JP2021167851A - 光変調器 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動電圧及び光損失を抑制できる光変調器を提供する。【解決手段】光変調器は、光導波路と、第１のスラブと、第２のスラブと、光導波路とを有する。光導波路は、第１のレールと、第１のレールに対して平行に配置された第２のレールとの間で形成するスロット部内にポリマを充填することで形成される。第１のスラブは、第１の電極と電気的に接続する第１の部分スラブと、第１のレールと第１の部分スラブとの間を電気的に接続する第２の部分スラブとを有する。第１のスラブは、基板表面に対する厚み寸法を第１のレールに比較して第２の部分スラブを薄く設定する。第２のスラブは、第２の電極と電気的に接続する第３の部分スラブと、第２のレールと第３の部分スラブとの間を電気的に接続する第４の部分スラブとを有する。第２のスラブは、基板表面に対する厚み寸法を第２のレールに比較して第４の部分スラブを薄く設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、光変調器に関する。
光変調器に使用する電気光学材料としてＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）が知られている。しかしながら、近年、大容量の高速光通信性能に対応できる電気光学材料が求められている。そこで、ＬｉＮｂＯ３に代わる新たな電気光学材料として、例えば、ＥＯポリマ等の電気光学型有機材料が知られている。
ＥＯポリマは、ＬｉＮｂＯ３よりも高い電気光学効果、かつ、広帯域性を有している。従って、ＥＯポリマは、６４Ｇｂａｕｄ以上の超高速光通信用の電気光学材料の有力候補として期待されてきている。
国際公開第２０１６／０９２８２９号 特開２００７−２５３７０号公報
しかしながら、ＥＯポリマでは、光の屈折率が１．６〜１．８程度と低いため、通常の光導波路構造では光を集中させることに向いておらず、光導波路構造で光の漏れが生じる。その結果、光導波路構造の光の漏れによって光損失は勿論のこと、光信号を位相変調する際の駆動電圧も高くなる。
駆動電圧及び光損失を抑制できる光変調器を提供することを目的とする。
一つの態様の光変調器は、スロット部と、第１のスラブと、第２のスラブと、光導波路とを有する。スロット部は、基板上に配置された第１のレールと、第１のレールに対して平行に前記基板上に配置された第２のレールとの間で形成する。光導波路は、スロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される。第１のスラブは、基板上に配置され、第１のレールと第１の電極との間を電気的に接続する。第２のスラブは、基板上に配置され、第２のレールと第２の電極との間を電気的に接続する。第１のスラブは、第１の電極と電気的に接続する第１の部分スラブと、第１のレールと第１の部分スラブとの間を電気的に接続する第２の部分スラブとを有する。第１のスラブは、基板表面に対する厚み寸法を第１のレールに比較して第２の部分スラブを薄く設定する。第２のスラブは、第２の電極と電気的に接続する第３の部分スラブと、第２のレールと第３の部分スラブとの間を電気的に接続する第４の部分スラブとを有する。第２のスラブは、基板表面に対する厚み寸法を第２のレールに比較して第４の部分スラブを薄く設定する。
駆動電圧及び光損失を抑制できる。
図１は、実施例１の光変調器の一例を示す平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、実施例１のスラブの斜視図である。 図４Ａは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図４Ｂは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図４Ｃは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図５Ａは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図５Ｂは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図５Ｃは、光変調器の製造工程の一例を示す説明図である。 図６は、光変調器のポーリング時の動作の一例を示す説明図である。 図７は、光変調器の運用時の動作の一例を示す説明図である。 図８は、図７に示す光変調器の等価回路の一例を示す説明図である。 図９は、光変調器の各寸法の一例を示す説明図である。 図１０は、光変調器の光モード解析結果の一例を示す説明図である。 図１１は、比較例１の光変調器の各寸法の一例を示す説明図である。 図１２は、比較例１の光変調器の光モード解析結果の一例を示す説明図である。 図１３は、比較例２の光変調器の各寸法の一例を示す説明図である。 図１４は、比較例２の光変調器の光モード解析結果の一例を示す説明図である。 図１５は、実施例１の光変調器、比較例１の光変調器及び比較例２の光変調器毎の半波長電圧Ｖπ、光損失及び広帯域性の比較結果の一例を示す説明図である。 図１６は、実施例２の光変調器のＡ−Ａ線断面図である。 図１７は、実施例２のスラブの斜視図である。 図１８は、実施例３の光変調器（ＧＳＧ方式）の一例を示す平面図である。 図１９は、図１８のＡ１−Ａ１線断面図である。 図２０は、実施例３のスラブの斜視図である。 図２１は、光変調器のポーリング時の動作の一例を示す説明図である。 図２２は、光変調器の運用時の動作の一例を示す説明図である。 図２３は、実施例４の光変調器（ＧＳＳＧ方式）の一例を示す平面図である。 図２４は、図２３のＡ２−Ａ２線断面図である。 図２５は、実施例４のスラブの斜視図である。 図２６は、光変調器のポーリング時の動作の一例を示す説明図である。 図２７は、光変調器の運用時の動作の一例を示す説明図である。 図２８は、実施例５の光変調器（ＧＳＧＳＧ方式）の一例を示す平面図である。 図２９は、図２８のＡ３−Ａ３線断面図である。 図３０は、実施例５のスラブの斜視図である。 図３１は、光変調器のポーリング時の動作の一例を示す説明図である。 図３２は、光変調器の運用時の動作の一例を示す説明図である。
以下、図面に基づいて、本願の開示する光変調器の実施例を詳細に説明する。尚、各実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。
＜光変調器１の構成＞
図１は、実施例１の光変調器１の一例を示す平面図である。図１に示す光変調器１は、例えば、スロット型位相変調器である。光変調器１は、第１の保護膜２と、第１の電極３Ａ（３）と、第２の電極３Ｂ（３）と、光導波路４とを有する。第１の電極３Ａは、電気信号等の駆動電圧を印加する、例えば正極である。第２の電極３Ｂは、例えば、負極である。光導波路４は、電気光学材料等のＥＯポリマ４１等で形成し、光信号が通過する導波路である。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、実施例１の第１のスラブ８Ａ、第１のレール６Ａ、光導波路４、第２のレール６Ｂ、第２のスラブ８Ｂの斜視図である。図２に示す光変調器１は、第１の保護膜２、第１の電極３Ａ、第２の電極３Ｂ及び光導波路４の他に、基板５と、第１のレール６Ａ（６）と、第２のレール６Ｂ（６）と、スロット部７を有する。更に、光変調器１は、第１のスラブ８Ａ（８）と、第２のスラブ８Ｂ（８）と、第２の保護膜９と、電極パッド２Ａ（２Ｂ）とを有する。
基板５は、例えば、ＳｉＯ２の基板である。第１のレール６Ａ及び第２のレール６Ｂは、例えば、シリコン等の高屈折率材料で形成する。第１のレール６Ａ及び第２のレール６Ｂは、基板５上に平行に配置されている。スロット部７は、基板５上に平行に配置された第１のレール６Ａと第２のレール６Ｂとの間で形成する低屈折領域となる空間である。そして、光導波路４は、スロット部７内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。光導波路４は、通過する光を閉じ込める構造である。
また、第１のスラブ８Ａは、基板５上に配置され、第１のレール６Ａと第１の電極３Ａとの間を電気的に接続する。第１のスラブ８Ａは、例えば、シリコン等で形成する。第２のスラブ８Ｂは、基板５上に配置され、第２のレール６Ｂと第２の電極３Ｂとの間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂも、例えば、シリコン等で形成する。
