase of the electric signal output from the light receiving unit 929. Detect the phase of the signal. In order to remove distortion of the electrical signal output from the light receiving unit 929, the DC reverse bias voltage superimposed on the sine wave electrical signal is adjusted.

位相調整部921もしくは922に印加するポーリング時の電流または電圧、あるいはポーリング後の電流または電圧を調節して、受光部928から出力される電気信号の位相をI成分の位相として、受光部932から出力される電気信号に含まれるQ成分の位相がI成分に対して差分π/2を有するように調節する。TM偏波においても、同様にI成分とQ成分との位相差を調節することができる。   By adjusting the current or voltage at the time of polling applied to the phase adjustment unit 921 or 922, or the current or voltage after polling, the phase of the electrical signal output from the light receiving unit 928 is set as the phase of the I component from the light receiving unit 932. The phase of the Q component included in the output electrical signal is adjusted so as to have a difference π / 2 with respect to the I component. Similarly, in the TM polarization, the phase difference between the I component and the Q component can be adjusted.

入射光の波長変化あるいは温度変化により、導波路の実効屈折率が変化し、位相調整部に印加する電圧を調整して位相差をπ/2に一致させるには、使用する各波長あるいは温度に応じて各位相調整部に印加する電流または電圧を指定する必要がある。そこで、波長可変レーザの波長あるいは光変調器901の温度を変化させ、各波長あるいは温度でI成分とQ成分との位相差をπ/2に保持するために必要な電圧値を記録する。記録した電圧値をルックアップテーブルとしてメモリに格納する。ルックアップテーブルを格納したメモリを搭載した制御ボード(制御基板)を光変調器に接続し、波長あるいは温度の変化に対応して位相調整部を制御することにより、IQ成分間の位相差をπ/2に保持することができる。   The effective refractive index of the waveguide changes due to the change in the wavelength or temperature of the incident light, and the voltage applied to the phase adjustment unit is adjusted so that the phase difference matches π / 2. Accordingly, it is necessary to specify the current or voltage to be applied to each phase adjustment unit. Therefore, the wavelength value of the wavelength tunable laser or the temperature of the optical modulator 901 is changed, and a voltage value necessary for maintaining the phase difference between the I component and the Q component at π / 2 at each wavelength or temperature is recorded. The recorded voltage value is stored in the memory as a lookup table. A control board (control board) equipped with a memory storing a lookup table is connected to the optical modulator, and the phase adjustment unit is controlled in response to a change in wavelength or temperature, so that the phase difference between IQ components is π. / 2.

〔第7の実施形態〕
次に、本発明の第7の実施形態として、例えば図11に示す光変調器1001について説明する。なお、図11は、光変調器1001を構成する光導波路素子の単一水平面上での模式的構成を示す。
[Seventh Embodiment]
Next, as a seventh embodiment of the present invention, for example, an optical modulator 1001 shown in FIG. 11 will be described. FIG. 11 shows a schematic configuration on a single horizontal plane of the optical waveguide element constituting the optical modulator 1001.

入射光は、入射導波路1009の入射端から入射される。入射導波路1009の出射端は、光分岐部1002の入射端に接続される。光分岐部1002の一方の出射端には、接続導波路1010の入射端が接続される。光分岐部1002の他方の出射端には、接続導波路1011の入射端が接続される。接続導波路1010の出射端は、光合波部1007の一方の入射端に接続される。接続導波路1011の出射端は、光合波部1007の他方の入射端に接続される。   Incident light is incident from the incident end of the incident waveguide 1009. The exit end of the incident waveguide 1009 is connected to the incident end of the optical branching unit 1002. The incident end of the connection waveguide 1010 is connected to one emission end of the optical branching unit 1002. The incident end of the connection waveguide 1011 is connected to the other exit end of the optical branching unit 1002. The output end of the connection waveguide 1010 is connected to one incident end of the optical multiplexing unit 1007. The output end of the connection waveguide 1011 is connected to the other incident end of the optical multiplexing unit 1007.

