JP2002122834A - Optical waveguide element - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[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、高速・大容量光ファイバ通信シス
テムにおける高速光変調器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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly, to an optical waveguide device which can be suitably used for a high-speed optical modulator in a high-speed and large-capacity optical fiber communication system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高速・大容量光ファイバ通信シス
テムの進歩に伴い、外部変調器に代表されるように、光
導波路素子を用いた高速光変調器が実用化され、広く用
いられるようになってきている。このような光導波路素
子は、一般に電気光学効果を有する材料からなる基板の
主面にマッハツエンダー型の光導波路が形成されてお
り、この光導波路に変調信号を印加することによって、
光信号のオン／オフを行うものである。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of high-speed, large-capacity optical fiber communication systems, high-speed optical modulators using optical waveguide elements, such as external modulators, have been put to practical use and widely used. It has become to. In such an optical waveguide device, a Mach-Zehnder type optical waveguide is generally formed on a main surface of a substrate made of a material having an electro-optic effect, and by applying a modulation signal to this optical waveguide,
This is for turning on / off the optical signal.
【０００３】また、特に最近においては、基板の主面に
形成されたマッハツエンダー型光導波路の分岐光導波路
のそれぞれに対して、さらに第１及び第２のマッハツエ
ンダー型光導波路を連結して多段に構成したものが開発
されている。光導波路素子を多段のマッハツエンダー型
光導波路から構成することによって、光信号のオン／オ
フのみでなく、光信号の周波数帯域を変化させたり、光
信号の周波数帯域成分を変化させることができる。この
ような光導波路素子においても、実際の使用に際して
は、バイアス電圧を印加することにより予め所定の動作
点を決定し、この動作点を中心として光の変調を行うも
のである。In recent years, first and second Mach-Zehnder optical waveguides are further connected to branch optical waveguides of the Mach-Zehnder optical waveguide formed on the main surface of the substrate. A multi-stage configuration has been developed. By forming the optical waveguide element from a multi-stage Mach-Zehnder type optical waveguide, it is possible to change not only the ON / OFF of the optical signal but also the frequency band of the optical signal or the frequency band component of the optical signal. . Even in such an optical waveguide element, in actual use, a predetermined operating point is determined in advance by applying a bias voltage, and light modulation is performed with this operating point as a center.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多段の
マッハツエンダー型光導波路素子は、これを光変調器な
どとして長時間使用した場合において、上記動作点がシ
フトしてしまう場合があった。このため、当初の条件で
光変調を行うと、所望する光の変調を良好に行うことが
できない場合があった。However, when the multi-stage Mach-Zehnder type optical waveguide device is used as an optical modulator for a long time, the above-mentioned operating point may be shifted. Therefore, when light modulation is performed under the initial conditions, there is a case where desired light modulation cannot be performed satisfactorily.
【０００５】本発明は、上記のような多段のマッハツエ
ンダー型光導波路素子、さらには複数のマッハツエンダ
ー型光導波路が並列に配置されてなる多重のマッハツエ
ンダー型光導波路素子において、動作点シフトを抑制
し、高い信頼性を実現することを目的とする。The present invention relates to a multi-stage Mach-Zehnder type optical waveguide device having a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides arranged in parallel as described above. The object is to suppress point shift and realize high reliability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板と、
この基板の主面に形成された複数のマッハツエンダー型
光導波路と、これら複数のマッハツエンダー型光導波路
のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のマッハツエ
ンダー型光導波路を導波する光波を変調するための複数
の変調用電極とを具えた光導波路素子であって、各変調
用電極の下面の形態が、対応する各マッハツエンダー型
光導波路の分岐光導波路間の中心に対してほぼ左右対称
であるとともに、前記複数の変調用電極の下面の形態
が、前記複数のマッハツエンダー型光導波路の配列方向
の中心に対してほぼ左右対称であることを特徴とする、
いわゆる多重のマッハツエンダー型光導波路素子に関す
る。In order to achieve the above object,
The present invention provides a substrate made of a material having an electro-optical effect,
A plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides formed on the main surface of the substrate and provided corresponding to each of the plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides, and guide the plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides. An optical waveguide device comprising a plurality of modulation electrodes for modulating a light wave, wherein the shape of the lower surface of each modulation electrode is set with respect to the center between the branch optical waveguides of the corresponding Mach-Zehnder type optical waveguide. And the shape of the lower surface of the plurality of modulation electrodes is substantially left-right symmetric with respect to the center in the arrangement direction of the plurality of Mach-Zehnder optical waveguides,
The present invention relates to a so-called multiple Mach-Zehnder type optical waveguide device.
