JP2018173604A - Optical modulator - Google Patents

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Kei Kato
圭 加藤
清水 亮
Akira Shimizu
亮 清水
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Tokuichi Miyazaki
徳一 宮崎
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator capable of effectively removing stray light propagating within a substrate.SOLUTION: An optical modulator includes: a substrate 1 having an electro-optic effect; and an optical modulation unit including an optical waveguide 2 formed on the substrate and a control electrode for applying an electric field to the optical waveguide. The control electrode includes a modulation electrode for optical modulation. The optical waveguide includes an optical waveguide for signal light to let light waves to be modulated by the modulation electrode propagate. Double refractive index layers (BR1-BR3) are disposed on a front surface of the substrate having the optical waveguide for signal light formed or at least part of a rear surface of the substrate.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、光変調器に関し、特に、光変調部から発生する迷光や光変調部分に入射する迷光を除去する手段を備えた光変調器に関する。   The present invention relates to an optical modulator, and more particularly, to an optical modulator provided with means for removing stray light generated from an optical modulator and stray light incident on the optical modulator.

光通信分野や光計測分野において多くの光変調器が利用されている。高速かつ大容量の情報を送信するため、一つの基板に複数の光変調部分を配置すると共に、光変調器全体を小型化することも行なわれている。例えば、偏波多重変調器や直角位相振幅変調器(QAM)、さらには多波長を用いた光変調器などが提案されている。   Many optical modulators are used in the fields of optical communication and optical measurement. In order to transmit high-speed and large-capacity information, a plurality of light modulation portions are arranged on one substrate, and the entire light modulator is downsized. For example, a polarization multiplexing modulator, a quadrature amplitude modulator (QAM), and an optical modulator using multiple wavelengths have been proposed.

図1は、偏波合成機能を有する光変調器の一例を示す概略図である。ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する基板1に光導波路2が形成され、2つの光変調部分(MZ1,MZ2)が設けられている。各光変調部分で変調された光波は、各出力用光導波路(OP1,OP2)により基板1の外部に導出される。出力光(λ01,λ02)は、波長板WP、反射板RF及び偏光ビームスプリッターPSによって、偏波合成され出力光(λ')となる。なお、λは光変調器への入力光である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an optical modulator having a polarization combining function. An optical waveguide 2 is formed on a substrate 1 having an electrooptic effect, such as lithium niobate, and two light modulation portions (MZ1, MZ2) are provided. The light wave modulated by each light modulation portion is led out of the substrate 1 by each output optical waveguide (OP1, OP2). The output light (λ 01 , λ 02 ) is subjected to polarization synthesis by the wave plate WP, the reflection plate RF, and the polarization beam splitter PS to become output light (λ ′ 0 ). Note that λ 0 is input light to the optical modulator.

さらに、図1の光変調器では、マッハツェンダー型光導波路(MZ1,MZ2)の合波部分には、放射モード光を導出するための放射光用光導波路(R11とR12,R21とR22)が形成されている。   Further, in the optical modulator of FIG. 1, the optical waveguide for radiated light (R11 and R12, R21 and R22) for deriving the radiation mode light is provided at the combined portion of the Mach-Zehnder type optical waveguides (MZ1, MZ2). Is formed.

また、図2は、多波長を用いた光変調器の一例を示す概略図である。基板1に入射する異なる波長の入力光(λ,λ)に対して、光導波路(21、22)が設けられ、各光導波路にはマッハツェンダー型光導波路(MZ11〜22)を備えた光変調部分が複数形成されている。各マッハツェンダー型光導波路の出力側には、出力用光導波路(OP11〜22)や放射光用光導波路(R111〜222)が配置されている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an optical modulator using multiple wavelengths. Optical waveguides (21, 22) are provided for input light (λ 1 , λ 2 ) of different wavelengths incident on the substrate 1, and each optical waveguide is provided with a Mach-Zehnder optical waveguide (MZ11-22). A plurality of light modulation portions are formed. On the output side of each Mach-Zehnder type optical waveguide, output optical waveguides (OP11 to 22) and radiated light optical waveguides (R111 to 222) are arranged.

さらに、図1及び図2には図示されていないが、各マッハツェンダー型光導波路の近傍には、図3に示すように、マッハツェンダー型光導波路に電界を印加する制御電極が設けれられている。制御電極としては、必要に応じて、信号光を発生するための変調電極(RF1〜3)や、変調曲線のバイアス点調整を行なうため光導波路にDCバイアスを印加するためのDCバイアス電極(DC1〜DC3)が設けられる。   Although not shown in FIGS. 1 and 2, a control electrode for applying an electric field to the Mach-Zehnder type optical waveguide is provided in the vicinity of each Mach-Zehnder type optical waveguide, as shown in FIG. Yes. As control electrodes, a modulation electrode (RF1 to RF3) for generating signal light and a DC bias electrode (DC1) for applying a DC bias to the optical waveguide for adjusting the bias point of the modulation curve are used as necessary. To DC3).