接続導波路1011中に、高速位相変調部1003および位相調整部1005が挿入される。接続導波路1011中に、高速位相変調部1004および位相調整部1006が挿入される。光合波部1007の出射端には、出射導波路1012の入射端が接続される。出射導波路1012の出射端から光信号が出射される。出射導波路1012の側方には、タップ導波路1013の入射端が設けられる。タップ導波路1013の出射端には、受光部1008が接続される。   A high-speed phase modulation unit 1003 and a phase adjustment unit 1005 are inserted into the connection waveguide 1011. A high-speed phase modulation unit 1004 and a phase adjustment unit 1006 are inserted into the connection waveguide 1011. The incident end of the output waveguide 1012 is connected to the output end of the optical multiplexing unit 1007. An optical signal is emitted from the emission end of the emission waveguide 1012. An incident end of the tap waveguide 1013 is provided on the side of the output waveguide 1012. A light receiving unit 1008 is connected to the output end of the tap waveguide 1013.

本実施形態の光変調器1001において、位相調整部1005,1006には、第1の実施形態の光導波路素子1Aにおける位相調整部2Aまたは第2の実施形態の光導波路素子1Bにおける位相調整部2Bを用いることができる。   In the optical modulator 1001 of the present embodiment, the phase adjustment units 1005 and 1006 include the phase adjustment unit 2A in the optical waveguide element 1A of the first embodiment or the phase adjustment unit 2B in the optical waveguide element 1B of the second embodiment. Can be used.

位相調整部1005もしくは位相調整部1006にポーリング時の電流または電圧、あるいはポーリング後の電流または電圧を調節して、受光部1008から出力される電気信号を検出する。これにより、導波路を形成する加エプロセスにおける誤差などにより生ずる光学特性における不均衡性を解消することができる。   An electric signal output from the light receiving unit 1008 is detected by adjusting the current or voltage at the time of polling or the current or voltage after polling to the phase adjusting unit 1005 or the phase adjusting unit 1006. As a result, it is possible to eliminate imbalances in optical characteristics caused by errors in the process of forming the waveguide.

高速位相変調部1003および1004に変調電気信号を印加しない状態で、出射導波路1012から出射される光強度が最大となるように調整すると、強度変調器として使用する際の不均衡性を解消することができる。   If the light intensity emitted from the output waveguide 1012 is adjusted to the maximum without applying a modulated electric signal to the high-speed phase modulators 1003 and 1004, the imbalance when used as an intensity modulator is eliminated. be able to.

本実施形態の導波路構成を実施第5の実施形態の光変調器におけるMZ変調部に用いると、位相変調器として使用する際の位相および光強度の不均衡性を解消することができる。その手順は、第6の実施形態と同様の手順にしたがい、位相調整部1005もしくは1006に印加するポーリング時の電流または電圧、あるいはポーリング後の電流または電圧を調節する。   When the waveguide configuration of the present embodiment is used for the MZ modulation section in the optical modulator of the fifth embodiment, the phase and light intensity imbalance when used as a phase modulator can be eliminated. The procedure follows the same procedure as in the sixth embodiment, and adjusts the current or voltage at the time of polling applied to the phase adjustment unit 1005 or 1006 or the current or voltage after polling.

なお、本実施形態の光変調器1001において、光分岐部1002が本発明の光分岐部に対応する。接続導波路1010が本発明の第1の接続導波路に対応する。接続導波路1011が本発明の第2の接続導波路に対応する。接続導波路1012が本発明の第3の接続導波路に対応する。光合波部1007が本発明の光合波部に対応する。高速位相変調部1003が本発明の第1の高速位相変調部に対応する。高速位相変調部1004が本発明の第2の高速位相変調部に対応する。位相調整部1005,1006が本発明の位相調整部に対応する。タップ導波路1013が本発明のタップ導波路に対応する。受光部1008が本発明の受光部に対応する。   In the optical modulator 1001 of this embodiment, the optical branching unit 1002 corresponds to the optical branching unit of the present invention. The connection waveguide 1010 corresponds to the first connection waveguide of the present invention. The connection waveguide 1011 corresponds to the second connection waveguide of the present invention. The connection waveguide 1012 corresponds to the third connection waveguide of the present invention. The optical multiplexing unit 1007 corresponds to the optical multiplexing unit of the present invention. The high-speed phase modulation unit 1003 corresponds to the first high-speed phase modulation unit of the present invention. The high-speed phase modulation unit 1004 corresponds to the second high-speed phase modulation unit of the present invention. The phase adjustment units 1005 and 1006 correspond to the phase adjustment unit of the present invention. The tap waveguide 1013 corresponds to the tap waveguide of the present invention. The light receiving unit 1008 corresponds to the light receiving unit of the present invention.

