JP2007093742A - 光変調器 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速で駆動電圧が低く、かつＤＣバイアス電圧が小さい光変調器を提供する。
【解決手段】 電気光学効果を有する基板１と、基板１に形成された光を導波するための光導波路３と、基板１の一方の面側に形成され、光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号とバイアス電圧を印加する中心導体４ａ及び接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４と、中心導体４ａに外部電気回路から高周波電気信号を印加するための芯線７を具備するコネクタ部６とを有し、進行波電極４に高周波電気信号とバイアスを印加することにより光導波路３を伝搬する光の位相を変調する領域である相互作用部２５が具備されている光変調器において、少なくとも中心導体２１ａを形成した展開基板２０を高周波電気信号が入力されるコネクタ部６の芯線７の近傍に設け、光の位相を変調するための相互作用部２５の長さを、展開基板２０を用いない場合より長くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は高速で駆動電圧が低く、かつＤＣバイアス電圧が小さく、製作の歩留まりの良い光変調器の分野に属する。

リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、リチウムナイオベート基板をＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ/ｓ、１０Ｇｂｉｔ/ｓの大容量光伝送システムに適用されている。最近はさらに４０Ｇｂｉｔ/ｓの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、キーデバイスとして期待されている。

［第１の従来技術］
このＬＮ光変調器にはｚ−カット基板を使用するタイプとｘ−カット基板（あるいはｙ−カット基板）を使用するタイプがある。ここでは、第１の従来技術としてｘ−カットＬＮ基板とコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）進行波電極を使用したｘ−カット基板ＬＮ光変調器をとり上げ、その斜視図を図４に示す。図５は図４のＡ−Ａ’における断面図である。なお、以下の議論はｚ−カット基板でも同様に成り立つ。

図中、１はｘ−カットＬＮ基板、２は１．３μｍ、あるいは１．５５μｍなど光通信において使用する波長領域では透明な２００ｎｍから１μｍ程度の厚みのＳｉＯ_２バッファ層、３はｘ−カットＬＮ基板１にＴｉを蒸着後、１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。なお、３ａ、３ｂは電気信号と光が相互作用する部位（相互作用部と言う）における光導波路（あるいは、相互作用光導波路）、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームである。ＣＰＷ進行波電極４は中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃからなっている。

この第１の従来技術では、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にバイアス電圧（通常はＤＣバイアス電圧）と高周波電気信号（ＲＦ電気信号とも言う）を重畳して印加するので、相互作用光導波路においてはＲＦ電気信号のみならず、ＤＣバイアス電圧も光の位相を変える。また、バッファ層２は電気信号のマイクロ波実効屈折率ｎ_ｍを光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の実効屈折率ｎ_ｏに近づけることにより、光変調帯域を拡大するという重要な働きをしている。

次に、このように構成されるＬＮ光変調器の動作について説明する。このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にＤＣバイアス電圧とＲＦ電気信号とを印加する必要がある。

図６に示す電圧−光出力特性はある状態でのＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。この図６に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。

図７には第１の従来技術の光変調器について実際の実装形態と電気的な接続について詳しく示している。ここで、５は金属からなる筐体、６はＲＦ電気信号であるマイクロ波を外部電気回路からＬＮ光変調器に入力するためのＲＦ電気信号入力用のコネクタ、７はＲＦ電気信号入力用のコネクタ６の芯線、８はＲＦ電気信号を取り出すためのＲＦ電気信号出力用のコネクタ、９はＲＦ電気信号出力用のコネクタ８の芯線である。また、１０は電気信号源１１に内蔵しているＤＣ成分をカットするコンデンサーである。１２は電気的な終端、１３はＤＣ成分をカットするコンデンサー、１４はＤＣバイアス電圧を印加するためのＤＣ電源である。２つのコンデンサー１０と１３があるために、ＤＣ電源１４からのＤＣ成分は電流として流れることはない。

なお、通常は、小型化とコスト低減のために、終端１２、コンデンサー１３は筐体５に内蔵するとともに、ＤＣ電源１４からのＤＣバイアス電圧は、ＲＦ電気信号出力用のコネクタ８の代わりに簡単なピンやワイヤーを介して供給されることが多い。

