JP2022549711A - コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器 - Google Patents

コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器 Download PDF

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Abstract

コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器であって、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、金属電極と、光ウェイブガイド（３）を含み、金属電極は、グランド電極（１）と、信号電極（２）と、を含み、信号電極（２）の両側に連結アーム（７）が設けられ、グランド電極（１）の内側に連結アーム（７）が設けられ、信号電極（２）の連結アーム（７）の末端に信号線延伸電極（８）が設けられ、グランド電極（１）の連結アーム（７）の末端に接地線延伸電極（６）が設けられ、信号線延伸電極（８）と接地線延伸電極（６）との間にピッチＤ１が設けられ、光ウェイブガイド（３）は、信号線延伸電極（８）と接地線延伸電極（６）との間を通過する。金属電極を延伸させることによって、実際に電極の間の距離を短縮し、それにより特徴インピーダンスへの影響が小さい上で、電極のピッチを減少させ、電極間の電界強度を大きくし、電気光変換効率を大幅に向上させ、変調器の駆動電圧を低減させる。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０２０年５月１４日に中国特許局に提出された、出願番号が２０２０１０４０９７６４１であり、発明名称が「コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、該中国特許出願の全内容が参照として本願に組み込まれる。
本願は、電子通信分野に関し、特にコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器に関する。
近年では、無人運転、遠隔医療、遠隔教育などの新興のネットワークアプリケーションサービスの急速な発展は、高速大容量通信技術に対してより高い要件を求めている。光通信は、帯域幅が大きく、信頼性が高く、コストが低く、干渉防止能力が高いなどの特徴を有するため、高速、大容量通信の方面では、急速に発展してきた。高速電気信号を光キャリアに如何にロードするかは、極めて重要な検討内容である。電気光学変調器は、電気信号を光信号に変換するデバイスとして、光インターコネクション、光コンピューティング、光通信システムにおけるコアデバイスの１つであり、変調器の性能は、光信号の伝送距離と伝送速度に対して重要な役割を果たしている。高速、大容量通信技術に対する人々のますます高まっている需要に伴い、電気光学変調器の変調レートに対してもより高い要件を求めている。
電気光学変調器は、いくつかの電気光学結晶、例えばニオブ酸リチウム結晶（ＬｉＮｂＯ３）、砒化ガリウム結晶（ＧａＡｓ）及びタンタル酸リチウム結晶（ＬｉＴａＯ３）の電気光学効果を利用することによって製造された変調器である。電気光学効果は、電圧を電気光学結晶に印加する場合、電気光学結晶の屈折率が変わることによって、該結晶の光波特性の変動を引き起こし、光信号の位相、幅、強度及び偏光状態に対する変調を実現させることである。
ＭＺ干渉計式変調器の入力光波は、一部の光路を経過した後に、二分する分光素子で均等に二分割され、２つの光ウェイブガイドによりそれぞれ伝送される。光ウェイブガイドは、電気光学材料によって製造されたものであり、その屈折率は、印加された電圧の大きさに応じて変化する。それにより２つの光信号が集光素子に到達して位相差を生じる。２本の光ビームの光路差が波長の１／２であれば、２本の光ビームのコヒーレンスが相殺され、変調器の出力が極めて小さい。従って、電圧を制御することによって、光信号に対して変調を行うことができる。
しかしながら、高速電気光学変調機のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を設計する場合、電気信号のマイクロ波反射を防止するために、電極材料のインピーダンスと入力端のインピーダンスとの一致性を保持する必要がある。それと同時に、電気信号の伝送速度がウェイブガイドにおける光信号の伝送の群速度と同じであるか又はそれに近いことを確保する必要があるだけでなく、電気信号の伝送損失を可能な限り低減させる必要もある。これは、電極の設計に対して極めて高い要件を求めている。
本願の主な目的は、電気信号の伝送速度がウェイブガイドにおける光信号の伝送の群速度と同じであるか又はそれに近いことを確保する場合、電気信号の伝送損失を可能な限り低減させるコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造及び変調器を提供することである。
上記目的を実現させるために、一方では、本願は、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を提供する。前記コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記信号電極の両側に連結アームが設けられ、前記グランド電極の内側に連結アームが設けられ、前記信号電極の連結アームの末端に信号線延伸電極が設けられ、前記グランド電極の連結アームの末端に接地線延伸電極が設けられ、前記信号線延伸電極と前記接地線延伸電極との間にピッチＤ１が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記信号線延伸電極と前記接地線延伸電極との間を通過する。
