JP2008052103A - Optical modulator - Google Patents

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Kenji Kono
健治 河野
Masaya Nanami
雅也 名波
Yuji Sato
勇治 佐藤
Yasuji Uchida
靖二 内田
Nobuhiro Igarashi
信弘 五十嵐
Toru Nakahira
中平  徹
Takashi Kamizono
隆司 神園
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator, operating at a high speed and having a small alpha parameter, a high extinction ratio, a low drive voltage and a low DC bias voltage. <P>SOLUTION: The modulator comprises a substrate 1, having an electro-optical effect, an optical waveguide 23 fabricated on the substrate, a traveling-wave electrode 24 fabricated on one surface of the substrate and comprising a center conductor 24a for high-frequency electrical signals and a plurality of ground conductors 24b, 24c for applying high-frequency electrical signals to modulate light. The optical waveguide is a Mach-Zehnder optical waveguide, having a plurality of interactive optical waveguides 23a, 23b, the widths of which partially differ from each other where the phase of light is modulated by applying high-frequency electrical signals to the traveling-wave electrode, wherein each of the plurality of interactive optical waveguides has tapered portions 31 to 36 where the width varies, and the length of the tapered portion is determined, in such a manner that the coupling of light between tapered portions is decreased fully and the radiation loss of light in the tapered portion is decreased fully. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は高速でαパラメータが小さく、かつ消光比が大きく、また駆動電圧とDCバイアス電圧が小さい光変調器の分野に属する。   The present invention belongs to the field of optical modulators which are high in speed, have a small α parameter, have a large extinction ratio, and have a small driving voltage and DC bias voltage.

リチウムナイオベート(LiNbO)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。 An optical waveguide and a traveling wave electrode are provided on a substrate having a so-called electro-optic effect (hereinafter, the lithium niobate substrate is abbreviated as an LN substrate) such as lithium niobate (LiNbO 3 ) whose refractive index is changed by applying an electric field. The formed traveling wave electrode type lithium niobate optical modulator (hereinafter abbreviated as LN optical modulator) is applied to a 2.5 Gbit / s, 10 Gbit / s large capacity optical transmission system because of its excellent chirping characteristics. Yes. Recently, application to an ultra large capacity optical transmission system of 40 Gbit / s is also being studied, and it is expected as a key device.

[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8に示す。図9は図8のA−A’における断面図である。
[First prior art]
This LN optical modulator includes a type using a z-cut substrate and a type using an x-cut substrate (or y-cut substrate). Here, an x-cut substrate LN optical modulator using an x-cut LN substrate and a coplanar waveguide (CPW) traveling wave electrode is taken up as a first prior art, and a perspective view thereof is shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

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。 In the figure, 1 is an x-cut LN substrate, 2 is a transparent SiO 2 buffer layer having a thickness of about 200 nm to 1 μm in the wavelength region used in optical communication such as 1.3 μm or 1.55 μm, and 3 is an x-cut LN. This is an optical waveguide formed by thermally diffusing Ti at 1050 ° C. for about 10 hours after depositing Ti on the substrate 1, and constitutes a Mach-Zehnder interference system (or Mach-Zehnder optical waveguide). Reference numerals 3a and 3b denote optical waveguides (or interactive optical waveguides) in a portion where an electrical signal and light interact (referred to as an interaction portion), that is, two arms of a Mach-Zehnder optical waveguide. The CPW traveling wave electrode 4 includes a central conductor 4a and ground conductors 4b and 4c.

図9において、WとWは相互作用光導波路3aと3bの幅で、この第1の従来技術では2本の相互作用光導波路3aと3bの幅は等しいものとする(つまり、W=Wで、例えばW、Wとも9μm)。Gwgは相互作用光導波路3aと3bの間の距離(導波路ギャップとも言う)であり、例えば16μmである。また、Δは中心導体4aのエッジと相互作用光導波路3bの中心(あるいは中心線)との水平方向における距離であるが、通常、中心導体4a、接地導体4b、4cと相互作用光導波路3a、3bとの位置関係は対称であるので、中心導体4aのエッジと相互作用光導波路3aの中心との水平方向における距離(あるいは中心線)もΔとなる。 In FIG. 9, W a and W b are the widths of the interaction optical waveguides 3a and 3b. In the first prior art, the widths of the two interaction optical waveguides 3a and 3b are equal (that is, W a = W b , for example, W a and W b are both 9 μm). G wg is a distance (also referred to as a waveguide gap) between the interactive optical waveguides 3a and 3b, and is, for example, 16 μm. Δ is the horizontal distance between the edge of the center conductor 4a and the center (or center line) of the interaction optical waveguide 3b. Usually, the center conductor 4a, the ground conductors 4b and 4c, and the interaction optical waveguide 3a, Since the positional relationship with 3b is symmetric, the horizontal distance (or center line) between the edge of the center conductor 4a and the center of the interactive optical waveguide 3a is also Δ.

ここで、図9において、18は中心導体4aの中心(あるいは中心線)であり、19a、19bは相互作用光導波路3a、3bの中心(あるいは中心線)である。   Here, in FIG. 9, 18 is the center (or center line) of the center conductor 4a, and 19a and 19b are the centers (or center lines) of the interaction optical waveguides 3a and 3b.

図10には光導波路3についてのみの上面図を示している。ここで、相互作用光導波路3a、3bの長さをLとする。なお、この図10は光導波路のみではあるが、図8の斜視図におけるA−A’に対応する位置にA−A’と記している。   FIG. 10 shows a top view of only the optical waveguide 3. Here, let L be the length of the interaction optical waveguides 3a and 3b. Although FIG. 10 shows only the optical waveguide, A-A ′ is indicated at a position corresponding to A-A ′ in the perspective view of FIG. 8.

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3a、3b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を相互作用光導波路3a、3bを伝搬する光の実効屈折率n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。 In the first prior art, a bias voltage (usually a DC bias voltage) and a high-frequency electric signal (also referred to as an RF electric signal) are superimposed and applied between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c. In the waveguides 3a and 3b, not only the RF electric signal but also the DC bias voltage changes the phase of the light. Further, the microwave effective index n m of the interaction optical waveguides 3a of the buffer layer 2 is an electrical signal, by approximating the effective refractive index n o of the light propagating the 3b, and important function of expanding the optical modulation band is doing.

