JP2000267055A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- waveguide device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】インピーダンス整合に優れ、高速変調が可能な
新たな光導波路素子を提供する。 【解決手段】電気光学効果を有する基板１上に、リッジ
構造部分２−１及び２−２を形成した後、このリッジ構
造部分の中に光導波路３−１及び３−２を形成する。次
いで、リッジ構造部分の側面２Ａ側の基板１の主面１Ａ
上に接地電極５−１〜５−３を形成し、さらに、このリ
ッジ構造部分の上面２Ｂ上において、張出部分４−１Ａ
及び４−２Ａを有するとともに、光導波路３−１及び３
−２を覆うように信号電極４−１及び４−２を形成し
て、光導波路素子単位７−１及び７−２が直列に接続し
てなる光導波路素子を作製する。
新たな光導波路素子を提供する。 【解決手段】電気光学効果を有する基板１上に、リッジ
構造部分２−１及び２−２を形成した後、このリッジ構
造部分の中に光導波路３−１及び３−２を形成する。次
いで、リッジ構造部分の側面２Ａ側の基板１の主面１Ａ
上に接地電極５−１〜５−３を形成し、さらに、このリ
ッジ構造部分の上面２Ｂ上において、張出部分４−１Ａ
及び４−２Ａを有するとともに、光導波路３−１及び３
−２を覆うように信号電極４−１及び４−２を形成し
て、光導波路素子単位７−１及び７−２が直列に接続し
てなる光導波路素子を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子の製
造方法に関し、さらに詳しくは、高速変調が可能な光導
波路デバイスとして好適に使用することのできる、光導
波路素子の製造方法に関する。
造方法に関し、さらに詳しくは、高速変調が可能な光導
波路デバイスとして好適に使用することのできる、光導
波路素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高速・大容量の光ファイバ通信シ
ステムの進歩に伴う外部変調器やスイッチとして、光導
波路デバイスが用いられている。特に、１０ＧＨｚ以上
での高速変調を可能とすべく、電気光学効果が大きく、
短行路で光の制御が可能であるという特質を有する、ニ
オブ酸リチウム単結晶及びタンタル酸リチウム単結晶な
どの強誘電体単結晶を基板に用いた、光導波路デバイス
の開発が盛んになされている。
ステムの進歩に伴う外部変調器やスイッチとして、光導
波路デバイスが用いられている。特に、１０ＧＨｚ以上
での高速変調を可能とすべく、電気光学効果が大きく、
短行路で光の制御が可能であるという特質を有する、ニ
オブ酸リチウム単結晶及びタンタル酸リチウム単結晶な
どの強誘電体単結晶を基板に用いた、光導波路デバイス
の開発が盛んになされている。
【０００３】現在では、光導波路デバイスを構成する光
導波路素子の電極形状を特殊な形状としたり、光導波路
素子と基板との間に二酸化珪素などからなるバッファ層
を形成したりなどすることにより、数１０ＧＨｚまでの
高速変調が可能となっている。また、本出願人は、さら
なる高速変調を可能とすべく、特願平９−８５５７９号
において、光導波路素子を構成する基板の少なくとも電
極が形成されている部分の厚さを相対的に小さくするこ
とによって、高速変調が可能な光導波路素子が発明され
たことに基づき出願を行っている。
導波路素子の電極形状を特殊な形状としたり、光導波路
素子と基板との間に二酸化珪素などからなるバッファ層
を形成したりなどすることにより、数１０ＧＨｚまでの
高速変調が可能となっている。また、本出願人は、さら
なる高速変調を可能とすべく、特願平９−８５５７９号
において、光導波路素子を構成する基板の少なくとも電
極が形成されている部分の厚さを相対的に小さくするこ
とによって、高速変調が可能な光導波路素子が発明され
たことに基づき出願を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極形
状を特殊な形状に形成するにあたっては、作製工程の複
雑さに伴うコスト高が生じるという問題がある。また、
バッファ層を形成する場合においては、バッファ層を形
成した後の電極の位置合わせが複雑になり、位置合わせ
精度が劣化するという問題があった。さらに、インピー
ダンスを５０Ωに整合させるには、電極間隔、電極厚
み、バッファ層厚みを制御する必要がある。その結果、
インピーダンス整合と速度整合とを同時に満足すること
ができず、変調帯域が狭くなるという問題があった。し
たがって、さらなる高速変調を達成するに当たっては困
難を極めていた。
状を特殊な形状に形成するにあたっては、作製工程の複
雑さに伴うコスト高が生じるという問題がある。また、
バッファ層を形成する場合においては、バッファ層を形
成した後の電極の位置合わせが複雑になり、位置合わせ
精度が劣化するという問題があった。さらに、インピー
ダンスを５０Ωに整合させるには、電極間隔、電極厚
み、バッファ層厚みを制御する必要がある。その結果、
インピーダンス整合と速度整合とを同時に満足すること
ができず、変調帯域が狭くなるという問題があった。し
たがって、さらなる高速変調を達成するに当たっては困
難を極めていた。
【０００５】本発明は、インピーダンス整合に優れ、高
速変調が可能な新たな光導波路素子を提供することを目
的とする。
速変調が可能な新たな光導波路素子を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を有する基板と、光波を導波する複数の光導波路と、導
波光を制御するための複数の信号電極と、接地電極とを
具え、前記複数の信号電極の互いに隣接する信号電極間
に、符号が反対で大きさの等しい変調信号を印加するよ
うにした光導波路素子であって、前記基板に複数のリッ
ジ構造部分が形成されるとともに、前記複数のリッジ構
造部分のそれぞれの中に前記複数の光導波路がそれぞれ
形成され、前記基板上において前記複数のリッジ構造部
分のそれぞれの側面側に前記接地電極が形成されるとも
に、前記複数のリッジ構造部分のそれぞれの上面に、前
記複数のリッジ構造部分のそれぞれの側面に対する張出
部分を有し、かつ前記光導波路を覆うようにして前記複
数の信号電極がそれぞれ形成されたことを特徴とする、
光導波路素子である。
を有する基板と、光波を導波する複数の光導波路と、導
波光を制御するための複数の信号電極と、接地電極とを