【０００７】また、本発明は、電気光学効果を有する材
料からなる基板と、この基板の主面に形成された主マッ
ハツエンダー型光導波路と、前記基板の前記主面に形成
され、前記主マッハツエンダー型光導波路の一方の分岐
光導波路に連結した第１のマッハツエンダー型光導波路
と、前記基板の前記主面に形成され、前記主マッハツエ
ンダー型光導波路の他方の分岐光導波路に連結するとと
もに、前記第１のマッハツエンダー型光導波路と平行に
配置された第２のマッハツエンダー型光導波路と、前記
第１のマッハツエンダー型光導波路を導波する光波を変
調するための第１の変調用電極と、前記第２のマッハツ
エンダー型光導波路を導波する光波を変調するための第
２の変調用電極とを具えた、いわゆる多段のマッハツエ
ンダー型光導波路素子であって、前記第１の変調用電極
の下面の形態が、前記第１のマッハツエンダー型光導波
路を構成する２本の分岐光導波路の中心に対して左右対
称であるとともに、前記第２の変調用電極の下面の形態
が、前記第２のマッハツエンダー型光導波路を構成する
２本の分岐光導波路の中心に対して左右対称であり、前
記第１の変調用電極の前記下面の形態及び前記第２の変
調用電極の前記下面の形態は、前記第１のマッハツエン
ダー型光導波路及び前記第２のマッハツエンダー型光導
波路間の中心に対して左右対称であることを特徴とす
る。The present invention also provides a substrate made of a material having an electro-optical effect, a main Mach-Zehnder optical waveguide formed on a main surface of the substrate, and a main Mach-Zehnder optical waveguide formed on the main surface of the substrate. A first Mach-Zehnder type optical waveguide connected to one of the Mach-Zehnder type optical waveguides; and a second type of the Mach-Zehnder type optical waveguide formed on the main surface of the substrate. And a second Mach-Zehnder optical waveguide arranged in parallel with the first Mach-Zehnder optical waveguide, and modulating a light wave guided through the first Mach-Zehnder optical waveguide. So-called multi-stage Mach-Ender-type optical waveguide, comprising a first modulation electrode for modulating a light wave guided through the second Mach-Ender-type optical waveguide. And the shape of the lower surface of the first modulation electrode is bilaterally symmetric with respect to the center of the two branch optical waveguides constituting the first Mach-Zehnder type optical waveguide. The shape of the lower surface of the second modulation electrode is bilaterally symmetric with respect to the center of the two branch optical waveguides constituting the second Mach-Zehnder type optical waveguide, and the lower surface of the first modulation electrode is formed. And the form of the lower surface of the second modulation electrode are bilaterally symmetric with respect to the center between the first Mach-Zehnder optical waveguide and the second Mach-Zehnder optical waveguide. Features.
【０００８】本発明者らは、上記した動作点シフトの原
因見出すべく鋭意検討を行った。そして、動作点のシフ
トを生じさせる主要因としてＤＣドリフトと温度ドリフ
トとの２種類が存在することに着目し、これらの観点か
ら詳細な検討を行った。その結果、ＤＣバイアスを印加
しない場合においても、上記したような動作点シフトが
生じることを発見し、上記動作点シフトにＤＣドリフト
は関係しないことを見出した。そこで、本発明者らは温
度ドリフトの観点からさらに詳細な検討を行った。The present inventors have conducted intensive studies to find out the cause of the above-mentioned operating point shift. Then, attention was paid to the fact that there are two types of DC drift and temperature drift as the main factors that cause the shift of the operating point, and a detailed study was performed from these viewpoints. As a result, it has been found that the above-mentioned operating point shift occurs even when no DC bias is applied, and that the DC drift is not related to the above operating point shift. Then, the present inventors conducted further detailed studies from the viewpoint of temperature drift.
【０００９】そして、基板の主面に形成された複数のマ
ッハツエンダー型光導波路に対応した変調用電極の形
態、すなわち、大きさや形状を変化させたところ、動作
点シフトが顕著に変化することを見出した。また、この
傾向は、基板主面にマッハツエンダー型光導波路が３つ
以上形成されている場合において特に顕著であることが
判明した。When the shape, that is, the size and the shape of the modulation electrode corresponding to the plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides formed on the main surface of the substrate is changed, the operating point shift is remarkably changed. Was found. Further, it has been found that this tendency is particularly remarkable when three or more Mach-Zehnder type optical waveguides are formed on the main surface of the substrate.
【００１０】そこで、本発明者らは、上記のように変調
用電極の形態を変化させたときに、動作点シフトが生じ
る原因を探るべく鋭意検討を実施した。その結果、変調
用電極の形態が変化することにより、光導波路素子の動
作中における温度上昇によって、これら電極の基板に及
ぼす応力が変化する。その結果、光導波路周辺の屈折率
が変化し、この屈折率変化が光導波路へも影響するため
に、前記のような動作点シフトを生じさせるものである
ことを推定するに至った。Therefore, the present inventors have conducted intensive studies to find out the cause of the operating point shift when the form of the modulation electrode is changed as described above. As a result, when the form of the modulation electrodes changes, the stress applied to the substrate of these electrodes changes due to a temperature rise during the operation of the optical waveguide element. As a result, the refractive index around the optical waveguide changes, and the change in the refractive index affects the optical waveguide, so that it has been estimated that the operating point shift is caused as described above.