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。   Next, the operation of the LN optical modulator configured as described above will be described. In order to operate this LN optical modulator, it is necessary to apply a DC bias voltage and an RF electrical signal between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c.

図11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11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。   The voltage-light output characteristics shown in FIG. 11 are the voltage-light output characteristics of the LN optical modulator in a certain state, and Vb is the DC bias voltage at that time. As shown in FIG. 11, the DC bias voltage Vb is normally set at the midpoint between the peak and bottom of the light output characteristic.

図12には、半波長電圧Vπと相互作用光導波路の長さLとの積(Vπ・Lと呼ばれ、駆動電圧を考える上で尺度となる)と中心導体4aのエッジと相互作用光導波路3bの中心19bとの距離Δとの関係を示す。この計算では、相互作用光導波路3a、3b間のギャップGwgを変化させることによりΔの値を決定している。図12から、中心導体4aのエッジと相互作用光導波路3bの中心19bとの距離Δはある程度小さいほうが良く、さらには最適値が存在することがわかる。 FIG. 12 shows the product of the half-wave voltage Vπ and the length L of the interactive optical waveguide (referred to as Vπ · L, which is a measure for considering the driving voltage), the edge of the center conductor 4a, and the interactive optical waveguide. A relationship with the distance Δ from the center 19b of 3b is shown. In this calculation, the value of Δ is determined by changing the gap Gwg between the interaction optical waveguides 3a and 3b. From FIG. 12, it can be seen that the distance Δ between the edge of the center conductor 4a and the center 19b of the interaction optical waveguide 3b should be small to some extent, and further, there exists an optimum value.

そこで、駆動電圧を低くするために、中心導体4aのエッジと相互作用光導波路3b(及び3a)の中心19b(及び19a)との距離Δを小さくしようとすると、相互作用光導波路3a、3b間のギャップGwgが小さくなる。ところが、図13に示すように、相互作用光導波路3a、3b間のギャップGwgが小さくなると、相互作用光導波路3a、3b間の結合度が著しく大きくなり、光をON/OFFした際のパワーの比、即ち消光比の劣化やチャーピングを生じるという問題があった。 Therefore, in order to reduce the drive voltage, if the distance Δ between the edge of the center conductor 4a and the center 19b (and 19a) of the interaction optical waveguide 3b (and 3a) is reduced, the distance between the interaction optical waveguides 3a and 3b is reduced. Gap Gwg becomes smaller. However, as shown in FIG. 13, when the gap Gwg between the interaction optical waveguides 3a and 3b decreases, the degree of coupling between the interaction optical waveguides 3a and 3b increases remarkably, and the power when the light is turned on / off is increased. In other words, there is a problem that deterioration of the extinction ratio or chirping occurs.

[第2の従来技術]
一般に、2本の光導波路の間における結合度を小さくするためには、2本の光導波路間の距離Gwgを大きくすることにより各光導波路を伝搬する光を互いに遠ざけるか、2本の光導波路の幅を互いに異ならしめて、2本の光導波路を伝搬する光の等価屈折率(あるいは伝搬定数)を変えることにより、互いの結合を抑圧するという方法がある。
[Second prior art]
In general, in order to reduce the degree of coupling between two optical waveguides, the distance Gwg between the two optical waveguides is increased to keep the light propagating through each optical waveguide away from each other, or the two optical waveguides There is a method of suppressing mutual coupling by changing the widths of the waveguides and changing the equivalent refractive index (or propagation constant) of light propagating through the two optical waveguides.

前者の方法、つまり2本の光導波路間の距離Gwgを大きくすると図12において説明したようにVπ・Lが大きくなり、結果的に高い駆動電圧が必要となる。そのため、図14に断面図として示す第2の従来技術では、2本の相互作用光導波路5a、5bの幅W’、W’を異ならしめている。図15にはこの第2の従来技術の光導波路5のみの上面図を示している。図14では図15のB−B’における断面図にx−カットLN基板1、中心導体4a、接地導体4b、4c及びバッファ層2を含めている。 When the former method, that is, the distance Gwg between the two optical waveguides is increased, Vπ · L increases as described with reference to FIG. 12, and as a result, a high drive voltage is required. Therefore, in the second prior art shown as a cross-sectional view in FIG. 14, the widths W a ′ and W b ′ of the two interactive optical waveguides 5a and 5b are made different. FIG. 15 shows a top view of only the optical waveguide 5 of the second prior art. In FIG. 14, the x-cut LN substrate 1, the center conductor 4 a, the ground conductors 4 b and 4 c, and the buffer layer 2 are included in the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 15.

また、Δ’は中心導体4aのエッジと相互作用光導波路5bの中心との水平方向における距離である。ここで、図14において、20a、20bは相互作用光導波路5a、5bの中心(あるいは中心線)である。つまり、この第2の従来技術では、駆動電圧を下げるために中心導体4aのエッジと相互作用光導波路5bの中心との距離Δ’を小さくし、かつ2本の相互作用光導波路5a、5bの幅を互いに異ならしめることにより2本の光導波路を伝搬する光の結合を抑圧するという方法である。   Δ ′ is a distance in the horizontal direction between the edge of the central conductor 4a and the center of the interactive optical waveguide 5b. Here, in FIG. 14, 20a and 20b are the centers (or center lines) of the interaction optical waveguides 5a and 5b. That is, in the second prior art, in order to reduce the drive voltage, the distance Δ ′ between the edge of the center conductor 4a and the center of the interaction optical waveguide 5b is reduced, and the two interaction optical waveguides 5a and 5b are reduced. This is a method of suppressing the coupling of light propagating through two optical waveguides by making the widths different from each other.

