CN101809484B - 光波导型调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光波导型调制器，包括：具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导；和用于调制在所述光波导内波导的光波的信号电极及接地电极，所述光波导型调制器能够降低驱动电压，并且改善驱动信号的反射衰减量。沿着所述马赫-曾德尔型光波导所具有的两个分支波导和两个Y分支部中的、至少一方分支波导和与所述一方分支波导相连的一方Y分支部的一部分，配置所述信号电极，在所述一方Y分支部的一部分以外，所述信号电极从所述一方Y分支部分离并跨越所述马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出，此外所述信号电极不沿着与所述一方分支波导相连的另一方Y分支部的一部分而从所述一方分支波导分离，并且不跨越所述对称轴而引出。

Description

光波导型调制器
技术领域
本发明涉及一种光波导型调制器，尤其涉及在Z切(Z-cut)型基板上形成有具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导、和用于调制在该光波导内波导的光波的调制用电极的光波导型调制器。
背景技术
近年来，在光通信领域和光测试领域，采用在铌酸锂等具有电光效应的基板上形成有光波导的光波导型调制器。
许多光波导型调制器采用马赫-曾德尔型光波导，尤其在采用对于施加给基板的电场最有效地产生电光效应的方向为基板的厚度方向(与形成有光波导的基板面垂直的方向)的、所谓Z切型基板的情况下，沿着马赫-曾德尔型光波导的分支波导(在波导上方或者隔着缓冲层在波导上方)配置有信号电极和接地电极。
另一方面，降低用于驱动光波导型调制器的驱动电压，不仅对降低光调制器的功耗重要，对提高驱动频率也是非常重要的课题。专利文献1公开的技术为了抑制频率响应特性的倾斜(Dip)，在中央的接地电极103上形成有开口104，但是在专利文献1中，如图5或图6所示，直到与分支波导7、8相连的Y分支部6、9的一部分，沿着光波导配置有信号电极101、102。对于上述图5、图6的结构，从降低驱动电压的观点来看，将信号电极一直配置到Y分支部的一部分时，相对于光波导而言，施加驱动电压的区域变长，结果，能够降低驱动电压。另外，为了便于理解说明，省略了配置在信号电极和接地电极下侧的缓冲层，并且以透视的状态描绘同样配置于电极下侧的光波导。在后面的图1～图4也相同。
专利文献1：国际公开专利WO2004/086126号公报(参照图5或图6)
但是，如图5或图6所示，即使沿着Y分支部的光波导来配置信号电极，在信号电极从光波导分离时(信号电极的引出部分)，信号电极急剧弯曲，曲率半径变小，所以在电极的弯曲部产生驱动信号即微波的反射和向基板内的不必要的泄漏，成为驱动信号的反射衰减量恶化的原因。
发明内容
本发明要解决的课题是解决上述问题，提供一种光波导型调制器，能够降低驱动电压，并且改善驱动信号的反射衰减量。
第一发明的光波导型调制器，包括：具有电光效应的Z切型基板；形成于该基板上的具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导；和用于调制在该光波导内波导的光波的调制用电极，所述光波导型调制器的特征在于，所述马赫-曾德尔型光波导部分具有两个分支波导和两个Y分支部，所述调制用电极由信号电极和接地电极构成，该信号电极沿着至少一方分支波导配置，并且在该信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置该信号电极，并且，在该信号电极从所述一方分支波导分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，不沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部配置该信号电极。
在本发明中，“分支波导”指由马赫-曾德尔型光波导的两个Y分支部夹在中间的两根光波导部，一般指两根光波导平行或者各光波导呈直线形状的部分。并且，“Y分支部”包括分支点，也包括从该分支点分支出来的两个光波导逐渐扩大两者的间隔并与各分支波导连接 的连接部分。
第二发明的特征在于，在第一发明所述的光波导型调制器中，在沿着Y分支部的一部分配置所述信号电极的区域，该信号电极和该Y分支部分离的位置处的构成Y分支部的两个波导的间隔为15μm以上。
第三发明的特征在于，在第一或第二发明所述的光波导型调制器中，具有沿着所述两个分支波导配置的两个信号电极，在一方信号电极从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述一方信号电极的区域，另一方信号电极不沿着与另一方分支波导相连的Y分支部配置。
第四发明的特征在于，在第三发明所述的光波导型调制器中，在所述两个信号电极中的至少一方上形成有用于延迟调整调制信号的弯曲部。