好ましくは、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記信号電極の両側に複数の連結アームが設けられ、前記連結アームの末端に信号線延伸電極が設けられ、前記信号線延伸電力と前記グランド電極との間にピッチＤ２が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記信号線延伸電極と前記グランド電極との間を通過する。
好ましくは、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記グランド電極の内側に複数の連結アームが設けられ、前記連結アームの末端に接地線延伸電極が設けられ、前記接地線延伸電極と前記信号電極との間にピッチＤ３が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記接地線延伸電極と前記信号電極との間を通過する。
好ましくは、前記連結アームと信号線延伸電極又は接地線延伸電極の左側縁との垂直距離は、ｔ１であり、前記連結アームと信号線延伸電極又は接地線延伸電極の右側縁との垂直距離は、ｔ２であり、隣接する２つの連結アームの間の垂直距離は、Ｔであり、ｔ１≧０、ｔ２≧０、Ｔ＞０、０＜ｔ１＋ｔ２≦Ｔの条件を満たし、前記ｔ１、ｔ２の数値範囲は、１－１００μｍである。
好ましくは、前記連結アームの幅は、δ１であり、前記延伸電極の幅は、δ２であり、δ１＜ｔ１＋ｔ２、０＜δ１＜３０μｍ、０＜δ２＜３０μｍの条件を満たす。
好ましくは、前記グランド電極と信号電極とのピッチは、Ｄであり、Ｄの範囲は、３μｍ≦Ｄ≦２００μｍであり、前記グランド電極の幅は、５－２０００μｍであり、前記信号電極の幅は、５－１０００μｍである。
好ましくは、前記ピッチＤ１は、１μｍ＜Ｄ１＜Ｄであり、ピッチＤ２は、１μｍ＜Ｄ２＜Ｄであり、ピッチＤ３は、１μｍ＜Ｄ３＜Ｄである。
好ましくは、前記光ウェイブガイドは、入力ウェイブガイド、ウェイブガイド分光素子、ダブルアームウェイブガイド、ウェイブガイド集光素子、及び出力ウェイブガイドによって構成され、前記金属電極は、１つの信号電極及び２つのグランド電極によって構成され、それらはダブルアームウェイブガイドの左側、中間及び右側に配置される。
好ましくは、前記連結アームは、前記信号線延伸電極又は前記接地線延伸電極に垂直であり、前記接地線延伸電極は、前記グランド電極に平行であり、前記信号電極は、前記信号線延伸電極に平行である。
もう一方では、本願は、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造の変調器を提供する。前記変調器は、基板と、その表面に形成されるニオブ酸リチウム層と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層上に上記コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造が設けられる。
好ましくは、前記ニオブ酸リチウム層は、エッチング加工されたＸカット、Ｙカット又はＺカット薄膜ニオブ酸リチウムであり、前記ニオブ酸リチウム層の下方の基板は、ケイ素又はシリカ又はケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものである。
本願の有益な効果は以下のとおりである。コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を採用し、電極材料のインピーダンスと入力端のインピーダンスとの一致性を確保し、且つ電気信号の伝送速度がウェイブガイドにおける光信号の伝送の群速度と同じであるか又はそれに近いことを確保する場合、電気信号の伝送損失を可能な限り低減させる。従来のＭＺ干渉計式変調器を基に、金属電極を延伸させ、実際に電極と電極との間の距離を短縮し、それにより特徴インピーダンスへの影響が小さい上で、電極のピッチを減少させ、電極間の電界強度を大きくする。
コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を示す第１概略図である。 本願の実施例によるＭＺ電気光学変調器を示す断面斜視図である。 コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を示す第２概略図である。 コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を示す第３概略図である。 コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を示す第４概略図である。 コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を示す第５概略図である。
本発明の発明を実施するための形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、発明を実施するための形態又は従来技術の記述に必要な添付図面を簡単に説明する。無論、下記記述における添付図面は、本発明のいくつかの実施形態だけであり、当業者にとって、創造的な労力を費やすことなく、これらの添付図面に基づいて他の添付図面を得ることもできる。
当業者に本発明の技術的解決手段をよりよく理解させるために、以下では、本発明の実施例における添付図面を結び付けながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、ただ本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。