ところがこの第2の従来技術には、以下において議論する大きな問題点が未解決のまま残っていた。図15に示すように、この第2の従来技術では相互作用光導波路5a、5bの幅W’、W’を部分的に変えており、相互作用光導波路5a、5bにおいて長さLの領域を第1領域、長さLの領域を第2領域とする。図15の中の6、7、8、9、10、11は幅が変化するテーパであり、各相互作用光導波路5a、5bにはテーパを各々3箇所ずつ設ける必要がある。 However, this second prior art still has unsolved major problems to be discussed below. As shown in FIG. 15, in the second prior art, the widths W a ′ and W b ′ of the interaction optical waveguides 5a and 5b are partially changed, and the length L 1 in the interaction optical waveguides 5a and 5b is changed. the region first region, and a region of length L 2 second region. In FIG. 15, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are tapers whose widths change, and it is necessary to provide three tapers on each of the interaction optical waveguides 5a and 5b.

さて、第2の従来技術における最大の問題である相互作用光導波路5a、5b間における光の結合について考える。図15においてテーパ7、10は相互作用光導波路5a、5bの幅が最も大きく変化する領域である。これらテーパ7、10の長さをLとすると、テーパ6、8、9、11においては、相互作用光導波路5a、5bの幅の変化量はテーパ7、10と比較して半分であり、その結果、テーパ6、8、9、11の長さはLの約半分となる。従って、相互作用光導波路5a、5bにおいて幅が変化する領域に設けたテーパとしては、テーパ7、10の長さLが最も長い。具体的なテーパ7、10の長さLとしては、これまで単にテーパでの放射損失を抑えるために充分長く、例えば6mm程度の長さに設定されて来た。 Now, consider the coupling of light between the interaction optical waveguides 5a and 5b, which is the biggest problem in the second prior art. In FIG. 15, tapers 7 and 10 are regions in which the widths of the interacting optical waveguides 5a and 5b change most greatly. When the length of the taper 7, 10 and L T, the taper 6, 8, 9, 11, the interaction optical waveguides 5a, the variation of the width of the 5b is half as compared with the taper 7 and 10, as a result, the length of the taper 6, 8, 9, 11 is about half of L T. Thus, the interaction optical waveguides 5a, a tapered width is provided in a region which varies in 5b, the longest length L T of the taper 7,10. The length L T of the specific taper 7,10, hitherto only long enough to reduce the radiation loss in the taper, came is set to, for example, a length of about 6 mm.

ところがこの設定された6mmの長さに重大な問題があった。図16に、テーパ7、10の長さLが6mmのLN光変調器について、DCバイアス電圧Vbを変数とした場合のチャーピングの量を表すαパラメータの測定結果を示す。ここで、2本の相互作用光導波路5a、5bの光導波路の第1領域における幅W’とW’は各々、6μmと11μmであり、第2領域においては各々11μmと6μmである。また、2本の相互作用光導波路5a、5b間のギャップGwg’は14μmである。なお、測定において使用した光の波長は1.55μmであった。また、第1領域と第2領域の長さLと長さLは各々10mmと30mmであった。 However, this set length of 6 mm has a serious problem. 16, the length L T is 6mm of the LN optical modulator taper 7,10 shows the results of measurement of α parameter representing the amount of chirping in the case of a variable DC bias voltage Vb. Here, the widths W a ′ and W b ′ in the first region of the optical waveguides of the two interaction optical waveguides 5a and 5b are 6 μm and 11 μm, respectively, and 11 μm and 6 μm in the second region, respectively. The gap G wg ′ between the two interactive optical waveguides 5a and 5b is 14 μm. The wavelength of light used in the measurement was 1.55 μm. The length L 1 and length L 2 of the first region and the second region were respectively 10mm and 30 mm.

図からわかるように、αパラメータの値はDCバイアス電圧Vbに対して大きく変化する領域があり、αパラメータについて実用上要求されるスペックである|α|<0.1を大きく超えてしまうDCバイアス電圧Vbの値が存在する。   As can be seen from the figure, there is a region where the value of the α parameter varies greatly with respect to the DC bias voltage Vb, and the DC bias that greatly exceeds | α | <0.1, which is a practically required specification for the α parameter. There is a value for voltage Vb.

その結果、LN光変調器を実際の伝送システムにおいて使用している際に、DCドリフトのためにDCバイアス電圧Vbが変化し、この電圧になった際に突然αパラメータが大きくなることがあった。αパラメータが大きくなると、ゼロチャープ型にしろ、プリチャープ型にしろ、想定外のチャーピングが発生するので伝送のエラーレートが極めて大きくなるという重大な事態が生じてしまっていた。   As a result, when the LN optical modulator is used in an actual transmission system, the DC bias voltage Vb changes due to DC drift, and when this voltage is reached, the α parameter suddenly increases. . When the α parameter is increased, an unexpected chirping occurs regardless of whether it is a zero chirp type or a pre-chirp type, and a serious situation has occurred in which the transmission error rate becomes extremely large.

我々は詳しい検討を進めた結果、あるDCバイアス電圧Vbの電圧においてテーパ7、10において2本の相互作用光導波路5a、5bを伝搬する反転した位相の光の結合が生じており、消光比を劣化させるとともにαパラメータを突然変動させていることを見出した。   As a result of detailed studies, coupling of inverted phase light propagating through the two interacting optical waveguides 5a and 5b occurs at the tapers 7 and 10 at a certain DC bias voltage Vb, and the extinction ratio is reduced. It was found that the α parameter was suddenly changed as it deteriorated.

以上のように、駆動電圧を下げるために、第1の従来技術のように2本の相互作用光導波路を中心導体に近づけると、2本の相互作用光導波路が互いに近づく。そのため、光が結合するので、結果的に消光比の劣化やαパラメータの増大、つまりチャーピングが発生する等の高周波変調特性の劣化を生じてしまう。これを解決するために提案された2本の相互作用光導波路の幅を異ならしめる第2の従来技術では、2本の相互作用光導波路の幅が変化するテーパの領域において光が結合してしまい、あるDCバイアス電圧において消光比が劣化するとともに、突然、想定外のαパラメータが発生し(すなわち設定外のチャーピングが生じ)、伝送エラーを起こす、あるいは光変調器としてのチャーピングゼロを実現する際の歩留まりがばらつくという問題があった。   As described above, when the two interactive optical waveguides are brought close to the center conductor as in the first prior art in order to reduce the driving voltage, the two interactive optical waveguides approach each other. For this reason, the light is coupled, resulting in deterioration of the high frequency modulation characteristics such as deterioration of the extinction ratio and increase of the α parameter, that is, chirping. In the second conventional technique proposed in order to solve this, the widths of the two interactive optical waveguides are made different from each other, light is coupled in a tapered region where the widths of the two interactive optical waveguides change. In addition, the extinction ratio deteriorates at a certain DC bias voltage, suddenly an unexpected α parameter is generated (that is, an unspecified chirping occurs), causing a transmission error or realizing zero chirping as an optical modulator. There was a problem that the yield when doing so varied.