さて、ここで重要なことがある。光通信においてＬＮ光変調器はトランスポンダという送受信装置の中で使用されるが、そのトランスポンダには多くの機器が搭載されているため、ＬＮ光変調器とその他の機器との相対位置は決まっている。換言すると、ＬＮ光変調器にＲＦ電気信号を入力するためのコネクタ６の位置は筐体５に対して任意に設定することはできず、ほぼ一義的に決まってしまう。一方、筐体５内におけるｘ−カットＬＮ基板１の位置もほぼ決まる。

つまり、ＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置はｘ−カットＬＮ基板１において図７にＢとして示した位置にほぼ一義的に決定されることになる。

この第１の従来技術に係る光変調器の上面から見た模式図を図８に示す。前述のように、ＬＮ光変調器では、ｘ−カットＬＮ基板１においてＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７を固定する位置は図中のＢの位置としてほぼ自動的に決まる。従って、進行波電極４の中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃに印加されたＲＦ電気信号とＤＣバイアス電圧が光と相互作用する相互作用部１５の長さＬ_１も自動的に決まることになる。

なお、ＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置Ｂから光とＲＦ電気信号の相互作用部までの電極（図７と図８に示す領域部４０で、フィードスルー部と呼ばれる）は、通常、構造を簡単化するためにｘ−カットＬＮ基板１の長手方向の側面に対してほぼ垂直に設定する。そのため、マッハツェンダ光導波路の２本の光導波路３ａ、３ｂにおいては、芯線７の位置Ｂから光入力側にある領域は通常光の位相を変えることには使用されていない。

さらに、この第１の従来技術では、長さＬ_１の相互作用部１５には図５に示したようにＳｉＯ_２バッファ層２があり、このＳｉＯ_２バッファ層２にＤＣバイアス電圧Ｖｂが印加される。ところが、一般にこのＳｉＯ_２バッファ層２は電気的抵抗が高いので、ここでの電圧降下により、いわゆるＤＣドリフトが発生し易いことが知られている。あるいは、ＳｉＯ_２バッファ層２内に高いＤＣ電界が印加されると、ＳｉＯ_２バッファ層２内のキャリアが動くことによってもＤＣドリフトが生じる。このＤＣドリフトはＬＮ光変調器の信頼性に大きな悪い影響を与える。

［第２の従来技術］
第１の従来技術におけるＤＣドリフトの問題を解決しようとする試みの上面から見た模式図を図９に第２の従来技術として示す。

前述のように、第１の従来技術における大きな問題、即ちＤＣドリフトは第１の従来技術のＳｉＯ_２バッファ層２に生じるＤＣ電圧の降下や、高いＤＣ電界によるＳｉＯ_２バッファ層２におけるキャリアの移動により引き起こされた。そこで、この第２の従来技術では、まず、ＲＦ電気信号が印加される長さＬ_２のＲＦ電気信号用相互作用部１７と、ＤＣバイアス電圧が印加される長さＬ_３の中心導体１６ａと接地導体１６ｂ、１６ｃからなるバイアス電極を有するバイアス電圧用相互作用部１８を具備することにより、ＲＦ電気信号を印加する領域（１７）とＤＣバイアス電圧を印加する領域（１８）とを分離する。さらに、図９のＣ−Ｃ’における断面図として示した図１０からわかるように、バイアス電圧用相互作用部１８には第１の従来技術として示した図５に存在したＳｉＯ_２バッファ層２がない。

従って、この第２の従来技術ではＳｉＯ_２バッファ層２に起因するＤＣドリフトが存在せず、ＬＮ光変調器の信頼性向上に有力な手段として採用されてきた。

ところが、図９に示した第２の従来技術の場合であっても、不図示のＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置Ｂは図８に示した第１の従来技術の場合と同じである。

