JP2005274889A - Optical waveguide device - Google Patents

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Kenji Aoki
謙治 青木
Jungo Kondo
順悟 近藤
Atsuo Kondo
厚男 近藤
Osamu Mitomi
修 三冨
Tsutomu Mori
務 森
Tetsuya Ejiri
哲也 江尻
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an optical waveguide device from having a ripple in a high-frequency characteristic (S<SB>21</SB>). <P>SOLUTION: An optical waveguide 1 is equipped with a substrate main body 1 made of an electrooptic material, an optical waveguide 6, a signal electrode 4 for applying an electric signal to the optical waveguide 6, a 1st ground electrode 3A, and a 2nd ground electrode 3B. An electric connection member 7 which electrically connects the 1st ground electrode 3A and 2nd ground electrode 3B together is provided so as to pass on the optical waveguide 6. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、進行波型光変調器等の光導波路デバイスに関するものである。   The present invention relates to an optical waveguide device such as a traveling wave optical modulator.

本出願人は、特許文献1、2において、進行波形光変調器の基板の光導波路の下に肉薄部分を設け、この肉薄部分の厚さを例えば10μm以下に薄くすることを開示した。これによって、酸化珪素からなるバッファ層を形成することなしに高速光変調が可能であるし、駆動電圧Vπと電極の長さLとの積(Vπ・L)を小さくできるので、有利である。
特開平10−133159号公報 特開2002−169133号公報
In the patent documents 1 and 2, the present applicant has disclosed that a thin portion is provided under the optical waveguide of the substrate of the traveling wave optical modulator, and the thickness of the thin portion is reduced to, for example, 10 μm or less. This is advantageous because high-speed optical modulation is possible without forming a buffer layer made of silicon oxide, and the product (Vπ · L) of the drive voltage Vπ and the electrode length L can be reduced.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-133159 JP 2002-169133 A

特許文献1、2に記載のような進行波形光変調器においては、例えばニオブ酸リチウム単結晶のX板上にCPW(コプレーナ型)電極およびマッハツェンダー型の光導波路を形成し、光導波路の各分岐部に対して同様の電界を印加すると共に電極相互作用長を等しくし、これによって0チャープ特性の光変調器を得る。   In the traveling waveform optical modulators described in Patent Documents 1 and 2, for example, a CPW (coplanar type) electrode and a Mach-Zehnder type optical waveguide are formed on an X plate of a lithium niobate single crystal, and each of the optical waveguides is formed. A similar electric field is applied to the branch portion and the electrode interaction length is made equal, thereby obtaining an optical modulator with zero chirp characteristics.

しかし、実際の光伝送システムにおいては、X板やY板を基板として用いた光変調器についても、所定のチャープ量をもたせることが有利な場合がある。しかし、電気光学結晶のX板やY板を基板として用いた光変調器について、このような所定のチャープ量をもたせることは、これまで検討されてこなかった。   However, in an actual optical transmission system, it may be advantageous to provide a predetermined chirp amount even for an optical modulator using an X plate or a Y plate as a substrate. However, it has not been studied so far that an optical modulator using an electro-optic crystal X-plate or Y-plate as a substrate has such a predetermined chirp amount.

これに対して、本出願人は、特許文献3において、複数の接地電極を設け、信号電極と各接地電極との間の各電極ギャップの幅を異ならせることを開示した。このように、一方の電極ギャップの幅と他方の電極ギャップの幅とを異ならせると、各電極ギャップ下に配置されている各分岐部における電界強度も異なるようになり、チャープ特性が得られる。
特願2003−324373
On the other hand, the present applicant disclosed in Patent Document 3 that a plurality of ground electrodes are provided, and the width of each electrode gap between the signal electrode and each ground electrode is made different. Thus, when the width of one electrode gap and the width of the other electrode gap are made different, the electric field strength at each branch portion arranged under each electrode gap also becomes different, and a chirp characteristic is obtained.
Japanese Patent Application No. 2003-324373

しかし、従来の光変調器、特にこのように電極ギャップを非対称構造としたチャープ型変調器においては、高周波特性(S21)にリップルが生じるという問題があることが判明してきた。これは、電極構造が非対称であるために、CPWモード以外のモードも励振されてしまい、モード同士が互いに干渉を起こすことが理由であることがわかった。   However, it has been found that a conventional optical modulator, particularly a chirped modulator having an electrode gap with an asymmetric structure as described above, has a problem that a ripple occurs in the high frequency characteristics (S21). It was found that the reason is that modes other than the CPW mode are excited because the electrode structure is asymmetric, and the modes interfere with each other.