第１のスラブ８Ａは、第１の部分スラブ１１Ａと、第２の部分スラブ１２Ａとを有する。第１の部分スラブ１１Ａは、第１の電極３Ａと電気的に接続する。第２の部分スラブ１２Ａは、第１のレール６Ａと第１の部分スラブ１１Ａとの間を電気的に接続する。第１のスラブ８Ａは、基板５表面に対する第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrに比較して第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrは、第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。また、第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈr及び第１の部分スラブ１１Ａの厚み寸法Ｈs1は、例えば、同一である。
第２のスラブ８Ｂは、第３の部分スラブ１１Ｂと、第４の部分スラブ１２Ｂとを有する。第３の部分スラブ１１Ｂは、第２の電極３Ｂと電気的に接続する。第４の部分スラブ１２Ｂは、第２のレール６Ｂと第３の部分スラブ１１Ｂとの間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂは、基板５表面に対する第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrに比較して第４の部分スラブ１２Ｂの厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrは、第４の部分スラブ１２Ｂの厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。また、第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈr及び第３の部分スラブ１１Ｂの厚み寸法Ｈs1は、例えば、同一である。
＜光変調器１の製造工程＞
図４Ａ〜図４Ｃは、光変調器１の製造工程の一例を示す説明図、図５Ａ〜図５Ｃは、光変調器１の製造工程の一例を示す説明図である。図４Ａに示す基板５上には、第１のスラブ８Ａ、第１のレール６Ａ、第２のレール６Ｂ及び第２のスラブ８Ｂの材料となるシリコン１０が配置されている。
図４Ｂに示す基板５上のシリコン１０をエッチングすることで、例えば、第１のレール６Ａ、第２のレール６Ｂ、第１のスラブ８Ａ及び第２のスラブ８Ｂを基板５上に形成する。第１のレール６Ａと第２のレール６Ｂとの間で形成するスロット部７を形成する箇所に相当する基板５表面には、凹部５Ａを形成する。尚、凹部５Ａは、後述するＥＯポリマ４１がスロット部７内に確実に充填されるために、凹部があっても良い。その結果、図４Ｂに示す第１のレール６Ａ、第１の部分スラブ１１Ａ、第２のレール６Ｂ及び第３の部分スラブ１１Ｂの厚み寸法が、例えば、第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法の３倍以上とする。また、第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法Ｈs2と第４の部分スラブ１２Ｂの厚み寸法Ｈs2とが同一となる。
図４Ｃに示す基板５上に形成された第１のレール６Ａ、第２のレール６Ｂ、第１のスラブ８Ａ及び第２のスラブ８Ｂ上に、例えば、ＳｉＯ２等の第２の保護膜９を形成する。
更に、第１のスラブ８Ａ及び第２のスラブ８Ｂ上の一部の第２の保護膜９をエッチングし、第１のスラブ８Ａ上に第１の開口部１０Ａ及び第２のスラブ８Ｂ上に第２の開口部１０Ｂを形成する。図５Ａに示すように、第１の開口部１０Ａ上に第１のスラブ８Ａと電気的に接続する第１の電極３Ａと、第２の開口部１０Ｂ上に第２のスラブ８Ｂと電気的に接続する第２の電極３Ｂを形成する。
更に、図５Ａに示す第１の電極３Ａ、第２の電極３Ｂ及び第２の保護膜９上に、例えば、ＳｉＯ２等の第１の保護膜２を形成する。そして、図５Ｂに示すように、第１の電極３Ａ、第２の電極３Ｂ、第１のスラブ８Ａ、第２のスラブ８Ｂ、スロット部７、第１のレール６Ａ、第２のレール６Ｂ上の第１の保護膜２及び第２の保護膜９をエッチングする。その結果、第１の電極３Ａ上の第１の電極パッド２Ａ、第２の電極３Ｂ上の第２の電極パッド２Ｂを形成すると共に、第１のスラブ８Ａ、第２のスラブ８Ｂ及びスロット部７を露出する。
そして、図５Ｂに示すスロット部７内にＥＯポリマ４１を充填することで光導波路４を形成する。尚、光導波路４は、スロット部７内にＥＯポリマ４１を充填することで光導波路４を形成できるが、スロット部７の幅がナノオーダとなる。従って、スロット部７内にＥＯポリマ４１を確実に充填するため、スロット部７周囲の第１のレール６Ａ、第２のレール６Ｂ、第１のスラブ８Ａ及び第２のスラブ８Ｂ上にＥＯポリマ４１を充填することになる。
図６は、光変調器１のポーリング時の動作の一例を示す説明図である。図４及び図５の製造工程を経て形成された光変調器１は、光導波路４を成すＥＯポリマ４１はアルモファスであって電気光学効果を持たないため、ポッケルス効果を持たせるためにポーリング処理を実行する必要がある。光変調器１内の光導波路４内のＥＯポリマ４１をガラス転移温度付近まで加熱し、ＥＯポリマ４１内の色素分子を動きやすくしてから、第１の電極３Ａに直流電圧を印加する。その結果、第１の電極３Ａに直流電圧を印加して第１の電極３Ａから第２の電極３Ｂに電流が流れるため、光導波路４内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。その後、光導波路４内のＥＯポリマ４１の温度を下げて、ＥＯポリマ４１の配向の状態を固定することになる。
＜光変調器１の運用動作＞
図７は、光変調器１の運用時の動作の一例を示す説明図である。光変調器１は、電気信号を発生する信号源３１と、信号源３１からの電気信号（駆動電圧）を出力するドライバ３２とを有する。ドライバ３２は、光変調器１の第１の電極３Ａと接続し、第２の電極３Ｂをアースと接続する。ドライバ３２は、光変調器１内の光導波路４に駆動電圧を印加し、第１の電極３Ａから第２の電極３Ｂへと電流が流れることで、光導波路４を通過する光信号を位相変調する。
図８は、図７に示す光変調器１の等価回路の一例を示す説明図である。第１の電極３Ａ、第１のスラブ８Ａ及び第１のレール６Ａは、電気抵抗Ｒで表現できる。また、第２のレール６Ｂ、第２のスラブ８Ｂ及び第２の電極３Ｂも、電気抵抗Ｒで表現できる。更に、光導波路４は、キャパシタＣで表現できる。従って、第１の電極３Ａ、第１のスラブ８Ａ、第１のレール６Ａ、光導波路４、第２のレール６Ｂ、第２のスラブ８Ｂ及び第２の電極３Ｂは、ＲＣ定数を有する図８に示すローパスフィルタと等価である。ローパスフィルタの遮断周波数ｆｃは、１／４πＲＣで算出するため、電気抵抗Ｒが大きくなると、遮断周波数が低下して帯域が制限されることになる。
図９は、光変調器１の各寸法の一例を示す説明図である。図９に示す基板５表面上の第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚み寸法Ｈs1は、図中のＹ方向の第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚みである。基板５表面上の第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚み寸法Ｈs2は、図中のＹ方向の第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚みである。基板５表面上の第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の厚み寸法Ｈrは、図中のＹ方向の第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の厚みである。
更に、第１の部分スラブ１１Ａの厚み寸法Ｈs1は、第２の保護膜９の面と基板５表面との間の第１の部分スラブ１１Ａの厚みである。第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法Ｈs2は、ＥＯポリマ４１の接触表面と基板５表面との間の第２の部分スラブ１２Ａの厚みである。第４の部分スラブ１２Ｂの厚み寸法Ｈs1は、第２の保護膜９の面と基板５表面との間の第４の部分スラブ１２Ｂの厚みである。第３の部分スラブ１１Ｂの厚み寸法Ｈs2は、ＥＯポリマ４１の接触表面と基板５表面との間の第３の部分スラブ１１Ｂの厚みである。
