JP2612948B2 - 光変調素子 - Google Patents
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0356—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は動作速度が極めて速い光変調素子に関するも
のである。
のである。
［従来の技術］ 従来の光変調素子の１例として、第８図（Ａ）および
（Ｂ）に進行波電極を使用したマッハツェンダ形光強度
変調器を示す。
（Ｂ）に進行波電極を使用したマッハツェンダ形光強度
変調器を示す。
第８図（Ａ）および（Ｂ）において、例えばｚカット
LiNbO3等の電気光学効果を有する基板１の一方の主面
に、例えばTi拡散法等により光導波路２を形成し、この
主面上に、バッファ層３を介在させて中心電極４および
アース電極５を有するコプレーナウェープガイド電極を
形成することにより、光変調器が形成される。６は電極
４と５との間に接続した終端抵抗である。10および11は
電極４と５との間に形成されたギャップである。この光
変調器を駆動するにあたっては、マイクロ波信号給電線
７を通じて電気信号を電極４と５との間に印加する。そ
れにより、入力光が変調されて出力光信号を得ることが
できる。
LiNbO3等の電気光学効果を有する基板１の一方の主面
に、例えばTi拡散法等により光導波路２を形成し、この
主面上に、バッファ層３を介在させて中心電極４および
アース電極５を有するコプレーナウェープガイド電極を
形成することにより、光変調器が形成される。６は電極
４と５との間に接続した終端抵抗である。10および11は
電極４と５との間に形成されたギャップである。この光
変調器を駆動するにあたっては、マイクロ波信号給電線
７を通じて電気信号を電極４と５との間に印加する。そ
れにより、入力光が変調されて出力光信号を得ることが
できる。
このような構成の光変調器の変調帯域（Δｆ）は、主
に光波とマイクロの伝搬速度により、決定される。その
変調帯域は、井筒等により、電子通信学会論文誌vol.J.
64−C,pp.264−271,1981に述べられているように、次式
で与えられる。
に光波とマイクロの伝搬速度により、決定される。その
変調帯域は、井筒等により、電子通信学会論文誌vol.J.
64−C,pp.264−271,1981に述べられているように、次式
で与えられる。
Δｆ＝1.9c/（π|nm−no|L） c:光速 nm:マイクロ波実効屈折率 no:光の実効屈折率 L:相互作用長 なお、ここで変調帯域Δｆは光電力における3dB帯域
である。上記文献では、電気レベルにおける3dB帯域で
表していたため、参考文献における係数1.4を1.9に変更
している。
である。上記文献では、電気レベルにおける3dB帯域で
表していたため、参考文献における係数1.4を1.9に変更
している。
上記従来例のような構造では、一般にnmとnoが大きく
異なっており、マイクロ波と光との速度差により帯域制
限を受ける。LiNbO3光変調器について、スペクトル領域
法（河野他:IEEE Photonic Technol.Lett.,vol.1,pp.33
−34.1989）を用いて計算を行なうと、たとえマイクロ
波伝搬損失αを無視しても3dB帯域は9GHz程度である。
異なっており、マイクロ波と光との速度差により帯域制
限を受ける。LiNbO3光変調器について、スペクトル領域
法（河野他:IEEE Photonic Technol.Lett.,vol.1,pp.33
−34.1989）を用いて計算を行なうと、たとえマイクロ
波伝搬損失αを無視しても3dB帯域は9GHz程度である。
光変調素子の広帯域化を実現するためには、nmとnoを
一致させるとともにマイクロ波伝搬損失αを低減するこ
とが不可欠になってくる。
一致させるとともにマイクロ波伝搬損失αを低減するこ
とが不可欠になってくる。
第９図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明者等が先の出願
の特願平１−39162号において開示した速度整合形の光
変調器の１実施例である。なお、第９図（Ａ）の平面図
ではシールド導体９を省略している。この実施例では、
マッハツェンダ光導波路２を備えたｚカットLiNbO3基板
１の一方の主面上に、厚いバッファ層３を介して進行波
電極としての中心電極４およびアース電極５を配置し、
さらに光導波路２と進行波電極4,5とが相互作用する領
域の近傍にオーバレイ８を介してシールド導体９を配置
する。
の特願平１−39162号において開示した速度整合形の光
変調器の１実施例である。なお、第９図（Ａ）の平面図
ではシールド導体９を省略している。この実施例では、
マッハツェンダ光導波路２を備えたｚカットLiNbO3基板
１の一方の主面上に、厚いバッファ層３を介して進行波
電極としての中心電極４およびアース電極５を配置し、
さらに光導波路２と進行波電極4,5とが相互作用する領
