JP3043614B2 - 導波路型光デバイス - Google Patents
導波路型光デバイスInfo
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- 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
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- G02F1/2255—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 by interference in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic component in an electric waveguide structure
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速光通信、光ス
イッチングネットワーク、光情報処理、光画像処理等の
各種システムにおいて用いられる導波路型光変調器又は
導波路型光スイッチ等の導波路型光デバイスに関する。
イッチングネットワーク、光情報処理、光画像処理等の
各種システムにおいて用いられる導波路型光変調器又は
導波路型光スイッチ等の導波路型光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】導波路型光変調器および導波路型光スイ
ッチは、高速光通信、光スイッチングネットワーク、光
情報処理、光画像処理など、各種システムの実現におい
て非常に重要な要素となるものである。導波路型光変調
器は、さまざまな製造方法によって、数種の興味ある基
板に形成される。しかしながら、導波路型光デバイスの
研究の大半は、ＬｉＮｂＯ３や半導体（たとえばＧａＡ
ｓ系の）基板に関するものである。ＬｉＮｂＯ３へのチ
タンの内拡散法によれば、良好な電気光学特性を備えた
低損失ストリップ状導波路を基板に形成するため便利で
比較的簡単な方法が得られる。導波路型光変調器の重要
なパラメータは、駆動電力（あるいは駆動電圧）、変調
帯域幅、及び挿入損失である。これらのパラメータのう
ち、変調帯域幅と駆動電圧とはトレード・オフの関係に
ある。すなわち、広い変調帯域幅と低い駆動電圧とに対
する要請を同時に満足することは困難である。そこで、
導波路型光変調器の研究は、このトレード・オフの関係
を最適化することに集中している。
ッチは、高速光通信、光スイッチングネットワーク、光
情報処理、光画像処理など、各種システムの実現におい
て非常に重要な要素となるものである。導波路型光変調
器は、さまざまな製造方法によって、数種の興味ある基
板に形成される。しかしながら、導波路型光デバイスの
研究の大半は、ＬｉＮｂＯ３や半導体（たとえばＧａＡ
ｓ系の）基板に関するものである。ＬｉＮｂＯ３へのチ
タンの内拡散法によれば、良好な電気光学特性を備えた
低損失ストリップ状導波路を基板に形成するため便利で
比較的簡単な方法が得られる。導波路型光変調器の重要
なパラメータは、駆動電力（あるいは駆動電圧）、変調
帯域幅、及び挿入損失である。これらのパラメータのう
ち、変調帯域幅と駆動電圧とはトレード・オフの関係に
ある。すなわち、広い変調帯域幅と低い駆動電圧とに対
する要請を同時に満足することは困難である。そこで、
導波路型光変調器の研究は、このトレード・オフの関係
を最適化することに集中している。
【０００３】導波路型光変調器の帯域幅は、おもに、電
極の種類・材料・配置と、基板の誘電率に依存する。広
帯域の用途には、進行波電極が広く用いられている。そ
の概念は、電極を駆動伝送線路の延長として構成するこ
とである。そのため、電極の特性インピーダンスは、電
源およびケーブルの特性インピーダンスと同じでなくて
はならない。この場合の変調速度は、光波およびマイク
ロ波の走行時間（または位相速度または有効屈折率）の
差により制限される。用い得る進行波電極構造として、
1)非対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓ
ｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ（ＡＳＬ））型または非対称平面ス
トリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｐｌａｎａｒ
Ｓｔｒｉｐ（ＡＣＰＳ））型電極構造、2)平面導波（Ｃ
ｏｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ（ＣＰＷ））型
電極構造の２種類がある。
極の種類・材料・配置と、基板の誘電率に依存する。広
帯域の用途には、進行波電極が広く用いられている。そ
の概念は、電極を駆動伝送線路の延長として構成するこ
とである。そのため、電極の特性インピーダンスは、電
源およびケーブルの特性インピーダンスと同じでなくて
はならない。この場合の変調速度は、光波およびマイク
ロ波の走行時間（または位相速度または有効屈折率）の
差により制限される。用い得る進行波電極構造として、
1)非対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓ
ｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ（ＡＳＬ））型または非対称平面ス
トリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｐｌａｎａｒ
Ｓｔｒｉｐ（ＡＣＰＳ））型電極構造、2)平面導波（Ｃ
ｏｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ（ＣＰＷ））型
電極構造の２種類がある。
【０００４】２つの対称電極を備えたマッハ・ツェンダ
干渉計光変調器の基本構成を図９に示す。この光変調器
は破線で示した２つのＹ字分岐結合導波路（入射側およ
び出射側の両側にあって、入射側では電力分配器とし
て、出射側では結合器として機能する）２および３と、
２本のアームからなる位相シフト導波路構造から構成さ
れる。２つの電極が位相シフト導波路構造の２本のアー
ムの上方に配置されている。入射側Ｙ字分岐導波路によ
り２つの等しい部分（光波）に分割された入射光波は、
位相シフト導波路構造の２本のアーム内を伝搬する。２
本のアーム間に位相シフトが与えられない場合には（す
なわち、外部電圧が印加されない場合には）、２つの光
波は同位相で結合され、出射側Ｙ字分岐導波路内に弱ま
ることなく伝搬する。外部電圧を印加することにより、
位相シフトπが２つの光波間に与えられた場合には、２
つの光波は、出射側Ｙ字分岐導波路内で相殺的干渉を受
け、光出力強度（すなわち、出力側において送出される
光）は、最小値または０となる。このように、外部電圧
の印加は、光波の「オン」「オフ」状態を導き、このこ
とは、切替または変調動作として考えることができる。
干渉計光変調器の基本構成を図９に示す。この光変調器
は破線で示した２つのＹ字分岐結合導波路（入射側およ
び出射側の両側にあって、入射側では電力分配器とし
て、出射側では結合器として機能する）２および３と、
２本のアームからなる位相シフト導波路構造から構成さ
れる。２つの電極が位相シフト導波路構造の２本のアー
ムの上方に配置されている。入射側Ｙ字分岐導波路によ
り２つの等しい部分（光波）に分割された入射光波は、
位相シフト導波路構造の２本のアーム内を伝搬する。２
本のアーム間に位相シフトが与えられない場合には（す
なわち、外部電圧が印加されない場合には）、２つの光
