JP3019278B2 - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
- Publication number
- JP3019278B2 JP3019278B2 JP1719392A JP1719392A JP3019278B2 JP 3019278 B2 JP3019278 B2 JP 3019278B2 JP 1719392 A JP1719392 A JP 1719392A JP 1719392 A JP1719392 A JP 1719392A JP 3019278 B2 JP3019278 B2 JP 3019278B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- waveguide
- substrate
- signal
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に使用される光
変調器、光スイッチなどの導波路型光デバイス、特に超
高速、長距離通信用に適する導波路型光デバイスに関す
る。
変調器、光スイッチなどの導波路型光デバイス、特に超
高速、長距離通信用に適する導波路型光デバイスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】LiNbO3やLiTaO3基板などの電気光学結晶
を用いた導波路型光デバイスは、これら結晶基板表面に
Tiなどの金属を所望の形に成膜した後、熱拡散を行なっ
たり、安息香酸などの酸性溶液中に浸漬してプロトン交
換することによって導波路を形成し、その近傍に電極を
形成することによって構成される。
を用いた導波路型光デバイスは、これら結晶基板表面に
Tiなどの金属を所望の形に成膜した後、熱拡散を行なっ
たり、安息香酸などの酸性溶液中に浸漬してプロトン交
換することによって導波路を形成し、その近傍に電極を
形成することによって構成される。
【０００３】図７はＺカットLiNbO3基板を用いて光変調
器を構成した例であり、 (a)は平面図、 (b)は (a)図に
おけるｂ−ｂ断面図である。LiNbO3基板1z上に、光の導
波路2i、Yi、2a、2b、Yo、2oと同じ形状にTiをパターニ
ングした状態で、1050℃で７〜10時間加熱し熱拡散させ
ることにより、屈折率の高い導波路2i、Yi、2a、2b、Y
o、2oが形成される。ここに、2iは入射路、2oは出射
路、Yi、YoはＹ分岐路、2a、2bは平行導波路である。
器を構成した例であり、 (a)は平面図、 (b)は (a)図に
おけるｂ−ｂ断面図である。LiNbO3基板1z上に、光の導
波路2i、Yi、2a、2b、Yo、2oと同じ形状にTiをパターニ
ングした状態で、1050℃で７〜10時間加熱し熱拡散させ
ることにより、屈折率の高い導波路2i、Yi、2a、2b、Y
o、2oが形成される。ここに、2iは入射路、2oは出射
路、Yi、YoはＹ分岐路、2a、2bは平行導波路である。
【０００４】ＺカットのLiNbO3基板1zを用いる場合は、
Ｚ方向に強い電界が必要なため、平行導波路2a、2bの真
上にアース電極3eと信号電極3sをパターニングするが、
平行導波路2a、2bを通過する光が電極3e、3sに吸収され
るのを防止するために、各導波路2i、Yi、2a、2b、Yo、
2o上に透明なバッファ層４としてSiO2を０.2〜１μｍ厚
に成膜した後、その上に３〜20μｍ厚のAu電極3e、3sが
形成される。
Ｚ方向に強い電界が必要なため、平行導波路2a、2bの真
上にアース電極3eと信号電極3sをパターニングするが、
平行導波路2a、2bを通過する光が電極3e、3sに吸収され
るのを防止するために、各導波路2i、Yi、2a、2b、Yo、
2o上に透明なバッファ層４としてSiO2を０.2〜１μｍ厚
に成膜した後、その上に３〜20μｍ厚のAu電極3e、3sが
形成される。
【０００５】図８はＸカットのLiNbO3基板1xを用いた光
変調器の断面図であり、Ｚ方向の電界を利用するため、
平行導波路2a、2bの存在しない領域にアース電極3e、信
号電極3s、3sが形成され、各電極で光導波路2a、2bを挟
んだ形状になっている。したがって、この場合は、バッ
ファ層は不必要である。なお、Ｙカット基板の場合も同
様である。
変調器の断面図であり、Ｚ方向の電界を利用するため、
平行導波路2a、2bの存在しない領域にアース電極3e、信
号電極3s、3sが形成され、各電極で光導波路2a、2bを挟
んだ形状になっている。したがって、この場合は、バッ
ファ層は不必要である。なお、Ｙカット基板の場合も同
様である。
【０００６】光変調器を駆動するには、図７(a) に示す
ように、信号電極3sとアース電極3eの終端を抵抗Ｒで接
続して進行波電極とし、一端から数ＧHz〜１00ＧHzとい