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、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極とを有し、前記光導波路は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の位相を変調する幅の少なくとも一部が互いに異なる複数の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路であり、前記複数の相互作用光導波路は、その幅が変化する部位であるテーパを各々具備し、前記複数の相互作用光導波路の前記各々のテーパの間における光の結合が充分小さくなるように、かつ前記テーパでの光の放射損失が充分小さくなるように、前記テーパの長さを設定したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an optical modulator according to claim 1 of the present invention includes a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and one of the substrates. A traveling wave electrode formed on the surface side and comprising a central conductor for high frequency electrical signals for applying a high frequency electrical signal for modulating the light and a plurality of ground conductors, and the optical waveguide includes the traveling wave A Mach-Zehnder optical waveguide having a plurality of interaction optical waveguides having at least a part of a width for modulating the phase of the light by applying the high-frequency electrical signal to an electrode, and the plurality of interaction optical waveguides are Each having a taper that is a portion where the width changes, so that light coupling between each taper of the plurality of interactive optical waveguides is sufficiently small, and radiation loss of light at the taper is As min decreases, characterized in that setting the length of the taper.

本発明の請求項2の光変調器は、請求項1に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が長手方向において入れ替わることを特徴とする。   An optical modulator according to a second aspect of the present invention is the optical modulator according to the first aspect, wherein the width relations of the plurality of interactive optical waveguides are switched in the longitudinal direction.

本発明の請求項3の光変調器は、請求項1に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が長手方向において入れ替わらないことを特徴とする。   An optical modulator according to a third aspect of the present invention is the optical modulator according to the first aspect, wherein the width relationship of the plurality of interactive optical waveguides is not interchanged in the longitudinal direction.

本発明の請求項4の光変調器は、請求項1から請求項3に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる2つの領域の長さが互いにほぼ等しいことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical modulator according to the first to third aspects, the lengths of the two regions having different widths of the plurality of interactive optical waveguides are substantially equal to each other. It is characterized by.

本発明の請求項5の光変調器は、請求項1から請求項3に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる2つの領域の長さが互いに等しくないことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical modulator according to the first to third aspects, the lengths of the two regions having different widths of the plurality of interactive optical waveguides are not equal to each other. It is characterized by.

本発明の請求項6の光変調器は、請求項1から請求項5に記載の光変調器において、前記中心導体の中心線と前記複数の相互作用光導波路のそれぞれの中心線との距離が、前記中心導体と前記複数の接地導体の間で異なることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical modulator according to the first to fifth aspects, the distance between the center line of the center conductor and each center line of the plurality of interactive optical waveguides is The center conductor and the plurality of ground conductors are different.

本発明の請求項7の光変調器は、請求項1から請求項5に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路が有する導波路ギャップの中心と前記中心導体の中心線とが、前記基板表面方向に互いにずれて配置されることを特徴とする。   An optical modulator according to a seventh aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to fifth aspects, wherein a center of a waveguide gap of the plurality of interactive optical waveguides and a center line of the central conductor are provided. The substrate surfaces are shifted from each other in the substrate surface direction.

本発明の請求項8の光変調器は、請求項1から請求項7に記載の光変調器において、前記テーパの長さが5μmから5.5mmであることを特徴とする。   An optical modulator according to an eighth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to seventh aspects, wherein the taper has a length of 5 μm to 5.5 mm.

本発明の請求項9の光変調器は、請求項1から請求項7に記載の光変調器において、前記テーパの長さが5μmからで1mmであることを特徴とする。   An optical modulator according to a ninth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to seventh aspects, wherein the length of the taper is from 5 μm to 1 mm.

駆動電圧を低減するために近づけた2本の相互作用光導波路間において生じる光の結合を抑圧するために、相互作用光導波路の幅を異ならしめる従来の光変調器においては、相互作用光導波路の幅を変化させるテーパの領域で光の結合が生じていた。本発明によれば、このテーパの領域において光の結合が発生しないように、かつ放射損失が充分小さくなるように、テーパの長さを従来より短く設定することにより、消光比、チャーピング、挿入損失の観点から優れた光変調器を提供できる。   In the conventional optical modulator in which the widths of the interaction optical waveguides are made different in order to suppress the coupling of light generated between the two interaction optical waveguides brought close to each other in order to reduce the drive voltage, Light coupling occurred in the tapered region where the width was changed. According to the present invention, the extinction ratio, chirping, and insertion are set by setting the length of the taper shorter than the conventional one so that light coupling does not occur in this tapered region and the radiation loss is sufficiently small. An optical modulator excellent from the viewpoint of loss can be provided.

以下、本発明の実施形態について説明するが、図8から図15に示した従来技術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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Since the same numbers as those in the prior art shown in FIGS. 8 to 15 correspond to the same function units, the description of the function units having the same numbers is omitted here.

[第1の実施形態]
図1に本発明における第1の実施形態の光変調器が有する光導波路23についての上面図を示す。ここで、23a、23bは光導波路23を構成する相互作用光導波路、W’’、W’’は2本の相互作用光導波路23a、23bの各々の幅であり、2本の相互作用光導波路23a、23bの間における光の結合を抑圧するためにW’’とW’’を異ならしめている。なおGwg’’は2本の相互作用光導波路23a、23bの間のギャップである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a top view of an optical waveguide 23 included in the optical modulator according to the first embodiment of the present invention. Here, 23a and 23b are interaction optical waveguides constituting the optical waveguide 23, W a ″ and W b ″ are the widths of the two interaction optical waveguides 23a and 23b, and the two interactions W a ″ and W b ″ are made different in order to suppress the coupling of light between the optical waveguides 23a and 23b. G wg ″ is a gap between the two interactive optical waveguides 23a and 23b.