つまり、ＲＦ電気信号が印加されるＲＦ電気信号用相互作用部１７の長さＬ_２とＤＣバイアス電圧が印加されるバイアス電圧用相互作用部１８の長さＬ_３は、第１の従来技術として示した図８におけるＲＦ電気信号とＤＣバイアス電圧が光と相互作用する相互作用部１５の長さＬ_１を分割して構成することになる。そのため、ＲＦ電気信号が印加されるＲＦ電気信号用相互作用部１７の長さＬ_２を長くするとＤＣバイアス電圧が印加されるバイアス電圧用相互作用部１８の長さＬ_３が短くなり、逆にバイアス電圧用相互作用部１８の長さＬ_３を長くすると、今度はＲＦ電気信号用相互作用部１７の長さＬ_２が短くなってしまう。

バイアス電圧用相互作用部１８の長さＬ_３が短いと、バイアス電圧用相互作用部１８の中心導体１６ａと接地導体１６ｂ、１６ｃに印加するＤＣバイアス電圧を高くする必要がある。そうすると、中心導体１６ａと接地導体１６ｂ、１６ｃの間における電界強度が高くなり、ＬＮ基板１の中の高い内部電界強度に起因するＬＮ基板の内でのＤＣドリフトが生じてしまう。

一方、ＲＦ電気信号用相互作用部１７の長さＬ_２が短いとＲＦ駆動電圧が高くなる。これを避けるためには、ＲＦ電気信号用相互作用部１７におけるＳｉＯ_２バッファ層２の厚みを薄く設定せざるを得ず、ＲＦ電気信号と光との速度整合、および特性インピーダンスの観点から不利となってしまう。

なお、第２の従来技術においても、ＲＦ電気信号を入力するために使用する不図示のコネクタ６の芯線７の位置Ｂから光とＲＦ電気信号の相互作用部（ＲＦ電気信号用相互作用部１７）までの、フィードスルー部の電極（図９に示す領域部４１）は、通常、ＲＦ電気信号の反射を抑えるためにｘ−カットＬＮ基板１の長手方向の側面に対してほぼ垂直に設定する。そのため、第２の従来技術でも、マッハツェンダ光導波路の２本の光導波路３ａ、３ｂにおいて、位置Ｂから光入力側にある領域は光の位相を変えることには使用されていない。

以上のように、第１の従来技術ではＲＦ電気信号が光と相互作用する相互作用部にＤＣ電圧も印加していたので、ＳｉＯ_２バッファ層に起因するＤＣドリフトが生じ易いという問題があった。一方、第１の従来技術の問題を避けるために考案された第２の従来技術では、ＲＦ電気信号用相互作用部とは独立に設けたバイアス電圧用相互作用部にＤＣバイアス電圧のみを印加するが、ＬＮ光変調器ではＲＦ信号を供給するために使用するコネクタの芯線の位置がＬＮ基板に対して決まってしまっている。そのため、光をＲＦ的、及びＤＣ的に変調できる長さ、即ちＲＦ電気信号用相互作用部の長さとバイアス電圧用相互作用部の長さの和も決まっている。その結果、バイアス電圧用相互作用部の長さ、もしくはＲＦ電気信号用相互作用部の長さを充分にとることができないため、ＬＮ基板内での高い内部電界強度に起因する信頼性が劣化する、あるいはＬＮ光変調器としてのＲＦ変調性能が劣化するなどの問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号とバイアス電圧を印加する中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記中心導体に外部電気回路から高周波電気信号を印加するための芯線を具備するコネクタ部とを有し、前記進行波電極に前記高周波電気信号と前記バイアスを印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変調する領域である相互作用部が具備されている光変調器において、少なくとも中心導体を形成した展開基板を前記高周波電気信号が入力される前記コネクタ部の芯線の近傍に設け、前記光の位相を変調するための前記相互作用部の長さを、前記展開基板を用いない場合より長くしたことを特徴とする。