ったマイクロ波の入力信号Ｖを印加して、両電極3e、3s
間に電界５を発生させると、平行導波路2a、2bの屈折率
が＋Δｎ、−Δｎのように変化するため、波長λの入力
光が入力信号Ｖによってオン・オフ変調された状態で、
導波路2oから出射する。
ように、信号電極3sとアース電極3eの終端を抵抗Ｒで接
続して進行波電極とし、一端から数ＧHz〜１00ＧHzとい
ったマイクロ波の入力信号Ｖを印加して、両電極3e、3s
間に電界５を発生させると、平行導波路2a、2bの屈折率
が＋Δｎ、−Δｎのように変化するため、波長λの入力
光が入力信号Ｖによってオン・オフ変調された状態で、
導波路2oから出射する。
【０００７】図９はこのようなマッハツェンダ型の光変
調器における従来の電極構造を示す平面図と断面図であ
り、信号電極が単一の入出力アース補償型の例である。
(a)は図７に示すように、アース電極3eを囲むように細
い信号電極3sがパターニングされている。これに対し図
９(b) に示すように、信号電極3sの内外両側にアース電
極3e、3eをパターニングした電極構造も提案されてい
る。
調器における従来の電極構造を示す平面図と断面図であ
り、信号電極が単一の入出力アース補償型の例である。
(a)は図７に示すように、アース電極3eを囲むように細
い信号電極3sがパターニングされている。これに対し図
９(b) に示すように、信号電極3sの内外両側にアース電
極3e、3eをパターニングした電極構造も提案されてい
る。
【０００８】以上は信号電極が単一の電極形状であるの
に対し、図10は入出力側のＹ分岐導波路Yi−Yo間の平行
導波路2a、2bごとに細い信号電極3s、3sを有する二電極
型の例を示す平面図と断面図である。すなわち、図10は
(a)、 (b)ともに、平行導波路2a、2bごとに細い信号電
極3s、3sが形成され、上下対称形状になっているため、
平行導波路2aと2bを独立して制御することで、より複雑
な光変調が可能である。
に対し、図10は入出力側のＹ分岐導波路Yi−Yo間の平行
導波路2a、2bごとに細い信号電極3s、3sを有する二電極
型の例を示す平面図と断面図である。すなわち、図10は
(a)、 (b)ともに、平行導波路2a、2bごとに細い信号電
極3s、3sが形成され、上下対称形状になっているため、
平行導波路2aと2bを独立して制御することで、より複雑
な光変調が可能である。
【０００９】ところで、 (a)の電極構造では、二つの信
号電極3s、3s間で電気的干渉が生じるため、 (b)図のよ
うに信号電極3s、3s間にアース電極3eを形成すること
で、信号電極間の電気的干渉を軽減可能とすることが提
案されている。
号電極3s、3s間で電気的干渉が生じるため、 (b)図のよ
うに信号電極3s、3s間にアース電極3eを形成すること
で、信号電極間の電気的干渉を軽減可能とすることが提
案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２本の
信号電極3s、3s間にアース電極3eを設けることによっ
て、 (b)の断面図からも明らかなように、信号電極3sが
内外のアース電極3eと3eとで挟まれているため、アース
電極3eと信号電極3s間の静電容量が左右２か所で発生し
て電気容量が大きくなり、特性インピーダンスを低下さ
せるといった問題が生じる。
信号電極3s、3s間にアース電極3eを設けることによっ
て、 (b)の断面図からも明らかなように、信号電極3sが
内外のアース電極3eと3eとで挟まれているため、アース
電極3eと信号電極3s間の静電容量が左右２か所で発生し
て電気容量が大きくなり、特性インピーダンスを低下さ
せるといった問題が生じる。
【００１１】図11から明らかなように、特性インピーダ
ンスを汎用の50Ω系とするには、信号電極3sと両側のア
ース電極3e、3eの間隔Ｇを40μｍ以上にしなければなら
ない。しかしながら、このように電極間隔を大きくする
と、電極間の電界が弱くなるので、印加信号Ｖを大きく
しなければならない。
ンスを汎用の50Ω系とするには、信号電極3sと両側のア
ース電極3e、3eの間隔Ｇを40μｍ以上にしなければなら
ない。しかしながら、このように電極間隔を大きくする
と、電極間の電界が弱くなるので、印加信号Ｖを大きく
しなければならない。
【００１２】また、図３に破線で示すように、共振によ
ってマイクロ波の透過特性が低下する領域を避けて、10
ＧHz以下で幅が１mm以下の基板とすれば、共振の影響を
受けないが、幅が１mm以上といった比較的大形の基板を
用いる場合は、周波数が高くなると、破線で示すように
共振によるスパイク状の落ち込みが発生し、マイクロ波
の透過特性が低下していく。
ってマイクロ波の透過特性が低下する領域を避けて、10
ＧHz以下で幅が１mm以下の基板とすれば、共振の影響を
受けないが、幅が１mm以上といった比較的大形の基板を