図1に示すように、この第1の実施形態では相互作用光導波路23a、23bの幅W’’、W’’の大小関係を長さL’’の第1領域と長さL’’の第2領域において入れ替えている。31、32、33、34、35、36は2本の相互作用光導波路23a、23bの幅が変化するテーパの領域である。L’’は相対向するテーパ32、35の長さである。 As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the magnitude relationship between the widths W a ″ and W b ″ of the interaction optical waveguides 23a and 23b is set to the first region having the length L 1 ″ and the length L. In the 2 ″ second region, the replacement is performed. Reference numerals 31, 32, 33, 34, 35, and 36 are tapered regions in which the widths of the two interactive optical waveguides 23a and 23b change. L T ″ is the length of the opposing tapers 32, 35.

また、図2と図3には図1の中のD−D’とE−E’における光変調器としての断面図を示している。ここで、図2と図3には図1の中のD−D’とE−E’における断面図に進行波電極24の中心導体24aと接地導体24b、24c、及びx−カットLN基板1、SiOバッファ層2を書き加えている。また、図2と図3において、26は中心導体24aの中心(あるいは中心線)、25a、25bは相互作用光導波路23a、23bの中心(あるいは中心線)である。 2 and 3 are sectional views as optical modulators at DD ′ and EE ′ in FIG. Here, FIGS. 2 and 3 are sectional views taken along line DD ′ and EE ′ in FIG. 1, and the central conductor 24a and the ground conductors 24b and 24c of the traveling wave electrode 24 and the x-cut LN substrate 1 , SiO 2 buffer layer 2 is added. 2 and 3, 26 is the center (or center line) of the central conductor 24a, and 25a and 25b are the centers (or center lines) of the interaction optical waveguides 23a and 23b.

また、Δ’’は中心導体24aのエッジと相互作用光導波路23aの中心25aとの水平方向の距離を表し、Δ’’は中心導体24aのエッジと相互作用光導波路23bの中心25bとの水平方向の距離を表している。 Δ 1 ″ represents the horizontal distance between the edge of the center conductor 24a and the center 25a of the interaction optical waveguide 23a, and Δ 2 ″ represents the edge of the center conductor 24a and the center 25b of the interaction optical waveguide 23b. Represents the distance in the horizontal direction.

図2と図3において、例えば中心導体24aの中心26はx−カットLN基板1の表面に水平な方向に互いにずれているが、このずれ量のオーダーはミクロンもしくはサブミクロンと小さい。従って、第1領域と第2領域の境界において所定の長さ(例えば50μm程度)を設けて、第1領域と第2領域の中心導体24aと接地導体24b、24cを直線的、もしくはなだらかに互いに接合することにより、電気的特性の劣化を避けることができる。   2 and 3, for example, the center 26 of the center conductor 24a is shifted from the surface of the x-cut LN substrate 1 in the horizontal direction. The order of the shift amount is as small as micron or submicron. Accordingly, a predetermined length (for example, about 50 μm) is provided at the boundary between the first region and the second region, and the center conductor 24a and the ground conductors 24b and 24c in the first region and the second region are linearly or gently connected to each other. By joining, deterioration of electrical characteristics can be avoided.

図1に示すように、この第1の実施形態における相互作用光導波路23a、23bの幅W’’とW’’との関係は長さL’’の第1領域においてはW’’<W’’である。そのため、この第1領域では図2に示すように、図1に示した本発明の第1の実施形態と同じくΔ’’<Δ’’とすることにより、高周波電気信号と相互作用光導波路23a、23bを伝搬する光の相互作用の効率を等しくしている。 As shown in FIG. 1, the relationship between the widths W a ″ and W b ″ of the interactive optical waveguides 23a and 23b in the first embodiment is W a in the first region of the length L 1 ″. ''<W b ''. Therefore, in this first region, as shown in FIG. 2, by setting Δ 1 ″ <Δ 2 ″ in the same manner as in the first embodiment of the present invention shown in FIG. The efficiency of the interaction of light propagating through the waveguides 23a and 23b is made equal.

一方、長さL’’の第2領域においてはW’’>W’’である。そこで、第2領域では図3に示すようにΔ’’>Δ’’とすることにより、高周波電気信号と相互作用光導波路23a、23bを伝搬する光の相互作用の効率を等しくしている。なお、以上は本実施形態という1つの例についての説明であり、以下に述べる本発明の原理はΔ’’とΔ’’について上に述べた大小関係のみにしか適用できないものではなく、本発明の全ての実施形態について適用できる。 On the other hand, in the second region of length L 2 ″, W a ″> W b ″. Therefore, in the second region, by setting Δ 1 ″> Δ 2 ″ as shown in FIG. 3, the efficiency of the interaction between the high-frequency electric signal and the light propagating through the interaction optical waveguides 23a and 23b is made equal. Yes. The above is a description of one example of the present embodiment, and the principle of the present invention described below is applicable only to the magnitude relationship described above for Δ 1 ″ and Δ 2 ″. It can be applied to all embodiments of the present invention.

つまり、中心導体24aのエッジと相互作用光導波路23aの中心25aとの距離Δ’’と中心導体24aのエッジと相互作用光導波路23bの中心25bとの距離Δ’’についてΔ’’≠Δ’’としたが、相互作用光導波路23a、23bの幅や形成条件いかんによっては、Δ’’=Δ’’とし、その代わりに相互作用光導波路23a、23bのギャップの中心と中心導体24aの中心26を異ならしめても良いことは言うまでもない。 In other words, the distance delta 1 between the center 25a of the edge and the interaction optical waveguides 23a of the center conductor 24a '' and the distance delta 2 between the center 25b of the edge and the interaction optical waveguide 23b of the center conductor 24a 'delta 1 for''' ≠ Δ 2 ″, but depending on the width and formation conditions of the interaction optical waveguides 23a and 23b, Δ 1 ″ = Δ 2 ″, and instead, the center of the gap between the interaction optical waveguides 23a and 23b. Needless to say, the center 26 of the central conductor 24a may be different.

