CN103713402B - 光调制器 - Google Patents

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Abstract

提供一种光调制器,在使用了基板厚度在20μm以下的薄板的光调制器中,在光波导间隔扩大而需要增大控制电极宽度的情况下,也可抑制光调制器的偏压点的漂移特性等调制特性的劣化。该光调制器包括:具有电光学效果的厚度在20μm以下的基板(4);保持该基板(4)的加强基板(6);配置在该基板和该加强基板之间的树脂层(5),在该基板(4)上形成有光波导(1、2)及对在该光波导中传播的光波进行控制的控制电极(3、31),其特征在于,该光波导至少具有两个分开的光波导(1),配置在上述两个光波导之间的控制电极(31)由沿着各光波导配置的两个电极(31)和将上述两个电极导通为相同电位的细线(8)构成。

Description

光调制器
技术领域
本发明涉及一种光调制器,尤其涉及如下光调制器:包括:具有电光学效果的厚度在20μm以下的基板;保持该基板的加强基板;及配置在该基板和该加强基板之间的树脂层。
背景技术
在光通信、光测量的技术领域中,在进行光调制时,使用铌酸锂(LN)等电光学结晶,并广泛使用在该结晶基板上形成了马赫曾德(MZ)构造的光波导的行波调制器。
在使构成光调制器的基板薄板化为20μm左右时,在形成光波导的基板和控制电极之间,可不形成由SiO2等形成的缓冲层地使在光波导中传送的光波和在控制电极中传送的调制信号的速度匹配。由此,可获得降低了驱动电压的光调制器。
另一方面,为了与各种调制方式对应,也使用集成了多个MZ构造的光调制器。例如如专利文献1或2所示,也使用具有在主马赫曾德型光波导的两个分支波导上组装了副马赫曾德型光波导的嵌套型光波导的、所谓嵌套型光波导的光调制器。DP-QPSK调制器等作为可高速动作的光调制器,嵌套型的光调制器尤其引人注目。
在这种将MZ构造集成化的嵌套型光调制器中,特别是主马赫曾德构造中的两个分支波导的间隔扩大到100至500μm程度。如图1所示,在主马赫曾德型光波导的各分支波导1上形成有副马赫曾德型光波导2。
图1(a)的附图标记3、30是控制电极,对分支波导1施加规定电场,对在分支波导1中传送的光波的相位进行控制。为了将在各分支波导中传送的光波保持为规定的相位差,控制电极3、30中施加有直流(DC)偏压。图1(b)是沿着图1(a)的点划线A-A的截面图。在图1中,基板4使用X切割型基板,但在使用了Z切割基板的情况下,也存在共同地跨及两个分支波导1之间的控制电路30。
这样一来,跨越分支波导地形成的控制电极和分支波导的间隔同样地具有数百μm的宽度。但是,如图1(b)所示,配置在分支波导1之间的控制电极的宽度变大时,与基板4的厚度相比,中心的控制电极较大,因此控制电极间产生的电场分布7变大,电场会分布到基板4的外侧。
如图1(b)所示,在基板4变薄的情况下,为加强基板4,经由粘接剂等树脂层5接合有加强基板6。电场分布7扩散到该树脂5的范围。在对控制电极施加高频调制信号的情况下,调制信号所形成的电场分布被限定在电极附近,不会如图1(b)所示地进入到树脂层5,但在对控制电极施加DC偏压这样的直流电压的情况下,如图1(b)所示,电场会分布到薄基板4的外侧。
在电场分布到树脂层的情况下,由于树脂内的可动离子、树脂层的变质/老化等产生的特性变化,与电场未广泛地分布于树脂内的情况相比,光调制器的调制曲线变得易于移位,所谓漂移现象变得明显。为了控制调制曲线的偏移点而增加所施加的DC偏压时,电场会进一步地进入到树脂层5内,结果会进一步加速光调制器的特性劣化。
另一方面,也可变更分支波导1的形状,在使分支波导之间变窄后构成控制电极30,但这种情况下,需要变更波导间隔的变换部,导致元件长度增加。
专利文献1:国际公开WO2011/004615号公报