更に、光導波路４の幅Ｗslotは、第１のレール６Ａと第２のレール６Ｂとの間のスロット部７の幅であって、図中Ｘ方向の光導波路４の幅である。第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）のレール幅Ｗrailは、図中Ｘ方向の第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の幅である。第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の幅Ｗslab１は、図中Ｘ方向の第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の幅である。第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の幅Ｗslab２は、図中Ｘ方向の第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の幅である。
図１０は、光変調器１の光モード解析結果の一例を示す説明図である。実施例１の光変調器１は、第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚みＨs2を４５ｎｍ、第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚みＨs1を１９０ｎｍとする。更に、光変調器１は、第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の厚みＨrを１９０ｎｍ、光導波路４の幅Ｗslotを１６０ｎｍ、第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）のレール幅Ｗrailを２４０ｎｍとする。更に、光変調器１は、第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の幅Ｗslab１を１８μｍ、第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の幅Ｗslab２を２μｍ、光変調器１のＺ軸方向の長さを１ｍｍとする。この場合、光変調器１の光モード解析結果は、図１０に示すように光導波路４内に光信号が閉じ込められているのが分かる。
図１１は、比較例１の光変調器１００の各寸法の一例を示す説明図である。図１１に示す比較例１の光変調器１００は、第１１のレール１０６Ａと第１１の電極１０３Ａとの間を電気的に接続する第１１のスラブ１０８Ａと、第１２のレール１０６Ｂと第１２の電極１０３Ｂとの間を電気的に接続する第１２のスラブ１０８Ｂとを有する。第１１のレール１０６Ａと第１２のレール１０６Ｂとの間のスロット部１０７にＥＯポリマ１０４を充填することで光導波路１０４を形成する。第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、実施例１の第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚み寸法Ｈs1に比較して薄く設定している。
基板１０５表面上の第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、図中のＹ方向の第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚みである。基板１０５表面上の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚み寸法Ｈrは、図中のＹ方向の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚みである。更に、第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、第２の保護膜の面と基板１０５表面との間の第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚みである。
更に、光導波路１０４の幅Ｗslotは、第１１のレール１０６Ａと第１２のレール１０６Ｂとの間のスロット幅であって、図中Ｘ方向の光導波路１０４の幅である。第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）のレール幅Ｗrailは、図中Ｘ方向の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の幅である。第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の幅Ｗslabは、図中Ｘ方向の第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の幅である。
＜比較例１の光変調器１００＞
図１２は、比較例１の光変調器１００の光モード解析結果の一例を示す説明図である。比較例１の光変調器１００は、第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚みＨsを４５ｎｍ、第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚みＨrを１９０ｎｍ、光導波路１０４の幅Ｗslotを１６０ｎｍとする。更に、光変調器１００は、第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）のレール幅Ｗrailを２４０ｎｍ、第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の幅Ｗslabを２０μｍ、光変調器１００のＺ軸方向の長さを１ｍｍとする。この場合、比較例１の光変調器１００の光モード解析結果は、図１２に示すように光導波路１０４内に光信号が閉じ込められているのが分かる。
＜比較例２の光変調器１００Ａ＞
図１３は、比較例２の光変調器１００Ａの各寸法の一例を示す説明図である。図１３に示す比較例２の光変調器１００Ｂは、第１１のレール１０６Ａと第１１の電極１０３Ａとの間を電気的に接続する第２１のスラブ１１８Ａと、第１２のレール１０６Ｂと第１２の電極１０３Ｂとの間を電気的に接続する第２２のスラブ１１８Ｂとを有する。第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、比較例１の第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の厚み寸法Ｈsに比較して厚く設定する。更に、第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、実施例１の第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚み寸法Ｈs1に比較して厚く設定している。
基板１０５表面上の第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、図中のＹ方向の第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚みである。基板１０５表面上の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚み寸法Ｈrは、図中のＹ方向の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚みである。更に、第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚み寸法Ｈsは、第２の保護膜の面と基板１０５表面との間の第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚みである。
更に、光導波路１０４の幅Ｗslotは、第１１のレール１０６Ａと第１２のレール１０６Ｂとの間のスロット部１０７のスロット幅であって、図中Ｘ方向の光導波路１０４の幅である。第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）のレール幅Ｗrailは、図中Ｘ方向の第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の幅である。第１１のスラブ１０８Ａ（第１２のスラブ１０８Ｂ）の幅Ｗslabは、図中Ｘ方向の第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の幅である。
図１４は、比較例２の光変調器１００Ａの光モード解析結果の一例を示す説明図である。比較例２の光変調器１００Ａは、第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の厚みＨsを９０ｎｍ、第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）の厚みＨrを１９０ｎｍ、光導波路１０４の幅Ｗslotを１６０ｎｍとする。光変調器１００Ａは、第１１のレール１０６Ａ（第１２のレール１０６Ｂ）のレール幅Ｗrailを２４０ｎｍ、第２１のスラブ１１８Ａ（第２２のスラブ１１８Ｂ）の幅Ｗslabを２０μｍ、光変調器１００ＡのＺ軸方向の長さを１ｍｍとする。この場合、比較例２の光変調器１００Ａの光モード解析結果は、図１４に示すように光導波路１０４から光信号が漏れているのが分かる。