1A,1B…光導波路素子、2A,2B…位相調整部、3…基板、4…コア、5…クラッド、6…下部クラッド、7…上部クラッド、8…第1の電極、9…第2の電極、10……電気光学(EO)層、11…第1の貫通電極、12…第1の上部電極、13…第2の貫通電極、14…第2の上部電極、15…第3の貫通電極、16…第3の上部電極、17,18…ヒータ電極(ヒータ)、19…ギャップ部、20,21…溝部、22…空隙部、23…第1の貫通電極、24…第1の上部電極、25…第4の貫通電極、26…第4の上部電極、27…第2の貫通電極、28…第2の上部電極、29…第5の貫通電極、30…第5の上部電極、D…導波路、
101…光受信回路、102…偏波分離回路、103,104…光分岐部(第1の光分岐部)、105,113…光合波部(第1の光合波部)、106,107,114,115…受光部(第1の受光部)、108,112,116,120,124…位相調整部、109,117…光合波部(第2の光合波部)、110,111,118,119…受光部(第2の受光部)、121,122…光分岐部(第2の光分岐部)、123…光分岐部(最初の光分岐部)、126…入射導波路(信号光入射用導波路)、127〜146…接続導波路、141a,142a,143a,144a…180度曲がり部、147…入射導波路(局発光入射用導波路)、147a,147b…90度曲がり部、150,151…処理部、201,204…偏波分離部、202,203…偏波回転部、301〜308…ボンディング電極、310〜317…高周波信号電極、401…基板、402…下部クラッド、403…上部クラッド、410…光導波路素子、411…コア、
901…光変調器、903,904…光分岐部(第1の光分岐部)、905,907…光分岐部(第2の光分岐部)、906,908…光分岐部(第3の光分岐部)、943,945…接続導波路(第1の接続導波路)、944,946…接続導波路(第2の接続導波路)、947,951…接続導波路(第3の接続導波路)、948,952…接続導波路(第4の接続導波路)、949,953…接続導波路(第5の接続導波路)、950,954…接続導波路(第6の接続導波路)、955,957…接続導波路(第7の接続導波路)、956,958…接続導波路(第8の接続導波路)、959,960…接続導波路(第9の接続導波路)、909,913…高速位相変調部(第1の高速位相変調部)、910,914…高速位相変調部(第2の高速位相変調部)、911,915…高速位相変調部(第3の高速位相変調部)、912,916…高速位相変調部(第4の高速位相変調部)、917,919…光合波部(第1の光合波部)、918,920…光合波部(第2の光合波部)、925,926…光合波部(第3の光合波部)、962,964…タップ導波路(第1のタップ導波路)、963,965…タップ導波路(第2のタップ導波路)、928,930…受光部(第1の受光部)、929,931…受光部(第2の受光部)、921〜924…位相調整部、
1001…光変調器、1002…光分岐部、1010…接続導波路(第1の接続導波路)、1011…接続導波路(第2の接続導波路)、1012…接続導波路(第3の接続導波路)、1007…光合波部、1003…高速位相変調部(第1の高速位相変調部)、1004…高速位相変調部(第2の高速位相変調部)、1005,1006…位相調整部、1013…タップ導波路、1008…受光部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Optical waveguide element, 2A, 2B ... Phase adjustment part, 3 ... Board | substrate, 4 ... Core, 5 ... Cladding, 6 ... Lower cladding, 7 ... Upper cladding, 8 ... 1st electrode, 9 ... 2nd Electrode, 10... Electro-optic (EO) layer, 11... First through electrode, 12... First upper electrode, 13... Second through electrode, 14. Electrode, 16 ... third upper electrode, 17, 18 ... heater electrode (heater), 19 ... gap part, 20,21 ... groove part, 22 ... gap part, 23 ... first through electrode, 24 ... first upper part Electrode, 25 ... 4th through electrode, 26 ... 4th upper electrode, 27 ... 2nd through electrode, 28 ... 2nd upper electrode, 29 ... 5th through electrode, 30 ... 5th upper electrode, D: Waveguide,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Optical receiver circuit, 102 ... Polarization separation circuit, 103, 104 ... Optical branching part (first optical branching part), 105, 113 ... Optical multiplexing part (first optical multiplexing part), 106, 107, 114 115, light receiving unit (first light receiving unit), 108, 112, 116, 120, 124 ... phase adjusting unit, 109, 117 ... optical multiplexing unit (second optical multiplexing unit), 110, 111, 118, 119 ... light receiving part (second light receiving part), 121, 122 ... light branching part (second light branching part), 123 ... light branching part (first light branching part), 126 ... incident waveguide (for signal light incidence) (Waveguide), 127 to 146... Connection waveguide, 141a, 142a, 143a, 144a... 180 degree bent portion, 147. 151... Processing unit, 201, 204. Separator, 202, 203 ... polarization rotation part, 301-308 ... bonding electrode, 310-317 ... high frequency signal electrode, 401 ... substrate, 402 ... lower clad, 403 ... upper clad, 410 ... optical waveguide element, 411 ... core ,