【００１１】かかる推定の下、複数、特に３つ以上のマ
ッハツエンダー型光導波路が形成されている素子におい
て、前記マッハツエンダー型光導波路のそれぞれに対応
した変調用電極の、光導波路が形成された基板側に接触
する下面の形態を、対応するマッハツエンダー型光導波
路のそれぞれにおいて左右対称とするとともに、前記複
数のマッハツエンダー型光導波路を含んでなる素子全体
に対して左右対称とした。[0011] Under such estimation, in an element in which a plurality of, especially three or more, Mach-Zehnder optical waveguides are formed, the optical waveguides of the modulation electrodes corresponding to the respective Mach-Zehnder optical waveguides are formed. The form of the lower surface that is in contact with the substrate side is left-right symmetric in each of the corresponding Mach-Zehnder optical waveguides, and left-right symmetric with respect to the entire device including the plurality of Mach-Zehnder optical waveguides. did.
【００１２】その結果、このような光導波路素子を長時
間使用した場合においても、動作点シフトを生じること
なく、長期的に高い信頼性を付与できることが判明し
た。同様の結果は、多重のマッハツエンダー型光導波路
素子についても得られた。本発明は、上記のような膨大
な研究の結果としてなされたものである。As a result, it has been found that even when such an optical waveguide device is used for a long time, high reliability can be imparted for a long time without causing an operating point shift. Similar results were obtained for multiple Mach-Zehnder optical waveguide devices. The present invention has been made as a result of extensive research as described above.
【００１３】本発明の多重のマッハツエンダー型光導波
路素子の好ましい態様においては、前記複数の変調用電
極は、それぞれほぼ同一の形態を有する。In a preferred aspect of the multiple Mach-Zehnder type optical waveguide device of the present invention, the plurality of modulation electrodes have substantially the same form.
【００１４】本発明の好ましい態様によれば、変調用電
極の形態自体に上記の対称性を付与する。したがって、
マスキングによる通常の変調用電極の形成工程を経るの
みで、変調用電極の下面の形態について上記本発明の要
件を満足する変調用電極を得ることができる。According to a preferred aspect of the present invention, the above-mentioned symmetry is imparted to the modulating electrode itself. Therefore,
A modulation electrode that satisfies the requirements of the present invention with respect to the form of the lower surface of the modulation electrode can be obtained only through the usual process of forming a modulation electrode by masking.
【００１５】[0015]
【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は、本発明の光導波路
素子の好ましい態様の一例を示す平面図であり、図２
は、図１に示す光導波路素子をＡ−Ａ線に沿って切った
場合の断面図である。なお、図１及び２においては、本
発明の特徴を明確にすべく各部分の形状及び大きさにつ
いては実際のものとは異なるように描いている。また、
図１及び２の対応する各部分についても、同様の理由か
ら、例えば光導波路においてそれらの寸法を異なるよう
にして描いている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. FIG. 1 is a plan view showing an example of a preferred embodiment of the optical waveguide device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical waveguide device shown in FIG. 1 taken along line AA. In FIGS. 1 and 2, the shape and size of each part are illustrated differently from the actual one in order to clarify the features of the present invention. Also,
The corresponding parts in FIGS. 1 and 2 are drawn with different dimensions, for example, in an optical waveguide, for the same reason.
【００１６】図１及び２に示す光導波路素子２０は、電
気光学効果を有する材料からなる基板１の主面１Ａに、
主マッハツエンダー型光導波路２が形成されており、同
じく基板１の主面１Ａに、主マッハツエンダー型光導波
路の一方の分岐光導波路２−１に連結して第１のマッハ
ツエンダー型光導波路３と、主マッハツエンダー型光導
波路の他方の分岐光導波路２−２に連結して、第２のマ
ッハツエンダー型光導波路４とが形成され、多段のマッ
ハツエンダー型光導波路素子を構成している。An optical waveguide device 20 shown in FIGS. 1 and 2 has a main surface 1A of a substrate 1 made of a material having an electro-optic effect,
A main Mach-Zehnder type optical waveguide 2 is formed, and is also connected to one branch optical waveguide 2-1 of the main Mach-Zehnder type optical waveguide on the main surface 1A of the substrate 1 similarly. A second Mach-Zehnder type optical waveguide 4 is formed by being connected to the optical waveguide 3 and the other branch optical waveguide 2-2 of the main Mach-Zehnder type optical waveguide. Is composed.