用いる場合は、周波数が高くなると、破線で示すように
共振によるスパイク状の落ち込みが発生し、マイクロ波
の透過特性が低下していく。
【００１３】一方、単一信号電極型の導波路型光デバイ
スにおいて特性向上を図るには、図９ (b)のように信号
電極3sの全長を両側から囲むようにアース電極3e、3eを
形成しなければならず、電極形状が複雑になる。
スにおいて特性向上を図るには、図９ (b)のように信号
電極3sの全長を両側から囲むようにアース電極3e、3eを
形成しなければならず、電極形状が複雑になる。
【００１４】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、静電容量の増大を抑制して特性インピーダンス
の低下を防止でき、しかもマイクロ波の伝播損失を低減
して透過特性を改善でき、電極形状も簡単な導波路型光
デバイスを実現することにある。
着目し、静電容量の増大を抑制して特性インピーダンス
の低下を防止でき、しかもマイクロ波の伝播損失を低減
して透過特性を改善でき、電極形状も簡単な導波路型光
デバイスを実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１及び図２は本発明に
よる導波路型光デバイスの基本原理を説明するもので図
１はその平面図と断面図、図２はその平面図である。図
１(a)(c)は単一電極型、図１(b) 及び図２は二電極型で
ある。いずれの導波路型光デバイスも、電気光学効果を
有する基板に、例えばマッハツェンダ型などの光導波路
が形成され、該光導波路を通過する光を制御する進行波
電極が該基板上に形成されている。そして、光導波路を
通過する光を制御する信号電極3sを有し、該信号電極3s
の端子６が、該信号電極3s、3sに対し角度をなして引き
出されている。すなわち、図１(a) の単一電極型の導波
路型光デバイスと図１(b) 及び図２の二電極型の導波路
型光デバイスでは、いずれもアース電極3eを、信号電極
3sおよび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の外側の
みに配設し、信号電極3sの内側にアース電極を有してお
らず、そのうち図１(b) 及び図２の二電極型の導波路型
光デバイスでは、単一の共通のアース電極3eの両側に、
信号電極3s、3sが形成されている。図１(c)の単一電極
型の導波路型光デバイスでは、アース電極3eを、信号電
極3sおよび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の内側
と外側に配設している。
よる導波路型光デバイスの基本原理を説明するもので図
１はその平面図と断面図、図２はその平面図である。図
１(a)(c)は単一電極型、図１(b) 及び図２は二電極型で
ある。いずれの導波路型光デバイスも、電気光学効果を
有する基板に、例えばマッハツェンダ型などの光導波路
が形成され、該光導波路を通過する光を制御する進行波
電極が該基板上に形成されている。そして、光導波路を
通過する光を制御する信号電極3sを有し、該信号電極3s
の端子６が、該信号電極3s、3sに対し角度をなして引き
出されている。すなわち、図１(a) の単一電極型の導波
路型光デバイスと図１(b) 及び図２の二電極型の導波路
型光デバイスでは、いずれもアース電極3eを、信号電極
3sおよび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の外側の
みに配設し、信号電極3sの内側にアース電極を有してお
らず、そのうち図１(b) 及び図２の二電極型の導波路型
光デバイスでは、単一の共通のアース電極3eの両側に、
信号電極3s、3sが形成されている。図１(c)の単一電極
型の導波路型光デバイスでは、アース電極3eを、信号電
極3sおよび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の内側
と外側に配設している。
【００１６】
【００１７】
【００１８】請求項１の発明は、このような電極形状に
おいて、図１(c)のように、電気光学効果を有する基板
１と、該基板１上に構成された光導波路と、該光導波路
に平行して設けられて該光導波路を通過する光を制御す
る部分と、該光を制御する部分に信号を供給するため該
基板側面まで曲げた部分とを有する信号電極3sと、該信
号電極3sの曲げた部分の弧の外側のみに配置された第１
のアース電極3e、3sと、該信号電極3sの該光を制御する
部分に対応し該信号電極の曲げた部分の弧の内側に配置
された第２のアース電極3eと、を設けたものである。
おいて、図１(c)のように、電気光学効果を有する基板
１と、該基板１上に構成された光導波路と、該光導波路
に平行して設けられて該光導波路を通過する光を制御す
る部分と、該光を制御する部分に信号を供給するため該