专利文献2:日本特开2011-034057号公报
发明内容
本发明要解决的课题是,提供一种光调制器以解决以上问题,在使用了基板厚度在20μm以下的薄板的光调制器中,即使在光波导间隔扩大而需要增大控制电极宽度的情况下,也可抑制光调制器的偏压点的漂移特性等调制特性的劣化。
为解决上述问题,本发明的光调制器具有以下特征。
(1)一种光调制器,包括:具有电光学效果的厚度在20μm以下的基板;保持该基板的加强基板;及配置在该基板和该加强基板之间的树脂层,在该基板上形成有光波导及对在该光波导中传播的光波进行控制的控制电极,该光调制器的特征在于:该光波导至少具有分开的两个光波导,配置在上述两个光波导之间的控制电极由沿着各光波导配置的两个电极和将上述两个电极导通为相同电位的细线构成。
(2)根据上述(1)所述的光调制器,其特征在于:上述两个电极各自的宽度在该基板的厚度的10倍以下。
(3)根据上述(1)或(2)中任一项所述的光调制器,其特征在于:配置在上述两个光波导之间的该控制电极是用于施加DC偏压的电极。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的光调制器,其特征在于:形成于该基板的该光波导是嵌套型光波导,上述两个光波导是构成该嵌套型光波导的主马赫曾德型光波导的两个分支波导。
发明效果
如本发明所示,是一种光调制器,包括:具有电光学效果的厚在20μm以下的基板;保持该基板的加强基板;配置在该基板和该加强基板之间的树脂层,在该基板上形成光波导及对在该光波导中传播的光波进行控制的控制电极,该光波导至少具有两个分开的光波导,配置在上述两个光波导之间的控制电极由沿着各光波导配置的两个电极和将上述两个电极导通为相同电位的细线构成,所以可减小沿着光波导的控制电极的宽度。因此,可使控制电极形成的电场分布限于基板内,抑制树脂层的变质/老化,并可抑制偏移点的漂移特性等调制特性的劣化。
附图说明
图1是表示现有的光调制器的概要的图。
图2是表示本发明的光调制器的概要的图。
图3是说明本发明的光调制器的其他实施例的图。
图4是说明改变了控制电极的宽度的情况下的等电位线的分布状况的图。
附图标记说明
1 分支波导
2 副马赫曾德型光波导
3、30、31 控制电极
32 细线
4 基板
5 树脂层
6 辅助基板
7 电场分布
8 细线
具体实施方式
以下对本发明使用优选例详细进行说明。
如图2所示,本发明的光调制器包括:具有电光学效果的厚度在20μm以下的基板4;保持该基板4的加强基板6;配置在该基板和该加强基板之间的树脂层5,在该基板4上形成有光波导1、2及对在该光波导中传播的光波进行控制的控制电极3、31,其特征在于,该光波导至少具有两个分开的光波导1,配置在上述两个光波导之间的控制电极31由沿着各光波导配置的两个电极31和将上述两个电极导通为相同电位的细线8构成。
作为本发明的光调制器中使用的具有电光学效果的基板,可使用各种公知的材料,例如铌酸锂、钽酸锂、PLZT(锆钛酸铅镧)等单晶材料、它们的固溶体结晶材料。
形成于基板的光波导例如可在使钛等堆积于基板上之后进行热扩散而形成。并且,也可在基板上形成凹凸,并形成山脊型或肋型的光波导。靠近光波导形成电极,但例如使用Z切割基板在光波导的正上方形成电极等的情况下,为抑制在光波导中传播的光波向电极层的吸收,可将由氧化硅(SiO2)等构成的缓冲层形成在光波导上或基板上。
控制电极由金等导电性金属形成。并且,通常由信号电极和接地电极构成。在图2(a)所示的副马赫曾德型光波导2中,配置用于进行高频调制的控制电极(未图示),并沿着主马赫曾德型光波导1配置相位调整用的控制电极3、31等。
当基板厚度在20μm以下的情况下,基板的机械强度降低,因此经由粘接剂等树脂层5接合加强基板6。作为加强基板的材料,为了使热膨胀系数与基板相符合,可使用与基板同质的材料。
本发明的光调制器如图1所示,在光波导的间隔变大且配置在该光波导之间的控制电极的宽度也变大的情况下,如图2所示,将配置在光波导间的控制电极分割。并且,通过缩小一个控制电极31的宽度来抑制控制电极所形成的电场7进入到树脂层5。
这样一来,通过抑制电场分布的扩散,能够抑制树脂层5的变质/老化并能够改善光调制器的漂移特性。并且,施加到光波导1的电场强度由波导1两侧的电极3,31的间隔支配,对光调制器的驱动电压产生影响。但是,在本发明的构造中,能够不改变该部件的间隔地实现,因此也能够防止现有的构造增加动作电压。
两个光波导1的间隔与基板4的厚度相比变大的情况下,特别需要图2所示的控制电极的构造。但是,优选的是,此时的各控制电极宽度在基板厚度的10倍以下。
图4是表示使控制电极的宽度以基板厚度的5倍、10倍、12倍、15倍发生了变化的情况下的控制电极所生成的等电位线的分布的图。基板厚度是9μm,对构成控制电极的接地电极和信号电极施加8V的电压。因此,图中相邻的等电位线间的电位差为0.8V。在各图中,从上到下按照控制电极、基板、树脂层、加强基板的顺序配置而成。
观察图4,当控制电极的宽度为12倍以上时,在所有树脂层上等电位线存在四根以上,容易理解始终有较强的电场进行作用。根据这一情况,可以说控制电极的宽度优选10倍以下。
分割的控制电极31上连接有用于维持成相同电位的细线8。细线只要是其形成的电场不进入到树脂层的形状,则可采用任意的形状,例如可以是以与图3所示的控制电极相同的形成工艺制造的导通线32。
实际上,使用LN基板构成了基板厚度为10μm、波导间隔为200μm的马赫曾德(MZ)构造。形成了波导的基板使用电介质率比该基板低的光学树脂粘接到加强基板。波导两侧的电极宽度为50μm。对该构造施加偏压DC,进行温度加速并测定了24小时的漂移量后,和使用与波导间隔大致相等宽度的电极的现有例相比,可确认出漂移量降低。
本发明的光调制器尤其在配置在两个光波导之间的控制电极是用于施加DC偏压的电极的情况下,发挥良好的效果。并且,图2的电极3、31在将一个电极设为提供电位的信号电极而将另一个电极设为接地电极的情况下,也可是将不同电位的DC电源连接到各电极的推拉(Push-Pull)动作型的电极构造。并且,也可以在波导基板的上下形成缓冲层,以降低电极、粘接层造成的光损失。
并且,本发明的光调制器如图2(a)所示,将形成于基板的光波导设为嵌套型光波导,在构成嵌套型光波导的主马赫曾德型光波导的两个分支波导1之间的控制电极上,可采用本发明的构造。由此,也可将本发明适用于DP-QPSK调制器这样的光调制器。
进一步,如图3所示,在Y分支波导的弯曲的部分区域中,沿着波导构成电极3、31,从而可增大作用长度。附图标记32是连接被分割的控制电极的细线。
工业实用性
根据本发明,可提供一种光调制器,在使用了基板厚度在20μm以下的薄板的光调制器中,即使在光波导间隔扩大而需要增大控制电极宽度的情况下,也可抑制光调制器的偏压点的漂移特性等调制特性的劣化。

Claims (2)

1.一种光调制器,包括:
具有电光学效果的厚度在20μm以下的基板;
保持该基板的加强基板;及
配置在该基板和该加强基板之间的树脂层,
在该基板上形成有光波导及对在该光波导中传播的光波进行控制的控制电极,
该光调制器的特征在于,
该光波导至少具有分开的两个光波导,
配置在上述两个光波导之间的控制电极是用于施加DC偏压的电极,且由沿着各光波导配置的两个电极和将上述两个电极导通为相同电位的连接线构成,并且上述两个电极各自的宽度在该基板的厚度的10倍以下,
形成于该基板的该光波导是嵌套型光波导,
上述两个光波导是构成该嵌套型光波导的主马赫曾德型光波导的两个分支波导。
2.根据权利要求1所述的光调制器,其特征在于,
用于施加所述DC偏压的电极是推拉动作型。
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