具え、前記複数の信号電極の互いに隣接する信号電極間
に、符号が反対で大きさの等しい変調信号を印加するよ
うにした光導波路素子であって、前記基板に複数のリッ
ジ構造部分が形成されるとともに、前記複数のリッジ構
造部分のそれぞれの中に前記複数の光導波路がそれぞれ
形成され、前記基板上において前記複数のリッジ構造部
分のそれぞれの側面側に前記接地電極が形成されるとも
に、前記複数のリッジ構造部分のそれぞれの上面に、前
記複数のリッジ構造部分のそれぞれの側面に対する張出
部分を有し、かつ前記光導波路を覆うようにして前記複
数の信号電極がそれぞれ形成されたことを特徴とする、
光導波路素子である。
【０００７】図１は、本発明の光導波路素子の断面図で
あり、図２は、同じく本発明の光導波路素子の斜視図で
ある。図１及び２に示す光導波路素子では、基板１上に
２つのリッジ構造部分２−１及び２―２が形成され、こ
の２つのリッジ構造部分２−１及び２−２のそれぞれの
中に２つの光導波路３−１及び３−２がそれぞれ形成さ
れている。さらに、リッジ構造部分２−１及び２−２の
それぞれの上に、前記光導波路３−１及び３−２を覆う
ようにして、リッジ構造部分の側面２Ａに対する張出部
分４―１Ａ及び４−２Ａを有する信号電極４−１及び４
−２が形成されている。また、リッジ構造部分２−１及
び２−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上には、接
地電極５−１、５−２、及び５−３が形成されている。
すなわち、図１及び２に示す光導波路素子は、リッジ構
造型の光導波路素子単位７−１及び７−２が直列に接続
された形態を呈している。
あり、図２は、同じく本発明の光導波路素子の斜視図で
ある。図１及び２に示す光導波路素子では、基板１上に
２つのリッジ構造部分２−１及び２―２が形成され、こ
の２つのリッジ構造部分２−１及び２−２のそれぞれの
中に２つの光導波路３−１及び３−２がそれぞれ形成さ
れている。さらに、リッジ構造部分２−１及び２−２の
それぞれの上に、前記光導波路３−１及び３−２を覆う
ようにして、リッジ構造部分の側面２Ａに対する張出部
分４―１Ａ及び４−２Ａを有する信号電極４−１及び４
−２が形成されている。また、リッジ構造部分２−１及
び２−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上には、接
地電極５−１、５−２、及び５−３が形成されている。
すなわち、図１及び２に示す光導波路素子は、リッジ構
造型の光導波路素子単位７−１及び７−２が直列に接続
された形態を呈している。
【０００８】本発明者らは、図１及び２に示すように、
張出部分を有する信号電極４−１及び４−２などを具え
たリッジ構造型の光導波路素子単位７−１及び７−２が
直列に接続してなる光導波路素子において、前記２つの
信号電極４−１及び４−２のそれぞれの幅Ｌ、前記２つ
の光導波路３−１及び３−２のそれぞれの幅Ｗ、前記信
号電極幅４−１及び４−２の張出部分４―１Ａ及び４−
２Ａと接地電極５―１〜５−３との垂直間距離ｄを、適
宜に変化させると、前記光導波路素子の特性インピーダ
ンスが極めて高い値にまで変化すること、したがって、
これらの値を適宜に設定することにより、所望の特性イ
ンピーダンスを得ることができることを見いだし、本発
明をするに至ったものである。
張出部分を有する信号電極４−１及び４−２などを具え
たリッジ構造型の光導波路素子単位７−１及び７−２が
直列に接続してなる光導波路素子において、前記２つの
信号電極４−１及び４−２のそれぞれの幅Ｌ、前記２つ
の光導波路３−１及び３−２のそれぞれの幅Ｗ、前記信
号電極幅４−１及び４−２の張出部分４―１Ａ及び４−
２Ａと接地電極５―１〜５−３との垂直間距離ｄを、適
宜に変化させると、前記光導波路素子の特性インピーダ
ンスが極めて高い値にまで変化すること、したがって、
これらの値を適宜に設定することにより、所望の特性イ
ンピーダンスを得ることができることを見いだし、本発
明をするに至ったものである。
【０００９】例えば、図３に示すように、信号電極の長
さＬと光導波路の幅Ｗ比をパラメータとして、信号電極
の張出部分と接地電極との垂直間距離ｄと光導波路の幅
Ｗとの比を変化させると、光導波路素子単位７−１及び
７−２の特性インピーダンスは１０〜５０Ωの範囲で増
減する。したがって、光導波路素子単位７−１及び７−
２が直列に接続された形態を呈する図１及び２に示すよ
うな光導波路素子は、光導波路素子単位７−１及び７−
２のそれぞれの特性インピーダンスが約２５Ωとなるよ
うに、上記信号電極の長さＬなどを設定することによっ
て、光導波路素子全体としての特性インピーダンスを約
５０Ωに設定することができ、従来困難とされたきたイ
ンピーダンスが５０Ωの外部変調器とのインピーダンス
整合を、簡易に取ることができる。
さＬと光導波路の幅Ｗ比をパラメータとして、信号電極
の張出部分と接地電極との垂直間距離ｄと光導波路の幅
Ｗとの比を変化させると、光導波路素子単位７−１及び
７−２の特性インピーダンスは１０〜５０Ωの範囲で増
減する。したがって、光導波路素子単位７−１及び７−
２が直列に接続された形態を呈する図１及び２に示すよ
うな光導波路素子は、光導波路素子単位７−１及び７−
２のそれぞれの特性インピーダンスが約２５Ωとなるよ
うに、上記信号電極の長さＬなどを設定することによっ
て、光導波路素子全体としての特性インピーダンスを約
５０Ωに設定することができ、従来困難とされたきたイ
ンピーダンスが５０Ωの外部変調器とのインピーダンス
整合を、簡易に取ることができる。
【００１０】さらに、本発明の光導波路素子は、図３に
示すように、光導波路素子単位７−１及び７−２の特性
インピーダンスを約５０Ωまで増大させることができる
こと、及び光導波路素子単位７−１及び７−２に示すよ
うな光導波路素子を２つ以上直列に接続することによっ
て、特性インピーダンスを５０Ωを超えて無限大にまで
増大することができるため、任意のインピーダンス値を
有する外部変調器とのインピーダンス整合をも簡易に取
ることができる。
示すように、光導波路素子単位７−１及び７−２の特性
インピーダンスを約５０Ωまで増大させることができる
こと、及び光導波路素子単位７−１及び７−２に示すよ
うな光導波路素子を２つ以上直列に接続することによっ
て、特性インピーダンスを５０Ωを超えて無限大にまで
増大することができるため、任意のインピーダンス値を