【００１７】そして、基板１の主面１上にバッファ層１
２が形成されている。第１のマッハツエンダー型光導波
路３の２本の分岐光導波路３−１及び３−２間の中心II
−II上には、第１の信号電極５が左右対称に形成され、
第２のマッハツエンダー型光導波路４の２本の分岐光導
波路４−１及び４−２間の中心III−III上には、第２の
信号電極６が左右対称に形成されている。信号電極５及
び６の形状及び大きさ、すなわち形態は互いに等しく、
第１のマッハツエンダー型光導波路３及び第２のマッハ
ツエンダー型光導波路４間の中心Ｉ−Ｉに対して左右対
称に位置している。A buffer layer 1 is formed on the main surface 1 of the substrate 1.
2 are formed. Center II between two branch optical waveguides 3-1 and 3-2 of the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3
-II, the first signal electrode 5 is formed bilaterally symmetrically,
The second signal electrode 6 is formed symmetrically on the center III-III between the two branch optical waveguides 4-1 and 4-2 of the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4. The shape and size of the signal electrodes 5 and 6, that is, the forms are equal to each other,
The first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4 are located symmetrically with respect to a center II.
【００１８】光導波路素子２０の長さ方向の中心Ｉ―Ｉ
線上には、第２の接地電極８が左右対称となるように位
置している。そして、第１の信号電極５に対して第２の
接地電極８と対称な位置に第１の接地電極７が形成さ
れ、第２の信号電極６に対して第２の接地電極８と対称
な位置に第３の接地電極９が形成されている。また、第
１の接地電極７、第２の接地電極８、及び第３の接地電
極９は形状及び大きさ、すなわち形態が互いに同じにな
るように形成されている。The lengthwise center II of the optical waveguide element 20
The second ground electrode 8 is located on the line so as to be symmetrical. Then, the first ground electrode 7 is formed at a position symmetrical to the second ground electrode 8 with respect to the first signal electrode 5, and symmetrical to the second ground electrode 8 with respect to the second signal electrode 6. A third ground electrode 9 is formed at the position. Further, the first ground electrode 7, the second ground electrode 8, and the third ground electrode 9 are formed to have the same shape and size, that is, the same shape.
【００１９】第１の接地電極７、第１の信号電極５、及
び第２の接地電極８は、第１のマッハツエンダー型光導
波路３に対する変調用電極を構成し、第２の接地電極
８、第２の信号電極６、及び第３の接地電極９は、第２
のマッハツエンダー型光導波路４に対する変調用電極を
構成する。The first ground electrode 7, the first signal electrode 5, and the second ground electrode 8 constitute a modulation electrode for the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3, and the second ground electrode 8 , The second signal electrode 6 and the third ground electrode 9
A modulation electrode for the Mach-Ender type optical waveguide 4 is formed.
【００２０】以上のように構成された図１及び２に示す
本発明の光導波路素子２０は、第１のマッハツエンダー
型光導波路３及び第２のマッハツエンダー型光導波路４
に対して、信号電極５及び６、並びに第１の接地電極
７、第２の接地電極８、及び第３の接地電極９が左右対
称となっている。The optical waveguide device 20 of the present invention configured as described above and shown in FIGS. 1 and 2 comprises a first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and a second Mach-Zehnder type optical waveguide 4.
In contrast, the signal electrodes 5 and 6, the first ground electrode 7, the second ground electrode 8, and the third ground electrode 9 are bilaterally symmetric.
【００２１】具体的には、第１のマッハツエンダー型光
導波路３において、第１の接地電極７、第１の信号電極
５、及び第２の接地電極８が、２本の分岐光導波路３−
１及び３−２の中心II−IIに対して左右対称に形成され
ており、第２のマッハツエンダー型光導波路４におい
て、第２の接地電極８、第２の信号電極６、及び第３の
接地電極９が、２本の分岐光導波路４−１及び４−２の
中心III−IIIに対して左右対称に形成されている。そし
て、第１のマッハツエンダー型光導波路３及び第２のマ
ッハツエンダー型光導波路４においては、これらの中心
Ｉ−Ｉに対して、第１の接地電極７、第１の信号電極
５、第２の接地電極８、第２の信号電極６、及び第３の
接地電極９が左右対称に形成されている。Specifically, in the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3, the first ground electrode 7, the first signal electrode 5, and the second ground electrode 8 are composed of two branch optical waveguides 3. −
In the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4, the second ground electrode 8, the second signal electrode 6, and the third Is formed symmetrically with respect to the center III-III of the two branch optical waveguides 4-1 and 4-2. In the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4, with respect to the center II, the first ground electrode 7, the first signal electrode 5, The second ground electrode 8, the second signal electrode 6, and the third ground electrode 9 are formed symmetrically.
【００２２】上記のような構成の光導波路素子によれ
ば、変調用電極を構成する各信号電極並びに各接地電極
の下面の形態、すなわち形状及び大きさが第１のマッハ
ツエンダー型光導波路３及び第２のマッハツエンダー型
光導波路４に対して、左右対称に形成されている。この
ため、環境温度が変化した場合においても、第１のマッ
ハツエンダー型光導波路３及び第２のマッハツエンダー
型光導波路４に負荷される応力変化が同一となるため
に、これら光導波路近傍の屈折率変化を均一に行うこと
ができ、動作点シフトの発生を抑制することができる。According to the optical waveguide device having the above-described structure, the shape of the lower surface of each signal electrode and each ground electrode constituting the modulation electrode, that is, the shape and size of the first Mach-Zehnder optical waveguide 3 And the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4 is formed left-right symmetrically. For this reason, even if the environmental temperature changes, the stress changes applied to the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4 become the same, so that the vicinity of these optical waveguides is changed. Can be uniformly changed, and the occurrence of operating point shift can be suppressed.