波は同位相で結合され、出射側Ｙ字分岐導波路内に弱ま
ることなく伝搬する。外部電圧を印加することにより、
位相シフトπが２つの光波間に与えられた場合には、２
つの光波は、出射側Ｙ字分岐導波路内で相殺的干渉を受
け、光出力強度（すなわち、出力側において送出される
光）は、最小値または０となる。このように、外部電圧
の印加は、光波の「オン」「オフ」状態を導き、このこ
とは、切替または変調動作として考えることができる。
【０００５】広帯域の用途には、２つの電極の代わり
に、ＡＳＬ電極構造（２つの電極からなる図１０参照）
およびＣＰＷ電極構造（３つの電極からなる図１１参
照）のいずれかの進行波電極構造が用いられている。
に、ＡＳＬ電極構造（２つの電極からなる図１０参照）
およびＣＰＷ電極構造（３つの電極からなる図１１参
照）のいずれかの進行波電極構造が用いられている。
【０００６】上述したように、駆動電圧と帯域幅とは、
トレード・オフの関係にある。駆動電圧は、他のパラメ
ータに加え、電波（すなわち、マイクロ波）と光波との
重なり積分、即ち、オーバーラップ積分に関連する。そ
して、重なり積分は、バッファ層の厚さが増加するにつ
れて減少し、バッファ層の厚さの増加は、駆動電圧を増
大させる。１．駆動電圧（電圧−長さの積） 導波路型光変調器において、電極は導波路上に配置さ
れ、電界が電極を介して印加される。直線的光電効果
（ポッケルス効果）により、導波路の屈折率プロファイ
ルは印加電圧に比例して変化する。この屈折率の変化の
結果、電気光学的に位相シフトが誘導され、この位相シ
フトの結果として、変調が行なわれる。
トレード・オフの関係にある。駆動電圧は、他のパラメ
ータに加え、電波（すなわち、マイクロ波）と光波との
重なり積分、即ち、オーバーラップ積分に関連する。そ
して、重なり積分は、バッファ層の厚さが増加するにつ
れて減少し、バッファ層の厚さの増加は、駆動電圧を増
大させる。１．駆動電圧（電圧−長さの積） 導波路型光変調器において、電極は導波路上に配置さ
れ、電界が電極を介して印加される。直線的光電効果
（ポッケルス効果）により、導波路の屈折率プロファイ
ルは印加電圧に比例して変化する。この屈折率の変化の
結果、電気光学的に位相シフトが誘導され、この位相シ
フトの結果として、変調が行なわれる。
【０００７】一般に、電気光学的に誘導された屈折率の
変化Δｎは、（印加電圧Ｖの関数として）数１で表され
る。
変化Δｎは、（印加電圧Ｖの関数として）数１で表され
る。
【０００８】
【数１】 ここで、ｎｅは基板結晶の異常光屈折率、ｒ33は基板結
晶の電気光学係数、Ｅ（ｘ，ｙ）は印加電界、Ｖは印加
電圧、Ｇは電極間の距離、Γは印加電界と光学モードフ
ィールド（以下、単に、光学フィールドと呼ぶ）との重
なり積分である。この重なり積分の値は、電極間の距離
と、導波路光学モードプロファイルと、電界プロファイ
ルと、バッファ層の厚さに依存する。そして、このΓの
値は０と１の間にあり、数２で与えられる。
晶の電気光学係数、Ｅ（ｘ，ｙ）は印加電界、Ｖは印加
電圧、Ｇは電極間の距離、Γは印加電界と光学モードフ
ィールド（以下、単に、光学フィールドと呼ぶ）との重
なり積分である。この重なり積分の値は、電極間の距離
と、導波路光学モードプロファイルと、電界プロファイ
ルと、バッファ層の厚さに依存する。そして、このΓの
値は０と１の間にあり、数２で与えられる。
【０００９】
【数２】 ここで、Φ（ｘ，ｙ）は二次元光学フィールドであり、
Ｅ（ｘ，ｙ）は二次元電界である。印加電界プロファイ
ルと光学フィールドプロファイル（すなわちモードプロ
ファイル）は異なるため、重なり積分Γは、これら２つ
のモードプロファイル間のオーバーラップ量をあらわ
す。電圧を減少させるためには、Γの値を、理論的限界
である１に限りなく近くなるよう増加させる必要がある
が、実際に達成可能な値は、バッファ層の厚さ、電極の
幅、間隔などのパラメータにより、０．３〜０．６の範
囲である。
Ｅ（ｘ，ｙ）は二次元電界である。印加電界プロファイ
ルと光学フィールドプロファイル（すなわちモードプロ
ファイル）は異なるため、重なり積分Γは、これら２つ
のモードプロファイル間のオーバーラップ量をあらわ
す。電圧を減少させるためには、Γの値を、理論的限界
である１に限りなく近くなるよう増加させる必要がある
が、実際に達成可能な値は、バッファ層の厚さ、電極の
幅、間隔などのパラメータにより、０．３〜０．６の範
囲である。
【００１０】相互作用長Ｌ（すなわち電極の長さ）に亘
る誘導総位相シフト量Δβは数３で与えられる。
る誘導総位相シフト量Δβは数３で与えられる。
【００１１】
【数３】 ここで、λは動作波長である。スイッチング動作（即
ち、オン−オフ動作）は、この誘導位相シフト量がゼロ
（オン状態）またはπ（オフ状態）をとることによって
可能である。
ち、オン−オフ動作）は、この誘導位相シフト量がゼロ
（オン状態）またはπ（オフ状態）をとることによって
可能である。
【００１２】ここで、電圧が０ボルトであるときには、
位相シフトは起こらず、変調器／スイッチはオンの状態
になる。他方、電圧Ｖが与えられると、πラジアンの位
相シフトが生じ、変調器／スイッチはオフの状態にな
る。
位相シフトは起こらず、変調器／スイッチはオンの状態
になる。他方、電圧Ｖが与えられると、πラジアンの位
相シフトが生じ、変調器／スイッチはオフの状態にな
る。
【００１３】ΔβＬの代わりに、πを置き換え、数３を
変形すると、電圧と長さの積ＶＬが数４であらわされ
る。
変形すると、電圧と長さの積ＶＬが数４であらわされ
る。
【００１４】
【数４】 Ｖπ（＝Ｖ）は位相シフトπに対応する印加電圧で、ス
イッチング電圧とも呼ばれる。このようにして、Γおよ
びＶπを計算することができる。まず、導波路の屈折率
プロファイルを計算し、次に、光学フィールドを（固
有）モード計算により計算する。また、印加電界プロフ
ァイルも計算され、重なり積分Γと、ＶπＬ（またはＶ
Ｌ）とが、数２及び数４から得られる。２．進行波変調器の周波数応答および帯域幅 光出力強度は、位相△Φ（ｔ）の総変化によりに基づい
て以下の数５によって決定される。
イッチング電圧とも呼ばれる。このようにして、Γおよ
びＶπを計算することができる。まず、導波路の屈折率
プロファイルを計算し、次に、光学フィールドを（固
有）モード計算により計算する。また、印加電界プロフ
ァイルも計算され、重なり積分Γと、ＶπＬ（またはＶ
Ｌ）とが、数２及び数４から得られる。２．進行波変調器の周波数応答および帯域幅 光出力強度は、位相△Φ（ｔ）の総変化によりに基づい
て以下の数５によって決定される。
【００１５】
【数５】 ここで、△Φ１および△Φ２は各アームにおける位相の
変化であり、次の数６のように変形できる。
変化であり、次の数６のように変形できる。
【００１６】
【数６】 ここで、Ｚは変調器のインピーダンス、Ｚｓは光源のイ
ンピーダンス、Ｌは電極の長さ、Ｖｇｃｏｓ（２πｆ
ｔ）はマイクロ波発生電圧、λは自由空間光波長であ
る。
ンピーダンス、Ｌは電極の長さ、Ｖｇｃｏｓ（２πｆ
ｔ）はマイクロ波発生電圧、λは自由空間光波長であ
る。
【００１７】周波数応答関数は、印加されるマイクロ波
電圧から生じる周波数依存総位相シフトから数７によっ
て導き出すことができる。
電圧から生じる周波数依存総位相シフトから数７によっ
て導き出すことができる。
【００１８】
【数７】 ここで、上式におけるｕは次の数８によってあらわされ
る。
る。
【００１９】
【数８】 αはマイクロ波減衰量であり、数９で与えられる。
【００２０】
【数９】 Ｃは光速である。
【００２１】小信号相対周波数応答Φ（ｆ）／Φ（ｆ＝
０）は、数７のＨ（ｆ）により容易に与えられる。そし