本発明の請求項２の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための中心導体及び接地導体からなる高周波電気信号用進行波電極と、バイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電圧用電極と、高周波電気信号用進行波電極の前記中心導体に外部電気回路から高周波電気信号を印加するための芯線を具備するコネクタ部とを有し、前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変調する領域である高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電圧用電極に前記バイアス電圧を印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変える領域であるバイアス電圧用相互作用部が具備されている光変調器において、少なくとも中心導体を形成した展開基板を前記高周波電気信号が入力される前記コネクタ部の芯線の近傍に設け、前記高周波電気信号用相互作用部の長さと、前記バイアス電圧用相互作用部の長さの和を、前記展開基板を用いない場合より長くしたことを特徴とする。

本発明の請求項１は相互作用部にＲＦ電気信号とＤＣバイアスを同時に印加する光変調器について適用され、展開基板を用いることにより、ＲＦ電気信号とＤＣバイアス電圧を同時に印加する相互作用部の長さを長くすることが可能となる。その結果、光変調器としての変調帯域やＲＦ駆動電圧などの高周波特性を向上させることができるし、同時にＤＣバイアス電圧を低減できるので、ＤＣドリフト特性を改善することが可能となる。

本発明の請求項２はＲＦ電気信号を印加するためのＲＦ電気信号用相互作用部とＤＣバイアスを印加するためのバイアス電圧用相互作用部を各々有する光変調器について適用され、展開基板を用いることにより、ＲＦ電気信号用相互作用部とバイアス電圧用相互作用部の長さの和を長くすることが可能となる。その結果、光変調器としての変調帯域やＲＦ駆動電圧などの高周波特性を向上させることができるし、同時にＤＣバイアス電圧を低減できるので、ＤＣドリフト特性を改善することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について説明するが、図４から図１０に示した従来の実施形態と同一番号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一番号を持つ機能部の説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１に本発明に係る第１の実施形態の光変調器を示す。図７に示した第１の従来技術と異なり、この第１の実施形態ではアルミナなどからなるＲＦ電気信号入力用展開基板２０を設けるとともに、その基板表面に形成したＣＰＷ電極の中心導体２１ａ、接地導体２１ｂ、２１ｃとＣＰＷ進行波電極４の中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃを金ワイヤー（あるいは金リボン）２２により電気的に接続している。

これをわかりやすくするために、図１の上面図の模式図を図２に示す。この図において相互作用部２５の長さＬ_４は図８に示した第１の従来技術における相互作用部１５の長さＬ_１よりも極めて長いことがわかる。なお、図をわかりやすくするために、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０においては接地導体２１ｂ、２１ｃを、ＲＦ電気信号出力用展開基板２３においては接地導体２４ｂ、２４ｃを省略している。

このように、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０を用いることにより、ＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置ＢとＣＰＷ進行波電極４のフィードスルー部４２の位置を相互作用光導波路３ａ、３ｂの長手方向において位置的にずらすことができるので、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０を用いていない図４から図７に示した第１の従来技術と比較して光の位相を変調するための相互作用部２５の実効的な長さを大幅に長くすることが可能となる。

なお、本実施形態では、ＲＦ電気信号の出力側についても、アルミナなどからなるＲＦ電気信号出力用展開基板２３を設けるとともに、その基板表面に形成したＣＰＷ電極の中心導体２４ａ、接地導体２４ｂ、２４ｃとＣＰＷ進行波電極４の中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃを金ワイヤー（あるいは金リボン）２２により電気的に接続することにより、相互作用部２５の実効的な長さをさらに長くしている。

なお、ＲＦ電気信号の出力側にＲＦ電気信号出力用展開基板２３を用いているが、その代わりに（図には示さないが）電気的な終端を内蔵し、ＣＰＷ進行波電極４の中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃと電気的な終端を接続することによりコネクタ８とその芯線９を省略することができる。

前述のように、一般に、ＲＦ電気信号が印加される相互作用部の長さを長くできれば、進行波電極４の直下に形成するバッファ層の厚みを厚くすることが可能となる。従って、マイクロ波と光の速度を近づけるとともに特性インピーダンスをドライバーのインピーダンスに近づけることができ、変調性能が向上する。また、印加すべきＤＣバイアス電圧が低いので、ＳｉＯ_２バッファ層２やｘ−カットＬＮ基板１内の電界強度も下げることができるので、ＳｉＯ_２バッファ層２やｘ−カットＬＮ基板１内におけるＤＣドリフトを低減することが可能となる。