第五发明的特征在于，在第三或第四发明所述的光波导型调制器中，所述两个信号电极均具有相同的总长度。
第六发明的特征在于，在第一或第二发明所述的光波导型调制器中，所述接地电极沿着另一方分支波导配置，并且在所述信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述信号电极的区域，沿着与所述另一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置所述接地电极。
根据第一发明，在信号电极从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置该信号电极，因此，在Y分支部也能够使信号电极向引出信号电极的方向弯曲，并调制在光波导内波导的光波，调制作用所波及到的光波导(称为“作用部”)的长度 进一步延长，能够降低光波导型调制器的驱动电压。而且，由于信号电极向引出方向弯曲，所以不需要使曲率急剧变小，能够抑制反射衰减量恶化。
并且，在第一发明中，在信号电极从一方分支波导分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，不沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部配置该信号电极，所以不需要进一步减小引出信号电极时的曲率，能够抑制反射衰减量恶化。尤其像专利文献1那样，在沿着Y分支部的一部分配置信号电极后，为了不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极，需要非常小的曲率，但根据本发明，不会产生这种不良。
根据第二发明，在沿着Y分支部的一部分配置信号电极的区域，该信号电极和该Y分支部分离的位置处的构成Y分支部的两个波导的间隔为15μm以上，所以能够抑制由信号电极形成的电场对两个波导产生影响而引起波导间的串扰。
根据第三发明，具有沿着两个分支波导配置的两个信号电极，在一方信号电极从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述一方信号电极的区域，另一方信号电极不沿着与另一方分支波导相连的Y分支部配置，因此在采用两个信号电极的光波导型调制器中，也能够降低驱动电压，并有效改善驱动信号的反射衰减量。
根据第四发明，在两个信号电极中的至少一方上形成有用于延迟调整调制信号的弯曲部，因此，在两个信号电极发挥作用的光波导的各作用部之间，能够调整与调制相关的相位和调制时序。
根据第五发明，两个信号电极均具有相同的总长度，所以在两个信号电极之间能够使施加给信号电极的调制信号的衰减量相同，并且 能够将有关信号电极的阻抗调整为相同。
根据第六发明，接地电极沿着另一方分支波导配置，并且在所述信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述信号电极的区域，沿着与所述另一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置所述接地电极，所以能够使调制作用在形成有接地电极的波导上的波及面比现有技术长，能够进一步降低驱动电压。
附图说明
图1是本发明的光波导型调制器的第1实施例。
图2是以图1所示的Y分支部6为中心的放大图。
图3是本发明的光波导型调制器的第2实施例。
图4是以图3所示的Y分支部6为中心的放大图。
图5是表示专利文献1公开的参考示例的图。
图6是表示专利文献1公开的另一参考示例的图。
标号说明
1基板
2、21、22信号电极
3、4、31～33接地电极
5～10光波导
具体实施方式
以下，具体说明本发明的光波导型调制器。
图1和图2表示本发明的光波导型调制器的第1实施例。图2是以图1中右侧的Y分支部为中心的放大图，为了便于理解说明，省略了缓冲层和接地电极3。
一种光波导型调制器，包括：具有电光效应的Z切型基板1；形成于该基板上的具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导(5～10)和用于调制在该光波导内波导的光波的调制用电极，所述光波导型调制器的特征在于，所述马赫-曾德尔型光波导部分具有两个分支波导7、8和两个Y分支部6、9，所述调制用电极由信号电极2和接地电极3、4构成，该信号电极2沿着至少一方分支波导7配置，并且在该信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出该信号电极的区域，沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置该信号电极，并且，在该信号电极从所述一方分支波导分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，不沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部配置该信号电极。