【００２３】従来においては、上述したような対称性は
全く着目されていなかった。例えば、図１及び２に示す
光導波路素子において、第２の接地電極８が第１のマッ
ハツエンダー型光導波路３及び第２のマッハツエンダー
型光導波路４の中心Ｉ−Ｉからずれていたり、第２の接
地電極８の幅と比較して、第１の接地電極７の幅及び／
又は第３の接地電極９の幅が大きくなるように形成され
ていた。このため、環境温度変化による変調用電極から
の上記応力変化が不均一となり、動作点シフトを生じさ
せていた。Conventionally, the symmetry as described above has not been noticed at all. For example, in the optical waveguide device shown in FIGS. 1 and 2, the second ground electrode 8 is deviated from the center II of the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4. , The width of the first ground electrode 7 and / or the width of the second ground electrode 8.
Alternatively, the third ground electrode 9 is formed so as to have a large width. For this reason, the above-mentioned change in stress from the modulation electrode due to a change in environmental temperature becomes non-uniform, causing an operating point shift.
【００２４】これに対して本発明は、上述したような変
調用電極とマッハツエンダー型光導波路との対称性に着
目し、これを実現することによって、従来生じていたよ
うな問題を回避することができるものである。On the other hand, the present invention focuses on the symmetry between the modulation electrode and the Mach-Zehnder type optical waveguide as described above and realizes this, thereby avoiding the problems that have conventionally occurred. Is what you can do.
【００２５】図３は、本発明の光導波路素子の好ましい
態様の他の例を示す平面図である。図３に示す光導波路
素子４０は、電気光学効果を有する材料からなる基板２
１上に複数のマッハツエンダー型光導波路２２、２３及
び２４が並列に形成されている。そして、各光導波路に
対して、信号電極２５及び接地電極２７、２８、信号電
極２６及び接地電極２９、３０、信号電極２７及び接地
電極３１、３２が設けられている。FIG. 3 is a plan view showing another preferred embodiment of the optical waveguide device of the present invention. The optical waveguide element 40 shown in FIG. 3 is a substrate 2 made of a material having an electro-optical effect.
A plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides 22, 23 and 24 are formed in parallel on one. Further, a signal electrode 25 and ground electrodes 27 and 28, a signal electrode 26 and ground electrodes 29 and 30, a signal electrode 27 and ground electrodes 31, 32 are provided for each optical waveguide.
【００２６】信号電極２５、２６、及び２７は、対応す
る各マッハツエンダー型光導波路２２、２３、及び２４
の分岐光導波路２２−１及び２２−２間、２３−１及び
２３−２間、並びに２４−１及び２４−２間の中心Ｉ
Ｖ、Ｖ及びＶＩ上に位置している。そして、接地電極２
７及び２８、２９及び３０、並びに３１及び３２は、中
心ＩＶ、Ｖ及びＶＩに対して左右対称の位置に形成され
ている。The signal electrodes 25, 26, and 27 are respectively connected to the corresponding Mach-Zehnder type optical waveguides 22, 23, and 24.
Center I between the branched optical waveguides 22-1 and 22-2, 23-1 and 23-2, and 24-1 and 24-2
V, V and VI. And the ground electrode 2
7 and 28, 29 and 30 and 31 and 32 are formed at symmetrical positions with respect to the centers IV, V and VI.
【００２７】また、信号電極２６は、光導波路の配列方
向の中心Ｖ上に位置するとともに、信号電極２５及び２
７は、中心Ｖに対して左右対称の位置に形成されてい
る。さらに、接地電極２９及び３０、２８及び３１、並
びに２７及び３２は、中心Ｖに対して左右対称に位置し
ている。すなわち、信号電極及び接地電極からなる各変
調用電極は、各光導波路の分岐光導波路間の中心に対し
て左右対称に形成されるともに、全体としては、光導波
路の配列方向の中心に対して左右対称となるように形成
されている。したがって、上記同様に、環境温度が変化
した場合においても、光導波路近傍の屈折率変化が均一
となり、動作点シフトの発生が効果的に抑制される。The signal electrode 26 is located on the center V in the direction of arrangement of the optical waveguides.