基板側面まで曲げた部分とを有する信号電極3sと、該信
号電極3sの曲げた部分の弧の外側のみに配置された第１
のアース電極3e、3sと、該信号電極3sの該光を制御する
部分に対応し該信号電極の曲げた部分の弧の内側に配置
された第２のアース電極3eと、を設けたものである。
【００１９】請求項２の発明は、前記の光導波路をマッ
ハツェンダ型にしたものである。
ハツェンダ型にしたものである。
【００２０】請求項３の発明は、前記各請求項における
基板が、Ｘカットの基板の場合、前記の信号電極および
アース電極は、マッハツェンダ型導波路の真上に形成さ
れ、ＺカットやＹカットなどの場合は、マッハツェンダ
型導波路を挟むように形成される。
基板が、Ｘカットの基板の場合、前記の信号電極および
アース電極は、マッハツェンダ型導波路の真上に形成さ
れ、ＺカットやＹカットなどの場合は、マッハツェンダ
型導波路を挟むように形成される。
【００２１】請求項４の発明は、前記各請求項における
導波路型光デバイスにおいて、前記の導波路および各電
極を形成する基板を、幅１mm以上、厚さ0.5mm 以上とし
たものである。
導波路型光デバイスにおいて、前記の導波路および各電
極を形成する基板を、幅１mm以上、厚さ0.5mm 以上とし
たものである。
【００２２】請求項５の発明は、例えば図１(b) の断面
図に示すように、前記の導波路および電極を形成する基
板の裏面にもアース電極を形成したものである。
図に示すように、前記の導波路および電極を形成する基
板の裏面にもアース電極を形成したものである。
【００２３】
【作用】特性インピーダンスと駆動電圧の関係を満足さ
せるためには、基板上の信号電極の一方の側面にのみア
ース電極を設ける構成により達成できる。しかしなが
ら、従来のように信号電極の曲がり方向に対して、内側
のみにアース電極を設けたのでは、共振によるスパイク
の落ち込みの改善はできないことが実験で証明されてい
る（図３参照）。一方、単一電極型、二電極型を問わ
ず、図１(a)(b)のようにアース電極3eを、信号電極3sお
よび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の外側のみに
配設すれば、導波路型光デバイスとしての特性を向上で
きる。
せるためには、基板上の信号電極の一方の側面にのみア
ース電極を設ける構成により達成できる。しかしなが
ら、従来のように信号電極の曲がり方向に対して、内側
のみにアース電極を設けたのでは、共振によるスパイク
の落ち込みの改善はできないことが実験で証明されてい
る（図３参照）。一方、単一電極型、二電極型を問わ
ず、図１(a)(b)のようにアース電極3eを、信号電極3sお
よび信号電極3sと端子部６間の曲がり部７の外側のみに
配設すれば、導波路型光デバイスとしての特性を向上で
きる。
【００２４】例えば、二電極型の導波路型光デバイスに
おいて、アース電極3eを、信号電極3sおよび該信号電極
3sと端子部６間の曲がり部７の外側のみに配設すると、
信号電極3sの内側にはアース電極が存在しないため、従
来のような二つのアース電極間に信号電極3sを挟むこと
により静電容量が増大し、特性インピーダンスが低下す
るといった問題が解消される。また、基板寸法が１mm以
上といった比較的大形の素子においても、共振による透
過特性の落ち込みが解消される。
おいて、アース電極3eを、信号電極3sおよび該信号電極
3sと端子部６間の曲がり部７の外側のみに配設すると、
信号電極3sの内側にはアース電極が存在しないため、従
来のような二つのアース電極間に信号電極3sを挟むこと
により静電容量が増大し、特性インピーダンスが低下す
るといった問題が解消される。また、基板寸法が１mm以
上といった比較的大形の素子においても、共振による透
過特性の落ち込みが解消される。
【００２５】ここで、更に問題となる点を考えると、特
性インピーダンスと駆動電圧の条件については、光導波
路上に配置されている信号電極の部分が支配的で、曲が
り部分や端子部分は支配的ではない。従って、信号電極
の曲がり部の外側にあるアース電極が、共振によるスパ
イクの落ち込み防止に寄与していることが分かる。従っ
て、請求項１のように、単一電極型の導波路型光デバイ
スにおいて、第１のアース電極3e、3sにより信号電極3s
の曲がり部の弧の外側のみをカバーし、信号電極3sの光
変調を行う部分の内側に第２のアース電極3eを設ける構
成としても、従来のような二つのアース電極間に信号電
極3sを挟むことにより静電容量が増大し、特性インピー
ダンスが低下するといった問題が解消され、また基板寸
法が１mm以上といった比較的大形の素子においても、共
振による透過特性の落ち込みを解消することができる。
性インピーダンスと駆動電圧の条件については、光導波
路上に配置されている信号電極の部分が支配的で、曲が
り部分や端子部分は支配的ではない。従って、信号電極