て、帯域幅は、Ｈ（ｆ）＝１／√２となるような周波数
についてこれを解くことにより決定される。無損失の場
合については、Ｈ（ｆ）を正弦関数に変形し、帯域幅は
次の数１０の解により与えられる。
０）は、数７のＨ（ｆ）により容易に与えられる。そし
て、帯域幅は、Ｈ（ｆ）＝１／√２となるような周波数
についてこれを解くことにより決定される。無損失の場
合については、Ｈ（ｆ）を正弦関数に変形し、帯域幅は
次の数１０の解により与えられる。
【００２２】
【数１０】 変調器の帯域幅は、マイクロ波減衰αと、光波およびマ
イクロ波の速度不整合ｎｍ−ｎｏにより制限される。速
度不整合（および特性インピーダンス）を抑制するに
は、バッファ層パラメータおよび電極パラメータ、特
に、信号電極の幅と、信号電極と接地電極（ＡＣＰＳ型
電極構造の場合には１つ、ＣＰＷ型電極構造の場合には
複数の接地電極）の間隔とを最適化すればよい。
イクロ波の速度不整合ｎｍ−ｎｏにより制限される。速
度不整合（および特性インピーダンス）を抑制するに
は、バッファ層パラメータおよび電極パラメータ、特
に、信号電極の幅と、信号電極と接地電極（ＡＣＰＳ型
電極構造の場合には１つ、ＣＰＷ型電極構造の場合には
複数の接地電極）の間隔とを最適化すればよい。
【００２３】速度不整合が減じられたとしても、変調器
の帯域幅はマイクロ波減衰により制限される。
の帯域幅はマイクロ波減衰により制限される。
【００２４】本発明者らは、厚い従来のＣＰＷ型電極構
造（ここでは従来型である図１２及び１３または図１１
を参照）を用い、しかも、広帯域で比較的駆動電圧の低
い光変調器を実現した。これは、「Ａ ｗｉｄｅ−ｂａ
ｎｄ Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ
ｃｏｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔｙｐｅ ｅ
ｌｅｃｔｒｏｄｅ（従来の平面導波路型電極を備えた、
広帯域ＴＩ：ＬｉＮｂＯ３光変調器）」と題する論文
（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第４巻第９号（１９９２年）、１
０２０〜１０２２頁）に開示されている。本発明者ら
は、種々の電極およびバッファ層のパラメータを最適化
することにより、電極長２．５ｃｍに対して帯域幅２０
ＧＨｚ、駆動電圧５Ｖを達成し、完璧に近い速度整合を
実現した。デバイスの長さを２．５ｃｍから４ｃｍに長
くすることにより、駆動電圧を５Ｖから３Ｖに低減する
ことが試みられた。しかし、その結果、帯域幅も狭くな
った。駆動電圧に悪影響を与えずに帯域幅をさらに広げ
るためには、マイクロ波減衰を低減させる必要もある。３．マイクロ波減衰 マイクロ波減衰は以下の事象によって引き起こされる。
造（ここでは従来型である図１２及び１３または図１１
を参照）を用い、しかも、広帯域で比較的駆動電圧の低
い光変調器を実現した。これは、「Ａ ｗｉｄｅ−ｂａ
ｎｄ Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ
ｃｏｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔｙｐｅ ｅ
ｌｅｃｔｒｏｄｅ（従来の平面導波路型電極を備えた、
広帯域ＴＩ：ＬｉＮｂＯ３光変調器）」と題する論文
（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第４巻第９号（１９９２年）、１
０２０〜１０２２頁）に開示されている。本発明者ら
は、種々の電極およびバッファ層のパラメータを最適化
することにより、電極長２．５ｃｍに対して帯域幅２０
ＧＨｚ、駆動電圧５Ｖを達成し、完璧に近い速度整合を
実現した。デバイスの長さを２．５ｃｍから４ｃｍに長
くすることにより、駆動電圧を５Ｖから３Ｖに低減する
ことが試みられた。しかし、その結果、帯域幅も狭くな
った。駆動電圧に悪影響を与えずに帯域幅をさらに広げ
るためには、マイクロ波減衰を低減させる必要もある。３．マイクロ波減衰 マイクロ波減衰は以下の事象によって引き起こされる。
【００２５】ａ．電極の配置、電極材料の抵抗率、バッ
ファ層のパラメータなどの関数であるストリップライン
導体の損失。
ファ層のパラメータなどの関数であるストリップライン
導体の損失。
【００２６】ｂ．ＬｉＮｂＯ３基板の誘電率およびｔａ
ｎδ（損失タンジェント）の関数である誘電損失。
ｎδ（損失タンジェント）の関数である誘電損失。
【００２７】ｃ．高次モード伝搬による損失。
【００２８】ｄ．ストリップラインの曲りおよびテーパ
状になることによる損失。
状になることによる損失。
【００２９】ｅ．５０Ωの光源および負荷とのインピー
ダンス不整合による損失。
ダンス不整合による損失。
【００３０】ｆ．コネクタ及びコネクタ・ストリップラ
イン[connector, connector-stripline]（信号電極）コ
ンタクトにおける損失を含む搭載パッケージおよび外側
パッケージによる損失。
イン[connector, connector-stripline]（信号電極）コ
ンタクトにおける損失を含む搭載パッケージおよび外側
パッケージによる損失。
【００３１】本発明者らは、上記のファクターを減らす
ことにより、マイクロ波減衰を抑制することを試みた。
ファクターｆの損失、すなわち、コネクタ及びコネクタ
・ストリップライン（信号電極）コンタクトにおける損
失を含む搭載パッケージ、および外側パッケージによる
損失は非常に重要で、かなり大きい値をもつことがわか
った。このことは、コネクタ／搭載パッケージとコネク
タ／搭載パッケージを使用しないプローブを備えたコネ
クタの両方を用いる測定に適したサンプルを作成するこ
とにより確認された。図１４は、プローブ（コネクタ／
コネクタ・パッケージ[connector/connector-package]
なしで）及びコネクタ／コネクタ・パッケージを備えた
ものを用いて測定した同様のサンプルに対するマイクロ
波周波数応答を示すものである。
ことにより、マイクロ波減衰を抑制することを試みた。
ファクターｆの損失、すなわち、コネクタ及びコネクタ
・ストリップライン（信号電極）コンタクトにおける損
失を含む搭載パッケージ、および外側パッケージによる
損失は非常に重要で、かなり大きい値をもつことがわか
った。このことは、コネクタ／搭載パッケージとコネク
タ／搭載パッケージを使用しないプローブを備えたコネ
クタの両方を用いる測定に適したサンプルを作成するこ
とにより確認された。図１４は、プローブ（コネクタ／
コネクタ・パッケージ[connector/connector-package]
なしで）及びコネクタ／コネクタ・パッケージを備えた
ものを用いて測定した同様のサンプルに対するマイクロ
波周波数応答を示すものである。
【００３２】図１４のｘ軸は周波数をＧＨｚであらわ
し、ｙ軸はマイクロ波伝送（Ｓパラメータ）をｄＢで示
している。一方の曲線はコネクタ／パッケージを備えた
変調器のマイクロ波伝送を、他方の曲線は、コネクタ／
パッケージをもたない（すなわち、プローブを用いた）
もののマイクロ波伝送をそれぞれ表わしている。２つの
曲線の差は、コネクタ、コネクタ信号電極パッド、パッ
ケージによる過度のマイクロ波減衰を示している。この
過度のマイクロ波減衰を低減させないかぎり、実用的な
広帯域変調器を実現することは困難である。
し、ｙ軸はマイクロ波伝送（Ｓパラメータ）をｄＢで示
している。一方の曲線はコネクタ／パッケージを備えた
変調器のマイクロ波伝送を、他方の曲線は、コネクタ／
パッケージをもたない（すなわち、プローブを用いた）
もののマイクロ波伝送をそれぞれ表わしている。２つの