本発明の課題は、光導波路デバイスにおいて、高周波特性(S21)にリップルが生ずるのを防止することである。   An object of the present invention is to prevent ripples from occurring in the high-frequency characteristics (S21) in an optical waveguide device.

第一の態様に係る発明は、電気光学材料からなる基板本体、光導波路、および光導波路に電気信号を印加するための信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えている光導波路デバイスであって、第一の接地電極と第二の接地電極とを電気的に接続する電気接続部材が光導波路と信号電極の上を通過するように設けられていることを特徴とする。   The invention according to the first aspect includes a substrate body made of an electro-optic material, an optical waveguide, and an optical waveguide including a signal electrode for applying an electrical signal to the optical waveguide, a first ground electrode, and a second ground electrode. In the waveguide device, an electrical connection member that electrically connects the first ground electrode and the second ground electrode is provided so as to pass over the optical waveguide and the signal electrode.

また、第二の態様に係る発明は、電気光学材料からなる基板本体、光導波路、および光導波路に電気信号を印加するための信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えている光導波路デバイスであって、信号電極と第一の接地電極との間の第一のギャップの幅と、信号電極と第二の接地電極との間の第二のギャップの幅とが異なっており、光導波路デバイスを固定するための筐体に対して第一の接地電極と第二の接地電極との少なくとも一方を接続するための電気接続部材を備えていることを特徴とする。   The invention according to the second aspect includes a substrate body made of an electro-optic material, an optical waveguide, and a signal electrode for applying an electrical signal to the optical waveguide, a first ground electrode, and a second ground electrode. An optical waveguide device, wherein the width of the first gap between the signal electrode and the first ground electrode is different from the width of the second gap between the signal electrode and the second ground electrode. And an electrical connection member for connecting at least one of the first ground electrode and the second ground electrode to a housing for fixing the optical waveguide device.

第一の態様に係る発明においては、一対の接地電極を、光導波路側で直接電気的に接続することによって、両側の接地電極が高周波においても等電位になり前記した不要モード放射によるS21特性のリップルを抑圧できることを見いだした。この、電気接続部材でCPWモードが選択的に通過されるようになり、CPWモード以外の不要モードは電気接続部材で反射されるようになるものと考えられる。電気接続部材の個数を増やせば、不要モードの共振器長が短くなり、不要モードによる共振周波数が高くなる。このため、不要モードによるリップルを利用周波数よりも高い周波数へ移動することが可能となるものと考えられる。 In the invention according to the first aspect, by directly electrically connecting a pair of ground electrodes on the optical waveguide side, the ground electrodes on both sides become equipotential even at a high frequency, so that the S 21 characteristic due to the unwanted mode radiation described above is obtained. I found out that I could suppress the ripple. It is considered that the CPW mode is selectively passed by the electrical connection member, and unnecessary modes other than the CPW mode are reflected by the electrical connection member. If the number of electrical connection members is increased, the resonator length of the unnecessary mode is shortened, and the resonance frequency due to the unnecessary mode is increased. For this reason, it is considered that the ripple due to the unnecessary mode can be moved to a frequency higher than the use frequency.

第二の態様に係る発明によれば、変調器チップの接地電極と導電性筐体(パッケージ)とをワイヤーや金属箔で結線することによって、第一の態様と同様に一対の接地電極が等電位になることでCPWモードのみ選択的に励振されるようになり、結果としてS21特性のリップルが低減される。 According to the second aspect of the invention, by connecting the ground electrode of the modulator chip and the conductive casing (package) with a wire or metal foil, a pair of ground electrodes are formed in the same manner as in the first aspect. come to be selectively excited only CPW mode to become a potential ripple S 21 characteristics are reduced as a result.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る光導波路デバイス1を概略的に示す平面図であり、図2は、図1の光導波路デバイス1の横断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a plan view schematically showing an optical waveguide device 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical waveguide device 1 of FIG.

