CN115712208A - 光器件及光通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光器件及光通信装置。一种光器件包括：光波导，其为肋型且由使用薄膜铌酸锂(LiNbO₃:LN)晶体的薄膜LN基板形成；以及缓冲层，其层压在光波导上。此外，光器件包括层压在缓冲层上并且向光波导施加电压的电极、以及平行于光波导设置并且俘获光波导内部的电荷的吸杂部位。

Description

光器件及光通信装置

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及光器件及光通信装置。

背景技术

传统光调制器例如由设置在基板上的光波导和设置在光波导附近的调制单元构成。调制单元包括信号电极和接地电极，并且如果电压施加至信号电极，则在光波导内部产生电场，光波导的折射率由于光波导内部的电场而变化，因此光的相位改变。光波导构成Mach-Zehnder(马赫-曾德尔)干涉仪，并且光的输出水平由于光波导之间的光相位差而变化。

在光调制器中，例如，集成了四通道Mach-Zehnder调制器。每个Mach-Zehnder干涉仪包括射频(RF)调制单元和直流(DC)调制单元。RF调制单元的电极接收具有例如几十千兆赫(GHz)的频带的高频信号的输入并且执行高速调制。此外，在DC调制单元的电极处施加偏置电压，并调整偏置电压，使得电信号的开/关与光信号的开/关相关联。

光调制器中包含的光波导例如构成Mach-Zehnder干涉仪，并且输出基于平行设置的多条光波导之间的光的相位差经过XY偏振分复用的IQ信号。然后，光波导以每两个通道的方式对四个通道的输出进行复用，以形成两个IQ信号，对两个IQ信号之一执行偏振旋转，通过偏振合束器执行偏振复用，并输出经复用的信号。

相反，作为光波导，存在扩散光波导，其通过从基板表面扩散例如金属(诸如钛)来形成在与信号电极的位置不交叠的位置处。图11是例示了传统光调制器所包括的DC调制单元100的示例的示意截面图。图11所示的光调制器中所包括的DC调制单元100包括由铌酸锂(LiNbO₃:LN)晶体形成的LN基板101和形成在LN基板101的表面上的扩散光波导102。另外，DC调制单元100包括覆盖设置在LN基板101上的扩散光波导102的缓冲层103和层压在缓冲层103上的电极104。电极104包括信号电极104A和一对接地电极104B。

扩散光波导102通常设置在与信号电极104A和一对接地电极104B的位置不交叠的位置。缓冲层103的组成和膜厚被确定为具有低电阻值，以抑制DC漂移(由施加的偏置电压引起的发射光的时变)。另外，在LN基板101中，当然，在LN晶体内部存在正可移动电荷和负可移动电荷，并且此外，在形成光调制器的工艺中产生可移动电荷。

然而，扩散光波导102对光的约束弱，使得电场的施加效率不好，因此驱动电压变高。因此，存在形成在使用LN晶体薄膜形成的光波导与信号电极不交叠的位置处的薄膜光波导。与使用扩散金属的扩散光波导相比，薄膜光波导能够更强地约束光，使得薄膜光波导能够提高电场的施加效率，降低驱动电压。

图12是例示了传统光调制器中包括的DC调制单元200的示例的示意截面图。图12中例示的DC调制单元200包括由硅(Si)等制成的支撑基板201和层压在支撑基板201上的中间层202。此外，DC调制单元200包括层压在中间层202上的薄膜LN基板203、以及层压在薄膜LN基板203上并由SiO₂制成的缓冲层204。

薄膜LN基板203是具有凸形状且向上突出的薄膜光波导206。薄膜光波导206是包括肋206A和形成在肋206A两侧的板206B的肋型波导。另外，肋206A和板206B被缓冲层204覆盖，并且具有共面波导(CPW)结构的信号电极205A(205)和一对接地电极205B(205)设置在缓冲层204的表面上。换言之，在缓冲层204上，设置有信号电极205A和夹着信号电极205A的一对接地电极205B。另外，缓冲层204能够防止经由薄膜光波导206传播的光在信号电极205A和接地电极205B处被吸收。

在位于信号电极205A和每个接地电极205B之间的位置处的薄膜LN基板203上形成各自具有凸形状的薄膜光波导206。此外，在位于信号电极205A与每个接地电极205B之间的位置处的缓冲层204上，也设置有每个覆盖具有凸形状的薄膜光波导206的整体的台阶部204A。

上述薄膜光波导206能够通过向信号电极205A施加偏置电压而产生电场并通过改变薄膜光波导206的折射率，来调制经由薄膜光波导206传播的光。

专利文献1：日本专利公开No.2020-134875

专利文献2：美国专利No.2013/170781

然而，在光调制器中，如果LN基板形成为薄膜，则存在于LN晶体中的可移动电荷的密度变高，并且容易影响薄膜光波导206，使得存在于薄膜光波导206中的电场变得不稳定。结果，例如，在DC调制单元的情况下，DC特性不稳定，从而引起DC漂移并且缩短光器件的寿命。

