半导体光波导、半导体光调制器以及半导体光调制系统技术方案

本发明专利技术提供一种半导体光波导、半导体光调制器以及半导体光调制系统。将肋板型的芯线(11)的肋(12)分为p型半导体区域(12a)和n型半导体区域(12b)的边界面(12S)由成为第一横向pn结(J1)的接合面的第一平面(S1)、成为纵向pn结(J2)的接合面的第二平面(S2)、以及成为第二横向pn结(J3)的接合面的第三平面(S3)形成。

Semiconductor optical waveguide, semiconductor light modulator, and semiconductor light modulation system

The present invention provides a semiconductor optical waveguide, a semiconductor light modulator, and a semiconductor light modulation system. The ribbed plate type core wire (11) of the rib (12) is divided into P type semiconductor region (12a) and N type semiconductor region (12b) of the boundary (12S) by becoming the first transverse PN junction (J1) of the joint surface of the first plane (S1), a vertical PN junction (J2) joint the second plane (S2), as well as second transverse PN junction (J3) of the joints of the third plane formation (S3).

【技术实现步骤摘要】
半导体光波导、半导体光调制器以及半导体光调制系统
本专利技术涉及形成有具有p型半导体区域和n型半导体区域的芯线的半导体光波导。另外，涉及具备这样的半导体光波导的半导体光调制器、以及具备这样的半导体光调制器的半导体光调制系统。
技术介绍
公知有具有由半导体(例如硅)构成的芯线的半导体光波导。另外，公知有形成有具有p型半导体区域和n型半导体区域的芯线的半导体光波导作为在pn结的接合面附近对光进行相位调制的相位调制器发挥作用。在pn结的接合面附近传输的光根据从外部对pn结的两端施加的电压即调制电压，对其相位进行调制。这样的半导体光波导例如用于通信用收发器的发送部。近年来，有想要针对通信用收发器实现低消耗电力化、宽频带化等的迫切期望。为了满足这样的迫切期望，希望相位调制器提高光的调制效率、提高高频特性等。在专利文献1中记载有：通过采用在从上表面观察半导体光波导的情况下，p型半导体区域与n型半导体区域的边界面(pn结的接合面)成为锯片形状(参照专利文献1的图6)或者正弦波形状(参照专利文献1的图7)的pn结，来提高光的调制效率的pn二极管光调制器(相当于本申请的半导体光波导)。根据这样的结构，由于pn结的接合面的总面积扩大，所以能够使形成于接合面附近的耗尽层的体积占据芯线整体的体积的比例增大。其结果，由于有助于相位调制的载流子数增大，所以能够提高调制效率(减小用于使光的相移量成为π所需要的电压即半波电压Vpi)。然而，在专利文献1所记载的半导体光波导中存在难以避免高频特性的恶化的问题。在具备pn结的半导体光波导中，扩大pn结的接合面的总面积意味着增大pn结的静电电容。在专利文献1所记载的半导体光波导中，该增大的静电电容导致高频特性的恶化。换言之，由于专利文献1所记载的半导体光波导未进行与高频特性相关的考虑，所以虽然能够提高调制效率但不能避免高频特性的恶化，而很难使调制效率和高频特性兼得。作为有利于该问题的解决的技术，在专利文献2中记载有采用了具有与专利文献1的图6以及图7所记载的pn结不同的构造的pn结的电-光硅调制器(相当于本申请的半导体光波导)。专利文献2的图1以及图2所示的半导体光波导均为具备肋板型的芯线的半导体光波导。专利文献2的图1所示的半导体光波导是形成在肋的内部的pn结，采用pn结的接合面由两个平面构成的pn结。构成pn结的接合面的两个平面中的、(1)第一平面是形成横向pn结的接合面的、下端到达肋的下表面的平面，(2)第二平面是形成纵向pn结的接合面的、左端与第一平面的上端连接，右端到达肋的右侧面的平面。即、图1所示的半导体光波导具有剖面L字型的pn结面。专利文献2的图2所示的半导体光波导是横跨肋和板而形成的pn结，采用接合面由3个平面构成的pn结。构成接合面的3个平面中的、(1)第一平面是形成横向pn结的接合面的、上端到达板的上表面的平面，(2)第二平面是形成纵向pn结的接合面的、右端与第一平面的下端连接的平面，(3)第三平面是形成横向pn结的接合面的、上端与第二平面的左端连接，下端到达肋的下表面的平面。即、图2所示的半导体光波导所具备的相位调制部具有剖面曲柄型的pn结面。如上所述，在沿着光在芯线中传输的方向按照箭头观察半导体光波导的情况下，专利文献2的图1所示的半导体光波导采用接合面的剖面为L字型的pn结，图2所示的半导体光波导采用接合面的剖面为曲柄型的pn结。这些pn结在与p型半导体区域和n型半导体区域的边界面从肋的上表面到下表面的横向pn结、以及p型半导体区域和n型半导体区域的边界面从肋的左侧面到右侧面的纵向pn结相比较的情况下，认为不用大幅度地扩大pn结的接合面的总面积就能够提高调制效率。即、认为专利文献2的图1以及图2所示的半导体光波导是用于兼得调制效率和高频特性的有效的技术。专利文献1：美国专利第7136544号说明书(2006年11月14日)专利文献2：美国专利第8149493号说明书(2012年4月3日)但是，在专利文献2的图1所示的半导体光波导的形成于肋的pn结上，成为纵向pn结的接合面的第二平面采用到达肋的右侧面的结构。因此，第二平面的右端附近不得不形成在肋的内部的区域中的光密度非常低的区域。这是因为在芯线中传输的光的宽度方向的光密度在肋的中央最高，随着远离肋的中央而降低。如上所述，专利文献2的图1所示的半导体光波导通过使形成于肋的pn结的接合面成为L字型，虽然扩大了接合面的总面积，但并未能将该总面积的扩大有效地利用于改善调制效率。另外，在专利文献2的图2所示的半导体光波导的形成于肋的pn结中，成为横向pn结的接合面的第一平面不是形成于肋的内部而是形成于板的内部。另外，成为纵向pn结的接合面的第二平面以横跨肋的侧面附近和板的方式形成。因此，形成于板的第一平面、和成为pn结的接合面的第二平面的一部分不得不形成在光密度非常低的区域。这是因为，在芯线中传输的光的宽度方向的光密度在肋的中央最高，随着远离肋的中央而降低，且在作为肋的外部的板上进一步降低。如上所述，专利文献2的图2所示的半导体光波导通过使pn结的接合面成为曲柄型，虽然扩大了接合面的总面积，但是并未能将该总面积的扩大有效地利用于改善调制效率。如上所述，专利文献1的图1以及图2所记载的半导体光波导虽然兼得调制效率和高频特性，但在该调制效率上具有改善的余地。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于在形成有具有p型半导体区域和n型半导体区域的芯线的半导体光波导中，在兼得调制效率和高频特性的基础上，实现调制效率的进一步提高。为了解决上述课题，本专利技术是一种半导体光波导，该半导体光波导具备肋板型的芯线，该芯线具有肋和一对板，该半导体光波导的特征在于，上述芯线通过包含在肋中的边界面分为由p型半导体形成的p型半导体区域和由n型半导体形成的n型半导体区域，上述边界面由第一平面、第二平面以及第三平面形成，其中，上述第一平面为第一横向pn结的接合面，上述第一平面的上端到达上述肋的上表面，上述第二平面为纵向pn结的接合面，上述第二平面的左端与上述第一平面的下端连接，上述第三平面为第二横向pn结的接合面，上述第三平面的上端与上述第二平面的右端连接，且上述第三平面的下端到达上述肋的下表面。如上述那样，p型半导体区域与n型半导体区域的边界面(pn结的接合面)是由第一平面、第二平面、以及第三平面形成的曲柄型，上述平面均形成在肋的内部。根据上述结构，与专利文献2的图1所示的pn结的接合面为L字型的结构、以及专利文献2的图2所示的pn结的接合面为曲柄型的结构相比，能够将形成在pn结的接合面的附近的耗尽层关于肋的宽度方向设置于更靠近肋的中央的区域，即、光密度更高的区域。因此，能够实现具有与专利文献2的图1、2所示的结构同样优异的高频特性，并且具有比专利文献2的图1、2所示的结构优异的调制效率的半导体波导元件。本专利技术起到在芯线中形成有p型半导体区域和n型半导体区域的半导体光波导中，在兼得调制效率和高频特性的基础上，进一步提高调制效率的效果。附图说明图1的(a)是表示第一实施方式的半导体光波导的结构的立体图，图1的(b)是表示上述半导体光波导所具备的芯线的结构的立体图。图2的(a)是表示上述半导体光波导的结构的剖视图，图2的(b)是表示上述半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光波导，该半导体光波导具备肋板型的芯线，该芯线具有肋和一对平板，所述半导体光波导的特征在于，所述芯线通过包含在肋中的边界面分为由p型半导体形成的p型半导体区域和由n型半导体形成的n型半导体区域，所述边界面由第一平面、第二平面以及第三平面形成，其中，所述第一平面为第一横向pn结的接合面，所述第一平面的上端到达所述肋的上表面，所述第二平面为纵向pn结的接合面，所述第二平面的左端与所述第一平面的下端连接，所述第三平面为第二横向pn结的接合面，所述第三平面的上端与所述第二平面的右端连接且所述第三平面的下端到达所述肋的下表面。