本例の光導波路デバイス1は基板本体2を備えている。基板本体2は、別体の図示しない支持基板に対して接着されていてもよい。本例では、基板本体2は平板形状をしているが、この形状は平板に限定されない。基板本体2の一方の主面2a上には、所定の接地電極3A、3Bおよび信号電極4が形成されている。本例では、いわゆるコプレーナ型(Coplanar
waveguide:CPW電極)の電極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定されない。本例では、隣接する信号電極4と接地電極3Aとのギャップ5A、信号電極4と接地電極3Bとのギャップ5Bに、それぞれ分岐光導波路6a、6bが形成されており,各光導波路6a、6bに対して略水平方向に信号電圧を印加するようになっている。光導波路6は、平面的に見ると、いわゆるマッハツェンダー型の光導波路を構成している。
The optical waveguide device 1 of this example includes a substrate body 2. The substrate body 2 may be bonded to a separate support substrate (not shown). In this example, the substrate body 2 has a flat plate shape, but this shape is not limited to a flat plate. On one main surface 2a of the substrate body 2, predetermined ground electrodes 3A, 3B and a signal electrode 4 are formed. In this example, the so-called coplanar type (Coplanar type)
The electrode arrangement of “waveguide: CPW electrode” is adopted, but the arrangement form of the electrodes is not particularly limited. In this example, branch optical waveguides 6a and 6b are formed in a gap 5A between the adjacent signal electrode 4 and the ground electrode 3A and a gap 5B between the signal electrode 4 and the ground electrode 3B, respectively. In contrast, a signal voltage is applied in a substantially horizontal direction. The optical waveguide 6 constitutes a so-called Mach-Zehnder type optical waveguide in plan view.

ここで、本例の光導波路デバイス1においては、第一のギャップ5Aの幅WAが、第二のギャップ5Bの幅WBよりも小さく、これによって所定のチャープ特性を実現している。このように、ギャップ5Aと5Bとの幅が異なる場合には、前述したS21特性のリップルが特に発生しやすい。 Here, in the optical waveguide device 1 of the present example, the width WA of the first gap 5A is smaller than the width WB of the second gap 5B, thereby realizing a predetermined chirp characteristic. Thus, if the width of the gap 5A and 5B are different, the ripple of the S 21 characteristics are particularly likely to occur as described above.

ここで、本発明に従い、第一の接地電極3Aと第二の接地電極3Bとを電気接続部材7によって結線する。この電気接続部材7は光導波路6の上を通過する。このように、光導波路の上を通過し、横切るような電気接続部材によって、一対の接地電極を結線し、電気的に接続することは類例がない。   Here, according to the present invention, the first ground electrode 3 </ b> A and the second ground electrode 3 </ b> B are connected by the electrical connection member 7. The electrical connection member 7 passes over the optical waveguide 6. In this way, it is unparalleled to connect and electrically connect a pair of ground electrodes with an electrical connection member that passes over and crosses the optical waveguide.

電気接続部材7は特に限定されないが、ボンディングワイヤや金属箔が特に好ましい。ボンディングワイヤや金属箔の材質は限定されないが、導電性材料である必要があり、また柔軟性ないし可撓性を有する材料であることが好ましい。この観点からは、金めっき付銅、金めっき付ニッケル、ニッケル、アルミニウム、金、銅、カーボン、銀が好ましい。   The electrical connection member 7 is not particularly limited, but a bonding wire or a metal foil is particularly preferable. The material of the bonding wire or the metal foil is not limited, but it needs to be a conductive material, and is preferably a material having flexibility or flexibility. From this viewpoint, copper with gold plating, nickel with gold plating, nickel, aluminum, gold, copper, carbon, and silver are preferable.

ボンディングワイヤや金属箔の接地電極への接合方法は限定されないが、超音波ボンディング、スポット溶接、導電性接着剤、半田付けが好ましい。   The bonding method of the bonding wire or metal foil to the ground electrode is not limited, but ultrasonic bonding, spot welding, conductive adhesive, and soldering are preferable.

また、電気接続部材7を複数個設けることが好ましく、これによって共振器長を一層短くし、リップルが生ずる周波数を一層高周波側へとシフトさせることができる。この観点からは、隣接する電気接続部材7の間隔は相互作用電極長の半分以下とすることが好ましく、例えば10Gbps用変調器では10mm以下とすることが更に好ましい。必要な帯域は変調周波数によって異なるために、変調周波数が低い場合はこれより長い間隔で電気接続部材7を設けてもよい。   Also, it is preferable to provide a plurality of electrical connection members 7, whereby the resonator length can be further shortened, and the frequency at which the ripple is generated can be shifted to the higher frequency side. From this point of view, the interval between the adjacent electrical connection members 7 is preferably less than half of the length of the interaction electrode. For example, in a 10 Gbps modulator, it is more preferably 10 mm or less. Since the necessary band varies depending on the modulation frequency, when the modulation frequency is low, the electrical connecting members 7 may be provided at longer intervals.

好ましくは、第一のギャップ5Aの幅WAと第二のギャップ5Bの幅WBとは異なっている。この観点からは、WA/WBは、0.7以下であることが好ましく、0.4以下であることが更に好ましい。   Preferably, the width WA of the first gap 5A is different from the width WB of the second gap 5B. From this viewpoint, WA / WB is preferably 0.7 or less, and more preferably 0.4 or less.