マッハツェンダー型光導波路(MZ)の合波部近傍には、出力用光導波路(OP)を挟むように、放射光を導出する放射光用光導波路(R1,R2)が設けられている。図4に示すように、放射光を検知する受光素子(PD1,PD2)が、放射光用光導波路の直上に配置される。図4(b)に示すように、放射光用光導波路(R1,R2)と受光素子(PD1,PD2)との間には、高屈折率膜(HR1,HR2)が配置され、光導波路を伝搬する放射光を受光素子側に引き寄せる役割を担っている。受光素子(PD1,PD2)は、基板1上に接着剤(AD)で固定されている。図4(b)は、図4(a)の一点鎖線A−A’における断面図を示している。   In the vicinity of the multiplexing portion of the Mach-Zehnder type optical waveguide (MZ), radiated light optical waveguides (R1, R2) for deriving the radiated light are provided so as to sandwich the output optical waveguide (OP). As shown in FIG. 4, the light receiving elements (PD1, PD2) for detecting the emitted light are disposed immediately above the emitted light optical waveguide. As shown in FIG. 4B, high refractive index films (HR1, HR2) are disposed between the optical waveguide for radiated light (R1, R2) and the light receiving elements (PD1, PD2), and the optical waveguide is It plays the role of attracting propagating radiation to the light receiving element side. The light receiving elements (PD1, PD2) are fixed on the substrate 1 with an adhesive (AD). FIG. 4B shows a cross-sectional view taken along one-dot chain line A-A ′ in FIG.

図4では、各放射光用光導波路(R1,R2)に対応して、受光素子(PD1,PD2)を別々に設けているが、光変調器の小型化などに伴い、図5に示すように、1つの受光素子で複数の光導波路を伝搬する光波を受光する方法もある。   In FIG. 4, the light receiving elements (PD1, PD2) are provided separately corresponding to the respective optical waveguides for radiated light (R1, R2). However, as shown in FIG. There is also a method of receiving light waves propagating through a plurality of optical waveguides with a single light receiving element.

光導波路に光波を入射する部分や、光変調部を構成するマッハツェンダー型光導波路の分岐部や合波部、さらに、放射光用光導波路への分岐部などでは、光導波路から漏れ光が発生し易い。この漏れ光が、基板内で迷光となり出力される信号光に混入したり、放射光と一緒になって受光素子で検出されるなどの現象が発生する。これにより、光変調器の変調特性が劣化したり、光変調器の特性を最適に制御することが困難となる。特に、複数の光変調部分が同一基板上に並べて配置され、かつ基板全体が小型化する場合には、迷光の問題は重大な問題となる。   Leakage light is generated from the optical waveguide at the part where the light wave is incident on the optical waveguide, the branching and multiplexing part of the Mach-Zehnder type optical waveguide constituting the optical modulation part, and the branching part to the optical waveguide for radiated light Easy to do. Such leaked light may be mixed into signal light that is output as stray light in the substrate or detected by the light receiving element together with the emitted light. As a result, the modulation characteristics of the optical modulator deteriorate, and it becomes difficult to optimally control the characteristics of the optical modulator. In particular, when a plurality of light modulation portions are arranged side by side on the same substrate and the entire substrate is downsized, the problem of stray light becomes a serious problem.

基板内を伝搬する迷光を除去する方法としては、特許文献1に示すように、基板表面に高屈折率膜や金属膜を配置し、基板内を伝搬する迷光を基板外に導出したり、金属膜で吸収する方法が提案されている。   As a method for removing stray light propagating in the substrate, as shown in Patent Document 1, a high refractive index film or a metal film is disposed on the surface of the substrate, and stray light propagating in the substrate is led out of the substrate, or metal A method of absorbing with a membrane has been proposed.

しかしながら、高屈折率膜では、スラブ導波路が形成され、迷光が拡散するだけであり、迷光を除去する効果は、極めて限定的となる。また、金属膜では、小型化された光変調器において、電極間の短絡の原因ともなる。   However, in a high refractive index film, a slab waveguide is formed, stray light is only diffused, and the effect of removing stray light is extremely limited. Further, the metal film may cause a short circuit between the electrodes in a miniaturized optical modulator.

特開2006−276518号公報JP 2006-276518 A

本発明が解決しようとする課題は、上述したように、迷光を効果的に除去し、複数の光変調部分を配置し、さらに小型化した光変調器においても、基板内の迷光が信号光や放射光に混入することを抑制可能な光変調器を提供することである。   As described above, the problem to be solved by the present invention is to effectively remove stray light, arrange a plurality of light modulation portions, and further reduce the size of the light modulator. It is an object of the present invention to provide an optical modulator capable of suppressing mixing with radiated light.