有する外部変調器とのインピーダンス整合をも簡易に取
ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図１及び２は、本発明の光
導波路素子を示す断面図及び斜視図である。本発明の光
導波路素子は、基板１上にリッジ構造部分２−１及び２
−２を有することが必要である。リッジ構造部分は、基
板１に所定のマスクを施した後に、基板１を安息香酸な
どの酸に浸漬させてプロトン交換処理し、基板１中にプ
ロトン交換層を形成した後、このプロトン交換層をフッ
酸などでエッチング除去することなどによって形成す
る。
に基づいて詳細に説明する。図１及び２は、本発明の光
導波路素子を示す断面図及び斜視図である。本発明の光
導波路素子は、基板１上にリッジ構造部分２−１及び２
−２を有することが必要である。リッジ構造部分は、基
板１に所定のマスクを施した後に、基板１を安息香酸な
どの酸に浸漬させてプロトン交換処理し、基板１中にプ
ロトン交換層を形成した後、このプロトン交換層をフッ
酸などでエッチング除去することなどによって形成す
る。
【００１２】また、レーザアブレーション法によっても
リッジ構造部分を形成することができる。具体的には、
好ましくは３５０ｎｍ以下のピーク波長、さらに好まし
くは３００ｎｍ以下のピーク波長を有するエキシマレー
ザ、ＹＡＧなどを用い、これらのレーザから発射される
高エネルギーのレーザ光を、基板に照射する。すると、
レーザ光が照射された部分は瞬時に分解、気化するの
で、レーザ光が照射されない部分がそのまま残留してリ
ッジ構造部分を構成する。このようなレーザアブレーシ
ョン法は、レーザ光が照射されない部分においては、熱
に起因した応力などの発生がないため、被処理材に対し
て加工変質層などを発生させることなく、被処理材を安
定に加工することができる。レーザアブレーション法に
用いることできる光照射装置には、いわゆる一括露光方
式、多重反射方式のいずれをも使用することができる。
リッジ構造部分を形成することができる。具体的には、
好ましくは３５０ｎｍ以下のピーク波長、さらに好まし
くは３００ｎｍ以下のピーク波長を有するエキシマレー
ザ、ＹＡＧなどを用い、これらのレーザから発射される
高エネルギーのレーザ光を、基板に照射する。すると、
レーザ光が照射された部分は瞬時に分解、気化するの
で、レーザ光が照射されない部分がそのまま残留してリ
ッジ構造部分を構成する。このようなレーザアブレーシ
ョン法は、レーザ光が照射されない部分においては、熱
に起因した応力などの発生がないため、被処理材に対し
て加工変質層などを発生させることなく、被処理材を安
定に加工することができる。レーザアブレーション法に
用いることできる光照射装置には、いわゆる一括露光方
式、多重反射方式のいずれをも使用することができる。
【００１３】その他、切削加工法などの高精度の機械加
工によってもリッジ構造部分を形成することができる。
機械加工によってリッジ構造部分を形成する場合は、光
導波路を構成する強誘電体単結晶材料を、液相エピタキ
シャル法などによって基板上に一様に形成した後に、前
記強誘電体単結晶材料を含めて、この強誘電体単結晶材
料の上から前記基板に切削加工を施して形成することも
できる。
工によってもリッジ構造部分を形成することができる。
機械加工によってリッジ構造部分を形成する場合は、光
導波路を構成する強誘電体単結晶材料を、液相エピタキ
シャル法などによって基板上に一様に形成した後に、前
記強誘電体単結晶材料を含めて、この強誘電体単結晶材
料の上から前記基板に切削加工を施して形成することも
できる。
【００１４】リッジ構造部分２−１及び２−２の高さ
ｈ、幅Ｄ、及びリッジ角θは、形成すべき光導波路３−
１及び３−２の幅Ｗや、信号電極４−１及び４−２の張
出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５−１〜５−３
との垂直間距離ｄなどに依存して変化するが、一般に
は、高さｈは２μｍ〜２０μｍであり、幅Ｄは５μｍ〜
３０μｍであり、リッジ角θは、６０°〜１２０°度で
ある。
ｈ、幅Ｄ、及びリッジ角θは、形成すべき光導波路３−
１及び３−２の幅Ｗや、信号電極４−１及び４−２の張
出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５−１〜５−３
との垂直間距離ｄなどに依存して変化するが、一般に
は、高さｈは２μｍ〜２０μｍであり、幅Ｄは５μｍ〜
３０μｍであり、リッジ角θは、６０°〜１２０°度で
ある。
【００１５】また、本発明の光導波路素子においては、
リッジ構造部分２−１及び２−２のそれぞれの中に光導
波路３−１及び３−２を有することが必要である。光導
波路３−１及び３−２は、プロトン交換法、チタン熱拡
散法などの公知の方法を用いて形成することができる。
光導波路３−１及び３−２の幅Ｗは、本発明の方法によ
って得られる光導波路素子の所望する特性インピーダン
スの値に応じて決定される。
リッジ構造部分２−１及び２−２のそれぞれの中に光導
波路３−１及び３−２を有することが必要である。光導
波路３−１及び３−２は、プロトン交換法、チタン熱拡
散法などの公知の方法を用いて形成することができる。
光導波路３−１及び３−２の幅Ｗは、本発明の方法によ
って得られる光導波路素子の所望する特性インピーダン
スの値に応じて決定される。
【００１６】図１及び２に示すような光導波路素子で
は、光導波路素子単位７−１及び７−２における信号電
極４−１及び４−２の間、すなわち隣接する信号電極間
に、それぞれ符号が反対であって大きさがＶａｐの外部
変調信号６を印加する。このように、隣接する電極間に
反対符号の変調信号を印加して変調させることにより、
素子全体の特性インピーダンスが、各素子単位の直列回
路として扱うことができる。この効果は、本発明によっ
て得ることのできる外部変調信号信号とのインピーダン
ス整合と相伴って、光導波路素子の変調速度の向上に寄
与するものである。
は、光導波路素子単位７−１及び７−２における信号電
極４−１及び４−２の間、すなわち隣接する信号電極間
に、それぞれ符号が反対であって大きさがＶａｐの外部
変調信号６を印加する。このように、隣接する電極間に
反対符号の変調信号を印加して変調させることにより、
素子全体の特性インピーダンスが、各素子単位の直列回
路として扱うことができる。この効果は、本発明によっ
て得ることのできる外部変調信号信号とのインピーダン
ス整合と相伴って、光導波路素子の変調速度の向上に寄
与するものである。
【００１７】一般に、外部変調器のインピーダンスが５
０Ωであるため、光導波路素子の特性インピーダンスを
約５０Ωに設定して外部変調信号とのインピーダンス整
合を図るためには、各単位光導波路素子７−１及び７−
２の各特性インピーダンスを各々２５Ωに設定する必要
がある。したがって、上記幅Ｗは、好ましくは、５μｍ
〜３０μｍであり、さらに好ましくは８μｍ〜１５μｍ
である。
０Ωであるため、光導波路素子の特性インピーダンスを
約５０Ωに設定して外部変調信号とのインピーダンス整
合を図るためには、各単位光導波路素子７−１及び７−
２の各特性インピーダンスを各々２５Ωに設定する必要
がある。したがって、上記幅Ｗは、好ましくは、５μｍ
〜３０μｍであり、さらに好ましくは８μｍ〜１５μｍ
である。
【００１８】さらに、本発明の光導波路素子において
は、基板１上において前記リッジ構造部分２−１及び２
−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上に光導波路に
変調信号を印加する信号電極に対する接地電極５−１〜
５−３を有することが必要である。接地電極５−１〜５
−３は、リッジ構造部分２−１及び２−２に所定のマス
クを施した後、メッキ法及び蒸着法を併用して形成する
などの公知の方法を用いることができる。
は、基板１上において前記リッジ構造部分２−１及び２
−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上に光導波路に
変調信号を印加する信号電極に対する接地電極５−１〜
５−３を有することが必要である。接地電極５−１〜５
−３は、リッジ構造部分２−１及び２−２に所定のマス
クを施した後、メッキ法及び蒸着法を併用して形成する
などの公知の方法を用いることができる。
【００１９】次いで、前記リッジ構造部分２−１及２−
２の上面２Ｂに、光導波路３−１及び３−２を覆うよう
にして、張出部分４−１Ａ及び４−２Ａを有する信号電
極４−１及び４−２を有することが必要である。張出部
分４−１Ａ及び４−２Ａを有する信号電極４−１及び４
−２は、ガラス基板に形成した後、このガラス基板をリ
ッジ構造部分に接着して形成する。
２の上面２Ｂに、光導波路３−１及び３−２を覆うよう
にして、張出部分４−１Ａ及び４−２Ａを有する信号電
極４−１及び４−２を有することが必要である。張出部
分４−１Ａ及び４−２Ａを有する信号電極４−１及び４
−２は、ガラス基板に形成した後、このガラス基板をリ
ッジ構造部分に接着して形成する。
【００２０】図１及び２においては、信号電極４−１及
び４―２をリッジ構造部分２−１及び２−２の側面２Ａ
に対して左右対称の張出部分を有している。しかしなが
ら、これら張出部分は必ずしも側面２Ａに対して左右対
称である必要はない。また、図１及び２において、信号
電極４−１及び４−２は、リッジ構造部分２−１及び２
−２の側面２Ａの左右に張り出した、張出部分４−１Ａ
及び４−２Ａを有するが、これらの張出部分は、必ずし
も側面２Ａの左右に張り出している必要はなく、側面２
Ａの左右どちらか一方の側に張り出していれば、本発明
の目的を達成することができる。
び４―２をリッジ構造部分２−１及び２−２の側面２Ａ
に対して左右対称の張出部分を有している。しかしなが
ら、これら張出部分は必ずしも側面２Ａに対して左右対
称である必要はない。また、図１及び２において、信号
電極４−１及び４−２は、リッジ構造部分２−１及び２
−２の側面２Ａの左右に張り出した、張出部分４−１Ａ
及び４−２Ａを有するが、これらの張出部分は、必ずし
も側面２Ａの左右に張り出している必要はなく、側面２
Ａの左右どちらか一方の側に張り出していれば、本発明
の目的を達成することができる。
【００２１】しかしながら、図１及び２に示すように、
信号電極４−１及び４−２が、リッジ構造部分２−１及
び２−２の側面２Ａに対して左右対称に張り出した、張
出部分４−１Ａ及び４−２Ａを有することにより、光導
波路素子の特性インピーダンスのシュミレーションが容
易となるという利点がある。さらに同様の理由から、信
号電極の形状は平板状であることが好ましい。
信号電極４−１及び４−２が、リッジ構造部分２−１及
び２−２の側面２Ａに対して左右対称に張り出した、張
出部分４−１Ａ及び４−２Ａを有することにより、光導
波路素子の特性インピーダンスのシュミレーションが容
易となるという利点がある。さらに同様の理由から、信
号電極の形状は平板状であることが好ましい。
【００２２】この信号電極４−１及び４−２の張出部分
４−１Ａ及び４−２Ａの長さｒは、これらの張出部分と
接地電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄを、明確に定
義できる程度の大きさを有すれば、特に限定されるのも
のではないが、好ましくは２μｍ〜２００μｍの範囲で
あり、さらに好ましくは、４μｍ〜５０μｍの範囲であ
る。
４−１Ａ及び４−２Ａの長さｒは、これらの張出部分と
接地電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄを、明確に定
義できる程度の大きさを有すれば、特に限定されるのも
のではないが、好ましくは２μｍ〜２００μｍの範囲で
あり、さらに好ましくは、４μｍ〜５０μｍの範囲であ
る。
【００２３】また、信号電極４−１及び４−２の幅Ｌ
は、本発明の光導波路素子の所望する特性インピーダン
スの値によって決定されるが、上述したように、一般に
使用されるインピーダンス５０Ωの外部変調信号６との
インピーダンス整合を取るためには、２μｍ〜２００μ
ｍであることが好ましく、さらには４μｍ〜５０μｍで
あることが好ましい。
は、本発明の光導波路素子の所望する特性インピーダン
スの値によって決定されるが、上述したように、一般に
使用されるインピーダンス５０Ωの外部変調信号６との
インピーダンス整合を取るためには、２μｍ〜２００μ
ｍであることが好ましく、さらには４μｍ〜５０μｍで
あることが好ましい。
【００２４】また、信号電極４−１及び４−２の張出部
分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５―１〜５−３との
垂直間距離ｄについても、上記同様に、所望する特性イ
ンピーダンスによって決定されるが、インピーダンス５
０Ωの外部変調信号６とのインピーダンス整合を取るた
めには、１μｍ〜１００μｍの範囲に設定することが好
ましく、さらには２μｍ〜２５μｍの範囲に設定するこ
とが好ましい。
分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５―１〜５−３との
垂直間距離ｄについても、上記同様に、所望する特性イ
ンピーダンスによって決定されるが、インピーダンス５
０Ωの外部変調信号６とのインピーダンス整合を取るた
めには、１μｍ〜１００μｍの範囲に設定することが好
ましく、さらには２μｍ〜２５μｍの範囲に設定するこ
とが好ましい。
【００２５】以上説明したように、図１及び２に示す本
発明の光導波路素子は、製造の段階において、信号電極
４−１及び４−２のそれぞれの幅Ｌ、光導波路３−１及
び３−２の幅Ｗ、及び信号電極４−１及び４−２の張出
部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５―１〜５−３と
の垂直間距離ｄを適宜に設定することによって、所望す
る特性インピーダンスの光導波路素子を得ることがで
き、これによって外部変調信号とのインピーダンス整合
を図ることができる。
発明の光導波路素子は、製造の段階において、信号電極
４−１及び４−２のそれぞれの幅Ｌ、光導波路３−１及
び３−２の幅Ｗ、及び信号電極４−１及び４−２の張出
部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極５―１〜５−３と
の垂直間距離ｄを適宜に設定することによって、所望す
る特性インピーダンスの光導波路素子を得ることがで
き、これによって外部変調信号とのインピーダンス整合
を図ることができる。
【００２６】図１及び２に示す光導波路素子の隣接する
信号電極４−１及び４−２に、符号が反対であり大きさ
の等しい外部変調信号６を、一般に用いられているイン
ピーダンスが５０Ωの外部変調器を用いて印加する場合
においては、各光導波路素子単位７−１及び７−２の特
性インピーダンスを各々２５Ω近傍に設定する必要があ
る。したがって、前記信号電極４−１及び４−２の幅Ｌ
と光導波路３−１及び３−２の幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、
１．５〜５０であることが好ましく、さらには２〜２０
であることが好ましい。
信号電極４−１及び４−２に、符号が反対であり大きさ
の等しい外部変調信号６を、一般に用いられているイン
ピーダンスが５０Ωの外部変調器を用いて印加する場合
においては、各光導波路素子単位７−１及び７−２の特
性インピーダンスを各々２５Ω近傍に設定する必要があ
る。したがって、前記信号電極４−１及び４−２の幅Ｌ
と光導波路３−１及び３−２の幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、
１．５〜５０であることが好ましく、さらには２〜２０
であることが好ましい。
【００２７】同様の理由から、信号電極４−１及び４−
２のの張出部分４−１及び４−２Ａと接地電極５−１〜
５−３との垂直距離ｄと光導波路３−１及び３−２の幅
Ｗとの比ｄ／Ｗは、０．１〜１．０であることが好まし
く、さらには０．２〜０．７であることが好ましい。
２のの張出部分４−１及び４−２Ａと接地電極５−１〜
５−３との垂直距離ｄと光導波路３−１及び３−２の幅
Ｗとの比ｄ／Ｗは、０．１〜１．０であることが好まし
く、さらには０．２〜０．７であることが好ましい。
【００２８】基板１としては、電気光学効果を有すれば
いかなる材料をも使用することができるが、ニオブ酸リ
チウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リ
チウムータンタル酸リチウム固溶体単結晶、ニオブ酸カ
リウムリチウム単結晶、ニオブ酸カリウムリチウムータ
ンタル酸カリウムリチウム固溶体単結晶、チタニルリン
酸カリウム単結晶、及びガリウムーヒ素単結晶からなる
群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好まし
い。
いかなる材料をも使用することができるが、ニオブ酸リ
チウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リ
チウムータンタル酸リチウム固溶体単結晶、ニオブ酸カ
リウムリチウム単結晶、ニオブ酸カリウムリチウムータ
ンタル酸カリウムリチウム固溶体単結晶、チタニルリン
酸カリウム単結晶、及びガリウムーヒ素単結晶からなる
群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好まし
い。
【００２９】また、信号電極及び接地電極としては、電
気伝導性に優れるものであれば特に限定されるものでは
なく、金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属を用い
ることができる。
気伝導性に優れるものであれば特に限定されるものでは
なく、金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属を用い
ることができる。
【００３０】図１及び２には示していないが、下部電極
の平坦性を求める目的で、接地電極５−１〜５−３の下
に低誘電率の材料からなる下地層を形成することもでき
る。
の平坦性を求める目的で、接地電極５−１〜５−３の下
に低誘電率の材料からなる下地層を形成することもでき
る。
【００３１】以上では、図１及び２に示すように、２つ
の光導波路と２つの信号電極とを有し、見かけ上２つの
光導波路素子が直列に接続してなる光導波路素子につい
て説明してきたが、本発明の光導波路素子は、このよう
な２つの光導波路素子からなる光導波路素子に限定され
るものではなく、３つ以上の光導波路と３つ以上の信号
電極とを有し、見かけ上３つ以上の光導波路素子が直列
に接続してなる光導波路素子をも含有するものである。
の光導波路と２つの信号電極とを有し、見かけ上２つの
光導波路素子が直列に接続してなる光導波路素子につい
て説明してきたが、本発明の光導波路素子は、このよう
な２つの光導波路素子からなる光導波路素子に限定され
るものではなく、３つ以上の光導波路と３つ以上の信号
電極とを有し、見かけ上３つ以上の光導波路素子が直列
に接続してなる光導波路素子をも含有するものである。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に具体
的に説明する。 実施例１ 本実施例では図１及び２に示すような、２つの光導波路