図3は第二の態様に係る発明の実施例を示し、光導波路デバイス11を筐体8に取り付けた状態を示す平面図である。図4は、図3の光導波路デバイス11および筐体8の横断面図である。   FIG. 3 is a plan view showing a state in which the optical waveguide device 11 is attached to the housing 8 according to an embodiment of the invention according to the second aspect. 4 is a cross-sectional view of the optical waveguide device 11 and the housing 8 of FIG.

本例の光導波路デバイス11は基板本体2を備えている。基板本体2は、別体の図示しない支持基板に対して接着されていてもよい。本例では、基板本体2は平板形状をしているが、この形状は平板に限定されない。基板本体2の一方の主面2a上には、所定の接地電極3A、3Bおよび信号電極4が形成されている。本例では、いわゆるコプレーナ型(Coplanar
waveguide:CPW電極)の電極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定されない。本例では、隣接する信号電極4と接地電極3Aとのギャップ5A、信号電極4と接地電極3Bとのギャップ5Bに、それぞれ分岐光導波路6a、6bが形成されており,各光導波路6a、6bに対して略水平方向に信号電圧を印加するようになっている。光導波路6は、平面的に見ると、いわゆるマッハツェンダー型の光導波路を構成している。
The optical waveguide device 11 of this example includes a substrate body 2. The substrate body 2 may be bonded to a separate support substrate (not shown). In this example, the substrate body 2 has a flat plate shape, but this shape is not limited to a flat plate. On one main surface 2a of the substrate body 2, predetermined ground electrodes 3A, 3B and a signal electrode 4 are formed. In this example, the so-called coplanar type (Coplanar type)
The electrode arrangement of “waveguide: CPW electrode” is adopted, but the arrangement form of the electrodes is not particularly limited. In this example, branch optical waveguides 6a and 6b are formed in a gap 5A between the adjacent signal electrode 4 and the ground electrode 3A and a gap 5B between the signal electrode 4 and the ground electrode 3B, respectively. In contrast, a signal voltage is applied in a substantially horizontal direction. The optical waveguide 6 constitutes a so-called Mach-Zehnder type optical waveguide in plan view.

基板本体2の底面2cを筐体8の内部9内に入れ、筐体8の底部8b上に載置し、固定する。この状態で、光導波路11の基板本体2の側面2bは筐体8の側壁8aに対向する。そして、第一の接地電極3Aを電気接続部材10Aによって筐体8の側壁8aに対して電気的に接続し、第二の接地電極3Bを電気接続部材10Bによって筐体8の側壁8aに対して電気的に接続する。   The bottom surface 2c of the substrate body 2 is placed in the inside 9 of the housing 8, and placed on the bottom 8b of the housing 8 and fixed. In this state, the side surface 2 b of the substrate body 2 of the optical waveguide 11 faces the side wall 8 a of the housing 8. Then, the first ground electrode 3A is electrically connected to the side wall 8a of the housing 8 by the electrical connecting member 10A, and the second ground electrode 3B is connected to the side wall 8a of the housing 8 by the electrical connecting member 10B. Connect electrically.

電気接続部材10A、10Bの具体的材質は特に限定されないが、ボンディングワイヤや金属箔が特に好ましい。ボンディングワイヤや金属箔の材質は限定されないが、導電性材料である必要があり,また柔軟性ないし可撓性を有する材料であることが好ましい。この観点からは、金めっき付銅、金めっき付ニッケル、ニッケル、アルミニウム、金、銅、カーボン、銀が好ましい。   Specific materials for the electrical connection members 10A and 10B are not particularly limited, but bonding wires and metal foils are particularly preferable. The material of the bonding wire or the metal foil is not limited, but it needs to be a conductive material, and is preferably a material having flexibility or flexibility. From this viewpoint, copper with gold plating, nickel with gold plating, nickel, aluminum, gold, copper, carbon, and silver are preferable.

ボンディングワイヤや金属箔の接地電極および筐体8への接合方法は限定されないが、超音波ボンディング、スポット溶接、銀ペースト、導電性接着剤、半田付けが好ましい。   The bonding method of the bonding wire or metal foil to the ground electrode and the housing 8 is not limited, but ultrasonic bonding, spot welding, silver paste, conductive adhesive, and soldering are preferable.