上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、以下のような技術的特徴を有する。
(1) 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と該光導波路に電界を印加するための制御電極を有する光変調部を備えた光変調器において、該制御電極が、光変調を行なうための変調電極を有し、該光導波路が、該変調電極で変調される光波が伝搬する信号光用光導波路を有し、該信号光用光導波路が形成された該基板の表面、又は該基板の裏面の少なくともその一部には、複屈折率層が配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical modulator of the present invention has the following technical features.
(1) In an optical modulator comprising a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and an optical modulator having a control electrode for applying an electric field to the optical waveguide, the control electrode comprises: A modulation electrode for performing optical modulation, the optical waveguide having an optical waveguide for signal light through which an optical wave modulated by the modulation electrode propagates, and the substrate on which the optical waveguide for signal light is formed A birefringent layer is disposed on at least a part of the front surface or the back surface of the substrate.

(2) 上記(1)に記載の光変調器において、該基板の表面に複屈折率層を配置する場合は、該信号光用光導波路を除く該基板上に該複屈折率層を配置することを特徴とする。 (2) In the optical modulator according to (1), when the birefringence layer is disposed on the surface of the substrate, the birefringence layer is disposed on the substrate excluding the signal light optical waveguide. It is characterized by that.

(3) 上記(1)に記載の光変調器において、該基板の表面に複屈折率層を配置する場合は、該複屈折率層の屈折率は、該信号光用光導波路の屈折率より低く、該基板の屈折率より高いことを特徴とする。 (3) In the optical modulator described in (1) above, when a birefringent layer is disposed on the surface of the substrate, the refractive index of the birefringent layer is less than the refractive index of the optical waveguide for signal light. Low and higher than the refractive index of the substrate.

(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光変調器において、該基板の裏面に複屈折率層を配置する場合は、該基板の厚みが20μm以下であることを特徴とする。 (4) In the optical modulator according to any one of (1) to (3), when the birefringence layer is disposed on the back surface of the substrate, the thickness of the substrate is 20 μm or less. To do.

(5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光変調器において、該複屈折率層の一部には、該基板と反対側に金属層が配置されていることを特徴とする。 (5) The optical modulator according to any one of (1) to (4), wherein a metal layer is disposed on a part of the birefringence layer opposite to the substrate. To do.

(6) 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の光変調器において、該制御電極が、該光導波路にDCバイアス電圧を印加するバイアス電極を有し、該バイアス電極は、該光波の伝搬方向に対して、該変調電極の下流側に配置され、該バイアス電極の下側には該複屈折率層が配置されていることを特徴とする。 (6) In the optical modulator according to any one of (1) to (5), the control electrode includes a bias electrode that applies a DC bias voltage to the optical waveguide, and the bias electrode includes the optical wave The birefringence layer is disposed on the downstream side of the modulation electrode with respect to the propagation direction, and the birefringence layer is disposed on the lower side of the bias electrode.

(7) 上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の光変調器において、該光変調部は、少なくとも第1の光変調部分と第2の光変調部分とが互いに並べて配置されており、該第1の光変調部分と該第2の光変調部分との間には、該基板上に該複屈折率層が形成されていることを特徴とする。 (7) In the optical modulator according to any one of (1) to (6), the optical modulation unit includes at least a first optical modulation part and a second optical modulation part arranged side by side. The birefringence layer is formed on the substrate between the first light modulation portion and the second light modulation portion.

本発明により、信号光用光導波路が形成された基板の表面、又は基板の裏面の少なくともその一部には、複屈折率層が配置されているため、基板内を伝搬する光波を複屈折率層によって基板外方向かつ複数の方向に導くことが可能となる。この作用を用いることで、基板内の迷光を効率的に除去でき、迷光が信号光や放射光に混入することを効果的に抑制することができる。   According to the present invention, the birefringence layer is disposed on at least a part of the front surface of the substrate on which the optical waveguide for signal light is formed or the back surface of the substrate. The layer can lead to the substrate outward direction and a plurality of directions. By using this action, the stray light in the substrate can be efficiently removed, and the stray light can be effectively suppressed from being mixed into the signal light and the emitted light.

偏波合成機能を有する光変調器の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of an optical modulator having a polarization combining function. 多波長を用いた光変調器の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the optical modulator using multiple wavelengths. マッハツェンダー型光導波路に電界を印加する制御電極として、変調電極とDCバイアス電極を用いる例を示す図である。It is a figure which shows the example which uses a modulation electrode and a DC bias electrode as a control electrode which applies an electric field to a Mach-Zehnder type optical waveguide. 放射光を受光するため、放射光用光導波路と受光素子の配置の様子を説明する平面図である。It is a top view explaining the mode of arrangement | positioning of the optical waveguide for radiated light, and a light receiving element in order to receive radiated light. 図4Aの一点鎖線A−A’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line A-A 'of FIG. 4A. 一つの受光素子を用いて2つの放射光を受光する構造を説明する平面図である。It is a top view explaining the structure which light-receives two emitted light using one light receiving element. 図5Aの一点鎖線B−B’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line B-B 'of FIG. 5A. 本発明の光変調器に係る第1の実施例を説明する平面図である。It is a top view explaining the 1st Example concerning the optical modulator of the present invention. 図6の一点鎖線D1−D1’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line D1-D1 'of FIG. 図6の一点鎖線D2−D2’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line D2-D2 'of FIG. 本発明の光変調器に係る第2の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example which concerns on the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器に係る第3の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd Example concerning the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器に係る第4の実施例を説明する平面図である。It is a top view explaining the 4th example concerning an optical modulator of the present invention. 図10Aの一点鎖線D−D’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line D-D 'of FIG. 10A. 本発明の光変調器に係る第5の実施例を説明する平面図である。It is a top view explaining the 5th Example concerning the optical modulator of the present invention. 図11Aの一点鎖線E−E’における断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line E-E 'of FIG. 11A.

