JP2000275589A - 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】 信号電極２６を２本の分岐光導波路２４
−１及び２４−２の間に形成し、第１の接地電極２７−
１及び第２の接地電極２７−２を、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
形成する。そして、信号電極２６の電極幅を光波の導波
方向Ｐに沿って変化させ、導波方向に沿って電極幅が広
くなるように形成する。また、第１の接地電極２７−１
及び第２の接地電極２７−２の電極幅を導波方向Ｐに沿
って変化させ、導波方向Ｐに沿って電極幅が狭くするよ
うにする。さらに、第１の接地電極２７−１の側面２７
−１Ａと信号電極２６の側面２６Ａとの最大間隔δｍａ
ｘ１及び最小間隔δｍｉｎ１の差を、変調信号の最低周
波数によって励起される弾性表面波の波長の１／２以上
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００１】

【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、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、１．５μ
ｍ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。

【０００２】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。

【０００３】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。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２
Ａ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。

【０００４】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（Ｓｉ
Ｏ₂ ）などからなるバッファ層９を設けている。

【０００５】

【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。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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】

【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、前記信号電極の少なくとも一つの側面と前
記接地電極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るとともに、前記間隔の
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
起される弾性表面波の波長の１／２以上であることを特
徴とする、光導波路素子である。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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、
Ｙ型合波部が方向性結合器型を呈するマッハツエンダー
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２
４−２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。

【００１３】そして、信号電極２６の電極幅を光波の導
波方向Ｐに沿って変化させ、導波方向に沿って電極幅が
広くなるように形成している。また、第１の接地電極２
７−１及び第２の接地電極２７−２の電極幅を光波の導
波方向Ｐに沿って変化させ、導波方向に沿って電極幅が
狭くなるように形成している。これによって、信号電極
２６の側面２６Ａと第１の接地電極２７−１の側面２７
−１Ａ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
って変化させている。同様に、信号電極２６の側面２６
Ｂと第２の接地電極２７−２の側面２７−２Ｂとの間
隔、並びに第１の接地電極２７−１の側面２７−１Ａ及
び２７−１Ｂとの間隔を、導波方向Ｐに沿って変化させ
ている。

【００１４】すると、例えば、電極が形成された部分Ｃ
２と電極が形成されていない部分Ｃ１との境界面Ｄ１
と、電極が形成されていない部分Ｃ３と電極が形成され
た部分Ｃ４との境界面Ｄ３との間で反射が生じたとして
も、境界面Ｄ１とＤ３との間隔Ｗ１３は光波の導波方向
Ｐの各位置において異なるため、表面波の境界面Ｄ１と
Ｄ３との反射条件は導波方向Ｐの各位置において異な
る。したがって、境界面Ｄ１とＤ３との間での弾性表面
波の共振を防止することができる。

【００１５】また、図３に示す光導波路素子２０は、信
号電極２６の側面２６Ａと第１の接地電極２７−１の側
面２７−１Ａとの最大間隔δｍａｘ１及び最小間隔δｍ
ｉｎ１との差、並びに信号電極２６の側面２６Ｂと第２
の接地電極２７−２の側面２７−２Ｂとの最大間隔δｍ
ａｘ２及び最小間隔δｍｉｎ２との差を、信号電極２６
と第１の接地電極２７−１及び第２の接地電極２７−２
との間に印加する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以上になるように設定して
いる。これによって、信号電極２６と第１の接地電極２
７−１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の
弾性表面波による光波への影響を低減することができ
る。

【００１６】以下に推察される原因について説明する。
図５は、信号電極２６の側面２６Ｂで形成される基板２
１中の境界面Ｄ４と、第２の接地電極２７−２の側面２
７−２Ｂで形成される基板２１中の境界面Ｄ６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、境界面Ｄ６が境界面Ｄ４と平行である場合
（境界面Ｄ６に代えて境界面Ｄ６−１を有する場合にお
いて）、この境界面Ｄ４とＤ６―１との間に、変調信号
の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、実際には境界面Ｄ６−１において反射されるが、仮
に境界面Ｄ６−１において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〜Ｘ４において、１波長すなわち１周期分振動し
たことになる。