の曲がり部の外側にあるアース電極が、共振によるスパ
イクの落ち込み防止に寄与していることが分かる。従っ
て、請求項１のように、単一電極型の導波路型光デバイ
スにおいて、第１のアース電極3e、3sにより信号電極3s
の曲がり部の弧の外側のみをカバーし、信号電極3sの光
変調を行う部分の内側に第２のアース電極3eを設ける構
成としても、従来のような二つのアース電極間に信号電
極3sを挟むことにより静電容量が増大し、特性インピー
ダンスが低下するといった問題が解消され、また基板寸
法が１mm以上といった比較的大形の素子においても、共
振による透過特性の落ち込みを解消することができる。
【００２６】すなわち、信号電極3sの平行導波路2a、2b
と平行な部分のみが光変調器として機能するのであっ
て、曲がり部７や端子部６は光変調に影響しないため、
信号電極3sの両側にアース電極3e、3eを配設しても、特
性インピーダンス等に悪影響を与えることはない。
と平行な部分のみが光変調器として機能するのであっ
て、曲がり部７や端子部６は光変調に影響しないため、
信号電極3sの両側にアース電極3e、3eを配設しても、特
性インピーダンス等に悪影響を与えることはない。
【００２７】請求項２のように、光導波路をマッハツェ
ンダ型とすることにより、マッハツェンダ型光導波路の
特長を生かし、効率の良い光変調器を実現できる。
ンダ型とすることにより、マッハツェンダ型光導波路の
特長を生かし、効率の良い光変調器を実現できる。
【００２８】請求項３のように、基板がＸカットの基板
の場合、信号電極3sおよびアース電極3eを、マッハツェ
ンダ型導波路の真上に形成し、ＺカットやＹカットなど
の場合は、マッハツェンダ型導波路を挟むように形成す
ることにより、各種の基板に対応できる。
の場合、信号電極3sおよびアース電極3eを、マッハツェ
ンダ型導波路の真上に形成し、ＺカットやＹカットなど
の場合は、マッハツェンダ型導波路を挟むように形成す
ることにより、各種の基板に対応できる。
【００２９】平行導波路2a、2bおよび各電極3s、3eを形
成する基板を充分小型にできる場合は、共振によるマイ
クロ波の透過特性の低下の問題は比較的小さいが、本発
明によれば、請求項４のように幅１mm以上、厚さ0.5mm
以上の大形の基板においても、共振を抑制し、透過特性
を改善できる。
成する基板を充分小型にできる場合は、共振によるマイ
クロ波の透過特性の低下の問題は比較的小さいが、本発
明によれば、請求項４のように幅１mm以上、厚さ0.5mm
以上の大形の基板においても、共振を抑制し、透過特性
を改善できる。
【００３０】請求項５のように、平行導波路2a、2bおよ
び電極3sを形成する基板の裏面にもアース電極3eを形成
することにより、光応答特性がさらに改善される。
び電極3sを形成する基板の裏面にもアース電極3eを形成
することにより、光応答特性がさらに改善される。
【００３１】
【実施例】次に本発明による導波路型光デバイスが実際
上どのように具体化されるかを実施例で説明する。図６
は信号電極3sの内側に第２のアース電極3eを有する単一
電極型の光変調器に実施した例の平面図である。信号電
極3sの外側の第１のアース電極3e、3eを、信号電極3sと
端子部６との曲がり部７のみの外側に設けている。この
場合、信号電極側は、８のように徐々に細くするのがよ
い。
上どのように具体化されるかを実施例で説明する。図６
は信号電極3sの内側に第２のアース電極3eを有する単一
電極型の光変調器に実施した例の平面図である。信号電
極3sの外側の第１のアース電極3e、3eを、信号電極3sと
端子部６との曲がり部７のみの外側に設けている。この
場合、信号電極側は、８のように徐々に細くするのがよ
い。
【００３２】この実施例の光変調器は、本発明の基本原
理で説明した図２の二電極型の光変調器のものと同等の
特性インピーダンスの低減防止効果や共振によるスパイ
クの落ち込み防止効果が得られた。したがって、ここで
は二電極型の光変調器の試験例を用いて説明する。図２
の二電極型の光変調器は、２本の平打導波路2a、2bに対
応して２本の信号電極3s、3sが形成されている。すなわ
ち、幅２mm、厚さ１mmのＺカットLiNbO3基板に、Tiを95
0 Åの厚さに成膜し、1000℃で８時間加熱処理して熱拡
散を行ない、Ｙ分岐路を有するマッハツェンダ型の導波
路を形成した。そして、アース電極3eの幅を１mm、電極
長を50mm、信号電極3s、3sの幅をそれぞれ５μｍ、アー
ス電極3eとの隙間を15μｍとした。さらに、電極厚さを
20μｍ、バッファ層厚を1.2μｍとし、光とマイクロ波
との速度が整合する条件とした。
理で説明した図２の二電極型の光変調器のものと同等の
特性インピーダンスの低減防止効果や共振によるスパイ
クの落ち込み防止効果が得られた。したがって、ここで