また、電気接続部材10A、10Bを、それぞれ、複数個設けることが好ましく、これによって共振器長を一層短くし、リップルが生ずる周波数を一層高周波側へとシフトさせ得る。この観点からは、隣接する電気接続部材10A、10Bの間隔は相互作用電極長の半分以下とすることが好ましく、10Gbps用の場合で10mm以下とすることが更に好ましい。必要な帯域は変調周波数によって異なるために、変調周波数が低い場合はこれよりも長い間隔で電気接続部材7を設けてもよい。   In addition, it is preferable to provide a plurality of electrical connection members 10A and 10B, respectively, whereby the resonator length can be further shortened, and the frequency at which the ripple is generated can be shifted to the higher frequency side. From this point of view, the distance between the adjacent electrical connection members 10A and 10B is preferably less than or equal to half the interaction electrode length, and more preferably 10 mm or less in the case of 10 Gbps. Since the necessary band varies depending on the modulation frequency, when the modulation frequency is low, the electrical connection members 7 may be provided at longer intervals.

第二の態様に係る発明においては、第一のギャップ5Aの幅WAと第二のギャップ5Bの幅WBとは異なっている。この観点からは、WA/WBは、0.7以下であることが好ましく、0.4以下であることが更に好ましい。   In the invention according to the second aspect, the width WA of the first gap 5A is different from the width WB of the second gap 5B. From this viewpoint, WA / WB is preferably 0.7 or less, and more preferably 0.4 or less.

以下、第一、第二の態様に係る発明の好適な実施形態について更に述べる。
光導波路基板を構成する基板本体は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、KTP、GaAs及び水晶などを例示することができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the invention according to the first and second aspects will be further described.
The substrate body constituting the optical waveguide substrate is made of a ferroelectric electro-optic material, preferably a single crystal. Such a crystal is not particularly limited as long as it can modulate light. Examples thereof include lithium niobate, lithium tantalate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution, potassium lithium niobate, KTP, GaAs, and quartz. it can.

電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料から構成することができる。   The electrode is not particularly limited as long as it is a material having low resistance and excellent impedance characteristics, and can be composed of a material such as gold, silver, or copper.

基板本体の表面と信号電極、接地電極との間にはバッファ層を設けることができる。バッファ層は、酸化シリコン、弗化マグネシウム、窒化珪素、及びアルミナなどの公知の材料を使用することができる。   A buffer layer can be provided between the surface of the substrate body and the signal electrode and the ground electrode. A known material such as silicon oxide, magnesium fluoride, silicon nitride, and alumina can be used for the buffer layer.

好適な実施形態においては、光導波路は、基板本体の一方の主面側に形成されている。光導波路は、基板本体の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。電極は、基板本体の一方の主面側に設けられているが、基板本体の一方の主面に直接形成されていてよく、バッファ層の上に形成されていてよい。   In a preferred embodiment, the optical waveguide is formed on one main surface side of the substrate body. The optical waveguide may be an optical waveguide formed inside the substrate body by an internal diffusion method or an ion exchange method, such as a titanium diffusion optical waveguide or a proton exchange optical waveguide. The electrode is provided on one main surface side of the substrate body, but may be directly formed on one main surface of the substrate body or may be formed on the buffer layer.

好適な実施形態においては、光導波路基板の厚さを200μm以下とし、更に好ましくは100μm以下とする。また、光導波路基板に凹部を設ける場合には、凹部の領域の厚さを100μm以下とすることが好ましく、50μm以下、更には30μm以下とすることが好ましい。   In a preferred embodiment, the thickness of the optical waveguide substrate is 200 μm or less, more preferably 100 μm or less. Moreover, when providing a recessed part in an optical waveguide board | substrate, it is preferable that the thickness of the area | region of a recessed part shall be 100 micrometers or less, 50 micrometers or less, Furthermore, it is preferable to set it as 30 micrometers or less.

(実験A)
第一の態様に係る発明の実施例を述べる。
図1、図2に示す光変調器1を製造した(本発明例)。あるいは、図1、図2に示す光変調器1から、電気接続部材7を取り除いたものを作製した(比較例)。
(Experiment A)
An embodiment of the invention according to the first aspect will be described.
The optical modulator 1 shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured (example of the present invention). Or the thing which remove | eliminated the electrical connection member 7 from the optical modulator 1 shown in FIG. 1, FIG. 2 was produced (comparative example).

具体的には、Xカットした3インチウエハー(LiNbO単結晶)を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路6を形成した。光導波路のサイズは、例えば1/eで10μmとできる。次いで、メッキプロセスにより、信号電極4および接地電極3A、3Bを形成した。第一のギャップ5Aの幅WAを20μmとし、第二のギャップ5Bの幅WBを95μmとし、電極の厚みを25μmとし、電極長を40mmとした。 Specifically, an X-cut 3 inch wafer (LiNbO 3 single crystal) was used, and a Mach-Zehnder type optical waveguide 6 was formed on the surface of the wafer by a titanium diffusion process and a photolithography method. The size of the optical waveguide can be, for example, 10 μm at 1 / e 2 . Next, the signal electrode 4 and the ground electrodes 3A and 3B were formed by a plating process. The width WA of the first gap 5A was 20 μm, the width WB of the second gap 5B was 95 μm, the electrode thickness was 25 μm, and the electrode length was 40 mm.

