JP2023504784A

JP2023504784A - 改良電極を有する電気光学デバイス

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Publication number: JP2023504784A
Application number: JP2022530905A
Authority: JP
Inventors: カレル・プラシャンタ; チャン・ミアン; ライマー・クリスチャン; ルーク・ケヴィン; ヒー・リンギャン
Original assignee: Hyperlight Corp
Current assignee: Hyperlight Corp
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2023-02-07
Also published as: US11567353B2; EP4066027A4; US20220390777A1; CN114981694A; WO2021108323A1; US20210157177A1; EP4066027A1

Abstract

【解決手段】導波管および電極を備えた光学デバイスが開示されている。導波管は、電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む。電極は、チャネル領域と、チャネル領域から突出している伸長部と、を備える。伸長部は、チャネル領域よりも導波管の一部に近い。【選択図】図１Ｂ

Description

他の出願の相互参照
本願は、２０１９年１１月７日出願の「ＴＨＩＮ－ＦＩＬＭＥＬＥＣＴＲＯ－ＯＰＴＩＣＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／９４１，１３９号に基づく優先権を主張し、この仮特許出願は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。本願は、２０２０年６月２日出願の「ＨＩＧＨＰＥＲＦＯＲＡＭＮＣＥＯＰＴＩＣＡＬＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳ」と題する米国仮特許出願第６３／０３３，６６６号に基づく優先権を主張し、この仮特許出願は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。本願は、２０２０年１１月１２日出願の「ＢＲＥＡＫＩＮＧＶＯＬＴＡＧＥ－ＢＡＮＤＷＩＤＴＨＬＩＭＩＴＩＮＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤＬＩＴＨＩＵＭＮＩＯＢＡＴＥＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳＵＳＩＮＧＭＩＣＲＯ－ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」と題する米国仮特許出願第６３／１１２，８６７号に基づく優先権を主張し、この仮特許出願は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

光変調器およびその他の電気光学デバイスは、一般に、特定の性能ベンチマークを満たすことが望まれている。例えば、光変調器は、より低い電極駆動電圧で十分な光変調を提供できることが望ましい。大きい光変調は、導波管が光信号の伝送方向に大きい長さを有することに対応しうる。しかしながら、光変調器は、消費する総面積が小さいことも望ましい。光変調器は、電極を通る電気信号に対する低い電極（例えば、マイクロ波）信号損失と、導波管を通る光信号に対する低い光損失とを有することも望ましい。さらに、光変調器は、広い周波数帯域にわたって低い電圧で低損失の伝送および大きい変調を提供できることが望ましい。したがって、低い電極損失、低い光損失を有し、制御された量の面積を消費し、および／または、低い電圧で所望の光変調を提供しうる電気光学デバイスが望まれている。

以下の詳細な説明と添付の図面において、本発明の様々な実施形態を開示する。

改良電極を有する光学デバイスの実施形態を示す図。改良電極を有する光学デバイスの実施形態を示す図。改良電極を有する光学デバイスの実施形態を示す図。改良電極を有する光学デバイスの実施形態を示す図。改良電極を有する光学デバイスの実施形態を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態の一部を示す断面図。

性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図において、電極構成を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図。性能を改善されうる光学デバイスの実施形態の一部を示す図。

性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態の一部を示す図。

性能を改善されうる光変調器を利用するサブアセンブリの一実施形態の一部を示す図。

性能を改善されうる光変調器を提供するための方法の一実施形態を示すフローチャート。

本発明は、処理、装置、システム、物質の組成、コンピュータ読み取り可能な格納媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／または、プロセッサ（プロセッサに接続されたメモリに格納および／またはそのメモリによって提供される命令を実行するよう構成されたプロセッサ）を含め、様々な形態で実施されうる。本明細書では、これらの実施例または本発明が取りうる任意の他の形態が、技術と呼ばれうる。一般に、開示されている処理の工程の順序は、本発明の範囲内で変更されてもよい。特に言及しない限り、タスクを実行するよう構成されるものとして記載されたプロセッサまたはメモリなどの構成要素は、或る時間にタスクを実行するよう一時的に構成された一般的な構成要素として、または、タスクを実行するよう製造された特定の構成要素として実装されてよい。本明細書では、「プロセッサ」という用語は、１または複数のデバイス、回路、および／または、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するよう構成された処理コアを指すものとする。

以下では、本発明の原理を示す図面を参照しつつ、本発明の１または複数の実施形態の詳細な説明を行う。本発明は、かかる実施形態に関連して説明されているが、どの実施形態にも限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、本発明は、多くの代替物、変形物、および、等価物を含む。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細事項が記載されている。これらの詳細事項は、例示を目的としたものであり、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも特許請求の範囲に従って実施可能である。簡単のために、本発明に関連する技術分野で周知の技術事項については、本発明が必要以上にわかりにくくならないように、詳細には説明していない。

電気光変調器などの電気光学デバイス（光学デバイスとも呼ばれる）の基本的な要素は、導波管と、導波管の周りの電極とを含む。導波管は、光信号を伝達する。電極は、導波管でまたはその近くで電場または電圧差を生成するために用いられる。この電場は、導波管の屈折率の変化を引き起こし、その結果として、光信号が変調される。例えば、電極信号（例えば、マイクロ波信号）が、電極に印加されてよい。電極は、伝送線路として機能する。電極信号は、導波管を通して伝搬する光信号と同じ方向に伝わる。電極信号は、導波管において対応する電場を生成し、導波管の屈折率を変調する。したがって、光信号は、光信号が導波管を通る時に変調される。そのため、光信号の所望の変調は、電極を通して適切な電極信号を駆動することによって達成されうる。

電気光学デバイスが機能するが、それらの性能は、多数の要因によって制限されうる。例えば、電極は、導波管で電場の強度を増すために、導波管に近接していることが望ましい。より高い電場は、導波管の屈折率の変化を高め、光信号の変調を増大させる。しかしながら、電極は、マイクロ波信号が電極を通る時に電極（例えば、マイクロ波）信号損失を受けうる。かかる損失は、導波管への近接によって増大されうる。これらの損失は、電極が導波管で所望の電場を提供する能力に悪影響を与えうる。周囲の構造によるマイクロ波信号の吸収および電極における抵抗損失が、これらの損失を悪化させる。さらに、電極に必要な駆動電圧は、変調の周波数が増大するのに伴って増大する。例えば、光信号は、２ボルト未満の電極電圧を用いて１ＧＨｚの周波数で容易に変調されうる。しかしながら、より高い周波数（例えば、１００ＧＨｚ以上の帯域）では、必要な電極電圧は、かなり高くなりうる（例えば、５ボルト以上）。より高い電圧が、屈折率の所望の変化を得るために電極へ印加される。したがって、光変調器は、より大きい電極への入力電圧を必要とし、望ましい電力よりも大きい電力を消費しうる。そのため、性能を改善した電気光学デバイスが、まだ望まれている。

多くの技術が、光変調器を改善するために提案されてきた。これらの技術は、半導体（例えば、シリコンおよび／またはリン化インジウム）、バルクニオブ酸リチウム（ＬＮ）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）、および／または、プラズモニクスを用いた導波管を含む。しかしながら、これらの技術およびその他の技術は、上述した特徴の内の１以上で重大な欠点を有する。例えば、いくつかの変調器は、所与の領域で所望の変調を提供することができない場合があり、弱い電場（ひいては、より小さい電気光学応答）のみが提供されるほど大きい場合があり、および／または、許容できない電極または光信号損失を受ける。光変調器の性能における信号制限要因が、光変調器が所望の通りに機能することを妨げうる。例えば、許容できない電極（マイクロ波）損失は、電極が低電圧で駆動可能である場合でも、変調器を特定の用途に利用できなくしうる。そのため、低い光信号損失、低い電極信号損失を有し、制御された量の面積を消費し、および／または、低い電圧で所望の光変調を提供する光変調器を提供するためのメカニズムが、まだ望まれている。

性能が改善しうる光学デバイスについて記載する。光学デバイスは、導波管および電極を備える。導波管は、電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む。いくつかの実施形態において、導波管は、リッジ部および薄膜部を備える。電極は、チャネル領域と、チャネル領域から突出している伸長部と、を備える。伸長部は、チャネル領域よりも導波管の一部に近い。いくつかの実施形態において、伸長部はピッチを有しており、ピッチは、電極におけるマイクロ波の波長をπで割ったものより短くてよい。いくつかの実施形態において、伸長部は、電極におけるマイクロ波の波長をπで割ったものより短い長さを有する。導波管は、光信号を伝達するよう構成されており、一方、電極は、電極信号を伝達するよう構成されている。いくつかのかかる実施形態において、１または複数の光学材料は、光信号および電極信号に対する光学的誘電率の少なくとも１．５倍のマイクロ波誘電率を有する。本明細書で用いられているように、「誘電率」は、比誘電率に対応し、これは、材料の誘電率を真空誘電率で割ったものに等しい。マイクロ波誘電率とは、対象となるマイクロ波周波数での誘電率のことである。光学的誘電率とは、対象となる光周波数での誘電率のことであり、屈折率の二乗に等しいか、または、およそ等しい。いくつかの実施形態において、伸長部の各々は、チャネル領域に接続されている接続部と、逆行部と、を備える。接続部は、逆行部とチャネル領域との間にある。いくつかの実施形態において、光学デバイスは、さらなるチャネル領域およびさらなる複数の伸長部を有するさらなる電極を備える。さらなる伸長部は、さらなるチャネル領域よりも導波管の一部に近い。いくつかの実施形態において、導波管は、導波管の一部に沿って１０ｄＢ以下の総光損失を有する。

したがって、光学デバイスは、マイクロ構造（すなわち、伸長部）を有するように製造された１または複数の電極を備える。１または複数の電極の１または複数のチャネル領域は、電流のバルクを伝導するよう構成されているが、電流は、伸長部を通してはほとんどまたは全く駆動されえない。したがって、電極が導波管に近接していることに起因する損失が緩和されうる。しかしながら、伸長部が導波管に近いので、導波管での電場の大きさが維持または増大されうる。したがって、電極は、より低い電極電圧で光信号に十分な変調を提供できうる。

いくつかの実施形態において、光学性能も改善されうる。導波管は、低い光損失（例えば、１ｄＢ／ｃｍ以下の光損失）を有しうる。いくつかのかかる実施形態において、導波管は、いくつかの場合に（例えば、平均で）０．５ｄＢ／ｃｍ以下の光損失を有する。いくつかの実施形態において、導波管は、４ｄＢ以下の総光損失をオンチップで有する。いくつかの実施形態において、１または複数の電極に近接する導波管の部分は、３ｄＢ以下の総光損失を有する。デバイスの光学効率が改善されうる。したがって、光変調器は、より長く（例えば、２ｃｍより長く、および、いくつかの実施形態においては３ｃｍ以上）されてよく、入力光信号の変調が強化される。また、導波管は、例えば、薄膜技術を用いて、比較的小さくされてよい。いくつかの実施形態において、導波管は、１または複数の非線形光学材料における光信号の波長の二乗（例えば、λ^２）より小さい光モード断面積を有する。いくつかの実施形態において、光モード断面積は、λ^２の３倍より小さく、ここで、λは、導波管における光信号の波長である。導波管が小さいので、電極は、導波管のより近くに配置されてよい。これは、導波管での電場の増大および電気光学効果の強化を可能にしうる。いくつかの実施形態において、１または複数の導波管屈曲部分は、５００μｍ以下の曲げ半径を有してよい。いくつかの実施形態において、導波管屈曲部分は、０．５ｄＢ以下の屈曲部分光損失を有する。存在する場合、導波管および電極の屈曲部分は、デバイスが消費する長さおよび／または面積を制御しつつ、電極が導波管に近接している領域を長くするために用いられてよい。つまり、屈曲部分の利用は、光変調器の最大寸法の削減を可能にする。光変調器の最大寸法は、光変調器がその中に提供されうるパッケージのサイズの削減を制限する。電極および導波管の屈曲部分は、光変調器の最大寸法を削減しつつ、光路と、電極が導波管に近接している領域とを長くすることを可能にする。例えば、４センチメートルの長さおよび０．２ミリメートルの幅を有する直線状の光変調器が、おおよそ１センチメートルの長さおよび０．８ｍｍの幅の面積を占める３つの屈曲部分（および４つの直線部）を持つ光変調器と同じ長さの光路を有する。この第２光変調器は、より小さいアスペクト比を有し、よりコンパクトであり、はるかに小さいパッケージに収まることが可能であり、これは、望ましい。いくつかの実施形態において、導波管および電極は、５０平方ミリメートル以下の面積を占めうる。導波管および電極は、いくつかの実施形態において、２０平方ミリメートル以下の面積を占める。いくつかの実施形態において、導波管および電極は、３２ミリメートル以下の長さを有する集積回路上に存在する。したがって、より大きい光信号変調が、より小さいフットプリントで達成されうる。いくつかの実施形態において、１以上の電極屈曲部分および１以上の導波管屈曲部分は、導波管のための光信号と電極のための電極信号との間の経路差を提供するよう構成されている。導波管および電極の屈曲部分は、電極（マイクロ波）信号および光信号の速度の不整合を考慮するために用いられてよい。このように、デバイスの効率が改善されうる。チャネル領域および伸長部を備えた１または複数の電極の利用は、高い電場が電極によって導波管で提供されることを可能にする。また、伸長部は、チャネル領域のエッジを導波管から分離する。したがって、電流が、チャネル領域により良好に閉じ込められうることで、電極における電極損失を低減させ、電極のための駆動電圧を低くすることが可能になる。光損失および電極（例えば、マイクロ波）損失の低減と、電極信号と光信号との間の速度整合の改善と、光信号が変調されうる経路の延長とを組み合わせることで、１または複数の電極へ入力される電圧振幅の低減が可能になる。例えば、いくつかの実施形態において、０．５～１．５Ｖの振幅のマイクロ波信号が、１または複数の電極に入力され、５０～１００ＧＨｚ範囲の信号に対して屈折率の所望の変調を提供しうる。したがって、デバイスの性能が改善されうる。

導波管は、光信号を伝達し、一方、電極は、電極信号を伝達する。いくつかの実施形態において、伸長部は、光信号と電極信号との間の速度不整合を低減するよう構成されている。いくつかの実施形態において、伸長部は、総光損失が８ｄＢ未満になるように、導波管から少なくとも１つの距離を有する。電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下までの周波数範囲における周波数窓に対する周波数依存電極損失を有してよい。この周波数依存電極損失は、いくつかの実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．８ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．５ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．３ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。いくつかの実施形態において、電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下まで電極信号周波数の周波数窓に対する吸収電極損失を有する。いくつかの実施形態において、吸収電極損失は、センチメートルあたりＧＨｚあたり０．００５ｄＢ未満であり、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである。

導波管および電極は、基板上にあってよい。伸長部は、いくつかの実施形態において、基板とチャネル領域との間にある。いくつかの実施形態において、チャネル領域は、基板と複数の伸長部との間にある。いくつかの実施形態において、基板は、その中に空間を有する。空間は、導波管の一部および複数の伸長部と整列されている。いくつかの実施形態において、導波管および電極は、基板構造上にある。基板構造は、低い基板マイクロ波誘電率（例えば、１１未満）を有する第１基板、基板と導波管との間の下層と組み合わせた第１基板、および、下層と組み合わせた１１より大きい高いマイクロ波誘電率を有する第２基板、から選択される。かかる実施形態において、下層は、低い下層マイクロ波誘電率（例えば、１１未満）を有する。

電極は、電極屈曲部分を備えてよい。導波管は、導波管屈曲部分を備えてよい。電極屈曲部分および導波管屈曲部分は、導波管のための光信号と電極のための電極信号との間の経路差を提供するよう構成されている。

いくつかの実施形態において、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）などのサブアセンブリについて記載されている。かかるサブアセンブリは、光変調器と、光変調器に接続されているドライバと、を備える。光変調器は、導波管および電極を備える。導波管は、電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む。電極は、チャネル領域および複数の伸長部を備える。伸長部は、チャネル領域と導波管との間にある。ドライバは、電極を電気的に駆動するよう構成されている。

いくつかの実施形態において、光学デバイスを提供する方法が記載されている。方法は、導波管を提供する工程と、電極を提供する工程と、を備える。導波管は、電気光学効果を有する１または複数の光学材料を含む。電極を提供する工程は、チャネル領域を提供する工程と、チャネル領域から突出している伸長部を提供する工程と、を含む。伸長部は、チャネル領域よりも導波管の一部に近い。いくつかの実施形態において、伸長部を提供する工程は、電極におけるマイクロ波の波長をπで割ったものより短いピッチを有する伸長部を加工する工程を含む。導波管は、光信号を伝達し、一方、電極は、電極信号を伝達する。いくつかの実施形態において、伸長部を提供する工程は、光信号と電極信号との間の速度不整合を低減するように伸長部を構成する工程を含む。いくつかの実施形態において、電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下までの周波数範囲における周波数窓に対する周波数依存電極損失を有する。周波数依存電極損失は、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．８ｄＢ未満であってよく、ここで、電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．５ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．３ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。いくつかの実施形態において、電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下まで電極信号周波数の周波数窓に対する吸収電極損失を有する。いくつかの実施形態において、吸収電極損失は、センチメートルあたりＧＨｚあたり０．００５ｄＢ未満であり、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである。

図１Ａ～図１Ｅは、改良電極を有する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および、１００’’’’の実施形態を示す。図１Ａは、導波管１１０と電極１２０および１３０とを備えた光学デバイス（すなわち、電気光学デバイス）を示す平面図である。図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、および、図１Ｅは、光学デバイス１００と類似する光学デバイス１００’、１００’’、１００’’’、および、１００’’’’を示す斜視図である。

光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および、１００’’’’は、薄膜平面（例えば、ｘカットまたはｙカットのニオブ酸リチウム）内にまたは薄膜平面と垂直に電気光学応答（例えば、ボルト毎ピコメートル）を有する光変調器の一部であってよい。光学デバイス１００’’は、薄膜平面（例えば、ｚカットのニオブ酸リチウム）の面外に電気光学応答（例えば、ボルト毎ピコメートル）を有する光変調器の一部であってよい。本明細書で用いられているように、ｘカットまたはｙカットの変調器は、（例えば、ニオブ酸リチウムなどの材料が用いられていない場合でも）薄膜平面内に電気光学効果を有する変調器である。同様に、本明細書で用いられているように、ｚカットの光変調器は、（例えば、ニオブ酸リチウムなどの材料が用いられない場合であっても）薄膜平面の外に（例えば、薄膜平面と垂直に）電気光学効果を有する。図１Ａ～図１Ｅは、正確な縮尺ではない。他の構成も可能である。例えば、異なる数の導波管、その他および／または追加の導波管構成要素（スプリッタおよびブランチなど）、ならびに／もしくは、異なる数の電極を有する光学デバイスが可能である。図１Ａを参照すると、光信号が、光学デバイス１００へ入力される。例えば、光信号は、１または複数のレーザによって提供されてよい。電圧を有する電極信号も、光学デバイス１００へ入力される。いくつかの実施形態において、電極信号の周波数は、マイクロ波領域にある。そのため、マイクロ波信号および電極信号という用語は、本明細書では同義的に用いられる。光学デバイス１００は、電極信号を利用して光信号を変調し、変調された光信号を出力する。

図１Ａを参照すると、光学デバイス１００は、導波管１１０と、電極１２０および１３０と、を備える。導波管１１０は、光信号を伝送するために用いられる。より具体的には、導波管１１０は、入力光信号を受信し、変調された光信号を出力する。電極１２０および／または１３０は、時間変動電場を導波管１１０へ印加する電極信号を伝達する。この電場は、導波管１１０の屈折率を変化させる。いくつかの実施形態において、電極１２０は、電極信号（マイクロ波信号など）を伝達し、一方、電極１３０は接地である。いくつかの実施形態において、電極１３０は、電極（例えば、マイクロ波）信号を伝達し、一方、電極１２０は接地である。いくつかの実施形態において、電極１２０および１３０は両方とも、電極信号を伝達する。他の構成も可能である。このように、電極１２０および１３０は、導波管１１０と共に、変調光信号を提供する。電極１２０および１３０は、導波管１１０が１２０および１３０の間に印加された電場を受けることを示すために、導波管１１０の周りに描かれているが、それは、電極１２０および１３０の物理的な位置を示すものではない。例えば、電極１２０を導波管のすぐ上または下に配置して、１３０をその片側に配置することが可能である。

導波管１１０は、長方形のフットプリントを有し、電極１２０および１３０の間にのみ伸びているように図示されている。導波管１１０は、その他の構成を有してもよい。例えば、導波管１１０は、電極１２０および／または１３０の下で広がりうる薄膜部と、電極１２０および１３０の間のリッジ１１２と、を備えてよい。導波管１１０は、電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む。いくつかの実施形態において、光学材料は、非線形材料である。本明細書で用いられているように、非線形光学材料は、電気光学効果を示し、少なくとも５ピコメートル／ボルト（例えば、５ピコメートル／ボルト以上）の効果を有する。いくつかの実施形態において、非線形光学材料は、少なくとも１０ピコメートル／ボルトの効果を有する。いくつかのかかる実施形態において、非線形光学材料は、少なくとも２０ピコメートル／ボルトの効果を有する。非線形光学材料は、印加された電場に応じて屈折率の変化を受ける。いくつかの実施形態において、非線形光学材料は、強誘電体である。いくつかの実施形態において、電気光学材料の効果は、ポッケルス効果による印加電場内での屈折率の変化を含む。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に記載されている範囲の１または複数において電気光学効果を有する光学材料は、効果が印加電場に線形的に依存するか非線形的に依存するかに関わらず、非線形光学材料と見なされる。非線形光学材料は、非中心対称材料であってよい。したがって、非線形光学材料は、圧電材料であってよい。