は二電極型の光変調器の試験例を用いて説明する。図２
の二電極型の光変調器は、２本の平打導波路2a、2bに対
応して２本の信号電極3s、3sが形成されている。すなわ
ち、幅２mm、厚さ１mmのＺカットLiNbO3基板に、Tiを95
0 Åの厚さに成膜し、1000℃で８時間加熱処理して熱拡
散を行ない、Ｙ分岐路を有するマッハツェンダ型の導波
路を形成した。そして、アース電極3eの幅を１mm、電極
長を50mm、信号電極3s、3sの幅をそれぞれ５μｍ、アー
ス電極3eとの隙間を15μｍとした。さらに、電極厚さを
20μｍ、バッファ層厚を1.2μｍとし、光とマイクロ波
との速度が整合する条件とした。
【００３３】この試験例の光変調器において、動作電圧
は、波長1.55μｍの半導体レーザ光に対して単一電極を
動作させた場合が3.2Vであり、相補信号で動作させた場
合は、1.6Vであった。
は、波長1.55μｍの半導体レーザ光に対して単一電極を
動作させた場合が3.2Vであり、相補信号で動作させた場
合は、1.6Vであった。
【００３４】特性インピーダンスは50Ωにでき、11ＧHz
以下ではマイクロ波の反射は−18dB以下であった。二つ
の信号電極3s、3sおよび曲がり部７の外側にアース電極
3eを設け、内側にはアース電極を有しない構成とするこ
とで、電極間の静電容量を小さくして、特性インピーダ
ンスの低減を防止できた。
以下ではマイクロ波の反射は−18dB以下であった。二つ
の信号電極3s、3sおよび曲がり部７の外側にアース電極
3eを設け、内側にはアース電極を有しない構成とするこ
とで、電極間の静電容量を小さくして、特性インピーダ
ンスの低減を防止できた。
【００３５】図３はマイクロ波の透過特性を示す図であ
り、実線は本発明の前記試験例における測定結果であ
る。試験例のように幅２mm、厚さ１mmといった大形の基
板の場合でも、破線で示すような共振によるスパイク状
の落ち込みが皆無となり、基板断面方向へのマイク波の
共振が解消され、高周波用電極として適していることが
確認された。
り、実線は本発明の前記試験例における測定結果であ
る。試験例のように幅２mm、厚さ１mmといった大形の基
板の場合でも、破線で示すような共振によるスパイク状
の落ち込みが皆無となり、基板断面方向へのマイク波の
共振が解消され、高周波用電極として適していることが
確認された。
【００３６】図４は光応答特性を比較する図であり、実
線は本発明の前記試験例における測定結果である。すな
わち、従来の二電極型光変調器の場合は、破線で示すよ
うに10ＧHz以上で急激に悪化したのに対し、試験例の場
合は、実線で示すように、20ＧHzまでフラットに延びて
おり、３dB帯域は16ＧHzであった。この結果から、光と
マイクロ波の速度整合がほぼ取れていると考えられる。
線は本発明の前記試験例における測定結果である。すな
わち、従来の二電極型光変調器の場合は、破線で示すよ
うに10ＧHz以上で急激に悪化したのに対し、試験例の場
合は、実線で示すように、20ＧHzまでフラットに延びて
おり、３dB帯域は16ＧHzであった。この結果から、光と
マイクロ波の速度整合がほぼ取れていると考えられる。
【００３７】図５は信号電極間の電気的干渉を測定した
結果であり、−18dB以下と良好であり、中央にアース電
極3eを設けたことによる効果が確認できた。また、図10
(b)における信号電極3sの内側のアース電極3eを除去し
ても、電極間の電気的干渉などの問題が発生することは
ない。
結果であり、−18dB以下と良好であり、中央にアース電
極3eを設けたことによる効果が確認できた。また、図10
(b)における信号電極3sの内側のアース電極3eを除去し
ても、電極間の電気的干渉などの問題が発生することは
ない。
【００３８】
【００３９】図２の試験例の場合も、また図６のような
実施例の場合も、基板の裏面にも全面にアース電極を設
けると、光応答待性がさらに改善されることが確認され
た。
実施例の場合も、基板の裏面にも全面にアース電極を設
けると、光応答待性がさらに改善されることが確認され
た。
【００４０】
【００４１】
【００４２】請求項１のように、単一電極型の導波路型
光デバイスにおいて、第１のアース電極3e、3eにより信
号電極3sの曲がり部の弧の外側のみをカバーし、信号電
極3sの光変調を行う 部分の内側に第２のアース電極3e
を設ける構成とすることにより、静電容量が増大し、特
性インピーダンスが低下するといった問題が解消され
る。しかも、基板寸法が１mm以上といった比較的大形の
素子においても、共振による透過特性の落ち込みが解消
される。
光デバイスにおいて、第１のアース電極3e、3eにより信
号電極3sの曲がり部の弧の外側のみをカバーし、信号電
極3sの光変調を行う 部分の内側に第２のアース電極3e
を設ける構成とすることにより、静電容量が増大し、特