さらに、本発明の原理にはL’’とL’’についての制約はないので、L’’>L’’、L’’<L’’、L’’=L’’でも良いし、最も極端な場合は第2の実施形態で述べるようにL’’=0、あるいはL’’=0でも良い。 Furthermore, since the principle of the present invention has no restrictions on L 1 ″ and L 2 ″, L 1 ″> L 2 ″, L 1 ″ <L 2 ″, L 1 ″ = L 2 ″ may be used, and in the most extreme case, L 1 ″ = 0 or L 2 ″ = 0 may be used as described in the second embodiment.

さて、相互作用光導波路23a、23bのテーパ31、32、33、34、35、36の設計においては、これらのテーパの領域における相互作用光導波路23a、23b間の光の結合を抑圧しつつ、光導波路としての幅が変化する際に発生する放射損失を低減することが極めて重要となる。   Now, in the design of the taper 31, 32, 33, 34, 35, 36 of the interaction optical waveguides 23a, 23b, while suppressing the coupling of light between the interaction optical waveguides 23a, 23b in these tapered regions, It is extremely important to reduce the radiation loss that occurs when the width of the optical waveguide changes.

図4には、図1において長さが最も長いテーパ32、35の長さL’’を変数とし、DCバイアス電圧を変えた際に生じるαパラメータの絶対値の最大値を示す。ここで、2本の相互作用光導波路23a、23bの光導波路の第1領域における幅W’’とW’’は各々、6μmと11μmであり、第2領域においては各々11μmと6μmである。また、Gwg’’は14μmとした。また、測定において使用した光の波長は1.55μmであった。なお、W’’、W’’、Gwg’’、あるいは使用波長についての上記の値は一例であり、これらの値に限るものではなく、このことは本発明の全ての実施形態について言える。 FIG. 4 shows the maximum absolute value of the α parameter generated when the DC bias voltage is changed with the length L T ″ of the tapers 32 and 35 having the longest length in FIG. 1 as a variable. Here, the widths W a ″ and W b ″ in the first region of the two interactive optical waveguides 23a and 23b are 6 μm and 11 μm, respectively, and 11 μm and 6 μm in the second region, respectively. is there. G wg ″ was 14 μm. The wavelength of light used in the measurement was 1.55 μm. It should be noted that the above values for W a ″, W b ″, G wg ″, or the wavelength used are examples, and are not limited to these values. This is true for all embodiments of the present invention. I can say that.

この図からわかるように、αパラメータの絶対値の最大値はテーパ32、35の長さL’’に大きく依存しているが、これはテーパ32、35の間における光の結合がαパラメータに大きく影響を与えているためである。 As can be seen from this figure, the maximum absolute value of the α parameter greatly depends on the length L T ″ of the tapers 32 and 35, and this is because the coupling of light between the tapers 32 and 35 depends on the α parameter. This is because it greatly affects

ゼロチャープ光変調器として一般的に要求されるαパラメータの絶対値の最大値は0.1以内であるから、図4からテーパ32、35の長さL’’としては、5.5mm以内とすべきである。なお、αパラメータの絶対値の最大値を0.1以内とするには、テーパ32、35の長さL’’として5.5mm以内とすべきと述べたが、上記W’’とW’’及びGwg’’以外でもこの値に大きな違いはなかった。 Since the maximum value of the absolute value of the α parameter generally required as a zero chirp optical modulator is within 0.1, the length L T ″ of the tapers 32 and 35 from FIG. 4 is within 5.5 mm. Should. In addition, in order to make the maximum value of the absolute value of the α parameter within 0.1, it has been stated that the length L T ″ of the tapers 32, 35 should be within 5.5 mm, but the above W a ″ There was no significant difference in this value except for W b ″ and G wg ″.

さて、光導波路の幅を変えると、その領域において放射損失が生じ易い。従って、図1における相互作用光導波路23a、23bの幅が変わるテーパ31、32、33、34、35、36の長さの決定においては、光の損失も考える必要がある。図5にテーパ32、35の長さL’’を変数とした際の放射損失の値を示す。なお、光導波路の幅が広がるテーパ32と光導波路の幅が狭くなるテーパ35では放射損失が若干異なったので、図5ではテーパ32、35における放射損失の平均値を示した。光変調器としての挿入損失のみならば、消光比にも影響するのでテーパに起因する放射損失を小さくすることは重要である。 Now, if the width of the optical waveguide is changed, radiation loss tends to occur in that region. Therefore, in determining the lengths of the tapers 31, 32, 33, 34, 35, and 36 in which the widths of the interactive optical waveguides 23a and 23b in FIG. FIG. 5 shows the value of radiation loss when the length L T ″ of the tapers 32 and 35 is used as a variable. Since the radiation loss is slightly different between the taper 32 in which the width of the optical waveguide is widened and the taper 35 in which the width of the optical waveguide is narrow, FIG. 5 shows the average value of the radiation loss in the tapers 32 and 35. Since only the insertion loss as an optical modulator affects the extinction ratio, it is important to reduce the radiation loss due to the taper.

図5からわかるように、相互作用光導波路23a、23bの幅が変化する際に、テーパ32、35はその長さL’’を5μmから10μm程度以上に設定しておけば放射損失を充分に小さく抑えることができるので、テーパ32、35の長さL’’は5μm以上が望ましい。また、このことは本発明の全ての実施形態について言える。 As can be seen from FIG. 5, when the widths of the interactive optical waveguides 23a and 23b change, if the length L T ″ of the tapers 32 and 35 is set to about 5 μm to 10 μm or more, the radiation loss is sufficient. The length L T ″ of the tapers 32 and 35 is preferably 5 μm or more. This is also true for all embodiments of the invention.