【技术特征摘要】
2015.10.09 JP 2015-2014771.一种半导体光波导，该半导体光波导具备肋板型的芯线，该芯线具有肋和一对平板，所述半导体光波导的特征在于，所述芯线通过包含在肋中的边界面分为由p型半导体形成的p型半导体区域和由n型半导体形成的n型半导体区域，所述边界面由第一平面、第二平面以及第三平面形成，其中，所述第一平面为第一横向pn结的接合面，所述第一平面的上端到达所述肋的上表面，所述第二平面为纵向pn结的接合面，所述第二平面的左端与所述第一平面的下端连接，所述第三平面为第二横向pn结的接合面，所述第三平面的上端与所述第二平面的右端连接且所述第三平面的下端到达所述肋的下表面。2.根据权利要求1所述的半导体光波导，其特征在于，从所述肋的左侧面到所述第一平面的距离是从所述肋的上表面到所述第二平面的距离的1.8倍以下。3.根据权利要求2所述的半导体光波导，其特征在于，从所述肋的左侧面到所述第一平面的距离是从所述肋的上表面到所述第二平面的距离的1.1倍以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体光波导，其特征在于，所述第二平面被形成在与所述肋的中心隔开距离的位置，该肋的中心被包含在所述p型半导体区域。5.根据权利要求4所述的半导体光波导，其特征在于，所述肋的中心与所述第二平面的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：阪本真一，石仓德洋，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本,JP