性インピーダンスが低下するといった問題が解消され
る。しかも、基板寸法が１mm以上といった比較的大形の
素子においても、共振による透過特性の落ち込みが解消
される。
【００４３】請求項２のように、光導波路をマッハツェ
ンダ型とすることにより、効率の良い光変調器を実現で
きる。
ンダ型とすることにより、効率の良い光変調器を実現で
きる。
【００４４】請求項３のように、基板がＸカットの基板
の場合、信号電極3sおよびアース電極3eを、マッハツェ
ンダ型導波路の真上に形成し、ＺカットやＹカットなど
の場合は、マッハツェンダ型導波路を挟むように形成す
ることにより、各種の基板に対応できる。
の場合、信号電極3sおよびアース電極3eを、マッハツェ
ンダ型導波路の真上に形成し、ＺカットやＹカットなど
の場合は、マッハツェンダ型導波路を挟むように形成す
ることにより、各種の基板に対応できる。
【００４５】本発明によれば、請求項４のように、幅１
mm以上、厚さ0.5mm以上の大形の基板においても、特性
インピーダンスやマイクロ波の透過特性などの問題を確
実に解消できる。
mm以上、厚さ0.5mm以上の大形の基板においても、特性
インピーダンスやマイクロ波の透過特性などの問題を確
実に解消できる。
【００４６】また、請求項５のように、平行導波路2a、
2bおよび電極3sを形成する基板の裏面にもアース電極3e
を形成することにより、光応答特性がさらに改善され
る。
2bおよび電極3sを形成する基板の裏面にもアース電極3e
を形成することにより、光応答特性がさらに改善され
る。
【図１】本発明による導波路型光デバイスの基本原理を
説明する平面図と断面図である。
説明する平面図と断面図である。
【図２】本発明による導波路型光デバイスの基本原理を
説明する平面図である。
説明する平面図である。
【図３】試験例の光変調器におけるマイクロ波の透過特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図４】試験例の光変調器における光応答特性の測定結
果である。
果である。
【図５】試験例の光変調器における電極間の電気的干渉
を測定した結果である。
を測定した結果である。
【図６】本発明の実施例（単一電極型）を示す平面図で
ある。
ある。
【図７】従来の光変調器（Ｚカット基板）を示す平面図
と断面図である。
と断面図である。
【図８】従来の光変調器（Ｘカット基板）を示す断面図
である。
である。
【図９】単一電極型光変調器における従来の電極形状を
示す平面図と断面図である。
示す平面図と断面図である。
【図１０】二電極型光変調器における従来の電極形状を
示す平面画と断面図である。
示す平面画と断面図である。
【図１１】従来の二電極構造における電極間隔を示す図
である。
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−184014（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−83025（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/035 G02F 1/29 - 1/313 G02B 6/12 - 6/14
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、 該基板上に構成された光導波路と、 該光導波路に平行して設けられて該光導波路を通過する
光を制御する部分と、該光を制御する部分に信号を供給
するため該基板側面まで曲げた部分とを有する信号電極
と、 該信号電極の曲げた部分の弧の外側のみに配置された第
１のアース電極と、 該信号電極の該光を制御する部分に対応し該信号電極の
曲げた部分の弧の内側に配置された第２のアース電極
と、 を設けた ことを特徴とする導波路型光デバイス。 - 【請求項２】 前記の光導波路がマッハツェンダ型であ
ることを特徴とする請求項１記載の導波路型光デバイ
ス。 - 【請求項３】 前記の基板がＸカットの基板の場合、前
記の信号電極およびアース電極は、マッハツェンダ型導
波路の真上に形成され、ＺカットやＹカットなどの場合
は、マッハツェンダ型導波路を挟むように形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の導波路型光
デバイス。 - 【請求項４】 前記の導波路および電極を形成する基板
は、幅が１mm以上、厚さが0.5mm 以上であることを特徴
とする請求項１、２または３記載の導波路型光デバイ
ス。 - 【請求項５】 前記の導波路および電極を形成する基板
の裏面にもアース電極が形成されていることを特徴とす
る請求項１、２、３または４記載の導波路型光デバイ