901: Optical modulator, 903, 904: Optical branching unit (first optical branching unit), 905, 907 ... Optical branching unit (second optical branching unit), 906, 908 ... Optical branching unit (third light) Branching part), 943, 945... Connection waveguide (first connection waveguide), 944, 946... Connection waveguide (second connection waveguide), 947, 951... Connection waveguide (third connection waveguide) , 948, 952... Connection waveguide (fourth connection waveguide), 949, 953... Connection waveguide (fifth connection waveguide), 950, 954... Connection waveguide (sixth connection waveguide), 955, 957 ... connection waveguide (seventh connection waveguide), 956, 958 ... connection waveguide (eighth connection waveguide), 959, 960 ... connection waveguide (ninth connection waveguide), 909, 913 ... High-speed phase modulation section (first high-speed phase modulation section), 910, 914 ... High-speed phase modulation (Second high-speed phase modulation unit), 911, 915... High-speed phase modulation unit (third high-speed phase modulation unit), 912, 916... High-speed phase modulation unit (fourth high-speed phase modulation unit), 917, 919. Optical multiplexing unit (first optical multiplexing unit), 918, 920... Optical multiplexing unit (second optical multiplexing unit), 925, 926... Optical multiplexing unit (third optical multiplexing unit), 962, 964. Waveguide (first tap waveguide), 963, 965... Tap waveguide (second tap waveguide), 928, 930... Light receiving portion (first light receiving portion), 929, 931. Light receiving part), 921 to 924... Phase adjustment part,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 ... Optical modulator, 1002 ... Optical branch part, 1010 ... Connection waveguide (1st connection waveguide), 1011 ... Connection waveguide (2nd connection waveguide), 1012 ... Connection waveguide (3rd connection) Waveguide), 1007 ... optical multiplexing unit, 1003 ... high-speed phase modulation unit (first high-speed phase modulation unit), 1004 ... high-speed phase modulation unit (second high-speed phase modulation unit), 1005, 1006 ... phase adjustment unit, 1013: Tap waveguide, 1008: Light receiving portion.

Claims (22)

基板上にコアおよびクラッドにより構成された導波路を備える光導波路素子であって、
前記導波路を伝搬する光の位相を調整する位相調整部を備え、
前記位相調整部は、
前記コアを挟んだ両側に設けられた第1の電極および第2の電極と、
前記コアの両側面および上面の少なくとも一部と、前記第1の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、前記第2の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆うように設けられた電気光学層と、を有し、
前記電気光学層には、分極形成により電気分極が生じていることを特徴とする光導波路素子。
An optical waveguide device comprising a waveguide constituted by a core and a clad on a substrate,
A phase adjustment unit for adjusting the phase of light propagating through the waveguide;
The phase adjusting unit is
A first electrode and a second electrode provided on both sides of the core;
At least a part of both side surfaces and the upper surface of the core, at least a part of the side surface and the upper surface of the first electrode facing the core, and a side surface of the second electrode on the side facing the core; An electro-optic layer provided so as to cover at least a part of the upper surface, and
An optical waveguide element, wherein the electro-optic layer is electrically polarized by polarization formation.
前記クラッドは、前記基板と前記コアとの間に設けられた下部クラッドと、前記コアおよび前記下部クラッドの上に設けられた上部クラッドと、を有し、
前記第1の電極は、前記上部クラッドを貫通する第1の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第1の上部電極と電気的に接続され、
前記第2の電極は、前記上部クラッドを貫通する第2の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第2の上部電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。
The clad includes a lower clad provided between the substrate and the core, and an upper clad provided on the core and the lower clad,
The first electrode is electrically connected to a first upper electrode provided on the upper clad through a first through electrode penetrating the upper clad,
2. The second electrode is electrically connected to a second upper electrode provided on the upper clad through a second through electrode penetrating the upper clad. 2. An optical waveguide device according to 1.
