JP2000275587A - 光導波路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路を導波する光波に対して優れた応答
特性を付与することのできる光導波路素子を提供する。 【解決手段】 基板２１及びバッファ層２９の信号電極
２６が形成された領域に、溝幅が中間部２５Ｃにおいて
最も小さくなるような信号電極溝部２５を形成する。さ
らに、基板２１及びバッファ層２９の第１の接地電極２
７−１及び第２の接地電極２７−２が形成されたそれぞ
れの領域に、円弧状の第１の接地電極溝部２８−１及び
２８−２を形成する。これにより、信号電極溝部２５の
側面２５Ａ及び２５Ｂと、第１の接地電極溝部２８−１
の側面２８−１Ａ及び２８−１Ｂ、並びに第２の接地電
極溝部２８−２の側面２８−２Ａ及び２８−２Ｂとの間
隔を光波の導波方向Ｐに沿って変化させた、マッハツエ
ンダー型の光導波路素子２０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路素子に関
し、さらに詳しくは、光情報伝送、特にアナログ光伝送
に用いられる光変調器、または電界センサなどに好適に
用いることのできる光導波路素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーブルテレビ及びアンテナリモートな
どのアナログ情報を光に載せて、光ファイバによって分
配・伝送するシステムが実用化されている。これらのう
ち長距離間伝送システムでは、光ファイバの低損失性や
光ファイバ増幅器を利用できるという観点から、１．５
μｍ波長帯が用いられる。しかし、１．５μｍ波長帯伝
送システムでは、光ファイバの分散が問題となるため、
チャープの小さい外部変調器が必要とされている。

【０００３】この外部変調器としては、ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ₃ ：以下、ＬＮと略す場合がある）ある
いはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃ ：以下、ＬＴと
略す場合がある）などの強誘電体からなる基板の表面
に、光導波路を形成した光強度変調器が用いられてい
る。また、アナログ伝送システム、例えば、ケーブルテ
レビ光システムでは、４０ＭＨｚから８６０ＭＨｚの帯
域が用いられ、その帯域内で変調器の応答特性が、リッ
プルを生ずることなく平坦な特性を有することが重要と
なる。

【０００４】図１に上記光強度変調器の一例を示す。図
１では、基板上に形成されたバッファ層を省略して描い
ている。図１に示す光強度変調器１０は、ＬＮなどの強
誘電体からなる基板１と、この基板の主面１Ａに、チタ
ンの熱拡散又は安息香酸などの酸中で熱処理することに
より形成したマッハツエンダー型の光導波路２と、信号
電極６及び第１の接地電極７−１及び第２の接地電極７
−２とを具える。そして、光導波路２は入力光導波路３
と、２本の分岐光導波路４−１及び４−２と、出力光導
波路５とから構成されている。

【０００５】信号電極６と第１の接地電極７−１又は信
号電極６と第２の接地電極７−２に外部電源８から逆位
相の高速パルス状の変調信号が印加される。一方、入力
光導波路３に入力した光波は分岐部２Ａにおいて分岐光
導波路４−１及び４−２に等しい割合で分岐する。そし
て、この分岐光導波路４−１及び４−２を導波する光波
は、前記変調信号によってそれぞれ逆位相の変調を受け
る。このため、これらの光波が結合部２Ｂにおいて合波
すると、それぞれの光波の位相変化に対応して強度変調
を受ける。信号電極６に対して第１の接地電極７−１及
び第２の接地電極７−２はそれぞれ対称な位置に形成さ
れ、コプレナー型の電極構成を呈している。

【０００６】図２は、図１に示す光強度変調器１０をＩ
−Ｉ線に沿って切った断面図を示したものである。基板
１と信号電極６及び第１の接地電極７−１及び第２の接
地電極７−２との間には、分岐光導波路４−１及び４−
２を導波する光波のエバネッセント成分が信号電極６及
び第１の接地電極７−１及び第２の接地電極７−２で吸
収されるのを防止するために、酸化シリコン（ＳｉＯ
₂ ）などからなるバッファ層９を設けている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】光強度変調器１０にお
ける基板１を構成しているニオブ酸リチウムは、強誘電
体であるとともに圧電体でもある。一方、図１及び２に
示すような光強度変調器１０における信号電極６及び第
１の接地電極７−１及び第２の接地電極７−２は、弾性
表面波発生に用いられる櫛形電極の電極対を一対とした
場合に相当する。したがって、高速パルス状の変調信号
が信号電極６及び第１の接地電極７−１又は第２の接地
電極７−２間に印加されると、電気・機械結合により広
い帯域の様々な音波を発生する。このような音波の内、
特定の周波数にあるものは光強度変調器１０内において
共振状態となり、光強度変調器１０の応答特性において
多数のリップルを生じるため、特性上大きな問題となっ
ていた。