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1719392A JP3019278B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 導波路型光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1719392A JP3019278B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 導波路型光デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05210072A JPH05210072A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3019278B2 true JP3019278B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=11937103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1719392A Expired - Lifetime JP3019278B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 導波路型光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019278B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6381379B1 (en) | 2000-02-10 | 2002-04-30 | Codeon Corporation | Optical modulator having coplanar electrodes for controlling chirp |
| US6980706B2 (en) | 2003-03-24 | 2005-12-27 | Fujitsu Limited | Waveguide optical modulator |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP1719392A patent/JP3019278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05210072A (ja) | 1993-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7088875B2 (en) | Optical modulator | |
| US7058241B2 (en) | Optical modulator | |
| US8600197B2 (en) | Optical control device | |
| US7912326B2 (en) | Optical control device | |
| US20100034496A1 (en) | Optical control device | |
| JPH05196902A (ja) | 進行波光変調器 | |
| JP3088988B2 (ja) | 進行波型光変調器及び光変調方法 | |
| JPH07234391A (ja) | 光制御デバイス | |
| JPH1090638A (ja) | 光制御素子 | |
| JP2806425B2 (ja) | 導波型光デバイス | |
| JP2000267056A (ja) | 導波路型光デバイス | |
| US6950218B2 (en) | Optical modulator | |
| JP3995537B2 (ja) | 光変調器 | |
| JP3019278B2 (ja) | 導波路型光デバイス | |
| JPH08166566A (ja) | 光制御デバイス | |
| US7289686B2 (en) | Optical modulator | |
| JPH0713711B2 (ja) | 高速光変調器 | |
| JP7155848B2 (ja) | 光導波路素子および光変調器 | |
| JPH05264937A (ja) | 光制御デバイス | |
| JPH05158003A (ja) | 超広帯域光変調器 | |
| JP2564999B2 (ja) | 光変調器 | |
| JP2000275455A (ja) | 光導波路素子 | |
| JP2692715B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JP2758540B2 (ja) | 光変調素子及びそれを用いた光変調装置 | |
| JPH1054961A (ja) | 光制御デバイスおよび光制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |