JP2013242592A - 光導波路素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マッハツェンダー型光導波路は、制御電極が信号電極3と接地電極321〜323から構成され、該接地電極が該入出力部を跨いで配置される際には、該入出力部上の少なくとも一方の該接地電極に光損失低減手段を設け、該光損失低減手段は、該信号電極との距離が、該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極と該信号電極との距離と、同程度に設定された該入出力部上を跨ぐ該接地電極であって、該入出力部上を跨ぐ接地電極の幅が、該入出力部上を跨ぐ前後の接地電極の幅と比較して狭く、該信号電極の幅以上75μm以下であり、該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極の間隔が200μm以下である。
【選択図】図4
Description
図1及び2に示す光導波路素子は、マッハツェンダー型光導波路を基板上に形成したものである。図1は基板にX板を用いたものであり、図2は基板にZ板を用いた例を示す。なお、各図の(a)は光導波路素子の平面図、図1(b)又は(c)は図1(a)のA−A’又はB−B’における各断面図であり、さらに、図2(b)又は(c)は図2(a)のC−C’又はD−D’における各断面図を示す。
本発明に係る光導波路素子は、電気光学効果を有する基板と、該基板の主面に形成されたマッハツェンダー型光導波路と、該光導波路内を導波する光波を制御するための制御電極とを備えた光導波路素子において、該マッハツェンダー型光導波路は、該制御電極による光波の制御を行なう光導波路部分である作用部と、該作用部に光波を導入又は該作用部から光波を導出する光導波路部分である入出力部とに分けられ、該制御電極が信号電極と接地電極から構成され、該接地電極が該入出力部を跨いで配置される際には、該入出力部上の少なくとも一方(光波の導入側又は導出側)の該接地電極に光損失低減手段を設けることを特徴とする。
また、使用する基板の厚みは、以下の特許文献2が示すように150μm以下、特に50μm以下であることが好ましい。このような薄板を用いることで光導波路を伝搬する光波と駆動信号の速度整合が図りやすくなり、より高周波領域まで光応答が良好な光導波路素子を実現することが可能となる。しかし、基板の厚みが50μm以下である場合、光導波路上に接地電極があると光導波路を伝搬する光波が電極により吸収され光損失が増えると共に、散乱された光波が光導波路出力部まで伝搬され、光導波路出力部に接続する光ファイバ内に結合し、on/off消光比などの特性を著しく劣化することが実験によりわかった。本発明を適用することで、薄板を用いる場合に発生し易い、このような特性劣化も回避することができることがわかった。
また、制御電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。
図4は、光導波路の入力部に光損失低減手段を配置した第1の例を示す。光損失低減手段としては、光導波路の入力部(図4では、光導波路2)上を跨ぐ接地電極322の幅が、跨ぐ前後の接地電極(321,323)の幅と比較して狭く、しかも、入力部上を跨ぐ接地電極322は信号電極3の近傍に配置しているものである。
本発明に用いる「近傍」とは、光応答特性が劣化しない範囲であれば良く、図4においては信号電極に最も近い位置に配置させたが、これに限らない。
また、図4は光導波路の入力部について説明したが、出力部についても同様に本発明の光損失低減手段が適用可能であることは言うまでも無い。
以下の光損失低減手段についても、同様である。
光損失低減手段としては、入力部上を跨ぐ接地電極が、信号電極(不図示であるが図の右側に配置されていると想定している)の近傍に配置するワイヤー324又はリボンボンディングである。
また、接地電極321と323との間隔は、その間に配置される光導波路2の幅にも依存するが、200μm以下、好ましくは50μm以下とする。この間隔については、他の光損失低減手段についても同様である。また、光導波路を跨ぐワイヤーやリボンと信号電極との距離については、第1の例と同様に、接地電極321と信号電極との距離又は接地電極323と信号電極との距離と同程度に設定することが好ましい。
光損失低減手段としては、入力部上を跨ぐ接地電極が、信号電極(不図示であるが図6(a)の右側に配置されていると想定している)の近傍に配置され、跨ぐ前後の接地電極321,323を繋ぐブリッジ状電極325である。なお、光導波路を跨ぐブリッジ状電極と信号電極との距離については、第1又は第2の例と同様に、接地電極321と信号電極との距離又は接地電極323と信号電極との距離と同程度に設定することが好ましい。
ブリッジ状電極の形成方法は、金属板(例えば金、SUSなど)を半田もしくは導電性ペーストで接着することで形成できる。また金属板の代わりに高周波コンデンサ(例えば積層セラミックコンデンサ、単板コンデンサ、薄膜コンデンサ)を使用しても良い。
光損失低減手段としては、入力部2と該入力部を跨いで配置された接地電極326との間にバッファ層5を配置するものである。