以上のように本発明ではこれまで使用されていなかった領域を相互作用部として活用できるので、ＬＮ光変調器の特性を改善することが可能となる。

また、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０の上に形成するＣＰＷ電極の中心導体２１ａの幅は広く設定できる。従って、ＲＦ電気信号がＲＦ電気信号入力用展開基板２０を伝搬する際の伝搬損失は小さくて済み、光変調器としての変調帯域に与える影響は極めて少ない。

光変調器に使用するｘ−カットＬＮ基板１は高価であるとともに、Ｔｉを熱拡散して製作する相互作用光導波路３ａ、３ｂや光とＲＦ電気信号との速度を近づけるために２０μｍ以上の厚みを必要とする進行波電極４を形成するには長いプロセスが要求されるので製作の人件費も高い。一方、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０やＲＦ電気信号出力用展開基板２３はアルミナなどの安価な基板に簡単に形成することが可能であり、材料費も人件費も安い。従って、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０やＲＦ電気信号出力用展開基板２３をｘ−カットＬＮ基板１とは別体で製作することにより、１枚のｘ−カットＬＮ基板１から多くの光変調器を製作することが可能となり、光変調器のコスト低減が可能となる。

但し、材料費をいとわないのであれば、ｘ−カットＬＮ基板１にＲＦ電気信号入力用展開基板２０やＲＦ電気信号出力用展開基板２３に形成した中心導体２１ａ、２４ａや接地導体２１ｂ、２１ｃ、２４ｂ、２４ｃを作りつけることも可能である。言わば、光変調器とＲＦ電気信号入力用展開基板２０（及びＲＦ電気信号出力用展開基板２３）を同時に形成することができる。なお、このことは本発明の全ての実施形態について言える。

［第２の実施形態］
図３には本発明における第２の実施形態の光変調器についての上面図の模式図を示す。本実施形態では、ＲＦ電気信号が印加される長さＬ_５のＲＦ電気信号用相互作用部２６と、ＤＣバイアスが印加される長さＬ_６の中心導体１６ａ、接地導体１６ｂ、１６ｃからなるバイアス電極を有するバイアス電圧用相互作用部２７を具備している。

なお、図をわかりやすくするために、図３においてはＲＦ電気信号入力用展開基板２０において、接地導体２１ｂ、２１ｃを省略した。

図１と図２に示した本発明の第１の実施形態と同様にこの実施形態においても、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０を用いることにより、ＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置ＢとＣＰＷ進行波電極４のフィードスルー部４２の位置を相互作用光導波路３ａ、３ｂの長手方向において位置的にずらすことができるので、光の位相を変調するための相互作用部の実効的な長さを大幅に長くすることも可能となる。

図９に示した第２の従来技術に係る光変調器ではＲＦ電気信号用相互作用部１７とバイアス電圧用相互作用部１８の合計の長さはＬ_２＋Ｌ_３であった。一方、図３に示した本発明の第２の実施形態では従来使用されていなかった領域の光導波路を活用するので、ＲＦ電気信号用相互作用部２６とバイアス電圧用相互作用部２７の合計の長さがＬ_５＋Ｌ_６と第２の従来技術の場合と比較して大幅に長くできる。

従って本発明のＲＦ電気信号用相互作用部２６の長さＬ_５を第２の従来技術のＲＦ電気信号用相互作用部１７の長さＬ_２よりも長くすることができるし、同時に本実施形態におけるバイアス電圧用相互作用部２７の長さＬ_６を第２の従来技術におけるバイアス電圧用相互作用部１８の長さＬ_３よりも長くすることができる。

前述のように、一般に、ＲＦ電気信号用相互作用部の長さを長くできれば、進行波電極４の直下に形成するバッファ層２の厚みを厚くすることが可能となる。従って、マイクロ波と光の速度を近づけるとともに特性インピーダンスをドライバーのインピーダンスに近づけることができ、変調性能が向上する。また、バイアス電極を具備するバイアス電圧用相互作用部２７の長さが長くなれば、ｘ−カットＬＮ基板１内のＤＣ電界強度を低くすることができるので、ｘ−カットＬＮ基板１におけるＤＣドリフトを低減することが可能となる。

なお、ｘ−カットＬＮ基板１の代わりにｚ−カットＬＮ基板を使用する際には、バイアス電圧用相互作用部において光導波路の直上にバッファ層が必要となる。本発明ではバイアス電圧用相互作用部の長さを長くとれるので、ＤＣバイアス電圧を低く設定できる。つまり、バッファ層内の電界強度も下げることができるので、ｚ−カットＬＮ基板内におけるＤＣドリフトのみならず、バッファ層に起因するＤＣドリフトも低減することが可能となる。なお、このことは本発明の第１の実施形態についても言える。

また、ＲＦ電気信号入力用展開基板２０の上に形成するＣＰＷ電極の中心導体２１ａの幅は広く設定できる。従って、ＲＦ電気信号がＲＦ電気信号入力用展開基板２０を伝搬する際の伝搬損失は小さくて済み、光変調器としての変調帯域に与える影響は少ない。

［各実施形態について］
以上においては、進行波電極としてはＣＰＷ電極を例にとり説明したが、非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）や対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）などの各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。また、光導波路としてはマッハツェンダ型光導波路の他に、方向性結合器や直線など、その他の光導波路でも良いことは言うまでもない。

また、ＲＦ電気信号入力用あるいはＲＦ電気信号出力用展開基板としてはアルミナ基板の他に、サファイヤ基板、半導体基板、あるいはＬＮ基板など各種の基板を使用することが可能である。また、これらの展開基板の上に形成する電極としてはＣＰＷ電極としたが、マイクロストリップ電極などその他の電極を使用することが可能である。

ＲＦ電気信号入力用展開基板やＲＦ電気信号出力用展開基板にコンデンサー、抵抗、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、あるいはバンドパスフィルターなどを搭載することにより、光変調以外の他の機能を付加することが可能である。

なお、バイアス電圧用相互作用部にはＲＦ電界は印加されないので、バイアス電圧用相互作用部の特性インピーダンスは考える必要はなく、バイアス電圧用相互作用部の中心導体の幅はＲＦ電気信号用相互作用部の中心導体の幅よりも広くする、あるいはバイアス電圧用相互作用部における中心導体と接地導体の間のギャップをＲＦ電気信号用相互作用部における中心導体と接地導体の間のギャップよりも狭くすることが可能であることは言うまでもない。

上記の実施形態では、１つの相互作用部にＲＦ電気信号とＤＣバイアスを印加する構造（第１の実施形態）とＲＦ電気信号のみを印加するＲＦ電気信号用相互作用部とＤＣバイアスのみを印加するバイアス電圧用相互作用部を別個に持つ構造（第２の実施形態）として説明した。しかしながら第２の実施形態において、本願出願人による特願２００５−２１６０３４のように、ＲＦ電気信号用相互作用部とバイアス電圧用相互作用部の双方にＤＣバイアスを印加することにより、ＤＣバイアス電圧を大幅に低減でき、信頼性をさらに向上できることは言うまでもない。そして、こうした構造にも本願発明を適用できる。つまり、展開基板を用いることにより２つの相互作用部の長さの和をより長くすることが可能となる。

また、以上の実施形態においては、ｘ−カット、ｙ−カットもしくはｚ−カットの面方位、即ち、基板表面（カット面）に対して垂直な方向に結晶のｘ軸、ｙ軸もしくはｚ軸を持つ基板でも良いし、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良いし、ＬＮ基板のみでなく、リチウムタンタレートなどその他の基板でも良いことは言うまでもない。