在本发明中，“分支波导”指由马赫-曾德尔型光波导的两个Y分支部夹在中间的两根光波导部7、8，一般指两根光波导平行或者各光波导呈直线形状的部分(图2中的包括点a、c的单点划线的左侧部分)。并且，“Y分支部”包括分支点，也包括从该分支点分支出来的两个光波导逐渐扩大两者的间隔并与各分支波导连接的连接部分(图2中的包括点a、c的单点划线的右侧部分中到分支点为止的部分)。
基板1例如可使用铌酸锂、钽酸锂、PLZT(锆钛酸铅镧)、石英类的材料和它们的组合。尤其优选使用电光效应强的铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)晶体。
作为光波导的形成方法，可以将Ti等通过热扩散法、质子交换法等扩散到基板表面而形成。
信号电极和接地电极等调制用电极可通过Ti/Au的电极图形的形成及镀金方法等形成。
另外，虽然没有图示，但是优选在基板1和调制用电极之间形成 SiO2等缓冲层。尤其在采用像本发明这样的Z切型基板时，需要在光波导的上侧形成调制用电极，因此为了防止在光波导中传播的光波被调制用电极吸收或散射，形成缓冲层。
本发明的光波导型调制器的特征在于，如图2所示，在信号电极2从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出该信号电极2的区域(图2中的点a的右侧)，沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部的一部分(从点a到点b，用箭头L表示的区域)配置该信号电极。因此，在Y分支部也能够使信号电极向引出信号电极的方向弯曲，并调制在光波导内波导的光波，调制作用所波及到的光波导(作用部)的长度相应增加用标号L表示的部分，能够降低光波导型调制器的驱动电压。而且，由于信号电极2向引出方向(图中的下方向)弯曲，所以不需要使曲率急剧变小，能够抑制反射衰减量恶化。
另外，如图1所示，在Y分支部9的附近引出信号电极2时，与后面叙述的图4所示的信号电极22同样地，在信号电极从一方分支波导分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，不沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部配置该信号电极。因此，例如，不需要像图5或图6中的标号A～D所示那样使引出信号电极时的曲率小于通常情况，能够抑制反射衰减量恶化。
并且，在本发明的光波导型调制器中，如图2所示，接地电极4沿着另一方分支波导8配置，并且在该信号电极2从所述一方分支波导7分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出该信号电极的区域，沿着与所述另一方分支波导8相连的Y分支部的一部分(图2中的点c的右侧)配置该接地电极。由此，在超过分支波导的图2中的点c的右侧，也在波导上形成有接地电极4，调制作用波及到接地电极下方的光波导，所以能够进一步降低驱动电压。
另外，本发明的光波导型调制器的特征在于，在沿着Y分支部的一部分配置该信号电极的区域，该信号电极和该Y分支部分离的位置(图2中的点b)处的构成Y分支部的两个波导的间隔W为15μm以上。如果间隔W变小，则由信号电极2形成的电场不仅影响到两个波导、即Y分支部的上侧的波导(从点a到分支点的光波导)，也影响到Y分支部的下侧的波导(从点c到分支点的光波导)，所以在两个波导之间产生串扰。如图2所示，通过把间隔W设为15μm以上，能够有效抑制这种串扰。
下面，图3和图4表示本发明的光波导型调制器的第2实施例。另外，图4是以图3中右侧的Y分支部为中心的放大图，为了便于理解说明，省略了接地电极31～33。
在第2实施例中，表示与各分支波导7、8对应地分别配置有独立的信号电极21、22的所谓双重式光调制器的示例。
与第1实施例同样地，第2实施例的光波导型调制器，包括：具有电光效应的Z切型基板1；形成于该基板上的具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导(5～10)；和用于调制在该光波导内波导的光波的调制用电极，所述光波导型调制器的特征在于，该马赫-曾德尔型光波导部分具有两个分支波导7、8和两个Y分支部6、9，所述调制用电极由信号电极21、22和接地电极31～33构成，该信号电极21、22沿着分支波导7、8配置，并且在该信号电极21、22从所述分支波导7、8分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出该信号电极的区域(对于信号电极21是Y分支部6的附近，对于信号电极22是Y分支部9的附近)，沿着与所述分支波导相连的Y分支部的一部分配置该信号电极(图4中的点a到点b的范围)，并且，在该信号电极21、22从所述分支波导7、8分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出该信号电极的区域(对于信号电极21是Y分支部9的附近，对于信号电极22是Y分支部6的附近)，不沿着与所述分支 波导相连的Y分支部配置该信号电极(参照图4中的信号电极22)。