前記電気光学層は、前記上部クラッドを貫通する第3の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第3の上部電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の光導波路素子。   The electro-optical layer is electrically connected to a third upper electrode provided on the upper clad through a third through electrode penetrating the upper clad. The optical waveguide device described. 前記位相調整部は、前記電気光学層を加熱するヒータを有し、
前記ヒータは、前記上部クラッド上に設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の光導波路素子。
The phase adjustment unit has a heater for heating the electro-optic layer,
4. The optical waveguide device according to claim 2, wherein the heater is provided on the upper clad.
前記第1の電極は、前記上部クラッドを貫通する第4の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第4の上部電極と電気的に接続され、
前記第2の電極は、前記上部クラッドを貫通する第5の貫通電極を介して前記上部クラッド上に設けられた第5の上部電極と電気的に接続され、
前記第1の上部電極と前記第4の上部電極との間で電流または電圧を印加することによって、前記第1の電極が発熱し、
前記第2の上部電極と前記第5の上部電極との間で電流または電圧を印加することによって、前記第2の電極が発熱することを特徴とする請求項2または3に記載の光導波路素子。
The first electrode is electrically connected to a fourth upper electrode provided on the upper clad via a fourth through electrode penetrating the upper clad,
The second electrode is electrically connected to a fifth upper electrode provided on the upper cladding via a fifth through electrode penetrating the upper cladding,
By applying a current or voltage between the first upper electrode and the fourth upper electrode, the first electrode generates heat,
4. The optical waveguide element according to claim 2, wherein the second electrode generates heat by applying a current or voltage between the second upper electrode and the fifth upper electrode. .
前記位相調整部を周囲から熱的に隔離するギャップ部を備え、
前記ギャップ部は、少なくとも前記クラッドを深さ方向に切り欠く溝部を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光導波路素子。
A gap portion that thermally isolates the phase adjustment portion from the surroundings;
The optical waveguide device according to claim 1, wherein the gap portion includes a groove portion that cuts out at least the clad in a depth direction.
前記ギャップ部は、前記位相調整部を挟んだ両側に前記基板に至る深さで形成された一対の溝部と、前記一対の溝部の間に連続して前記基板の一部が除去された空隙部と、を有することを特徴とする請求項6に記載の光導波路素子。   The gap portion includes a pair of groove portions formed at a depth reaching the substrate on both sides of the phase adjustment portion, and a gap portion in which a part of the substrate is continuously removed between the pair of groove portions. The optical waveguide device according to claim 6, further comprising: 前記コアは、シリコン層からなり、
前記第1の電極および前記第2の電極は、シリコン層に不純物をドーピングすることによって形成された拡散層からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光導波路素子。
The core is made of a silicon layer,
The optical waveguide element according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are formed of a diffusion layer formed by doping an impurity in a silicon layer. .
基板上にコアおよびクラッドにより構成された導波路を備える光導波路素子の製造方法であって、
前記導波路を伝搬する光の位相を調整する位相調整部を形成する際に、
前記コアを挟んだ両側に第1の電極および第2の電極を形成する工程と、
前記コアの両側面および上面の少なくとも一部と、前記第1の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、前記第2の電極の前記コアと対向する側の側面および上面の少なくとも一部と、をそれぞれ覆う電気光学層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
A method of manufacturing an optical waveguide device comprising a waveguide constituted by a core and a clad on a substrate,
When forming a phase adjustment unit that adjusts the phase of light propagating through the waveguide,
Forming a first electrode and a second electrode on both sides of the core;
At least a part of both side surfaces and the upper surface of the core, at least a part of the side surface and the upper surface of the first electrode facing the core, and a side surface of the second electrode on the side facing the core; Forming an electro-optic layer covering each of at least a part of the upper surface.
前記第1の電極および前記第2の電極を形成する際に、前記コアとなるシリコン層と同じ層からなるシリコン層をパターニングし、パターニングされた前記シリコン層に不純物をドーピングすることによって、前記第1の電極および前記第2の電極となる拡散層を形成することを特徴とする請求項9に記載の光導波路素子の製造方法。   When forming the first electrode and the second electrode, the silicon layer made of the same layer as the core silicon layer is patterned, and the patterned silicon layer is doped with impurities, thereby forming the first electrode. The method for manufacturing an optical waveguide element according to claim 9, wherein a diffusion layer to be the first electrode and the second electrode is formed. 前記位相調整部を周囲から熱的に隔離するギャップ部を形成する工程を含み、
前記ギャップ部を形成する際に、前記位相調整部を挟んだ両側に前記クラッドから前記基板に至る深さで一対の溝部をエッチングにより形成した後に、前記一対の溝部から前記基板の一部をエッチングにより選択的に除去することによって、前記一対の溝部の間に連続した空隙部を形成することを特徴とする請求項9に記載の光導波路素子の製造方法。
Forming a gap portion that thermally isolates the phase adjustment portion from the surroundings;
When forming the gap portion, a pair of groove portions are formed by etching at a depth from the clad to the substrate on both sides of the phase adjustment portion, and then a part of the substrate is etched from the pair of groove portions. 10. The method of manufacturing an optical waveguide element according to claim 9, wherein a continuous gap is formed between the pair of grooves by selectively removing the gap.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の光導波路素子を備える光受信回路。   An optical receiver circuit comprising the optical waveguide device according to claim 1. 前記光導波路素子は、
信号光を第1の信号光伝搬用導波路および第2の信号光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第1の光分岐部と、
局発光を第1の局発光伝搬用導波路および第2の局発光伝搬用導波路に分岐して伝搬させる第2の光分岐部と、
前記第1の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と前記第1の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第1の光合波部と、
前記第2の信号光伝搬用導波路を伝搬する信号光と前記第2の局発光伝搬用導波路を伝搬する局発光とを合波して、互いに干渉させる第2の光合波部と、
前記第1の光合波部の出力光を受光する1または2以上の第1の受光部と、
前記第2の光合波部の出力光を受光する1または2以上の第2の受光部と、
前記第1の局発光伝搬用導波路および前記第2の局発光伝搬用導波路のいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、
を有し、
連続した入射光に対し、連続した局発光に周波数シフトを印加し、両者の干渉によりヘテロダインビートを発生させ、前記第1の受光部から出力される出力電気信号または前記第2の受光部から出力される出力電気信号のうち、いずれか一方の出力電気信号を参照信号とし、前記参照信号とは異なる方の出力電気信号を入力信号として、ヘテロダインビートの位相を検出する手段を有し、前記位相をπ/2に保持することにより、前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整することが可能であることを特徴とする請求項12に記載の光受信回路。
The optical waveguide element is
A first light branching section for branching and propagating the signal light to the first signal light propagation waveguide and the second signal light propagation waveguide;
A second optical branching portion for branching and propagating the local light to the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide;
A first optical multiplexing unit that multiplexes signal light propagating through the first signal light propagation waveguide and local light propagating through the first local light propagation waveguide, and causes the light to interfere with each other;
A second optical multiplexing unit that multiplexes the signal light propagating through the second signal light propagation waveguide and the local light propagating through the second local light propagation waveguide, and interferes with each other;
One or more first light receiving parts for receiving the output light of the first optical multiplexing part; and
One or more second light receiving parts for receiving the output light of the second optical multiplexing part; and
A phase adjustment unit provided in one or both of the first local light propagation waveguide and the second local light propagation waveguide;
Have
A frequency shift is applied to continuous local light with respect to continuous incident light, a heterodyne beat is generated by interference between the two, and an output electrical signal output from the first light receiving unit or output from the second light receiving unit Means for detecting the phase of a heterodyne beat using one of the output electrical signals as a reference signal and an output electrical signal different from the reference signal as an input signal, Is maintained at π / 2, the phase difference between the local light incident on the first optical multiplexing unit and the local light incident on the second optical multiplexing unit can be adjusted to π / 2. The optical receiver circuit according to claim 12, which is possible.
