JP2016130768A

JP2016130768A - 光変調器

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Publication number: JP2016130768A
Application number: JP2015004259A
Authority: JP
Inventors: 康文榎波; Yasufumi Enami
Original assignee: Kochi Prefectural PUC
Current assignee: Kochi Prefectural PUC
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: JP6606631B2; JP6606631B6

Abstract

【課題】光変調器の導波路に用いられる電気光学ポリマーのポーリング効率を向上させて電気光学効果を高める。
【解決手段】光変調器は、基板（１０）と、基板の上面に形成された下部電極（２０）と、下部電極の上面に形成された導電性ポリマー層（３０）と、導電性ポリマー層の上面に形成された、ゾルゲルシリカからなるクラッド層（４０）と、電気光学効果を呈する低屈折率のポリマー層（５６）を基板の垂直上下方向から二つの高屈折率のスロットコア層（５８）で挟んだスロット構造を有し、クラッド層中に形成されたスロット導波路（５０）と、スロット導波路の上面に形成されたバッファ層（６０）と、バッファ層の上面に形成された上部電極（７０）とを備え、上部電極、スロット導波路、および下部電極が平面視で互いに重なるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光変調器に関し、特に、導波路に用いられる電気光学ポリマーのポーリング効率を向上させる技術に関する。

光変調器は、電気信号を光信号に変換するものであり、高速かつ大容量の光通信に必須のデバイスである。これまで光変調器はニオブ酸リチウム（ＬＮ）を用いて構成されることが多かったが、デバイスの大きさ、駆動電圧（半波長電圧）の高さ、変調帯域幅の上限などの難点があることから、近年、電気光学効果を呈する有機ポリマー（電気光学ポリマー）を導波路に用いた光変調器が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような有機導波路型光変調器は、デバイス長を短くすることができ、より低電圧で動作し、より高い周波数領域の電気信号を光変調することができる。

さらに、本願発明者は、電気光学ポリマーを基板の垂直方向上下から二つの高屈折率のＴｉＯ_２スロットコアで挟んだ構造の垂直閉じ込め型スロット導波路を採用した光変調器を開発している（例えば、特許文献２参照）。垂直閉じ込め型スロット導波路では二つのスロットコアに挟まれた低屈折率の電気光学ポリマーに光が強く閉じ込められ、クラッド層を薄くすることができる。したがって、電気光学ポリマーに対して基板垂直方向の上方と下方にそれぞれ配置された電極の間隔を狭くすることができ、結果としてより低い半波長電圧で光変調器を駆動することが可能となっている。

さらに、本願発明者は、垂直閉じ込め型スロット導波路を有する光変調器において、基板とクラッド層との間に多孔性ゾルゲルシリカからなる底部クラッド層を設けることでクラッド層を薄くしてもスロット導波路から基板面へ光の漏れを低く抑え、その効果として上下電極間を狭めて半波長電圧をより一層低下させている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００７−２５３７０号公報特開２０１１−８５８４２号公報特開２０１４−６３０９８号公報

光変調器には今後さらなる変調帯域幅の拡大と駆動電圧（半波長電圧）の低減が求められる。電気光学ポリマーを用いた光変調器においてそれら要求を満たすには、電気光学ポリマーの電気光学効果（電気光学係数）をいかに高めるかが重要となる。

電気光学ポリマーは、ポリマー中のクロモフォアを配向させるポーリング処理を行うことで電気光学効果を呈するようになる。ポーリング処理は、ガラス遷移温度下で電気光学ポリマーに電界を印加することで行われる。

垂直閉じ込め型スロット導波路を有する光変調器は、ゾルゲルシリカからなるクラッド層、ＴｉＯ_２からなる高屈折率層、および電気光学ポリマーが積層された多層構造になっているため、ポーリング処理時に印加電圧が各層に分圧されて電気光学ポリマーに十分な電界が印加されにくいという構造上の問題がある。一方、ポーリング処理の電圧を上げすぎると、電気光学ポリマーへの電界分布が一様でないため、ポリマーに局所的に強い電界が印加され、その部分から電気光学ポリマーが誘電破壊されるおそれがある。