【００１７】したがって、仮に、境界面Ｄ４及びＤ６−
１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２の接地電極２７−２の電極幅を光波の導波方
向Ｐに対して狭くし、第２の接地電極２７−２の側面２
７−２Ｂによって基板２１内に境界面Ｄ６−２が形成さ
れた場合を考える。するとこの場合、信号電極２６の側
面２６Ｂと第２の接地電極２７−２の側面２７−２Ｂ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λ
ｍａｘの１／２より小さいため、弾性表面波Ｑ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、境界面Ｄ４及びＤ６−２
間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。この影響は境界面Ｄ４及びＤ６−２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、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。

【００１８】これに対し、本発明にしたがって信号電極
２６の側面２６Ｂと第２の接地電極２７−２の側面２７
−２Ｂ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以上となるようにし、基板２１
内に境界面Ｄ６を形成すると、弾性表面波Ｑは境界面Ｄ
４及びＤ６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。

【００１９】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２６の側面２６Ｂと第２の接地電極２７
−２の側面２７−２Ｂとの最大間隔と最小間隔との差を
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。

【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】なお、特表平７−５０３７９７号公報で
は、弾性表面波の共振を防止するために光導波路の間隔
に着目し、この間隔を連続的に変化させることによって
弾性表面波の共振を防止している。これに対して本発明
は、弾性表面波の共振を防止するために信号電極と接地
電極との間隔に着目し、この間隔を光波の導波方向に沿
って変化させている。そしてさらに、前記間隔の最大値
と最小値との差に着目し、この差を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
り励起される弾性表面波の波長の１／２以上となるよう
にしている。この結果、本発明は弾性表面波の共振のみ
でなく、弾性表面波の同相成分による光波への影響をも
防止している。すなわち、特表平７−５０３７９７号公
報に記載された発明と本発明とは技術的思想が全く異な
るとともに、発明の構成においても全く異なり、格段に
優れた効果を呈するものである。

【００２２】

【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。本発明の光導波路素子は、
信号電極の少なくとも一つの側面と接地電極の少なくと
も一つの側面との間隔を、光波の導波方向に沿って連続
的に変化させることが必要である。そして、前記信号電
極の少なくとも一つの側面と前記接地電極の少なくとも
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弾性表面波の波長の１／２以上
であることが必要である。

【００２３】上述したように、図３に示す光導波路素子
２０では、信号電極２６の電極幅を光波の導波方向Ｐに
おいて連続的に広くなるように構成し、第１の接地電極
２７−１及び第２の接地電極２７−２の電極幅を導波方
向Ｐにおいて狭くなるようにしている。これによって、
信号電極２６の側面２６Ａ及び２６Ｂと第１の接地電極
２７−１の側面２７−１Ａとの最大間隔及び最小間隔と
の差、並びに信号電極２６の側面２６Ａ及び２６Ｂと第
２の接地電極２７−２の側面２７−２Ｂとの最大間隔及
び最小間隔との差が、上記要件を満足するように設定し
ている。

【００２４】図４に示すように信号電極２６の側面２６
Ａ及び２６Ｂによって形成される境界面Ｄ３及びＤ４
と、例えば第１の接地電極２７−１の信号電極２６の対
向する側と反対側の側面２７−１Ａによって形成される
境界面Ｄ１との間隔Ｗ１３及びＷ１４は、例えば、側面
２７−１Ｂによって形成される境界面Ｄ２と側面２６Ａ
によって形成される境界面Ｄ３との間隔Ｗ２３などに比
較して大きい。このため、境界面Ｄ３及びＤ４と境界面
Ｄ１との間において、弾性表面波の共振発生の自由度が
増大する。したがって、図３に示すような電極構成を取
ることにより、かかる部分での弾性表面波、特に、変調
信号の最低周波数によって励起される弾性表面波の共振
を低減することができる。