Reference numeral 7 is formed at a position symmetrical with respect to the center V. Further, the ground electrodes 29 and 30, 28 and 31, and 27 and 32 are located symmetrically with respect to the center V. That is, each modulation electrode including the signal electrode and the ground electrode is formed symmetrically with respect to the center between the branch optical waveguides of each optical waveguide, and as a whole, with respect to the center in the arrangement direction of the optical waveguides. It is formed so as to be symmetrical. Therefore, as described above, even when the environmental temperature changes, the change in the refractive index near the optical waveguide becomes uniform, and the occurrence of the operating point shift is effectively suppressed.
【００２８】また、上述したように、動作点シフト抑制
の効果は、図３に示すような３つの光導波路及びこれら
に対応する変調用電極が形成されてなる光導波路素子、
並びに４つ以上の光導波路及びこれらに対応する変調用
電極が形成されてなる光導波路素子に対して本発明を適
用することによって、顕著に発現される。Further, as described above, the effect of suppressing the shift of the operating point is achieved by the three optical waveguides as shown in FIG. 3 and the optical waveguide element having the corresponding modulation electrodes formed thereon.
In addition, the present invention is remarkably exhibited by applying the present invention to an optical waveguide element having four or more optical waveguides and modulation electrodes corresponding thereto.
【００２９】本発明の光導波路素子において、基板は、
電気光学効果を有する材料から構成されることが必要で
あり、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸
リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ラン
タン（ＰＬＺＴ）などの強誘電体材料を例示することが
できる。そして、これら材料のＸカット板、Ｙカット板
及びＺカット板のいずれをも用いることができる。ま
た、光導波路はＴｉ拡散法やプロトン交換法など公知の
方法によって形成することができる。In the optical waveguide device of the present invention, the substrate is
It is necessary to be composed of a material having an electro-optical effect, and examples of the ferroelectric material include lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), and lead lanthanum zirconate titanate (PLZT). be able to. Then, any of the X-cut plate, Y-cut plate and Z-cut plate of these materials can be used. The optical waveguide can be formed by a known method such as a Ti diffusion method or a proton exchange method.
【００３０】さらに、信号電極及び接地電極には、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの導電性に富む材料から真空蒸着法
及びスパッタリング法などの公知の成膜法とメッキ法な
どを併用することによって形成することができる。Further, the signal electrode and the ground electrode have A
It can be formed from a highly conductive material such as u, Ag, or Cu by using a known film forming method such as a vacuum evaporation method and a sputtering method in combination with a plating method.
【００３１】[0031]
【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１及び２に示すよう
な光導波路素子２０を作製した。ニオブ酸リチウム単結
晶のＺカット板を基板１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１内部へ拡散し、主マッハツエンダー型
光導波路２、第１のマッハツエンダー型光導波路３、及
び第２のマッハツエンダー型光導波路４を作製した。次
いで、基板１上に酸化シリコンからなるバッファ層１２
を厚さ１．０μｍに形成した。The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example) In this example, an optical waveguide device 20 as shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured. Using a Z-cut plate of lithium niobate single crystal as the substrate 1, a Mach-Zehnder type optical waveguide pattern was formed on the substrate using a photoresist. Next, titanium was deposited on this pattern by an evaporation method. After that, the whole board is 950-
By heating at 1050 ° C. for 10 to 20 hours, the titanium is diffused into the substrate 1 and the main Mach-Zehnder type optical waveguide 2, the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3, and the second Mach-Zehnder type optical waveguide 3 are made. The optical waveguide 4 was manufactured. Next, a buffer layer 12 made of silicon oxide is formed on the substrate 1.
Was formed to a thickness of 1.0 μm.
【００３２】その後、所定のマスクを用い、蒸着法及び
メッキ法を併用することによって金（Ａｕ）からなる第
１の信号電極５及び第２の信号電極６を厚さ２５μｍ、
幅１５μｍに形成するとともに、第１の接地電極７、第
２の接地電極８、及び第３の接地電極９を厚さ２５μ
ｍ、幅１２５μｍに形成した。その後、このようにして
作製した光導波路素子２０の主マッハツエンダー型光導
波路２の入出力口に光ファイバを接続し、温度を０〜７
０℃に変化させた時の動作点シフトを調べた。その結
果、前記動作点シフトは１Ｖ以内であった。Thereafter, the first signal electrode 5 and the second signal electrode 6 made of gold (Au) are formed to have a thickness of 25 μm by using a predetermined mask and using a vapor deposition method and a plating method together.
The first ground electrode 7, the second ground electrode 8, and the third ground electrode 9 are formed to have a thickness of 15 μm and a thickness of 15 μm.
m and a width of 125 μm. After that, an optical fiber was connected to the input / output port of the main Mach-Zehnder type optical waveguide 2 of the optical waveguide device 20 manufactured in this way, and the temperature was set to 0-7.
The operating point shift when changing to 0 ° C. was examined. As a result, the operating point shift was within 1V.