上記問題に鑑み、本発明は、光変調器の導波路に用いられる電気光学ポリマーのポーリング効率を向上させて電気光学効果を高めることを課題とする。

本発明の一局面に従った光変調器は、基板と、前記基板の上面に形成された下部電極と、前記下部電極の上面に形成された導電性ポリマー層と、前記導電性ポリマー層の上面に形成された、ゾルゲルシリカからなるクラッド層と、電気光学効果を呈する低屈折率のポリマー層を前記基板の垂直上下方向から二つの高屈折率のスロットコア層で挟んだスロット構造を有し、前記クラッド層中に形成されたスロット導波路と、前記スロット導波路の上面に形成されたバッファ層と、前記バッファ層の上面に形成された上部電極とを備え、前記上部電極、スロット導波路、および下部電極が平面視で互いに重なるように配置されている、光変調器である。

これによると、下部電極とクラッド層との間に導電性ポリマー層を設けることで、ポリマー層（電気光学ポリマー）のポーリング効率を向上させることができ、高い電気光学効果を有するポリマー層でスロット導波路（垂直閉じ込め型スロット導波路）を構成することができる。

前記導電性ポリマー層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなっていてもよい。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、他の導電性ポリマーと比較して導電率および透明性が非常に高いという特徴を有する。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、表面平坦で均質な層を形成することができる。

前記下部電極はＩＴＯからなっていてもよい。これにより、ポリマー層のポーリング処理時にポリマー層の絶縁破壊開始を遅延させてポリマー層の絶縁破壊を防ぐことができる。

前記スロットコア層は酸化チタンからなっていてもよい。これにより、より高屈折率のスロットコア層を得ることができ、スロット導波路（垂直閉じ込め型スロット導波路）への光の閉じ込め効率がより増大する。酸化チタンなどの絶縁体で高屈折率材料を使用することにより、シリコンなどの半導体に比べてキャリア移動などに起因する応答速度減少要因を局限し高速光変調が容易である利点を有する。

以上のように本発明によると、光変調器の導波路に用いられる電気光学ポリマーのポーリング効率を向上させて電気光学効果を高めることができる。これにより、光変調器の変調帯域幅を拡大するとともに駆動電圧を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る光変調器の構造を示す図本発明の一実施形態に係る光変調器の製造工程を示す図導電性ポリマー層がある場合とない場合の多層構造の導電率のグラフ導電性ポリマー層がある場合とない場合のポーリング処理中のＪ−Ｖ特性のグラフ

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、各図において同一の構成要素には同一の符号を付し、説明は繰り返さない。

≪光変調器の構造≫
まず、光変調器の構造について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光変調器の構造を示す。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＩ−Ｉ’断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＩＩ−ＩＩ’断面図である。なお、各図は本実施形態に係る光変調器の構造が理解できるように模式的に描いたものであり、各構成部材の縮尺は正確ではない。

本実施形態に係る光変調器は略長方形の平面形状をした光デバイスであり、全長（光進行方向の長さ）は例えば１４ｍｍである。なお、全長はこの長さに限定されず、どのような長さでもよい。当該光変調器の基板１０は、シリコン（Ｓｉ）基板１２と、その上面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる絶縁層１４とからなる。絶縁層１４の厚さは６μｍ以上である。

基板１０の上面に下部電極２０が形成されている。より詳細には、下部電極２０は、基板１０の上面全面に形成されている。下部電極２０は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極で形成されている。下部電極２０の厚さは４０ｎｍ程度である。下部電極２０をＩＴＯで形成することで、下述のポーリング処理時にポリマー層５６の絶縁破壊開始を遅延させてポリマー層５６の絶縁破壊を防ぐ効果がある。

下部電極２０の上面に導電性ポリマー層３０が形成されている。導電性ポリマー層３０は、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（４−スチレンスルホン酸塩）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）からなる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、導電性ポリマーであるＰＥＤＯＴポリマーの水分散液タイプであり、ＥＤＯＴモノマーをポリスチレンスルホン酸存在下で重合させることで得られる。導電性ポリマー層３０の厚さは１４０ｎｍ程度である。

ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる導電性ポリマー層３０は、絶縁層１４との接着性、および、下述のクラッド層４０との接着性が良好である。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの屈折率は５１０ｎｍの波長に対して１．４８と十分に低いため、下述のポーリング処理の際の光特性も劣化せずに光変調器の光損失増大の影響もない。