曲線の差は、コネクタ、コネクタ信号電極パッド、パッ
ケージによる過度のマイクロ波減衰を示している。この
過度のマイクロ波減衰を低減させないかぎり、実用的な
広帯域変調器を実現することは困難である。
【００３３】したがって、コネクタ・パッケージによる
マイクロ波減衰を低減し、良好な変調器特性を達成でき
る新規な構造が求められている。
マイクロ波減衰を低減し、良好な変調器特性を達成でき
る新規な構造が求められている。
【００３４】従来型の導波路型光デバイスを図１２及び
図１３に示す。電気光学効果を有する結晶上１に、導波
路２、３、４がチタン金属膜ストリップを成膜し、結晶
中に内拡散することにより形成される。すなわち、入射
側導波路２および出射側導波路３の機能を果たす２つの
Ｙ字分岐型導波路と、２本のアームを有する位相シフト
部（マッハ・ツェンダ干渉計型）４が設けられている。
バッファ層５（誘電体層）で被覆する。バッファ層５上
に、信号電極６および２つの接地電極７からなる平面導
波路（ＣＰＷ）型電極構造が形成される。入射側および
出射側には、ファイバ／ファイバ・マウント１４が取り
付けられ、光学フィールド（光線）はこれを通過して入
射側および出射側Ｙ字分岐型導波路に入力／出力する。
コネクタ９をコネクタパッケージ／マウント内に配置
し、このマウントをデバイスに取り付けて、コネクタ９
を信号電極パッド８上に位置させる。マイクロ波（電
波）がコネクタを介して信号電極に与えられる。コネク
タ／コネクタ・チップの大きさ、形状、ならびに高さ
は、信号電極入出力パッドとは異なっている。これは、
市販のコネクタに対する変調器の設計上の要件による。
マイクロ波は、大半が表面上を（コネクタの表面ならび
に信号電極上）進行する。ここで、マイクロ波電力の全
てがコネクタから信号電極に伝達されるのでなく、その
一部分は失われてしまう。その結果、上述のように、過
度のマイクロ波減衰が引き起こされ、変調器の広帯域能
力が制限されてしまうことになる。
図１３に示す。電気光学効果を有する結晶上１に、導波
路２、３、４がチタン金属膜ストリップを成膜し、結晶
中に内拡散することにより形成される。すなわち、入射
側導波路２および出射側導波路３の機能を果たす２つの
Ｙ字分岐型導波路と、２本のアームを有する位相シフト
部（マッハ・ツェンダ干渉計型）４が設けられている。
バッファ層５（誘電体層）で被覆する。バッファ層５上
に、信号電極６および２つの接地電極７からなる平面導
波路（ＣＰＷ）型電極構造が形成される。入射側および
出射側には、ファイバ／ファイバ・マウント１４が取り
付けられ、光学フィールド（光線）はこれを通過して入
射側および出射側Ｙ字分岐型導波路に入力／出力する。
コネクタ９をコネクタパッケージ／マウント内に配置
し、このマウントをデバイスに取り付けて、コネクタ９
を信号電極パッド８上に位置させる。マイクロ波（電
波）がコネクタを介して信号電極に与えられる。コネク
タ／コネクタ・チップの大きさ、形状、ならびに高さ
は、信号電極入出力パッドとは異なっている。これは、
市販のコネクタに対する変調器の設計上の要件による。
マイクロ波は、大半が表面上を（コネクタの表面ならび
に信号電極上）進行する。ここで、マイクロ波電力の全
てがコネクタから信号電極に伝達されるのでなく、その
一部分は失われてしまう。その結果、上述のように、過
度のマイクロ波減衰が引き起こされ、変調器の広帯域能
力が制限されてしまうことになる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】光変調器の帯域幅は光
波とマイクロ波の速度不整合と、電極構造のマイクロ波
減衰により制限される。コネクタ及び搭載パッケージな
らびにコネクタ・入力ストリップラインコンタクトによ
る損失に、さらに、ストリップラインコンダクタ損失も
加わり、かなりの値となる。すなわち、周波数範囲で１
５ＧＨｚ以上を越える。したがって、実用的な完全に接
続された光変調器を実現するためには、コネクタ／パッ
ケージのマイクロ波減衰の低減が必要である。従来、コ
ネクタは入力ストリップラインパッド上に直接配置さ
れ、入力ストリップラインパッドとコネクタの高さが異
なるので、マイクロ波の大部分が接点において失われて
しまう。このことは、光変調器自体のマイクロ波損失の
主な原因となっている。また、コネクタの接触領域が大
きく（半径０．３〜０．５ｍｍの円筒形）、このことも
損失を増大させる。
波とマイクロ波の速度不整合と、電極構造のマイクロ波
減衰により制限される。コネクタ及び搭載パッケージな
らびにコネクタ・入力ストリップラインコンタクトによ
る損失に、さらに、ストリップラインコンダクタ損失も
加わり、かなりの値となる。すなわち、周波数範囲で１
５ＧＨｚ以上を越える。したがって、実用的な完全に接
続された光変調器を実現するためには、コネクタ／パッ
ケージのマイクロ波減衰の低減が必要である。従来、コ
ネクタは入力ストリップラインパッド上に直接配置さ
れ、入力ストリップラインパッドとコネクタの高さが異
なるので、マイクロ波の大部分が接点において失われて
しまう。このことは、光変調器自体のマイクロ波損失の
主な原因となっている。また、コネクタの接触領域が大
きく（半径０．３〜０．５ｍｍの円筒形）、このことも
損失を増大させる。
【００３６】そこで、本発明の目的は、コネクタパッケ
ージによるマイクロ波減衰を低減し、良好な変調器特性
を達成できる導波路型光デバイスを提供することであ
る。
ージによるマイクロ波減衰を低減し、良好な変調器特性
を達成できる導波路型光デバイスを提供することであ
る。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気光
学結晶を有し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つ
の導波路と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有す
る）と、１つの信号電極と上記信号電極を囲む２つの接
地電極からなる電極群（ＣＰＷ［平面導波（Ｃｏｐｌａ
ｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）］型電極構造）と、コ
ネクタ及びコネクタ・パッケージ／マウントと、同一の
誘電体基板（電気光学結晶）上に信号電極パッドに近接
して形成されたＶ字形溝又はスリットが備えられ、前記
コネクタは前記溝内部又はスリット内部に完全に又は部
分的に収容されており、前記コネクタは上記信号電極／
基板の高さとほぼ同じ高さであり、上記コネクタ及びス
トリップラインパッドが直接接触され、上記コネクタか
ら上記信号電極（ストリップライン）へ良好にマイクロ
波を伝達するようにしたことを特徴とする導波路型光デ
バイスが得られる。
学結晶を有し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つ
の導波路と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有す
る）と、１つの信号電極と上記信号電極を囲む２つの接
地電極からなる電極群（ＣＰＷ［平面導波（Ｃｏｐｌａ
ｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）］型電極構造）と、コ
ネクタ及びコネクタ・パッケージ／マウントと、同一の
誘電体基板（電気光学結晶）上に信号電極パッドに近接
して形成されたＶ字形溝又はスリットが備えられ、前記
コネクタは前記溝内部又はスリット内部に完全に又は部
分的に収容されており、前記コネクタは上記信号電極／
基板の高さとほぼ同じ高さであり、上記コネクタ及びス