【００２５】さらに図３においては、信号電極２６の側
面２６Ａと第１の接地電極２７−１の側面２７−１Ｂと
の間隔ｇ１、及び信号電極２６の側面２６Ｂと第２の接
地電極２７−２の側面２７−２Ａとの間隔ｇ２を、導波
方向Ｐにおいて略一定に保っている。このように、信号
電極及び接地電極の互いに対向する側の側面の間隔を略
一定に保持することにより動作電圧を上げないという効
果を得ることができる。

【００２６】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３０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３１と、マッハツエンダー型の光導波路
３２と、信号電極３６及び第１の接地電極３７−１、第
２の接地電極３７−２とを具えている。また信号電極３
６は、２本の分岐光導波路３４−１及び３４−２の間に
位置し、第１の接地電極３７−１及び第２の接地電極３
７−２は、分岐光導波路３４−１及び３４−２を挟んで
信号電極３６と対向するように位置している。信号電極
３６に対して第１の接地電極３７−１及び第２の接地電
極３７−２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。

【００２７】そして、信号電極３６の電極幅を光波の導
波方向Ｐに沿って変化させ、信号電極３６の中心部３６
Ｃにおいて電極幅が最大となるようにしている。また、
第１の接地電極３７−１及び第２の接地電極３７−２
は、電極幅が一定であり、その中心部３７−１Ｃ及び３
７−２Ｃにおいて折れ曲がった「くの字」状を呈してい
る。これによって、信号電極３６の側面３６Ａと第２の
接地電極３７−２の側面３７−２Ａ及び３７−２Ｂとの
間隔、並びに信号電極３６の側面３６Ｂと第１の接地電
極３７−１の側面３７−１Ａ及び３７−１Ｂとの間隔
を、導波方向Ｐに沿って変化させている。そして、例え
ば側面３６Ａと側面３７−２Ａとの最大間隔δｍａｘ４
及び最小間隔δｍｉｎ４の差、並びに側面３６Ａと側面
３７−２Ｂとの最大間隔δｍａｘ５及びδｍｉｎ５との
差が、変調信号の最低周波数によって励起される弾性表
面波の波長の１／２以上となるようにしている。

【００２８】また、上記最大間隔及び最小間隔の要件
は、側面３６Ｂと側面３７−１Ａ及び３７−１Ｂに適用
することもできるし、これら双方に対し同時に適用する
こともできる。さらに、信号電極３６の側面３６Ａと第
１の接地電極３７−１の側面３７−１Ｂとの間隔ｇ３、
及び側面３６Ｂと第２の接地電極３７−２の側面３７−
２Ａとの間隔ｇ４は、導波方向Ｐにおいて略一定とする
こともできる。これにより、動作電圧を上げないという
効果を得ることができる。

【００２９】図７は、本発明の光導波路素子のさらに他
の例を示す平面図である。図７に示す光導波路素子４０
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４１と、マッハツエンダー型の光導波路４２
と、信号電極４６及び第１の接地電極４７−１、第２の
接地電極４７−２とを具えている。また信号電極４６
は、２本の分岐光導波路４４−１及び４４−２の間に位
置し、第１の接地電極４７−１及び第２の接地電極４７
−２は、分岐光導波路４４−１及び４４−２を挟んで信
号電極４６と対向するように位置している。信号電極４
６に対して第１の接地電極４７−１及び第２の接地電極
４７−２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。

【００３０】そして、信号電極４６の電極幅を光波の導
波方向Ｐに沿って変化させ、信号電極４６の中心部にお
いて電極幅が最大となるようにしている。また、第１の
接地電極４７−１及び第２の接地電極４７−２も導波方
向Ｐに沿って変化させ、中心部で電極幅が最小となるよ
うにしている。さらに、信号電極４６及びいずれの接地
電極においても、中心部に平坦部４６Ｃ及び４７−１
Ｃ、４７−２Ｃを形成している。この平坦部により導波
路間の結合がスムースに行えるため、導波光の伝搬損失
が少なくなるという効果を有する。これによって、信号
電極４６の側面４６Ａと第２の接地電極４７−２の側面
４７−２Ａ及び４７−２Ｂとの間隔、並びに信号電極４
６の側面４６Ｂと第１の接地電極４７−１の側面４７−
１Ａ及び４７−１Ｂとの間隔を、導波方向Ｐに沿って変
化させている。そして、例えば側面４６Ａと側面４７−
２Ｂとの最大間隔δｍａｘ６及び最小間隔δｍｉｎ６の
差が、変調信号の最低周波数によって励起される弾性表
面波の波長の１／２以上となるようにしている。