因此，本发明的一个方面的目的在于提供一种能够使存在于光波导中的电场稳定的光器件等。

发明内容

根据实施方式的一个方面，一种光器件包括：光波导、缓冲层、电极和吸杂部位。光波导为肋型，并且由使用薄膜铌酸锂(LiNbO₃:LN)晶体的薄膜LN基板形成。缓冲层层压在光波导上。电极层压在缓冲层上，并且向光波导施加电压。吸杂部位平行于光波导设置并且俘获光波导内部的电荷。

附图说明

图1是例示了根据第一实施方式的光通信装置的构造示例的框图；

图2是例示了根据第一实施方式的光调制器的构造示例的示意性平面图；

图3是作为示例例示的且包括于根据第一实施方式的光调制器中的第二DC调制单元的沿A-A线截取的示意性截面图；

图4是例示了第二实施方式的光调制器的构造示例的示意性平面图；

图5是作为示例例示的且包括于根据第二实施方式的光调制器中的第二DC调制单元的沿线B-B截取的示意性截面图；

图6是例示了根据第三实施方式的光调制器的构造示例的示意性平面图；

图7是作为示例而例示的且包括于根据第三实施方式的光调制器中的第二DC调制单元的沿C-C线截取的示意性截面图；

图8是作为示例而例示的且包括于根据第四实施方式的光调制器中的第二DC调制单元的沿线C-C截取的示意性截面图；

图9是例示了根据第五实施方式的光调制器的构造示例的示意性平面图；

图10是例示了根据第六实施方式的光调制器的构造示例的示意性平面图；

图11是例示了包括于传统光调制器中的DC调制单元的示例的示意性截面图；以及

图12是例示了包括于传统光调制器中的DC调制单元的示例的示意性截面图。

具体实施方式

将参照附图说明本发明的优选实施方式。此外，本发明不限于这些实施方式。

[a]第一实施方式

图1是例示了根据第一实施方式的光通信装置1的构造示例的框图。图1所示的光通信装置1连接到设置在输出侧的光纤2A(2)和设置在输入侧的光纤2B(2)。光通信装置1包括数字信号处理器(DSP)3、光源4、光调制器5和光接收器6。DSP3是执行数字信号处理的电子组件。DSP 3对传输数据执行例如编码等的处理，生成包括发送数据的电信号，并且将所生成的电信号输出到光调制器5。此外，DSP 3从光接收器6获取包括接收数据的电信号，并且通过对获取的电信号执行解码等处理来获得接收数据。

光源4例如包括激光二极管等，生成预定波长的光，并将所生成的光提供给光调制器5和光接收器6。光调制器5是通过使用从DSP 3输出的电信号调制从光源4提供的光并且将所获得的光发送信号输出到光纤2A的光器件。光调制器5是诸如LN光调制器之类的光器件，其包括例如铌酸锂(LiNbO₃：LN)光波导和调制单元。LN光波导由LN晶体基板形成。光调制器5通过在从光源4提供的光经由LN光波导传播时利用输入到调制单元的电信号调制光，来生成光发送信号。

光接收器6从光纤2B接收光信号，并通过使用从光源4提供的光解调接收到的光信号。然后，光接收器6将解调后的接收光信号转换为电信号，然后，将转换后的电信号输出到DSP 3。

图2是例示了根据第一实施方式的光调制器5的构造示例的示意性平面图。图2所示的光调制器5具有以下构造：从光源4连接的光纤4A连接到光调制器5的输入侧并且用于输出发送信号的光纤2A连接到光调制器5的输出侧。光调制器5包括第一光输入单元11、射频(RF)调制单元12、直流(DC)调制单元13和第一光输出单元14。第一光输入单元11是包括第一光波导11A和第一波导接合单元11B的LN光波导。第一光波导11A包括连接到光纤4A的单条光波导、从单条光波导分支出来的两条光波导、从相关联的两条光波导分支出来的四条光波导、以及从相关联的四条光波导分支出来的八条光波导。第一波导接合单元11B将在第一光波导11A中所包括的八条光波导和LN光波导21中所包括的相应的八条LN光波导之间的部分接合。

RF调制单元12包括LN光波导21、电极22和RF端接器23。当从第一光波导11A提供的光经由LN光波导21传播时，RF调制单元12通过使用由电极22中包含的信号电极22A施加的电场来调制传播光。LN光波导21是具有肋型的光波导，其是通过使用例如薄膜LN基板53形成并具有通过从输入侧反复分支而形成的八条平行LN光波导。在通过LN光波导21传播的同时已被调制的光被输出到包括在DC调制单元13中的第一DC调制单元32。薄膜LN基板53在LN晶体的晶轴的Z方向上具有自发极化特性，使得薄膜LN基板53在薄膜LN晶体内部具有内部电场。

电极22所包含的信号电极22A设置在与LN光波导21的位置不交叠的位置处，并且根据从DSP 3输出的电信号对LN光波导21施加电场。包括于电极22中的信号电极22A的端部连接到RF端接器23。RF端接器23连接到信号电极22A的端部并且防止信号电极22A传输的信号不必要地反射。