また、比較例１及び比較例２の光変調器１００（１００Ａ）は、広帯域性と駆動電圧/光損失の間でトレードオフが発生する。光導波路１０４を光変調器として使うためには、２本のレール１０６Ａ（１０６Ｂ）(Si)と電極１０３Ａ（１０３Ｂ）との間を電気的に接続するスラブ１０８Ａ（１０８Ｂ）(Si)が必要となる。しかしながら、このスラブ（１０８Ａ、１０８Ｂ）によってスロット部１０７に閉じ込められるはずの光の一部がスラブ側へ漏れ出る。このような光の漏れ出しがあると効率が低下して大きな駆動電圧が必要になるだけでなく、光導波路１０４を通過する際の光損失も大きくなる。そこで、位相シフト量φをπ変化させるのに必要な駆動電圧である半波長電圧Ｖπは、Ｖπ＝（λｄ）／（ｎ３γΓＬ）で表現できる。
尚、波長を「λ」、スロット部７の幅を「ｄ」、電気光学材料（ＥＯポリマ４１）の屈折率を「ｎ」、電気光学材料（ＥＯポリマ４１）の電気光学定数を「γ」、電極３の長さを「Ｌ」、印加電場低減係数(電場分布で変調に寄与する割合を示す補正係数)を「Γ」とする。「Γ」は、スロット部７に電場がどれだけの割合で閉じ込められているかを示す指標となる。光の漏れ出しが大きくなると「Γ」は小さくなり、この場合、半波長電圧Ｖπは大きくなる。従って、半波長電圧Ｖπを小さくするためにスラブ８への光の漏れ出しは可能な限り小さくする必要がある。光の漏れ出しを小さくするには、スラブ８の厚み寸法Ｈsを第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の厚み寸法Ｈrに比べて十分薄くすれば、スラブ８への光の漏れ出しを抑制できる。但し、スラブ８の電気抵抗Ｒが増加することになる。更に、電気抵抗Ｒが大きくなると、遮断周波数が低下して帯域が制限されることになる。
＜比較結果＞
図１５は、実施例１の光変調器１、比較例１の光変調器１００及び比較例２の光変調器１００Ａ毎の駆動電圧、光損失及び広帯域性の比較結果の一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、比較を容易にすべく、比較例１の半波長電圧Ｖπ・光損失・広帯域性の値を１とする。半波長電圧Ｖπ及び光損失の値は小さくなる方が優れ、広帯域性の値が大きくなる方が優れている。
比較例１の光変調器１００は、実施例１の光変調器１に比較して、半波長電圧Ｖπ及び光損失に顕著な差はないが、比較例１の光変調器１００のスラブ１０８Ａ（１０８Ｂ）の厚み寸法が薄いため、電気抵抗Ｒが大きくなる。そして、遮断周波数が低下して帯域が制限される。従って、実施例１の光変調器１は、比較例１の光変調器１００に比較して帯域を広くできる。
また、比較例２の光変調器１００Ｂは、光の漏れが大きくなるため、半波長電圧Ｖπと光損失の値が増加するものの、スラブの厚み寸法が厚くなるに連れて電気抵抗が低下し広帯域を実現できる。比較例２の光変調器１００Ｂは、実施例１の光変調器１００に比較して、半波長電圧Ｖπ及び光損失に顕著な差が生じ、半波長電圧Ｖπが大きく、光の漏れ出しが多く、光損失が大である。従って、実施例１の光変調器１は、比較例１の光変調器１００に比較して広帯域性、特に半波長電圧Ｖπ及び光損失を小さくできる。
比較例１及び比較例２では、半波長電圧Ｖπ・光損失と広帯域性によるトレードオフが生じる。これに対して実施例１の光変調器１の場合、半波長電圧Ｖπ・光損失が比較例１とほぼ同等でありながら。広帯域を実現できる。
＜実施例１の効果＞
実施例１の光変調器１は、第１の電極３Ａと電気的に接続する第１の部分スラブ１１Ａと第１のレール６Ａとの間を電気的に接続する第２の部分スラブ１２Ａの厚み寸法を第１のレール６Ａに比較して薄く設定する。更に、光変調器１は、第２の電極３Ｂと電気的に接続する第３の部分スラブ１１Ｂと第２のレール６Ｂとの間を電気的に接続する第４の部分スラブ１２Ｂの厚み寸法を第２のレール６Ｂに比較して第４の部分スラブ１２Ｂを薄く設定する。その結果、半波長電圧Ｖπを小さくして光損失を小さくできると共に、スラブ部分の電気抵抗Ｒを小さくして遮断周波数の低下を抑制して広帯域を実現できる。
尚、第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚み寸法は許容できる範囲で薄くし、第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の厚み寸法を厚くする。その結果、第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚み寸法が薄いために変調動作時の光の漏れ出しを抑制できる。
第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚み寸法が薄くなるため、第２の部分スラブ１２Ａ（第４の部分スラブ１２Ｂ）の厚み単独で見た場合は電気抵抗Ｒが厚くなる。しかしながら、第１の部分スラブ１１Ａ（第３の部分スラブ１１Ｂ）の電気抵抗Ｒが小さくできるため、光変調器１全体で考えると、比較例１及び比較例２に比較して電気抵抗Ｒが小さくできる。その結果、広帯域性と駆動電圧/光損失の間で発生するトレードオフの改善が可能となる。そして、ＥＯポリマ４１を搭載した小型、低駆動電圧、広帯域の光変調器が実現できる。
尚、実施例１の光変調器１は、第１のスラブ８Ａ内の第１の部分スラブ１１Ａ及び第２のスラブ８Ｂ内の第３の部分スラブ１１Ｂの厚み寸法が第１のレール６Ａ（第２のレール６Ｂ）の厚み寸法と同一であるため、電気抵抗Ｒが高くなる。そこで、このような事態に対処する実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の光変調器１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
＜実施例２の光変調器１Ａの構成＞
図１６は、実施例２の光変調器１ＡのＡ−Ａ線断面図、図１７は、実施例２の第１のスラブ８Ａ、第１のレール６Ａ、光導波路４、第２のレール６Ｂ、第２のスラブ８Ｂの斜視図である。図１６に示す光変調器１Ａが実施例１の光変調器１と異なるところは、第１の部分スラブ１１Ａ１及び第３の部分スラブ１１Ｂ１のシリコンのドーピング濃度を高くした点にある。尚、実施例２の第１の部分スラブ１１Ａ１及び第３の部分スラブ１１Ｂ１の形状は、実施例１の第１の部分スラブ１１Ａ及び第３の部分スラブ１１Ｂの形状と同一である。
＜実施例２の効果＞
実施例２の光変調器１Ａでは、第１のレール６Ａ及び第２のレール6Ｂと第２の部分スラブ１２Ａ及び第４の部分スラブ１２Ｂのドーピング濃度よりも、第１の部分スラブ１１Ａ１及び第３の部分スラブ１１Ｂ１のシリコンのドーピング濃度を高くしたので、第１の部分スラブ１１Ａ１及び第３の部分スラブ１１Ｂ１の電気抵抗を小さくして遮断周波数を大きくできる。しかも、ドーピング濃度を上げた場合は光損失も高くなるが、ほとんどの光をスロット部７、第２の部分スラブ１２Ａ及び第４の部分スラブ１２Ｂに収束できるように設計する。その結果、半波長電圧Ｖπ及び光損失の値に対する影響を無視しながら、帯域を大きくできる。
尚、実施例１及び２の光変調器１（１Ａ）の光導波路４は、例えば、マッハツェンダ変調器内の２個の光変調器の１つと言える。
＜実施例３の光変調器１Ｂの構成＞
図１８は、実施例３の光変調器（ＧＳＧ方式）１Ｂの一例を示す平面図、図１９は、図１８のＡ１−Ａ１線断面図である。図１８に示す光変調器１Ｂは、ＧＳＧ方式のマッハツェンダ変調器である。光変調器１Ｂは、光分岐部２１と、２個の光導波路４と、光合波部２２とを有する。光分岐部２１は、光信号を光分岐し、光分岐後の光信号を各光導波路４に出力する。２個の光導波路４は、例えば、第１の光導波路４Ａと、第２の光導波路４Ｂとを有する。第１の光導波路４Ａは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。第２の光導波路４Ｂは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。光合波部２２は、各光導波路４からの位相変調後の光信号を合波し、合波後の光信号を出力する。
光変調器１Ｂは、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂの他に、第１の保護膜２と、第１の電極３Ａ１（Ｇ）と、第２の電極３Ｂ１（Ｓ）と、第３の電極３Ｃ１（Ｇ）とを有する。第１の電極３Ａ１は、例えば、負極とする。第２の電極３Ｂ１は、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂに駆動電圧を印加する正極である。第３の電極３Ｃ１は、例えば、負極とする。