説明すべきことは、本発明の明細書、特許請求の範囲及び上記添付図面における「第一の」、「第二の」などの用語は、類似する対象を区別するためのものであり、特定の順序又は先後順序を記述するためのものではない。理解できるように、このように使用されるデータは、適切な場合に交換可能であり、それによって、ここの本発明の実施例を記述しやすくする。なお、「含む」と「有する」という用語及びそれらの任意の変形は、非排他的な「含む」を意図的にカバーするものであり、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は機器は、必ずしも明瞭にリストアップされているそれらのステップ又はユニットに限らず、明瞭にリストアップされていない又はそれらのプロセス、方法、製品又は機器に固有の他のステップ又はユニットを含んでもよい。
本発明において、「取り付けられる」、「設定される」、「設けられる」、「接続される」、「互いに接続される」、「嵌合される」という用語は、広義に理解されるべきである。例えば、固定接続、着脱可能な接続、又は一体型構造であってもよく、機械的接続又は電気的接続であってもよく、直接的接続又は中間媒体を介した間接的接続であってもよく、また、２つの装置、素子又は構成部の内部の連通であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の発明中の具体的な意味を理解することができる。
説明すべきことは、矛盾しない限り、本発明における実施例及び実施例における特徴を互いに組み合わせることができる。以下では、添付図面を参照しながら、実施例を結び付けて、本発明を詳しく説明する。
実施例１
図１と図２に示すように、本発明は、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造を提供する。前記コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、金属電極１と、光ウェイブガイド３と、を含み、前記金属電極は、グランド電極１と、信号電極２と、を含み、前記信号電極２の両側に少なくとも２つの連結アーム７が設けられ、前記連結アーム７の末端に信号線延伸電極８が設けられ、前記グランド電極１の、信号電極２に近接する一側に対応する位置にも、連結アーム７が設けられ、前記連結アーム７の末端に接地線延伸電極６が設けられ、前記信号線延伸電極８と前記接地線延伸電極６との間にピッチＤ１が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記信号線延伸電極８と前記接地線延伸電極６との間の隙間を通過する。
本実施例において、前記連結アーム７と信号線延伸電極８又は接地線延伸電極６の左側縁との垂直距離は、ｔ１であり、前記連結アーム７と信号線延伸電極８又は接地線延伸電極６の右側縁との垂直距離は、ｔ２であり、隣接する２つの連結アーム７の間の垂直距離は、Ｔであり、ｔ１≧０、ｔ２≧０、Ｔ＞０、０＜ｔ１＋ｔ２≦Ｔの条件を満たす。
本実施例において、前記ｔ１、ｔ２の数値範囲は、１－１００μｍである。
本実施例において、前記連結アーム７の幅は、δ１であり、前記信号線延伸電極８又は接地線延電極右側６の幅は、δ２であり、δ１＜ｔ１＋ｔ２、０＜δ１＜１０μｍ、０＜δ２＜１０μｍの条件を満たす。
本実施例において、前記グランド電極１と信号電極２とのピッチは、Ｄであり、Ｄの範囲は、３μｍ≦Ｄ≦２００μｍである。
本実施例において、前記ピッチＤ１の範囲は、１μｍ＜Ｄ１＜Ｄである。
本実施例において、前記グランド電極１の幅は、５－２０００μｍであり、前記信号電極２の幅Ｗは、５－１０００μｍである。
本実施例において、前記連結アーム７と前記信号線延伸電極８又は接地線延伸電極右側６は、「Ｔ」字状又は「Ｌ」字状をなす。
本実施例において、前記光ウェイブガイド３は、入力ウェイブガイド、ウェイブガイド分光素子、ダブルアームウェイブガイド、ウェイブガイド集光素子、及び出力ウェイブガイドによって構成され、前記金属電極は、１つの信号電極及び２つのグランド電極によって構成され、それらはダブルアームウェイブガイドの左側、中間及び右側に配置される。
本実施例において、前記連結アーム７は、前記信号線延伸電極８又は前記接地線延伸電極６に垂直であり、前記接地線延伸電極６は、前記グランド電極１に平行であり、前記信号電極２は、前記信号線延伸電極８に平行である。
図２に示すように、本願は、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造の変調器を提供する。前記変調器は、基板５と、その表面に形成されるニオブ酸リチウム層４と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層４上に上記コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造が設けられる。
本実施例において、前記ニオブ酸リチウム層４は、エッチング加工されたＸカット、Ｙカット又はＺカット薄膜ニオブ酸リチウムであり、前記ニオブ酸リチウム層の下方の基板は、ケイ素又はシリカ又はケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものである。
実施例２
図５に示すように、実施例１との相違点は、グランド電極１の両側に連結アーム７と接地線延伸電極６が設けられず、前記光ウェイブガイドがグランド電極１と信号線延伸電極８との間の隙間を通過することである。
そのうち、光ウェイブガイドが通過する、グランド電極１と信号線延伸電極８との間のピッチＤ２の範囲は、１μｍ＜Ｄ２＜Ｄである。