前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整する際に前記位相調整部に印加される電流または電圧の設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されたことを特徴とする請求項13に記載の光受信回路。   A current applied to the phase adjustment unit when the phase difference between the local light incident on the first optical multiplexing unit and the local light incident on the second optical multiplexing unit is adjusted to π / 2, or 14. The optical receiver circuit according to claim 13, wherein the optical receiver circuit is connected to a control board on which a memory in which a set value of voltage is recorded is mounted. 請求項13または14に記載の光受信回路の調整方法であって、
連続した入射光に対し、連続した局発光に周波数シフトを印加し、両者の干渉によりヘテロダインビートを発生させ、前記第1の受光部から出力される出力電気信号または前記第2の受光部から出力される出力電気信号のうち、いずれか一方の出力電気信号を参照信号とし、前記参照信号とは異なる方の出力電気信号を入力信号として、ヘテロダインビートの位相を検出する手段を光受信回路に設け、前記位相をπ/2に保持することにより、前記第1の光合波部に入射する局発光と前記第2の光合波部に入射する局発光との間の位相差をπ/2に調整することを特徴とする光受信回路の調整方法。
The method for adjusting an optical receiver circuit according to claim 13 or 14,
A frequency shift is applied to continuous local light with respect to continuous incident light, a heterodyne beat is generated by interference between the two, and an output electrical signal output from the first light receiving unit or output from the second light receiving unit Means for detecting the phase of the heterodyne beat using one of the output electrical signals as a reference signal and the output electrical signal different from the reference signal as an input signal. By adjusting the phase to π / 2, the phase difference between the local light incident on the first optical multiplexing unit and the local light incident on the second optical multiplexing unit is adjusted to π / 2. A method of adjusting an optical receiving circuit.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の光導波路素子を備える光変調器。   An optical modulator comprising the optical waveguide device according to any one of claims 1 to 8. 前記光導波路素子は、
信号光を第1の接続導波路および第2の接続導波路に分岐して伝搬させる第1の光分岐部と、
前記第1の接続導波路を伝搬する信号光を第3の接続導波路および第4の接続導波路に分岐して伝搬させる第2の光分岐部と、
前記第2の接続導波路を伝搬する信号光を第5の接続導波路および第6の接続導波路に分岐して伝搬させる第3の光分岐部と、
前記第3の接続導波路に設けられた第1の高速位相変調部と、
前記第4の接続導波路に設けられた第2の高速位相変調部と、
前記第5の接続導波路に設けられた第3の高速位相変調部と、
前記第6の接続導波路に設けられた第4の高速位相変調部と、
前記第1の高速位相変調部からの出力光と前記第2の高速位相変調部からの出力光とを合波して第7の接続導波路から出力する第1の光合波部と、
前記第3の高速位相変調部からの出力光と前記第4の高速位相変調部からの出力光とを合波して第8の接続導波路から出力する第2の光合波部と、
前記第7の接続導波路を伝搬する出力光と前記第8の接続導波路を伝搬する出力光とを合波して第9の接続導波路から出力する第3の光合波部と、
前記第7の接続導波路を伝搬する出力光の一部を第1のタップ導波路を介して受光する第1の受光部と、
前記第8の接続導波路を伝搬する出力光の一部を第2のタップ導波路を介して受光する第2の受光部と、
前記第7の接続導波路と前記第8の接続導波路とのいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、
を有し、
前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧が調整されることを特徴とする請求項16に記載の光変調器。
The optical waveguide element is
A first optical branching section for branching and propagating signal light to the first connection waveguide and the second connection waveguide;
A second optical branching portion for branching and propagating signal light propagating through the first connection waveguide to a third connection waveguide and a fourth connection waveguide;
A third optical branching portion for branching and propagating the signal light propagating in the second connection waveguide to the fifth connection waveguide and the sixth connection waveguide;
A first high-speed phase modulator provided in the third connection waveguide;
A second high-speed phase modulator provided in the fourth connection waveguide;
A third high-speed phase modulator provided in the fifth connection waveguide;
A fourth high-speed phase modulator provided in the sixth connection waveguide;
A first optical multiplexing unit that combines the output light from the first high-speed phase modulation unit and the output light from the second high-speed phase modulation unit and outputs the combined light from a seventh connection waveguide;
A second optical multiplexing unit that combines the output light from the third high-speed phase modulation unit and the output light from the fourth high-speed phase modulation unit, and outputs the combined light from the eighth connection waveguide;
A third optical multiplexing unit for combining the output light propagating through the seventh connection waveguide and the output light propagating through the eighth connection waveguide and outputting from the ninth connection waveguide;
A first light receiving unit that receives a part of the output light propagating through the seventh connection waveguide through the first tap waveguide;
A second light receiving unit that receives a part of the output light propagating through the eighth connection waveguide through the second tap waveguide;
A phase adjustment unit provided in one or both of the seventh connection waveguide and the eighth connection waveguide;
Have
Either of the phase adjustment units so that the difference between the phase of the electrical signal output from the first light receiving unit and the phase of the electrical signal output from the second light receiving unit is π / 2. The optical modulator according to claim 16, wherein a current or voltage applied to one or both is adjusted.