更に、光変調器１Ｂは、第１のスラブ８Ａ１と、第１の光導波路４Ａと、第３のスラブ８Ｃ１と、第２の光導波路４Ｂと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。第１の光導波路４Ａは、基板５上に配置された第１のレール６Ａと、第１のレール６Ａに対して平行に基板５上に配置された第２のレール６Ｂとの間で形成する第１のスロット部７Ａ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。第２の光導波路４Ｂは、基板５上に配置された第３のレール６Ｃと、第３のレール６Ｃに対して平行に基板５上に配置された第４のレール６Ｄとの間で形成する第２のスロット部７Ｂ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。
第１のスラブ８Ａ１は、基板５上に配置され、第１のレール６Ａと第１の電極３Ａ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、基板上に配置され、第４のレール６Ｄと第３の電極３Ｃ１との間を電気的に接続する。第３のスラブ８Ｃ１は、基板５上に配置され、第２のレール６Ｂと第２の電極３Ｂ１との間を電気的に接続すると共に、第３のレール６Ｃと第２の電極３Ｂ１との間を電気的に接続する。
第１のスラブ８Ａ１は、第１の部分スラブ１１Ａ１と、第２の部分スラブ１２Ａ１とを有する。第１の部分スラブ１１Ａ１は、第１の電極３Ａ１と電気的に接続する。第２の部分スラブ１２Ａ１は、第１のレール６Ａと第１の部分スラブ１１Ａ１との間を電気的に接続する。第１のスラブ８Ａ１は、基板５表面に対する第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrに比較して第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrは、第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第２のスラブ８Ｂ１は、第３の部分スラブ１１Ｂ１と、第４の部分スラブ１２Ｂ１とを有する。第３の部分スラブ１１Ｂ１は、第３の電極３Ｃ１と電気的に接続する。第４の部分スラブ１２Ｂ１は、第４のレール６Ｄと第３の部分スラブ１１Ｂ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、基板５表面に対する第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrに比較して第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrは、第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第３のスラブ８Ｃ１は、第５の部分スラブ１１Ｃ１と、第６の部分スラブ１２Ｃ１と、第７の部分スラブ１２Ｄ１１とを有する。第５の部分スラブ１１Ｃ１は、第２の電極３Ｂ１と電気的に接続する。第６の部分スラブ１２Ｃ１は、第２のレール６Ｂと第５の部分スラブ１１Ｃ１との間を電気的に接続する。第７の部分スラブ１２Ｄ１１は、第３のレール６Ｃと第５の部分スラブ１１Ｃ１との間を電気的に接続する。
第３のスラブ８Ｃ１は、基板５表面に対する第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrに比較して第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrは、第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。また、第３のスラブ８Ｃ１は、基板５表面に対する第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrに比較して第７の部分スラブ１２Ｄ１１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrは、第７の部分スラブ１２Ｄ１１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
図２０は、実施例３のスラブの斜視図である。図２０に示すスラブは、第１のスラブ８Ａ１と、第１のレール６Ａと、第１のスロット部７Ａと、第２のレール６Ｂと、第３のスラブ８Ｃ１と、第３のレール６Ｃと、第２のスロット部７Ｂと、第４のレール６Ｄと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。尚、第２のレール６Ｂと第３のレール６Ｃとは、第３のスラブ８Ｃ１で電気的に連結しているものとする。
＜実施例３の光変調器１Ｂの製造工程＞
図２１は、ＧＳＧ方式の光変調器１Ｂのポーリング時の動作の一例を示す説明図である。光変調器１Ｂ内の第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１をガラス転移温度付近まで加熱し、ＥＯポリマ４１内の色素分子を動きやすくしてから、第１の電極３Ａ１に直流電圧を印加する。その結果、第１の電極３Ａ１に直流電圧を印加して第１の電極３Ａ１から第３の電極３Ｃ１に電流が流れるため、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。その後、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の温度を下げて、ＥＯポリマ４１の配向の状態を固定することになる。尚、ポーリング時は、第２の電極３Ｂ１（正極）は使用しない。
尚、第３の電極３Ｃ１に直流電圧を印加して第３の電極３Ｃ１から第１の電極３Ａ１に電流を流して、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の色素分子の配向を一定方向に向けるようにしても良く、適宜変更可能である。
＜実施例３の光変調器１Ｂの運用動作＞
図２２は、ＧＳＧ方式の光変調器１Ｂの運用時の動作の一例を示す説明図である。ＧＳＧ方式の光変調器１Ｂは、電気信号を発生する信号源３１と、信号源３１からの電気信号を出力するドライバ３２とを有する。ドライバ３２は、光変調器１Ｂの第２の電極３Ｂ１と接続し、第１の電極３Ａ１及び第３の電極３Ｃ１をアースと接続する。ドライバ３２は、光変調器１Ｂ内の第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂに駆動電圧を印加し、第２の電極３Ｂ１から第１の電極３Ａ１及び第３の電極３Ｃ１へと電流が流れる。その結果、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。
＜実施例３の効果＞
ＧＳＧ方式の光変調器１Ｂは、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂに第２の電極３Ｂ１からの駆動電圧を印加することで、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。尚、ＧＳＧ方式の光変調器１Ｂの変調動作は、２本の光導波路４を使用するプッシュプル動作であるため、半波長電圧Ｖπを半分にできる。
＜実施例４の光変調器１Ｃの構成＞
図２３は、実施例４の光変調器（ＧＳＳＧ方式）１Ｃの一例を示す平面図、図２４は、図２３のＡ２−Ａ２線断面図である。図２３に示す光変調器１Ｃは、ＧＳＳＧ方式のマッハツェンダ変調器である。光変調器１Ｃは、光分岐部２１と、２本の光導波路４と、光合波部２２とを有する。光分岐部２１は、光信号を光分岐し、光分岐後の光信号を各光導波路４に出力する。２個の光導波路４は、例えば、第１の光導波路４Ａと、第２の光導波路４Ｂとを有する。第１の光導波路４Ａは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。第２の光導波路４Ｂは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。光合波部２２は、各光導波路４からの位相変調後の光信号を合波し、合波後の光信号を出力する。
光変調器１Ｃは、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂの他に、第１の保護膜２と、第１の電極３Ａ１（Ｇ）と、第２の電極３Ｂ１（Ｓ）と、第４の電極３Ｄ１（Ｓ）と、第３の電極３Ｃ１（Ｇ）とを有する。第１の電極３Ａ１、例えば、負極である。第２の電極３Ｂ１は、例えば、駆動電圧を印加する正極である。第４の電極３Ｄ１は、例えば、駆動電圧を印加する正極である。第３の電極３Ｃ１は、例えば、負極である。