域の近傍にオーバレイ８を介してシールド導体９を配置
する。
この光変調器において、中心電極４の幅2Wを８μｍ、
中心電極４とアース電極５とのギャップ2Gを15μｍ、Si
O2バッファ層３の厚みを1.2μｍとすると、空気である
オーバレイ８の厚みを10μｍ以下の適切な値に設定すれ
ば、数10から数100GHzの広帯域光変調器を実現できるこ
とを、先のスペクトル領域法を用いて明らかにした。
中心電極４とアース電極５とのギャップ2Gを15μｍ、Si
O2バッファ層３の厚みを1.2μｍとすると、空気である
オーバレイ８の厚みを10μｍ以下の適切な値に設定すれ
ば、数10から数100GHzの広帯域光変調器を実現できるこ
とを、先のスペクトル領域法を用いて明らかにした。
しかし、この先願の実施例では、マイクロ波伝搬損失
を低減するとともに、マイクロ波と光の速度不整合を軽
減するために、厚いバッファ層３を用いる必要があっ
た。従って、マイクロ波と光波との相互作用が疎とな
り、動作波長1.5μｍ帯において駆動電圧を5V以下とす
るためには、マイクロ波と光との相互作用長Ｌを2.7cm
程度と長くする必要があった。従って、マイクロ波伝搬
損失のため光変調帯域は高々20GHzに制限されていた。
を低減するとともに、マイクロ波と光の速度不整合を軽
減するために、厚いバッファ層３を用いる必要があっ
た。従って、マイクロ波と光波との相互作用が疎とな
り、動作波長1.5μｍ帯において駆動電圧を5V以下とす
るためには、マイクロ波と光との相互作用長Ｌを2.7cm
程度と長くする必要があった。従って、マイクロ波伝搬
損失のため光変調帯域は高々20GHzに制限されていた。
第10図には佐藤等により、電子通信学会論文誌vol.J.
69−C,pp.1291−1296,1986に提案された速度整合形光変
調器を示す。ここでは、基板１の一方の主面を、光導波
路２の部分を除いて掘り込み、その掘り込んで形成され
た溝部にバッファ層３および中心電極４とアース電極５
を配置する。
69−C,pp.1291−1296,1986に提案された速度整合形光変
調器を示す。ここでは、基板１の一方の主面を、光導波
路２の部分を除いて掘り込み、その掘り込んで形成され
た溝部にバッファ層３および中心電極４とアース電極５
を配置する。
この構成は、掘り込み部分がある点で一見本発明に似
ているが、電界強度が強い電極4,5のエッジが誘電率の
高い基板１（基板の誘電率の値は異方性を考慮すると、
近似的に35となる）に接している点、あるいはシールド
導体を用いていない点で大きく異なっている。これらの
ため、マイクロ波実効屈折が充分に下がらず、その結
果、完全な速度整合は困難であるという欠点を有してい
た。
ているが、電界強度が強い電極4,5のエッジが誘電率の
高い基板１（基板の誘電率の値は異方性を考慮すると、
近似的に35となる）に接している点、あるいはシールド
導体を用いていない点で大きく異なっている。これらの
ため、マイクロ波実効屈折が充分に下がらず、その結
果、完全な速度整合は困難であるという欠点を有してい
た。
第11図には、井筒等により文献Picosecond Electroni
cs and Optelectronics（G.A.Mourouet al.ed.）pp.172
−175,Springer−Verlag,1985に提案された構造を示
す。ここでは、基板１のうち、電極４と５との間に対応
する部分を掘り込んでからバッファ層３を形成している
が、かかる掘り込み部分があるという点で、この構造も
本発明と一見似ているものの、電極4,5の直近を掘り込
んでおらず、またシールド導体を用いておらず、マイク
ロ波実効屈折率の大幅な低減効果は得られず、その結
果、完全な速度整合は困難であるという欠点を有してい
た。
cs and Optelectronics（G.A.Mourouet al.ed.）pp.172
−175,Springer−Verlag,1985に提案された構造を示
す。ここでは、基板１のうち、電極４と５との間に対応
する部分を掘り込んでからバッファ層３を形成している
が、かかる掘り込み部分があるという点で、この構造も
本発明と一見似ているものの、電極4,5の直近を掘り込
んでおらず、またシールド導体を用いておらず、マイク
ロ波実効屈折率の大幅な低減効果は得られず、その結
果、完全な速度整合は困難であるという欠点を有してい
た。
［発明が解決しようとする課題］ そこで、本発明の目的は、以上に述べた従来例および
先願例の欠点を解決し、マイクロ波伝搬損失の増加に起
因する帯域制限や、電極が誘電率の高い基板に接触して
いるために充分にはマイクロ波実効屈折率が下がらない
ことに起因する帯域制限を解決して、速度整合形広帯域
光変調素子を提供することにある。
先願例の欠点を解決し、マイクロ波伝搬損失の増加に起
因する帯域制限や、電極が誘電率の高い基板に接触して
いるために充分にはマイクロ波実効屈折率が下がらない
ことに起因する帯域制限を解決して、速度整合形広帯域
光変調素子を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、少なく
とも１本の光導波路を有する基板と、該基板の一方の主
面上に配置されたバッファ層と、該バッファ層の上に配
置された中心電極およびアース電極からなるマイクロ波
電極とを備えて構成された光変調素子において、マイク
ロ波の伝搬損失を低減するとともに前記マイクロ波電極
を伝搬するマイクロ波の実効屈折率が前記光導波路を伝
搬する光の実効屈折率に近くなり、かつ前記マイクロ波
電極の特性インピーダンスが外部回路の特性インピーダ
ンスに近くなるように、前記基板のうち前記マイクロ波
電極の近傍の部分の厚さを少くして前記少なくとも１本
の光導波路を前記基板に形成された突起部分に配置する
ようになして、前記マイクロ波電極の近傍における前記
バッファ層の厚さを厚くなし、および光とマイクロ波が
相互作用する領域において、前記マイクロ波電極が前記
基板に接触しないように前記マイクロ波電極と前記基板
とを配置したことを特徴とする。
とも１本の光導波路を有する基板と、該基板の一方の主
面上に配置されたバッファ層と、該バッファ層の上に配
置された中心電極およびアース電極からなるマイクロ波
電極とを備えて構成された光変調素子において、マイク
ロ波の伝搬損失を低減するとともに前記マイクロ波電極
を伝搬するマイクロ波の実効屈折率が前記光導波路を伝
搬する光の実効屈折率に近くなり、かつ前記マイクロ波
電極の特性インピーダンスが外部回路の特性インピーダ
ンスに近くなるように、前記基板のうち前記マイクロ波
電極の近傍の部分の厚さを少くして前記少なくとも１本
の光導波路を前記基板に形成された突起部分に配置する
ようになして、前記マイクロ波電極の近傍における前記
バッファ層の厚さを厚くなし、および光とマイクロ波が
相互作用する領域において、前記マイクロ波電極が前記
基板に接触しないように前記マイクロ波電極と前記基板
とを配置したことを特徴とする。
ここで、前記マイクロ波電極と前記光導波路とが相互
作用する領域の近傍に、オーバレイを介して、シールド
導体を配置したことを特徴とすることができる。
作用する領域の近傍に、オーバレイを介して、シールド
導体を配置したことを特徴とすることができる。
あるいはまた、前記少なくとも１本の光導波路のうち
の少なくとも１本の光導波路を前記バッファ層を介して
前記中心電極の直下に配置するとともに、前記中心電極
の幅を当該中心電極の直下に配置された少なくとも１本
の光導波路に対応する前記突起部分の幅にほぼ等しいか
あるいはごく僅かに広く定めることができる。
の少なくとも１本の光導波路を前記バッファ層を介して
前記中心電極の直下に配置するとともに、前記中心電極
の幅を当該中心電極の直下に配置された少なくとも１本
の光導波路に対応する前記突起部分の幅にほぼ等しいか
あるいはごく僅かに広く定めることができる。
あるいはまた、前記少なくとも１本の光導波路を前記
中心電極と前記アース電極とのほぼ中間の付近に配置す
ることができる。
中心電極と前記アース電極とのほぼ中間の付近に配置す
ることができる。
［作 用］ 本発明によれば、基板のうち、マイクロ波電極の少な
くとも真近の部分を、掘り込むなどしてその基板厚を小
さくして光導波路を含む基板部分を突起状となしたこと
によって、電極の直下に誘電率が低く、かつ厚さの厚い
バッファ層が配置されることとなる。従って、中心電極
とアース電極とを結ぶ電気力線は誘電率の低い厚いバッ
ッファ層（例えばSiO2の誘電率は約４）を感じるので、
均一にバッファ層が厚い場合と同様にマイクロ波実効屈
折率を低減できる。一方、空気とバッファ層との界面か
ら光導波路までの深さは、バッファ層が均一に厚い場合
と比較して浅くできる。従って、マイクロ波と光との相
互作用の効率は大きくなり、駆動電圧を低減できる。そ
の結果、相互作用長Ｌを短くすることができるので、最
終的に広帯域化できることになる。
くとも真近の部分を、掘り込むなどしてその基板厚を小
さくして光導波路を含む基板部分を突起状となしたこと
によって、電極の直下に誘電率が低く、かつ厚さの厚い
バッファ層が配置されることとなる。従って、中心電極
とアース電極とを結ぶ電気力線は誘電率の低い厚いバッ
ッファ層（例えばSiO2の誘電率は約４）を感じるので、
均一にバッファ層が厚い場合と同様にマイクロ波実効屈
折率を低減できる。一方、空気とバッファ層との界面か
ら光導波路までの深さは、バッファ層が均一に厚い場合
と比較して浅くできる。従って、マイクロ波と光との相
互作用の効率は大きくなり、駆動電圧を低減できる。そ
の結果、相互作用長Ｌを短くすることができるので、最
終的に広帯域化できることになる。
［実施例］ 第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明をｘカットLiNbO3
基板に適用した一実施例を示す。ここで、第８図と同様
の個所には同一符号を付す。
基板に適用した一実施例を示す。ここで、第８図と同様