次に、研磨定盤に研磨ダミー基板を固定し、その上に変調器用の基板本体を、電極面を下向きにして貼り付けた。次に、横型研磨、ラップおよびポリッシング(CMP)にて8.5μm厚みまで変調器用の基板本体2を薄型加工した。次いで、平板状の支持基板上に基板本体2を固定した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚50μmとした。光導波路の端面(光ファイバーへの接続部)を端面研磨し、ダイシングにてウエハーを切断し、各チップを得た。チップの幅を2mmとし、デバイス1の全厚さを0.5mmとした。   Next, the polishing dummy substrate was fixed to the polishing surface plate, and the substrate body for the modulator was attached thereon with the electrode surface facing downward. Next, the substrate body 2 for the modulator was thinned to a thickness of 8.5 μm by horizontal polishing, lapping and polishing (CMP). Next, the substrate body 2 was fixed on a flat support substrate. The resin for adhesion and fixing had a resin thickness of 50 μm. The end face of the optical waveguide (connecting portion to the optical fiber) was polished, and the wafer was cut by dicing to obtain each chip. The chip width was 2 mm and the total thickness of device 1 was 0.5 mm.

本発明例においては、アルミニウムからなるワイヤー7によって、1.25mm間隔で接地電極3Aと3Bとを結線した。比較例においては、電気接続部材7を設けなかった。   In the example of the present invention, the ground electrodes 3A and 3B were connected by a wire 7 made of aluminum at intervals of 1.25 mm. In the comparative example, the electrical connection member 7 was not provided.

1.55μm用偏波保持光ファイバー、あるいは1.3μmシングルモードファイバーを保持した単芯ファイバーアレイをそれぞれ作製し、前者を入力側に後者を出力側として光変調器チップ1Aに結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着した。   A polarization-maintaining optical fiber for 1.55 μm or a single-core fiber array holding a 1.3 μm single-mode fiber is manufactured, and the former is connected to the optical modulator chip 1A with the latter as the input side and the latter as the output side. The waveguide was aligned and bonded with an ultraviolet curable resin.

次いで、ベクトルネットワークアナライザでS21特性を測定した。使用したプローブは、Cascade 製CPWプローブ「ACP 50−250」とした。この結果を図5(比較例)、図6(本発明例)に示す。 It was then measured S 21 characteristics vector network analyzer. The probe used was a CPW probe “ACP 50-250” manufactured by Cascade. The results are shown in FIG. 5 (comparative example) and FIG. 6 (invention example).

図5においては、3GHz以上、10GHz以下の領域において、リップルがいくつか観測された。このため、変調により信号波が歪むという問題が生じる。図6においては、リップルの位置が高周波側に移動し、15GHz以下ではリップルは観測されなくなった。さらに短い間隔でワイヤーを設ければ、さらに高い周波数までリップルフリーとすることができる。   In FIG. 5, some ripples were observed in the region of 3 GHz or more and 10 GHz or less. For this reason, there arises a problem that the signal wave is distorted by the modulation. In FIG. 6, the position of the ripple moved to the high frequency side, and no ripple was observed below 15 GHz. If wires are provided at even shorter intervals, ripple-free operation can be achieved up to a higher frequency.

(実験B)
第二の態様に係る発明の実施例を述べる。
図3、図4に示す光変調器11を製造し、筐体8に取り付けた(本発明例)。
具体的には、Xカットした3インチウエハー(LiNbO単結晶)を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路6を形成した。光導波路のサイズは、例えば1/eで10μmとできる。次いで、メッキプロセスにより、信号電極4および接地電極3A、3Bを形成した。第一のギャップ5Aの幅WAを20μmとし、第二のギャップ5Bの幅WBを95μmとし、電極の厚みを25μmとし、電極長を40mmとした。
(Experiment B)
An embodiment of the invention according to the second aspect will be described.
The optical modulator 11 shown in FIGS. 3 and 4 was manufactured and attached to the housing 8 (example of the present invention).
Specifically, an X-cut 3 inch wafer (LiNbO 3 single crystal) was used, and a Mach-Zehnder type optical waveguide 6 was formed on the surface of the wafer by a titanium diffusion process and a photolithography method. The size of the optical waveguide can be, for example, 10 μm at 1 / e 2 . Next, the signal electrode 4 and the ground electrodes 3A and 3B were formed by a plating process. The width WA of the first gap 5A was 20 μm, the width WB of the second gap 5B was 95 μm, the electrode thickness was 25 μm, and the electrode length was 40 mm.