以下、本発明に係る光変調器について、詳細に説明する。
本発明が適用される光変調器は、図6〜11Bに示すように、電気光学効果を有する基板1と、該基板に形成された光導波路2と該光導波路に電界を印加するための制御電極(不図示)を有する光変調部を備えた光変調器において、該制御電極が、光変調を行なうための変調電極を有し、該光導波路が、該変調電極で変調される光波が伝搬する信号光用光導波路を有し、該信号光用光導波路が形成された該基板の表面、又は該基板の裏面の少なくともその一部には、複屈折率層(BR1〜BR4,BR)が配置されていることを特徴とする。
Hereinafter, the optical modulator according to the present invention will be described in detail.
As shown in FIGS. 6 to 11B, the optical modulator to which the present invention is applied includes a substrate 1 having an electro-optic effect, an optical waveguide 2 formed on the substrate, and a control for applying an electric field to the optical waveguide. In an optical modulator having an optical modulator having an electrode (not shown), the control electrode has a modulation electrode for performing optical modulation, and the optical wave propagates through the optical waveguide modulated by the modulation electrode. A birefringence layer (BR1 to BR4, BR) is provided on at least a part of the front surface of the substrate on which the signal light optical waveguide is formed or the back surface of the substrate. It is arranged.

電気光学効果を有する基板としては、LiNbO基板やSrTiO、SrBiTa、BaTiO、KTiOPO、PLZT、またはInPやSiやGaAsなどの半導体系材料の基板が利用可能である。また、光導波路は、Tiなどを熱拡散して形成する。必要に応じて、光導波路に沿って局所的にリッジを形成することも可能である。制御電極は、AuやTiの下地金属層の上に金メッキなどを利用して形成することができる。本発明の光変調部の形成に際しては、光変調器分野において公知の各種手法が適用できることは言うまでもない。 As a substrate having an electro-optic effect, a LiNbO 3 substrate, SrTiO 3 , SrBi 2 Ta 2 O 9 , BaTiO 3 , KTiOPO 4 , PLZT, or a substrate of a semiconductor material such as InP, Si, or GaAs can be used. The optical waveguide is formed by thermally diffusing Ti or the like. If necessary, it is also possible to form a ridge locally along the optical waveguide. The control electrode can be formed on the base metal layer of Au or Ti using gold plating or the like. Needless to say, various methods known in the field of optical modulators can be applied to the formation of the optical modulator of the present invention.

本発明の特徴は、基板の表面又は裏面の少なくとも一部に複屈折率層を設けることである。複屈折率層としては、ルチル(α−二酸化チタニウム)、YVO(イットリウム・バナデート)などが好適に利用可能である。 A feature of the present invention is that a birefringence layer is provided on at least a part of the front surface or the back surface of the substrate. As the birefringent layer, rutile (α-titanium dioxide), YVO 4 (yttrium vanadate), or the like can be suitably used.

図6に示すように、基板1の入力光が入射する端面C1、マッハツェンダー型光導波路(MZ1,MZ2)に高周波信号(RF信号)を印加する領域の開始位置C2、DCバイアス電圧を印加する領域の開始位置C3、出力用光導波路の開始位置C4、基板の出力光が出射する端面C5とする。C1〜C2の範囲は主に入力光用光導波路が配置される入力領域(IPR)、C2〜C3の範囲は主に変調電極が配置される変調領域(RFR)、C3〜C4の範囲は主にDCバイアス電極が配置されるバイアス領域(DCR)、C4〜C5の範囲は主に出力用光導波路が配置される出力領域(OPR)を各々意味している。   As shown in FIG. 6, the end face C1 on which the input light of the substrate 1 is incident, the start position C2 of the region where the high frequency signal (RF signal) is applied to the Mach-Zehnder type optical waveguide (MZ1, MZ2), and the DC bias voltage are applied. The start position C3 of the region, the start position C4 of the output optical waveguide, and the end face C5 from which the output light of the substrate is emitted. The range of C1 to C2 is mainly an input region (IPR) where an optical waveguide for input light is arranged, the range of C2 to C3 is mainly a modulation region (RFR) where a modulation electrode is arranged, and the range of C3 to C4 is mainly The bias region (DCR) in which the DC bias electrode is disposed in the range, and the range of C4 to C5 mainly mean the output region (OPR) in which the output optical waveguide is disposed.

複屈折率層は、図6の入力領域(IPR)、変調領域(RFR)、バイアス領域(DCR)、又は出力領域(OPR)に、必要に応じて配置される。例えば、複屈折率層BR1を入力領域に配置することで、光入力部(基板1と光ファイバ(不図示)との結合部(基板端面C1))で光導波路2に入射しなかった漏れ光や、光導波路の分岐部(20)から漏れた漏れ光を、基板1から外部に放出させることが可能となる。   The birefringence layer is disposed in the input region (IPR), modulation region (RFR), bias region (DCR), or output region (OPR) in FIG. 6 as necessary. For example, by arranging the birefringence layer BR1 in the input region, leaked light that has not entered the optical waveguide 2 at the light input portion (the coupling portion (substrate end face C1) between the substrate 1 and the optical fiber (not shown)). In addition, the leaked light that has leaked from the branch portion (20) of the optical waveguide can be emitted from the substrate 1 to the outside.

また、複屈折率層BR2をバイアス領域(DCR)に配置することで、マッハツェンダー型光導波路(MZ1,MZ2)の合波部等に向かう迷光を基板1から外部に放出させることが可能となる。
さらに、複屈折率層BR3を出力領域(OPR)に配置することで、出力用光導波路(OP1,OP2)や放射光用光導波路(R11〜R22)に入り込む迷光を基板1から外部に放出させることが可能となる。特に、放射光用光導波路を伝搬する放射光を検出するための受光素子へ迷光が混入するのを抑制することができる。
Further, by disposing the birefringent layer BR2 in the bias region (DCR), it becomes possible to emit stray light from the substrate 1 to the outside toward the multiplexing portion of the Mach-Zehnder type optical waveguide (MZ1, MZ2). .
Further, by arranging the birefringence layer BR3 in the output region (OPR), stray light entering the output optical waveguides (OP1, OP2) and the emitted light optical waveguides (R11 to R22) is emitted from the substrate 1 to the outside. It becomes possible. In particular, it is possible to suppress stray light from being mixed into the light receiving element for detecting the radiated light propagating through the radiated light optical waveguide.

図7Aは、図6の一点鎖線D1−D1’における断面図である。図7Aに示すように、基板1の表面に直接接触して配置される複屈折率層BR1に関しては、複屈折率層の屈折率は、信号光用光導波路2の屈折率より低く、基板1の屈折率より高い。これは、信号光用光導波路2を伝搬する光波を複屈折率層側に吸い上げることを抑制し、基板1の内部(光導波路2以外)を伝搬する迷光を複屈折率層側に積極的に吸い上げるためである。   7A is a cross-sectional view taken along one-dot chain line D1-D1 'in FIG. As shown in FIG. 7A, for the birefringent layer BR1 disposed in direct contact with the surface of the substrate 1, the refractive index of the birefringent layer is lower than the refractive index of the signal light optical waveguide 2, and the substrate 1 Higher than the refractive index. This suppresses the absorption of the light wave propagating through the signal light optical waveguide 2 to the birefringent layer side, and actively stray light propagating through the substrate 1 (other than the optical waveguide 2) to the birefringent layer side. It is for sucking up.

また、基板1の裏面に複屈折率層BR4を配置する場合もある。これは、基板の厚みが20μm以下となると、基板内を伝搬する迷光を、基板1の裏面側から外部に放出するためである。図7Aの符号ADは、支持基板SPを基板1側に接合するための接着層を示しており、この支持基板を接合することで、光変調器の機械的強度を高めている。   In some cases, the birefringence layer BR4 is disposed on the back surface of the substrate 1. This is because stray light propagating in the substrate is emitted from the back side of the substrate 1 to the outside when the thickness of the substrate is 20 μm or less. Reference sign AD in FIG. 7A indicates an adhesive layer for bonding the support substrate SP to the substrate 1 side, and the mechanical strength of the optical modulator is increased by bonding the support substrate.

図7Bは、図6の一点鎖線D2−D2’における断面図である。図7Bに示すように、基板1の表面に信号光用光導波路(OP1,OP2)がある場合には、複屈折率層BR3によって、信号光が基板1から外部に放出されるのを抑制するため、複屈折率層BR3に凹部(LR1,LR2)を設け、信号光用光導波路に複屈折率層(BR3)が直接接触するのを抑制し、信号光が、基板1の外部に放出されるのを抑制している。なお、凹部(LR1,LR2)には、必要に応じて、光導波路より屈折率の低い低屈折率材料を配置することも可能である。   7B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line D2-D2 'of FIG. As shown in FIG. 7B, when there are signal light optical waveguides (OP1, OP2) on the surface of the substrate 1, the birefringence layer BR3 prevents the signal light from being emitted to the outside. Therefore, the concave portions (LR1, LR2) are provided in the birefringence layer BR3 to suppress the birefringence layer (BR3) from coming into direct contact with the optical waveguide for signal light, and the signal light is emitted to the outside of the substrate 1. Is suppressed. In the recesses (LR1, LR2), a low refractive index material having a refractive index lower than that of the optical waveguide can be disposed as necessary.

また、後述するように、複屈折率層内に取り込んだ迷光を、再度、基板1側に戻らないようにするため、複屈折率層の一部に、基板1と反対側に金属層を配置することも可能である。この金属層により、迷光を吸収することも可能となる。   Further, as will be described later, a metal layer is arranged on a part of the birefringence layer opposite to the substrate 1 so that stray light taken into the birefringence layer does not return to the substrate 1 side again. It is also possible to do. This metal layer can also absorb stray light.

また、図8に示すように、複数の光変調部分(MZ1,MZ2)が並列に配置されている場合は、各光変調部分で発生する迷光が、他の光変調部分に伝搬しないようにするため、隣接する光変調部分の間に複屈折率層BRを形成することが好ましい。
また、図2のような多波長を用いた光変調器の実施例に対して、複数の光変調部分(MZ11〜MZ22)が並列に配置されている場合には、隣接する光変調部分の間(例えば、MZ12とMZ21との間)に複屈折率層BRを形成することが望ましい。
Also, as shown in FIG. 8, when a plurality of light modulation portions (MZ1, MZ2) are arranged in parallel, stray light generated in each light modulation portion is prevented from propagating to other light modulation portions. Therefore, it is preferable to form the birefringence layer BR between adjacent light modulation portions.
Further, when a plurality of light modulation portions (MZ11 to MZ22) are arranged in parallel to the embodiment of the light modulator using multiple wavelengths as shown in FIG. It is desirable to form the birefringent layer BR (for example, between MZ12 and MZ21).

複屈折率層BRは、図9に示すように、光変調を行なう又は光変調が行われた光波(信号光)が伝搬する光導波路(信号光用光導波路)の上を除いて形成してもよい。さらに、図9に示すように、放射光用光導波路上においては、受光素子(PD1,PD2)が配置される領域(点線の枠)までは、放射光の劣化を抑制するため、複屈折率層を配置していない。しかしながら、受光素子が配置される領域の下流に対しては、放射光も迷光となるため、複屈折率層を用いて積極的に除去することが好ましい。   As shown in FIG. 9, the birefringence layer BR is formed except for an optical waveguide (signal light optical waveguide) through which light modulation (optical light) in which light modulation or light modulation is performed propagates. Also good. Further, as shown in FIG. 9, on the radiation optical waveguide, the birefringence is suppressed up to the region (dotted line frame) where the light receiving elements (PD1, PD2) are arranged in order to suppress the degradation of the radiation. The layer is not arranged. However, since the emitted light also becomes stray light downstream of the region where the light receiving element is disposed, it is preferable to positively remove it using a birefringence layer.

複屈折率層の上に金属層を配置することで、複屈折率層で取り込んだ迷光を効率的に吸収することが可能となる。このような金属層は、制御電極を形成するプロセスで使用する金属膜の一部を用いることが、製造上有利である。また、制御電極の一部を用いる場合には、複屈折率層上に配置される電極の形状を変更した場合でも、光導波路に印加する電界が変化(劣化)しないようにする必要がある。このため、制御電極を構成する変調電極よりも、DCバイアス電極の一部を用いることが好ましい。さらに、信号光の出力用光導波路の近傍にも可能な範囲で複屈折率層と金属層を配置するよう構成することが好ましい。具体的には、図6に示す、変調電極が配置される領域(RFR)よりも、DCバイアス電極が配置される領域(DCR)や出力用光導波路が配置される領域(OPR)に迷光を吸収するための金属層が配置される。なお、必要に応じて、図8に示す光変調部分の間に配置する複屈折率層BRの上に金属層を設けることも可能である。   By disposing the metal layer on the birefringent layer, it becomes possible to efficiently absorb the stray light captured by the birefringent layer. For such a metal layer, it is advantageous in manufacturing to use a part of the metal film used in the process of forming the control electrode. Further, when a part of the control electrode is used, it is necessary to prevent the electric field applied to the optical waveguide from changing (deteriorating) even when the shape of the electrode arranged on the birefringence layer is changed. For this reason, it is preferable to use a part of the DC bias electrode rather than the modulation electrode constituting the control electrode. Further, it is preferable that the birefringence layer and the metal layer be arranged in the vicinity of the optical waveguide for signal light output as much as possible. Specifically, stray light is emitted to a region where the DC bias electrode is disposed (DCR) and a region where the output optical waveguide is disposed (OPR) rather than the region where the modulation electrode is disposed (RFR) shown in FIG. A metal layer for absorption is arranged. If necessary, a metal layer can be provided on the birefringence layer BR disposed between the light modulation portions shown in FIG.

図10A及び10Bは、複屈折率層(BR,a1〜a3)とDCバイアス電極の配置の一例を示している。図10Bは、図10Aの一点鎖線D−D’における断面図である。複屈折率層を形成した場所の全領域に金属層を配置する必要は無い。複屈折率層で基板外に導出した迷光(迷光の一部は複屈折率層内を伝搬する)が、迷光の伝搬方向の下流側に配置される光導波路(特に、信号光用光導波路や放射光用導波路)に再結合するのを防止するよう金属層を配置することが好ましい。   10A and 10B show an example of the arrangement of the birefringence layers (BR, a1 to a3) and the DC bias electrode. 10B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line D-D ′ in FIG. 10A. There is no need to dispose a metal layer in the entire region where the birefringent layer is formed. Stray light derived from the substrate by the birefringence layer (a part of the stray light propagates through the birefringence layer) is disposed on the downstream side in the propagation direction of the stray light (in particular, an optical waveguide for signal light or It is preferable to dispose a metal layer so as to prevent recombination with the radiation waveguide.

図10Aでは、DCバイアス電極DC11とDC12との右側先端が離間しているが、両者が同じ電位である場合には、複屈折率層a1の外周形状に沿ってDCバイアス電極を連続的に配置することも可能である。また、放射光用光導波路と出力光用光導波路との間には、複屈折率層を配置していないが、各光導波路を伝搬する光波を吸収しない範囲で、複屈折率層や金属層を両者の間に配置することも可能である。   In FIG. 10A, the right ends of the DC bias electrodes DC11 and DC12 are separated from each other. However, when both are at the same potential, the DC bias electrodes are continuously arranged along the outer peripheral shape of the birefringence layer a1. It is also possible to do. In addition, a birefringent layer is not disposed between the optical waveguide for emitted light and the optical waveguide for output light, but the birefringent layer and the metal layer are within a range not absorbing the light wave propagating through each optical waveguide. Can be placed between the two.

図11A及び11Bは、受光素子(PD1,PD2)を通過した放射光や出力用光導波路の近傍を伝搬する迷光を除去するための構成である。複屈折率層(BR)上に金属層(M1,M2)を配置している。図11Bでは、複屈折率層の形状と金属層の形状とは同じにしているが、金属層を複屈折率層の一部の領域のみに配置することも可能である。   FIGS. 11A and 11B show a configuration for removing radiated light that has passed through the light receiving elements (PD1, PD2) and stray light that propagates in the vicinity of the output optical waveguide. Metal layers (M1, M2) are disposed on the birefringence layer (BR). In FIG. 11B, the shape of the birefringence layer and the shape of the metal layer are the same, but the metal layer can be disposed only in a partial region of the birefringence layer.

なお、電気光学効果を有する基板の厚みが薄いほど、迷光が基板内に閉じ込められ、光導波路と再結合する可能性が高くなるため、例えば、20μm以下、より好ましくは10μm以下の厚みを有する基板を用いた光変調器には、本発明は効果的に適用することできる。   In addition, since the stray light is confined in the substrate and the possibility of recombination with the optical waveguide becomes higher as the thickness of the substrate having the electro-optic effect is thinner, for example, the substrate having a thickness of 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. The present invention can be effectively applied to an optical modulator using the.

以上、説明したように、本発明によれば、基板内を伝搬する迷光を効果的に除去し、複数の光変調部分を配置し、さらに小型化した光変調器においても、基板内の迷光が信号光や放射光に混入することを抑制可能な光変調器を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, stray light propagating in the substrate is effectively removed, a plurality of light modulation portions are arranged, and even in a downsized optical modulator, stray light in the substrate is It is possible to provide an optical modulator capable of suppressing mixing in signal light and radiated light.

1 基板
2〜220 光導波路
MZ,MZ1〜MZ22 マッハツェンダー型光導波路
R1〜R222 放射光用光導波路
OP,OP1〜OP22 出力用光導波路
RF1〜RF3 変調電極
DC1〜DC3 DCバイアス電極(金属層)
PD,PD1〜PD2 受光素子
BR,BR1〜BR4 複屈折率層
M1〜M2 金属層
SP 支持基板
LR1,LR2 凹部
IPR 入力領域
RFR 変調領域
DCR バイアス領域
OPR 出力領域
HR、HR1、HR2 高屈折率膜
AD 接着層
WP 波長板
RF 反射板
PS 偏光ビームスプリッター
λ〜λ 入力光
λ'0、λo1〜λo 出力光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2-220 Optical waveguide MZ, MZ1-MZ22 Mach-Zehnder type optical waveguide R1-R222 Radiation optical waveguide OP, OP1-OP22 Output optical waveguide RF1-RF3 Modulation electrode DC1-DC3 DC bias electrode (metal layer)
PD, PD1 to PD2 Light receiving element BR, BR1 to BR4 Birefringence layer M1 to M2 Metal layer SP Support substrate
LR1, LR2 Recessed part IPR Input area RFR Modulation area DCR Bias area OPR Output area
HR, HR1, HR2 High refractive index film AD Adhesive layer WP Wave plate RF Reflector PS Polarizing beam splitter λ 0 to λ 2 input light λ ′ 0, λ o1 to λ o 2 output light

Claims (7)

電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と該光導波路に電界を印加するための制御電極を有する光変調部を備えた光変調器において、
該制御電極が、光変調を行なうための変調電極を有し、
該光導波路が、該変調電極で変調される光波が伝搬する信号光用光導波路を有し、
該信号光用光導波路が形成された該基板の表面、又は該基板の裏面の少なくともその一部には、複屈折率層が配置されていることを特徴とする光変調器。
In an optical modulator comprising a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and an optical modulator having a control electrode for applying an electric field to the optical waveguide,
The control electrode has a modulation electrode for optical modulation;
The optical waveguide has a signal light optical waveguide through which a light wave modulated by the modulation electrode propagates;
A birefringence layer is disposed on at least a part of the front surface of the substrate on which the optical waveguide for signal light is formed or the back surface of the substrate.
請求項1に記載の光変調器において、該基板の表面に複屈折率層を配置する場合は、該信号光用光導波路を除く該基板上に該複屈折率層を配置することを特徴とする光変調器。   2. The optical modulator according to claim 1, wherein when the birefringence layer is disposed on the surface of the substrate, the birefringence layer is disposed on the substrate excluding the signal light optical waveguide. Light modulator. 請求項1に記載の光変調器において、該基板の表面に複屈折率層を配置する場合は、該複屈折率層の屈折率は、該信号光用光導波路の屈折率より低く、該基板の屈折率より高いことを特徴とする光変調器。   2. The optical modulator according to claim 1, wherein when the birefringent layer is disposed on the surface of the substrate, the refractive index of the birefringent layer is lower than the refractive index of the optical waveguide for signal light, An optical modulator having a refractive index higher than that of the optical modulator. 請求項1乃至3のいずれかに記載の光変調器において、該基板の裏面に複屈折率層を配置する場合は、該基板の厚みが20μm以下であることを特徴とする光変調器。   4. The optical modulator according to claim 1, wherein when the birefringence layer is disposed on the back surface of the substrate, the thickness of the substrate is 20 [mu] m or less. 請求項1乃至4のいずれかに記載の光変調器において、該複屈折率層の一部には、該基板と反対側に金属層が配置されていることを特徴とする光変調器。   5. The optical modulator according to claim 1, wherein a metal layer is disposed on a part of the birefringent layer opposite to the substrate. 請求項1乃至5のいずれかに記載の光変調器において、該制御電極が、該光導波路にDCバイアス電圧を印加するバイアス電極を有し、該バイアス電極は、該光波の伝搬方向に対して、該変調電極の下流側に配置され、該バイアス電極の下側には該複屈折率層が配置されていることを特徴とする光変調器。   6. The optical modulator according to claim 1, wherein the control electrode includes a bias electrode that applies a DC bias voltage to the optical waveguide, and the bias electrode is in a direction of propagation of the light wave. An optical modulator characterized in that the birefringence layer is disposed on the downstream side of the modulation electrode, and on the lower side of the bias electrode. 請求項1乃至6のいずれかに記載の光変調器において、該光変調部は、少なくとも第1の光変調部分と第2の光変調部分とが互いに並べて配置されており、該第1の光変調部分と該第2の光変調部分との間には、該基板上に該複屈折率層が形成されていることを特徴とする光変調器。   7. The optical modulator according to claim 1, wherein at least the first optical modulation portion and the second optical modulation portion are arranged side by side in the optical modulation portion, and the first optical modulation portion is arranged. The optical modulator, wherein the birefringence layer is formed on the substrate between the modulation portion and the second light modulation portion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023188137A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element, optical modulator, optical modulation module, and optical transmission device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006080532A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
JP2011075917A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical waveguide element
JP2014142411A (en) * 2013-01-22 2014-08-07 Tdk Corp Light modulator
US20150212271A1 (en) * 2012-12-11 2015-07-30 Acacia Communications Inc. Optical waveguide terminators with doped waveguides
JP2015197454A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 住友大阪セメント株式会社 optical waveguide element
JP2017032753A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator and optical transmitter using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006080532A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
JP2011075917A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical waveguide element
US20150212271A1 (en) * 2012-12-11 2015-07-30 Acacia Communications Inc. Optical waveguide terminators with doped waveguides
JP2014142411A (en) * 2013-01-22 2014-08-07 Tdk Corp Light modulator
JP2015197454A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 住友大阪セメント株式会社 optical waveguide element
JP2017032753A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator and optical transmitter using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023188137A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element, optical modulator, optical modulation module, and optical transmission device

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