トリップラインパッドが直接接触され、上記コネクタか
ら上記信号電極（ストリップライン）へ良好にマイクロ
波を伝達するようにしたことを特徴とする導波路型光デ
バイスが得られる。
【００３８】また、本発明によれば、電気光学結晶を有
し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と上記信号電極を囲む２つの接地電極か
らなる電極群（ＣＰＷ［平面導波（Ｃｏｐｌａｎａｒ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）］型電極構造）と、コネクタ及
びコネクタ・パッケージ／マウントとが備えられ、Ｖ字
形溝又はスリットが形成され前記電気光学結晶と分離し
た誘電体基板をさらに有し、前記コネクタは前記溝内部
又はスリット内部に完全に又は部分的に収容されてお
り、前記コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同
じ高さであり、上記コネクタ及びストリップラインパッ
ドが直接接触され、上記コネクタから上記信号電極（ス
トリップライン）へ良好にマイクロ波を伝達するように
したことを特徴とする導波路型光デバイスが得られる。
し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と上記信号電極を囲む２つの接地電極か
らなる電極群（ＣＰＷ［平面導波（Ｃｏｐｌａｎａｒ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）］型電極構造）と、コネクタ及
びコネクタ・パッケージ／マウントとが備えられ、Ｖ字
形溝又はスリットが形成され前記電気光学結晶と分離し
た誘電体基板をさらに有し、前記コネクタは前記溝内部
又はスリット内部に完全に又は部分的に収容されてお
り、前記コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同
じ高さであり、上記コネクタ及びストリップラインパッ
ドが直接接触され、上記コネクタから上記信号電極（ス
トリップライン）へ良好にマイクロ波を伝達するように
したことを特徴とする導波路型光デバイスが得られる。
【００３９】さらに、本発明によれば、電気光学結晶を
有し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と１つの接地電極からなる電極群（ＡＣ
ＰＳ［非対称平面ストリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒｉｐ）］型またはＡＳＬ［非
対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒ
ｉｐ Ｌｉｎｅ）］型電極構造）と、コネクタ及びコネ
クタ・パッケージ／マウントと、同一の誘電体基板（電
気光学結晶）上に信号電極パッドに近接して形成された
Ｖ字形溝又はスリットとが備えられ、前記コネクタは前
記溝内部又はスリット内部に完全に又は部分的に収容さ
れており、前記コネクタは上記信号電極／基板の高さと
ほぼ同じ高さであり、上記コネクタ及びストリップライ
ンパッドが直接接触され、上記コネクタから上記信号電
極（ストリップライン）へ良好にマイクロ波を伝達する
ようにしたことを特徴とする導波路型光デバイスが得ら
れる。
有し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と１つの接地電極からなる電極群（ＡＣ
ＰＳ［非対称平面ストリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒｉｐ）］型またはＡＳＬ［非
対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒ
ｉｐ Ｌｉｎｅ）］型電極構造）と、コネクタ及びコネ
クタ・パッケージ／マウントと、同一の誘電体基板（電
気光学結晶）上に信号電極パッドに近接して形成された
Ｖ字形溝又はスリットとが備えられ、前記コネクタは前
記溝内部又はスリット内部に完全に又は部分的に収容さ
れており、前記コネクタは上記信号電極／基板の高さと
ほぼ同じ高さであり、上記コネクタ及びストリップライ
ンパッドが直接接触され、上記コネクタから上記信号電
極（ストリップライン）へ良好にマイクロ波を伝達する
ようにしたことを特徴とする導波路型光デバイスが得ら
れる。
【００４０】また、本発明によれば、電気光学結晶を有
し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と１つの接地電極からなる電極群（ＡＣ
ＰＳ［非対称平面ストリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒｉｐ）］型またはＡＳＬ［非
対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒ
ｉｐ Ｌｉｎｅ）］型電極構造）と、コネクタ及びコネ
クタ・パッケージ／マウントとが備えられ、Ｖ字形溝又
はスリットが形成され前記電気光学結晶と分離した誘電
体基板をさらに有し、前記コネクタは前記溝内部又はス
リット内部に完全に又は部分的に収容されており、前記
コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同じ高さで
あり、上記コネクタ及びストリップラインパッドが直接
接触され、上記コネクタから上記信号電極（ストリップ
ライン）へ良好にマイクロ波を伝達するようにしたこと
を特徴とする導波路型光デバイスが得られる。
し、上記電気光学結晶には、少なくとも１つの導波路
と、バッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、
１つの信号電極と１つの接地電極からなる電極群（ＡＣ
ＰＳ［非対称平面ストリップ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒｉｐ）］型またはＡＳＬ［非
対称ストリップライン（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒ
ｉｐ Ｌｉｎｅ）］型電極構造）と、コネクタ及びコネ
クタ・パッケージ／マウントとが備えられ、Ｖ字形溝又
はスリットが形成され前記電気光学結晶と分離した誘電
体基板をさらに有し、前記コネクタは前記溝内部又はス
リット内部に完全に又は部分的に収容されており、前記
コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同じ高さで
あり、上記コネクタ及びストリップラインパッドが直接
接触され、上記コネクタから上記信号電極（ストリップ
ライン）へ良好にマイクロ波を伝達するようにしたこと
を特徴とする導波路型光デバイスが得られる。
【００４１】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図１
及び図２に示す。
及び図２に示す。
【００４２】電気光学効果を有する結晶基板１上に、幅
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより導波路
２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射側
導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、位
相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０μ
ｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）で
被覆する。バッファ層５上に、平面導波（ＣＰＷ）型電
極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２０μｍ、
長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの信号電
極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜７０ｍ
ｍ、厚さ３〜４０μｍの２つの接地電極７からなる。信
号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１〜０．
１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような距離で
ある。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５ｍｍ、
幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳＭ、Ｋ、
Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）を有する
Ｖ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販のコネクタ
の使用に応じて）が、デバイスの同一の基板上に信号電
極パッドに近接して形成される。つぎに、コネクタ９を
パッケージ／マウント１０に取り付けた後、信号電極パ
ッドすなわちストリップラインパッド８にできる限り近
く、コネクタ９をスリット／Ｖ字形溝１１の内側に埋め
込むようにしてデバイスに取り付ける。このとき、コネ
クタ９は信号電極／基板とほぼ同一の高さとなる。コネ
クタ９とストリップラインパッド８が直接接触される
か、または、Ａｕリボン／ワイヤ／ストリップ１２によ
り接続され、これによって、コネクタ９から信号電極
（ストリップライン）６への良好なマイクロ波伝達を容
易に行なわせることができる。デバイスの両側には、フ
ァイバ及びファイバ・パッケージ１４が取り付けられ、
デバイスに光が入射し、出射するのを可能としている。 第２の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図３
及び図４に示す。
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより導波路
２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射側
導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、位
相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０μ
ｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）で
被覆する。バッファ層５上に、平面導波（ＣＰＷ）型電
極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２０μｍ、
長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの信号電
極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜７０ｍ
ｍ、厚さ３〜４０μｍの２つの接地電極７からなる。信
号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１〜０．
１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような距離で
ある。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５ｍｍ、
幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳＭ、Ｋ、
Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）を有する
Ｖ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販のコネクタ
の使用に応じて）が、デバイスの同一の基板上に信号電
極パッドに近接して形成される。つぎに、コネクタ９を
パッケージ／マウント１０に取り付けた後、信号電極パ
ッドすなわちストリップラインパッド８にできる限り近
く、コネクタ９をスリット／Ｖ字形溝１１の内側に埋め
込むようにしてデバイスに取り付ける。このとき、コネ
クタ９は信号電極／基板とほぼ同一の高さとなる。コネ
クタ９とストリップラインパッド８が直接接触される
か、または、Ａｕリボン／ワイヤ／ストリップ１２によ
り接続され、これによって、コネクタ９から信号電極
（ストリップライン）６への良好なマイクロ波伝達を容
易に行なわせることができる。デバイスの両側には、フ
ァイバ及びファイバ・パッケージ１４が取り付けられ、
デバイスに光が入射し、出射するのを可能としている。 第２の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図３
及び図４に示す。
【００４３】電気光学効果を有する結晶基板１上に、幅
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、平面導波（ＣＰＷ）型
電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２０μ
ｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの信
号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜７０
ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの２つの接地電極７からなる。
信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１〜
０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような距
離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５ｍ
ｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳＭ、
Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）を有
するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販のコネ
クタの使用に応じて）が、たとえば、セラミック、ガラ
ス、シリコンなどからなる別の基板１３上に形成され
る。つぎに、コネクタ９をパッケージ／マウント１０に
取り付けた後、信号電極パッドすなわちストリップライ
ンパッド８にできる限り近く、コネクタ９をスリット／
Ｖ字形溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに取
り付ける。このとき、コネクタ９は信号電極／基板とほ
ぼ同一の高さとなる。コネクタ９とストリップラインパ
ッド８が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワイ
ヤ／ストリップ１２により接続され、これによって、コ
ネクタ９から信号電極（ストリップライン）６への良好