更に、光変調器１Ｃは、第１のスラブ８Ａ１と、第１の光導波路４Ａと、第３のスラブ８Ｃ１と、第４のスラブ８Ｄ１と、第２の光導波路４Ｂと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。第１の光導波路４Ａは、基板５上に配置された第１のレール６Ａと、第１のレール６Ａに対して平行に基板５上に配置された第２のレール６Ｂとの間で形成する第１のスロット部７Ａ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。第２の光導波路４Ｂは、基板５上に配置された第３のレール６Ｃと、第３のレール６Ｃに対して平行に基板５上に配置された第４のレール６Ｄとの間で形成する第２のスロット部７Ｂ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。
第１のスラブ８Ａ１は、基板５上に配置され、第１のレール６Ａと第１の電極３Ａ１との間を電気的に接続する。第３のスラブ８Ｃ１は、基板５上に配置され、第２のレール６Ｂと第２の電極３Ｂ１との間を電気的に接続する。
第１のスラブ８Ａ１は、第１の部分スラブ１１Ａ１と、第２の部分スラブ１２Ａ１とを有する。第１の部分スラブ１１Ａ１は、第１の電極３Ａ１と電気的に接続する。第２の部分スラブ１２Ａ１は、第１のレール６Ａと第１の部分スラブ１１Ａ１との間を電気的に接続する。第１のスラブ８Ａ１は、基板５表面に対する第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrに比較して第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrは、第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第２のスラブ８Ｂ１は、基板５上に配置され、第４のレール６Ｄと第３の電極３Ｃ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、第３の部分スラブ１１Ｂ１と、第４の部分スラブ１２Ｂ１とを有する。第３の部分スラブ１１Ｂ１は、第３の電極３Ｃ１と電気的に接続する。第４の部分スラブ１２Ｂ１は、第４のレール６Ｄと第３の部分スラブ１１Ｂ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、基板５表面に対する第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrに比較して第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrは、第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第３のスラブ８Ｃ１は、第５の部分スラブ１１Ｃ１と、第６の部分スラブ１２Ｃ１とを有する。第５の部分スラブ１１Ｃ１は、第２の電極３Ｂ１と電気的に接続する。第６の部分スラブ１２Ｃ１は、第２のレール６Ｂと第５の部分スラブ１１Ｃ１との間を電気的に接続する。第３のスラブ８Ｃ１は、基板５表面に対する第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrに比較して第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrは、第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第４のスラブ８Ｄ１は、基板５上に配置され、第３のレール６Ｃと第４の電極３Ｄ１との間を電気的に接続する。第４のスラブ８Ｄ１は、第７の部分スラブ１１Ｄ１と、第８の部分スラブ１２Ｄ１とを有する。第７の部分スラブ１１Ｄ１は、第４の電極３Ｄ１と電気的に接続する。第８の部分スラブ１２Ｄ１は、第３のレール６Ｃと第７の部分スラブ１１Ｄ１との間を電気的に接続する。第４のスラブ８Ｄ１は、基板５表面に対する第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrに比較して第８の部分スラブ１２Ｄ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrは、第８の部分スラブ１２Ｄ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
図２５は、実施例４のスラブの斜視図である。図２５に示すスラブは、第１のスラブ８Ａ１と、第１のレール６Ａと、第１のスロット部７Ａと、第２のレール６Ｂと、第３のスラブ８Ｃ１と、第４のスラブ８Ｄ１とを有する。更に、スラブは、第３のレール６Ｃと、第２のスロット部７Ｂと、第４のレール６Ｄと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。尚、第３のスラブ８Ｃ１と第４のスラブ８Ｄ１とは電気的に分離している。
＜実施例４の光変調器１Ｃの製造工程＞
図２６は、ＧＳＳＧ方式の光変調器１Ｃのポーリング時の動作の一例を示す説明図である。光変調器１Ｃ内の第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１をガラス転移温度付近まで加熱し、ＥＯポリマ４１内の色素分子を動きやすくしてから、第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１に直流電圧を印加する。その結果、第２の電極３Ｂ１に直流電圧を印加して第２の電極３Ｂ１から第１の電極３Ａ１に電流が流れるため、第１の光導波路４Ａ内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。また、第４の電極３Ｄ１に直流電圧を印加して第４の電極３Ｄ１から第２の電極３Ｂ１に電流が流れるため、第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。その後、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の温度を下げて、ＥＯポリマ４１の配向の状態を固定することになる。
＜実施例４の光変調器１Ｃの運用動作＞
図２７は、ＧＳＳＧ方式の光変調器１Ｃの運用時の動作の一例を示す説明図である。ＧＳＳＧ方式の光変調器１Ｃは、電気信号を発生する信号源３１と、信号源３１からの電気信号を出力する差動ドライバ３２Ａとを有する。差動ドライバ３２Ａは、光変調器１Ｃの第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１と接続する。第１の電極３Ａ１及び第３の電極３Ｃ１は、アースと接続する。差動ドライバ３２Ａは、光変調器１Ｃ内の第１の光導波路４Ａに駆動電圧を印加し、第２の電極３Ｂ１から第１の電極３Ａ１へと電流が流れることで、第１の光導波路４Ａを通過する光信号を位相変調する。また、差動ドライバ３２Ａは、第２の光導波路４Ｂに駆動電圧を印加し、第４の電極３Ｄ１から第３の電極３Ｃ１へと電流が流れることで、第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。
＜実施例４の効果＞
ＧＳＳＧ方式の光変調器１Ｃは、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂに第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１からの駆動電圧を印加することで、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。尚、ＧＳＳＧ方式の光変調器１Ｃの変調動作も、２本の光導波路４を使用するプッシュプル動作であるため、半波長電圧Ｖπを半分にできる。
＜実施例５の光変調器１Ｄの構成＞
図２８は、実施例５の光変調器（ＧＳＧＳＧ方式）１Ｄの一例を示す平面図、図２９は、図２８のＡ３−Ａ３線断面図である。図２８に示す光変調器１Ｄは、ＧＳＧＳＧ方式のマッハツェンダ変調器である。光変調器１Ｄは、光分岐部２１と、２本の光導波路４と、光合波部２２とを有する。光分岐部２１は、光信号を光分岐し、光分岐後の光信号を各光導波路４に出力する。２個の光導波路４は、例えば、第１の光導波路４Ａと、第２の光導波路４Ｂとを有する。第１の光導波路４Ａは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。第２の光導波路４Ｂは、光分岐部２１からの光信号を位相変調し、位相変調後の光信号を光合波部２２に出力する。光合波部２２は、各光導波路４からの位相変調後の光信号を合波し、合波後の光信号を出力する。