ここで、テーパ32、35の長さL’’として1mmと設定したLN光変調器のαパラメータのDCバイアス電圧依存性を図6に示す。なお、2本の相互作用光導波路23a、23bの光導波路の第1領域における幅W’’とW’’は各々、6μmと11μm、第2領域においては各々11μmと6μm、Gwg’’は14μm、第1領域と第2領域の長さL’’と長さL’’は第2の従来技術と同じく各々10mmと30mmとした。測定において使用した光の波長は1.55μmとした。図からわかるように、DCバイアス電圧に対してαパラメータの変化は充分小さく、±0.1以内というスペックを完全に満たしている。また、このように、想定外のαパラメータを抑圧することにより動的消光比も改善されることを確認している。そしてこのことは通常αが−0.74程度で使用されるz−カットLN光変調器についても言える。 Here, FIG. 6 shows the DC bias voltage dependency of the α parameter of the LN optical modulator in which the length L T ″ of the tapers 32 and 35 is set to 1 mm. The widths W a ″ and W b ″ in the first region of the optical waveguides of the two interaction optical waveguides 23a and 23b are 6 μm and 11 μm, respectively, and 11 μm and 6 μm in the second region, and G wg ′. 'Is 14 μm, and the lengths L 1 ″ and L 2 ″ of the first region and the second region are 10 mm and 30 mm, respectively, as in the second prior art. The wavelength of light used in the measurement was 1.55 μm. As can be seen from the figure, the change of the α parameter with respect to the DC bias voltage is sufficiently small, and the specification of within ± 0.1 is completely satisfied. Further, it has been confirmed that the dynamic extinction ratio is also improved by suppressing the unexpected α parameter. This is also true for a z-cut LN optical modulator that is normally used when α is about -0.74.

なお、テーパ32、35の長さL’’としては5.5mm以内であれば、1mmよりも長くても良いし、例えば700μm程度のように1mmよりも短くても良く、このように短くするとテーパ32、35における光の結合を抑圧する効果が著しく高い。さらに、光導波路23の製作条件によってはテーパ32、35の長さを500μm程度あるいはそれ以下の長さにも短くできることを確認している。 The length L T ″ of the tapers 32 and 35 may be longer than 1 mm as long as it is within 5.5 mm, or may be shorter than 1 mm, for example, about 700 μm. Then, the effect of suppressing the coupling of light at the tapers 32 and 35 is remarkably high. Furthermore, it has been confirmed that depending on the manufacturing conditions of the optical waveguide 23, the length of the tapers 32 and 35 can be shortened to about 500 μm or less.

また、テーパ31、32、33、34、35、36での相互作用光導波路23a、23b間の光の結合が充分小さくて、かつテーパの部分における放射損失が充分小さい限り、テーパの長さはさらに短くて良い。また、本発明は、相互作用光導波路23a、23bのテーパにおける光の結合を抑えるためのものであり、第1領域の長さL’’と第2領域の長さL’’の大小関係についての制限はない。これらのことは本実施形態のみならず、本発明の全ての実施形態について言える。 As long as the coupling of light between the interaction optical waveguides 23a and 23b at the tapers 31, 32, 33, 34, 35, and 36 is sufficiently small and the radiation loss at the taper portion is sufficiently small, the length of the taper is It can be even shorter. Further, the present invention is for suppressing light coupling at the taper of the interaction optical waveguides 23a and 23b, and the size of the first region length L 1 ″ and the second region length L 2 ″ is small or large. There are no restrictions on the relationship. These can be said not only for this embodiment but also for all embodiments of the present invention.

[第2の実施形態]
図1に示した第1の実施形態において、L’’=0とした場合を本発明の第2の実施形態として図7に示す。つまり、2本の相互作用光導波路12a、12bの幅を幅W’’とW’’を相互作用光導波路12a内と相互作用光導波路12b内においてほぼ一定としている。この実施形態の場合には、テーパ13、14、15、16の長さL’’’を5.5mm以内に設定すれば良い。なお、第1の実施形態として示した図1のテーパ32、35と比較して、相互作用光導波路12a、12bの幅の変化が半分なので実際には2.75mm以内に設定できるし、例えば350μm程度まで短くもできるし、さらに短くて良い。
[Second Embodiment]
In the first embodiment shown in FIG. 1, a case where L 2 ″ = 0 is shown in FIG. 7 as a second embodiment of the present invention. In other words, the widths of the two interactive optical waveguides 12a and 12b are made substantially constant in the widths W a ″ and W b ″ in the interactive optical waveguide 12a and in the interactive optical waveguide 12b. In the case of this embodiment, the length L T ′ ″ of the tapers 13, 14, 15, 16 may be set within 5.5 mm. Compared with the tapers 32 and 35 of FIG. 1 shown as the first embodiment, the change in the width of the interactive optical waveguides 12a and 12b is half, so that it can actually be set within 2.75 mm, for example, 350 μm. It can be as short as possible or even shorter.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments.

[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、その他の各種進行波電極、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、CPW電極のギャップを2つとして説明したが、さらに多くのギャップがあっても良い。
[About each embodiment]
In the above description, the CPW electrode has been described as an example of the traveling wave electrode. However, it goes without saying that various other traveling wave electrodes or lumped constant type electrodes may be used. Further, although the description has been given assuming that there are two gaps of the CPW electrode, there may be more gaps.

以上の実施形態においては、高周波電気信号とDCバイアス電圧を同じ相互作用光導波路に印加する、いわゆるDCバイアス一体型について説明したが、本発明は高周波電気信号とDCバイアス電圧を別体の相互作用光導波路に印加する、いわゆるDCバイアス分離型にも適用可能であることは言うまでもない。   In the above embodiments, a so-called DC bias integrated type in which a high-frequency electric signal and a DC bias voltage are applied to the same interaction optical waveguide has been described. However, the present invention relates to a separate interaction between a high-frequency electric signal and a DC bias voltage. It goes without saying that the present invention can also be applied to a so-called DC bias separation type applied to an optical waveguide.

また、本発明は2本の相互作用光導波路間における想定外の光結合に起因するチャーピングを抑圧できるので、ゼロチャープ型のみでなく、プリチャープ型の光変調器にも適用可能である。さらに、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や半導体などその他の基板でも良いことは言うまでもない。   In addition, since the present invention can suppress chirping caused by unexpected optical coupling between two interacting optical waveguides, it can be applied not only to a zero chirp type but also to a prechirp type optical modulator. Furthermore, in the above embodiment, the x-cut, y-cut or z-cut plane orientation, that is, the x-axis, y-axis or z-axis of the crystal is perpendicular to the substrate surface (cut plane). The surface orientation in each of the embodiments described above may be the main surface orientation, and other surface orientations may be mixed as surface orientations subordinate to these, and not only the LN substrate but also the lithium tantalum. It goes without saying that other substrates such as rates and semiconductors may be used.