の個所には同一符号を付す。
この第１の実施例では、基板１のうち、マイクロ波電
極、すなわち中心電極４とアース電極５の近傍の部分、
ここではこれら電極4,5の直下の部分をエッチングなど
で掘り込んでその直下部分の厚さを薄くなし、ギャップ
10および11に対応する基板部分を突起状になし、その突
起部分2Aに光導波路２を配置する。すなわち、光導波路
２は中心電極４とアース電極５とのほぼ中間付近に配置
される。このようにして突起部分2Aの形成された基板１
の表面上に、表面が平坦になるようにバッファ層３を配
置する。これにより、バッファ層３のうち、電極4,5の
直下における部分の厚さは厚くなる。
極、すなわち中心電極４とアース電極５の近傍の部分、
ここではこれら電極4,5の直下の部分をエッチングなど
で掘り込んでその直下部分の厚さを薄くなし、ギャップ
10および11に対応する基板部分を突起状になし、その突
起部分2Aに光導波路２を配置する。すなわち、光導波路
２は中心電極４とアース電極５とのほぼ中間付近に配置
される。このようにして突起部分2Aの形成された基板１
の表面上に、表面が平坦になるようにバッファ層３を配
置する。これにより、バッファ層３のうち、電極4,5の
直下における部分の厚さは厚くなる。
すなわち、この実施例では、電極４および５の直下に
誘電率の低い厚いバッファ層３が配置されるとともに、
電極4,5において強い電気力線を発するエッジが基板１
に接触していないため、誘電率の低減効果が著しい。
誘電率の低い厚いバッファ層３が配置されるとともに、
電極4,5において強い電気力線を発するエッジが基板１
に接触していないため、誘電率の低減効果が著しい。
本実施例の光変調素子を製作するには、基板１上に通
常の手法でTi熱拡散により光導波路２を製作した後、基
板１の表面のうち、光導波路２のごく近傍を残して、残
りの部分の一部もしくは全部をエッチングして除去すれ
ばよい。
常の手法でTi熱拡散により光導波路２を製作した後、基
板１の表面のうち、光導波路２のごく近傍を残して、残
りの部分の一部もしくは全部をエッチングして除去すれ
ばよい。
第２図にはその掘り込みの深さとマイクロ波実効屈折
率および特性インピーダンスとの関係を示す。第２図か
ら、掘り込みの深さが深くなればマイクロ波実効屈折率
が低減されていくことがわかる。
率および特性インピーダンスとの関係を示す。第２図か
ら、掘り込みの深さが深くなればマイクロ波実効屈折率
が低減されていくことがわかる。
第３図には掘り込みの深さとマイクロ波伝搬損失αと
の関係を示す。第３図から、掘り込みの深さが深くなれ
ばマイクロ波伝搬損失が低減されていくことがわかる。
の関係を示す。第３図から、掘り込みの深さが深くなれ
ばマイクロ波伝搬損失が低減されていくことがわかる。
第４図には光導波路２の直上のバッファ層３の厚みと
Ｖπ・Ｌ（Ｖπ：半波長電圧、L:相互作用長）との関係
を示す。本発明では光導波路２の部分のバッファ層３の
厚みが薄いので、駆動電圧を低く抑えることができる。
Ｖπ・Ｌ（Ｖπ：半波長電圧、L:相互作用長）との関係
を示す。本発明では光導波路２の部分のバッファ層３の
厚みが薄いので、駆動電圧を低く抑えることができる。
つまり、本実施例では、マイクロ波電極に対応して部
分的に厚膜のバッファ層を用いることによるマイクロ波
の実効屈折率および伝搬損失の低減効果と、光導波路に
対応しては薄いバッファ層を用いることにより駆動電圧
の上昇を抑える効果の双方を発揮させることができる。
分的に厚膜のバッファ層を用いることによるマイクロ波
の実効屈折率および伝搬損失の低減効果と、光導波路に
対応しては薄いバッファ層を用いることにより駆動電圧
の上昇を抑える効果の双方を発揮させることができる。
第５図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２の実施例
であり、第１の実施例の構成に加えて、電極５の上に、
電極４をまたいでシールド導体９を設ける。これによ
り、掘り込みが比較的浅くても、マイクロ波と光の実効
屈折率の完全整合を達成できる。本実施例では、駆動電
圧が第１の実施例と同程度に低いため、所望の駆動電圧
を得るための相互作用長Ｌが短くてすむ。従って、その
分だけ光変調の広帯域化を図ることができることにな
る。
であり、第１の実施例の構成に加えて、電極５の上に、
電極４をまたいでシールド導体９を設ける。これによ
り、掘り込みが比較的浅くても、マイクロ波と光の実効
屈折率の完全整合を達成できる。本実施例では、駆動電
圧が第１の実施例と同程度に低いため、所望の駆動電圧
を得るための相互作用長Ｌが短くてすむ。従って、その
分だけ光変調の広帯域化を図ることができることにな
る。
第６図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第３実施例であ
り、基板１としてｚカットLiNbO3基板を用いる。ここで
は、２つの光導波路２のうちの一方をバッファ層３を介
して中心電極４の真下に配置し、他方の光導波路２をア
ース電極５の真下に配置する。したがって、バッファ層
３の厚さは、アース電極５の真下およびギャップ10と11
の真下において厚く、アース電極５のうち光導波路２に
対応する部分の真下および中心電極４の真下において薄
い。
り、基板１としてｚカットLiNbO3基板を用いる。ここで
は、２つの光導波路２のうちの一方をバッファ層３を介
して中心電極４の真下に配置し、他方の光導波路２をア
ース電極５の真下に配置する。したがって、バッファ層
３の厚さは、アース電極５の真下およびギャップ10と11
の真下において厚く、アース電極５のうち光導波路２に
対応する部分の真下および中心電極４の真下において薄
い。
この実施例における広帯域化の原理について中心電極
４を例にとって述べる。中心電極４の近傍、つまりバッ
ファ層３が存在するような浅い領域では、深さ方向の電
界強度Eyは中心電極４の幅2Wの中で一定となっておら
ず、電極４のエッジ付近で急峻に強くなる。従って、深
さ方向の電界Eyの強い領域に厚いバッファ層３があれ
ば、マイクロ波実効屈折率を低減する効果があることに
なる。実際には、電極４のエッジ付近の急峻な電界がバ
ッファ層３を感じるように、中心電極４の幅2WをLiNbO3
基板１のうち光導波路２とともに残された部分の幅にほ
ぼ等しいか、あるいはごくわずか広くしておけば、マイ
クロ波実効屈折率の低減効果がある。
４を例にとって述べる。中心電極４の近傍、つまりバッ
ファ層３が存在するような浅い領域では、深さ方向の電
界強度Eyは中心電極４の幅2Wの中で一定となっておら
ず、電極４のエッジ付近で急峻に強くなる。従って、深
さ方向の電界Eyの強い領域に厚いバッファ層３があれ
ば、マイクロ波実効屈折率を低減する効果があることに
なる。実際には、電極４のエッジ付近の急峻な電界がバ
ッファ層３を感じるように、中心電極４の幅2WをLiNbO3
基板１のうち光導波路２とともに残された部分の幅にほ
ぼ等しいか、あるいはごくわずか広くしておけば、マイ
クロ波実効屈折率の低減効果がある。
第７図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第４の実施例で
あり、ここでは第３の実施例の構成に加えて、電極５の
上に、電極４をまたいでシールド導体９を配置する。こ
れにより、基板１の掘り込みが比較的浅くても、マイク
ロ波と光の実効屈折率の完全整合を達成できる。本実施
例では、駆動電圧が第３の実施例と同程度に低いため、
所望の駆動電圧を得るための相互作用長Ｌが短くてす
む。従って、その分だけ光変調の広帯域化を図ることが
できることになる。
あり、ここでは第３の実施例の構成に加えて、電極５の
上に、電極４をまたいでシールド導体９を配置する。こ
れにより、基板１の掘り込みが比較的浅くても、マイク
ロ波と光の実効屈折率の完全整合を達成できる。本実施
例では、駆動電圧が第３の実施例と同程度に低いため、
所望の駆動電圧を得るための相互作用長Ｌが短くてす
む。従って、その分だけ光変調の広帯域化を図ることが
できることになる。
以上では、光導波路２としてマッハツェンダ形光導波
路の場合を例にとって説明したが、本発明はかかる実施
例に限られるものではなく、第３および第４の実施例に
おいて、中心電極４の直下の光導波路２のみを用いた場
合、あるいは第１および第２の実施例において、いずれ
か１本の光導波路２のみを用いた場合には位相変調器を
実現できる。
路の場合を例にとって説明したが、本発明はかかる実施
例に限られるものではなく、第３および第４の実施例に
おいて、中心電極４の直下の光導波路２のみを用いた場
合、あるいは第１および第２の実施例において、いずれ
か１本の光導波路２のみを用いた場合には位相変調器を
実現できる。
これまでの説明では、電極4,5としてコプレーナウェ
ーでガイドの場合について説明したが、非対称コプレー
ナストリップなど、その他の形態の電極でもよい。ま
た、基板２として、ｙカットLiNbO3を用いることもでき
るし、LiNbO3以外の電気光学効果を有するその他の基板
であってもよい。さらに、シールド導体９は、電気壁と
して作用すればよいので、アース電極５に接地させなく
てもスペーサを介して保持してもよいことはもちろんで
ある。
ーでガイドの場合について説明したが、非対称コプレー
ナストリップなど、その他の形態の電極でもよい。ま
た、基板２として、ｙカットLiNbO3を用いることもでき
るし、LiNbO3以外の電気光学効果を有するその他の基板
であってもよい。さらに、シールド導体９は、電気壁と
して作用すればよいので、アース電極５に接地させなく
てもスペーサを介して保持してもよいことはもちろんで
ある。
［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明では、基板のうち、マイ
クロ波電極の少なくとも真近の部分を、掘り込むなどし
てその基板厚を小さくして光導波路を含む基板部分を突
起状となしたことによって、電極の直下に誘電率が低
く、かつ厚さの厚いバッファ層が配置されることとな
る。従って、中心電極とアース電極とを結ぶ電気力線は
誘電率の低い厚いバッッファ層（例えばSiO2の誘電率は
約４）を感じるので、均一にバッファ層が厚い場合と同
様にマイクロ波実効屈折率を低減できる。一方、空気と
バッファ層との界面から光導波路までの深さは、バッフ
ァ層が均一に厚い場合と比較して浅くできる。従って、
本発明によれば、マイクロ波と光との速度整合を確保し
つつ、駆動電圧を低減できる。従って、相互作用長を短
くできるので、広帯域光変調が可能となる。
クロ波電極の少なくとも真近の部分を、掘り込むなどし
てその基板厚を小さくして光導波路を含む基板部分を突
起状となしたことによって、電極の直下に誘電率が低
く、かつ厚さの厚いバッファ層が配置されることとな
る。従って、中心電極とアース電極とを結ぶ電気力線は
誘電率の低い厚いバッッファ層（例えばSiO2の誘電率は
約４）を感じるので、均一にバッファ層が厚い場合と同
様にマイクロ波実効屈折率を低減できる。一方、空気と
バッファ層との界面から光導波路までの深さは、バッフ
ァ層が均一に厚い場合と比較して浅くできる。従って、
本発明によれば、マイクロ波と光との速度整合を確保し
つつ、駆動電圧を低減できる。従って、相互作用長を短
くできるので、広帯域光変調が可能となる。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第１の実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第２図はその掘り込みの深さとマイクロ波実効屈折率お
よび特性インピーダンスとの関係を表す図、 第３図は同じく掘り込みの深さとマイクロ波伝搬損失α
との関係を表す図、 第４図は光導波路の真上のバッファ層の厚みとＶπ・Ｌ
との関係を示す図、 第５図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第２実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第６図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第３実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第７図は（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第４実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第８図（Ａ）および（Ｂ）は従来例を示す、それぞれ、
平面図およびAA′線断面図、 第９図（Ａ）および（Ｂ）は先願例を示す、それぞれ、
平面図およびAA′線断面図、 第10図および第11図は従来例のさらに他の２例を示す断
面図である。 １……基板、 ２……光導波路、 2A……突起部分、 ３……バッファ層、 ４……中心電極、 ５……アース電極、 ６……終端抵抗、 ７……変調用マイクロ波信号給電線、 ８……オーバレイ、 ９……シールド導体、 10,11……ギャップ。
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第２図はその掘り込みの深さとマイクロ波実効屈折率お
よび特性インピーダンスとの関係を表す図、 第３図は同じく掘り込みの深さとマイクロ波伝搬損失α
との関係を表す図、 第４図は光導波路の真上のバッファ層の厚みとＶπ・Ｌ
との関係を示す図、 第５図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第２実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第６図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第３実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第７図は（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第４実施例を示
す、それぞれ、平面図およびAA′線断面図、 第８図（Ａ）および（Ｂ）は従来例を示す、それぞれ、
平面図およびAA′線断面図、 第９図（Ａ）および（Ｂ）は先願例を示す、それぞれ、
平面図およびAA′線断面図、 第10図および第11図は従来例のさらに他の２例を示す断
面図である。 １……基板、 ２……光導波路、 2A……突起部分、 ３……バッファ層、 ４……中心電極、 ５……アース電極、 ６……終端抵抗、 ７……変調用マイクロ波信号給電線、 ８……オーバレイ、 ９……シールド導体、 10,11……ギャップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 一人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 鬼頭 勤 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−8820（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134423（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ Ｖｏｌ．25 Ｎｏ．20 Ｐ．1382 〜Ｐ．1383 昭和63年電子情報通信学会秋季全国大 会 Ｃ−195
Claims (6)
- 【請求項１】少なくとも１本の光導波路を有する基板
と、 該基板の一方の主面上に配置されたバッファ層と、 該バッファ層の上に配置された中心電極およびアース電
極からなるマイクロ波電極とを備えて構成された光変調
素子において、マイクロ波電極の伝搬損失を低減すると
ともに前記マイクロ波電極を伝搬するマイクロ波の実効
屈折率が前記光導波路を伝搬する光の実効屈折率に近く
なり、かつ前記マイクロ波電極の特性インピーダンスに
近くなるように、前記基板のうち前記マイクロ波電極の
近傍の部分の厚さを少なくして前記少なくとも１本の光
導波路を前記基板に形成された突起部分に配置するよう
になして、前記マイクロ波電極の近傍における前記バッ
ファ層の厚さを厚くし、および光とマイクロ波が相互作
用する領域において、前記マイクロ波電極が前記基板に
接触しないように前記マイクロ波電極と前記基板とを配
置したことを特徴とする光変調素子。 - 【請求項２】請求項１記載の光変調素子において、前記
マイクロ波電極と前記光導波路とが相互作用する領域の
近傍に、オーバレイを介して、シールド導体を配置した
ことを特徴とする光変調素子。 - 【請求項３】請求項１または２記載の光変調素子におい
て、前記少なくとも１本の光導波路を前記中心電極と前
記アース電極とのほぼ中間の付近に配置したことを特徴
とする光変調素子。 - 【請求項４】少なくとも１本の光導波路を有する基板
と、 該基板の一方の主面上に配置されたバッファ層と、 該バッファ層の上に配置された中心電極およびアース電
極からなるマイクロ波電極とを備えて構成された光変調
素子において、マイクロ波電極の伝搬損失を低減すると
ともに前記マイクロ波電極を伝搬するマイクロ波の実効
屈折率が前記光導波路を伝搬する光の実効屈折率に近く
なり、かつ前記マイクロ波電極の特性インピーダンスに
近くなるように、前記光導波路が配置された領域及びそ
の周囲を除き、前記基板の厚さを少なくして突起部分を
形成し、前記バッファ層の厚さを前記突起部分の直上以
外で厚くなし、および光とマイクロ波が相互作用する領
域において、前記マイクロ波電極が前記基板に接触しな
いように前記マイクロ波電極と前記基板とを配置したこ
とを特徴とする光変調素子。 - 【請求項５】請求項４記載の光変調素子において、前記
マイクロ波電極と前記光導波路とが相互作用する領域の
近傍に、オーバレイを介して、シールド導体を配置した
ことを特徴とする光変調素子。 - 【請求項６】請求項４または５記載の光変調素子におい
て、前記少なくとも１本の光導波路の１本の光導波路を
前記バッファ層を介して前記中心電極の直下に配置する
とともに、前記中心電極の幅を当該中心電極の直下に配
置された少なくとも１本の光導波路に対応する前記突起
部分の幅にほぼ等しいかあるいはごく僅かに広く定めた
ことを特徴とする光変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022208A JP2612948B2 (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022208A JP2612948B2 (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229214A JPH03229214A (ja) | 1991-10-11 |
| JP2612948B2 true JP2612948B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=12076378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022208A Expired - Lifetime JP2612948B2 (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612948B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2728150B2 (ja) | 1991-03-18 | 1998-03-18 | 日本電信電話株式会社 | 光変調素子 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5790719A (en) * | 1995-11-28 | 1998-08-04 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical control device |
| EP1109054B1 (en) * | 1999-12-15 | 2005-08-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Travelling wave optical modulators and a method for the production thereof |
| JP4443011B2 (ja) * | 2000-07-27 | 2010-03-31 | 日本碍子株式会社 | 進行波型光変調器 |
| US6584240B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-06-24 | Fujitsu Limited | Optical modulator having ridge and associated structure on substrate |
| US6580843B2 (en) | 2001-04-05 | 2003-06-17 | Fujitsu Limited | Optical device |
| US20020154843A1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-24 | Betts Gary E. | Dielectric backfill for optical modulators using ridged substrates |
| EP2006723B1 (en) | 2006-03-31 | 2016-08-17 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Light control element |
| JP4110182B2 (ja) * | 2006-09-30 | 2008-07-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
| CN109164602B (zh) * | 2018-09-29 | 2023-10-27 | 芯思杰技术(深圳)股份有限公司 | 一种具有改进结构的光波导相位调制器芯片 |
| CN109031709A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-18 | 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 | 一种设有定向耦合器的光波导相位调制器芯片 |
| CN109143620A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-04 | 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 | 一种调制带宽大的光波导相位调制器芯片及其制备方法 |
| CN109031708A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-18 | 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 | 一种具有预相位调制功能的光波导相位调制器芯片 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608820A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | Hitachi Ltd | 光導波路の形成方法 |
| JPH0713711B2 (ja) * | 1987-10-02 | 1995-02-15 | 日本電信電話株式会社 | 高速光変調器 |
| JPH0760226B2 (ja) * | 1987-11-20 | 1995-06-28 | 日本電信電話株式会社 | 光変調器 |
-
1990
- 1990-02-02 JP JP2022208A patent/JP2612948B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．２０ Ｐ．１３８２〜Ｐ．１３８３ |
| 昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会 Ｃ−１９５ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2728150B2 (ja) | 1991-03-18 | 1998-03-18 | 日本電信電話株式会社 | 光変調素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03229214A (ja) | 1991-10-11 |
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