バッファ層としては、SiO2が利用可能であるが、Z板を用いた光導波路素子のように、SiO2を基板全体に形成すると、制御電極と光導波路との距離が離れ、駆動電圧を増加させてしまう。従って、本発明ではバッファ層は、図3の領域bを除く場所に設けることが好ましく、より好ましくは、接地電極が光導波路を跨ぐ場所に限って設ける。
測定試験に際しては、該光導波路素子を変調器パッケージに実装して、光コンポーネントアナライザ(アジレントテクノロジー社製,型番86030A)を用い評価した。
さらに、ギャップ距離を50μmに設定し、接地電極の幅を0μmとすると共に、図5に示すようなワイヤー(Au,φ25μm)を5本接続した場合も同様に測定した。
これらの結果を図10に示す。
2,21,22,23 光導波路
3,33,36 信号電極
31,32,34,35,37,321,322,323,326 接地電極
4,5 バッファ層
324 ワイヤー
325 ブリッジ状電極
40 レーザ光源
41 偏波コントローラ
42 光導波路素子(被試験体)
43 DC電源
44 光パワーメータ
Claims (6)
- 電気光学効果を有する基板と、
該基板の主面に形成されたマッハツェンダー型光導波路と、
該光導波路内を導波する光波を制御するための制御電極とを備えた光導波路素子において、
該マッハツェンダー型光導波路は、該制御電極による光波の制御を行なう光導波路部分である作用部と、該作用部に光波を導入又は該作用部から光波を導出する光導波路部分である入出力部とに分けられ、
該制御電極が信号電極と接地電極から構成され、該接地電極が該入出力部を跨いで配置される際には、該入出力部上の少なくとも一方の該接地電極に光損失低減手段を設け、
該光損失低減手段は、該信号電極との距離が、該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極と該信号電極との距離と、同程度に設定された該入出力部上を跨ぐ該接地電極であって、
該入出力部上を跨ぐ接地電極の幅が、該入出力部上を跨ぐ前後の接地電極の幅と比較して狭く、該信号電極の幅以上75μm以下であり、
該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極の間隔が200μm以下であることを特徴とする光導波路素子。 - 電気光学効果を有する基板と、
該基板の主面に形成されたマッハツェンダー型光導波路と、
該光導波路内を導波する光波を制御するための制御電極とを備えた光導波路素子において、
該マッハツェンダー型光導波路は、該制御電極による光波の制御を行なう光導波路部分である作用部と、該作用部に光波を導入又は該作用部から光波を導出する光導波路部分である入出力部とに分けられ、
該制御電極が信号電極と接地電極から構成され、該接地電極が該入出力部を跨いで配置される際には、該入出力部上の少なくとも一方の該接地電極に光損失低減手段を設け、
該光損失低減手段は、該信号電極との距離が、該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極と該信号電極との距離と、同程度に設定された該入出力部上を跨ぐ該接地電極であって、
該光損失低減手段は、該入出力部上を跨ぐ接地電極が、該信号電極の近傍に配置するワイヤー又はリボンボンディングであり、
該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極の間隔が200μm以下であることを特徴とする光導波路素子。 - 電気光学効果を有する基板と、
該基板の主面に形成されたマッハツェンダー型光導波路と、
該光導波路内を導波する光波を制御するための制御電極とを備えた光導波路素子において、
該マッハツェンダー型光導波路は、該制御電極による光波の制御を行なう光導波路部分である作用部と、該作用部に光波を導入又は該作用部から光波を導出する光導波路部分である入出力部とに分けられ、
該制御電極が信号電極と接地電極から構成され、該接地電極が該入出力部を跨いで配置される際には、該入出力部上の少なくとも一方の該接地電極に光損失低減手段を設け、
該光損失低減手段は、該信号電極との距離が、該入出力部上を跨ぐ前後の該接地電極と該信号電極との距離と、同程度に設定された該入出力部上を跨ぐ該接地電極であって、
該光損失低減手段は、該入出力部上を跨ぐ接地電極が、該信号電極の近傍に配置され、跨ぐ前後の接地電極を繋ぐブリッジ状電極であり、
該入出力部上を跨ぐ前後の接地電極の間隔が200μm以下であることを特徴とする光導波路素子。 - 請求項1に記載の光導波路素子において、該光損失低減手段は、該入出力部と該入出力を跨いで配置された接地電極との間にバッファ層を配置するものであることを特徴とする光導波路素子。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路素子において、該基板は、ニオブ酸リチウム又はニオブ酸タンタレートのX板であることを特徴とする光導波路素子。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の光導波路素子において、該基板の厚みは50μm以下であることを特徴とする光導波路素子。
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