DC调制单元13包括接合至RF调制单元12中所包括的LN光波导21的LN光波导31、第一DC调制单元32、第二DC调制单元33和吸杂部位71。第一DC调制单元32由四个子侧Mach-Zehnder(MZ)干涉仪构成。第二DC调制单元33由两个父侧MZ干涉仪构成。第一DC调制单元32包括LN光波导31和电极22。LN光波导31是通过使用例如薄膜LN基板53形成的具有肋型的光波导。此外，薄膜LN基板53形成为具有薄膜形状，使得留在薄膜LN基板53中的可移动电荷的密度高。薄膜LN基板53在LN晶体的晶轴的Z方向上具有自发极化特性，使得在薄膜LN晶体的内部保持有内部电场。

吸杂部位71A(71)由包括例如具有吸杂作用的多晶硅的材料形成。通过在多条LN光波导31的外侧的位置处形成膜而构成吸杂部位71A，并且使LN光波导31与吸杂部位71A平行地设置。吸杂部位71A经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53内部的可移动电荷。具体地，例如，薄膜LN晶体的电阻值根据由从工厂出货前执行的热处理引起的温度升高而减小，因此，留在薄膜LN基板53内部的可移动电荷在由薄膜LN晶体的自发极化引起的内部电场中漂移。然后，由于置于内部电场中的可移动电荷的漂移，吸杂部位71A相应地经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53内的可移动电荷。结果，从在对应于薄膜LN基板53的薄膜光波导60中所包括的肋60A中去除可移动电荷。

LN光波导31包括8条LN光波导、以及用8条LN光波导中的2条LN光波导合并成的4条LN光波导。八条LN光波导31具有以下构造：第一DC调制单元32设置在两条LN光波导的间隔处。通过对形成在LN光波导31上的信号电极22A施加偏置电压，第一DC调制单元32调整偏置电压，使得电信号的开/关与光信号的开/关相关联，然后，输出具有同相轴分量的I信号或输出具有正交轴分量的Q信号。LN光波导31所包括的4条LN光波导具有第二DC调制单元33设置在两条LN光波导的间隔处的构造。通过向形成在LN光波导31上的信号电极22A施加偏置电压，第二DC调制单元33调整偏置电压，使得电信号的开/关与光信号的开/关相关联，然后输出I信号或Q信号。

由于置于薄膜LN晶体的内部电场中的可移动电荷的漂移，吸杂部位71A经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53内部的正可移动电荷和负可移动电荷。结果，从在对应于薄膜LN基板53的薄膜光波导60中包括的肋60A去除正可移动电荷和负可移动电荷。

第一光输出单元14包括第二波导接合单元41、第二光波导42、偏振旋转器(PR)43和偏振合束器(PBC)44。第二波导接合单元41接合DC调制单元13所包括的LN光波导31与第二光波导42之间的部分。第二光波导42是包括连接到第二波导接合单元41的4条光波导并且还包括用四条光波导中的两条光波导合并成的2条光波导的LN光波导。

PR 43将从第二DC调制单元33之一输入的I信号或Q信号旋转90度，并获得已经旋转90度的垂直偏振光信号。然后，PR 43将垂直偏振光信号输入到PBC 44。PBC 44将从PR 43输入的垂直偏振光信号和从第二DC调制单元33中的另一个输入的水平偏振光信号进行复用，然后，输出偏振分复用信号。

在以下中，将具体描述根据第一实施方式的光调制器5的构造。图3是包括于根据第一实施方式的光调制器5中的第二DC调制单元33的沿线A-A截取的示意性截面图。另外，为了便于描述，图2例示了第二DC调制单元33由两个MZ干涉仪构成的情况作为示例。然而，在图3所示的示意性截面图中，使用单个MZ干涉仪进行描述。此外，类似地，以上作为示例已经描述了第一DC调制单元32也由4个MZ干涉仪构成的情况，然而，第一DC调制单元32的构造与第二DC调制单元33的构造以MZ干涉仪为单位相同，使得通过对具有相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造及操作的重复描述。图3所示的第二DC调制单元33包括支撑基板51和层压在支撑基板51上的中间层52。此外，第二DC调制单元33包括层压在中间层52上并且是薄膜LN晶体的薄膜LN基板53、层压在薄膜LN基板53上的缓冲层54、电极22、以及吸杂部位71(71A)。电极22包括信号电极22A和一对接地电极22B。

吸杂部位71A是由包括例如多晶硅的材料形成的吸杂部位。此外，吸杂部位71A也可以由包括例如氮化硅而不是多晶硅的材料形成，并且通过根据作为俘获的对象的且留在薄膜光波导60内部的可移动电荷的类型改变材料，也可以进行适当修改。

支撑基板51是由例如Si、LN等制成的基板。中间层52是由具有比LN的折射率低的折射率的例如透明构件形成的层，透明构件由诸如SiO₂或TiO₂制成。类似地，缓冲层54是由具有比LN的折射率低的折射率的例如透明构件形成的层，该透明构件由诸如SiO₂或TiO₂制成。