導電性ポリマー層３０の上面にクラッド層４０が形成されている。クラッド層４０は、導電性ポリマー層３０の上面に形成された下部クラッド層４２と、下部クラッド層４２の上面に形成された側部クラッド層４４とからなる。クラッド層４０は、例えば、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（MAPTMS:Methacryloyloxy propyltrimethoxysilane）を主成分とするゾルゲルシリカからなる。「ゾルゲルシリカ」とは、熱または活性エネルギー線などの照射を行うことにより、ゾルゲルシリカ溶液の加水分解反応を進行させて得られるシリカ膜のことを指す。側部クラッド層４４の厚さは４μｍであり、下部クラッド層４２の厚さは１．８μｍ程度である。また、クラッド層４０の屈折率は波長１５５０ｎｍの光に対して１．４８７である。

なお、側部クラッド層４４の上端面とのバッファ層６０の表面とを平坦化する場合には、側部クラッド層４４の厚さをもう少し薄くする必要がある。

導電性ポリマー層３０とクラッド層４０との境界面から１．８μｍ程度の間隔を保ってクラッド層４０中に垂直閉じ込め型スロット導波路（以下、単にスロット導波路という）５０が形成されている。すなわち、スロット導波路５０の底面は下部クラッド層４２の上面に接面しており、スロット導波路５０の両側面は側部クラッド層４４の側面に接面している。

スロット導波路５０は、Ｙ字形状をした二つの分岐導波路５２と、これら二つの分岐導波路５２を互いに接続する、光路長の等しい直線状の二つのアーム５４とからなり、マッハツェンダ導波路として機能する。スロット導波路５０の全長は当該光変調器の全長と同じく例えば１４ｍｍであり、そのうち各分岐導波路５２の全長が例えば４．５ｍｍであり、各アームの全長が例えば５ｍｍである。すなわち、当該光変調器の一方の端面にスロット導波路５０の入光面があり、他方の端面にスロット導波路５０の出光面がある。また、各分岐導波路５２およびアーム５４の各幅は例えば４μｍ以下であり、単一導波モードが存在する幅である。

スロット導波路５０を構成する分岐導波路５２およびアーム５４は、いずれも、電気光学効果（ポッケルス効果）を呈する低屈折率のポリマー層５６を基板１０の垂直上下方向から高屈折率の二つのスロットコア層５８で挟んだスロット構造を有する。「電気光学効果を呈するポリマー」とは、分子端部に正負の極性を有し電気双極子を構成する分子であるクロモフォアを透明な有機ポリマー中に含有させたものをいい、例えば、アモルファスポリカーボネイト（ＡＰＣ）などのマトリクス中にドープしたものが挙げられる。ここで、マトリクス中の色素の濃度は、０．１質量％〜８０質量％であることができ、好ましくは３５質量％である。ポリマー層５６の厚さは３００ｎｍ程度である。また、ポリマー層５６の屈折率は、ドープするクロモフォアにより異なるが、１．６２〜１．７０である。一方、各スロットコア層５８は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなり、ゾル−ゲル法やスパッタリング法などで形成することができる。各スロットコア層５８の厚さは１００ｎｍ程度（導波光が存在しない寸法以下）である。また、各スロットコア層５８の屈折率は２．１（ゾル−ゲル法でＴｉＯ_２膜を形成した場合）から２．７（スパッタリング法でＴｉＯ_２膜を形成した場合）である。

「スロット構造」とは、狭い間隔をおいて導波光が存在しない寸法以下、すなわち、λ／２ｎ（ただし、λは導波光の波長、ｎは導波路の実効屈折率である。）以下の寸法を有する２本の高屈折率の導波路（スロットコア層）を並べて配置することで、これら２本の導波路間の電界強度が大きくなり、これら２本の導波路で挟まれた低屈折率の領域に電場が強く閉じ込められる構造をいう。特に、本実施形態で採用している垂直閉じ込め型スロット導波路において各スロットコア層５８を構成するＴｉＯ_２膜をスパッタリング法で形成すると屈折率をより高くすることができるため、光の閉じ込め効果をより大きくすることができる。また、スパッタリング法で形成されたＴｉＯ_２膜にはゾル−ゲル法で形成されたＴｉＯ_２膜と比べてクラックが起きにくいという利点もある。