さらには、ＲＦ電気信号入力用及びＲＦ電気信号出力用展開基板はＬＮ基板とは別体の基板を用いるとして説明したが、相互作用光導波路３ａ、３ｂと進行波電極４（あるいは、中心導体１６ａ、接地導体１６ｂ、１６ｃからなるＤＣバイアス電極）を形成した同一のＬＮ基板上に図１から図３の本実施形態の中で示した中心導体２１ａ、接地導体２１ｂ、２１ｃや中心導体２４ａ、接地導体２４ｂ、２４ｃの一方もしくはその両方を形成しても良い。

以上のように、本発明に係る光変調器は、ＲＦ変調性能とＤＣドリフト特性について大幅に改善することができるという効果を有し、高速で駆動電圧が低く、かつＤＣバイアス電圧が小さく、製作の歩留まりの良い光変調器として有用である。

本発明の第１の実施形態における光変調器の上面図 本発明の第１の実施形態における光変調器の模式的な上面図 本発明の第２の実施形態における光変調器の模式的な上面図 第１の従来技術に係る光変調器の斜視図 第１の従来技術のＡ−Ａ’線における断面図 第１の従来技術に係る光変調器の動作を説明する図 第１の従来技術に係る光変調器の詳しい実装状態と電気的構成 第１の従来技術に係る光変調器の模式的な上面図 第２の従来技術に係る光変調器の模式的な上面図 第２の従来技術のＣ−Ｃ’線における断面図

符号の説明

１：ｘ−カットＬＮ基板（基板）
２：ＳｉＯ_２バッファ層（バッファ層）
３：光導波路
３ａ、３ｂ：相互作用部の光導波路（光導波路）
４：進行波電極
４ａ：中心導体
４ｂ、４ｃ：接地導体
５：筐体
６：ＲＦ電気信号入力用のコネクタ（コネクタ部）
７：ＲＦ電気信号入力用のコネクタ６の芯線
８：ＲＦ電気信号出力用のコネクタ
９：ＲＦ電気信号出力用のコネクタ８の芯線
１０：コンデンサー
１１：電気信号源
１２：電気的な終端（終端）
１３：コンデンサー
１４：ＤＣ電源
１５：相互作用部
１６ａ：中心導体
１６ｂ、１６ｃ：接地導体
１７：ＲＦ電気信号用相互作用部
１８：バイアス電圧用相互作用部
２０：ＲＦ電気信号入力用展開基板
２１ａ：中心導体
２１ｂ、２１ｃ：接地導体
２２：金ワイヤー（あるいは金リボン）
２３：ＲＦ電気信号出力用展開基板
２４ａ：中心導体
２４ｂ、２４ｃ：接地導体
２５：相互作用部
２６：ＲＦ電気信号用相互作用部
２７：バイアス電圧用相互作用部
４０、４１、４２：フィードスルー部（領域部）
Ｂ：ＲＦ電気信号を入力するために使用するコネクタ６の芯線７の位置

Claims (2)

1. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号とバイアス電圧を印加する中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記中心導体に外部電気回路から高周波電気信号を印加するための芯線を具備するコネクタ部とを有し、
   前記進行波電極に前記高周波電気信号と前記バイアスを印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変調する領域である相互作用部が具備されている光変調器において、
   少なくとも中心導体を形成した展開基板を前記高周波電気信号が入力される前記コネクタ部の芯線の近傍に設け、前記光の位相を変調するための前記相互作用部の長さを、前記展開基板を用いない場合より長くしたことを特徴とする光変調器。
2. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための中心導体及び接地導体からなる高周波電気信号用進行波電極と、バイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電圧用電極と、高周波電気信号用進行波電極の前記中心導体に外部電気回路から高周波電気信号を印加するための芯線を具備するコネクタ部とを有し、
   前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変調する領域である高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電圧用電極に前記バイアス電圧を印加することにより前記光導波路を伝搬する前記光の位相を変える領域であるバイアス電圧用相互作用部が具備されている光変調器において、
   少なくとも中心導体を形成した展開基板を前記高周波電気信号が入力される前記コネクタ部の芯線の近傍に設け、前記高周波電気信号用相互作用部の長さと、前記バイアス電圧用相互作用部の長さの和を、前記展開基板を用いない場合より長くしたことを特徴とする光変調器。

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