【００３１】また、上記最大間隔及び最小間隔の要件
は、側面４６Ｂと側面４７−１Ａに適用することもでき
るし、これら双方に対し同時に適用することもできる。
さらに、信号電極４６の側面４６Ａと第１の接地電極４
７−１の側面４７−１Ｂとの間隔、及び側面４６Ｂと第
２の接地電極４７−２の側面４７−２Ａとの間隔は、導
波方向Ｐにおいて略一定とすることもできる。これによ
り、動作電圧をあげないという効果を得ることができ
る。

【００３２】図３、６及び７では、光導波路をマッハツ
エンダー型に構成している。このような場合において
は、例えば図４における第１の接地電極２７−１及び第
２の接地電極２７−２が形成された部分の境界面Ｄ１と
Ｄ５及びＤ１とＤ６、並びに境界面Ｄ２とＤ５及びＤ２
とＤ６との間で弾性表面波の反射が生じる可能性があ
る。この境界面Ｄ１とＤ５の間隔Ｗ１５及び境界面Ｄ１
とＤ６の間隔Ｗ１６は、信号電極２６と第１の接地電極
２７−１によって形成される境界面Ｄ２とＤ３の間隔Ｗ
２３などに比べて極めて大きい。このため、このような
境界面で共振する弾性表面波の波長の自由度が増加す
る。

【００３３】この場合において、例えば図３に示すよう
な電極形態及び電極配置を採り、例えば、第１の接地電
極２７−１の側面２７−１Ａと第２の接地電極２７−２
の側面２７−２Ｂとの間隔を導波方向Ｐに沿って変化さ
せる。そしてさらに、それらの最大間隔δｍａｘ３及び
最小間隔δｍｉｎ３の差を、変調信号の最低周波数によ
って励起される弾性表面波の波長の１／２以上とするこ
とにより、前記同様に境界面Ｄ１及びＤ６の間隔Ｗ１６
で発生する弾性表面波の共振及び光波への影響を著しく
低減することができる。これは境界面Ｄ１及びＤ５によ
って形成される間隔Ｗ１５の場合においても同様であ
る。

【００３４】また、図３、６及び７に示す光導波路素子
は信号電極を単一の電極から構成しているが、光導波路
素子の長手方向において２等分割したような２つの電極
から構成することもできる。さらに、図６においては第
１の接地電極３７−１及び第２の接地電極３７−２の幅
を一定にしているが、これらの電極幅は必ずしも一定に
する必要はない。例えば、中心部３７−１Ｃ及び３７−
２Ｃで電極幅が広くなるように形成してもよい。

【００３５】本発明の光導波路素子は、上記弾性表面波
に加えて弾性バルク波の共振を防止するために、基板の
長手方向の厚さ及び幅方向の厚さの少なくとも一方を不
均一にすることもできる。具体的には、基板の厚さを長
手方向及び幅方向の少なくとも一方に対し、連続的に変
化させる。また、光導波路、信号電極、及び接地電極が
形成された基板の主面と反対側の裏面に、音波吸収体を
設けることもできる。さらには、前記裏面に凹凸加工を
施すこともできる。

【００３６】

【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、Ｙ型合波部が方向性結合器型のマ
ッハツエンダー型の光導波路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０．５〜１．５μｍに形成した。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１０〜２０μｍに形成した。

【００３７】また、各電極の長さＬ２は３０ｍｍで一定
とし、第１の接地電極２７−１及び第２の接地電極２７
−２の最大電極幅Ｗ３及び最小電極幅Ｗ４は、それぞれ
２２６μｍ及び１００μｍで同一とした。さらに信号電
極２６の最大電極幅Ｗ６及び最小電極幅Ｗ５は、それぞ
れ１００μｍ及び３５μｍ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
路素子２０の周波数応答特性を調べた。測定した結果を
図８に示す。