薄膜LN基板53是向上突出并且具有凸形状的薄膜光波导60。薄膜光波导60是第二DC调制单元33中所包括的LN光波导31。薄膜光波导60是具有肋60A和设置在肋60A的两侧的板60B的肋型光波导。肋60A包括肋60A的上表面60A1和肋60A的侧壁表面60A2。然后，薄膜光波导60被缓冲层54覆盖。缓冲层54是为了防止经由薄膜光波导60传播的光被电极22吸收而设置的。

缓冲层54覆盖薄膜光波导60中所包括的肋60A的上表面60A1，并且还覆盖薄膜光波导60的板60B。信号电极22A和一对接地电极22B因此设置在缓冲层54上。

设置在信号电极22A与接地电极22B之间的位置处的薄膜光波导60是包括于薄膜光波导60中的肋60A。信号电极22A和接地电极22B所位于的薄膜光波导60是包括于薄膜光波导60中的板60B。

与薄膜LN基板53相对应并且具有0.5μm至3μm的厚度的薄膜光波导60夹在中间层52和缓冲层54之间。与薄膜光波导60相对应的肋60A的宽度例如为约1μm至8μm。

信号电极22A是由例如金、铜等制成的金属材料形成的并且具有2μm至10μm的宽度以及1μm至20μm的厚度的电极。接地电极22B是由例如金、铜等制成的金属材料形成并且具有1μm以上的厚度的电极。根据从DSP 3输出的电信号的偏置电压被施加至信号电极22A，使得产生在从信号电极22A朝向每个接地电极22B的方向上的电场，并且产生的电场被施加至薄膜光波导60。结果，薄膜光波导60的折射率根据施加到薄膜光波导60的电场而变化，因此可以调制经由薄膜光波导60传播的光。

通过由于存在于薄膜LN晶体中的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移，根据第一实施方式的第二DC调制单元33中所包括的吸杂部位71A经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53中所包括的薄膜LN晶体中的可移动电荷。留在肋60A中的可移动电荷被去除，并且可移动电荷被保持在吸杂部位71A中，从而可以使存在于薄膜光波导60内部的电场稳定。结果，可以使DC特性稳定并防止发生DC漂移。另外，可以延长第二DC调制单元33的寿命。

通过由于存在于薄膜LN晶体内部的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移，包括于第一DC调制单元32中的吸杂部位71A经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53中所包括的薄膜LN晶体中的可移动电荷。留在肋60A中的可移动电荷被去除，并且可移动电荷被保持在吸杂部位71A中，从而可以使存在于薄膜光波导60内部的电场稳定。结果，可以使DC特性稳定并防止发生DC漂移。另外，可以延长第一DC调制单元32的寿命。

另外，为了便于说明，作为示例已经描述了以下情况：例如，通过由于在从工厂发货之前执行的热处理而产生的薄膜LN晶体内部存在的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移，俘获留在薄膜LN基板53内部的可移动电荷。然而，代替热处理，可以根据相对于吸杂部位71A的电传导而俘获留在薄膜LN基板53内的可移动电荷，并且适当的修改也是可行的。在这种情况下，不需要依赖由于存在于薄膜LN晶体内部的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移。然而，在使用由于内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移的情况下，可以进一步提高可移动电荷的俘获效率。

此外，相对于吸杂部位71A的电传导不限于例如在从工厂等发货之前的定时。也可以根据相对于在吸杂部位71A和电极22电连接之后正在操作的电极22的电传导，来执行相对于吸杂部位71A的电传导。结果，吸杂部位71A也可以在操作期间俘获存在于薄膜光波导60内部的可移动电荷。

另外，在第一实施方式中，作为示例已经描述了应用DC调制单元13的情况；然而，该情况也可以应用于RF调制单元12。

在根据第一实施方式的第二DC调制单元33中，作为示例，已经描述了在多个电极22的外侧设置吸杂部位71，使得吸杂部位71与电极22平行。然而，吸杂部位71可以设置为由多个电极22的两侧夹持，并且将描述其实施方式作为第二实施方式。

[b]第二实施方式

图4是例示了根据第二实施方式的光调制器5的构造示例的示意性平面图，而图5是作为示例而例示的、包括于根据第二实施方式的光调制器5中的第二DC调制单元33A的沿线B-B截取的示意性截面图。此外，为了便于描述，图4例示了第二DC调制单元33A由两个MZ干涉仪构成的情况作为示例；然而，将通过使用图5所示的示意性截面图通过使用单个MZ干涉仪进行描述。此外，类似地，图4例示了由4个MZ干涉仪构成第一DC调制单元32A的情况作为示例。然而，第一DC调制单元32A的构造与第二DC调制单元33A的构造以MZ干涉仪为单位相同，使得通过为具有相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造和操作的重复描述。图4所示的第二DC调制单元33A与图3所示的第二DC调制单元33的不同之处在于：两个吸杂部位71平行设置，以夹着多个电极22的两侧。

吸杂部位71包括第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1。通过由于通过热处理产生的薄膜LN晶体内部存在的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移，第一吸杂部位71A1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53内部的、在正侧上的可移动电荷。结果，从对应于薄膜LN基板53的薄膜光波导60中包括的肋60A去除正侧的可移动电荷。通过由于通过热处理产生的薄膜LN晶体内部存在的内部电场导致存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷的漂移，第二吸杂部位71B1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN基板53内部的位于负侧上的可移动电荷。结果，从对应于薄膜LN基板53的薄膜光波导60中所包括的肋60A去除负侧上的可移动电荷。

如上所述，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1在薄膜LN晶体相对于电极22的取向的Z轴方向上设置。结果，电场的取向被制成与内部电场的取向相同，使得可以防止薄膜光波导60在可移动电荷被俘获在第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1中时由于存在于LN晶体内部的内部电场而受到影响。

在包括于第二DC调制单元33A中的第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1中，存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷由于通过热处理产生的薄膜LN晶体中存在的内部电场而漂移。此外，通过可移动电荷的漂移，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN晶体中的可移动电荷。留在包括于薄膜光波导60中的肋60A中的可移动电荷被保持在第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1内部，从而可以使存在于薄膜光波导60中的电场稳定。结果，可以使DC特性稳定并防止发生DC漂移。此外，可以延长第二DC调制单元33A的寿命。

第一吸杂部位71A1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN晶体中的正侧上的可移动电荷。第二吸杂部位71B1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN晶体中的负侧上的可移动电荷。留在肋60A中的可移动电荷被保持在第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1内部，从而可以使薄膜光波导60内部的电场稳定。

在包括于第一DC调制单元32A中的第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1中，存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷由于通过热处理产生的薄膜LN晶体中存在的内部电场而漂移。此外，通过可移动电荷的漂移，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1经由缓冲层54俘获留在薄膜LN晶体中的可移动电荷。留在包括于薄膜光波导60中的肋60A中的可移动电荷被保持在第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1内部，从而可以使存在于薄膜光波导60中的电场稳定。结果，可以使DC特性稳定并防止发生DC漂移。另外，可以延长第一DC调制单元32A的寿命。

在光调制器5中，如果多个MZ干涉仪平行设置，则第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1设置在多个MZ干涉仪的外侧。结果，在光调制器5中，可以使对应于多个MZ干涉仪的薄膜光波导60的电场稳定。

另外，在第二实施方式中，作为示例已经描述了本实施方式应用于DC调制单元13的情况；然而，该实施方式也应用于RF调制单元12。

另外，作为示例已经描述了根据第二实施方式的第二DC调制单元33A中所包括的第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1层压在缓冲层54上的情况。但是，在吸杂部位71远离电极22设置的情况下，吸杂部位71操作时的行为更加稳定；然而，如果吸杂部位71设置得离电极22太远，则在俘获可移动电荷时薄膜光波导60内部的电场弱。结果，可移动电荷未被充分俘获，并且俘获可移动电荷需要花费时间。因此，例如，在缓冲层54和薄膜LN基板53中，在设置第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1的位置处形成开口部72。另外，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1也可以层压在开口部72的内部，并且将描述其实施方式作为第三实施方式。

[c]第三实施方式

图6是根据第三实施方式的光调制器5中包括的第二DC调制单元33B的沿线C-C截取的示意性截面图。此外，通过为具有与根据第二实施方式的光调制器5中的组件相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造及操作的重复描述。图6中所示的第二DC调制单元33B与图5所示的第二DC调制单元33A的不同之处在于：在设置有第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1的位置处在缓冲层54和薄膜LN基板53中形成有开口部72。另外，第一吸杂部位71A1的一部分和第二吸杂部位71B1的一部分层压在开口部72内部。

开口部72包括第一开口部72A和第二开口部72B。第一开口部72A形成在缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中设置有第一吸杂部位71A1的位置处。第一吸杂部位71A1的一部分层压在第一开口部72A上。第二开口部72B形成在缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中设置有第二吸杂部位71B1的位置处。第二吸杂部位71B1的一部分层压在第二开口部72B上。

由于第一吸杂部位71A1经由第一开口部72A与薄膜LN基板53直接接触，因此第一吸杂部位71A1能够有效地俘获薄膜LN基板53内部的可移动电荷。此外，由于第二吸杂部位71B1经由第二开口部72B与薄膜LN基板53直接接触，因此第二吸杂部位71B1能够有效地俘获薄膜LN基板53内部的可移动电荷。

在根据第三实施方式的第二DC调制单元33B中，第一吸杂部位71A1的一部分和第二吸杂部位71B1的一部分通过开口部72与薄膜LN基板53直接接触。结果，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1能够有效地俘获存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷。另外，可以缩短俘获可移动电荷所需的时间。

在第一DC调制单元32B中，第一吸杂部位71A1的一部分和第二吸杂部位71B1的一部分通过开口部72与薄膜LN基板53直接接触。结果，第一吸杂部位71A1和第二吸杂部位71B1能够有效地俘获存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷。另外，可以减少俘获可移动电荷所需的时间。

此外，在第三实施方式中，作为示例已经描述了将实施方式应用于DC调制单元13的情况；然而，该实施方式也可以应用于RF调制单元12。

在根据第三实施方式的第二DC调制单元33B中，作为示例已经描述了其中通过在开口部72中层压吸杂部位71A，吸杂部位71和薄膜LN基板53彼此直接接触的情况。为了增加形成于开口部72中的薄膜LN基板53和吸杂部位71彼此直接接触的接触面积，与吸杂部位71接触的薄膜LN基板53的厚度可以设置为具有与肋60A大致相同的厚度，以下将描述其实施方式作为第四实施方式。

[d]第四实施方式

图8是根据第四实施方式的光调制器5中包括的第二DC调制单元33C的沿线C-C截取的示意性截面图。此外，通过对具有与根据第三实施方式的光调制器5中的组件相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造及操作的重复描述。图8所示的第二DC调制单元33C与图7所示的第二DC调制单元33B的不同之处在于：结构被构造为使得与开口部72中包括的吸杂部位71接触的薄膜LN基板53的厚度L1被制成与肋60A的厚度L2大致相同。

与包括于第一开口部72A中的第一吸杂部位71A1接触的薄膜LN基板53(60A1)的厚度L1被制成与薄壁LN基板53上的肋60A的厚度L2大致相同。结果，包括于第一开口部72A中的第一吸杂部位71A1与包括于第一开口部72A中的薄膜LN基板53接触的面积增加。

与包括于第二开口部72B中的第二吸杂部位71B1接触的薄膜LN基板53(60A1)的厚度L1被制成与薄膜LN模板53上的肋60A的厚度L2大致相同。结果，包括于第二开口部72B中的第二吸杂部位71B1与包括于第二开口部72B中的薄膜LN基板53接触的面积增加。

在第二DC调制单元33C中，与包括于第一开口部72A中的第一吸杂部位71A1接触的薄膜LN基板53(60A1)的厚度L1被制成与肋60A的厚度L2基本相同。包括于第一开口部72A中的第一吸杂部位71A1与包括于第一开口部72A中的薄膜LN基板53接触的面积增加。结果，通过进一步增加与薄膜LN基板53的接触面积，第一吸杂部位71A1能够进一步提高可移动电荷的俘获效率。

在第二DC调制单元33C中，与包括于第二开口部72B中的第二吸杂部位71B1接触的薄膜LN基板53(60A1)的厚度L1被制成与薄膜LN基板53上的肋60A的厚度L2基本相同。包括于第二开口部72B中的第二吸杂部位71B1与包括于第二开口部72B中的薄膜LN基板53接触的面积被制成更大。结果，通过进一步增加与薄膜LN基板53的接触面积，第二吸杂部位71B1能够进一步提高可移动电荷的俘获效率。

在第一DC调制单元32C中，与包括于开口部72中的吸杂部位71接触的薄膜LN基板53(60A1)的厚度L1被制成与肋60A的厚度L2基本相同。包括于开口部72中的吸杂部位71与包括于开口部72中的薄膜LN基板53接触的面积增大。结果，通过进一步增加与薄膜LN基板53的接触面积，吸杂部位71能够进一步提高可移动电荷的俘获效率。

此外，为了便于描述，已经示例了与吸杂部位71接触的薄膜LN基板53的厚度L1与肋60A的厚度L2大致相同的结构；然而，当然，除了L1＝L2之外，只要厚度L1大于板60B的厚度，适当的修改也是可行的。

此外，在第四实施方式中，作为示例已经描述了其中实施方式应用于DC调制单元13的情况；然而，该实施方式也可以应用于RF调制单元12。

另外，在根据第四实施方式的光调制器5中，作为示例已经描述了其中第一吸杂部位71A1层压在第一开口部72A内部并且第二吸杂部位71B1层压在第二开口部72B内部的情况。然而，该示例不限于此，并且将描述其实施方式作为第五实施方式。

[e]第五实施方式

图9是例示了根据第五实施方式的光调制器5的构造示例的示意性平面图。此外，通过对具有与根据第三实施方式的光调制器5中的组件相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造及操作的重复描述。图9中所示的第二DC调制单元33D与图6所示的第二DC调制单元33C的不同点在于：包括于吸杂部位71中的第一接合单元X1、以及形成在开口部72侧上的缓冲层54和薄膜LN基板53上的第二接合单元X2形成为梳齿形状。此外，通过使具有梳齿形状的第一接合单元X1与具有梳齿形状的第二接合单元X2啮合，来接合吸杂部位71和薄膜LN基板53。

由于第一接合单元X1与第二接合单元X2啮合，第一吸杂部位71A1与包括于第一开口部72A中的缓冲层54和薄膜LN基板53接合。具有梳齿形状的第一接合单元X1和具有梳齿形状的第二接合单元X2通过彼此啮合而接合，从而增加了第一吸杂部位71A1和薄膜LN基板53之间的接触面积。

由于第一接合单元X1与第二接合单元X2啮合，第二吸杂部位71B1与包括于第二开口部72B中的缓冲层54和薄膜LN基板53接合。具有梳齿形状的第一接合单元X1和具有梳齿形状的第二接合单元X2通过彼此啮合而接合，使得第二吸杂部位71B1和薄膜LN基板53之间的接触面积增加。

由于具有梳齿形状的第一接合单元X1与具有梳齿形状的第二接合单元X2啮合，第一吸杂部位71A1与包括于第一开口部72A中的缓冲层54和薄膜LN基板53接合。另外，第一吸杂部位71A1与薄膜LN基板53的接触面积增加。结果，即使留在薄膜LN基板53内的可移动电荷的密度高，第一吸杂部位71A1也能够通过增加接触面积来进一步提高可移动电荷的俘获效率。

由于具有梳齿形状的第一接合单元X1与具有梳齿形状第二接合单元X2啮合，第二吸杂部位71B1与包括于第二开口部72B中的缓冲层54和薄膜LN基板53接合。然后，位于第二吸杂部位71B1和薄膜LN基板53之间的接触面积增加。结果，即使留在薄膜LN基板53内部的可移动电荷的密度高，第二吸杂部位71B1通过增加接触面积也能够进一步提高可移动电荷的俘获效率。

此外，在第五实施方式中，作为示例已经描述了其中实施方式应用于第二DC调制单元33D的情况；然而，该实施方式也可以应用于第一DC调制单元32D。

此外，为了便于描述，作为示例已经描述了其中第一接合单元X1和第二接合单元X2形成为梳齿形状的情况；然而，形状不限于梳齿形状，也可以是锯齿形状。如果具有锯齿形状的第一接合单元X1接合至具有锯齿形状的第二接合单元X2，则位于吸杂部位71和薄膜LN基板53之间的接触面积增加。结果，吸杂部位71通过增加接触面积能够进一步提高可移动电荷的俘获效率。

此外，作为示例已经描述了其中吸杂部位71被设置为与根据第五实施方式的光调制器5中的DC调制单元13中所包括的薄膜光波导60(电极22)平行的情况。然而，该实施方式不限于DC调制单元13，而是可以应用于RF调制单元12，并且将描述其实施方式作为第六实施方式。

[f]第六实施方式

图10是例示了根据第六实施方式的光调制器5的构造示例的示意性平面图。此外，通过为具有与根据第五实施方式的光调制器5中的组件相同构造的组件指派相同的附图标记，将省略其构造及操作的重复描述。图10中示出的RF调制单元12A与图9所示的RF调制单元12的不同之处在于：包括平行设置以夹着RF调制单元12A中所包括的电极22的吸杂部位71。此外，在设置吸杂部位71的位置处在缓冲层54和薄膜LN基板53的每一个中形成有开口部72。

吸杂部位71包括第一吸杂部位71A2、第二吸杂部位71B2和第三吸杂部位71C2。开口部72包括第一开口部72A2、第二开口部72B2和第三开口部72C2。

第一吸杂部位71A2由于通过热处理产生的薄膜LN晶体内部存在的内部电场，使薄膜LN基板53内部的可移动电荷漂移。第一吸杂部位71A2通过可移动电荷的漂移俘获留在包括于DC调制单元13中的薄膜LN基板53内部的正极侧上的可移动电荷，并且还俘获留在包括于RF调制单元12A中的薄膜LN基板53内部的正极侧上的可移动电荷。在设置第一吸杂部位71A2并且层压第一吸杂部位71A2的位置处，在缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中形成第一开口部72A2。此外，第一吸杂部位71A2中所包括的第一接合单元X1与第一开口部72A侧上的缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中所包括的第二接合单元X2啮合，使得第一吸杂部位71A2与薄膜LN基板53直接接触。

第二吸杂部位71B2由于通过热处理产生的薄膜LN晶体中存在的内部电场，使存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷漂移。第二吸杂部位71B2通过可移动电荷的漂移而俘获留在包括于DC调制单元13中的薄膜LN基板53内部的负侧上的可移动电荷。在设置第二吸杂部位71B2且层压第二吸杂部位71B2的位置处，在缓冲层54、薄膜LN基板53以及中间层52中形成第二开口部72B2。此外，第二吸杂部位71B2中包括的第一接合单元X1与第二开口部72B侧上的缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中包括的第二接合单元X2啮合，使得第二吸杂部位71B2与薄膜LN基板53直接接触。

第三吸杂部位71C2由于通过热处理产生的薄膜LN晶体中的内部电场，使存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷漂移。第三吸杂部位71C2通过可移动电荷的漂移俘获留在包括于RF调制单元12A中的薄膜LN基板53内部的负侧上的可移动电荷。在设置第三吸杂部位71C2且层压第三吸杂部位71C2的位置处，在缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中形成第三开口部72C2。此外，第三吸杂部位71C2中所包括的第一接合单元X1与第三开口部72C侧上的缓冲层54、薄膜LN基板53和中间层52中所包括的第二接合单元X2啮合，使得第三吸杂部位71C2与薄膜LN基板53直接接触。

第一吸杂部位71A2俘获在RF调制单元12A中包括的薄膜LN基板53中的薄膜LN晶体内部存在的正侧上的可移动电荷。结果，从与包括于RF调制单元12A中的薄膜LN基板53相对应的薄膜光波导60中包括的肋60A去除正侧上的可移动电荷。第三吸杂部位71C2俘获在RF调制单元12A中包括的薄膜LN基板53中的薄膜LN晶体内部存在的负侧上的可移动电荷。结果，从与包括于RF调制单元12A中的薄膜LN基板53相对应的薄膜光波导60中包括的肋60A去除负侧上的可移动电荷。

在根据第六实施方式的RF调制单元12A中，通过使用第一吸杂部位71A2和第三吸杂部位71C2俘获存在于薄膜LN基板53中的薄膜LN晶体内部的可移动电荷。结果，在RF调制单元12A中，从对应于薄膜LN基板53的薄膜光波导60中包括的肋60A去除可移动电荷。可以使存在于薄膜光波导60中的电场稳定，使得可以延长RF调制单元12A的寿命。结果，可以使DC特性稳定并防止发生DC漂移。另外，可以延长寿命。

在RF调制单元12A中，代替热处理，可以根据相对于第一吸杂部位71A1和第三吸杂部位71C2的电传导来俘获留在薄膜LN基板53内部的可移动电荷，并且适当的修改也是可行的。在这种情况下，不需要依靠由于薄膜LN晶体的内部电场导致薄膜LN基板53的可移动电荷的漂移，此外，在利用存在于薄膜LN基板53内部的可移动电荷由于内部电场的漂移的情况下，可以进一步提高可移动电荷的俘获效率。

根据本申请中公开的光器件等的实施方式的一个方面，可以使存在于光波导中的电场稳定。

Claims (11)

1.一种光器件，该光器件包括：

光波导，该光波导是肋型的并且由使用薄膜铌酸锂LN晶体的薄膜LN基板形成；

缓冲层，该缓冲层层压在所述光波导上；

电极，该电极层压在所述缓冲层上，并且向所述光波导施加电压；以及

吸杂部位，该吸杂部位平行于所述光波导设置并且俘获所述光波导内部的电荷。

2.根据权利要求1所述的光器件，其中，

所述电极是直流DC电极，并且

两个吸杂部位并行设置以夹着所述DC电极，所述两个吸杂部位中的一个是俘获存在于所述光波导中的正电荷的第一吸杂部位，并且所述两个吸杂部位中的另一个是俘获存在于所述光波导中的负电荷的第二吸杂部位。

3.根据权利要求1所述的光器件，其中，所述吸杂部位在所述光波导的所述薄膜LN晶体的取向的Z轴方向上设置。

4.根据权利要求1所述的光器件，该光器件还包括：

开口部，该开口部在位于所述吸杂部位所设置的位置下方的所述缓冲层和所述薄膜LN基板中开口，

其中，

所述吸杂部位层压在所述开口部中。

5.根据权利要求4所述的光器件，其中，暴露于所述开口部侧的所述薄膜LN基板被构造为具有与对应于所述薄膜LN基板的所述光波导中所包括的肋大致相同的厚度。

6.根据权利要求4所述的光器件，该光器件还包括：

第一接合单元，该第一接合单元具有梳齿形状并且被包括在所述吸杂部位中；以及

第二接合单元，该第二接合单元形成在所述开口部侧上的所述薄膜LN基板和所述缓冲层上，接合至所述第一接合单元，并且具有梳齿形状，

其中，

由于所述第一接合单元与所述第二接合单元啮合，所述吸杂部位和所述薄膜LN基板之间的部分接合。

7.根据权利要求4所述的光器件，该光器件还包括：

第一接合单元，该第一接合单元具有锯齿形状并且被包括在所述吸杂部位中；以及

第二接合单元，该第二接合单元形成在所述开口部侧上的所述薄膜LN基板和所述缓冲层上，接合至所述第一接合单元，并且具有锯齿形状，

其中，

由于所述第一接合单元与所述第二接合单元啮合，所述吸杂部位和所述薄膜LN基板之间的部分接合。

8.根据权利要求1所述的光器件，其中，

所述电极是射频RF电极，并且

两个吸杂部位平行设置以夹着所述RF电极，所述两个吸杂部位之一是俘获存在于所述光波导中的正电荷的第一吸杂部位，并且所述两个吸杂部位中的另一个是俘获存在于所述光波导中的负电荷的第三吸杂部位。

9.根据权利要求1所述的光器件，其中，所述吸杂部位由包含多晶硅的材料形成。

10.根据权利要求1所述的光器件，其中，所述吸杂部位由包含氮化硅的材料形成。

11.一种光通信装置，该光通信装置包括：

处理器，该处理器对电信号执行信号处理；

光源，该光源发射光；以及

光器件，该光器件通过使用从所述处理器输出的所述电信号来调制从所述光源发射的光，

其中，

所述光器件包括：

光波导，该光波导是肋型的并且由使用薄膜铌酸锂LN晶体的薄膜LN基板形成；

缓冲层，该缓冲层层压在所述光波导上；

电极，该电极层压在所述缓冲层上，并且向所述光波导施加电压；以及

吸杂部位，该吸杂部位平行于所述光波导设置并且俘获所述光波导内部的电荷。

Images