ポリマー層５６は後述するようにポーリング処理されており高い電気光学効果（電気光学係数）を呈する。したがって、上部電極７０および下部電極２０に電位信号を印加することでポリマー層５６にそれぞれ異なる極性で印加される電界が生起してポリマー層５６の屈折率が変化する。入力側の分岐導波路５２に入力された光は二つに均等に分岐されて各アーム５４を進行する。この進行中に各アーム５４のポリマー層５６の屈折率がそれぞれ変化して、各アーム５４において異なる位相変化が発生することで、進行する光の位相が変化する。例えば、一方のアーム５４では正の位相変化が発生し、これと同時に他方のアーム５４では負の位相変化が発生する。そして、二つのアーム５４をそれぞれ進行した光を出力側の分岐導波路５２で結合することで干渉が発生して光の強弱が発生する。当該光変調器では、このようにして電位信号が光の強度信号に変換される。

スロット導波路５０の上面にバッファ層６０が形成されている。バッファ層６０は低屈折率の材料からなり、例えば、フッ素系ポリマーやＣＹＴＯＰ（登録商標）などを使用することができる。バッファ層６０の厚さは０．９μｍ程度である。また、バッファ層６０の屈折率は１．３３〜１．３４である。

バッファ層６０の上面に上部電極７０が形成されている。より詳細には、上部電極７０は、スロット導波路５０を構成する二つのアーム５４の各上方に個別に配置されている。また、上部電極７０は、下部電極２０とともに二つのアーム５４を基板１０の垂直方向上下から挟むように配置されている。すなわち、下部電極２０、各アーム５４、および上部電極７０は平面視で互いに重なるように配置されている。上部電極７０は、例えば、金（Ａｕ）膜でできている。上部電極７０の厚さは１００ｎｍ以上である。

なお、上部電極７０を進行波型かつ数μｍの膜厚の金電極にすることにより光変調帯域幅を拡大することができる。

≪光変調器の製造方法≫
次に、本実施形態に係る光変調器の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る光変調器の製造工程を示す。なお、各図は本実施形態に係る光変調器の製造工程が理解できるように図１（ａ）中のＩ−Ｉ’断面を模式的に描いたものであり、各構成部材の縮尺は正確ではない。

まず、図２（ａ）に示した製造工程について説明する。シリコン（Ｓｉ）基板１２の上面に熱酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる絶縁層１４を形成した基板１０を使用する。基板１０の上面に下部電極２０を形成する。具体的には、基板１０の上面にＩＴＯ膜を蒸着またはスパッタリングにより形成する。

次に、図２（ｂ）に示した製造工程について説明する。ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）にＰＥＤＯＴを添加したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ混合溶液を作成する。そして、当該混合溶液を下部電極２０の上面に、厚さが１４０ｎｍになるように塗布する。塗布方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、バーコート法、フローコート法、グラビアコート法、ロールコート法などの公知の方法を用いることができるが、スピンコート法が好適である。そして、大気中において１２０℃で１時間乾燥して水分を除去してＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚さ１４０ｎｍの導電性ポリマー層３０を下部電極２０の上面に形成する。

その後、導電性ポリマー層３０の上面に、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（MAPTMS:Methacryloyloxy propyltrimethoxysilane）などのゾルゲルシリカ溶液をスピンコート法などにより塗布する。塗布するゾルゲルシリカ溶液の厚さは１．８μｍ程度である。そして、１５０℃の温度で１時間ベーキングして導電性ポリマー層３０の上面に厚さ１．８μｍ程度の下部クラッド層４２を形成する。

次に、図２（ｃ）に示した製造工程について説明する。下部クラッド層４２の上面に、上記のゾルゲルシリカ溶液をスピンコート法などにより塗布する。塗布するゾルゲルシリカ溶液の厚さは４μｍである。そして、試料の表面にフォトマスク（図略）を介してＵＶ光を照射して、ＵＶ光が照射される部分の加水分解を促進させてシリカネットワークを形成してアルコールに溶けない状態にする。その後、アルコール溶液でウェットエッチングする。これにより、下部クラッド層４２の上面に側部クラッド層４４を形成するとともに、スロット導波路５０を形成するためのスロットコア溝５０’を形成する。