【０００８】かかる問題を解決すべく特開平７−１２８
６２３号公報には、基板の厚さ又は幅を不均一にして音
波の共振を防止することが開示されている。また、特開
平９−２１１４０４号公報には、基板の裏面に凹凸加工
を施して音波の共振を防止することが開示されている。
さらに、特開平９−２５１１４６号公報には、基板の底
面に音波吸収体を設けたりすることによって音波の共振
を防止することが開示されている。これらの方法は、発
生する音波の内、基板内部を伝搬するいわゆる弾性バル
ク波に対しては効果を有する。しかしながら、基板表面
に局在し、光導波路２を横切って伝搬することにより、
応答特性劣化の最大の原因となるいわゆる弾性表面波に
対してはほとんど効果を示さない。したがって、上記方
法では応答特性の改善は十分ではなかった。

【０００９】また、特表平７−５０３７９７号公報で
は、分岐した２つの光導波路の間隔を変化させることに
よって、音波の弾性表面波による共振を防止する方法が
開示されている。しかしながら、この方法による弾性表
面波の共振防止は十分なものではなかった。

【００１０】本発明は、信号電極及び接地電極間に高パ
ルス状の変調信号を印加した場合においても、発生する
音波の共振を防止してリップルの発生を抑制し、光導波
路素子に対して優れた応答特性を有する光導波路素子を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
及び圧電効果を有する基板と、この基板の主面に形成さ
れた光導波路と、この光導波路中を導波する光波を制御
するための信号電極及び接地電極とを具えた光導波路素
子であって、前記基板の、前記信号電極及び前記接地電
極が形成されたそれぞれの領域内に信号電極溝部及び接
地電極溝部を形成し、前記信号電極溝部の少なくとも一
つの側面と前記接地電極溝部の少なくとも一つの側面と
の間隔を、前記光波の導波方向に沿って変化させたこと
を特徴とする、光導波路素子である。

【００１２】本発明者らは、高パルス状の変調信号を信
号電極及び接地電極間に印加した際に発生する音波、な
かでも弾性表面波の共振を防止すべく鋭意検討を続け
た。そして、弾性表面波の共振メカニズムを種々考察
し、このような考察によって導かれた共振メカニズムに
対して、弾性表面波の共振を防止すべく数多くの手段を
試みた。その結果、以下に示す共振メカニズムを考察
し、この考察に対する具体的な手段を試みたところ、驚
くべきことに弾性表面波の共振を効果的に防止できるこ
とを見いだしたものである。以下、図２を用いて考察し
た本共振メカニズムについて説明する。

【００１３】基板１上に、例えば信号電極６及び第１の
接地電極７−１及び第２の接地電極７−２を形成する
と、これらの荷重によって、基板１の前記電極が形成さ
れた部分Ａ２、Ａ４、及びＡ６の密度が、前記電極が形
成されていない部分Ａ１、Ａ３、Ａ５、及びＡ７の密度
と異なってくる。したがって、前記電極が形成された部
分Ａ２などの音響インピーダンスと前記電極が形成され
ない部分Ａ１などの音響インピーダンスが異なってく
る。したがって、高パルス状の変調信号を印加した際に
発生する弾性表面波が、例えば電極が形成された部分Ａ
２と電極が形成されない部分Ａ１との境界面Ｂ１で反射
される。そして、このようにして反射された弾性表面波
が、例えば、電極が形成された部分Ａ４と電極が形成さ
れていない部分Ａ５との境界面Ｂ４で反射される。この
結果、境界面Ｂ１及びＢ４での反射が連続して生じた場
合、境界面Ｂ１及びＢ４間において弾性表面波の共振が
発生する。このようにして発生した弾性表面波は、基板
１の表面部分に局在するとともに分岐光導波路４−１を
横断して存在する。したがって、分岐光導波路４−１を
導波する光波に対して作用し、光導波路素子の応答特性
に重大な影響を及ぼすものである。