光変調器１Ｄは、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂの他に、第１の保護膜２と、第１の電極３Ａ１（Ｇ）と、第２の電極３Ｂ１（Ｓ）と、第５の電極３Ｅ１（Ｇ）と、第４の電極３Ｄ１（Ｓ）と、第３の電極３Ｃ１（Ｇ）とを有する。第１の電極３Ａ１は、例えば、負極である。第２の電極３Ｂ１は、例えば正極である。第５の電極３Ｅ１は、例えば負極である。第４の電極３Ｄ１は例えば正極である。第３の電極３Ｃ１は、例えば負極である。
更に、光変調器１Ｄは、第１のスラブ８Ａ１と、第１の光導波路４Ａと、第３のスラブ８Ｃ１と、第４のスラブ８Ｄ１と、第２の光導波路４Ｂと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。第１の光導波路４Ａは、基板５上に配置された第１のレール６Ａと、第１のレール６Ａに対して平行に基板５上に配置された第２のレール６Ｂとの間で形成する第１のスロット部７Ａ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。第２の光導波路４Ｂは、基板５上に配置された第３のレール６Ｃと、第３のレール６Ｃに対して平行に基板５上に配置された第４のレール６Ｄとの間で形成する第２のスロット部７Ｂ内にＥＯポリマ４１が充填されることで形成される。
第１のスラブ８Ａ１は、基板５上に配置され、第１のレール６Ａと第１の電極３Ａ１との間を電気的に接続する。第３のスラブ８Ｃ１は、基板５上に配置され、第２のレール６Ｂと第２の電極３Ｂ１との間を電気的に接続する。
第１のスラブ８Ａ１は、第１の部分スラブ１１Ａ１と、第２の部分スラブ１２Ａ１とを有する。第１の部分スラブ１１Ａ１は、第１の電極３Ａ１と電気的に接続する。第２の部分スラブ１２Ａ１は、第１のレール６Ａと第１の部分スラブ１１Ａ１との間を電気的に接続する。第１のスラブ８Ａ１は、基板５表面に対する第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrに比較して第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第１のレール６Ａの厚み寸法Ｈrは、第２の部分スラブ１２Ａ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第２のスラブ８Ｂ１は、基板５上に配置され、第４のレール６Ｄと第３の電極３Ｃ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、第３の部分スラブ１１Ｂ１と、第４の部分スラブ１２Ｂ１とを有する。第３の部分スラブ１１Ｂ１は、第３の電極３Ｃ１と電気的に接続する。第４の部分スラブ１２Ｂ１は、第４のレール６Ｄと第３の部分スラブ１１Ｂ１との間を電気的に接続する。第２のスラブ８Ｂ１は、基板５表面に対する第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrに比較して第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第４のレール６Ｄの厚み寸法Ｈrは、第４の部分スラブ１２Ｂ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第３のスラブ８Ｃ１は、第５の部分スラブ１１Ｃ１と、第６の部分スラブ１２Ｃ１とを有する。第５の部分スラブ１１Ｃ１は、第２の電極３Ｂ１と電気的に接続する。第６の部分スラブ１２Ｃ１は、第２のレール６Ｂと第５の部分スラブ１１Ｃ１との間を電気的に接続する。第３のスラブ８Ｃ１は、基板５表面に対する第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrに比較して第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第２のレール６Ｂの厚み寸法Ｈrは、第６の部分スラブ１２Ｃ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
第４のスラブ８Ｄ１は、基板５上に配置され、第３のレール６Ｃと第４の電極３Ｄ１との間を電気的に接続する。第４のスラブ８Ｄ１は、第７の部分スラブ１１Ｄ１と、第８の部分スラブ１２Ｄ１とを有する。第７の部分スラブ１１Ｄ１は、第４の電極３Ｄ１と電気的に接続する。第８の部分スラブ１２Ｄ１は、第３のレール６Ｃと第７の部分スラブ１１Ｄ１との間を電気的に接続する。第４のスラブ８Ｄ１は、基板５表面に対する第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrに比較して第８の部分スラブ１２Ｄ１の厚み寸法Ｈs2を薄く設定している。尚、第３のレール６Ｃの厚み寸法Ｈrは、第８の部分スラブ１２Ｄ１の厚み寸法Ｈs2の３倍以上に設定することが望ましい。
図３０は、実施例５のスラブの斜視図である。図３０に示すスラブは、第１のスラブ８Ａ１と、第１のレール６Ａと、第１のスロット部７Ａと、第２のレール６Ｂと、第３のスラブ８Ｃ１とを有する。更に、スラブは、第４のスラブ８Ｄ１と、第３のレール６Ｃと、第２のスロット部７Ｂと、第４のレール６Ｄと、第２のスラブ８Ｂ１とを有する。尚、第３のスラブ８Ｃ１と第４のスラブ８Ｄ１とは電気的に分離している。
＜実施例５の光変調器１Ｄの製造工程＞
図３１は、ＧＳＧＳＧ方式の光変調器１Ｄのポーリング時の動作の一例を示す説明図である。光変調器１Ｄ内の第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１をガラス転移温度付近まで加熱し、ＥＯポリマ４１内の色素分子を動きやすくしてから、第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１に直流電圧を印加する。その結果、第２の電極３Ｂ１に直流電圧を印加して第２の電極３Ｂ１から第１の電極３Ａ１に電流が流れるため、第１の光導波路４Ａ内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。また、第４の電極３Ｄ１に直流電圧を印加して第４の電極３Ｄ１から第３の電極３Ｃ１に電流が流れるため、第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の色素分子が一方向に配向されることになる。その後、第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂ内のＥＯポリマ４１の温度を下げて、ＥＯポリマ４１の配向の状態を固定することになる。
＜実施例５の光変調器１Ｄの運用動作＞
図３２は、ＧＳＧＳＧ式の光変調器１Ｄの運用時の動作の一例を示す説明図である。ＧＳＧＳＧ方式の光変調器１Ｄは、電気信号を発生する信号源３１と、信号源３１からの電気信号を出力する差動ドライバ３２Ａとを有する。差動ドライバ３２Ａは、光変調器１Ｄの第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１と接続する。第１の電極３Ａ１、第３の電極３Ｃ１及び第５の電極３Ｅ１は、アースと接続する。差動ドライバ３２Ａは、第２の電極３Ｂ１に駆動電圧を印加し、第２の電極３Ｂ１から第１の電極３Ａ１へと電流が流れることで、第１の光導波路４Ａを通過する光信号を位相変調する。また、差動ドライバ３２Ａは、第４の電極３Ｄ１に駆動電圧を印加し、第４の電極３Ｄ１から第３の電極３Ｃ１へと電流が流れることで、第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。
＜実施例５の効果＞
ＧＳＧＳＧ方式の光変調器１Ｄは、第２の電極３Ｂ１及び第４の電極３Ｄ１に駆動電圧を印加することで、駆動電圧に応じた電気信号で第１の光導波路４Ａ及び第２の光導波路４Ｂを通過する光信号を位相変調する。尚、ＧＳＧＳＧ方式の光変調器１Ｄの変調動作も、２本の光導波路４を使用するプッシュプル動作であるため、半波長電圧Ｖπを半分にできる。
尚、説明の便宜上、光導波路４を形成する電気光学材料としてはポリマを例示したが、ポリマに限定されるものではなく、スロット内に充填させることができる電気光学材料であれば、適宜変更可能である。
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
１ 光変調器
５ 基板
３Ａ 第１の電極
３Ｂ 第２の電極
４ 光導波路
６Ａ 第１のレール
６Ｂ 第２のレール
７ スロット部
８Ａ 第１のスラブ
８Ｂ 第２のスラブ