前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整するための設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されていることを特徴とする請求項17に記載の光変調器。   Either of the phase adjustment units so that the difference between the phase of the electrical signal output from the first light receiving unit and the phase of the electrical signal output from the second light receiving unit is π / 2. The optical modulator according to claim 17, wherein the optical modulator is connected to a control board on which a memory in which a setting value for adjusting a current or a voltage applied to one or both is recorded is mounted. 請求項17または18に記載の光変調器の調整方法であって、
前記第1の受光部から出力される電気信号の位相と、前記第2の受光部から出力される電気信号の位相との差分がπ/2となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整することを特徴とする光変調器の調整方法。
The method of adjusting an optical modulator according to claim 17 or 18,
Either of the phase adjustment units so that the difference between the phase of the electrical signal output from the first light receiving unit and the phase of the electrical signal output from the second light receiving unit is π / 2. A method of adjusting an optical modulator, characterized by adjusting a current or voltage applied to one or both.
前記光導波路素子は、
信号光を第1の接続導波路および第2の接続導波路に分岐して伝搬させる光分岐部と、
前記第1の接続導波路に設けられた第1の高速位相変調部と、
前記第2の接続導波路に設けられた第2の高速位相変調部と、
前記第1の接続導波路を伝搬する出力光と前記第2の接続導波路を伝搬する出力光とを合波して第3の接続導波路から出力する光合波部と、
前記第3の接続導波路を伝搬する出力光の一部をタップ導波路を介して受光する受光部と、
前記第1の高速位相変調部と前記光合波部との間と、前記第2の高速位相変調部と前記光合波部との間とのいずれか一方または両方に設けられた位相調整部と、
を有し、
前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧が調整されることを特徴とする請求項16に記載の光変調器。
The optical waveguide element is
An optical branching section for branching and propagating signal light to the first connection waveguide and the second connection waveguide;
A first high-speed phase modulator provided in the first connection waveguide;
A second high-speed phase modulator provided in the second connection waveguide;
An optical combining unit that combines the output light propagating through the first connection waveguide and the output light propagating through the second connection waveguide, and outputs the combined light from the third connection waveguide;
A light receiving unit that receives a part of the output light propagating through the third connection waveguide through the tap waveguide;
A phase adjustment unit provided between one or both of the first high-speed phase modulation unit and the optical multiplexing unit, and between the second high-speed phase modulation unit and the optical multiplexing unit;
Have
An electrical signal output from the light receiving unit is detected and output from the third connection waveguide in a state where no modulated electrical signal is applied to the first high-speed phase modulation unit and the second high-speed phase modulation unit. The optical modulator according to claim 16, wherein a current or a voltage applied to one or both of the phase adjustment units is adjusted so that output light to be maximized.
前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整するための設定値を記録したメモリが搭載された制御基板と接続されていることを特徴とする請求項20に記載の光変調器。   An electrical signal output from the light receiving unit is detected and output from the third connection waveguide in a state where no modulated electrical signal is applied to the first high-speed phase modulation unit and the second high-speed phase modulation unit. Connected to a control board on which a memory that records a setting value for adjusting a current or voltage applied to one or both of the phase adjustment units is mounted so that the output light to be maximized. The optical modulator according to claim 20. 請求項20または21に記載の光変調器の調整方法であって、
前記受光部から出力される電気信号を検出し、前記第1の高速位相変調部および前記第2の高速位相変調部に変調電気信号を印加しない状態で、前記第3の接続導波路から出力される出力光が最大となるように、前記位相調整部のうちいずれか一方または両方に印加される電流または電圧を調整することを特徴とする光変調器の調整方法。
The method of adjusting an optical modulator according to claim 20 or 21,
An electrical signal output from the light receiving unit is detected and output from the third connection waveguide in a state where no modulated electrical signal is applied to the first high-speed phase modulation unit and the second high-speed phase modulation unit. A method for adjusting an optical modulator, comprising: adjusting a current or a voltage applied to one or both of the phase adjusting units so that output light to be maximized.
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