【００１４】図３は、本発明の光導波路素子の一例を示
す平面図である。図４は、図３に示す光導波路素子２０
をII−II線に沿って切った断面を示すものである。図３
においては、本発明の特徴のみを明確にすべく、光導波
路と信号電極及び接地電極との位置関係及び形態のみを
示している。また、バッファ層についても記載を省略し
ている。図３に示す光導波路素子２０は、電気光学効果
と共に圧電効果を有するＬＮなどからなる基板２１と、
マッハツエンダー型の光導波路２２と、信号電極２６及
び第１の接地電極２７−１及び第２の接地電極２７−２
を具えている。また信号電極２６は、２本の分岐光導波
路２４−１及び２４−２の間に位置し、第１の接地電極
２７−１及び第２の接地電極２７−２は、分岐光導波路
２４−１及び２４−２を挟んで信号電極２６と対向する
ように位置している。信号電極２６に対して第１の接地
電極２７−１及び第２の接地電極２７−２はそれぞれ対
称な位置に形成され、コプレナー型の電極構成を呈して
いる。

【００１５】また、図３及び４から明らかなように、基
板２１及びバッファ層２９の、信号電極２６が形成され
た領域に、信号電極溝部２５が形成されている。さら
に、基板２１及びバッファ層２９の、第１の接地電極２
７−１及び第２の接地電極２７−１が形成された領域
に、第１の接地電極溝部２８−１及び第２の接地電極溝
部２８−２が形成されている。そして、これらの溝部は
基板及びバッファ層の厚さ方向において連続的してい
る。

【００１６】信号電極溝部２５は、中間部２５Ｃにおい
てその幅が最小となるように連続的に変化している。ま
た、第１の接地電極溝部２８−１及び第２の接地電極溝
部２８−２は、それぞれ第１の接地電極２７−１及び第
２の接地電極２７−２の外側の側面２７−１Ａ及び２７
−２Ｂ側に弧を描いて円弧状に形成されている。これら
によって、信号電極溝部２５の側面２５Ａ及び２５Ｂと
第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−１Ａ及び２８
−１Ｂとの間隔、並びに第２の接地電極２７−２の側面
２７−２Ａ及び２７−２Ｂとの間隔を、導波方向Ｐに沿
って連続的に変化させている。

【００１７】基板２１及びバッファ層２９内に溝を形成
すると、例えば、第１の接地電極溝部２８−１の側面２
８−１Ｂ、及び溝部２８−１が形成されることによっ
て、側面２８−１Ｂにより基板２１中に形成される屈折
率変化の境界面Ｄ２が、弾性表面波の反射面となる。こ
のように基板２１及びバッファ層２９内に第１の接地電
極溝部２８−１、信号電極溝部２５、及び第１の接地電
極溝部２８−２を形成することにより、これらの側面２
８−１Ａ及び２８−１Ｂ、側面２５Ａ及び２５Ｂ、並び
に側面２８−２Ａ及び２８−２Ｂ、さらには前記溝部に
より形成される境界面Ｄ１〜Ｄ６が弾性表面波の反射面
として作用する。

【００１８】これらの反射面は、図２に示したような信
号電極などによって形成される境界面Ｂ１などの反射面
に比較して、弾性表面波に対する反射率が格段に大き
い。したがって、変調信号によって励起される弾性表面
波の共振が発生したとしても、かかる共振は前記溝部２
８−１の側面２８−１Ｂなどが支配的になる。すなわ
ち、弾性表面波の共振が発生したとしても、例えば、第
１の接地電極溝部２８−１の側面２８−１Ｂ及び境界面
Ｄ２と、信号電極溝部２５の側面２５Ａ及び境界面Ｄ３
との間などにおいて発生する。

【００１９】しかしながら、図３及び４に示す光導波路
素子２０は、信号電極溝部２５の側面２５Ａ及び２５Ｂ
と第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−１Ａ及び２
８−１Ｂとの間隔、並びに第２の接地電極２７−２の側
面２７−２Ａ及び２７−２Ｂとの間隔を、導波方向Ｐに
沿って連続的に変化させている。したがって、第１の接
地電極溝部２８−１の側面２８−１Ｂ及び境界面Ｄ２
と、信号電極２５の側面２５Ａとの間で弾性表面波が発
生したとしても、この部分の間隔Ｗ２３は光波の導波方
向Ｐに沿って変化しているため、弾性表面波の導波方向
Ｐにおける共振条件は逐一異なる。このため、前記側面
２８−１Ｂと側面２５Ａなどとの間において、特定波長
の弾性表面波が発生して共振することはない。なお、図
３における結合部２２Ｂに方向性結合器を用いてもよ
い。