なマイクロ波伝達を容易に行なわせることができる。デ
バイスの両側には、ファイバ及びファイバ・パッケージ
１４が取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射する
のを可能としている。 第３の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図５
及び図６に示す。
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、平面導波（ＣＰＷ）型
電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２０μ
ｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの信
号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜７０
ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの２つの接地電極７からなる。
信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１〜
０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような距
離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５ｍ
ｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳＭ、
Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）を有
するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販のコネ
クタの使用に応じて）が、たとえば、セラミック、ガラ
ス、シリコンなどからなる別の基板１３上に形成され
る。つぎに、コネクタ９をパッケージ／マウント１０に
取り付けた後、信号電極パッドすなわちストリップライ
ンパッド８にできる限り近く、コネクタ９をスリット／
Ｖ字形溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに取
り付ける。このとき、コネクタ９は信号電極／基板とほ
ぼ同一の高さとなる。コネクタ９とストリップラインパ
ッド８が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワイ
ヤ／ストリップ１２により接続され、これによって、コ
ネクタ９から信号電極（ストリップライン）６への良好
なマイクロ波伝達を容易に行なわせることができる。デ
バイスの両側には、ファイバ及びファイバ・パッケージ
１４が取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射する
のを可能としている。 第３の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図５
及び図６に示す。
【００４４】電気光学効果を有する結晶基板１上に、幅
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、非対称平面ストリップ
（ＡＣＰＳ）型または非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）型電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２
０μｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍ
の信号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜
７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの１つの接地電極７からな
る。信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１
〜０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような
距離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５
ｍｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳ
Ｍ、Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）
を有するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販の
コネクタの使用に応じて）が、デバイスの同一の基板上
に、信号電極パッドすなわちストリップラインパッド８
に近接して形成される。つぎに、コネクタ９をパッケー
ジ／マウント１０に取り付けた後、ストリップラインパ
ッドにできる限り近く、コネクタ９をスリット／Ｖ字形
溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに取り付け
る。このとき、コネクタ９は信号電極／基板とほぼ同一
の高さとなる。コネクタ９とストリップラインパッド８
が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワイヤ／ス
トリップ１２により接続され、これによって、コネクタ
９から信号電極（ストリップライン）６への良好なマイ
クロ波伝達を容易に行なわせることができる。デバイス
の両側には、ファイバ及びファイバ・パッケージ１４が
取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射するのを可
能としている。 第４の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図７
及び図８に示す。
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、非対称平面ストリップ
（ＡＣＰＳ）型または非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）型電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２
０μｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍ
の信号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜
７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの１つの接地電極７からな
る。信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１
〜０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような
距離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５
ｍｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳ
Ｍ、Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）
を有するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販の