素子単位が直列に接続してなる光導波路素子を作製し
た。ニオブ酸リチウム単結晶からなる厚さ１ｍｍのＺカ
ット板を基板１として用い、この基板上に液相エピタキ
シャル法によって厚さ１０μｍのニオブ酸リチウムータ
ンタル酸リチウム固溶体単結晶膜を形成し、その上に、
厚さ１０μｍのニオブ酸リチウムを形成した。
的に説明する。 実施例１ 本実施例では図１及び２に示すような、２つの光導波路
素子単位が直列に接続してなる光導波路素子を作製し
た。ニオブ酸リチウム単結晶からなる厚さ１ｍｍのＺカ
ット板を基板１として用い、この基板上に液相エピタキ
シャル法によって厚さ１０μｍのニオブ酸リチウムータ
ンタル酸リチウム固溶体単結晶膜を形成し、その上に、
厚さ１０μｍのニオブ酸リチウムを形成した。
【００３３】次いで、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）を光源として使用し、アブレーション加工を
行なった。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるよ
うに光学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パ
ルス周波数を６００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／
ｓｅｃとした。これにより、リッジ構造部分２−１及び
２−２を作製した。リッジ構造部分２−１及び２−２の
横断面形状は台形をしており、リッジ角θは９０度であ
った。次いで、基板１上における、リッジ構造部分２−
１及び２−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上に、
所定のマスクを施すことにより、厚さ１μｍの金からな
る接地電極５−１〜５−３を蒸着法によって形成した。
４８ｎｍ）を光源として使用し、アブレーション加工を
行なった。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるよ
うに光学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パ
ルス周波数を６００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／
ｓｅｃとした。これにより、リッジ構造部分２−１及び
２−２を作製した。リッジ構造部分２−１及び２−２の
横断面形状は台形をしており、リッジ角θは９０度であ
った。次いで、基板１上における、リッジ構造部分２−
１及び２−２の側面２Ａ側の、基板１の主面１Ａ上に、
所定のマスクを施すことにより、厚さ１μｍの金からな
る接地電極５−１〜５−３を蒸着法によって形成した。
【００３４】次いで、フォトリソグラフィ法によって厚
さ１μｍの金が形成されたガラス基板をリッジ構造部分
の上面２Ｂ上に接着し、信号電極４−１及び４−２を形
成し、図１及び２に示すような光導波路素子単位７−１
及び７−２が直列に接続してなる光導波路素子を製造し
た。
さ１μｍの金が形成されたガラス基板をリッジ構造部分
の上面２Ｂ上に接着し、信号電極４−１及び４−２を形
成し、図１及び２に示すような光導波路素子単位７−１
及び７−２が直列に接続してなる光導波路素子を製造し
た。
【００３５】本実施例における光導波路素子の信号電極
４−１及び４−２の幅Ｌは３０μｍであり、光導波路３
−１及び３−２の幅Ｗ１０μｍであり、信号電極４−１
及び４−２の張出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極
５−１〜５−３との垂直間距離ｄは５μｍであった。ま
た、ｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの値は、それぞれ、０．５、及
び３．０であった。
４−１及び４−２の幅Ｌは３０μｍであり、光導波路３
−１及び３−２の幅Ｗ１０μｍであり、信号電極４−１
及び４−２の張出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地電極
５−１〜５−３との垂直間距離ｄは５μｍであった。ま
た、ｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの値は、それぞれ、０．５、及
び３．０であった。
【００３６】次いで、Ｙ字形状の光導波路を形成した部
品を、上記光導波路素子に接続してマッハツエンダ型の
光変調器を作製した。信号電極４−１及び４−２の間に
３Ｖの高周波電圧を、その符号が互いに反対になるよう
に印加して、本光導波路素子の特性インピーダンスをネ
ットワ−クアナライザによるＳパラメータ測定によって
求めたところ、４８．５Ωであった。
品を、上記光導波路素子に接続してマッハツエンダ型の
光変調器を作製した。信号電極４−１及び４−２の間に
３Ｖの高周波電圧を、その符号が互いに反対になるよう
に印加して、本光導波路素子の特性インピーダンスをネ
ットワ−クアナライザによるＳパラメータ測定によって
求めたところ、４８．５Ωであった。
【００３７】実施例２実施例１の光導波路素子におい
て、信号電極４−１及び４−２の張出部分４−１Ａ及び
４−２Ａと接地電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄを
５μｍで固定し、信号電極４−１及び４−２の幅Ｌと、
光導波路３−１及び３−２の幅Ｗとを変化させて、この
光導波路素子を構成する光導波路素子単位７−１及び７
−２の特性インピーダンスをシュミレーションしたとこ
ろ、図３に示すような結果が得られた。
て、信号電極４−１及び４−２の張出部分４−１Ａ及び
４−２Ａと接地電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄを
５μｍで固定し、信号電極４−１及び４−２の幅Ｌと、
光導波路３−１及び３−２の幅Ｗとを変化させて、この
光導波路素子を構成する光導波路素子単位７−１及び７
−２の特性インピーダンスをシュミレーションしたとこ
ろ、図３に示すような結果が得られた。
【００３８】図３から明らかなように、ｄ／Ｗの値が大
きくなるにつれて、すなわち、光導波路３−１及び３−
２の幅Ｗが小さくなるにつれて、特性インピーダンスが
上昇した。また、Ｌ／Ｗの値が上昇するにつれて、すな
わち、光導波路３−１及び３−２の幅Ｌが大きくなる、