与第1实施例的图2同样，第2实施例的图4所示的、沿着Y分支部配置有信号电极21的区域(从点a到点b的范围)的长度L越长，越能降低驱动电压。并且，为了抑制串扰，与第1实施例同样，优选信号电极21与Y分支部分离的点b处的波导间隔W为15μm以上。
在第2实施例中，具有沿着两个分支波导7、8配置的两个信号电极21、22，尤其在一方信号电极21从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴d而引出所述一方信号电极的区域(图4中的包括点a和点c的单点划线的右侧)，另一方信号电极22不沿着与另一方分支波导8相连的Y分支部配置。因此，在采用两个信号电极的光波导型调制器中，也能够降低驱动电压，并有效改善驱动信号的反射衰减量。
并且，在第2实施例中，如图3所示，在两个信号电极中的至少一方信号电极(22)上形成有用于延迟调整调制信号的弯曲部23。由此，在两个信号电极21、22发挥作用的光波导的各作用部之间，例如图4中的点a和点c的各位置，能够调整与调制相关的相位和调制时序。
另外，通过将两个信号电极21、22设定为具有相同的总长度，在两个信号电极之间能够使施加给信号电极的调制信号的衰减量相同，并且能够将有关信号电极的阻抗调整为相同。
关于本发明的光波导型调制器中的信号电极的输入位置和该信号电极的输出位置，不限于配置在图1或图3所示基板1的不同的侧面侧，也可以配置在基板1的同一侧面侧。另外，如图3所示，在将信号电极的输入侧和输出侧配置在基板的不同的侧面侧时，通过在另一方Y分支部9进行与图4相同(但是将信号电极21和22置换)的配置，也能够使各信号电极对光波导产生电场作用的作用部的长度相同， 并将分支波导间的调制状况保持为大致相同。并且，也能够抑制由于对各分支波导的调制状况不同而产生的啁啾(Chirp)现象。
另外，在上述的本发明的说明中，没有特别说明光波相对于光波导型调制器的行进方向和调制信号的行进方向，但是，例如无论光波和调制信号向图1或图3中的左右任何方向行进，本发明均能够充分发挥效果。
产业上的可利用性
根据以上所述的本发明，能够提供一种降低驱动电压、并且改善驱动信号的反射衰减量的光波导型调制器。

Claims (7)

1.一种光波导型调制器，包括：
具有电光效应的Z切型基板；
形成于该基板上的具有马赫-曾德尔型光波导部分的光波导；和
用于调制在该光波导内波导的光波的调制用电极，
所述光波导型调制器的特征在于，
所述马赫-曾德尔型光波导部分具有两个分支波导和两个Y分支部，
所述调制用电极由信号电极和接地电极构成，
该信号电极沿着至少一方分支波导配置，并且至少在该信号电极的端部的一方具有该信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，在该信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置该信号电极，从而在构成Y分支部的光波导上调制在该光波导内波导的光波，不使曲率半径急剧变小而弯曲，并且，在该信号电极从所述一方分支波导分离但不跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出该信号电极的区域，不沿着与所述一方分支波导相连的Y分支部配置该信号电极，不使曲率半径急剧变小而弯曲。
2.根据权利要求1所述的光波导型调制器，其特征在于，
在沿着Y分支部的一部分配置所述信号电极的区域，该信号电极和该Y分支部分离的位置处的构成Y分支部的两个波导的间隔为15μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的光波导型调制器，其特征在于，
具有沿着所述两个分支波导配置的两个信号电极，在一方信号电极从一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述一方信号电极的区域，另一方信号电极不沿着与另一方分支波导相连的Y分支部配置。
4.根据权利要求3所述的光波导型调制器，其特征在于，
在所述两个信号电极中的至少一方上形成有用于延迟调整调制信号的弯曲部。
5.根据权利要求3所述的光波导型调制器，其特征在于，
所述两个信号电极均具有相同的总长度。
6.根据权利要求1或2所述的光波导型调制器，其特征在于，
所述接地电极沿着另一方分支波导配置，并且在所述信号电极从所述一方分支波导分离并跨越马赫-曾德尔型光波导部分的对称轴而引出所述信号电极的区域，沿着与所述另一方分支波导相连的Y分支部的一部分配置所述接地电极。
7.根据权利要求4所述的光波导型调制器，其特征在于，
所述两个信号电极均具有相同的总长度。
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