次に、図２（ｄ）に示した製造工程について説明する。酸化チタン（ＴｉＯ_２）をターゲットとするスパッタリング法によりスロットコア溝５０’に厚さ１００ｎｍの下側のスロットコア層５８を形成する。形成されたスロットコア層５８の上面に、アモルファスポリカーボネイト（ＡＰＣ）にクロモフォアをドープした電気光学ポリマー溶液をスピンコート法などで塗布する。塗布する電気光学ポリマー溶液の厚さは３００ｎｍである。溶媒は、例えば、ジクロモメタンなどである。そして、塗布した電気光学ポリマー溶液を真空オーブンで８０℃の温度で８時間以上加熱して溶媒を蒸発させ、スロットコア層５８の上面に厚さ３００ｎｍのポリマー層５６を形成する。

ポリマー層５６が高い電気光学効果を呈するには、ポリマー中のクロモフォアを配向させるポーリング処理が必要である。そこで、ポーリング処理を行うために、ポリマー層５６の上面に厚さ５０ｎｍ以上のポーリング処理用の例えば金電極１００をスパッタリング法により形成する。ポーリング処理は、試料をガラス遷移温度（例えば、１５８℃）に加熱した状態で、ポリマー層５６に印加される電界が１００〜１５０Ｖ／μｍとなる電界を電極１００および下部電極２０の間に印加することで行う。その後、電圧を印加した状態で試料を冷却する。図２（ｄ）は、ポーリング処理を行っている様子を模式的に表している。そして、ポーリング処理が終わるとヨウ素とヨウ化カリウム水溶液により電極１００を除去する。

次に、図２（ｅ）に示した製造工程について説明する。ポーリング処理用の電極１００の除去後に、ポリマー層５６の上面に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）をターゲットとするスパッタリング法により厚さ１００ｎｍの上側のスロットコア層５８を形成する。これにより、スロット導波路５０が作製される。

スロット導波路５０の上面に、低屈折率のフッ素系ポリマーやＣＹＴＯＰ（登録商標）などを塗布して５０℃で短時間乾燥し、バッファ層６０を形成する。そして、バッファ層６０の上面にＡｕからなる上部電極７０を蒸着またはスパッタリング法により形成する。

以上の製造工程により、本実施形態に係る光変調器が完成する。

≪導電性ポリマー層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を設けたことによる効果≫
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、他の導電性ポリマーと比較して導電率および透明性が非常に高いという特徴を有する。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、ＩＴＯ薄膜上に塗布することで表面平坦で均質な層を形成することができる。このような特徴を有するＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる導電性ポリマー層３０を、ＩＴＯからなる下部電極２０とゾルゲルシリカからなるクラッド層４０との間に形成することで、ポーリング処理時にポリマー層５６の表面の電界分布を一様にすることができる。これにより、一様な電界で効率よくポリマー層５６のポーリング処理を行うことができ、ポリマー層５６の誘電破壊も起きにくくなる。

また、導電性ポリマー層３０を設けることでポリマー層５６以外の多層構造の導電率が上がる。図３は、導電性ポリマー層がある場合とない場合の多層構造の導電率のグラフである。丸のプロットは導電性ポリマー層３０がある場合の多層構造、すなわち、スロットコア層（ＴｉＯ_２）５８、クラッド層４０（ゾルゲルシリカ）、および導電性ポリマー層３０（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の３層構造の導電率を示す。一方、四角のプロットは導電性ポリマー層３０がない場合の多層構造、すなわち、スロットコア層（ＴｉＯ_２）５８およびクラッド層４０（ゾルゲルシリカ）の２層構造の導電率を示す。同グラフからわかるように、導電性ポリマー層３０がある場合には、導電性ポリマー層３０がない場合と比較して、多層構造の導電率がおよそ４倍に上がっている。

図４は、導電性ポリマー層がある場合とない場合のポーリング処理中のＪ−Ｖ特性のグラフである。四角のプロットは導電性ポリマー層３０がある場合の電流密度を示し、丸のプロットは導電性ポリマー層３０がない場合の電流密度を示す。同グラフからわかるように、導電性ポリマー層３０がある方がポーリング処理中の電流密度が高くなる。