あるいは、光導波路３−１及び３−２の幅Ｗが小さくな
るにつれて、特性インピーダンスが上昇した。本実施例
では、ｄ／Ｗ及びＬ／Ｗの値をそれぞれ０．２〜１．０
及び１．０〜４．０の範囲で変化させることにより、光
導波路素子の特性インピーダンスが約１０〜５０Ωの範
囲内で変化することが分かる。
きくなるにつれて、すなわち、光導波路３−１及び３−
２の幅Ｗが小さくなるにつれて、特性インピーダンスが
上昇した。また、Ｌ／Ｗの値が上昇するにつれて、すな
わち、光導波路３−１及び３−２の幅Ｌが大きくなる、
あるいは、光導波路３−１及び３−２の幅Ｗが小さくな
るにつれて、特性インピーダンスが上昇した。本実施例
では、ｄ／Ｗ及びＬ／Ｗの値をそれぞれ０．２〜１．０
及び１．０〜４．０の範囲で変化させることにより、光
導波路素子の特性インピーダンスが約１０〜５０Ωの範
囲内で変化することが分かる。
【００３９】このシュミレーションから、光導波路素子
単位の特性インピーダンスが２４Ωとなる、すなわち、
本実施例における光導波路素子の特性インピーダンスが
４８Ωとなるｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの値を求めたところ、
それぞれ、０．５，及び３．０であり、上記のようにし
て実際に製作した光導波路素子のｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの
値とよく一致した。
単位の特性インピーダンスが２４Ωとなる、すなわち、
本実施例における光導波路素子の特性インピーダンスが
４８Ωとなるｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの値を求めたところ、
それぞれ、０．５，及び３．０であり、上記のようにし
て実際に製作した光導波路素子のｄ／Ｗ、及びＬ／Ｗの
値とよく一致した。
【００４０】すなわち、信号電極４−１及び４−２の幅
Ｌと、光導波路３−１及び３―２の幅Ｗと、信号電極４
−１及び４−２の張出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地
電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄとを適宜に変化さ
せることにより、光導波路素子の特性インピーダンスを
変化させることができる。したがって、シュミレーショ
ンなどによってこれらの値を予め所定の値に設定するこ
とにより、所望の特性インピーダンスを有する光導波路
素子を簡易に形成することができる。
Ｌと、光導波路３−１及び３―２の幅Ｗと、信号電極４
−１及び４−２の張出部分４−１Ａ及び４−２Ａと接地
電極５−１〜５−３との垂直間距離ｄとを適宜に変化さ
せることにより、光導波路素子の特性インピーダンスを
変化させることができる。したがって、シュミレーショ
ンなどによってこれらの値を予め所定の値に設定するこ
とにより、所望の特性インピーダンスを有する光導波路
素子を簡易に形成することができる。
【００４１】以上、具体例を挙げながら、発明の実施の
形態に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明の範
疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変更や変形が可
能である。
形態に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明の範
疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変更や変形が可
能である。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
素子は、その特性インピーダンスを高い値にまで自由に
変化させることができるので、例えば、従来困難とされ
ていたインピーダンス値が５０Ωの汎用の外部変調器と
のインピーダンス整合をも、十分に取ることができる。
したがって、本発明の光導波路素子を変調器として使用
した場合に、極めて高い速度で前記変調器を変調するこ
とができる。
素子は、その特性インピーダンスを高い値にまで自由に
変化させることができるので、例えば、従来困難とされ
ていたインピーダンス値が５０Ωの汎用の外部変調器と
のインピーダンス整合をも、十分に取ることができる。
したがって、本発明の光導波路素子を変調器として使用
した場合に、極めて高い速度で前記変調器を変調するこ
とができる。
【００４３】また、本発明の光導波路素子は、信号電極
の長さ、光導波路の幅、及び信号電極と張出部分と接地
電極との垂直間距離を変化させることにより、その特性
インピーダンスを大きな値にまで変化させることができ
る。したがって、予めシュミレーションなどを行うこと
により、所定の特性インピーダンスを有する光導波路素
子を簡易に得ることができ、外部変調信号とのインピー
ダンス整合の取れた光導波路素子を簡易に作製すること
ができる。
の長さ、光導波路の幅、及び信号電極と張出部分と接地
電極との垂直間距離を変化させることにより、その特性
インピーダンスを大きな値にまで変化させることができ
る。したがって、予めシュミレーションなどを行うこと
により、所定の特性インピーダンスを有する光導波路素
子を簡易に得ることができ、外部変調信号とのインピー
ダンス整合の取れた光導波路素子を簡易に作製すること
ができる。
【図１】本発明の光導波路素子の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の光導波路素子の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】本発明の光導波路素子における、特性インピー
ダンスのシュミレーション結果を示す図である。
ダンスのシュミレーション結果を示す図である。
１ 基板、２−１，２−２ リッジ構造部分、３−１，
３−２光導波路、４−１，４−２ 信号電極、５−１，
５−２，５−３ 接地電極、６ 外部変調信号、７−
１，７−２ 光導波路素子単位
３−２光導波路、４−１，４−２ 信号電極、５−１，
５−２，５−３ 接地電極、６ 外部変調信号、７−
１，７−２ 光導波路素子単位
フロントページの続き (72)発明者 吉野 隆史 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 今枝 美能留 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 CA04 DA22 EA01 EB12 HA15 JA01