【００２０】本発明によれば、弾性表面波の共振を効果
的に防止することができるので、弾性表面波の光波への
影響を防止することができる。このため、周波数に対す
る応答性の平坦な、周波数特性に優れた光導波路素子を
得ることができる。

【００２１】

【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３及び４に示す光導波路
素子２０では、基板２１及びバッファ層２９の、信号電
極２６、並びに第１の接地電極２７−１及び第２の接地
電極２７−２が形成された領域において、信号電極溝部
２５、並びに第１の接地電極溝部２８−１及び第２の接
地電極溝部２８−２を形成している。しかしながら、こ
のような溝部は、基板２１及びバッファ層２９の双方に
形成する必要はなく、基板２１及びバッファ層２９のい
ずれか一方に形成することにより、本発明の目的を十分
に達成することができる。但し、図３及び４に示すよう
に、基板２１及びバッファ層２９の双方に前記溝部を形
成することにより、基板２１中に弾性表面波に対して高
い反射率を有する境界面Ｄ１〜Ｄ６を形成することがで
きる。これによって、弾性表面波を例えば間隔Ｗ２３中
に有効に閉じ込めることができ、弾性表面波の共振をよ
り効果的に防止することができる。

【００２２】また、図３及び４に示す光導波路素子２０
においては、信号電極溝部２５、第１の接地電極溝部２
８−１及び第２の接地電極溝部２８−２を基板２１及び
バッファ層２９の厚さ方向に連続させて形成している。
これによって、例えば、信号電極溝部２５の側面２５Ａ
などを平坦かつ均一に形成することができる。さらに、
基板２１中に弾性表面波に対して高い反射率を有する境
界面Ｄ３などを形成することができる。

【００２３】このような溝部の形状及び深さについて
は、本発明の目的を達成することができるものであれば
特に限定されない。また、信号電極溝部及び接地電極溝
部のそれぞれについて形状及び深さを変えることもでき
る。また溝の形成は、エッチングやエキシマレーザなど
を用いたレーザ加工などによって行うことができる。

【００２４】図３及び４に示す光導波路素子２０は、信
号電極溝部２５、第１の接地電極溝部２８−１及び第２
の接地電極溝部２８−２が、信号電極２６、第１の接地
電極２７−１及び第２の接地電極２７−２の光波の導波
方向Ｐにおいて、これら信号電極及び接地電極の略全体
に亘って形成されている。これによって、例えば、信号
電極溝部２５の側面２５Ａ及び境界面Ｄ３などを、変調
信号が印加される領域の略全体に亘って形成することが
できる。したがって、光導波路２２を導波する光波が変
調信号を印加される領域の略全体に亘って弾性表面波の
共振を効果的に防止することができる。なお、ここでい
う「信号電極及び接地電極の略全体」とは、信号電極及
び接地電極の光波の導波方向Ｐにおける長さ全体の７０
〜１２０％にあることをいう。

【００２５】本発明の光導波路素子は、例えば図３に示
すように、第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−１
Ｂと信号電極溝部２５の側面２５Ａとの最大間隔及び最
小間隔の差が、変調信号の最低周波数により励起される
弾性表面波の波長の１／２以上であることが好ましい。
これによって、信号電極２６と第１の接地電極２７−１
などの間に印加される変調信号の周波数によって励起さ
れるいかなる波長の弾性表面波の共振、及びこれらの弾
性表面波の影響をも防止することができる。

【００２６】以下に、推定される原因について説明す
る。図５は、第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−
１Ｂ及び境界面Ｄ２と、信号電極溝部２５の側面２５Ｂ
及び境界面Ｄ３との間における弾性表面波の共振を説明
するための概念図である。例えば、側面２８−１Ｂ（境
界面Ｄ２）と側面２５Ａ（境界面Ｄ３）とが平行である
場合（側面２８−１Ｂ及び側面２５Ａに代えて、それぞ
れ側面４８−１Ｂ及び側面４５Ａを有する場合におい
て）、側面４８−１Ｂと側面４５Ａとの間に、最低周波
数によって励起された波長λｍａｘの弾性表面波Ｑが発
生し共振しているとする。この弾性表面波Ｑは、実際に
は側面４８−１Ｂ及び側面４５Ａによって反射される
が、仮にこれらの側面で反射されないで振動するとする
と、破線に示すような曲線を描く。そして、図５に示す
Ｘ１〜Ｘ５及びＹ１〜Ｙ５の間において、１波長すなわ
ち１周期分振動したことになる。

【００２７】したがって、仮に、側面４８−１Ｂ及び４
５Ａ間における弾性表面波の共振を防止するために、図
３に示す第１の接地電極溝部２８−１及び信号電極溝部
２６の曲率を小さくして、これらの溝部が側面３８−１
Ｂ及び３５Ａを有する場合を考える。するとこの場合、
側面３８−１Ｂと側面３５Ａとの最大間隔と最小間隔と
の差が上記弾性表面波の波長λｍａｘの１／２より小さ
いため、弾性表面波Ｑのそれぞれは、光波の導波方向に
おいて１周期分振動していないことになる。このような
弾性表面波は共振状態ではないが、このような弾性表面
波が発生している領域を光波が導波すると、この光波は
導波方向において、側面３８−１Ｂと側面３５Ａとの各
々で発生するこれら弾性表面波総ての影響を受ける。こ
の影響は側面３８−１Ｂ及び３５Ａ間の各々で発生する
弾性表面波が積分された形で現れる。したがって、この
場合においては前記積分により、導波方向Ｐにおいて弾
性表面波Ｑの同相成分Ｑ１が逆相成分Ｑ２によって完全
に打ち消されることがないため、この間を導波する光波
に対して弾性表面波Ｑの同相成分の影響が強く出現す
る。

【００２８】これに対し、本発明にしたがって信号電極
溝部２５の側面２５Ａと第１の接地電極溝部２８−１の
側面２８−１Ｂとの最大間隔及び最小間隔との差が、上
記弾性表面波の波長λｍａｘの１／２以上となるように
すると、弾性表面波Ｑは側面２８−１Ｂ及び２５Ａ間に
おいて１周期分以上振動することになる。したがって、
この間を導波する光波を考えた場合、弾性表面波Ｑの同
相成分Ｑ１は逆相成分Ｑ２によってほとんどキャンセル
される。このため弾性表面波Ｑの影響は極めて小さくな
る。

【００２９】また、以上のように変調信号の最低周波数
により励起される弾性表面波Ｑを考慮することにより、
前記最低周波数よりも高い周波数を有する変調信号によ
り励起された弾性表面波は、その波長が弾性表面波Ｑの
波長よりも総て短くなる。したがって、例えば、前記の
ように信号電極溝部２５の側面２５Ａと第１の接地電極
溝部２８−１の側面２８−１Ｂとの最大間隔及び最小間
隔との差を、弾性表面波Ｑの波長λｍａｘの１／２以上
となるようにしておけば、弾性表面波Ｑよりも高い周波
数の変調信号により励起された弾性表面波は、基板２１
内に形成された境界面Ｄ４及びＤ６間において、常に１
波長分以上振動していることになる。このため、これら
弾性表面波の同相成分と逆相成分とは常にキャンセルさ
れることになり、前記弾性表面波Ｑの場合と同様に光波
への影響が極めて小さくなる。

【００３０】以上では、第１の接地電極溝部２８−１の
側面２８−１Ｂと信号電極溝部２５の側面２５Ａとの間
についてのみ説明したが、信号電極溝部及び接地電極溝
部のその他の側面についても適用することができる。

【００３１】図３及び４においては信号電極溝部２５の
溝幅を光波の導波方向Ｐに沿って変化させ、第１の接地
電極溝部２８−１及び第２の接地電極溝部２８−２の形
状を円弧状に形成することによって、信号電極溝部の側
面２５Ａ及び２５Ｂと第１の接地電極溝部２８−１の側
面２８−１Ａ及び２８−１Ｂ、並びに第２の接地電極溝
部２８−２の側面２８−２Ａ及び２８−２Ｂとの間隔
を、導波方向Ｐに沿って変化させている。しかしなが
ら、信号電極溝部の側面と接地電極溝部の側面との間隔
を導波方向に沿って変化させることができれば、前記信
号電極溝部の形状などは特に限定されるものではない。
例えば、均一な溝幅を有する信号電極溝部及び接地電極
溝部を形成し、単にこれらの間隔を導波方向Ｐにおいて
連続的に変化させることによって、信号電極溝部の側面
と接地電極側面との間隔を変化させることもできる。

【００３２】図６は本発明の光導波路素子の他の例を示
す平面図である。図６においても、本発明の特徴のみを
明確にすべく、光導波路と信号電極及び接地電極との位
置関係及び形態のみを示している。また、バッファ層に
ついても記載を省略している。図６に示す光導波路素子
５０は、電気光学効果と共に圧電効果を有するＬＮなど
からなる基板５１と、マッハツエンダー型の光導波路５
２と、信号電極５６、第１の接地電極５７−１及び第２
の接地電極５７−２を具えている。また信号電極５６
は、２本の分岐光導波路５４−１及び５４−２の間に位
置し、第１の接地電極５７−１及び第２の接地電極５７
−２は、分岐光導波路５４−１及５４−２を挟んで信号
電極５６と対向するように位置している。信号電極５６
に対して第１の接地電極５７−１及び第２の接地電極５
７−２はそれぞれ対称な位置に形成され、コプレナー型
の電極構成を呈している。

【００３３】そして、基板５１及びバッファ層の少なく
とも一方の、信号電極５６並びに第１の接地電極５７−
１及び第２の接地電極５７−２が形成された領域内に、
溝幅が変化した２つの信号電極溝部５５−１及び５５−
２、円弧状の２つの第１の接地電極溝部５８−１及び５
８−２、並びに円弧状の第２の接地電極溝部５９−１及
び５９−２を形成している。このように、信号電極が形
成された領域内に複数の溝部を形成することによっても
本発明の目的を達成することができる。

【００３４】また、図３及び図６に示す信号電極及び接
地電極は、光波の導波方向において均一な電極幅を有し
ている。しかしながら、信号電極の電極幅は必ずしも導
波方向において一定である必要はなく、任意の大きさに
変化させることができる。

【００３５】図３及び図６では、光導波路をマッハツエ
ンダー型に構成している。そして、第１の接地電極及び
第２の接地電極のそれぞれの領域内に第１の接地電極溝
部及び第２の接地電極溝部を形成し、これらの互いに対
向する側の側面の間隔を導波方向Ｐに沿って変化させて
いる。例えば図３においては、第１の接地電極及び第２
の接地電極のそれぞれの領域内に、それぞれ第１の接地
電極溝部２８−１及び第２の接地電極溝部２８−２を形
成している。そして、これらの互いに対向する側面２８
−１Ｂ及び２８−２Ａの間隔Ｗ２５を光波の導波方向Ｐ
に沿って変化させている。また、これに伴って、側面２
８−１Ｂ及び側面２８−２Ａによって形成される境界面
Ｄ２及びＤ５の間隔Ｗ２５をも導波方向Ｐに沿って変化
させている。

【００３６】間隔Ｗ２５は、第１の接地電極溝部２８−
１の側面２８−１Ｂ及び信号電極側面２５の側面２５
Ａ、並びにこれらによって形成される境界面Ｄ２及びＤ
３の間隔Ｗ２３に比較して大きい。このため、間隔Ｗ２
５において共振する弾性表面波の波長の自由度が増加す
る。したがって、図３及び６に示すような構成を採るこ
とにより、例えば間隔Ｗ２５を導波方向Ｐに沿って変化
させることができ、弾性表面波の共振を効果的に防止す
ることができる。

【００３７】また図３においては、第１の接地電極溝部
２８−１の側面２８−１Ｂと第２の接地電極溝部２８−
２の側面２８−２Ａとの最大間隔δｍａｘ２及び最小間
隔δｍｉｎ２の差を、変調信号の最低周波数によって励
起される波長の１／２以上に設定している。これによっ
て、図５に説明したのと同様の効果が得られ、弾性表面
波の共振を防止することができるとともに、導波方向Ｐ
において光導波路２２を導波する光波に対する、弾性表
面波の同相成分の影響を効果的に防止することができ
る。

【００３８】

【実施例】以下、実施例において本発明を具体的に説明
する。 実施例 本実施例においては、図３及び４に示すような光導波路
素子２０を作製した。ニオブ酸リチウムのＸカット板を
基板２１として用い、この基板上にフォトレジストによ
ってマッハツエンダー型の光導波路パターンを作製し
た。次いで、このパターン上に蒸着法によってチタンを
堆積させた。その後、基板全体を９５０〜１０５０℃で
１０〜２０時間加熱することによって、前記チタンを基
板２１内部へ拡散し、方向性結合器型の光導波路２２を
作製した。次いで、基板２１の主面２１Ａ上に酸化シリ
コンからなるバッファ層２９を厚さ０．５μｍに形成し
た。

【００３９】次いで、ドライエッチングの手段を用いる
ことによって、それぞれ最小幅ｒが１μｍ、深さｄが１
０μｍの信号電極溝部２５、第１の接地電極溝部２８−
１及び第２の接地電極溝部２８−２を形成した。その
後、蒸着法とメッキ法を併用して金（Ａｕ）からなる信
号電極２６、第１の接地電極２７−１及び第２の接地電
極２７−２を、厚さ１５μｍに形成した。各電極の長さ
Ｌ２は３０ｍｍで同一とし、第１の接地電極２７−１及
び第２の接地電極２７−２は電極幅Ｗ３はそれぞれ２０
０μｍで同一とし、信号電極２５の電極幅Ｗ４は３５μ
ｍとした。以上のようにして作製した光導波路素子２０
に光ファイバを接続し、光導波路２２を導波する光波の
周波数応答特性を調べた。測定した結果を図７に示す。

【００４０】比較例 本比較例では、図１及び２に示すような光導波路素子１
０を作製した。基板１は実施例と同様のものを使用し、
光導波路２、信号電極６、第１の接地電極７−１、及び
第２の接地電極７−２についても実施例と同様にして形
成した。各電極の長さＬ１は３０ｍｍで同一とした。ま
た、第１の接地電極７−１及び第２の接地電極７−２の
電極幅Ｗ１はそれぞれ２００μｍで同一とし、信号電極
６の電極幅Ｗ２は３５μｍとした。このようにして作製
した光導波路素子の周波数応答特性を調べたところ、図
８に示すような結果が得られた。

【００４１】図７及び８を比較すると、本発明にしたが
って作製した実施例における光導波路素子は、平坦な応
答特性を示し、優れた応答特性を有することが分かる。

【００４２】以上、本発明について具体例を挙げながら
発明の実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明
は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を
逸脱しない範囲においてあらゆる変形や変更が可能であ
る。

【００４３】

【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、圧電性を有する基板に起因して発生する音波、
なかでも特に弾性表面波の共振を抑止することができる
とともに、弾性表面波の光波への影響を著しく低減する
ことができる。この結果、周波数に対する応答性が平坦
な、周波数応答特性に優れた光導波路素子を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の光導波路素子の一例を示す平面図であ
る。

【図２】 図１に示す光導波路素子をＩ−Ｉ線に沿って
切った断面図である。

【図３】 本発明の光導波路素子の一例を示す平面図で
ある。

【図４】 図３に示す光導波路素子をII−II線に沿って
切った断面図である。

【図５】 本発明の光導波路素子における弾性表面波の
共振状態を説明するための概念図である。

【図６】 本発明の光導波路素子の他の例を示す平面図
である。

【図７】 本発明の光導波路素子における周波数応答特
性の一例を示すグラフである。

【図８】 従来の光導波路素子における周波数応答特性
の他の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１、２１、５１ 基板 ２、２２、５２ 光導波路 ３ 入力光導波路 ４―１、４−２、２４−１、２４−２、５４−１、５４
−２ 分岐光導波路 ５ 出力光導波路 ６、２６、５６ 信号電極 ７―１、２７−１、５７−１ 第１の接地電極 ７−２、２７−２、５７−２ 第２の接地電極 ８ 外部電源 ９、２９ バッファ層 １０ 光強度変調器 ２０、５０ 光導波路素子 ２５、５５−１、５５−２ 信号電極溝部 ２８−１、５８−１、５８−２ 第１の接地電極溝部 ２８−２、５９−１、５９−２ 第２の接地電極溝部 ２５Ａ、２５Ｂ、３５Ａ、４５Ａ 信号電極溝部の側面 ２８−１Ａ、２８−１Ｂ、３８−１Ｂ、４８−１Ｂ 第
１の接地電極溝部の側面 ２８−２Ａ、２８−２Ｂ 第２の接地電極溝部の側面 Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６ 電極が形成され
た部分と電極が形成されていない部分との境界面（表面
波の反射面） Ｄ１、Ｄ２ 第１の接地電極溝部によって形成された境
界面 Ｄ３、Ｄ４ 信号電極溝部によって形成された境界面 Ｄ５、Ｄ６ 第２の接地電極溝部によって形成された境
界面 Ｐ 光波の導波方向 Ｑ 弾性表面波 Ｑ１ 弾性表面波の同相成分 Ｑ２ 弾性表面波の逆相成分 δｍａｘ１ 信号電極溝部２５の側面２５Ａと第１の接
地電極溝部２８−１の側面２８−１Ｂとの最大間隔 δｍａｘ２ 第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−
１Ｂと第２の接地電極溝部２８−２の側面２８−２Ａと
の最大間隔 δｍｉｎ１ 信号電極溝部２５の側面２５Ａと第１の接
地電極溝部２８−１の側面２８−１Ｂとの最小間隔 δｍｉｎ２ 第１の接地電極溝部２８−１の側面２８−
１Ｂと第２の接地電極溝部２８−２の側面２８−２Ａと
の最小間隔

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気光学効果及び圧電効果を有する基板
   と、この基板の主面に形成された光導波路と、この光導
   波路中を導波する光波を制御するための信号電極及び接
   地電極とを具えた光導波路素子であって、 前記基板の、前記信号電極及び前記接地電極が形成され
   たそれぞれの領域内に信号電極溝部及び接地電極溝部を
   形成し、前記信号電極溝部の少なくとも一つの側面と前
   記接地電極溝部の少なくとも一つの側面との間隔を、前
   記光波の導波方向に沿って変化させたことを特徴とす
   る、光導波路素子。
2. 【請求項２】 前記基板と前記信号電極及び前記接地電
   極との間にバッファ層を形成し、前記基板に代えて前記
   バッファ層の、前記信号電極及び前記接地電極が形成さ
   れたそれぞれの領域内に前記信号電極溝部及び接地電極
   溝部を形成し、前記信号電極溝部の少なくとも一つの側
   面と前記接地電極溝部の少なくとも一つの側面との間隔
   を、前記光波の導波方向に沿って変化させたことを特徴
   とする、請求項１に記載の光導波路素子。
3. 【請求項３】 前記信号電極溝部及び前記接地電極溝部
   は、前記基板及び前記バッファ層の、前記信号電極及び
   前記接地電極が形成されたそれぞれの領域内に形成し、
   前記信号電極溝部の少なくとも一つの側面と前記接地電
   極溝部の少なくとも一つの側面との間隔を、前記光波の
   導波方向に沿って変化させたことを特徴とする、請求項
   ２に記載の光導波路素子。
4. 【請求項４】 前記信号電極溝部及び前記接地電極溝部
   は、前記信号電極及び前記接地電極の前記光波の導波方
   向において、前記信号電極及び前記接地電極の略全体に
   亘って形成されていることを特徴とする、請求項１〜３
   のいずれか一に記載の光導波路素子。
5. 【請求項５】 前記信号電極溝部の少なくとも一つの側
   面と前記接地電極溝部の少なくとも一つの側面との最大
   間隔と最小間隔との差が、前記信号電極と前記接地電極
   との間に印加される変調信号の最低周波数により励起さ
   れる波長の１／２以上であることを特徴とする、請求項
   １〜４のいずれか一に記載の光導波路素子。
6. 【請求項６】 前記信号電極溝部の少なくとも一つの側
   面と前記接地電極溝部の少なくとも一つの側面との間隔
   は、前記信号電極溝部の溝幅及び前記接地電極溝部の溝
   幅の少なくとも一方を前記光波の導波方向に沿って変化
   させることにより、前記光波の導波方向に沿って変化さ
   せたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記
   載の光導波路素子。
7. 【請求項７】 前記光導波路はマッハツエンダー型光導
   波路であるとともに、前記接地電極は第１の接地電極と
   第２の接地電極とから構成され、前記信号電極は前記マ
   ッハツエンダー型光導波路の２本の分岐光導波路の間に
   設置し、前記第１の接地電極及び前記第２の接地電極
   は、前記分岐光導波路を挟んで前記信号電極と対向する
   ようにそれぞれ設置したことを特徴とする、請求項１〜
   ６のいずれか一に記載の光導波路素子。
8. 【請求項８】 前記基板及び前記バッファ層の少なくと
   も一方の、前記第１の接地電極及び前記第２の接地電極
   が形成されたそれぞれの領域内に第１の接地電極溝部及
   び第２の接地電極溝部を形成し、前記第１の接地電極溝
   部と前記第２の接地電極溝部との互いに対向する側の側
   面の間隔を、前記光波の導波方向に沿って変化させたこ
   とを特徴とする、請求項７に記載の光導波路素子。
9. 【請求項９】 前記第１の接地電極溝部と前記第２の接
   地電極溝部との互いに対向する側の前記側面の最大間隔
   と最小間隔との差が、前記信号電極と前記接地電極との
   間に印加される変調信号の最低周波数により励起される
   波長の１／２以上であることを特徴とする、請求項８に
   記載の光導波路素子。