いくつかの実施形態において、導波管１１０は、低光損失導波管である。例えば、導波管１１０は、電極１２０および１３０に近接して（例えば、最大伝送で最大損失としてバイアスされた時）導波管１１０の一部を通して１０ｄＢ以下の総光損失を有しうる。総光損失は、（例えば、共にカスケード接続された複数のデバイスとは対照的に）単一の連続的な電極領域（図１Ａに示すような領域）を通しての導波管における光損失である。いくつかの実施形態において、導波管１１０は、８ｄＢ以下の総光損失を有する。いくつかの実施形態において、総光損失は、４ｄＢ以下である。いくつかの実施形態において、総光損失は、３ｄＢ未満である。いくつかの実施形態において、総光損失は、２ｄＢ未満である。いくつかの実施形態において、導波管１１０は、（例えば、平均で）３ｄＢ／ｃｍ以下の光損失を有する。いくつかの実施形態において、導波管１１０における非線形材料は、２．０ｄＢ以下の光損失を有する。いくつかのかかる実施形態において、導波管１１０は、１．０ｄＢ／ｃｍ以下の光損失を有する。いくつかの実施形態において、導波管１１０は、０．５ｄＢ／ｃｍ以下の光損失を有する。いくつかの実施形態において、導波管１１０における非線形光学材料は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）および／またはタンタル酸リチウム（ＬＴ）を含む。いくつかの実施形態において、導波管１１０の非線形光学材料は、ＬＮからなる。いくつかの実施形態において、導波管１１０の非線形光学材料は、ＬＴからなる。かかる非線形光学材料は、フッ素、塩素、または、臭素の化合物などの化学物質を用いた従来のエッチングのための不活性化学エッチング反応を有してよい。いくつかの実施形態において、非線形光学材料は、ＬＮ、ＬＴ、ニオブ酸カリウム、ガリウムヒ素、チタンリン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、および、チタン酸バリウム、の内の１または複数を含む。他の実施形態において、類似の光学特性を有する他の非線形光学材料が用いられてもよい。

様々な他の光学構成要素が、所望の位相変調、偏光変調、強度変調、ＩＱ変調、その他の変調、および／または、その他の機能を提供するために、導波管１１０に組み込まれてよい。例えば、導波管１１０は、複数のモードに対応するために１または複数のより広い部分（図１Ａには図示せず）を有してもよい。いくつかの実施形態（図１Ａには図示せず）において、導波管１１０は、変調に向けて光信号を複数のブランチに分割するためのスプリッタを備え、出力に向けて変調光信号を再合成してよい。このように、導波管１１０ならびに電極１２０および１３０は、所望の機能を提供するよう構成されてよい。

導波管１１０の一部が、光信号の伝送方向に沿って（例えば、光信号の入力から導波管１１０を通して変調光信号出力まで）電極１２０および１３０に近接している。導波管のこの部分は、様々な長さを有してよい。いくつかの実施形態において、電極１２０および１３０に近い導波管１１０の部分は、少なくとも２ミリメートルの長さである。いくつかの実施形態において、導波管１１０のこの部分は、５ミリメートル以上１０ミリメートル以下の長さである。他の実施形態が、より長い導波管１１０のこの部分を有してもよい。電極１２０および１３０に近接する導波管１１０の部分は、２センチメートルより長い長さを有してもよい。いくつかの実施形態において、電極１２０および１３０に近接する導波管１１０の部分の長さは、少なくとも２．５ｃｍである。いくつかの実施形態において、導波管１１０のこの部分の長さは、少なくとも３センチメートルである。かかる長さは、少なくとの部分的には、上述した導波管１１０に対する単位長さあたりの光損失が低いために可能である。導波管１１０をより長くすることができるので、電極１２０および１３０によって生成される電場を通して提供されうる総光変調は、より大きくなりうる。さらに、光損失が低く、マイクロ波損失が低い（後述する）ので、所望の光変調（例えば、屈折率の変化）が、より低い電圧を有する電極１２０および／または１３０への信号入力で達成されうる。例えば、Ｖπは、半波長電圧、すなわち、πだけ光信号の位相をシフトするのに必要な入力電極信号の振幅である。いくつかの実施形態において、Ｖπは、５０～１００ＧＨｚの範囲の信号に対して６ボルト以下である。いくつかの実施形態において、Ｖπは、５０～１００ＧＨｚの範囲の信号に対して３ボルト以下である。いくつかの実施形態において、Ｖπは、ＣＭＯＳ回路を介して提供される電圧のオーダーであり、例えば、５０～１００ＧＨｚの信号に対して０．５ボルト～１．５ボルトの範囲にある。例えば、Ｖπは、１０ＧＨｚで１．５ボルト以下であってよい。このように、Ｖπは、いくつかの実施形態において、１．５ボルト以下である。いくつかのかかる実施形態において、Ｖπは、５０～１００ＧＨｚの範囲の信号に対して１ボルト以下である。他の周波数範囲に対する他の電圧も可能である。このように、光変調器１１０の性能が改善されうる。

さらに、電極１２０および１３０に近接する導波管１１０の部分は、小さい光モード断面積を有してよい。いくつかの実施形態において、光モード断面積は、１または複数の非線形光学材料における光信号の波長の二乗（例えば、λ^２）の３倍より小さい。いくつかの実施形態において、光モード断面積は、１または複数の非線形光学材料における光信号の波長の二乗の２倍より小さい。いくつかの実施形態において、光モード断面積は、１または複数の非線形光学材料における光信号の波長の二乗の１．５倍より小さい。いくつかの実施形態において、光モード断面積は、４μｍ^２より小さい。いくつかのかかる実施形態において、光モード断面積は、３μｍ^２以下である。いくつかの実施形態において、かかる小さい光モード断面積は、本明細書に記載の薄膜および製造技術を用いて提供されうる。また、光モード断面積は、本明細書に記載の低光損失を可能にしうる。

電極１２０および１３０は、導波管１１０に電場を印加する。電極１２０は、チャネル領域１２２と、伸長部１２４（図１Ａで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。電極１３０は、チャネル領域１３２と、伸長部１３４（図１Ａで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。いくつかの実施形態において、伸長部１２４または１３４は、それぞれ、電極１２０または電極１３０から省略されてもよい。伸長部１２４および１３４は、それぞれ、チャネル領域１２２および１３２から突出している。したがって、伸長部１２４および１３４は、それぞれ、チャネル領域１２２および１３２よりも導波管１１０に近い。図１Ａに示す伸長部１２４および１３４は、単純な長方形の突起である。いくつかの実施形態において、伸長部１２４および１３４は、別の形状を有してもよい。例えば、伸長部１２４および／または１３４は、Ｌ字形のフットプリント、Ｔ字形のフットプリント、および／または、別の形状のフットプリントを有してもよい。形状に関わらず、伸長部１２４および１３４の各々の少なくとも一部は、それぞれ、チャネル領域１２２および１３２よりも導波管１１０に近い。また、伸長部１２４および１３４の分布（例えば、ピッチ）および幅は、不規則である。いくつかの実施形態において、伸長部１２４および／または１３４の分布および／または幅は、規則的であってもよい。導波管１１０と伸長部１２４および１３４との間の距離は、一定として図示されている。いくつかの実施形態において、この距離は、変化してもよい。同様に、導波管１１０とチャネル１２２および１３２との間の距離は、一定として図示されている。いくつかの実施形態において、この距離は、変化してもよい。電極１２０および１３０は、対称として図示されている。いくつかの実施形態において、電極１２０および１３０は、非対称である。例えば、伸長部１２４が存在する状態で、伸長部１３４が省略されてもよい。

伸長部１２４および１３４は、それぞれチャネル領域１２２および１３２から突出し、それぞれチャネル領域１２２および１３２と、導波管との１１０の間に存在する。結果として、伸長部１２４および１３４は、増強された電場を導波管１１０に提供するのに十分に導波管１１０に近い。したがって、電場によって引き起こされる屈折率の変化が大きくなる。対照的に、チャネル領域１２２および１３２は、伸長部１２４および１３４よりも導波管１１０からさらに離れている。したがって、チャネル領域１２２は、電極１３０／伸長部１３４によって生成された電場によってあまり影響を受けない。電荷が電極１３０に最も近いチャネル領域１２２のエッジに集まる傾向が低減される。したがって、電流が、中央部分のチャネル領域１２２を通してより容易に駆動され、チャネル領域１２２（および電極１２０）における電極損失が低減されうる。同様に、チャネル領域１３２は、電極１２０から離れている。チャネル領域１３２は、電極１２０／伸長部１２４によって生成された電場によってあまり影響を受けない。電荷が電極１２０に最も近いチャネル領域１３２のエッジに集まる傾向が低減される。したがって、電流が、チャネル領域１３２を通してより容易に駆動され、チャネル領域１３２（および電極１３０）における電極損失が低減されうる。電極１２０および１３０を通してのマイクロ波信号損失が低減されうるので、より小さい駆動電圧が、電極１２０および／または１３０に用いられてよく、光学デバイス１００によって消費される電力は小さくなりうる。さらに、電極１２０のインピーダンスを入力電圧デバイス（図１Ａには図示せず）と整合させる能力が改善されうる。かかるインピーダンス整合は、光学デバイス１００の電極信号損失をさらに低減させうる。さらに、伸長部１２４および１３４は、電極１２０および１３０を通る電極信号の速度に影響しうる。したがって、伸長部１２４および１３４は、導波管１１０における光信号の速度と一致するように電極信号の速度を調整するよう構成されていてよい。したがって、光学デバイス１００の性能が改善されうる。

電極１２０および／または１３０は、電極１２０および／または１３０の伸長部１２４および／または１３４を成形するために、堆積技術（蒸着および／または電気メッキなど）およびフォトリソグラフィを用いて製造されてよい。結果として得られる電極１２０および／または１３０は、より低い周波数依存電極損失を有しうる。いくつかの実施形態において、ＤＣ～５００ＧＨｚの間の周波数範囲における特定の周波数窓（例えば、少なくとも１０ＧＨｚ）に対する周波数依存電極電力損失は、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．８ｄＢまで下がりうる。ここで、電極信号周波数は、ＧＨｚで測定される。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．５ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。周波数依存電極損失は、他の実施形態において、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．３ｄＢ未満である。電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚであってよい。いくつかの実施形態において、電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下まで電極信号周波数の周波数窓に対する吸収電極損失を有する。いくつかの実施形態において、吸収電極損失は、センチメートルあたりＧＨｚあたり０．００５ｄＢ未満であり、周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである。いくつかの実施形態において、同じ周波数窓および周波数範囲に対する周波数依存電極電力損失は、特定の周波数窓（例えば、１０ＧＨｚ以上）に対してセンチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．７５ｄＢまで下がりうる。いくつかの実施形態において、電極は、吸収電極損失を有する。いくつかの実施形態において、ＤＣ～５００ＧＨｚの間の周波数範囲における特定の周波数窓（例えば、１０ＧＨｚ以上）に対する吸収電極損失は、センチメートルあたりＧＨｚあたり０．０２ｄＢ未満である。いくつかの実施形態において、同じ周波数窓および周波数範囲に対する吸収電極損失は、ＤＣ～５００ＧＨｚの間の周波数範囲における周波数窓に対してセンチメートルあたりＧＨｚあたり０．００５ｄＢ未満である。いくつかの実施形態において、光学デバイス１００は、ＤＣ電極（図１Ａには図示せず）など、さらなる電極を備えてもよい。かかるさらなる電極は、低周波数応答について光学デバイス１００を最適化するために用いられてよい。この電極は、電気光学、熱位相シフタ、および／または、ＭＥＭＳシフタ、の内の１または複数を備えてよい。

動作中、変調される光信号が、導波管１１０に入力される。また、電極信号（例えば、マイクロ波信号）が、電極１２０および／または１３０に印加される。説明の目的で、マイクロ波信号は電極１２０に印加され、一方、電極１３０は接地されているとする。電極１２０を通る時間変動マイクロ波信号により、特定の符号の電荷が伸長部１２４に急速に蓄積して、伸長部１２４でゼロまで減少し、反対の符号の電荷が伸長部１２４に急速に蓄積する。特定の伸長部１２４に負電荷がないことは、伸長部１２４に正電荷が蓄積していることと同じと見なされ、その逆も成り立つ。このサイクルは、マイクロ波信号の周波数でまたはその付近で繰り返される。伸長部１２４における電荷の蓄積の結果として、反対の電荷が、近くの対応する伸長部１３４に蓄積する。比較的大きい時間変動電場が、伸長部１２４および１３４の間に生成される。導波管１１０の電気光学材料は、より大きい時間変動電場に暴露されるので、導波管１１０の屈折率は、伸長部１２４および１３４の近くでより大きい変化を受ける。光信号は、導波管１１０を通って、伸長部１２４および１３４を通過する時に、より大きい屈折率の変動にさらされる。したがって、電極１２０に印加される所与の電圧振幅のマイクロ波信号に対して、光信号のより大きい変調が達成されうる。例えば、光学デバイス１００は、電極１２０に提供される１ボルト以下の電圧振幅で、１００～３００ＧＨｚ以上までの周波数で十分な光変調を提供しうる。さらに、上述のように、伸長部１２４の存在は、導波管１１０に近いチャネル領域１２２のエッジの近くに電流が集まる傾向を低減し、電極１２０における損失を緩和する。電流が、より低い電圧でチャネル領域１２２を通してより容易に駆動されるため、マイクロ波損失が低減されうる。したがって、光学デバイス１００の性能が改善されうる。

さらに、上述のように、光学デバイス１００は、導波管１１０を通した光損失を低減するだけでなく、より長い導波管１１０の利用によって光信号の変調を増大させうる。伸長部１２４および１３４をそれぞれ有する電極１２０および１３０の利用は、マイクロ波損失を低減させ、導波管１１０／リッジ１１２における大きい電場を可能にし、それぞれ電極１２０および１３０を通るマイクロ波信号の伝搬を改善しうる。また、電極１２０および１３０は、速度および位相の整合によって性能を改善しうる。したがって、光学デバイス１００の性能が大幅に改善されうる。

図１Ｂは、光学デバイス１００’の斜視図である。光学デバイス１００’は、光学デバイス１００と類似している。したがって、光学デバイス１００’の類似部分には同様の符号が付されている。光学デバイス１００’は、導波管１１０、電極１２０、および、電極１３０とそれぞれ類似する導波管１１０’、電極１２０’、および、電極１３０’を備える。基板／下層１０１も示されている。いくつかの実施形態において、基板１０１は、シリコン基板と、シリコン基板および導波管１１０の間の二酸化シリコン層と、を含む。その他の基板が、他の実施形態で用いられてもよい。いくつかの実施形態において、基板１０１は、低いマイクロ波誘電率（例えば、１１未満のマイクロ波誘電率）を有する誘電体である。いくつかの実施形態において、基板は、８未満のマイクロ波誘電率を有する。いくつかのかかる実施形態において、基板は、５未満のマイクロ波誘電率を有する。例えば、基板１０１は、サファイア、石英、および／または、溶融石英を含んでよい。いくつかの実施形態において、低いマイクロ波誘電率を有する１または複数の下層（二酸化シリコンなど）が、マイクロ波誘電率基板１０１の上に用いられてよい。その他および／または追加の下層が、他の実施形態において用いられてもよい。さらに、１または複数の低マイクロ波誘電率下層は、より大きいマイクロ波誘電率を有する他の基板と併せて用いられてもよい。例えば、二酸化シリコンの低マイクロ波誘電率下層が、１１より大きいマイクロ波誘電率を有する基板１０１（シリコンまたはＬＮなど）上に設けられてもよい。いくつかの実施形態において、提供される下層は、厚いことが望ましい。例えば、下層は、３マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下の厚さであってよい。さらに、基板および／または下層の他の幾何構成が、いくつかの実施形態において用いられてもよい。

導波管１１０’は、光信号を伝送するために用いられる。導波管１１０’は、リッジ１１２および薄膜部１１４を備える。図１Ｂに示す実施形態において、薄膜部１１４およびリッジ部は、同じ材料から（例えば、同じ薄膜から）形成されている。導波管１１０’は、導波管１１０と類似の材料から形成されてよく、類似の性能を有しうる。

導波管１１０’は、いくつかの実施形態において、異なる構成を有してもよい。例えば、導波管１１０’は、薄膜部１１４を省略してもよいし、薄膜部１１４のサイズを削減してもよい。リッジ１１２は、別の構成を有してもよい。例えば、リッジ１１２は、台形、半円形、積層長方形、および／または、本明細書に記載されているものと類似の方法で光信号を導く別の幾何形状を有してもよい。その他および／または追加の材料が用いられてもよい。いくつかの実施形態において、導波管１１０’の異なる部分が、異なる材料から形成される。例えば、薄膜部１１４およびリッジ１１２は、異なる材料で形成されてよい。薄膜１１４は、非線形光学材料（ＬＮおよび／またはＬＴなど）を含んでよく、一方、リッジ１１２は、受動材料（シリコンおよび／または窒化シリコンなど）で形成されてよい。いくつかの実施形態において、リッジ１１２は、薄膜部１１４の下方に配置されてよい（例えば、リッジ１１２は、薄膜部分１１４と下層基板１０１との間にあってよい）。同様に、様々な他の光学構成要素が、所望の位相変調、偏光変調、強度変調、ＩＱ変調、その他の変調、および／または、その他の機能を提供するために、導波管１１０に組み込まれてよい。いくつかの実施形態（図１Ｂ～図１Ｃには図示せず）において、導波管１１０は、変調に向けて光信号を複数のブランチに分割するためのスプリッタを備え、出力に向けて変調光信号を再合成してよい。このように、導波管１１０ならびに電極１２０および１３０は、所望の機能を提供するよう構成されてよい。

いくつかの実施形態において、導波管１１０’の非線形光学材料は、薄膜として形成される。例えば、薄膜は、処理前に導波管１１０’で伝達される光信号の光波長の３倍以下の（例えば、薄膜部１１４およびリッジ部１１２の）厚さを有してよい。いくつかの実施形態において、薄膜は、光波長の２倍以下の（例えば、薄膜部１１４およびリッジ部１１２の）厚さを有する。いくつかの実施形態において、非線形光学材料は、光波長の１倍以下の厚さを有する。いくつかの実施形態において、非線形光学材料は、光波長の０．５倍以下の厚さを有する。例えば、薄膜は、成膜直後に３マイクロメートル以下の総厚さを有してよい。いくつかの実施形態において、薄膜は、２マイクメートル以下の総厚さを有する。薄膜非線形光学材料は、フォトリソグラフィを用いて、導波管１１０’に加工されてよい。例えば、紫外線（ＵＶ）および／または深紫外線（ＤＵＶ）フォトリソグラフィが、非線形光学材料のためのマスクをパターニングするために用いられてよい。ＤＵＶフォトリソグラフィについて、利用される光の波長は、典型的には、２５０ナノメートル未満である。導波管を製造するために、薄膜非線形光学材料は、例えば、ドライエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマＲＩＥを用いて、物理エッチングを受けてよい。いくつかの実施形態において、化学エッチングおよび／または電子ビームエッチングが用いられてもよい。したがって、導波管１１０’は、改善した表面粗さを有しうる。例えば、リッジ１１２の１以上の側壁は、低減された表面粗さを有してよい。例えば、リッジ１１２の側壁の短期二乗平均平方根表面粗さは、１０ナノメートル未満である。いくつかの実施形態において、この二乗平均平方根表面粗さは、５ナノメートル以下である。いくつかの場合に、短期二乗平均平方根表面粗さは、２ナノメートル以下である。したがって、導波管１１０’は、上述した範囲において、光損失を有しうる。いくつかの実施形態において、リッジ１１２の高さは、リッジ１１２の中心から１０マイクロメートルの位置でリッジ１１２の中心における強度から１０ｄＢの強度の減少が存在するように、光モードの閉じ込めを提供するよう選択される。例えば、リッジ１１２の高さは、いくつかの場合において、数百ナノメートルのオーダーである。ただし、その他の高さが、他の実施形態において可能である。

導波管１１０’の一部が、光信号の伝送方向に沿って（例えば、光信号の入力から導波管１１０’を通して変調光信号出力まで）電極１２０および１３０に近接している。電極１２０および１３０に近接する導波管１１０’の部分は、上述した長さ（例えば、いくつかの実施形態において２ミリメートルより長い長さ、そして、いくつかのかかる実施形態において２センチメートル以上より長い長さ）であってよい。かかる長さは、少なくとの部分的には、上述した導波管１１０に対する単位長さあたりの光損失が低いために可能である。さらに、導波管１１０についして上述したように、電極１２０および１３０に’近接する導波管１１０’の部分は、小さい光モード断面積を有する。

電極１２０’および１３０’は、導波管１１０に電場を印加する。電極１２０’および／または１３０’は、電極１２０および／または１３０を成形するために、堆積技術（電気メッキなど）およびフォトリソグラフィを用いて製造されてよい。結果として得られる電極１２０’および／または１３０’は、電極１２０および１３０に関して上述した範囲で、より低い周波数依存電極損失を有しうる。電極１２０’は、チャネル領域１２２’と、伸長部１２４’（図１Ｂで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。電極１３０’は、チャネル領域１３２’と、伸長部１３４’（図１Ｂで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’または１３４’は、それぞれ、電極１２０’または電極１３０’から省略されてもよい。伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、チャネル領域１２２’および１３２’よりも導波管１１０’に近い。例えば、伸長部１２４’および１３４’から導波管リッジ１１２までの距離ｓは、チャネル１２２’および１３２’から導波管リッジ１１２までの距離ｗより短い。図１Ｂに示す実施形態において、伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、チャネル領域１２２’および１３２’と実質的に同じ高さにある。いくつかの実施形態において、伸長部は、同じ高さにあることに加えて、または、その代わりに、チャネル領域の上方および／または下方に突出していてもよい。

伸長部１２４’および１３４’は、導波管１１０’に近接している。例えば、伸長部１２４’および１３４’は、導波管１１０’から垂直距離ｄにある。導波管１１０’までの垂直距離は、用いられるクラッディング材（図１Ｂには図示せず）に依存しうる。距離ｄは、いくつかの場合に、高度にカスタマイズ可能である。例えば、ｄは、ゼロ（電極１２０’および１３０’が薄膜部１１４に接触しまたは埋め込まれている場合には、ゼロ未満）からリッジ１１２の高さを超える値までの範囲であってよい。ただし、ｄは、一般に、電極１２０’および１３０’が導波管１１０’に所望の電場を印加できるのに十分小さいことが望ましい。また、伸長部１２４’および１３４’は、リッジ１１２から距離ｓにある。伸長部１２４’および１３４’は、所望の電場および屈折率変化を達成できるのに十分、導波管１１０’に近い（例えば、リッジ１１２に近い）ことが望ましい。ただし、伸長部１２４’および１３４’は、それらの存在が過度の光損失をもたらさないのに十分、導波管１１０’から（例えば、リッジ１１２から）離れていることが望ましい。距離ｓは、一般に、導波管１１０’の特定の幾何形状または厚さに依存しないが、ｓは、導波管１１０’内に異なって閉じ込められる横電気モードおよび横光モードの両方を可能にするように選択されてよい。ただし、伸長部１２４’および１３４’における（さらに具体的には、部分１２４Ｂおよび１３４Ｂにおける）光場強度は、伸長部１２４’および１３４’における導体による光場の吸収に起因する光損失を制限するために低減されることが望ましい。したがって、ｓは、伸長部１２４’および１３４’における吸収に起因する損失を含む、導波管１１０’の総光損失が、上述の範囲（例えば、いくつかの実施形態においては１０ｄＢ以下、いくつかの実施形態においては８ｄＢ以下、いくつかの実施形態においては４ｄＢ以下）より大きくならないように十分に大きい。いくつかの実施形態において、ｓは、伸長部１２４’および１３４’における光場強度が導波管１１０における最大光場強度の－１０ｄＢ未満になるように選択される。いくつかの実施形態において、ｓは、伸長部１２４’および１３４’における光場強度が導波管におけるその最大値の－４０ｄＢ未満になるように選択される。例えば、伸長部１２４’および／または１３４’は、いくつかの実施形態において、リッジ１１２から２マイクロメートル以上２．５マイクロメートル以下にあってよい。

図１Ｂに示す実施形態において、伸長部１２４は、接続部１２４Ａおよび逆行部１２４Ｂを有する。逆行部１２４Ｂは、逆行部の一部が電極１２０を通る信号伝送の方向と逆平行でありうるので、そのように呼ばれる。同様に、伸長部１３４は、接続部１２３４Ａおよび逆行部１３４Ｂを有する。したがって、伸長部１２４および１３４は、「Ｔ」字形状を有する。いくつかの実施形態において、その他の形状も可能である。例えば、伸長部１２４および／または１３４は、「Ｌ」字形状を有してよく、逆行部を省略してよく、長方形、台形、平行四辺形であってよく、導波管１１０の一部の周りを部分的または完全に包んでよく、および／または、別の形状を有してもよい。同様に、チャネル領域１２２’および／または１３２’は、長方形の断面を有するように示されているが、別の形状を有してもよい。さらに、伸長部１２４’および／または１３４’は、図１Ａによって示されているように、様々なサイズであってよい。すべての伸長部１２４’および１３４’がリッジ１２２から同じ距離にあるように示されているが、伸長部１２４’の一部および／または伸長部１３４’の一部が、リッジ１１２から異なる距離にあってもよい。また、チャネル領域１２２’および／または１３２’も、様々なサイズを有してよい。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、電極１２０’および１３０’のための信号のブラッグ周波数より小さい周波数に対応する長さｌ（例えば、ｌ＝ｗ－ｓ）を有することが望ましい。したがって、伸長部１２４’および１３４’の長さは、電極信号のマイクロ波の波長を電極１２０’および１３０’の最大動作周波数におけるπで割った値以下であることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’および１３４’の長さは、マイクロ波の波長を１２で割った値未満であることが望ましい。例えば、最大動作周波数が３００ＧＨｚ（これは、基板における４４０マイクロメートルのマイクロ波の波長に対応する）である場合、伸長部１２４’および１３４’は、約３７マイクロメートル未満であることが望ましい。個々の伸長部１２４’および／または１３４’は、不規則に離間されていてもよいし、周期的であってもよい。周期的な伸長部は、一定のピッチを有する。いくつかの実施形態において、ピッチｐは、伸長部１２４’および１３４’の長さに関して上述したように、ブラッグ周波数未満の周波数に対応する距離であることが望ましい。したがって、伸長部１２４’および１３４’のピッチは、電極信号のマイクロ波の波長を電極１２０’および１３０’の最大動作周波数におけるπで割った値以下であることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、ピッチは、マイクロ波の波長を１２で割った値未満であることが望ましい。いくつかの実施形態において、ピッチは、マイクロ波の波長を７２で割った値未満であることが望ましく、群速度における低リプルを可能にする。

伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、チャネル１２２’および１３２”よりもリッジ１１２に近い（例えば、ｓ＜ｗ）。いくつかの実施形態において、誘電体クラッディング材（図１Ｂには明示的に図示せず）が、電極１２０’および１３０’と導波管１１０’との間に存在する。上述のように、伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、電極１２０’および１３０’のための信号のブラッグ周波数より小さい周波数に対応する長さｌ（ｗ－ｓ）を有することが望ましい。また、伸長部１２４’および１３４’は、（例えば、導波管１１０’における吸収損失が所望のレベル（１０ｄＢ以下など）に維持されうるように）、上述のようにリッジ１１２から離間されていることが望ましい。伸長部１２４’および１３４’の長さ、ならびに、リッジ１１２からの所望の分離（例えば、ｓ）は、ｗを決定する際に考慮される。図１Ａ～図１Ｃについて水平距離の文脈で記載されているが、電極構造と導波管との間の距離は、垂直構成についても当てはまる。導波管１１０／リッジ１１２とチャネル領域１２２および／または１３２との間のその他の距離も可能である。

電極１２０’および１３０’の幾何形状は、電極１２０および１３０に関して記載されている形状と類似している。伸長部１２４’および１３４’の特定の部分のサイズは、様々であってよい。例えば、接続部１２４Ａおよび／または１３４Ａの長さｄ２は、それぞれ電極１２０’および１３０’のインピーダンスが、ドライバ（図示せず）のインピーダンス（例えば、５０Ω）と整合されるように選択されてよい。いくつかの実施形態において、（導波管リッジ１１２が存在する）伸長部１３４’および１２４’の間のギャップは、導波管リッジ１１２における電場を増大させるよう構成されていてよい。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’および１３４’の間のギャップは、導波管１１０’によって伝達される光信号の光波長の１倍以上１０倍以下である。しかしながら、小さすぎるギャップは、電極１２０’および／または１３０’における電流集中およびマイクロ波損失を引き起こしうる。いくつかの実施形態において、チャネル領域１２２’および／または１３２’の幅は、マイクロ波（電極信号）速度を導波管１１０における光信号速度と整合させようと試みつつマイクロ波損失を低減するように選択される。例えば、電極チャネル領域１２２’および／または１３２’は、２マイクロメートル以上５００マイクロメートル以下の幅を有してよい。逆行部１２４Ｂおよび／または１３４Ｂの幅は、速度整合および高周波数応答範囲を維持しつつ低いマイクロ波損失を可能にするように微調整されてよい。例えば、逆行部１２４Ｂおよび／または１３４Ｂは、１０ナノメートル以上１０マイクロメートル以下の幅（ｌーｄ２）を有してよい。各逆行部１２４Ｂおよび／または１３４Ｂの長さｄ３、ならびに、隣接する逆行部１２４Ｂおよび／または１３４の間のギャップは、効率的な変調と低いマイクロ波損失とを可能にするように選択される。例えば、０．５以上０．９９９９以下のデューティサイクルｄ３／（ｄ３＋ｄ４）が、いくつかの実施形態において選択されてよい。その他の寸法（本明細書に記載されている寸法を含むがそれらに限定されない）が、いくつかの実施形態において選択されてもよい。

光学デバイス１００’は、光学デバイス１００と同様に動作する。したがって、光学デバイス１００’は、光学デバイス１００の利点を共有しうる。導波管１１０’における非線形光学材料の利用および導波管１１０’の構成（例えば、リッジ１１２のより滑らかな側壁）は、電気光学効果を高める（例えば、屈折率のより大きい変調を提供する）だけでなく、光損失を低減しうる。したがって、より長い導波管１１０、屈折率のより大きい総変化、ひいては、光信号の強化された変調が達成されうる。伸長部１２４’および１３４’をそれぞれ有する電極１２０’および１３０’の利用は、マイクロ波損失を低減させ、導波管１１０’／リッジ１１２’における大きい電場を可能にし、それぞれ電極１２０’および１３０’を通るマイクロ波信号の伝搬を改善しうる。したがって、光学デバイス１００’の性能が大幅に改善されうる。

この性能の改善は、設計マイクロ波周波数および光周波数で利用された場合に、導波管１１０および／または１１０’が、光学的誘電率を大幅に超えるマイクロ波誘電率を有する電気光学材料を含みまたはそれらの材料からなる光学デバイス（例えば、１００および／または１００’）に対して達成されうる。ここで、非磁性材料について、光学指数は、光学的誘電率の平方根に等しいか、または、おおよそ等しい。マイクロ波誘電率が光学的誘電率を大幅に超えている電気光学材料（例えば、ＬＮおよびＬＴ）については、マイクロ波誘電率は、光学的誘電率の１．５以上である。いくつかの場合に、マイクロ波誘電率は、光学的誘電率の２倍以上である。いくつかの例において、マイクロ波誘電率は、光学的誘電率の５倍以上である。いくつかのかかる材料において、マイクロ波誘電率は、光学的誘電率の１０倍以上である。したがって、いくつかの実施形態において、かかる材料を含む（または、かかる材料からなる）導波管１１０’は、光学的誘電率を超える（例えば、少なくとも１．５倍、２倍、５倍、１０倍、または、それより大きい）マイクロ波誘電率を有する。光学的誘電率およびマイクロ波誘電率は、それぞれ、光信号およびマイクロ波信号の伝送速度に影響する。光学的誘電率が高いほど、光信号の伝送速度が低くなる。同様に、マイクロ波誘電率が高いほど、マイクロ波信号の伝送速度が低くなる。

光モードは、一般に、導波管によく閉じ込められるが、マイクロ波モードは、電極の外側に大きく広がりうる。例えば、マイクロ波モードは、導波管の中に及びうる。光学的誘電率に比べて大きいマイクロ波誘電率を有する材料（例えば、ＬＮおよび／またはＬＴ）で形成された導波管を備えるバルク光学デバイスおよびその他の光学デバイスについては、導波管材料におけるマイクロ波信号の伝送速度は、光信号の速度よりも大きく低減される。電極における特徴部（伸長部など）も、電極における電極信号の伝送を遅くしうる。したがって、光信号と電極信号との間の速度の不整合は、伸長部などの特徴部を有する電極によって悪化すると予想される。一般に、伸長部などの特徴部の利用は、導波管材料が光学的誘電率よりも大幅に大きいマイクロ波誘電率を有する状況では（例えば、バルクＬＮおよび／またはＬＴ導波管では）、好ましくない。つまり、電極上に特徴部を利用するのは、一般に、導波管材料のマイクロ波誘電率が、導波管材料（例えば、リン化インジウムおよびガリウムヒ素などのＩＩＩ－Ｖ化合物材料）の光学的誘電率より著しく大きくなく（例えば１．５倍未満）、ほぼ同じであり、または、小さい場合に限定される。

対照的に、光学デバイス１００’（および１００）に対して、薄膜導波管１１０’が用いられる。一般に、光モードは、導波管１１０’に（例えば、リッジ部１１２に）よく閉じ込める。これは、図２に示す光モードのサイズによってわかりうる。したがって、図１Ｂに戻ると、導波管１１０’の光学的誘電率は、導波管１１０’における光信号の速度を決定する。しかしながら、電極１２０’および／または１３０’におけるマイクロ波信号に対するマイクロ波モードは、多くの構造に広がりうる。これは、図２に示すマイクロ波モードのサイズおよび位置によってわかりうる。したがって、図１Ｂに戻ると、電極１２０’および１３０’を通るマイクロ波信号の速度は、複数の構造（電極１２０’および１３０’、導波管１１０’、基板／下層１０１と電極１２０’および１３０’との間のクラッディング材（図１Ｂには図示せず）、基板／下層１０１、ならびに、電極１２０’および１３０’の上方の空気または任意の構造（図示せず）、など）のマイクロ波誘電率を用いてわかりうる。したがって、導波管１１０’の材料（例えば、ＬＴおよびＬＮ）の（高い）マイクロ波誘電率の寄与は、周囲の構造の（より低い）マイクロ波誘電率によって緩和されうる。このように、伸長部１２４’および／または１３４’の他の利点を達成しても、導波管１１０’における光信号と電極１２０’および／または１３０’のための電極信号との間の速度不整合を緩和できる。

図１Ｃは、光学デバイスの別の実施形態１００’’を示す。光学デバイス１００’’は、光学デバイス１００および／または１００’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１００’ ’は、導波管１１０ならびに電極１２０および１３０とそれぞれ類似する導波管１１０’ならびに電極１２０’および１３０’を備える。同様に、電極１２０’および１３０’は、それぞれ、電極１２０および１３０のチャネル領域１２２および１３２とそれぞれ類似するチャネル領域１２２’および１３２’を備える。電極１２０’および１３０’は、それぞれ、電極１２０および１３０の伸長部１２４および１３４とそれぞれ類似する伸長部１２４’および１３４’を備える。伸長部１２４’および１３４’は、接続部１２４Ａおよび１３４Ａならびに逆行部１２４Ｂおよび１３４Ｂと類似する接続部１２４Ａ’および１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ’および１３４Ｂ’を備える。

いくつかの実施形態において、光学デバイス１００および１００’は、薄膜領域１１４の平面内に電気光学効果を有する（例えば、ｘカットまたはｙカット変調器である）。光学デバイス１００’’は、薄膜領域１１４’’の平面外に電気光学効果を有する（例えば、ｚカット光変調器である）。そのため、垂直電場が、導波管１１０’’に印加されることが望ましい。したがって、光学デバイス１００’’は、接続部１４４Ａ’および逆行部１４４Ｂ’を有する伸長部１４４’を備えた電極１４０’を備える。伸長部１４４’は、伸長部１２４、１３４、１２４’、および、１３４’と類似している。したがって、伸長部１２４および１３４に関する本明細書の議論は、伸長部１４４’にも当てはまる。例えば、距離ｓ’およびｗ’は、それぞれ、距離ｓおよびｗに対応する。したがって、面外の電気光学効果を有し、性能を改善された光学デバイスも提供されうる。

図１Ｄは、光学デバイスの一実施形態１００’’’を示す。光学デバイス１００’’’は、光学デバイス１００、１００’、および／または、１００’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１００’’’は、導波管１１０／１１０’ならびに電極１２０／１２０’および１３０／１３０’とそれぞれ類似する導波管１１０’ならびに電極１２０’および１３０’を備える。同様に、電極１２０’および１３０’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’のチャネル領域１２２／１２２’および１３２／１３２’にそれぞれ類似するチャネル領域１２２’および１３２’を備える。電極１２０’および１３０’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’の伸長部１２４／１２４’および１３４／１３４’にそれぞれ類似する伸長部１２４’および１３４’を備える。伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ接続部１２４Ａ／１２４Ａ’および１３４Ａ／１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ／１２４’および１３４Ｂ／１３４Ｂ’と類似する接続部１２４Ａ’および１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ’および１３４Ｂ’を備える。

また、光学デバイス１００’ ’は、さらなる導波管１５０と、チャネル領域１４２および伸長部１４４を有するさらなる電極１４０と、を備える。電極１５０ならびに伸長部１５４は、それぞれ、電極１２０、１２０’、１３０’、および、１３０’、ならびに、伸長部１２４、１２４’、１３４、および、１３４’と類似している。同様に、導波管１５０は、導波管１１０および１１０’と類似している。いくつかの実施形態において、光学デバイス１００’’’は、変調器または干渉計などの光学デバイスの一部であってよい。例えば、導波管１１０’および１５０は、図に示す光学デバイス１００’’’の部分より上流で単一の導波管から分岐されてよく、図に示す光学デバイス１００’’’の示した部分より下流で合流してよい。

光学デバイス１００’’’は、光学デバイス１００、１００’、および／または、１００’’と同様に動作する。したがって、光学デバイス１００’’’は、光学デバイス１００、１００’、および／または、１００’’の利点を共有しうる。導波管１１０’および／または１５０における非線形光学材料の利用ならびに導波管１１０’および／または１５０の構成（例えば、リッジ１１２のより滑らかな側壁）は、電気光学効果を高めるだけでなく、光損失を低減しうる。したがって、より長い導波管１１０’および１５０、屈折率のより大きい総変化、ひいては、光信号の強化された変調が達成されうる。それぞれ伸長部１２４’、１３４’、および、１４４を有する電極１２０’、１３０’、および、１４０の利用は、マイクロ波損失を低減させ、導波管１１０’および１４０における大きい電場を可能にしうる。これは、電極１２０’、１３０’、および、１４０を通したマイクロ波信号の伝搬を改善しうる。したがって、光学デバイス１００’’’の性能が大幅に改善されうる。

図１Ｅは、光学デバイスの一実施形態１００’’’’を示す。光学デバイス１００’’’’は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および／または、１００’’’と類似している。したがって、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１００’’’’は、導波管１１０／１１０’ならびに電極１２０／１２０’および１３０／１３０’とそれぞれ類似する導波管１１０’ならびに電極１２０’’および１３０’’を備える。同様に、電極１２０’’および１３０’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’のチャネル領域１２２／１２２’および１３２／１３２’にそれぞれ類似するチャネル領域１２２’’および１３２’’を備える。電極１２０’’および１３０’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’の伸長部１２４／１２４’および１３４／１３４’にそれぞれ類似する伸長部１２４’’および１３４’’を備える。伸長部１２４’’および１３４’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ接続部１２４Ａ／１２４Ａ’および１３４Ａ／１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ／１２４’および１３４Ｂ／１３４Ｂ’と類似する接続部１２４Ａ’’および１３４Ａ’’ならびに逆行部１２４Ｂ’’および１３４Ｂ’’を備える。

電極１２０’’および１３０’’は、それぞれ、さらなる導電層１２６および１３６を各々備える。したがって、電極１２０’’および１３０’’は、導電層１２６および１３６においてさらなる電流を伝達できてよい。

光学デバイス１００’’’’は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および／または、１００’’’と同様に動作する。したがって、光学デバイス１００’’’’は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。導波管１１０’における非線形光学材料の利用および導波管１１０’の構成（例えば、リッジ１１２のより滑らかな側壁）は、電気光学効果を高めるだけでなく、光損失を低減しうる。したがって、より長い導波管１１０’、屈折率のより大きい総変化、ひいては、光信号の強化された変調が達成されうる。それぞれ伸長部１２４’’および１３４’’を有する電極１２０’’および１３０’’の利用は、マイクロ波損失を低減させ、導波管１１０’における大きい電場を可能にしうる。これは、電極１２０’’および１３０’’を通したマイクロ波信号の伝搬を改善しうる。したがって、光学デバイス１００’’’’の性能が大幅に改善されうる。

図２は、性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態２００の一部を示す断面図である。光学デバイス２００は、基板２０１上にある導波管２１０ならびに電極２２０および２３０を備える。中間層２０２およびクラッディング材２０４も示されている。図の実施形態において、基板２０１は、シリコンであり、中間層２０２は二酸化シリコンであり、クラッディング材２０４は二酸化シリコンである。いくつかの実施形態において、その他および／または追加の材料が、基板２０１および／または中間層２０２に用いられてもよい。図の導波管２１０の部分は、ＬＮを含む。ただし、その他および／または追加の電気光学材料（ＬＴなど）が用いられてもよい。導波管２１０は、リッジ２１２および薄膜部２１４を備える。電極２２０および２３０のチャネル領域および伸長部は図示されていない。光学デバイス２００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。したがって、導波管２１０と、電極２２０ならびに２３０とは、それぞれ、導波管１１０および／または１１０’と、電極１２０、１２０’、および／または、１２０’’、ならびに、１３０、１３０’、および／または、１３０’’とそれぞれ類似している。

図２は、光信号に対する光モードとマイクロ波に対する高周波（ＲＦ）モード（またはマイクロ波モード）との相対的なサイズを示している。図２は縮尺通りではなく、光学デバイス２００の一部のみが示されている。図２に示すように、光モードは、主に、導波管２１０、中間層２０２、および、クラッディング材２０４に閉じ込められうる。対照的に、マイクロ波モードは、複数のスタック２０１、２０２、２１０、２２０、２３０、および、２０４を通して広がる。したがって、マイクロ波モードは、複数のスタック２０１、２０２、２０４、２１０、２２０、および、２３０からの吸収損失を受ける。シリコン基板２０１からの吸収は、特に高くなりうる。また、シリコン基板２０１の利用は、電極２２０および２３０を通るマイクロ波信号の速度に影響しうる。薄膜導波管２１０のサイズが小さいので、マイクロ波吸収損失を低減するように光学デバイス２００のその他の部分を設計することが可能である。例えば、シリコン基板２０１の一部が除去または置換されてよく、電極２２０および／または２３０が移動されてよく、導波管２１０がサイズを削減されてよく、１または複数のその他の基板が用いられてよく、ならびに／もしくは、その他の変更が可能である。例えば、中間層２０２は、いくつかの実施形態において、３マイクロメートル以上の厚さなど、厚くてよい。

例えば、図３～図５は、マイクロ波吸収損失をさらに低減されうる光学デバイスの実施形態３００、４００、および、５００を示す。図３は、性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態３００の一部を示す断面図である。図３は縮尺通りではなく、光学デバイス３００の一部のみが示されている。光学デバイス３００は、基板３０１上にある導波管３１０ならびに電極３２０および３３０を備える。中間層３０２およびクラッディング材３０４も示されている。図の実施形態において、基板３０１は、シリコンであり、中間層３０２は二酸化シリコンであり、クラッディング材３０４は二酸化シリコンである。いくつかの実施形態において、その他のおよび／または追加の材料が用いられてもよい。図の導波管３１０の部分は、ＬＮを含む。ただし、その他および／または追加の材料（ＬＴなど）が用いられてもよい。導波管３１０は、リッジ３１２および薄膜部３１４を備える。電極３２０および３３０のチャネル領域および伸長部は図示されていない。光学デバイス３００は、光学デバイス２００と類似している。したがって、導波管３１０ならびに電極３２０および３３０は、それぞれ、導波管２１０ならびに電極２２０および２３０と類似している。また、基板３０１、中間層３０２、および、クラッディング材３０４は、それぞれ、基板２０１、中間層２０２、および、クラッディング材２０４と類似している。ただし、光学デバイス３００では、電極３２０および３３０が、下層のシリコン基板３０１からさらに遠くに移動されている。いくつかの実施形態において、電極３２０および３３０は、中間層３０２の厚さを増すことによってシリコン基板３０１からさらに遠くに移動されてもよい。例えば、中間層３０２は、いくつかの実施形態において、３マイクロメートル以上の厚さであってよい。これは、薄膜部３１４からさらに遠くに電極を移動させるのに加えて、または、その代わりになされてよい。さらに、導波管３１０の薄膜部３１４は、サイズが削減されている。したがって、シリコン基板３０１および導波管３１０による吸収が低減されうる。さらに、マイクロ波信号の速度の変化も低減されうる。

図４は、性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態４００の一部を示す断面図である。図４は縮尺通りではなく、光学デバイス４００の一部のみが示されている。光学デバイス４００は、基板４０１上にある導波管４１０ならびに電極４２０および４３０を備える。中間層４０２およびクラッディング材４０４も示されている。図の実施形態において、基板４０１は、シリコンであり、中間層４０２は二酸化シリコンであり、クラッディング材４０４は二酸化シリコンである。いくつかの実施形態において、その他のおよび／または追加の材料が用いられてもよい。図の導波管４１０の部分は、ＬＮを含む。ただし、その他および／または追加の材料（ＬＴなど）が用いられてもよい。導波管４１０は、リッジ４１２および薄膜部４１４を備える。電極４２０および４３０のチャネル領域および伸長部は図示されていない。光学デバイス４００は、光学デバイス２００と類似している。したがって、導波管４１０ならびに電極４２０および４３０は、それぞれ、導波管２１０ならびに電極２２０および２３０と類似している。また、基板４０１、中間層４０２、および、クラッディング材４０４は、それぞれ、基板２０１、中間層２０２、および、クラッディング材２０４と類似している。ただし、光学デバイス４００では、電極４２０および４３０が、下層のシリコン基板４０１からさらに遠くに移動されている。いくつかの実施形態において、電極４２０および４３０は、中間層４０２の厚さを増すことによってシリコン基板４０１からさらに遠くに移動されてもよい。これは、薄膜部４１４からさらに遠くに電極を移動させるのに加えて、または、その代わりになされてよい。したがって、シリコン基板４０１による吸収が低減されうる。さらに、マイクロ波信号の速度の変化も低減されうる。

図５は、性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態５００の一部を示す断面図である。図５は縮尺通りではなく、光学デバイス５００の一部のみが示されている。光学デバイス５００は、基板５０１上にある導波管５１０ならびに電極５２０および５３０を備える。中間層５０２およびクラッディング材５０４も示されている。図の実施形態において、基板５０１は、シリコンであり、中間層５０２は二酸化シリコンであり、クラッディング材５０４は二酸化シリコンである。いくつかの実施形態において、その他のおよび／または追加の材料が用いられてもよい。図の導波管５１０の部分は、ＬＮを含む。ただし、その他および／または追加の材料（ＬＴなど）が用いられてもよい。導波管５１０は、リッジ５１２および薄膜部５１４を備える。電極５２０および５３０のチャネル領域および伸長部は図示されていない。光学デバイス５００は、光学デバイス２００と類似している。したがって、導波管５１０ならびに電極５２０および５３０は、それぞれ、導波管２１０ならびに電極２２０および２３０と類似している。基板５０１、中間層５０２、および、クラッディング材５０４は、それぞれ、基板２０１、中間層２０２、および、クラッディング材２０４と類似している。ただし、光学デバイス５００では、電極５２０および５３０が、下層のシリコン基板３０１からさらに遠くに移動されている。さらに、リッジ５１２の下方のシリコン基板５０１の部分が除去されている。したがって、シリコン基板５０１による吸収が低減されうる。さらに、マイクロ波信号の速度の変化も低減されうる。いくつかの実施形態において、基板の一部を除去することに加えてまたはその代わりに、別の基板が選択されてもよい。

このように、マイクロ波損失が、さらに緩和されうる。したがって、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点に加えて、光学デバイス３００、４００、および、５００は、マイクロ波吸収損失をさらに低減しうる。その結果、光学デバイス３００、４００、および、５００の性能が改善されうる。

図６、図７、図８、図９、図１０、および、図１１は、それぞれ、性能を改善されうる光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００を示す。図６～図１１は、様々な電極構成を図示している。図６～図１１は縮尺通りではなく、光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００の一部のみが示されている。光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。類似した構成要素は、同様の符号を有する。

図６を参照すると、電極６２０および６３０、ならびに、リッジ６１２を有する導波管６１０が示されている。図６には、伸長部６２４および６３４（各々１つのみに符号が付されている）も示されている。上述のように、電極６２０および６３０の伸長部６２４および６３４は、性能を改善しうる。図６に示す実施形態において、伸長部６２４および６３４は、規則的に離間されている。したがって、伸長部６２４および６３４は周期的であり、一定のピッチを有する。また、伸長部６２４および６３４はすべて同じサイズである。ただし、他の構成も可能である。例えば、伸長部６２４および６３４は、異なるサイズおよび異なるピッチを有してもよい。したがって、光学デバイス６００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図７は、光学デバイス７００を示す。わかりやすいように、電極７２０、７３０、および、７４０のみが示されている。一般に、導波管／リッジが、電極７２０と電極７３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）が、電極７２０と電極７４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極７２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極７３０および７４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極７２０のみが、チャネル領域７２２および伸長部７２４を有する。伸長部７２４は、長方形である。しかしながら、電極７３０および７４０には、伸長部がない。伸長部７２４が存在するため、電流が、チャネル領域７２２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス７００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図８は、光学デバイス８００を示す。わかりやすいように、電極８２０、８３０、および、８４０のみが示されている。一般に、導波管／リッジが、電極８２０と電極８３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）が、電極８２０と電極８４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極８２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極８３０および８４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極８２０のみが、チャネル領域８２２および伸長部８２４を有する。伸長部８２４は、「Ｔ」字形状である。したがって、伸長部８２４は、接続部８２４Ａおよび逆行部８２４Ｂを有する。電極８３０および８４０には、伸長部がない。伸長部８２４が存在するため、電流が、チャネル領域８２２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図９は、光学デバイス９００を示す。電極９２０、９３０、および、９４０が示されている。導波管／リッジ９１０が、電極９２０と電極９３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）９５０が、電極９２０と電極９４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極９２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極９３０および９４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極９２０は、チャネル領域９２２および伸長部９２４を有する。同様に、電極９３０は、チャネル領域９３２および伸長部９３４を有する。電極９４０は、チャネル領域９４２および伸長部９４４を有する。伸長部９２４、９３４、および、９４４は、一般に「Ｔ」字形状であるが、異なる長さを有し、周期的ではない（例えば、不規則に離間され、様々なピッチを有する）。伸長部９２４、９３４、および、９４４が存在するため、電流が、チャネル領域９２２、９３２、および、９４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１０は、光学デバイス１０００を示す。電極１０２０、１０３０、および、１０４０が示されている。導波管／リッジ１０１０が、電極１０２０と電極１０３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）１０５０が、電極１０２０と電極１０４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極１０２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極１０３０および１０４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極１０２０は、チャネル領域１０２２および伸長部１０２４を有する。電極１０３０は、チャネル領域１０３２および伸長部１０３４を有する。電極１０４０は、チャネル領域１０４２および伸長部１０４４を有する。伸長部１０２４、１０３４、および、１０４４は、様々な形状を有し、不規則に離間されている。さらに、チャネル１０２２は、切り欠きを有する。ただし、それでも、チャネル１０２２は、電流を伝達できる直線中央領域を有する。伸長部１０２４、１０３４、および、１０４４が存在するため、電流が、それぞれチャネル領域１０２２、１０３２、および、１０４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス１０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１１は、光学デバイス１１００を示す。電極１１２０、１１３０、および、１１４０が示されている。導波管／リッジ１１１０が、電極１１２０と電極１１３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）１１５０が、電極１１２０と電極１１４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極１１２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極１１３０および１１４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極１１２０は、チャネル領域１１２２および伸長部１１２４を有する。電極１１３０は、チャネル領域１１３２および伸長部１１３４を有する。電極１１４０は、チャネル領域１１４２および伸長部１１４４を有する。伸長部１１２４、１１３４、および、１１４４は、様々な形状を有し、不規則に離間されている。伸長部１１２４、１１３４、および、１１４４が存在するため、電流が、それぞれチャネル領域１１２２、１１３２、および、１１４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス１１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。したがって、光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００によって示されるように、様々な構成の伸長部が電極に用いられてよい。

図１２Ａ～図１２Ｄは、性能を改善されうる光学デバイスの実施形態１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１２Ａ～図１２Ｄは縮尺通りではなく、光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部のみが示されている。光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管１２１０は、導波管１１０’と類似している）。図１２Ａは、光学デバイス１２００Ａの平面図である。図１２Ｂ～１２Ｄは、光学デバイス１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部を示す断面図である。図１２Ａ～図１２Ｄは、いくつかの光学デバイスの断面図が異なっていても、それらのデバイスが同じ平面図を共有しうることを示している。逆に、断面図が同様でありえても、いくつかの光学デバイスは、異なる平面図を有しうる。

図１２Ａを参照すると、電極１２２０Ａ、１２３０Ａ、および、１２４０Ａ、ならびに、導波管１２１０Ａおよび１２５０Ａが示されている。図１２Ａに示されている導波管１２１０Ａおよび１２５０Ａの一部は、いくつかの実施形態において、リッジに対応する。電極１２２０Ａ、１２３０Ａ、および、１２４０Ａは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ａ、１２３２Ａ、および、１２４２Ａを有する。また、電極１２２０Ａ、１２３０Ａ、および、１２４０Ａは、伸長部１２２４Ａ、１２３４Ａ、および、１２４４Ａを備える。上述のように、電極１２２０Ａ、１２３０Ａ、および、１２４０Ａの伸長部１２２４Ａ、１２３４Ａ、および、１２４４Ａは、性能を改善しうる。いくつかの実施形態において、チャネル１２２２Ａ、１２３２Ａ、および、１２４２Ａは、それぞれ、伸長部１２２４Ａ、１２３４Ａ、および、１２４４Ａと同じ高さにある。

図１２Ｂは、光学デバイス１２００Ａの平面図を共有する光学デバイス１２００Ｂを示している。したがって、光学デバイス１２００Ｂは、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂと、導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂと、を備える。導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂは、それぞれ、リッジ１２２２Ｂおよび１２５２Ｂを備える。導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂは、共通の薄膜部１２１４Ｃを共有している。電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｂ、１２３２Ｂ、および、１２４２Ｂを有する。また、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂは、伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂを備える。上述のように、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂの伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂは、性能を改善しうる。光学デバイス１２００Ａと同じ平面図を共有しているが、チャネル領域１２２２Ｂ、１２３２Ｂ、および、１２４２Ｂは、伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂよりも高い高さへ（基板からさらに離れるように）上げられている。光学デバイス１２００Ｂは、光学デバイス１２００Ａと同様に機能し、したがって、光学デバイス１００の利点を共有しうる。

図１２Ｃは、光学デバイス１２００Ｂと非常によく似た断面図を有する光学デバイス１２００Ｃを示している。光学デバイス１２００Ｃは、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃと、導波管１２１０Ｃおよび１２５０Ｃと、を備える。導波管１２１０Ｃおよび１２５０Ｃは、それぞれ、リッジ１２２２Ｃおよび１２５２Ｃを備える。導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂは、共通の薄膜部１２１４Ｃを共有している。電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１２４２Ｃを有する。また、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃを備える。上述のように、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃの伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、性能を改善しうる。同様の断面図を共有しているが、光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１２００Ａおよび１２００Ｂとは異なる平面図を有する。図１２Ｃの点線で分かるように、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃの外縁は、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１４２Ｃの外縁と整列している。したがって、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、上から見ると長方形に見える。つまり、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、平面図では見えない。しかしながら、それでも、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、対応するチャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１２４２Ｃよりも導波管１２１０Ｃ／リッジ１２１２Ｃおよび導波管１２５０Ｃ／リッジ１２５２Ｃに近い。光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１２００Ａおよび１２００Ｂと同様に機能する。したがって、異なる平面図を有するにも関わらず、光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１００、１２００Ａ、および／または、１２００Ｂの利点を共有しうる。

図１２Ｄは、光学デバイス１２００Ａの平面図を共有する光学デバイス１２００Ｄを示している。したがって、光学デバイス１２００Ｄは、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｂと、導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄと、を備える。導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄは、それぞれ、リッジ１２２２Ｄおよび１２５２Ｄを備える。導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄは、それぞれ、薄膜部１２１４Ｄおよび１２５４Ｄを各々備える。電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｄ、１２３２Ｄ、および、１２４２Ｄを有する。また、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄは、伸長部１２２４Ｄ、１２３４Ｄ、および、１２４４Ｄを備える。上述のように、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄの伸長部１２２４Ｄ、１２３４Ｄ、および、１２４４Ｄは、性能を改善しうる。光学デバイス１２００Ａと同じ平面図を共有しているが、導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄの薄膜部１２１４Ｄおよび１２５４Ｄは、それぞれ、サイズが縮小している。光学デバイス１２００Ｄは、光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、および、１２００Ｃと同様に機能する。したがって、光学デバイス１２００Ｄは、光学デバイス１００、１２００Ａ、１２００Ｂ、および／または、１２００Ｃの利点を共有しうる。

図１３Ａ～図１３Ｊは、性能を改善されうる光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊの実施形態の一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１３Ａ～図１３Ｊは縮尺通りではなく、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊの一部のみが示されている。図１３Ａ～図１３Ｊは、ｘカットまたはｙカットの導波管構造に利用できる電極の様々な構成を示している。光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。したがって、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管リッジ１３１２Ａは、導波管リッジ１１２と類似している）。わかりやすいように、電極は、一般に、図１３Ａ～図１３Ｉでは、長方形として図示されている。ただし、かかる電極は、本明細書に記載のチャネル領域、伸長部、および／または、その他の特徴部を備えてよい。したがって、図１３Ａ～図１３Ｉに示す電極は、主に、電極の位置を示している。

図１３Ａは、リッジ１３１２Ａおよび薄膜部１３１４Ａを有する導波管と、電極１３２０Ａおよび１３３０Ａとを備えた光学デバイス１３００Ａを示している。基板１３０１Ａおよび中間層１３０２Ａも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。いくつかの実施形態において、電極の伸長部の一部が、導波管のリッジの上端および薄膜部の上端の間にあることが望ましい。したがって、電極１３２０Ａおよび１３３０Ａは、導波管の薄膜部１３１４Ａとの接触面を共有する。より具体的には、電極１３２０Ａおよび１３３０Ａは、薄膜部１３１４Ａの上面と接触する。

図１３Ｂは、リッジ１３１２Ｂおよび薄膜部１３１４Ｂを有する導波管と、電極１３２０Ｂおよび１３３０Ｂとを備えた光学デバイス１３００Ｂを示している。基板１３０１Ｂおよび中間層１３０２Ｂも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｂおよび１３３０Ｂは、導波管リッジ１３１２Ｂの上端よりも上方から導波管の薄膜部１３１４Ｂを通って中間層１３０２Ｂの中へ伸びている。

図１３Ｃは、リッジ１３１２Ｃおよび薄膜部１３１４Ｃを有する導波管と、電極１３２０Ｃおよび１３３０Ｃとを備えた光学デバイス１３００Ｃを示している。基板１３０１Ｃおよび中間層１３０２Ｃも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｃおよび１３３０Ｃは、導波管リッジ１３１２Ｃの上端よりも上方から導波管の薄膜部１３１４Ｃを通って基板１３０１Ｃの中へ伸びている。

図１３Ｄは、リッジ１３１２Ｄおよび薄膜部１３１４Ｄを有する導波管と、電極１３２０Ｄおよび１３３０Ｄとを備えた光学デバイス１３００Ｄを示している。基板１３０１Ｄおよび中間層１３０２Ｄも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極伸長部１３２０Ｄおよび１３３０Ｄは、導波管リッジ１３１２Ｄの上端と導波管薄膜部１３１４Ｄの上端との間から、薄膜部１３１４Ｄを通って、基板１３０１Ｄの中へ伸びている。

図１３Ｅは、リッジ１３１２Ｅおよび薄膜部１３１４Ｅを有する導波管と、電極１３２０Ｅおよび１３３０Ｅとを備えた光学デバイス１３００Ｅを示している。基板１３０１Ｅおよび中間層１３０２Ｅも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｅおよび１３３０Ｅは、導波管リッジ１３１２Ｅの上端の上方から、導波管リッジ１３１２Ｅの上端と導波管薄膜部１３１４Ｅの上端との間まで延びている。

図１３Ｆは、構造１３１２Ｆおよび薄膜部１３１４Ｆを有する導波管と、電極１３２０Ｆおよび１３３０Ｆとを備えた光学デバイス１３００Ｆを示している。基板１３０１Ｆおよび中間層１３０２Ｆも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｆおよび１３３０Ｆは、構造１３１２Ｆの上端の上方から、導波管の構造１３１２Ｆの上端と導波管薄膜部１３１４Ｆの上端との間まで延びている。さらに、構造１３１２Ｆは、導波管リッジに対応する。ただし、図の実施形態において、構造１３１２は、別の構成要素（ヒータなど）であってよい。

図１３Ｇは、リッジ１３１２Ｇおよび薄膜部１３１４Ｇを有する導波管と、電極１３２０Ｇおよび１３３０Ｇとを備えた光学デバイス１３００Ｇを示している。基板１３０１Ｇおよび中間層１３０２Ｇも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｇおよび１３３０Ｇは、薄膜部１３１４Ｇの上方から導波管薄膜部１３１４Ｇの中まで伸びている。さらに、導波管リッジ１３１２Ｇは、導波管薄膜部１３１４Ｇの下にある。

図１３Ｈは、構造１３１２Ｈおよび薄膜部１３１４Ｈを有する導波管と、電極１３２０Ｈおよび１３３０Ｈとを備えた光学デバイス１３００Ｈを示している。基板１３０１Ｈおよび中間層１３０２Ｈも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｈおよび１３３０Ｈは、薄膜部１３１４Ｈの上端の上方から導波管薄膜部１３１４Ｈの中まで伸びている。構造１３１２Ｈは、ヒータ、または、導波管リッジに対応する類似の構成要素であってよい。さらに、構造１３１２Ｈは、導波管薄膜部１３１４Ｈの下にある。

図１３Ｉは、構造１３１２Ｉおよび薄膜部１３１４Ｉを有する導波管と、電極１３２０Ｉおよび１３３０Ｉとを備えた光学デバイス１３００Ｉを示している。基板１３０１Ｉおよび中間層１３０２Ｉも示されている。電極の伸長部は、対応する導波管に近接していることが望ましい。電極１３２０Ｉおよび１３３０Ｉは、構造１３１２Ｉの下端よりも下方から導波管薄膜部１３１４Ｉの底面まで伸びている。構造１３１２ｉは、ヒータ、または、導波管リッジに対応する類似の構成要素であってよく、導波管薄膜部１３１４Ｉの下にある。

図１３Ｊは、リッジ１３１２Ｊおよび薄膜部１３１４Ｊを有する導波管と、電極１３２０Ｊおよび１３３０ＩＪとを備えた光学デバイス１３００Ｊを示している。基板１３０１Ｉおよび中間層１３０２Ｉも示されている。電極１３２０Ｊは、チャネル領域１３２２Ｊおよび伸長部１３２４Ｊを備える。電極１３３０Ｊは、チャネル領域１３３２Ｊおよび伸長部１３３４Ｊを備える。光学デバイス１３３０Ｊに見られるように、チャネル領域１３２２Ｊおよび／または１３３２Ｊは、長方形断面を有する必要はない。

このように、様々な電極および導波管の構成に関わらず、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００と類似している。したがって、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１４Ａ～１４Ｋは、性能を改善されうる光学デバイスの実施形態１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋの一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１４Ａ～図１４Ｋは縮尺通りではなく、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋの一部のみが示されている。光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。したがって、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管リッジ１４１２Ａは、導波管リッジ１１２と類似している）。存在しているが、チャネル領域および伸長部は、図１４Ａ～図１４Ｄでは別個に図示されていない。図１４Ａ～図１４Ｋは、電気光学効果が薄膜平面の外で起きる導波管構造（例えば、ｚカット導波管）に利用できる電極の様々な構成を示している。わかりやすいように、電極は、一般に、図１４Ａ～図１４Ｄでは、長方形として図示されている。ただし、かかる電極は、本明細書に記載のチャネル領域、伸長部、および／または、その他の特徴部を備えてよい。したがって、図１４Ａ～図１４Ｄに示す電極は、主に、電極の位置を示している。いくつかの実施形態の伸長部およびその他の特徴部は、図１４Ｅ～図１４Ｋでより明確に示されている。

図１４Ａは、リッジ１４１２Ａおよび薄膜部１４１４Ａを有する導波管と、電極１４２０Ａおよび１４３０Ａとを備えた光学デバイス１４００Ａを示している。基板１４０１Ａおよび中間層１４０２Ａも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、リッジ１４１２Ａの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ａは、リッジ１４１２Ａの上方にあり、一方、電極１４３０Ａは、リッジ１４１２Ａの下方の膜であり、水平に伸びている。

図１４Ｂは、リッジ１４１２Ｂおよび薄膜部１４１４Ｂを有する導波管と、電極１４２０Ｂ、１４３０Ｂ、および、１４４０Ｂとを備えた光学デバイス１４００Ｂを示している。基板１４０１Ｂおよび中間層１４０２Ｂも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、リッジ１４１２Ｂの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｂは、リッジ１４１２Ｂの上方にあり、一方、電極１４３０Ｂおよび１４４０Ｂは、リッジ１４１２Ｃの側方にあり、その下方に伸びている。電極１４３０Ｂおよび１４４０Ｂは、薄膜部１４１４Ｂの近くまたはその中を終端としている。したがって、リッジ１４１２Ｂの領域における電場は、実質的に垂直（ｚ方向）である。

図１４Ｃは、リッジ１４１２Ｃおよび薄膜部１４１４Ｃを有する導波管と、電極１４２０Ｃ、１４３０Ｃ、および、１４４０Ｃとを備えた光学デバイス１４００Ｃを示している。基板１４０１Ｃおよび中間層１４０２Ｃも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、リッジ１４１２Ｃの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｃは、リッジ１４１２Ｃの上方にあり、一方、電極１４３０Ｃおよび１４４０Ｃは、リッジ１４１２Ｃの側方にあり、その下方に伸びている。電極１４３０Ｃおよび１４４０Ｃは、導波管薄膜部１４１４Ｃを通して伸びている。したがって、リッジ１４１２Ｃの領域における電場は、実質的に垂直（ｚ方向）である。

図１４Ｄは、構造１４１２Ｄおよび薄膜部１４１４Ｄを有する導波管と、電極１４２０Ｄおよび１４３０Ｄとを備えた光学デバイス１４００Ｄを示している。基板１４０１Ｄおよび中間層１４０２Ｄも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｄの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｄは、構造１４１２Ｄの上方にあり、一方、電極１４３０Ｄは、構造１４１２Ｄの下方の膜であり、水平に伸びている。構造１４１２Ｄは、導波管薄膜部１４１４Ｄの下方にあり、ヒータまたは類似の構成要素であってよい。

図１４Ｅは、リッジ１４１２Ｅおよび薄膜部１４１４Ｅを有する導波管１４１０Ｅと、電極１４２０Ｅおよび１４３０Ｅとを備えた光学デバイス１４００Ｅを示している。基板１４０１Ｅおよび中間層１４００Ｅも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｅの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｅは、構造１４１２Ｄの上方にあり、一方、電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅは、構造１４１２Ｅの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｅは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｅ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｅ、１４３０Ｅ、および、１４４０Ｅのチャネル領域１４２２Ｅ、１４３２Ｅ、および、１４４２Ｅ、ならびに、伸長部１４２４Ｅ、１４３４Ｅ、および、１４４４Ｅも示されている。チャネル領域１４２２Ｅ、１４３２Ｅ、および、１４４２Ｅ、ならびに、伸長部１４２４Ｅ、１４３４Ｅ、および、１４４４Ｅは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｅは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｆは、リッジ１４１２Ｆおよび薄膜部１４１４Ｆを有する導波管１４１０Ｆと、電極１４２０Ｆおよび１４３０Ｆとを備えた差動光学デバイス１４００Ｆを示している。基板１４０１Ｆおよび中間層１４００Ｆも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｆの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｆは、構造１４１２Ｆの上方にあり、一方、電極１４３０Ｆおよび１４４０Ｆは、構造１４１２Ｆの側方にある。光学デバイス１４００Ｆは差動変調器であるため、さらなる導波管１４６０Ｆ（例えば、さらなるリッジ）およびさらなる電極１４５０Ｆが存在する。図の実施形態において、電極１４３０Ｆおよび１４４０Ｆは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｆおよび１４５０Ｆは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｆおよび１４４０Ｆの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｆおよび１４６０Ｆ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｆ、１４３０Ｆ、１４４０Ｆ、および、１４５０Ｆのチャネル領域１４２２Ｆ、１４３２Ｆ、１４４２Ｆ、および、１４５２Ｆ、ならびに、伸長部１４２４Ｆ、１４３４Ｆ、１４４４Ｆ、および、１４５４Ｆも示されている。チャネル領域１４２２Ｆ、１４３２Ｆ、１４４２Ｆ、および、１４５２Ｆ、ならびに、伸長部１４２４Ｆ、１４３４Ｆ、１４４４Ｆ、および、１４５４Ｆは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｆは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、および／または、１５０の利点を共有しうる。

図１４Ｇは、リッジ１４１２Ｇおよび薄膜部１４１４Ｇを有する導波管１４１０Ｇと、電極１４２０Ｇおよび１４３０Ｇとを備えた差動光学デバイス１４００Ｇを示している。基板１４０１Ｇおよび中間層１４００Ｇも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｇの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｇは、構造１４１２Ｇの上方にあり、一方、電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇは、構造１４１２Ｇの側方にある。光学デバイス１４００Ｇは差動変調器であるため、さらなる導波管１４６０Ｇ（例えば、さらなるリッジ）およびさらなる電極１４５０Ｇが存在する。図の実施形態において、電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｇおよび１４５０Ｇは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｇおよび１４６０Ｇ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｇ、１４３０Ｇ、１４４０Ｇ、および、１４５０Ｇのチャネル領域１４２２Ｇ、１４３２Ｇ、１４４２Ｇ、および、１４５２Ｇ、ならびに、伸長部１４２４Ｇ、１４３４Ｇ、１４４４Ｇ、および、１４５４Ｇも示されている。チャネル領域１４２２Ｇ、１４３２Ｇ、１４４２Ｇ、および、１４５２Ｇ、ならびに、伸長部１４２４Ｇ、１４３４Ｇ、１４４４Ｇ、および、１４５４Ｇは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。光学デバイス１４００Ｇは、光学デバイス１４００Ｆと類似している。しかしながら、伸長部１４２４Ｇおよび１４５４Ｇは、それぞれ、チャネル領域１４２２Ｇおよび１４５２Ｇからオフセットされている。結果として、チャネル領域１４２２Ｇおよび１４５２Ｇの間の相互作用が低減されうる。したがって、光学デバイス１４００Ｇは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｈは、構造１４１２Ｈおよび薄膜部１４１４Ｈを有する導波管１４１０Ｈと、電極１４２０Ｈおよび１４３０Ｈとを備えた光学デバイス１４００Ｈを示している。基板１４０１Ｈおよび中間層１４００Ｈも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｈの領域に垂直場を提供することが望ましい。構造１４１２Ｈは、本明細書に記載の受動材料またはヒータなど、非線形光学材料以外の材料であってよい。任意選択的なバッファ層が、非線形光学材料を含む薄膜領域１４１４Ｈと、構造１４１２Ｈとの間に存在してよい。いくつかの実施形態において、構造１４１２Ｈは、単に、非線形光学材料を含む埋め込みリッジであってもよい。電極１４２０Ｈは、構造１４１２Ｈの下方にあり、一方、電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈは、構造１４１２Ｈの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｈは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｈ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｈ、１４３０Ｈ、および、１４４０Ｈのチャネル領域１４２２Ｈ、１４３２Ｈ、および、１４４２Ｈ、ならびに、伸長部１４２４Ｈ、１４３４Ｈ、および、１４４４Ｈも示されている。チャネル領域１４２２Ｈ、１４３２Ｈ、および、１４４２Ｈ、ならびに、伸長部１４２４Ｈ、１４３４Ｈ、および、１４４４Ｈは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｈは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｉは、構造１４１２Ｉおよび薄膜部１４１４Ｉを有する導波管１４１０Ｉと、電極１４２０Ｉおよび１４３０Ｉとを備えた差動光学デバイス１４００Ｉを示している。基板１４０１Ｉおよび中間層１４００Ｉも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｉの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｉは、構造Ｉの下方にあり、一方、電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉは、構造１４１２Ｉの側方にある。構造１４１２Ｉは、本明細書に記載の受動材料またはヒータなど、非線形光学材料以外の材料であってよい。いくつかの実施形態において、構造１４１２Ｉは、単に、非線形光学材料を含む埋め込みリッジであってもよい。光学デバイス１４００Ｉは差動変調器であるため、さらなる導波管／構造１４６０Ｉ（例えば、さらなるリッジ、受動材料、または、ヒータ）およびさらなる電極１４５０Ｉが存在する。図の実施形態において、電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｉおよび１４５０Ｉは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｉおよび１４６０Ｉ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。任意選択的なバッファ層が、非線形光学材料を含む薄膜領域１４１４Ｉと、構造１４１２Ｉおよび１４６０Ｉとの間に存在してよい。それぞれ、電極１４２０Ｉ、１４３０Ｉ、１４４０Ｉ、および、１４５０Ｉのチャネル領域１４２２Ｉ、１４３２Ｉ、１４４２Ｆ、および、１４５２Ｉ、ならびに、伸長部１４２４Ｉ、１４３４Ｉ、１４４４Ｉ、および、１４５４Ｉも示されている。チャネル領域１４２２Ｉ、１４３２Ｉ、１４４２Ｉ、および、１４５２Ｉ、ならびに、伸長部１４２４Ｉ、１４３４Ｉ、１４４４Ｉ、および、１４５４Ｉは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｉは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｊは、リッジ１４１２Ｊおよび薄膜部１４１４Ｊを有する導波管１４１０Ｊと、電極１４２０Ｊおよび１４３０Ｊとを備えた光学デバイス１４００Ｊを示している。基板１４０１Ｊおよび中間層１４００Ｊ）も示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｊの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｊは、構造１４１２Ｊの上方にあり、一方、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊは、構造１４１２Ｊの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｊは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｊ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊのチャネル領域１４３２Ｊおよび１４４２Ｊ、ならびに、伸長部１４３４Ｊおよび１４４４Ｊも示されている。このように、信号電極１４２０Ｊは、この実施形態においては、伸長部を備えていない。チャネル領域１４３２Ｊおよび１４４２Ｊ、ならびに、伸長部１４３４Ｊおよび１４４４Ｊは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｊは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。さらに、必ずしもすべての電極が、性能を改善するために伸長部を備える必要はない。

図１４Ｋは、リッジ１４１２Ｋおよび薄膜部１４１４Ｋを有する導波管１４１０Ｋと、電極１４２０Ｋおよび１４３０Ｋとを備えた差動光学デバイス１４００Ｋを示している。基板１４０１Ｋおよび中間層１４００Ｋも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｋの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｋは、構造１４１２Ｋの上方にあり、一方、電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋは、構造１４１２Ｋの側方にある。光学デバイス１４００Ｋは差動変調器であるため、さらなる導波管１４６０Ｋ（例えば、さらなるリッジ）およびさらなる電極１４５０Ｋが存在する。図の実施形態において、電極１４３０ＦＫおよび１４４０Ｋは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｋおよび１４５０Ｋは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｋおよび１４６０Ｋ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋのチャネル領域１４３２Ｋおよび１４４２Ｋ、ならびに、伸長部１４３４Ｋおよび１４４４Ｋも示されている。チャネル領域１４３２Ｋおよび１４４２Ｋ、ならびに、伸長部１４３４Ｋおよび１４４４Ｋは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。ただし、信号電極１４２０Ｋおよび１４５０Ｋは、伸長部を備えていない。光学デバイス１４００Ｋは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。さらに、必ずしもすべての電極が、性能を改善するために伸長部を備える必要はない。

このように、様々な電極および導波管の構成に関わらず、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’の利点を共有しうる。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、それぞれ、光学デバイスの実施形態１５００Ａおよび１５００Ｂの一部を示す。光学デバイス１５００Ａおよび１５００Ｂは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。図１５Ａおよび図１５Ｂは縮尺通りではなく、光学デバイス１５００Ａおよび１５００Ｂの一部のみが示されている。光学デバイス１５００Ａおよび１５００Ｂは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、類似した構成要素は、同様の符号を有する。光学デバイス１５００Ａは、リッジ１１２を有する導波管１１０／１１０’、ならびに、電極１２０、１２０’、１２０’’、１３０、１３０’、および、１３０’と類似している、リッジ１５１２を有する導波管１５１０、ならびに、電極１５２０および１５３０を備える。電極１５２０ならびに１５３０は、それぞれ、電極１２０、１２０’、および、１２０’’、ならびに、１３０、１３０’、および、１３０’’のチャネル領域１２２、１２２’、１２２’’、ならびに、１３２、１３２’、１３２’’にそれぞれ類似するチャネル領域１５２２ならびに１５３２を備える。電極１５２０および１５３０は、それぞれ、電極１２０、１２０’、１２０’’、および、１３０、１３０’、１３０’’の伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４、１３４’、１３４’’と類似する伸長部１５２４および１５３４をそれぞれ備える。伸長部１５２４および１５３４は、接続部１２４Ａ、１２４Ａ’、１２４Ａ’ ’、および、１３４Ａ、１３４Ａ’、１３４Ａ’’、ならびに、逆行部１２４Ｂ、１２４Ｂ’、１２４Ｂ’ ’、および、１３４Ｂ、１３４Ｂ’、１３４Ｂ’ ’と類似する接続部１５２４Ａおよび１５３４Ａ、ならびに、逆行部１５２４Ｂおよび１５３４Ｂを備える。

また、導波管１５１０は、導波管屈曲部分１５１５を備える。複数の導波管屈曲部分が図１５Ａに示されているが、１つの導波管屈曲部分１５１５にのみ符号が付されている。各導波管屈曲部分１５１５は、１ｍｍ以下の曲げ半径を有してよい。いくつかの実施形態において、各導波管屈曲部分１５１５は、も５００μｍ以下の曲げ半径を有する。いくつかの実施形態において、各導波管屈曲部分１５１５は、０．５ｄＢ以下の屈曲部分光損失を有する。導波管（および電極）の屈曲部分は、光学デバイス１５００Ａを組み込むデバイスのサイズを抑えつつ、電極１５２０および１５３０が導波管１５１０に近接する領域を長くするために用いられてよい。例えば、導波管１５１０ならびに電極１５２０および１５３０は、５０平方ミリメートル以下の面積を占めてよい。導波管１５１０ならびに電極１５２０および１５３０は、いくつかの実施形態において、２０平方ミリメートル以下の面積を占める。いくつかの実施形態において、導波管１５１０ならびに電極１５２０および１５３０は、３２ミリメートル以下の長さを有する集積回路上に存在する。いくつかのかかる実施形態において、導波管１５１０ならびに電極１５２０および１５３０は、２２ミリメートル以下の長さを有する集積回路上に存在する。これは、導波管１５１０の長さがより長くても成り立つ。したがって、より大きい光信号変調が、より小さい全デバイスで達成されうる。

電極１５２０は、電極屈曲部分１５２５を備えてよい（図１５Ａで、その内の１つのみに符号が付されている）。同様に、電極１５３０は、電極屈曲部分１５３５を備えてよい（図１５Ａで、その内の１つのみに符号が付されている）。導波管１５１０の導波管屈曲部分１５１５と同様に、電極屈曲部分１５２５および１５３５は、より小さいフットプリントで、それぞれ、より長い電極１５２０および１５３０を可能にする。したがって、光学デバイス１５００Ａは、パッケージにおいて、特定の長さで、より少ない空間を消費しうる。

いくつかの実施形態において、電極屈曲部分１５２５および１５３５は、性能を改善するために用いられてもよい。より具体的には、電極屈曲部分１５２５および１５３５ならびに導波管屈曲部分１５１５は、導波管１５１０のための光信号と、電極１５２０および／または１５３０のための電極信号との間の経路差を提供するよう構成可能である。かかる経路差は、電極１５２０および／または１５３０におけるマイクロ波信号と、導波管１５１０における光信号の伝送速度との間の伝送速度の差を補償するために用いられてよい。導波管１５１０を通る光信号の速度は、導波管１５１０の屈折率によって影響される。電極１５２０および／または１５３０におけるマイクロ波信号の速度は、伸長部１５２４および／または１５３４の存在によって影響される。伸長部１５２４および／または１５３４は、電極１５２０および／または１５３０を通るマイクロ波信号の伝搬を遅くする傾向がある。基板／下層（図１５Ａ～図１５Ｂには図示せず）などの周囲の材料も、電極信号の速度に影響を与えうる。導波管１５１０ならびに電極１５２０および／または１５３０に用いられる材料と、導波管１５１０ならびに電極１５２０および／または１５３０に用いられる加工技術と、クラッディング材および基板／下層と、伸長部１５２４および／または１５３４の構成は、導波管１５１０における光信号と電極１５２０および／または１５３０における電極信号との速度の差を低減するように選択されてよい。

さらに、リッジ１５１２から比較的遠くてよい（例えば、チャネル１５２２および／または１５３２よりもリッジ１５２から遠くてよい）さらなる伸長部が追加されてもよい。かかる伸長部（図１５Ａ～図１５Ｂには図示せず）は、導波管１５１０における光信号と電極１５２０および／または１５３０における電極信号との間の速度の整合を改善しうる。しかしながら、光信号速度と電極信号速度にはまだいくらかの不整合が存在しうる。屈曲部分１５１５、１５２５、および、１５３５は、これらの不整合を補償しうる。例えば、いくつかの実施形態において、導波管屈曲部分１５１５は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内で通る経路よりも長い経路を光信号が導波管１５１０内で通るように構成されてよい。この経路差は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内を移動するよりも速く、光信号が導波管１５１０内を移動することを補償しうる。いくつかの実施形態において、導波管屈曲部分１５１５は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内で通る経路よりも短い経路を光信号が導波管１５１０内で通るように構成されてもよい。この経路差は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内を移動するよりも遅く、光信号が導波管１５１０内を移動することを補償しうる。かかる経路差は、導波管の蛇行経路（後述する）に加えてまたはその代わりに用いられてよい。したがって、マイクロ波（電極）信号と光（導波管）信号との間の所与の速度不整合に対して、直線部分において異なる速度で進む電極信号および光信号によってもたらされる差を緩和するように、屈曲部分１５１５、１５２５、および、１５３５の長さを計算することができる。直線部分および屈曲部分を構成することにより、速度不整合を緩和し、所望の性能を得ることができる。このように、導波管屈曲部分１５１５ならびに電極屈曲部分１５２５および１５３５は、電極（マイクロ波）信号および光信号の速度の不整合を考慮するために利用されうる。したがって、光学デバイス１００、１００’、１００’’ 、１００’’’、および／または、１００’’’’などの光学デバイスに関して本明細書に記載されている利点に加えて、光学デバイス１５００Ａは、改善された速度整合を有するため、改善された性能を有しうる。

光学デバイス１５００Ｂは、光学デバイス１５００Ａと類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１５００Ｂは、リッジ１５１２を有する導波管１５１０、ならびに、電極１５２０および１５３０と類似している、リッジ１５１２’を有する導波管１５１０’、ならびに、電極１５２０’および１５３０’を備える。電極１５２０’および１５３０’は、伸長部１５２４および１５３４と類似する伸長部１５２４’および１５３４’をそれぞれ備える。伸長部１５２４および１５３４は、接続部１５２４Ａおよび１５３４Ａならびに逆行部１５２４Ｂおよび１５３４Ｂと類似する接続部１５２４Ａおよび１５３４Ａならびに逆行部１５２４Ｂおよび１５３４Ｂを備える。導波管１１０’ならびに電極１２０’および１３０’の屈曲部分１１５’、１２５’、および、１３５’は、それぞれ、屈曲部分１１５、１２５、および、１３５と類似している。いくつかの実施形態において、導波管１５１０’ならびに電極１５２０’および１５３０’が直線になるように、屈曲部分が省略されてもよい。

光学デバイス１５００Ｂは、薄膜領域の平面外に電気光学効果を有する（例えば、ｚカット光学デバイスである）。そのため、垂直電場が、導波管１５１０’に印加されることが望ましい。したがって、電極１５４０も示されている。図示されていないが、電極１５４０は、伸長部を有してよい。電極屈曲部分１５２５’、１５３５’、および、１５４５、ならびに、導波管屈曲部分１５１５’および１５４５も示されている。したがって、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、１００’’’’、および／または、１５００Ａなどの光学デバイスに関して本明細書に記載されている利点に加えて、利点に加えて、光学デバイス１５００Ｂは、改善された速度整合を有するため、改善された性能を有しうる。

図１６は、導波管１６１０と、電極１６２０および１６３０とを備えた光学デバイス１６００の一部を示す。電極１６２０および１６３０は、それぞれ、伸長部１６２４および１６３４を備える。１つの伸長部１６２４および１つの伸長部１６３４のみに、符号が付されている。電極１６２０および１６３０のチャネル領域には、符号が付されていない。導波管１６１０は、屈曲部分１６１５を備えており、その内の１つのみに符号が付されている。同様に、電極１６２０および１６３０は、屈曲部分１６２５および１６３５を備えており、その内、電極あたりに１つの屈曲部分のみに符号が付されている。屈曲部分１６１５、１６２５、および、１６３５は、長い導波管１６１０ならびに長い電極１６２０および１６３０が占める面積を小さくすることを可能にする。さらに、後に説明するように、屈曲部分１６１５、１６２５、および、１６３５は、電極１６２０および／または１６３０によって伝達されるマイクロ波信号と、導波管１６１０によって伝達される光信号との間の速度不整合ひては位相不整合を緩和するために用いられてよい。図に示す１６２４および１６３４の位置は、物理的な位置に対応していなくてもよい。例えば、ｚカット変調器デバイスにおいて、１６２４または１６３４は、導波管１６１０の上部に配置されてよく、さらなる電極が、必要な電場プロファイルを提供するために導入されてもよい。

図１７は、導波管１７１０と、電極１７２０および１７３０とを備えた光学デバイス１７００の一部を示す。光学デバイス１７００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１７００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１７１２および薄膜部１７１４を有する導波管１７１０、ならびに、電極１７２０および電極１７３０を備える。電極１７２０および１７３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１７２４および１７３４をそれぞれ備える。伸長部１７２４および１７３４は、導波管１７１２の薄膜部１７１４の上に、部分的に中に、完全に中に、または、貫通して、エッチングされていてよい。光学デバイス１７００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図１８は、導波管１８１０と、電極１８２０および１８３０とを備えた光学デバイス１８００の一部を示す。光学デバイス１８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１８００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１８１２および薄膜部１８１４を有する導波管１８１０、ならびに、電極１８２０および電極１８３０を備える。電極１８２０および１８３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１８２４および１８３４をそれぞれ備える。基板１８０１は、基板１０１と類似している。基板１８０１内の空間１８０２、および、さらなる層１８０３も示されている。空間１８０１は、少なくとも部分的に層１８０３で満たされている。層１８０３は、いくつかの実施形態において、誘電体であってよい。いくつかの実施形態において、層１８０３は、金属層またはその他の層であってよい。層１８０３は、光学デバイス１８００の機械的完全性またはマイクロ波特性を設計するために用いられてよい。いくつかの実施形態において、基板１８０２は、完全に除去されてもよい。かかる実施形態において、層１８０３は、存在すれば、光学デバイス１８００にわたって広がってよい。いくつかの実施形態において、空間１８０２は、異なる形状（例えば、半円筒形など）を有してもよく、複数の空間１８０２が形成されてもよく、および／または、層１８０３が省略されてもよい。さらに、空間１８０２は、基板の全高にわたっていなくてよい。いくつかの実施形態において、空間１８０２は、例えば、導波管１８１０と同じ側から基板１８０１をエッチングすることによって、基板１８０１の前側から形成される。また、空間１８０２は、いくつかの実施形態において、複数の導波管および／または電極にわたって伸びていてよい。光学デバイス１８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図１９は、導波管１９１０と、電極１９２０および１９３０とを備えた光学デバイス１９００の一部を示す。光学デバイス１９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１９００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１９１２および薄膜部１９１４を有する導波管１９１０、ならびに、電極１９２０および電極１９３０を備える。電極１９２０および１９３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１９２４および１９３４をそれぞれ備える。基板１９０１は、基板１０１と類似している。また、基板１８０１内の空間１８０２、および、さらなる層１８０３と類似する基板１９０１内の空間１９０２、および、さらなる層１９０３も示されている。また、第２層１９０４が提供されており、これは金属支持層またはその他の層であってよい。層１９０３および１９０４は、光学デバイス１９００の機械的完全性またはマイクロ波特性を設計するために用いられてよい。光学デバイス１９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２０は、導波管２０１０と、電極２０２０および２０３０とを備えた光学デバイス２０００の一部を示す。光学デバイス２０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス２０００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ２０１２および薄膜部２０１４を有する導波管２０１０、ならびに、電極２０２０および電極２０３０を備える。電極２０２０および２０３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部２０２４および２０３４をそれぞれ備える。基板２００５は、基板１０１と類似していてよく、および／または、二酸化シリコンなどの下層であってよい。光学デバイスは、Ｓｉなど別の材料プラットフォーム上での大規模な処理に向けて、別の基板２００６上に移動されている。この場合、元の光学デバイスは、ひっくり返されて、第２基板２０６上に取り付けられる。さらに、第２基板２００６は、さらなる処理を受けてよい。例えば、空間１８０２と類似した空間が形成され、完全にまたは部分的に再充填されてよい。さらに、下層／基板２００５は、いくつかの実施形態において除去されてもよい。光学デバイス２０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２１は、導波管２１１０および電極（図示せず）を備えた光学デバイス２１００の一部を示す背面図である。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス２１００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ２１１２および薄膜部（図示せず）を有する導波管２１１０、ならびに、電極（図示せず）を備える。基板２００１は、基板１０１と類似している。また、基板２００１内の空間２００２が示されている。また、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４が示されている。図２１に示すように、かかる構造的特徴部は、空間２００２を完全にまたは部分的に横切って伸びていてよく、他の構造的特徴部の一部または全部と平行であってよく、パターンに配列されていてよく、および／または、光信号の伝送方向と直角または別の角度をなしてよい。例えば、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、空間２００２を１０％以上９０％以下だけ横切って伸びていてよい。いくつかのかかる実施形態において、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、空間２００２を３０％以上８０％以下だけ横切って伸びていてよい。支持構造２１６０、２１６２、および、２１６４が、空間２１０２を形成する時に基板２１０１を部分的に除去することによって形成されてよい。したがって、構造的特徴部２１６０、２１６２、および／または、２１６４は、空間２１０６の形成後に残っていてよい。いくつかの実施形態において、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、他の材料で形成されてもよい。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２２は、光学デバイス２２００の一部を示す平面図である。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２２００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０、１３０、および、電極１５０とそれぞれ類似する導波管２２１０および２２５０、ならびに、電極２２２０、２２３０、および、２２４０を備える。電極２２２０、２２３０、および、２２４０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２２２２、２２３２、および、２２４２、ならびに、伸長部２２２４、２２３４、２２４４を備える。また、スプリッタ２２１６およびコンバイナ２２１８が示されている。したがって、光学デバイス２２００は、干渉計として構成されていると考えられうる。このように、本明細書に記載の光学デバイスは、様々なデバイスに組み込み可能である。かかるデバイス（光学デバイス２２００など）は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および、１００’’’の利点を共有しうる。

図２３は、光学デバイス２３００の一部を示す平面図である。光学デバイス２３００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２３００は、導波管１１０’および１５０ならびに電極１２０および１３０とそれぞれ類似する導波管２３１０および２３５０（例えば、導波管のアーム）ならびに電極２３２０および２３３０を備える。電極２３２０および２３３０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２３２２および２３３２、ならびに、伸長部２３２４および２３３４を備える。図２３に見られるように、伸長部２３３４および２３２４は、導波管２３１０および２３５０上の場がより対称になるように伸長部２３２４および２３３４を配置するために、導波管２３１０および２３５０の上部を超えて伸びる金属ブリッジを備える。光学デバイス２３００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２４は、光学デバイス２４００の一部を示す平面図である。光学デバイス２４００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２４００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０および１３０とそれぞれ類似する導波管２４１０および２４５０、ならびに、電極２４２０および２４３０を備える。電極２４２０および２４３０は、それぞれ、チャネル部１２２および１３２、ならびに、伸長部２２４および２３４と類似する、チャネル部２４２２および２４３２、ならびに、伸長部２４２４および２４３４を備える。図２４に見られるように、伸長部２４３４および２４２４は、導波管２４１０および２４５０上の場がより対称になるように伸長部２４２４および２４３４を配置および構成するために、導波管２４１０および２５５０の上部を超えて伸びる金属ブリッジと、さらなる逆行特徴部と、を備える。

より具体的には、導波管２４１０および２４５０に反対のシフトを誘導するために、伸長部２４２４および２４３４は、それぞれ、導波管２４５０および２４１０の上部を超えて伸びる第１正金属ブリッジによって反対極性で接続されている。金属ブリッジは、導波管２４１０および２４５０において最小限の光損失を引き起こしつつ、それぞれ、伸長部２４２４および２４３４の逆行部をチャネル領域２４２２および２４３２と接続している。さらに、光学デバイス２４００の幾何形状が対称になるように、伸長部２４２４および２４３４のための第２セットの逆行部が、導波管２４１０および２４５０を挟んで反対側に提供されている。光学デバイス２４００は、設計の複雑さが増大し、おそらくマイクロ波帯域幅が狭くなるという代償を払って、光学デバイス２３００よりも小さい変調器チャープ（２つの導波管２４１０および２４５０における変調強度の差）を有する。光学デバイス２４００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２５は、光学デバイス２５００の一部を示す平面図である。光学デバイス２５００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２５００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０、１３０、および、１４０とそれぞれ類似する導波管２５１０および２５５０、ならびに、電極２５２０、２５３０、および、２２５４を備える。電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２５２２、２５３２、および、２５４２、ならびに、伸長部２５２４、２５３４、および、２５４４を備える。さらに、電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、導波管２５１０および２５５０に沿って３つのセグメントに分割されている。また、分割された電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、各電極ペア（２５２０および２５３０、もしくは、２５３０および２５４０）が複数の電極セクションを含む分散ドライバスキームで用いられてもよい。各セットのセグメントは、共通のソースと信号電極２５３０との間に接続されている別個のドライバ増幅器２５７０、２５７２、および、２５７４で駆動される。物理的または電子的１１０ａ～１１０ｃのいずれかの電気遅延２５８０、２５８２、および、２５８４が、導波管２５１０および２５５０内の光信号と、電極２５２０、２５３０、および、２５４０内の電極信号との間の速度不整合を緩和するために、各別個のドライバ２５７０、２５７２、および、２５７４の間に導入されてよい。光学デバイス２５００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

このように、光学デバイスのための特徴部の様々な組みあわせについて、図１Ａ～図２５の文脈で説明した。これらの特徴部は、多くの方法で組み合わせられてよい。したがって、本明細書に記載されているように加工された薄膜非線形光学材料を含む低損失導波管、伸長部およびチャネル領域を有する電極、マイクロ波信号と光信号との速度整合、低マイクロ波損失特性、低電圧電極信号、低光損失、より小さい面積を占めるより長い導波管を可能にする導波管屈曲部分および電極屈曲部分、および／または、本明細書に記載されているその他の特徴が、明確に示されていない方法で組み合わせられてよい。その結果として、光変調器などの高性能光学デバイスが提供されうる。

例えば、図２６は、光変調器２６１０を用いて形成されたデバイス２６００の一実施形態例を示すブロック図である。いくつかの実施形態において、デバイス２６００は、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）である。ＴＯＳＡ２６００は、光変調器２６１０および任意選択的なドライバ２６２０を備える。また、光信号源２６０２（１または複数のレーザなど）も示されている。光変調器２６１０は、図１Ａ～図２５に示した光学デバイスの内の１または複数と類似している。したがって、本明細書に記載されているように加工された薄膜非線形光学材料を含む低損失導波管、伸長部およびチャネル領域を有する電極、マイクロ波信号と光信号との速度整合、低マイクロ波損失特性、低電圧電極信号、低光損失、より小さい面積を占めるより長い導波管を可能にする導波管屈曲部分および電極屈曲部分、および／または、本明細書に記載されているその他の特徴、の内の１または複数を有する光変調器２６１０が、明確に示されていない方法で組み合わせられてよい。その結果、高性能光変調器２６１０が、デバイス２６００において利用されうる。

また、光変調器２６１０の電極を駆動するために用いられる任意選択的なドライバ２６２０も示されている。したがって、ドライバ２６２０は、高周波ドライバであってよい。光変調器２６１０のための電極は、より低い電圧を用いて駆動されてよいので、ドライバ２６２０は、省略されてもよい。したがって、いくつかの実施形態において、光変調器２６１０は、ＴＯＳＡ２６００のための入力データ信号によって駆動されてよい。他の実施形態において、ドライバ２６２０が利用されてもよい。ただし、より低い電圧が用いられてよい。同様に、光変調器２６１０は、低損失導波管を利用するので、入力光信号（例えば、１または複数のレーザから信号）は、より低い電力を有してよい。このように、本明細書に記載されているような光変調器を用いて、性能を改善されたデバイスが提供されうる。

図２７は、改善された性能を有する光変調器を形成するための方法２７００の一実施形態を示すフローチャートである。方法２７００は、サブ処理を有してもよい処理の文脈で説明されている。特定の順序で記載されているが、本明細書の記載と一致しない別の順序が用いられてもよい。

光学導波管が、工程２７０２で提供される。いくつかの実施形態において、非線形光学材料（ＬＮおよび／またはＬＴなど）の薄膜が提供され、低損失導波路を形成するようにパターニングされる。いくつかの実施形態において、紫外線（ＵＶ）および／または深紫外線（ＤＵＶ）フォトリソグラフィが、非線形光学材料のためのマスクをパターニングするために用いられてよい。例えば、ハードマスク層が、非線形光学薄膜上に提供される。ＵＶまたはＤＵＶマスク層が、ハードマスク層上に提供され、ＵＶまたはＤＵＶフォトリソグラフィを用いてパターニングされる。ハードマスクが、マスクのパターンをハードマスク層へ転写することによって、ハードマスク層から形成される。例えば、マスクの開口部によって露出したハードマスク層の部分が、選択的にエッチングされてよい。ハードマスクは、ハードマスク層がエッチングされた領域に陥凹部または開口部を有してよい。ハードマスクのパターンは、例えば物理エッチングを用いて、非線形光学材料薄膜層に転写されてよい。いくつかの場合に、その加工は、少なくとも１０ミリメートル×１０ミリメートルのステッチ領域で実行される。いくつかの実施形態において、ステッチ領域は、少なくとも１５ミリメートル×１５ミリメートルであってもよい。いくつかの実施形態において、各ステッチ領域は、少なくとも２０ミリメートル×２０ミリメートルである。いくつかの実施形態において、屈曲部分も提供される。このように、屈曲部分を有しうる高電気光学効果導波管が提供されてよい。

所望の構成を有する電極が、工程２７０４で提供される。例えば、電極は、工程２７０４で蒸着または電気メッキされてよい。いくつかの実施形態において、工程２７０４は、チャネル領域および伸長部を有する１または複数の電極を提供する工程を含む。伸長部は、本明細書に記載されているように構成されてよい。いくつかの実施形態において、１または複数の電極は、さらに、屈曲部分を有するよう構成される。次いで、光変調器の製造は、完了しうる。

例えば、光変調器１００’が、方法２７００を用いて提供されてよい。導波管１１０’が、工程２７０２で加工されてよい。非線形光学材料の薄膜が提供され、リッジ１１２を形成するためにエッチングされる。さらに、屈曲部分（屈曲部分１５１５など）も、工程２２０２でエッチングによって提供される。電極１２０および１３０が、工程２７０４で形成される。したがって、チャネル領域１２２および１３２ならびに伸長部１２４および１３４が形成される。電極屈曲部分（部分１５２５など）も、工程２７０４で加工される。

例えば、方法２７００を用いて、伸長部を有する電極を利用し、図１Ａ～図２５のものに類似する光変調器が製造されてよい。かかる変調器の例は、石英ウェハ上の６００ｎｍ厚のｘカット薄膜ＬＮに３００ｎｍのエッチング深さで加工されたものである。いくつかの実施形態において、１ＧＨｚで測定されたＲＦＶπは、５マイクロメートルの電極ギャップ（例えば、伸長部１２４および１３４の間の距離）を用いる、１０ミリメートルおよび２０ミリメートルの長さの変調器について、２．３Ｖおよび１．３Ｖであり、それぞれ、２．３および２．６Ｖ・ｃｍのＲＦ電圧－長積（Ｖπ・Ｌ）となる。かかる変調器のいくつかの実施形態の減衰は、２５ｄＢ超と測定され、オンチップ損失は、１ｄＢ未満と推定される。いくつかの実施形態において、伸長部を備えた電極を用いて提供される光学デバイスは、電極について同じ厚さ（例えば８００ｎｍ）および利用材料（例えばＡｕ）を有する通常の電極設計（例えば、伸長部なし）の７ｄＢ／ｃｍと比較して、５０ＧＨｚでわずか２ｄＢ／ｃｍのＲＦ損失（マイクロ波損失）を有する。電極での抵抗損失α_０は、金属の表皮効果の結果として∝Ｌ^－１ｆ^－１／２となり、ここで、Ｌは、電極の長さ、ｆは、マイクロ波の周波数である。ＬＮ薄膜上の従来の電極は、α_{０，ｒｅｇ}＝０．６９ｄＢｃｍ^－１ＧＨｚ^－１／２を有するのに対し、伸長部を有する加工電極では、α_{０，ｅｘｔ}＝０．２６ｄＢｃｍ^－１ＧＨｚ^－１／２である。いくつかの実施形態において、超低ＲＦ損失は、１ＧＨｚでの基準Ｖπと比較して、５０ＧＨｚで１０ｍｍ（２０ｍｍ）変調器についてわずか０．８（１．７）ｄＢの減衰の測定ＥＯ応答を可能にした。換言すると、５０ＧＨｚでのＲＦＶπは、分割された電極を利用する１０ｍｍ（２０ｍｍ）光変調器の実施形態については、２．５Ｖ（１．６Ｖ）である。電極からの電気反射は、すべての周波数に対して－１５ｄＢ未満に維持される。いくつかの実施形態において、より低指数の基板（溶融シリカまたは空気など）を利用することで、光信号との速度整合を維持しつつ、伸長部のさらなる分離を実現できる。

このように、方法２７００を用いて、屈曲を含む低損失、薄膜、非線形光学材料の導波管を有する光変調器が提供される。さらに、チャネル領域、伸長部、および、屈曲部分を備えた電極も加工される。その結果、低い光信号損失、低い電極信号損失を有し、制御された量の面積を消費し、および／または、低い電圧で所望の光変調を提供する光変調器が、提供されうる。したがって、光変調器の性能が改善されうる。

上述の実施形態は、理解しやすいようにいくぶん詳しく説明されているが、本発明は、提供されている詳細事項に限定されるものではない。本発明を実施する多くの代替方法が存在する。開示されている実施形態は、例示であり、限定を意図するものではない。

図１Ｂは、光学デバイス１００’の斜視図である。光学デバイス１００’は、光学デバイス１００と類似している。したがって、光学デバイス１００’の類似部分には同様の符号が付されている。光学デバイス１００’は、導波管１１０、電極１２０、および、電極１３０とそれぞれ類似する導波管１１０’、電極１２０’、および、電極１３０’を備える。基板／下層１０１も示されている。いくつかの実施形態において、基板１０１は、シリコン基板と、シリコン基板および導波管１１０の間の二酸化シリコン層と、を含む。その他の基板が、他の実施形態で用いられてもよい。いくつかの実施形態において、基板１０１は、低いマイクロ波誘電率（例えば、１１未満のマイクロ波誘電率）を有する誘電体である。いくつかの実施形態において、基板は、８未満のマイクロ波誘電率を有する。いくつかのかかる実施形態において、基板は、５未満のマイクロ波誘電率を有する。例えば、基板１０１は、サファイア、石英、および／または、溶融石英を含んでよい。いくつかの実施形態において、低いマイクロ波誘電率を有する１または複数の下層（二酸化シリコンなど）が、低マイクロ波誘電率基板１０１の上に用いられてよい。その他および／または追加の下層が、他の実施形態において用いられてもよい。さらに、１または複数の低マイクロ波誘電率下層は、より大きいマイクロ波誘電率を有する他の基板と併せて用いられてもよい。例えば、二酸化シリコンの低マイクロ波誘電率下層が、１１より大きいマイクロ波誘電率を有する基板１０１（シリコンまたはＬＮなど）上に設けられてもよい。いくつかの実施形態において、提供される下層は、厚いことが望ましい。例えば、下層は、３マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下の厚さであってよい。さらに、基板および／または下層の他の幾何構成が、いくつかの実施形態において用いられてもよい。

導波管１１０’の一部が、光信号の伝送方向に沿って（例えば、光信号の入力から導波管１１０’を通して変調光信号出力まで）電極１２０および１３０に近接している。電極１２０’および１３０’に近接する導波管１１０’の部分は、上述した長さ（例えば、いくつかの実施形態において２ミリメートルより長い長さ、そして、いくつかのかかる実施形態において２センチメートル以上より長い長さ）であってよい。かかる長さは、少なくとの部分的には、上述した導波管１１０に対する単位長さあたりの光損失が低いために可能である。さらに、導波管１１０についして上述したように、電極１２０’および１３０’に近接する導波管１１０’の部分は、小さい光モード断面積を有する。

電極１２０’および１３０’は、導波管１１０’に電場を印加する。電極１２０’および／または１３０’は、電極１２０および／または１３０を成形するために、堆積技術（電気メッキなど）およびフォトリソグラフィを用いて製造されてよい。結果として得られる電極１２０’および／または１３０’は、電極１２０および１３０に関して上述した範囲で、より低い周波数依存電極損失を有しうる。電極１２０’は、チャネル領域１２２’と、伸長部１２４’（図１Ｂで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。電極１３０’は、チャネル領域１３２’と、伸長部１３４’（図１Ｂで、その内の１つのみに符号が付されている）と、を備える。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’または１３４’は、それぞれ、電極１２０’または電極１３０’から省略されてもよい。伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、チャネル領域１２２’および１３２’よりも導波管１１０’に近い。例えば、伸長部１２４’および１３４’から導波管リッジ１１２までの距離ｓは、チャネル１２２’および１３２’から導波管リッジ１１２までの距離ｗより短い。図１Ｂに示す実施形態において、伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、チャネル領域１２２’および１３２’と実質的に同じ高さにある。いくつかの実施形態において、伸長部は、同じ高さにあることに加えて、または、その代わりに、チャネル領域の上方および／または下方に突出していてもよい。

図１Ｂに示す実施形態において、伸長部１２４は、接続部１２４Ａおよび逆行部１２４Ｂを有する。逆行部１２４Ｂは、逆行部の一部が電極１２０を通る信号伝送の方向と逆平行でありうるので、そのように呼ばれる。同様に、伸長部１３４は、接続部１３４Ａおよび逆行部１３４Ｂを有する。したがって、伸長部１２４および１３４は、「Ｔ」字形状を有する。いくつかの実施形態において、その他の形状も可能である。例えば、伸長部１２４および／または１３４は、「Ｌ」字形状を有してよく、逆行部を省略してよく、長方形、台形、平行四辺形であってよく、導波管１１０の一部の周りを部分的または完全に包んでよく、および／または、別の形状を有してもよい。同様に、チャネル領域１２２’および／または１３２’は、長方形の断面を有するように示されているが、別の形状を有してもよい。さらに、伸長部１２４’および／または１３４’は、図１Ａによって示されているように、様々なサイズであってよい。すべての伸長部１２４’および１３４’がリッジ１２２から同じ距離にあるように示されているが、伸長部１２４’の一部および／または伸長部１３４’の一部が、リッジ１１２から異なる距離にあってもよい。また、チャネル領域１２２’および／または１３２’も、様々なサイズを有してよい。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、電極１２０’および１３０’のための信号のブラッグ周波数より小さい周波数に対応する長さｌ（例えば、ｌ＝ｗ－ｓ）を有することが望ましい。したがって、伸長部１２４’および１３４’の長さは、電極信号のマイクロ波の波長を電極１２０’および１３０’の最大動作周波数におけるπで割った値以下であることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、伸長部１２４’および１３４’の長さは、マイクロ波の波長を１２で割った値未満であることが望ましい。例えば、最大動作周波数が３００ＧＨｚ（これは、基板における４４０マイクロメートルのマイクロ波の波長に対応する）である場合、伸長部１２４’および１３４’は、約３７マイクロメートル未満であることが望ましい。個々の伸長部１２４’および／または１３４’は、不規則に離間されていてもよいし、周期的であってもよい。周期的な伸長部は、一定のピッチを有する。いくつかの実施形態において、ピッチｐは、伸長部１２４’および１３４’の長さに関して上述したように、ブラッグ周波数未満の周波数に対応する距離であることが望ましい。したがって、伸長部１２４’および１３４’のピッチは、電極信号のマイクロ波の波長を電極１２０’および１３０’の最大動作周波数におけるπで割った値以下であることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、ピッチは、マイクロ波の波長を１２で割った値未満であることが望ましい。いくつかの実施形態において、ピッチは、マイクロ波の波長を７２で割った値未満であることが望ましく、群速度における低リプルを可能にする。

図１Ｄは、光学デバイスの一実施形態１００’’’を示す。光学デバイス１００’’’は、光学デバイス１００、１００’、および／または、１００’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１００’’’は、導波管１１０／１１０’ならびに電極１２０／１２０’および１３０／１３０’とそれぞれ類似する導波管１１０’ならびに電極１２０’および１３０’を備える。同様に、電極１２０’および１３０’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’のチャネル領域１２２／１２２’および１３２／１３２’にそれぞれ類似するチャネル領域１２２’および１３２’を備える。電極１２０’および１３０’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’の伸長部１２４／１２４’および１３４／１３４’にそれぞれ類似する伸長部１２４’および１３４’を備える。伸長部１２４’および１３４’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ接続部１２４Ａ／１２４Ａ’および１３４Ａ／１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ／１２４Ｂ’および１３４Ｂ／１３４Ｂ’と類似する接続部１２４Ａ’および１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ’および１３４Ｂ’を備える。

また、光学デバイス１００’ ’は、さらなる導波管１５０と、チャネル領域１４２および伸長部１４４を有するさらなる電極１４０と、を備える。電極１５０ならびに伸長部１５４は、それぞれ、電極１２０、１２０’、１３０、および、１３０’、ならびに、伸長部１２４、１２４’、１３４、および、１３４’と類似している。同様に、導波管１５０は、導波管１１０および１１０’と類似している。いくつかの実施形態において、光学デバイス１００’’’は、変調器または干渉計などの光学デバイスの一部であってよい。例えば、導波管１１０’および１５０は、図に示す光学デバイス１００’’’の部分より上流で単一の導波管から分岐されてよく、図に示す光学デバイス１００’’’の示した部分より下流で合流してよい。

図１Ｅは、光学デバイスの一実施形態１００’’’’を示す。光学デバイス１００’’’’は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および／または、１００’’’と類似している。したがって、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１００’’’’は、導波管１１０／１１０’ならびに電極１２０／１２０’および１３０／１３０’とそれぞれ類似する導波管１１０’ならびに電極１２０’’および１３０’’を備える。同様に、電極１２０’’および１３０’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’のチャネル領域１２２／１２２’および１３２／１３２’にそれぞれ類似するチャネル領域１２２’’および１３２’’を備える。電極１２０’’および１３０’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ電極１２０／１２０’および１３０／１３０’の伸長部１２４／１２４’および１３４／１３４’にそれぞれ類似する伸長部１２４’’および１３４’’を備える。伸長部１２４’’および１３４’’は、それぞれ、光学デバイス１００／１００’のそれぞれ接続部１２４Ａ／１２４Ａ’および１３４Ａ／１３４Ａ’ならびに逆行部１２４Ｂ／１２４Ｂ’および１３４Ｂ／１３４Ｂ’と類似する接続部１２４Ａ’’および１３４Ａ’’ならびに逆行部１２４Ｂ’’および１３４Ｂ’’を備える。

図５は、性能を改善されうる光学デバイスの一実施形態５００の一部を示す断面図である。図５は縮尺通りではなく、光学デバイス５００の一部のみが示されている。光学デバイス５００は、基板５０１上にある導波管５１０ならびに電極５２０および５３０を備える。中間層５０２およびクラッディング材５０４も示されている。図の実施形態において、基板５０１は、シリコンであり、中間層５０２は二酸化シリコンであり、クラッディング材５０４は二酸化シリコンである。いくつかの実施形態において、その他のおよび／または追加の材料が用いられてもよい。図の導波管５１０の部分は、ＬＮを含む。ただし、その他および／または追加の材料（ＬＴなど）が用いられてもよい。導波管５１０は、リッジ５１２および薄膜部５１４を備える。電極５２０および５３０のチャネル領域および伸長部は図示されていない。光学デバイス５００は、光学デバイス２００と類似している。したがって、導波管５１０ならびに電極５２０および５３０は、それぞれ、導波管２１０ならびに電極２２０および２３０と類似している。基板５０１、中間層５０２、および、クラッディング材５０４は、それぞれ、基板２０１、中間層２０２、および、クラッディング材２０４と類似している。ただし、光学デバイス５００では、電極５２０および５３０が、下層のシリコン基板５０１からさらに遠くに移動されている。さらに、リッジ５１２の下方のシリコン基板５０１の部分が除去されている。したがって、シリコン基板５０１による吸収が低減されうる。さらに、マイクロ波信号の速度の変化も低減されうる。いくつかの実施形態において、基板の一部を除去することに加えてまたはその代わりに、別の基板が選択されてもよい。

図６、図７、図８、図９、図１０、および、図１１は、それぞれ、性能を改善されうる光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００を示す。図６～図１１は、様々な電極構成を図示している。図６～図１１は縮尺通りではなく、光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００の一部のみが示されている。光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。類似した構成要素は、同様の符号を有する。

図６を参照すると、電極６２０および６３０、ならびに、リッジ６１２を有する導波管６１０が示されている。図６には、伸長部６２４および６３４（各々１つのみに符号が付されている）も示されている。上述のように、電極６２０および６３０の伸長部６２４および６３４は、性能を改善しうる。図６に示す実施形態において、伸長部６２４および６３４は、規則的に離間されている。したがって、伸長部６２４および６３４は周期的であり、一定のピッチを有する。また、伸長部６２４および６３４はすべて同じサイズである。ただし、他の構成も可能である。例えば、伸長部６２４および６３４は、異なるサイズおよび異なるピッチを有してもよい。したがって、光学デバイス６００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図８は、光学デバイス８００を示す。わかりやすいように、電極８２０、８３０、および、８４０のみが示されている。一般に、導波管／リッジが、電極８２０と電極８３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）が、電極８２０と電極８４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極８２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極８３０および８４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極８２０のみが、チャネル領域８２２および伸長部８２４を有する。伸長部８２４は、「Ｔ」字形状である。したがって、伸長部８２４は、接続部８２４Ａおよび逆行部８２４Ｂを有する。電極８３０および８４０には、伸長部がない。伸長部８２４が存在するため、電流が、チャネル領域８２２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図９は、光学デバイス９００を示す。電極９２０、９３０、および、９４０が示されている。導波管／リッジ９１０が、電極９２０と電極９３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）９５０が、電極９２０と電極９４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極９２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極９３０および９４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極９２０は、チャネル領域９２２および伸長部９２４を有する。同様に、電極９３０は、チャネル領域９３２および伸長部９３４を有する。電極９４０は、チャネル領域９４２および伸長部９４４を有する。伸長部９２４、９３４、および、９４４は、一般に「Ｔ」字形状であるが、異なる長さを有し、周期的ではない（例えば、不規則に離間され、様々なピッチを有する）。伸長部９２４、９３４、および、９４４が存在するため、電流が、チャネル領域９２２、９３２、および、９４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１０は、光学デバイス１０００を示す。電極１０２０、１０３０、および、１０４０が示されている。導波管／リッジ１０１０が、電極１０２０と電極１０３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）１０５０が、電極１０２０と電極１０４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極１０２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極１０３０および１０４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極１０２０は、チャネル領域１０２２および伸長部１０２４を有する。電極１０３０は、チャネル領域１０３２および伸長部１０３４を有する。電極１０４０は、チャネル領域１０４２および伸長部１０４４を有する。伸長部１０２４、１０３４、および、１０４４は、様々な形状を有し、不規則に離間されている。さらに、チャネル１０２２は、切り欠きを有する。ただし、それでも、チャネル１０２２は、電流を伝達できる直線中央領域を有する。伸長部１０２４、１０３４、および、１０４４が存在するため、電流が、それぞれチャネル領域１０２２、１０３２、および、１０４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス１０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１１は、光学デバイス１１００を示す。電極１１２０、１１３０、および、１１４０が示されている。導波管／リッジ１１１０が、電極１１２０と電極１１３０との間にある。別の導波管／リッジ（または導波管／リッジブランチ）１１５０が、電極１１２０と電極１１４０との間にある。いくつかの実施形態において、電極１１２０は、マイクロ波信号を伝達し、一方、電極１１３０および１１４０は接地である。ただし、他の構成も可能である。図の実施形態において、電極１１２０は、チャネル領域１１２２および伸長部１１２４を有する。電極１１３０は、チャネル領域１１３２および伸長部１１３４を有する。電極１１４０は、チャネル領域１１４２および伸長部１１４４を有する。伸長部１１２４、１１３４、および、１１４４は、様々な形状を有し、不規則に離間されている。伸長部１１２４、１１３４、および、１１４４が存在するため、電流が、それぞれチャネル領域１１２２、１１３２、および、１１４２を通してより容易に駆動されうる。したがって、光学デバイス１１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。したがって、光学デバイス６００、７００、８００、９００、１０００、および、１１００によって示されるように、様々な構成の伸長部が電極に用いられてよい。

図１２Ａ～図１２Ｄは、性能を改善されうる光学デバイスの実施形態１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１２Ａ～図１２Ｄは縮尺通りではなく、光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部のみが示されている。光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管１２１０は、導波管１１０’と類似している）。図１２Ａは、光学デバイス１２００Ａの平面図である。図１２Ｂ～１２Ｄは、光学デバイス１２００Ｂ、１２００Ｃ、および、１２００Ｄの一部を示す断面図である。図１２Ａ～図１２Ｄは、いくつかの光学デバイスの断面図が異なっていても、それらのデバイスが同じ平面図を共有しうることを示している。逆に、断面図が同様でありえても、いくつかの光学デバイスは、異なる平面図を有しうる。

図１２Ｂは、光学デバイス１２００Ａの平面図を共有する光学デバイス１２００Ｂを示している。したがって、光学デバイス１２００Ｂは、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂと、導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂと、を備える。導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂは、それぞれ、リッジ１２１２Ｂおよび１２５２Ｂを備える。導波管１２１０Ｂおよび１２５０Ｂは、共通の薄膜部１２１４Ｂを共有している。電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｂ、１２３２Ｂ、および、１２４２Ｂを有する。また、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂは、伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂを備える。上述のように、電極１２２０Ｂ、１２３０Ｂ、および、１２４０Ｂの伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂは、性能を改善しうる。光学デバイス１２００Ａと同じ平面図を共有しているが、チャネル領域１２２２Ｂ、１２３２Ｂ、および、１２４２Ｂは、伸長部１２２４Ｂ、１２３４Ｂ、および、１２４４Ｂよりも高い高さへ（基板からさらに離れるように）上げられている。光学デバイス１２００Ｂは、光学デバイス１２００Ａと同様に機能し、したがって、光学デバイス１００の利点を共有しうる。

図１２Ｃは、光学デバイス１２００Ｂと非常によく似た断面図を有する光学デバイス１２００Ｃを示している。光学デバイス１２００Ｃは、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃと、導波管１２１０Ｃおよび１２５０Ｃと、を備える。導波管１２１０Ｃおよび１２５０Ｃは、それぞれ、リッジ１２１２Ｃおよび１２５２Ｃを備える。導波管１２１０Ｃおよび１２５０Ｃは、共通の薄膜部１２１４Ｃを共有している。電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１２４２Ｃを有する。また、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃを備える。上述のように、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃの伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、性能を改善しうる。同様の断面図を共有しているが、光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１２００Ａおよび１２００Ｂとは異なる平面図を有する。図１２Ｃの点線で分かるように、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃの外縁は、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１２４２Ｃの外縁と整列している。したがって、電極１２２０Ｃ、１２３０Ｃ、および、１２４０Ｃは、上から見ると長方形に見える。つまり、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、平面図では見えない。しかしながら、それでも、伸長部１２２４Ｃ、１２３４Ｃ、および、１２４４Ｃは、対応するチャネル領域１２２２Ｃ、１２３２Ｃ、および、１２４２Ｃよりも導波管１２１０Ｃ／リッジ１２１２Ｃおよび導波管１２５０Ｃ／リッジ１２５２Ｃに近い。光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１２００Ａおよび１２００Ｂと同様に機能する。したがって、異なる平面図を有するにも関わらず、光学デバイス１２００Ｃは、光学デバイス１００、１２００Ａ、および／または、１２００Ｂの利点を共有しうる。

図１２Ｄは、光学デバイス１２００Ａの平面図を共有する光学デバイス１２００Ｄを示している。したがって、光学デバイス１２００Ｄは、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｂと、導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄと、を備える。導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄは、それぞれ、リッジ１２１２Ｄおよび１２５２Ｄを備える。導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄは、それぞれ、薄膜部１２１４Ｄおよび１２５４Ｄを各々備える。電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄは、それぞれ、チャネル領域１２２２Ｄ、１２３２Ｄ、および、１２４２Ｄを有する。また、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄは、伸長部１２２４Ｄ、１２３４Ｄ、および、１２４４Ｄを備える。上述のように、電極１２２０Ｄ、１２３０Ｄ、および、１２４０Ｄの伸長部１２２４Ｄ、１２３４Ｄ、および、１２４４Ｄは、性能を改善しうる。光学デバイス１２００Ａと同じ平面図を共有しているが、導波管１２１０Ｄおよび１２５０Ｄの薄膜部１２１４Ｄおよび１２５４Ｄは、それぞれ、サイズが縮小している。光学デバイス１２００Ｄは、光学デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、および、１２００Ｃと同様に機能する。したがって、光学デバイス１２００Ｄは、光学デバイス１００、１２００Ａ、１２００Ｂ、および／または、１２００Ｃの利点を共有しうる。

図１３Ａ～図１３Ｊは、性能を改善されうる光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊの実施形態の一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１３Ａ～図１３Ｊは縮尺通りではなく、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊの一部のみが示されている。図１３Ａ～図１３Ｊは、ｘカットまたはｙカットの導波管構造に利用できる電極の様々な構成を示している。光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。したがって、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管リッジ１３１２Ａは、導波管リッジ１１２と類似している）。わかりやすいように、電極は、一般に、図１３Ａ～図１３Ｉでは、長方形として図示されている。ただし、かかる電極は、本明細書に記載のチャネル領域、伸長部、および／または、その他の特徴部を備えてよい。したがって、図１３Ａ～図１３Ｉに示す電極は、主に、電極の位置を示している。

図１３Ｊは、リッジ１３１２Ｊおよび薄膜部１３１４Ｊを有する導波管と、電極１３２０Ｊおよび１３３０Ｊとを備えた光学デバイス１３００Ｊを示している。基板１３０１Ｉおよび中間層１３０２Ｉも示されている。電極１３２０Ｊは、チャネル領域１３２２Ｊおよび伸長部１３２４Ｊを備える。電極１３３０Ｊは、チャネル領域１３３２Ｊおよび伸長部１３３４Ｊを備える。光学デバイス１３３０Ｊに見られるように、チャネル領域１３２２Ｊおよび／または１３３２Ｊは、長方形断面を有する必要はない。

このように、様々な電極および導波管の構成に関わらず、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００と類似している。したがって、光学デバイス１３００Ａ、１３００Ｂ、１３００Ｃ、１３００Ｄ、１３００Ｅ、１３００Ｆ、１３００Ｇ、１３００Ｈ、１３００Ｉ、および、１３００Ｊは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１４Ａ～１４Ｋは、性能を改善されうる光学デバイスの実施形態１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋの一部を示す図において、様々な電極構成を示す。図１４Ａ～図１４Ｋは縮尺通りではなく、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋの一部のみが示されている。光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。したがって、類似した構成要素は、同様のラベルを有する（例えば、導波管リッジ１４１２Ａは、導波管リッジ１１２と類似している）。存在しているが、チャネル領域および伸長部は、図１４Ａ～図１４Ｄでは別個に図示されていない。図１４Ａ～図１４Ｋは、電気光学効果が薄膜平面の外で起きる導波管構造（例えば、ｚカット導波管）に利用できる電極の様々な構成を示している。わかりやすいように、電極は、一般に、図１４Ａ～図１４Ｄでは、長方形として図示されている。ただし、かかる電極は、本明細書に記載のチャネル領域、伸長部、および／または、その他の特徴部を備えてよい。したがって、図１４Ａ～図１４Ｄに示す電極は、主に、電極の位置を示している。いくつかの実施形態の伸長部およびその他の特徴部は、図１４Ｅ～図１４Ｋでより明確に示されている。

図１４Ｂは、リッジ１４１２Ｂおよび薄膜部１４１４Ｂを有する導波管と、電極１４２０Ｂ、１４３０Ｂ、および、１４４０Ｂとを備えた光学デバイス１４００Ｂを示している。基板１４０１Ｂおよび中間層１４０２Ｂも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、リッジ１４１２Ｂの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｂは、リッジ１４１２Ｂの上方にあり、一方、電極１４３０Ｂおよび１４４０Ｂは、リッジ１４１２Ｂの側方にあり、その下方に伸びている。電極１４３０Ｂおよび１４４０Ｂは、薄膜部１４１４Ｂの近くまたはその中を終端としている。したがって、リッジ１４１２Ｂの領域における電場は、実質的に垂直（ｚ方向）である。

図１４Ｅは、リッジ１４１２Ｅおよび薄膜部１４１４Ｅを有する導波管１４１０Ｅと、電極１４２０Ｅおよび１４３０Ｅとを備えた光学デバイス１４００Ｅを示している。基板１４０１Ｅおよび中間層１４００Ｅも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｅの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｅは、構造１４１２Ｅの上方にあり、一方、電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅは、構造１４１２Ｅの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｅは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｅおよび１４４０Ｅの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｅ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｅ、１４３０Ｅ、および、１４４０Ｅのチャネル領域１４２２Ｅ、１４３２Ｅ、および、１４４２Ｅ、ならびに、伸長部１４２４Ｅ、１４３４Ｅ、および、１４４４Ｅも示されている。チャネル領域１４２２Ｅ、１４３２Ｅ、および、１４４２Ｅ、ならびに、伸長部１４２４Ｅ、１４３４Ｅ、および、１４４４Ｅは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｅは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｇは、リッジ１４１２Ｇおよび薄膜部１４１４Ｇを有する導波管１４１０Ｇと、電極１４２０Ｇおよび１４３０Ｇとを備えた差動光学デバイス１４００Ｇを示している。基板１４０１Ｇおよび中間層１４００Ｇも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｇの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｇは、構造１４１２Ｇの上方にあり、一方、電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇは、構造１４１２Ｇの側方にある。光学デバイス１４００Ｇは差動変調器であるため、さらなる導波管１４６０Ｇ（例えば、さらなるリッジ）およびさらなる電極１４５０Ｇが存在する。図の実施形態において、電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｇおよび１４５０Ｇは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｇおよび１４４０Ｇの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｇおよび１４６０Ｇ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｇ、１４３０Ｇ、１４４０Ｇ、および、１４５０Ｇのチャネル領域１４２２Ｇ、１４３２Ｇ、１４４２Ｇ、および、１４５２Ｇ、ならびに、伸長部１４２４Ｇ、１４３４Ｇ、１４４４Ｇ、および、１４５４Ｇも示されている。チャネル領域１４２２Ｇ、１４３２Ｇ、１４４２Ｇ、および、１４５２Ｇ、ならびに、伸長部１４２４Ｇ、１４３４Ｇ、１４４４Ｇ、および、１４５４Ｇは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。光学デバイス１４００Ｇは、光学デバイス１４００Ｆと類似している。しかしながら、伸長部１４２４Ｇおよび１４５４Ｇは、それぞれ、チャネル領域１４２２Ｇおよび１４５２Ｇからオフセットされている。結果として、チャネル領域１４２２Ｇおよび１４５２Ｇの間の相互作用が低減されうる。したがって、光学デバイス１４００Ｇは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｈは、構造１４１２Ｈおよび薄膜部１４１４Ｈを有する導波管１４１０Ｈと、電極１４２０Ｈおよび１４３０Ｈとを備えた光学デバイス１４００Ｈを示している。基板１４０１Ｈおよび中間層１４００Ｈも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｈの領域に垂直場を提供することが望ましい。構造１４１２Ｈは、本明細書に記載の受動材料またはヒータなど、非線形光学材料以外の材料であってよい。任意選択的なバッファ層が、非線形光学材料を含む薄膜領域１４１４Ｈと、構造１４１２Ｈとの間に存在してよい。いくつかの実施形態において、構造１４１２Ｈは、単に、非線形光学材料を含む埋め込みリッジであってもよい。電極１４２０Ｈは、構造１４１２Ｈの下方にあり、一方、電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈは、構造１４１２Ｈの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｈは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｈおよび１４４０Ｈの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｈ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４２０Ｈ、１４３０Ｈ、および、１４４０Ｈのチャネル領域１４２２Ｈ、１４３２Ｈ、および、１４４２Ｈ、ならびに、伸長部１４２４Ｈ、１４３４Ｈ、および、１４４４Ｈも示されている。チャネル領域１４２２Ｈ、１４３２Ｈ、および、１４４２Ｈ、ならびに、伸長部１４２４Ｈ、１４３４Ｈ、および、１４４４Ｈは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｈは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｉは、構造１４１２Ｉおよび薄膜部１４１４Ｉを有する導波管１４１０Ｉと、電極１４２０Ｉおよび１４３０Ｉとを備えた差動光学デバイス１４００Ｉを示している。基板１４０１Ｉおよび中間層１４００Ｉも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｉの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｉは、構造１４１２Ｉの下方にあり、一方、電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉは、構造１４１２Ｉの側方にある。構造１４１２Ｉは、本明細書に記載の受動材料またはヒータなど、非線形光学材料以外の材料であってよい。いくつかの実施形態において、構造１４１２Ｉは、単に、非線形光学材料を含む埋め込みリッジであってもよい。光学デバイス１４００Ｉは差動変調器であるため、さらなる導波管／構造１４６０Ｉ（例えば、さらなるリッジ、受動材料、または、ヒータ）およびさらなる電極１４５０Ｉが存在する。図の実施形態において、電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｉおよび１４５０Ｉは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｉおよび１４４０Ｉの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｉおよび１４６０Ｉ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。任意選択的なバッファ層が、非線形光学材料を含む薄膜領域１４１４Ｉと、構造１４１２Ｉおよび１４６０Ｉとの間に存在してよい。それぞれ、電極１４２０Ｉ、１４３０Ｉ、１４４０Ｉ、および、１４５０Ｉのチャネル領域１４２２Ｉ、１４３２Ｉ、１４４２Ｆ、および、１４５２Ｉ、ならびに、伸長部１４２４Ｉ、１４３４Ｉ、１４４４Ｉ、および、１４５４Ｉも示されている。チャネル領域１４２２Ｉ、１４３２Ｉ、１４４２Ｉ、および、１４５２Ｉ、ならびに、伸長部１４２４Ｉ、１４３４Ｉ、１４４４Ｉ、および、１４５４Ｉは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｉは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

図１４Ｊは、リッジ１４１２Ｊおよび薄膜部１４１４Ｊを有する導波管１４１０Ｊと、電極１４２０Ｊおよび１４３０Ｊとを備えた光学デバイス１４００Ｊを示している。基板１４０１Ｊおよび中間層１４０２Ｊ）も示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｊの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｊは、構造１４１２Ｊの上方にあり、一方、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊは、構造１４１２Ｊの側方にある。図の実施形態において、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｊは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｊ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４３０Ｊおよび１４４０Ｊのチャネル領域１４３２Ｊおよび１４４２Ｊ、ならびに、伸長部１４３４Ｊおよび１４４４Ｊも示されている。このように、信号電極１４２０Ｊは、この実施形態においては、伸長部を備えていない。チャネル領域１４３２Ｊおよび１４４２Ｊ、ならびに、伸長部１４３４Ｊおよび１４４４Ｊは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ｊは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。さらに、必ずしもすべての電極が、性能を改善するために伸長部を備える必要はない。

図１４Ｋは、リッジ１４１２Ｋおよび薄膜部１４１４Ｋを有する導波管１４１０Ｋと、電極１４２０Ｋおよび１４３０Ｋとを備えた差動光学デバイス１４００Ｋを示している。基板１４０１Ｋおよび中間層１４０２Ｋも示されている。電極は、対応する導波管に近接し、構造１４１２Ｋの領域に垂直場を提供することが望ましい。したがって、電極１４２０Ｋは、構造１４１２Ｋの上方にあり、一方、電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋは、構造１４１２Ｋの側方にある。光学デバイス１４００Ｋは差動変調器であるため、さらなる導波管１４６０Ｋ（例えば、さらなるリッジ）およびさらなる電極１４５０Ｋが存在する。図の実施形態において、電極１４３０ＦＫおよび１４４０Ｋは、接地電極であり、一方、電極１４２０Ｋおよび１４５０Ｋは、信号を伝達する。接地電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋの位置は例示である。垂直電場が導波管１４１２Ｋおよび１４６０Ｋ内で確立される限りは、その他の接地の位置が用いられてもよい。それぞれ、電極１４３０Ｋおよび１４４０Ｋのチャネル領域１４３２Ｋおよび１４４２Ｋ、ならびに、伸長部１４３４Ｋおよび１４４４Ｋも示されている。チャネル領域１４３２Ｋおよび１４４２Ｋ、ならびに、伸長部１４３４Ｋおよび１４４４Ｋは、上述したチャネル領域および伸長部と類似している。ただし、信号電極１４２０Ｋおよび１４５０Ｋは、伸長部を備えていない。光学デバイス１４００Ｋは、伸長部を利用する光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。さらに、必ずしもすべての電極が、性能を改善するために伸長部を備える必要はない。

このように、様々な電極および導波管の構成に関わらず、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。したがって、光学デバイス１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、１４００Ｇ、１４００Ｈ、１４００Ｉ、１４００Ｊ、および、１４００Ｋは、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’の利点を共有しうる。

さらに、リッジ１５１２から比較的遠くてよい（例えば、チャネル１５２２および／または１５３２よりもリッジ１５１２から遠くてよい）さらなる伸長部が追加されてもよい。かかる伸長部（図１５Ａ～図１５Ｂには図示せず）は、導波管１５１０における光信号と電極１５２０および／または１５３０における電極信号との間の速度の整合を改善しうる。しかしながら、光信号速度と電極信号速度にはまだいくらかの不整合が存在しうる。屈曲部分１５１５、１５２５、および、１５３５は、これらの不整合を補償しうる。例えば、いくつかの実施形態において、導波管屈曲部分１５１５は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内で通る経路よりも長い経路を光信号が導波管１５１０内で通るように構成されてよい。この経路差は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内を移動するよりも速く、光信号が導波管１５１０内を移動することを補償しうる。いくつかの実施形態において、導波管屈曲部分１５１５は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内で通る経路よりも短い経路を光信号が導波管１５１０内で通るように構成されてもよい。この経路差は、マイクロ波信号が電極１５２０および／または１５３０内を移動するよりも遅く、光信号が導波管１５１０内を移動することを補償しうる。かかる経路差は、導波管の蛇行経路（後述する）に加えてまたはその代わりに用いられてよい。したがって、マイクロ波（電極）信号と光（導波管）信号との間の所与の速度不整合に対して、直線部分において異なる速度で進む電極信号および光信号によってもたらされる差を緩和するように、屈曲部分１５１５、１５２５、および、１５３５の長さを計算することができる。直線部分および屈曲部分を構成することにより、速度不整合を緩和し、所望の性能を得ることができる。このように、導波管屈曲部分１５１５ならびに電極屈曲部分１５２５および１５３５は、電極（マイクロ波）信号および光信号の速度の不整合を考慮するために利用されうる。したがって、光学デバイス１００、１００’、１００’’ 、１００’’’、および／または、１００’’’’などの光学デバイスに関して本明細書に記載されている利点に加えて、光学デバイス１５００Ａは、改善された速度整合を有するため、改善された性能を有しうる。

光学デバイス１５００Ｂは、光学デバイス１５００Ａと類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１５００Ｂは、リッジ１５１２を有する導波管１５１０、ならびに、電極１５２０および１５３０と類似している、リッジ１５１２’を有する導波管１５１０’、ならびに、電極１５２０’および１５３０’を備える。電極１５２０’および１５３０’は、伸長部１５２４および１５３４と類似する伸長部１５２４’および１５３４’をそれぞれ備える。伸長部１５２４’および１５３４’は、接続部１５２４Ａおよび１５３４Ａならびに逆行部１５２４Ｂおよび１５３４Ｂと類似する接続部１５２４Ａ’および１５３４Ａ’ならびに逆行部１５２４Ｂ’および１５３４Ｂ’を備える。導波管１１０’ならびに電極１２０’および１３０’の屈曲部分１１５’、１２５’、および、１３５’は、それぞれ、屈曲部分１１５、１２５、および、１３５と類似している。いくつかの実施形態において、導波管１５１０’ならびに電極１５２０’および１５３０’が直線になるように、屈曲部分が省略されてもよい。

光学デバイス１５００Ｂは、薄膜領域の平面外に電気光学効果を有する（例えば、ｚカット光学デバイスである）。そのため、垂直電場が、導波管１５１０’に印加されることが望ましい。したがって、電極１５４０も示されている。図示されていないが、電極１５４０は、伸長部を有してよい。電極屈曲部分１５２５’、１５３５’、および、１５４５、ならびに、導波管屈曲部分１５１５’および１５４５も示されている。したがって、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、１００’’’’、および／または、１５００Ａなどの光学デバイスに関して本明細書に記載されている利点に加えて、光学デバイス１５００Ｂは、改善された速度整合を有するため、改善された性能を有しうる。

図１７は、導波管１７１０と、電極１７２０および１７３０とを備えた光学デバイス１７００の一部を示す。光学デバイス１７００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１７００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１７１２および薄膜部１７１４を有する導波管１７１０、ならびに、電極１７２０および電極１７３０を備える。電極１７２０および１７３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１７２４および１７３４をそれぞれ備える。伸長部１７２４および１７３４は、導波管１７１２の薄膜部１７１４の上に、部分的に中に、完全に中に、または、貫通して、エッチングされていてよい。光学デバイス１７００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’’の利点を共有しうる。

図１８は、導波管１８１０と、電極１８２０および１８３０とを備えた光学デバイス１８００の一部を示す。光学デバイス１８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１８００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１８１２および薄膜部１８１４を有する導波管１８１０、ならびに、電極１８２０および電極１８３０を備える。電極１８２０および１８３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１８２４および１８３４をそれぞれ備える。基板１８０１は、基板１０１と類似している。基板１８０１内の空間１８０２、および、さらなる層１８０３も示されている。空間１８０１は、少なくとも部分的に層１８０３で満たされている。層１８０３は、いくつかの実施形態において、誘電体であってよい。いくつかの実施形態において、層１８０３は、金属層またはその他の層であってよい。層１８０３は、光学デバイス１８００の機械的完全性またはマイクロ波特性を設計するために用いられてよい。いくつかの実施形態において、基板１８０２は、完全に除去されてもよい。かかる実施形態において、層１８０３は、存在すれば、光学デバイス１８００にわたって広がってよい。いくつかの実施形態において、空間１８０２は、異なる形状（例えば、半円筒形など）を有してもよく、複数の空間１８０２が形成されてもよく、および／または、層１８０３が省略されてもよい。さらに、空間１８０２は、基板の全高にわたっていなくてよい。いくつかの実施形態において、空間１８０２は、例えば、導波管１８１０と同じ側から基板１８０１をエッチングすることによって、基板１８０１の前側から形成される。また、空間１８０２は、いくつかの実施形態において、複数の導波管および／または電極にわたって伸びていてよい。光学デバイス１８００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’’の利点を共有しうる。

図１９は、導波管１９１０と、電極１９２０および１９３０とを備えた光学デバイス１９００の一部を示す。光学デバイス１９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス１９００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ１９１２および薄膜部１９１４を有する導波管１９１０、ならびに、電極１９２０および電極１９３０を備える。電極１９２０および１９３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部１９２４および１９３４をそれぞれ備える。基板１９０１は、基板１０１と類似している。また、基板１８０１内の空間１８０２、および、さらなる層１８０３と類似する基板１９０１内の空間１９０２、および、さらなる層１９０３も示されている。また、第２層１９０４が提供されており、これは金属支持層またはその他の層であってよい。層１９０３および１９０４は、光学デバイス１９００の機械的完全性またはマイクロ波特性を設計するために用いられてよい。光学デバイス１９００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２０は、導波管２０１０と、電極２０２０および２０３０とを備えた光学デバイス２０００の一部を示す。光学デバイス２０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス２０００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ２０１２および薄膜部２０１４を有する導波管２０１０、ならびに、電極２０２０および電極２０３０を備える。電極２０２０および２０３０は、伸長部１２４、１２４’、１２４’’、および、１３４，１３４’、１３４’’と類似する伸長部２０２４および２０３４をそれぞれ備える。基板２００５は、基板１０１と類似していてよく、および／または、二酸化シリコンなどの下層であってよい。光学デバイスは、Ｓｉなど別の材料プラットフォーム上での大規模な処理に向けて、別の基板２００６上に移動されている。この場合、元の光学デバイスは、ひっくり返されて、第２基板２０６上に取り付けられる。さらに、第２基板２００６は、さらなる処理を受けてよい。例えば、空間１８０２と類似した空間が形成され、完全にまたは部分的に再充填されてよい。さらに、下層／基板２００５は、いくつかの実施形態において除去されてもよい。光学デバイス２０００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２１は、導波管２１１０および電極（図示せず）を備えた光学デバイス２１００の一部を示す背面図である。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。したがって、光学デバイス２１００は、リッジ１１２および薄膜部１１４を有する導波管１１０’、ならびに、電極１２０および電極１３０とそれぞれ類似している、リッジ２１１２および薄膜部（図示せず）を有する導波管２１１０、ならびに、電極（図示せず）を備える。基板２１０１は、基板１０１と類似している。また、基板２１０１内の空間２１０２が示されている。また、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４が示されている。図２１に示すように、かかる構造的特徴部は、空間２００２を完全にまたは部分的に横切って伸びていてよく、他の構造的特徴部の一部または全部と平行であってよく、パターンに配列されていてよく、および／または、光信号の伝送方向と直角または別の角度をなしてよい。例えば、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、空間２００２を１０％以上９０％以下だけ横切って伸びていてよい。いくつかのかかる実施形態において、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、空間２００２を３０％以上８０％以下だけ横切って伸びていてよい。支持構造２１６０、２１６２、および、２１６４が、空間２１０２を形成する時に基板２１０１を部分的に除去することによって形成されてよい。したがって、構造的特徴部２１６０、２１６２、および／または、２１６４は、空間２１０２の形成後に残っていてよい。いくつかの実施形態において、構造的特徴部２１６０、２１６２、および、２１６４は、他の材料で形成されてもよい。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２２は、光学デバイス２２００の一部を示す平面図である。光学デバイス２１００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２２００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０、１３０、および、電極１４０とそれぞれ類似する導波管２２１０および２２５０、ならびに、電極２２２０、２２３０、および、２２４０を備える。電極２２２０、２２３０、および、２２４０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２２２２、２２３２、および、２２４２、ならびに、伸長部２２２４、２２３４、２２４４を備える。また、スプリッタ２２１６およびコンバイナ２２１８が示されている。したがって、光学デバイス２２００は、干渉計として構成されていると考えられうる。このように、本明細書に記載の光学デバイスは、様々なデバイスに組み込み可能である。かかるデバイス（光学デバイス２２００など）は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および、１００’’’の利点を共有しうる。

図２３は、光学デバイス２３００の一部を示す平面図である。光学デバイス２３００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２３００は、導波管１１０’および１５０ならびに電極１２０および１３０とそれぞれ類似する導波管２３１０および２３５０（例えば、導波管のアーム）ならびに電極２３２０および２３３０を備える。電極２３２０および２３３０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２３２２および２３３２、ならびに、伸長部２３２４および２３３４を備える。図２３に見られるように、伸長部２３３４および２３２４は、導波管２３１０および２３５０上の場がより対称になるように伸長部２３２４および２３３４を配置するために、導波管２３１０および２３５０の上部を超えて伸びる金属ブリッジを備える。光学デバイス２３００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

図２４は、光学デバイス２４００の一部を示す平面図である。光学デバイス２４００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２４００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０および１３０とそれぞれ類似する導波管２４１０および２４５０、ならびに、電極２４２０および２４３０を備える。電極２４２０および２４３０は、それぞれ、チャネル部１２２および１３２、ならびに、伸長部２２４および２３４と類似する、チャネル部２４２２および２４３２、ならびに、伸長部２４２４および２４３４を備える。図２４に見られるように、伸長部２４３４および２４２４は、導波管２４１０および２４５０上の場がより対称になるように伸長部２４２４および２４３４を配置および構成するために、導波管２４１０および２４５０の上部を超えて伸びる金属ブリッジと、さらなる逆行特徴部と、を備える。

図２５は、光学デバイス２５００の一部を示す平面図である。光学デバイス２５００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、１００’’’、および／または、１００’’’’と類似している。そのため、同様の構造は、同様の符号を有する。光学デバイス２５００は、導波管１１０’および１５０、ならびに、電極１２０、１３０、および、１４０とそれぞれ類似する導波管２５１０および２５５０、ならびに、電極２５２０、２５３０、および、２５４０を備える。電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、それぞれ、チャネル部１２２、１３２、および、１４２、ならびに、伸長部２２４、２３４、および、２４４と類似する、チャネル部２５２２、２５３２、および、２５４２、ならびに、伸長部２５２４、２５３４、および、２５４４を備える。さらに、電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、導波管２５１０および２５５０に沿って３つのセグメントに分割されている。また、分割された電極２５２０、２５３０、および、２５４０は、各電極ペア（２５２０および２５３０、もしくは、２５３０および２５４０）が複数の電極セクションを含む分散ドライバスキームで用いられてもよい。各セットのセグメントは、共通のソースと信号電極２５３０との間に接続されている別個のドライバ増幅器２５７０、２５７２、および、２５７４で駆動される。物理的または電子的１１０ａ～１１０ｃのいずれかの電気遅延２５８０、２５８２、および、２５８４が、導波管２５１０および２５５０内の光信号と、電極２５２０、２５３０、および、２５４０内の電極信号との間の速度不整合を緩和するために、各別個のドライバ２５７０、２５７２、および、２５７４の間に導入されてよい。光学デバイス２５００は、光学デバイス１００、１００’、１００’’、および１００’’’の利点を共有しうる。

例えば、光変調器１００’が、方法２７００を用いて提供されてよい。導波管１１０’が、工程２７０２で加工されてよい。非線形光学材料の薄膜が提供され、リッジ１１２を形成するためにエッチングされる。さらに、屈曲部分（屈曲部分１５１５など）も、工程２７０２でエッチングによって提供される。電極１２０および１３０が、工程２７０４で形成される。したがって、チャネル領域１２２および１３２ならびに伸長部１２４および１３４が形成される。電極屈曲部分（部分１５２５など）も、工程２７０４で加工される。

Claims

光学デバイスであって、
電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む導波管と、
チャネル領域と、前記チャネル領域から突出している複数の伸長部とを備えている電極とを備え、前記複数の伸長部は、前記チャネル領域よりも前記導波管の一部に近い、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記複数の伸長部は、前記電極におけるマイクロ波の波長をπで割った値よりも短いピッチを有する、光学デバイス。
請求項２に記載の光学デバイスであって、前記導波管は、光信号を伝達するよう構成され、前記電極は、電気信号を伝達するよう構成され、前記少なくとも１つの光学材料は、前記光信号および前記電極信号について、光学的誘電率少なくとも１．５倍のマイクロ波誘電率を有する、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記導波管は、光信号を伝達し、前記電極は、電気信号を伝達し、前記複数の伸長部は、前記光信号と前記電極信号との間の速度不整合を低減するよう構成されている、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記複数の伸長部は、総光損失が８ｄＢ未満になるように、前記導波管から少なくとも１つの距離を有する、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記導波管および前記電極は、基板上に存在し、前記複数の伸長部は、位置を有し、前記位置は、第１位置および第２位置から選択され、前記第１位置は、前記基板と前記チャネル領域との間であり、前記第２位置は、前記チャネル領域が前記基板と前記複数の電極との間に存在するような位置である、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記導波管および前記電極は、基板構造上に存在し、前記基板構造は、１１より低い低基板マイクロ波誘電率を有する第１基板、前記基板と前記導波管との間の下層と組み合わせた前記第１基板、前記下層と組み合わせた１１より高い高マイクロ波誘電率を有する第２基板、から選択され、前記下層は、１１未満の低下層マイクロ波誘電率を有する、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記導波管および前記電極は、その中に空間を有する基板上に存在し、前記空間は、前記導波管の前記一部および前記複数の伸長部と整列されている、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記複数の伸長部は、前記電極におけるマイクロ波の波長をπで割った値よりも短い長さを有する、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記導波管は、リッジ部および薄膜部を備える、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記複数の伸長部の各々は、前記チャネル領域に結合されている接続部および逆行部を備え、前記接続部は、前記逆行部と前記チャネル領域との間にある、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下までの周波数範囲における周波数窓に対する周波数依存電極損失を有し、前記周波数依存電極損失は、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．８ｄＢ未満であり、前記電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、前記周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下まで電極信号周波数の周波数窓に対する吸収電極損失を有し、前記吸収電極損失は、センチメートルあたりＧＨｚあたり０．００５ｄＢ未満であり、前記周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電極は、電極屈曲部分を備え、前記導波管は、導波管屈曲部分を備え、前記電極屈曲部分および前記導波管屈曲部分は、前記導波管のための光信号と前記電極のための電極信号との間の経路差を提供するよう構成されている、光学デバイス。
請求項１に記載の光学デバイスであって、さらに、
さらなるチャネル領域およびさらなる複数の伸長部を備えるさらなる電極を備え、
前記さらなる複数の伸長部は、前記さらなるチャネル領域よりも前記導波管の前記一部に近い、光学デバイス。
サブアセンブリであって、
光変調器と、前記光変調器は、導波管および電極を備え、前記導波管は、電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含み、前記電極は、チャネル領域および複数の伸長部を備え、前記複数の伸長部は、前記チャネル領域と前記導波管との間に存在し、前記複数の伸長部は、前記チャネル領域よりも前記導波管の一部に近く、
前記光変調器に接続され、前記電極を電気的に駆動するよう構成されているドライバと、
を備える、サブアセンブリ。
方法であって、
電気光学効果を有する少なくとも１つの光学材料を含む導波管を提供し、
電極を提供することを備え、前記電極を提供することは、
チャネル領域を提供し、
前記チャネル領域から突出している複数の伸長部を提供することを、を含み、
前記複数の伸長部は、前記チャネル領域よりも前記導波管の一部に近い、方法。
請求項１７に記載の方法であって、前記複数の伸長部を提供することは、さらに、
前記電極におけるマイクロ波の波長をπで割った値よりも短いピッチで前記複数の伸長部を加工することを含む、方法。
請求項１７に記載の方法であって、前記導波管は、光信号を伝達し、前記電極は、電極信号を伝達し、前記複数の伸長部を提供することは、さらに、
前記光信号と前記電極信号との間の速度不整合を低減するよう、前記複数の伸長部を構成することを含む、方法。
請求項１７に記載の方法であって、前記電極は、ＤＣから５００ＧＨｚ以下までの周波数範囲における周波数窓に対する周波数依存電極損失を有し、前記周波数依存電極損失は、センチメートルあたり電極信号周波数の平方根あたり０．８ｄＢ未満であり、前記電極信号周波数は、ＧＨｚで測定され、前記周波数窓は、少なくとも１０ＧＨｚである、方法。