【００３８】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で一定とした。ま
た、信号電極６の電極幅Ｗ２を３５μｍで一定とし、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を２００μｍで一定とした。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９
に示すような結果が得られた。

【００３９】図８及び９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。

【００４０】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。

【００４１】

【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防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。従来の導波路型光変調器の一例を
示す断面図である。

【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のさらに他の例を示す
平面図である。

【図８】 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９】 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、３１、４１ 基板 ２、２２、３２、４２ 光導波路 ３ 入力光導波路 ４―１、４−２、２４−１、２４−２、３４−１、３４
−２、４４−１、４４−２ 分岐光導波路 ５ 出力光導波路 ６、２６、３６、４６ 信号電極 ７―１、２７−１、３７−１、４７−１ 第１の接地電
極 ７−２、２７−２、３７−２、４７−２ 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、３０、４０ 光導波路素子 Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ６−１、Ｄ６−２ 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） ２６Ａ、２６Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ 信
号電極の側面 ２７−１Ａ、２７−１Ｂ、３７−１Ａ、３７−１Ｂ、４
７−１Ａ、４７−１Ｂ第１の接地電極の側面 ２７−２Ａ、２７−２Ｂ、３７−２Ａ、３７−２Ｂ、４
７−２Ａ、４７−２Ｂ第２の接地電極の側面 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２６の側面２６Ａと第１の接地電
極２７−１の側面２７−１Ａと最大間隔 δｍａｘ２ 信号電極２６の側面２６Ｂと第２の接地電
極２７−２の側面２７−２Ｂと最大間隔 δｍａｘ３ 第１の接地電極２７−１の側面２７−１Ａ
と第２の接地電極２７−２の側面２７−１Ｂとの最大間
隔 δｍａｘ４ 信号電極３６の側面３６Ａと第２の接地電
極３７−２の側面３７−２Ａとの最大間隔 δｍａｘ５ 信号電極３６の側面３６Ａと第２の接地電
極３７−２の側面３７−２Ｂとの最大間隔 δｍｉｎ１ 信号電極２６の側面２６Ａと第１の接地電
極２７−１の側面２７−１Ａと最小間隔 δｍｉｎ２ 信号電極２６の側面２６Ｂと第２の接地電
極２７−２の側面２７−２Ｂと最小間隔 δｍｉｎ３ 第１の接地電極２７−１の側面２７−１Ａ
と第２の接地電極２７−２の側面２７−１Ｂとの最小間
隔 δｍｉｎ４ 信号電極３６の側面３６Ａと第２の接地電
極３７−２の側面３７−２Ａとの最小間隔 δｍｉｎ５ 信号電極３６の側面３６Ａと第２の接地電
極３７−２の側面３７−２Ｂとの最小間隔

Claims (6)

【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、 前記信号電極の少なくとも一つの側面と前記接地電極の
   少なくとも一つの側面との間隔を、前記光波の導波方向
   に沿って変化させるとともに、前記間隔の最大間隔と最
   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弾性
   表面波の波長の１／２以上であることを特徴とする、光
   導波路素子。
2. 【請求項２】 前記信号電極の少なくとも一つの側面
   と、前記接地電極の前記信号電極と対向する側と反対側
   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】 前記信号電極及び前記接地電極の互いに
   対向する側の側面の間隔が、光波の導波方向において略
   一定であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
   光導波路素子。
4. 【請求項４】 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〜
   ３のいずれか一に記載の光導波路素子。
5. 【請求項５】 前記第１の接地電極の少なくとも一つの
   側面と、前記第２の接地電極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るとと
   もに、前記間隔の最大間隔及び最小間隔との差が、前記
   信号電極と前記第１の接地電極及び前記第２の接地電極
   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
   れる弾性表面波の波長の１／２以上であることを特徴と
   する、請求項４に記載の光導波路素子。
6. 【請求項６】 前記第１の接地電極及び前記第２の接地
   電極の互いに対向する側と反対側の側面同士の間隔を、
   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５に記載の光導波路素子。