１１Ａ 第１の部分スラブ
１１Ｂ 第３の部分スラブ
１２Ａ 第２の部分スラブ
１２Ｂ 第４の部分スラブ
４１ ＥＯポリマ

Claims (8)

  1. 基板上に配置された第１のレールと、前記第１のレールに対して平行に前記基板上に配置された第２のレールとの間で形成するスロット部と、
    前記スロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される光導波路と、
    前記基板上に配置され、前記第１のレールと第１の電極との間を電気的に接続する第１のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第２のレールと第２の電極との間を電気的に接続する第２のスラブと
    を有し、
    前記第１のスラブは、
    前記第１の電極と電気的に接続する第１の部分スラブと、
    前記第１のレールと前記第１の部分スラブとの間を電気的に接続する第２の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第１のレールに比較して前記第２の部分スラブを薄く設定し、
    前記第２のスラブは、
    前記第２の電極と電気的に接続する第３の部分スラブと、
    前記第２のレールと前記第３の部分スラブとの間を電気的に接続する第４の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第２のレールに比較して前記第４の部分スラブを薄く設定する
    ことを特徴とする光変調器。
  2. 前記基板表面に対する前記１のレールの厚み寸法は、
    前記基板表面に対する前記第２の部分スラブの厚み寸法の３倍以上に設定し、
    前記基板表面に対する前記第２のレールの厚み寸法は、
    前記基板表面に対する前記第４の部分スラブの厚み寸法の３倍以上に設定することを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
  3. 前記光導波路は、
    前記スロット部内に前記電気光学材料としてポリマ材が充填されることで形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
  4. 前記基板表面に凹部を形成し、当該凹部上に前記スロット部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の光変調器。
  5. 前記第１の部分スラブの材料を成すシリコンのドーピング濃度は、
    前記第１のレール及び第２の部分スラブの材料を成す前記シリコンのドーピング濃度に比較して高く設定すると共に、
    前記第３の部分スラブの材料を成す前記シリコンのドーピング濃度は、
    前記第２のレール及び第４の部分スラブの材料を成す前記シリコンのドーピング濃度に比較して高く設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の光変調器。
  6. 基板上に配置された第１のレールと、前記第１のレールに対して平行に前記基板上に配置された第２のレールとの間で形成する第１のスロット部と、
    前記第１のスロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される第１の光導波路と、
    前記基板上に配置された第３のレールと、前記第３のレールに対して平行に前記基板上に配置された第４のレールとの間で形成する第２のスロット部と、
    前記第２のスロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される第２の光導波路と、
    前記基板上に配置され、前記第１のレールと第１の負極との間を電気的に接続する第１のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第４のレールと第２の負極との間を電気的に接続する第２のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第２のレールと正極との間を電気的に接続すると共に、前記第３のレールと前記正極との間を電気的に接続する第３のスラブと、
    を有し、
    前記第１のスラブは、
    前記第１の負極と電気的に接続する第１の部分スラブと、
    前記第１のレールと前記第１の部分スラブとの間を電気的に接続する第２の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第１のレールに比較して前記第２の部分スラブを薄く設定し、
    前記第２のスラブは、
    前記第２の負極と電気的に接続する第３の部分スラブと、
    前記第４のレールと前記第３の部分スラブとの間を電気的に接続する第４の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第４のレールに比較して前記第４の部分スラブを薄く設定し、
    前記第３のスラブは、
    前記正極と電気的に接続する第５の部分スラブと、
    前記第２のレールと前記第５の部分スラブとの間を電気的に接続する第６の部分スラブと、
    前記第３のレールと前記第５の部分スラブとの間を電気的に接続する第７の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第２のレールに比較して前記第６の部分スラブを薄く設定すると共に、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第３のレールに比較して前記第７の部分スラブを薄く設定する
    ことを特徴とする光変調器。
  7. 基板上に配置された第１のレールと、前記第１のレールに対して平行に前記基板上に配置された第２のレールとの間で形成する第１のスロット部と、
    前記第１のスロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される第１の光導波路と、
    前記基板上に配置された第３のレールと、前記第３のレールに対して平行に前記基板上に配置された第４のレールとの間で形成する第２のスロット部と、
    前記第２のスロット部内に電気光学材料が充填されることで形成される第２の光導波路と、
    前記基板上に配置され、前記第１のレールと第１の負極との間を電気的に接続する第１のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第４のレールと第２の負極との間を電気的に接続する第２のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第２のレールと第１の正極との間を電気的に接続する第３のスラブと、
    前記基板上に配置され、前記第３のレールと第２の正極との間を電気的に接続する第４のスラブと、
    を有し、
    前記第１のスラブは、
    前記第１の負極と電気的に接続する第１の部分スラブと、
    前記第１のレールと前記第１の部分スラブとの間を電気的に接続する第２の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第１のレールに比較して前記第２の部分スラブを薄く設定し、
    前記第２のスラブは、
    前記第２の負極と電気的に接続する第３の部分スラブと、
    前記第４のレールと前記第３の部分スラブとの間を電気的に接続する第４の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第４のレールに比較して前記第４の部分スラブを薄く設定し、
    前記第３のスラブは、
    前記第１の正極と電気的に接続する第５の部分スラブと、
    前記第２のレールと前記第５の部分スラブとの間を電気的に接続する第６の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第２のレールに比較して前記第６の部分スラブを薄く設定し、
    前記第４のスラブは、
    前記第２の正極と電気的に接続する第７の部分スラブと、
    前記第３のレールと前記第７の部分スラブとの間を電気的に接続する第８の部分スラブとを有し、前記基板表面に対する厚み寸法を前記第３のレールに比較して前記第８の部分スラブを薄く設定する
    ことを特徴とする光変調器。
  8. 前記第１の正極と前記第２の正極との間に第３の負極を有することを特徴とする請求項７に記載の光変調器。
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