次に、研磨定盤に研磨ダミー基板を固定し、その上に変調器用の基板本体を、電極面を下向きにして貼り付けた。次に、横型研磨、ラップおよびポリッシング(CMP)にて8.5μm厚みまで変調器用の基板本体2を薄型加工した。次いで、平板状の支持基板上に基板本体2を固定した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚50μmとした。光導波路の端面(光ファイバーへの接続部)を端面研磨し、ダイシングにてウエハーを切断し、各チップを得た。チップの幅を2mmとし、デバイス1の全厚さを0.5mmとした。   Next, the polishing dummy substrate was fixed to the polishing surface plate, and the substrate body for the modulator was attached thereon with the electrode surface facing downward. Next, the substrate body 2 for the modulator was thinned to a thickness of 8.5 μm by horizontal polishing, lapping and polishing (CMP). Next, the substrate body 2 was fixed on a flat support substrate. The resin for adhesion and fixing had a resin thickness of 50 μm. The end face of the optical waveguide (connecting portion to the optical fiber) was polished, and the wafer was cut by dicing to obtain each chip. The chip width was 2 mm and the total thickness of device 1 was 0.5 mm.

本発明例においては、厚さ250μmの金リボン10A、10Bによって、5mm間隔で接地電極3Aと筐体8、接地電極3Bと筐体8とを結線した。   In the example of the present invention, the ground electrode 3A and the casing 8 and the ground electrode 3B and the casing 8 were connected at intervals of 5 mm by 250 μm thick gold ribbons 10A and 10B.

1.55μm用偏波保持光ファイバー、あるいは1.3μmシングルモードファイバーを保持した単芯ファイバーアレイをそれぞれ作製し、前者を入力側に後者を出力側として光変調器チップ1Aに結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着した。   A polarization-maintaining optical fiber for 1.55 μm or a single-core fiber array holding a 1.3 μm single-mode fiber is manufactured, and the former is connected to the optical modulator chip 1A with the latter as the input side and the latter as the output side. The waveguide was aligned and bonded with an ultraviolet curable resin.

次いで、ベクトルネットワークアナライザでS21特性を測定した。使用したプローブは、Cascade 製CPWプローブ「ACP 50−250」とした。この結果を図7(比較例)、図8(本発明例)に示す。   Next, S21 characteristics were measured with a vector network analyzer. The probe used was a CPW probe “ACP 50-250” manufactured by Cascade. The results are shown in FIG. 7 (comparative example) and FIG. 8 (invention example).

光導波路デバイス11のS21特性を、筐体に取り付ける前に(ベアチップの状態で)測定した(比較例)。この結果、3〜22GHzにおいてリップルがいくつも観測された。これに対して、この光導波路デバイス11を金属パッケージに実装し、接地電極を前述のようして金属筐体8に接続した後のS21特性を図8に示す。図8においては、特に22GHz以下でリップルが低減されていることがわかる。 The S 21 characteristics of the optical waveguide device 11, prior to attachment to the housing (in the state of bare chips) was determined (Comparative Example). As a result, a number of ripples were observed at 3 to 22 GHz. In contrast, implementing the optical waveguide device 11 in the metal package, Figure 8 shows the S 21 characteristics after connecting the ground electrode to the metal housing 8 is as described above. In FIG. 8, it can be seen that the ripple is reduced particularly at 22 GHz or less.

第一の態様の発明に係る光導波路デバイス1を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the optical waveguide device 1 which concerns on invention of 1st aspect. 図1の光導波路デバイス1を概略的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view schematically showing the optical waveguide device 1 of FIG. 第二の態様の発明に係る光導波路デバイス11および筐体8を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the optical waveguide device 11 and the housing | casing 8 which concern on invention of 2nd aspect. 図3の光導波路デバイス11および筐体8を概略的に示す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the optical waveguide device 11 and the housing 8 of FIG. 3. 実験Aの比較例において、S21特性と周波数との関係を示すグラフである。In Comparative Examples experiment A, it is a graph showing the relationship between the S 21 characteristics and frequency. 図1、図2の光導波路デバイス1を用いた、実験Aの本発明例において、S21特性と周波数との関係を示すグラフである。1, employing an optical waveguide device 1 of FIG. 2, in the present invention example of experiment A, is a graph showing the relationship between the S 21 characteristics and frequency. 実験Bの比較例において、S21特性と周波数との関係を示すグラフである。In Comparative Examples experiment B, and a graph showing the relationship between the S 21 characteristics and frequency. 図3、図4の光導波路デバイス11および筐体8を用いた、実験Bの本発明例において、S21特性と周波数との関係を示すグラフである。Figure 3, employing an optical waveguide device 11 and the housing 8 in FIG. 4, in the present invention example of experiment B, and a graph showing the relationship between the S 21 characteristics and frequency.