Claims (6)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板と、光波を導波
する複数の光導波路と、導波光を制御するための複数の
信号電極と、接地電極とを具え、前記複数の信号電極の
互いに隣接する信号電極間に、符号が反対で大きさの等
しい変調信号を印加するようにした光導波路素子であっ
て、前記基板に複数のリッジ構造部分が形成されるとと
もに、前記複数のリッジ構造部分のそれぞれの中に前記
複数の光導波路がそれぞれ形成され、前記基板上におい
て前記複数のリッジ構造部分のそれぞれの側面側に前記
接地電極が形成されるともに、前記複数のリッジ構造部
分のそれぞれの上面に、前記複数のリッジ構造部分のそ
れぞれの側面に対する張出部分を有し、かつ前記光導波
路を覆うようにして前記複数の信号電極がそれぞれ形成
されたことを特徴とする、光導波路素子。 - 【請求項２】前記基板は、ニオブ酸リチウム単結晶、タ
ンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウムータンタル
酸リチウム固溶体単結晶、ニオブ酸カリウムリチウム単
結晶、ニオブ酸カリウムリチウムータンタル酸カリウム
リチウム固溶体単結晶、チタニルリン酸カリウム単結
晶、及びガリウムーヒ素単結晶からなる群より選ばれる
少なくとも１種からなることを特徴とする、請求項１に
記載の光導波路素子。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の光導波路素子の互
いに隣接する前記複数の信号電極間に、符号が反対で大
きさの等しい変調信号を印加して高速変調を行うことを
特徴とする、光導波路素子の変調方法。 - 【請求項４】請求項１又は２に記載の光導波路素子にお
いて、前記複数の信号電極のそれぞれの長さＬと、前記
複数の光導波路のそれぞれの幅Ｗと、前記複数の信号電
極のそれぞれの張出部分と前記接地電極との垂直間距離
ｄとを、前記光導波路素子の特性インピーダンスが所望
の値となるように設定することを特徴とする、光導波路
素子のインピーダンス制御方法。 - 【請求項５】前記複数の信号電極のそれぞれ幅Ｌと前記
複数の光導波路のそれぞれの幅Ｗとの比Ｌ／Ｗが、１．
５〜５０であることを特徴とする、請求項４に記載のイ
ンピーダンス制御方法。 - 【請求項６】前記複数の信号電極のそれぞれの張出部分
と前記接地電極との垂直間距離ｄと前記複数の光導波路
のそれぞれの幅Ｗとの比ｄ／Ｗが、０．１〜１．０であ
ることを特徴とする、請求項４又は５に記載の光導波路
素子のインピーダンス制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06986299A JP4416859B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 光導波路素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06986299A JP4416859B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 光導波路素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267055A true JP2000267055A (ja) | 2000-09-29 |
| JP4416859B2 JP4416859B2 (ja) | 2010-02-17 |
Family
ID=13415049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06986299A Expired - Lifetime JP4416859B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4416859B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015099386A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2015099385A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2015099384A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| CN105074547A (zh) * | 2013-03-26 | 2015-11-18 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光调制器 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP06986299A patent/JP4416859B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105074547A (zh) * | 2013-03-26 | 2015-11-18 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光调制器 |
| US9551887B2 (en) | 2013-03-26 | 2017-01-24 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical modulator |
| JP2015099386A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2015099385A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2015099384A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
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|---|---|
| JP4416859B2 (ja) | 2010-02-17 |
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