【００３３】（比較例）本比較例においては、上記実施
例において、第２の接地電極８の幅１２５μｍに対し
て、第１の接地電極７の幅及び第３の接地電極９の幅を
それぞれ５５０μｍとした。上記同様にして、このよう
にして得た光導波路素子の主マッハツエンダー型光導波
路素子の入出力口に光ファイバを接続し、温度を０〜７
０℃に変化させたところ、動作点シフトは４Ｖであっ
た。以上実施例及び比較例から明らかなように、本発明
にしたがって得た光導波路素子は動作点シフトが小さ
く、高い信頼性を有することが分かる。(Comparative Example) In this comparative example, the width of the first ground electrode 7 and the width of the third ground electrode 9 are each set to 125 μm in the above-described embodiment with respect to the width of the second ground electrode 8. It was 550 μm. In the same manner as described above, an optical fiber was connected to the input / output port of the main Mach-Zehnder type optical waveguide device of the optical waveguide device thus obtained, and the temperature was set to 0 to 7
When the temperature was changed to 0 ° C., the operating point shift was 4V. As is clear from the above examples and comparative examples, it is understood that the optical waveguide device obtained according to the present invention has a small operating point shift and high reliability.
【００３４】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。例えば、図１及び２に示す第１のマッハツエンダー
型光導波路３及び／又は第２のマッハツエンダー型光導
波路４の各分岐光導波路に連結させて、追加のマッハツ
エンダー型光導波路を設け、この光導波路に対する変調
用電極に対して本発明の対称性を付与することもでき
る。すなわち、上述した２段のマッハツエンダー型光導
波路素子のみでなく、３段以上のマッハツエンダー型光
導波路素子に対しても適用することができる。The present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the above-described contents, and may be any form within the scope of the present invention. Deformation and modification are possible. For example, an additional Mach-Zehnder type optical waveguide is connected to each branch optical waveguide of the first Mach-Zehnder type optical waveguide 3 and / or the second Mach-Zehnder type optical waveguide 4 shown in FIGS. It is also possible to provide the modulation electrode for the optical waveguide with the symmetry of the present invention. That is, the present invention can be applied not only to the above-described two-stage Mach-Zehnder type optical waveguide device but also to three or more-stage Mach-Zehnder type optical waveguide devices.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環境温度が変化した場合においても動作点シフトを抑制
し、高い信頼性を有する多段のマッハツエンダー型光導
波路素子を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a multi-stage Mach-Zehnder type optical waveguide element that suppresses the shift of the operating point even when the environmental temperature changes and has high reliability.
【図１】 本発明の光導波路素子の一例を示す平面図で
ある。FIG. 1 is a plan view showing an example of an optical waveguide device of the present invention.
【図２】 図１に示す光導波路素子をＡ−Ａ線に沿って
切った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical waveguide device shown in FIG. 1 taken along line AA.
【図３】 本発明の光導波路素子の他の例を示す平面図
である。FIG. 3 is a plan view showing another example of the optical waveguide device of the present invention.
１ 基板 ２ 主マッハツエンダー型光導波路 ３ 第１のマッハツエンダー型光導波路 ３−１、３−２ 第１のマッハツエンダー型光導波路の
分岐光導波路 ４ 第２のマッハツエンダー型光導波路 ４−１、４−２ 第２のマッハツエンダー型光導波路の
分岐光導波路 ５ 第１の信号電極 ６ 第２の信号電極 ７ 第１の接地電極 ８ 第２の接地電極 ９ 第３の接地電極 １２ バッファ層 ２０ 光導波路素子 ２１ 基板 ２２、２３、２４ マッハツエンダー型光導波路 ２２−１、２２−１、２３−１、２３−２、２４−１、
２４−２ 分岐光導波路 ２５、２６、２７ 信号電極 ２７、２８、２９、３０、３１、３２ 接地電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Main Mach-Zehnder type optical waveguide 3 First Mach-Zehnder type optical waveguide 3-1 and 3-2 Branched optical waveguide of first Mach-Zehnder type optical waveguide 4 Second Mach-Zehnder type optical waveguide 4-1 and 4-2 Branch optical waveguide of second Mach-Zehnder type optical waveguide 5 First signal electrode 6 Second signal electrode 7 First ground electrode 8 Second ground electrode 9 Third ground electrode 12 Buffer layer 20 Optical waveguide element 21 Substrate 22, 23, 24 Mach-Zehnder type optical waveguide 22-1, 22-1, 23-1, 23-2, 24-1,
24-2 Branched Optical Waveguide 25, 26, 27 Signal Electrode 27, 28, 29, 30, 31, 32 Ground Electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 LA12 NA02 RA08 TA00 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05 DA03 EA05 EB02 EB05 EB15 HA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H047 LA12 NA02 RA08 TA00 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05 DA03 EA05 EB02 EB05 EB15 HA13
Claims (4)
と、この基板の主面に形成された複数のマッハツエンダ
ー型光導波路と、これら複数のマッハツエンダー型光導
波路のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のマッハ
ツエンダー型光導波路を導波する光波を変調するための
複数の変調用電極とを具えた光導波路素子であって、 各変調用電極の下面の形態が、対応する各マッハツエン
ダー型光導波路の分岐光導波路間の中心に対してほぼ左
右対称であるとともに、前記複数の変調用電極の下面の
形態が、前記複数のマッハツエンダー型光導波路の配列
方向の中心に対してほぼ左右対称であることを特徴とす
る、光導波路素子。1. A substrate made of a material having an electro-optic effect, a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides formed on a main surface of the substrate, and a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides respectively corresponding to the plurality of Mach-Zehnder optical waveguides. A plurality of modulation electrodes for modulating light waves guided through the plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides, wherein the lower surface of each modulation electrode has a corresponding shape. Each Mach-Ender type optical waveguide is substantially symmetrical with respect to the center between the branch optical waveguides, and the shape of the lower surface of the plurality of modulation electrodes is the center of the arrangement direction of the plurality of Mach-Ender type optical waveguides. An optical waveguide device, which is substantially symmetrical with respect to the optical waveguide.