符号の説明Explanation of symbols

1、11 光導波路デバイス 2 基板本体 3A 第一の接地電極 3B 第二の接地電極 4 信号電極 5A 第一のギャップ 5B 第二のギャップ 6 光導波路 7 光導波路6上を通過する電気接続部材 8 筐体 10A 第一の接地電極3Aと筐体8とを結線する電気接続部材 10B 第二の接地電極3Bと筐体8とを結線する電気接続部材 WA 第一のギャップ5Aの幅 WB 第二のギャップ5Bの幅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Optical waveguide device 2 Substrate main body 3A 1st ground electrode 3B 2nd ground electrode 4 Signal electrode 5A 1st gap 5B 2nd gap 6 Optical waveguide 7 Electrical connection member which passes on optical waveguide 6 8 Case Body 10A Electrical connection member for connecting first ground electrode 3A and housing 8 10B Electrical connection member for connecting second ground electrode 3B and housing 8 WA Width of first gap 5A WB Second gap 5B width

Claims (10)

電気光学材料からなる基板本体、光導波路、および前記光導波路に電気信号を印加するための信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えている光導波路デバイスであって、
前記第一の接地電極と前記第二の接地電極とを電気的に接続する電気接続部材が前記光導波路の上を通過するように設けられていることを特徴とする、光導波路デバイス。
An optical waveguide device comprising a substrate body made of an electro-optic material, an optical waveguide, and a signal electrode for applying an electrical signal to the optical waveguide, a first ground electrode and a second ground electrode,
An optical waveguide device, wherein an electrical connection member for electrically connecting the first ground electrode and the second ground electrode is provided so as to pass over the optical waveguide.
前記信号電極と前記第一の接地電極との間の第一のギャップの幅と、前記信号電極と前記第二の接地電極との間の第二のギャップの幅とが異なることを特徴とする、請求項1記載の光導波路デバイス。   The width of the first gap between the signal electrode and the first ground electrode is different from the width of the second gap between the signal electrode and the second ground electrode. The optical waveguide device according to claim 1. 前記電気接続部材がボンディングワイヤからなることを特徴とする、請求項1または2記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to claim 1, wherein the electrical connection member is made of a bonding wire. 前記基板本体の厚さが200μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the substrate body is 200 µm or less. 進行波型光変調器であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical waveguide device is a traveling wave type optical modulator. 電気光学材料からなる基板本体、光導波路、および前記光導波路に電気信号を印加するための信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えている光導波路デバイスであって、
前記信号電極と前記第一の接地電極との間の第一のギャップの幅と、前記信号電極と前記第二の接地電極との間の第二のギャップの幅とが異なっており、前記光導波路デバイスを固定するための筐体に対して前記第一の接地電極と前記第二の接地電極との少なくとも一方を電気的に接続するための電気接続部材を備えていることを特徴とする、光導波路デバイス。
An optical waveguide device comprising a substrate body made of an electro-optic material, an optical waveguide, and a signal electrode for applying an electrical signal to the optical waveguide, a first ground electrode and a second ground electrode,
A width of a first gap between the signal electrode and the first ground electrode is different from a width of a second gap between the signal electrode and the second ground electrode; It comprises an electrical connection member for electrically connecting at least one of the first ground electrode and the second ground electrode to a housing for fixing a waveguide device, Optical waveguide device.
前記電気接続部材が、前記第一の接地電極を前記筐体に接続するための第一の電気接続部材と、前記第二の接地電極を前記筐体に接続するための第二の電気接続部材とを含むことを特徴とする、請求項6記載の光導波路デバイス。   The electrical connection member includes a first electrical connection member for connecting the first ground electrode to the housing, and a second electrical connection member for connecting the second ground electrode to the housing. The optical waveguide device according to claim 6, comprising: 前記電気接続部材が金属箔またはボンディングワイヤからなることを特徴とする、請求項6または7記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to claim 6 or 7, wherein the electrical connection member is made of a metal foil or a bonding wire. 前記基板本体の厚さが200μm以下であることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to any one of claims 6 to 8, wherein a thickness of the substrate body is 200 µm or less. 進行波型光変調器であることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。   The optical waveguide device according to claim 6, wherein the optical waveguide device is a traveling wave optical modulator.
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