以上のように、本発明に係る光変調器は、高速でαパラメータが小さく、さらに消光比が大きくてかつチャーピングが制御され、また駆動電圧とDCバイアス電圧が小さい光変調器として有用である。   As described above, the optical modulator according to the present invention is useful as an optical modulator that is high in speed, has a small α parameter, has a large extinction ratio, is controlled in chirping, and has a small driving voltage and DC bias voltage. .

本発明における第1の実施形態が有する光導波路の上面図The top view of the optical waveguide which a 1st embodiment in the present invention has 図1のD−D’線における光変調器としての断面図Sectional drawing as an optical modulator taken along line D-D 'in FIG. 図1のE−E’線における光変調器としての断面図Sectional view as an optical modulator taken along line E-E 'of FIG. 本発明の原理を説明する図The figure explaining the principle of this invention 本発明の原理を説明する図The figure explaining the principle of this invention 本発明の原理を説明する図The figure explaining the principle of this invention 本発明における第2の実施形態が有する光導波路の上面図The top view of the optical waveguide which the 2nd Embodiment in the present invention has 第1の従来技術の光変調器の斜視図1 is a perspective view of a first conventional optical modulator. 図8のA−A’線における断面図Sectional drawing in the A-A 'line of FIG. 第1の従来技術が有する光導波路の上面図Top view of the optical waveguide of the first prior art 第1の従来技術の動作を説明する図The figure explaining operation | movement of 1st prior art Vπ・LとΔとの関係を示す図Diagram showing the relationship between Vπ · L and Δ 光の結合度とGwgとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the light coupling degree and Gwg 第2の従来技術の光変調器の断面図Sectional view of second conventional optical modulator 第2の従来技術の光導波路の上面図Top view of second prior art optical waveguide 第2の従来技術の問題点を説明する図The figure explaining the problem of the 2nd prior art

符号の説明Explanation of symbols

1:x−カットLN基板(基板)
2:SiOバッファ層(バッファ層)
3、5、12、23:光導波路
3a、3b、5a、5b、12a、12b、23a、23b:相互作用光導波路
4、24:進行波電極(CPW進行波電極)
4a、24a:中心導体
4b、4c、24b、24c:接地導体
6、7、8、9、10、11、13、14、15、16、31、32、33、34、35、36:テーパ(テーパ領域)
18、26:中心導体の中心(中心線)
19a、19b、20a、20b、25a、25b:相互作用光導波路の中心線(中心線、中心)
1: x-cut LN substrate (substrate)
2: SiO 2 buffer layer (buffer layer)
3, 5, 12, 23: Optical waveguide 3a, 3b, 5a, 5b, 12a, 12b, 23a, 23b: Interaction optical waveguide 4, 24: Traveling wave electrode (CPW traveling wave electrode)
4a, 24a: Center conductor 4b, 4c, 24b, 24c: Ground conductor 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 31, 32, 33, 34, 35, 36: Taper ( Taper area)
18, 26: Center conductor center line (center line)
19a, 19b, 20a, 20b, 25a, 25b: center line (center line, center) of the interaction optical waveguide

Claims (9)

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、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極とを有し、前記光導波路は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の位相を変調する幅の少なくとも一部が互いに異なる複数の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路であり、
前記複数の相互作用光導波路は、その幅が変化する部位であるテーパを各々具備し、前記複数の相互作用光導波路の前記各々のテーパの間における光の結合が充分小さくなるように、かつ前記テーパでの光の放射損失が充分小さくなるように、前記テーパの長さを設定したことを特徴とする光変調器。
A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a high-frequency electric signal formed on one surface side of the substrate for modulating the light A traveling wave electrode comprising a central conductor for a high frequency electrical signal and a plurality of ground conductors, and the optical waveguide has a width for modulating the phase of the light by applying the high frequency electrical signal to the traveling wave electrode. A Mach-Zehnder optical waveguide having a plurality of interactive optical waveguides at least partially different from each other,
The plurality of interaction optical waveguides each include a taper that is a portion whose width changes, so that light coupling between the tapers of the plurality of interaction optical waveguides is sufficiently small, and An optical modulator characterized in that the length of the taper is set so that light radiation loss at the taper is sufficiently small.
前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が長手方向において入れ替わることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the width relationship of the plurality of interactive optical waveguides is switched in the longitudinal direction. 前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が長手方向において入れ替わらないことを特徴とする請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the width relationship of the plurality of interactive optical waveguides is not interchanged in the longitudinal direction. 前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる2つの領域の長さが互いにほぼ等しいことを特徴とする請求項1から請求項3に記載の光変調器。   4. The optical modulator according to claim 1, wherein the lengths of the two regions having different widths of the plurality of interactive optical waveguides are substantially equal to each other. 5. 前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる2つの領域の長さが互いに等しくないことを特徴とする請求項1から請求項3に記載の光変調器。   4. The optical modulator according to claim 1, wherein lengths of the two regions having different widths of the plurality of interactive optical waveguides are not equal to each other. 前記中心導体の中心線と前記複数の相互作用光導波路のそれぞれの中心線との距離が、前記中心導体と前記複数の接地導体の間で異なることを特徴とする請求項1から請求項5に記載の光変調器。   The distance between the center line of the center conductor and the center line of each of the plurality of interactive optical waveguides is different between the center conductor and the plurality of ground conductors. The light modulator described. 前記複数の相互作用光導波路が有する導波路ギャップの中心と前記中心導体の中心線とが、前記基板表面方向に互いにずれて配置されることを特徴とする請求項1から請求項5に記載の光変調器。   The center of the waveguide gap which the said some interaction optical waveguide has and the centerline of the said center conductor are mutually shifted | deviated and arrange | positioned at the said substrate surface direction, The Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Light modulator. 前記テーパの長さが5μmから5.5mmであることを特徴とする請求項1から請求項7に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the taper has a length of 5 μm to 5.5 mm. 前記テーパの長さが5μmから1mmであることを特徴とする請求項1から請求項7に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the taper has a length of 5 μm to 1 mm.
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