上記事実から、導電性ポリマー層３０を設けることによって電気光学ポリマー（ポリマー層５６）のポーリング効率を向上させることができるといえる。

次表は、導電性ポリマー層がある場合とない場合のポーリング処理後のポリマー層５６の電気光学係数（ｒ_３３）を示す。なお、電気光学係数の測定にはＴｅｎｇ−ＭａｎＭｅｔｈｏｄを用いた。

同表からわかるように、導電性ポリマー層３０がある場合には、導電性ポリマー層３０がない場合と比較して、ポリマー層５６の電気光学係数は、波長１．５５μｍにおいておよそ１．０９倍の向上、波長１．３１μｍにおいておよそ１．１６倍の向上がみられる。すなわち、導電性ポリマー層３０を設けることでポリマー層５６の電気光学効果を向上させる効果があることが実証されている。

以上のように本実施形態によると、光変調器の導波路に用いられる電気光学ポリマー（ポリマー層５６）のポーリング効率を向上させて電気光学効果を高めることができる。これにより、光変調器の変調帯域幅を拡大するとともに駆動電圧を低減することができる。

以上、本実施形態に係る光変調器の構造と製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。各層の厚さおよび屈折率ならびに各層を構成する材料などは任意に変更可能である。例えば、上記実施形態ではバッファ層６０はスロット導波路５０の上面にのみ形成されているが、クラッド層４０の上面全体、すなわち、デバイスの表面全体に形成してもよい。また、下部電極２０は、ＩＴＯ以外に、金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ）または金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ）からなる金属の多層膜で構成してもよい。

また、スロットコア層５８を、酸化チタン（ＴｉＯ_２）以外の高屈折率材料、例えば、シリコン薄膜などで形成してもよい。

電極の形状や形成領域も任意に変更可能である。上記実施形態では下部電極２０を基板１０の表面全体に亘って形成しているが、平面視で上部電極７０に重なる領域にのみ形成するようにしてもよい。

上記実施形態ではスロット導波路５０を構成する分岐導波路５２およびアーム５４が、いずれも、電気光学効果（ポッケルス効果）を呈する低屈折率のポリマー層５６を基板１０の垂直上下方向から高屈折率の二つのスロットコア層５８で挟んだ垂直閉じ込め型スロット構造を有しているが、アーム５４のみスロット構造にして、分岐導波路５２は酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなる細線導波路であってもよい。ただし、この場合、特許文献２などに開示されているように、アーム５４におけるポリマー層５６の延長方向の両端をテーパー構造にすることが好ましい。なお、テーパー構造の部分において光損失があり、ＴｉＯ_２の光損失を考慮するとアーム５４のみをスロット構造にするよりも、上記実施形態のように分岐導波路５２およびアーム５４をすべて垂直閉じ込め型スロット導波路にする方が好ましい。また、テーパー構造を形成しない分、製造工程も簡略化することができる。

また、上記実施形態に係る光変調器はマッハツェンダ型の光変調器であるが、本発明に係る光変調器はマッハツェンダ型に限定されない。例えば、本発明は、一本のスロット導波路の上方および下方に電極を配置して、スロット導波路における電気光学ポリマー層の屈折率変化に伴う位相変化をそのまま用いる位相変調型の光変調器にも適用することができる。

本発明に係る光変調器は、広帯域で動作し、また、低電圧で駆動可能であるため、コンピュータ内部の光回路用の光変調器や光通信ネットワーク用の光変調器などとして有用である。

１０基板
２０下部電極
３０導電性ポリマー層
４０クラッド層
５０スロット導波路
５６ポリマー層
５８スロットコア層
６０バッファ層
７０上部電極

Claims

基板と、
前記基板の上面に形成された下部電極と、
前記下部電極の上面に形成された導電性ポリマー層と、
前記導電性ポリマー層の上面に形成された、ゾルゲルシリカからなるクラッド層と、
電気光学効果を呈する低屈折率のポリマー層を前記基板の垂直上下方向から二つの高屈折率のスロットコア層で挟んだスロット構造を有し、前記クラッド層中に形成されたスロット導波路と、
前記スロット導波路の上面に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上面に形成された上部電極とを備え、
前記上部電極、スロット導波路、および下部電極が平面視で互いに重なるように配置されている
ことを特徴とする光変調器。
前記導電性ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる請求項１に記載の光変調器。
前記下部電極がＩＴＯからなる請求項１または請求項２に記載の光変調器。
前記スロットコア層が酸化チタンからなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光変調器。