実施例３
図６に示すように、実施例１との相違点は、前記信号電極２の両側に連結アーム７と信号線延伸電極８がなく、前記光ウェイブガイドがグランド電極１と接地線延伸電極６との間の隙間を通過することである。
そのうち、前記光ウェイブガイドが通過する、グランド電極１と接地線延伸電極６との間のピッチＤ３の範囲は、１μｍ＜Ｄ３＜Ｄである。
本願のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、電極材料のインピーダンスと入力端のインピーダンスとの一致性を確保し、且つ電気信号の伝送速度がウェイブガイドにおける光信号の伝送の群速度と同じであるか又はそれに近いことを確保する場合、電気信号の伝送損失を可能な限り低減させる。
一般的には、コプレーナウェイブガイドワイヤのインピーダンス特性は、グランド電極と信号電極とのプッチと、信号電極の幅と、の比にほぼ比例するが、ニオブ酸リチウム変調器について、有効電界の最大化を確保すると同時に光の伝送に影響を及ぼさないために、接地線と信号線とのピッチ、即ち、光ウェイブガイドの有効電極ピッチに対して、グランド電極と信号電極との間に、一般的には数マイクロメートルだけである。インピーダンス特性を満たすために、信号電極の幅Ｗは、一般的には、１０マイクロメートルほどである。それと同時に、コプレーナウェイブガイドワイヤの損失は、一般的には、信号電極の幅Ｗ、コプレーナウェイブガイドワイヤの厚さ及び金属導電性によって決まる。同一の材料金属について導電性が一定のものであるが、ニオブ酸リチウム変調器に対して、信号電極の幅Ｗは、従来の構造では一般的には制限されており、電気損失を減少させるために、一般的には、極めて厚いものを使用しなければならない。
本願において、信号電極を可能な限り広くすると同時に、インピーダンス整合を満たす。ＧＳＧは、コプレーナウェイブガイドワイヤ（ＣＰＷ又はＣＰＷＧ）であり、Ｇは、グランド電極であり、Ｓは、信号電極である。グランド電極の一側に、グランド電極と同じである延伸金属電極が成長されており、Ｓ信号電極の両側に、Ｓ接地線と同じである延伸電極が成長されている。そのうち、延伸金属電極のピッチｄは、電極の間の距離よりも小さい。
接続アームと延伸電極の左側縁との垂直距離は、ｔ１であり、前記接続アームと延伸電極の右側縁との垂直距離は、ｔ２であり、隣接する２つの連結アームの間の垂直距離は、Ｔであり、ｔ１≧０、ｔ２≧０、Ｔ＞０、０＜ｔ１＋ｔ２≦Ｔの条件を満たす。
即ち、図面から見れば、各延伸電極連結アームに接続されるものは、左側延伸電極又は右側延伸電極だけであり、他方側の延伸電極ではない。各延伸金属電極連結アームに接続される延伸電極の間にピッチがなく、互いに接続されることもある。
ｔ１＝０である場合、形成されるコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、図３に示すとおりであり、ｔ１＋ｔ２＝Ｔである場合、形成されるコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造は、図４に示すとおりである。
このような構造について、適切な延伸電極連結アームの幅δ１と延伸電極の幅δ２の場合、光ウェイブガイドの電極ピッチと、接地線と信号線とのピッチとは、同じではない。この場合、光ウェイブガイド電極のピッチに影響を及ぼすことなく、接地線と信号線とのピッチと信号線の幅を変更することによって、伝送線の損失を減少させることができる。本願のコプレーナウェイブガイドワイヤは、インピーダンスが入力端インピーダンスと同じであるか又はそれに近い（一般的には、５０Ω）ことを満たし、コプレーナウェイブガイドワイヤにおける電気信号の伝播速度は、光ウェイブガイドにおける光の速度と同じであるか又はそれに近い。
本願の変調器を用いて、金属電極を延伸させ、実際に電極と電極との間の距離を短縮し、それによりコプレーナウェイブガイドワイヤにおける電気信号の伝送の抵抗損失を減少させる。
添付図面を結び付けて本発明の実施形態を記述したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正と変形を行うことができ、このような修正と変形はいずれも添付の特許請求の範囲によって限定される範囲内に含まれる。
１ グランド電極、２ 信号電極、３ 光ウェイブガイド、４ ニオブ酸リチウム層、５ 基板、６ 接地線延伸電極、７ 連結アーム、８ 信号線延伸電極

Claims (12)

  1. コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造であって、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記信号電極の両側に連結アームが設けられ、前記グランド電極の内側に連結アームが設けられ、前記信号電極の連結アームの末端に信号線延伸電極が設けられ、前記グランド電極の連結アームの末端に接地線延伸電極が設けられ、前記信号線延伸電極と前記接地線延伸電極との間にピッチＤ１が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記信号線延伸電極と前記接地線延伸電極との間を通過する、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  2. コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造であって、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記信号電極の両側に複数の連結アームが設けられ、前記連結アームの末端に信号線延伸電極が設けられ、前記信号線延伸電力と前記グランド電極との間にピッチＤ２が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記信号線延伸電極と前記グランド電極との間を通過する、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  3. コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造であって、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、を含み、前記グランド電極の内側に複数の連結アームが設けられ、前記連結アームの末端に接地線延伸電極が設けられ、前記接地線延伸電極と前記信号電極との間にピッチＤ３が設けられ、前記光ウェイブガイドは、前記接地線延伸電極と前記信号電極との間を通過する、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  4. 前記連結アームと信号線延伸電極又は接地線延伸電極の左側縁との垂直距離は、ｔ１であり、前記連結アームと信号線延伸電極又は接地線延伸電極の右側縁との垂直距離は、ｔ２であり、隣接する２つの連結アームの間の垂直距離は、Ｔであり、ｔ１≧０、ｔ２≧０、Ｔ＞０、０＜ｔ１＋ｔ２≦Ｔの条件を満たし、前記ｔ１、ｔ２の数値範囲は、１－１００μｍであることを特徴とする
    請求項１、２又は３に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  5. 前記連結アームの幅は、δ１であり、前記延伸電極の幅は、δ２であり、δ１＜ｔ１＋ｔ２、０＜δ１＜３０μｍ、０＜δ２＜３０μｍの条件を満たすことを特徴とする
    請求項１、２又は３に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  6. 前記グランド電極と信号電極とのピッチは、Ｄであり、Ｄの範囲は、３μｍ≦Ｄ≦２００μｍであり、前記グランド電極の幅は、５－２０００μｍであり、前記信号電極の幅は、５－１０００μｍであることを特徴とする
    請求項１、２又は３に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  7. 前記ピッチＤ１は、１μｍ＜Ｄ１＜Ｄであり、ピッチＤ２は、１μｍ＜Ｄ２＜Ｄであり、ピッチＤ３は、１μｍ＜Ｄ３＜Ｄであることを特徴とする
    請求項６に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  8. 前記光ウェイブガイドは、入力ウェイブガイド、ウェイブガイド分光素子、ダブルアームウェイブガイド、ウェイブガイド集光素子、及び出力ウェイブガイドによって構成され、前記金属電極は、１つの信号電極及び２つのグランド電極によって構成され、それらはダブルアームウェイブガイドの左側、中間及び右側に配置されることを特徴とする
    請求項１、２又は３に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  9. 前記連結アームは、前記信号線延伸電極又は前記接地線延伸電極に垂直であり、前記接地線延伸電極は、前記グランド電極に平行であり、前記信号電極は、前記信号線延伸電極に平行であることを特徴とする
    請求項１、２又は３に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
  10. コプレーナウェイブガイドワイヤ変調器であって、基板と、その表面に形成されるニオブ酸リチウム層と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層上に請求項１－９のいずれか１項に記載のコプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造が設けられる、コプレーナウェイブガイドワイヤ変調器。
  11. 前記ニオブ酸リチウム層は、エッチング加工されたＸカット、Ｙカット又はＺカット薄膜ニオブ酸リチウムであり、前記ニオブ酸リチウム層の下方の基板は、ケイ素又はシリカ又はケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものであることを特徴とする
    請求項１０に記載の変調器。
  12. コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造であって、金属電極と、光ウェイブガイドと、を含み、前記金属電極は、グランド電極と、信号電極と、連結アームと、を含み、前記光ウェイブガイドは、前記グランド電極と前記信号電極との間を通過し、前記連結アームは、前記グランド電極の、前記光ウェイブガイドに近接する一側及び／又は前記信号電極の両側に設けられ、前記連結アームの末端に延伸電極が設けられる、コプレーナウェイブガイドワイヤ電極構造。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111505845A (zh) * 2020-05-14 2020-08-07 苏州极刻光核科技有限公司 一种共面波导线电极结构及调制器
CN115524875A (zh) * 2021-06-25 2022-12-27 苏州极刻光核科技有限公司 波导线电极结构和电光调制器
CN113325612A (zh) * 2021-08-04 2021-08-31 江苏铌奥光电科技有限公司 一种薄膜铌酸锂电光调制器及制备方法
CN115808815A (zh) * 2021-09-15 2023-03-17 南京刻得不错光电科技有限公司 电光调制器和电光器件
CN114019703A (zh) * 2021-11-22 2022-02-08 东南大学 一种薄膜铌酸锂双平行电光调制器集成芯片
CN116699881A (zh) * 2022-02-25 2023-09-05 苏州极刻光核科技有限公司 电光调制器
CN117111339B (zh) * 2023-10-16 2024-01-23 北京航空航天大学 一种周期性双电容结构电极的铌酸锂薄膜调制器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566257A (en) * 1995-06-08 1996-10-15 The University Of British Columbia Electro-optic modulator
JP2005506554A (ja) * 2000-09-15 2005-03-03 マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ 電気光学変調器の速度整合電極構造体
JP2016180949A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 住友大阪セメント株式会社 導波路型光素子
CN108732795A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 天津领芯科技发展有限公司 一种硅基铌酸锂高速光调制器及其制备方法
WO2019224908A1 (ja) * 2018-05-22 2019-11-28 日本碍子株式会社 電気光学素子のための複合基板とその製造方法
CN111061071A (zh) * 2020-01-09 2020-04-24 清华大学 电光调制器及其制作方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE500991C2 (sv) * 1992-08-17 1994-10-17 Ericsson Telefon Ab L M Anordning för anpassning av hastigheten för optiska och elektriska signaler i en vågutbredningsstruktur samt dess användning i fiberoptiska system
US6647158B2 (en) * 2000-09-15 2003-11-11 Massachusetts Institute Of Technology Optical modulator using simultaneous push-pull drive of linear and quadratic electro-optic effects
US6377717B1 (en) * 2000-10-04 2002-04-23 Nortel Networks Limited Optical modulators
US6813398B1 (en) * 2001-01-17 2004-11-02 Texas A & M University System Tunable electrooptic add-drop filter apparatus and method
US20020154842A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-24 Betts Gary E. Drive techniques for loaded-line optical modulators
SE0300774D0 (sv) * 2003-03-21 2003-03-21 Optillion Ab Optical modulator
GB2407644B (en) * 2003-10-28 2007-06-20 Filtronic Plc A coplanar waveguide line
US8849071B2 (en) * 2009-12-30 2014-09-30 Jds Uniphase Corporation Optical waveguide modulator
US8530821B2 (en) * 2010-06-08 2013-09-10 International Business Machines Corporation Low distortion high bandwidth adaptive transmission line for integrated photonics applications
JP5664507B2 (ja) * 2011-03-08 2015-02-04 住友大阪セメント株式会社 光制御素子
US9817249B2 (en) * 2012-06-26 2017-11-14 Acacia Communications, Inc. Alternating traveling-wave Mach-Zehnder modulator
US9020306B2 (en) * 2013-03-14 2015-04-28 The Aerospace Corporation Stable lithium niobate waveguide devices, and methods of making and using same
JP5590175B1 (ja) * 2013-03-26 2014-09-17 住友大阪セメント株式会社 光変調器
WO2015030891A2 (en) * 2013-06-03 2015-03-05 Massachusetts Institute Of Technology Inductance-tuned electro-optic modulators
WO2014201269A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 The Regents Of The University Of California Sub-volt drive 100 ghz bandwidth electro-optic modulator
EP2876496B1 (en) * 2013-11-25 2018-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electro-optical modulator devices
US20160313579A1 (en) * 2013-12-11 2016-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electro-optic element
WO2015120449A2 (en) * 2014-02-10 2015-08-13 Coriant Advanced Technology, LLC Distributed traveling-wave mach-zehnder modulator driver
DE102014203925B4 (de) * 2014-03-04 2016-06-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Elektro-optischer Modulator und Verfahren zum Herstellen eines elektro-optischen Modulators
US10295844B2 (en) * 2015-04-06 2019-05-21 Lumentum Operations Llc Electrode structures for optical modulators
US9746743B1 (en) * 2015-07-31 2017-08-29 Partow Technologies, Llc. Electro-optic optical modulator devices and method of fabrication
US9891450B2 (en) * 2015-09-16 2018-02-13 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Integrated electro-optic modulator
WO2018136492A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 Neophotonics Corporation Method and apparatus for phase-matched optical and rf wave propagations for semiconductor-based mzm modulators
US10168596B2 (en) * 2017-05-23 2019-01-01 Elenion Technoogies, LLC Optical waveguide modulator
US11287720B2 (en) * 2017-11-30 2022-03-29 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor optical modulator
US10466567B1 (en) * 2018-04-24 2019-11-05 Elenion Technologies, Llc Optical waveguide modulator
CN110609399A (zh) * 2019-08-05 2019-12-24 华南师范大学 折叠式硅-铌酸锂混合集成电光调制器及其制备方法
US11378826B2 (en) * 2019-09-17 2022-07-05 Lumentum Operations Llc Electrical-optical modulator
CN111505845A (zh) * 2020-05-14 2020-08-07 苏州极刻光核科技有限公司 一种共面波导线电极结构及调制器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566257A (en) * 1995-06-08 1996-10-15 The University Of British Columbia Electro-optic modulator
JP2005506554A (ja) * 2000-09-15 2005-03-03 マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ 電気光学変調器の速度整合電極構造体
JP2016180949A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 住友大阪セメント株式会社 導波路型光素子
CN108732795A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 天津领芯科技发展有限公司 一种硅基铌酸锂高速光调制器及其制备方法
WO2019224908A1 (ja) * 2018-05-22 2019-11-28 日本碍子株式会社 電気光学素子のための複合基板とその製造方法
CN111061071A (zh) * 2020-01-09 2020-04-24 清华大学 电光调制器及其制作方法

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