同一の形態を有することを特徴とする、請求項１に記載
の光導波路素子。2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the plurality of modulation electrodes have substantially the same form.
と、この基板の主面に形成された主マッハツエンダー型
光導波路と、前記基板の前記主面に形成され、前記主マ
ッハツエンダー型光導波路の一方の分岐光導波路に連結
した第１のマッハツエンダー型光導波路と、前記基板の
前記主面に形成され、前記主マッハツエンダー型光導波
路の他方の分岐光導波路に連結するとともに、前記第１
のマッハツエンダー型光導波路と平行に配置された第２
のマッハツエンダー型光導波路と、前記第１のマッハツ
エンダー型光導波路を導波する光波を変調するための第
１の変調用電極と、前記第２のマッハツエンダー型光導
波路を導波する光波を変調するための第２の変調用電極
とを具えた光導波路素子であって、 前記第１の変調用電極の下面の形態が、前記第１のマッ
ハツエンダー型光導波路を構成する２本の分岐光導波路
の中心に対して左右対称であるとともに、前記第２の変
調用電極の下面の形態が、前記第２のマッハツエンダー
型光導波路を構成する２本の分岐光導波路の中心に対し
て左右対称であり、前記第１の変調用電極の前記下面の
形態及び前記第２の変調用電極の前記下面の形態は、前
記第１のマッハツエンダー型光導波路及び前記第２のマ
ッハツエンダー型光導波路間の中心に対して左右対称で
あることを特徴とする、光導波路素子。3. A substrate made of a material having an electro-optical effect, a main Mach-Zehnder type optical waveguide formed on a main surface of the substrate, and a main Mach-Zehnder type optical waveguide formed on the main surface of the substrate. A first Mach-Zehnder optical waveguide connected to one branch optical waveguide of the optical waveguide; and a first Mach-Zehnder optical waveguide formed on the main surface of the substrate and connected to the other branch optical waveguide of the main Mach-Zehnder optical waveguide. , The first
Of the second Mach-Zehnder type optical waveguide
A first Mach-Zehnder type optical waveguide, a first modulation electrode for modulating a light wave guided through the first Mach-Zehnder type optical waveguide, and a waveguide through the second Mach-Zehnder type optical waveguide. And a second modulation electrode for modulating the light wave to be emitted, wherein the form of the lower surface of the first modulation electrode constitutes the first Mach-Zehnder optical waveguide. The two branch optical waveguides are bilaterally symmetrical with respect to the center, and the shape of the lower surface of the second modulation electrode is the same as that of the two branch optical waveguides constituting the second Mach-Zehnder optical waveguide. The shape of the lower surface of the first modulation electrode and the shape of the lower surface of the second modulation electrode are symmetrical with respect to the center, and the first Mach-Zehnder optical waveguide and the second In the center between Mach-Zehnder optical waveguides An optical waveguide element characterized by being symmetrical to the left and right.
１のマッハツエンダー型光導波路を構成する２本の分岐
光導波路の中心に対して左右対称であるとともに、前記
第２の変調用電極の形態が、前記第２のマッハツエンダ
ー型光導波路を構成する２本の分岐光導波路の中心に対
して左右対称であり、前記第１の変調用電極の形態及び
前記第２の変調用電極の形態が、前記第１のマッハツエ
ンダー型光導波路及び前記第２のマッハツエンダー型光
導波路間の中心に対して左右対称であることを特徴とす
る、請求項３に記載の光導波路素子。4. The configuration of the first modulation electrode is symmetrical with respect to the center of two branch optical waveguides constituting the first Mach-Zehnder type optical waveguide, and the second modulation electrode has a second symmetry. The form of the modulation electrode is symmetrical with respect to the center of the two branch optical waveguides constituting the second Mach-Zehnder type optical waveguide, and the form of the first modulation electrode and the second The modulating electrode is symmetrical with respect to the center between the first Mach-Zehnder type optical waveguide and the second Mach-Zehnder type optical waveguide. Optical waveguide device.
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