コネクタの使用に応じて）が、デバイスの同一の基板上
に、信号電極パッドすなわちストリップラインパッド８
に近接して形成される。つぎに、コネクタ９をパッケー
ジ／マウント１０に取り付けた後、ストリップラインパ
ッドにできる限り近く、コネクタ９をスリット／Ｖ字形
溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに取り付け
る。このとき、コネクタ９は信号電極／基板とほぼ同一
の高さとなる。コネクタ９とストリップラインパッド８
が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワイヤ／ス
トリップ１２により接続され、これによって、コネクタ
９から信号電極（ストリップライン）６への良好なマイ
クロ波伝達を容易に行なわせることができる。デバイス
の両側には、ファイバ及びファイバ・パッケージ１４が
取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射するのを可
能としている。 第４の実施の形態 本発明による基本的な導波路型光デバイスの構造を図７
及び図８に示す。
【００４５】電気光学効果を有する結晶基板１上に、幅
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、非対称平面ストリップ
（ＡＣＰＳ）型または非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）型電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２
０μｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍ
の信号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜
７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの１つの接地電極７からな
る。信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１
〜０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような
距離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５
ｍｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳ
Ｍ、Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）
を有するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販の
コネクタの使用に応じて）が、たとえば、セラミック、
ガラス、シリコンなどからなる別の基板１３上に形成さ
れる。つぎに、コネクタ９をパッケージ／マウント１０
に取り付けた後、信号電極パッドすなわちストリップラ
インパッド８にできる限り近く、コネクタ９をスリット
／Ｖ字形溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに
取り付ける。このとき、コネクタ９は信号電極／基板と
ほぼ同一の高さとなる。コネクタ９とストリップライン
パッド８が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワ
イヤ／ストリップ１２により接続され、これによって、
コネクタ９から信号電極（ストリップライン）６への良
好なマイクロ波伝達を容易に行なわせることができる。
デバイスの両側には、ファイバ及びファイバ・パッケー
ジ１４が取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射す
るのを可能としている。
５〜２０μｍ、厚さ５００〜１２００オングストローム
のチタン金属膜ストリップを成膜し９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶中に内拡散することにより、導波
路２、３、４が形成される。入射側導波路２および出射
側導波路３として機能する２つのＹ字分岐型導波路と、
位相シフト部４が設けられている。厚さ（Ｔ）１〜１０
μｍのバッファ層５（誘電率１．２〜４０の誘電体層）
で被覆する。バッファ層５上に、非対称平面ストリップ
（ＡＣＰＳ）型または非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）型電極構造が形成される。これは、幅（Ｗ）５〜２
０μｍ、長さ（Ｌ）１０〜７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍ
の信号電極６と、幅１００〜９０００μｍ、長さ１０〜
７０ｍｍ、厚さ３〜４０μｍの１つの接地電極７からな
る。信号電極と接地電極との距離Ｇは、Ｗ／Ｇの値が１
〜０．１（すなわちＧ＝５〜２００μｍ）になるような
距離である。長さ０．２〜２ｍｍ、深さ０．１〜０．５
ｍｍ、幅０．１〜０．６ｍｍの寸法（ＯＳＭ、ＯＳＳ
Ｍ、Ｋ、Ｖコネクタなどの市販のコネクタに適合する）
を有するＶ字形溝又は矩形／円筒スリット１１（市販の
コネクタの使用に応じて）が、たとえば、セラミック、
ガラス、シリコンなどからなる別の基板１３上に形成さ
れる。つぎに、コネクタ９をパッケージ／マウント１０
に取り付けた後、信号電極パッドすなわちストリップラ
インパッド８にできる限り近く、コネクタ９をスリット
／Ｖ字形溝１１の内側に埋め込むようにしてデバイスに
取り付ける。このとき、コネクタ９は信号電極／基板と
ほぼ同一の高さとなる。コネクタ９とストリップライン
パッド８が直接接触されるか、または、Ａｕリボン／ワ
イヤ／ストリップ１２により接続され、これによって、
コネクタ９から信号電極（ストリップライン）６への良
好なマイクロ波伝達を容易に行なわせることができる。
デバイスの両側には、ファイバ及びファイバ・パッケー
ジ１４が取り付けられ、デバイスに光が入射し、出射す
るのを可能としている。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コネクタ／コネクタ・チップの高さを信号電極／基板と
同一の高さに保ち、両者を直接接触させること、すなわ
ち、両者を強くしかし短く接触させようとすることによ
り上記問題を解決して良好にマイクロ波伝達できる。つ
まり、主にコネクタ／コネクタ・チップの表面上を進行
するマイクロ波電力の大部分を信号電極パッドに到達さ
せることができる。言い換えると、過度のマイクロ波減
衰を大きく低減することができる。
コネクタ／コネクタ・チップの高さを信号電極／基板と
同一の高さに保ち、両者を直接接触させること、すなわ
ち、両者を強くしかし短く接触させようとすることによ
り上記問題を解決して良好にマイクロ波伝達できる。つ
まり、主にコネクタ／コネクタ・チップの表面上を進行
するマイクロ波電力の大部分を信号電極パッドに到達さ
せることができる。言い換えると、過度のマイクロ波減
衰を大きく低減することができる。
【図１】本発明による導波路型光デバイスの基本構成の
第１の例を説明するための図である。
第１の例を説明するための図である。
【図２】図１に示す導波路型光デバイスの断面図であ
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
【図３】本発明による導波路型光デバイスの基本構成の
第２の例を説明するための図である。
第２の例を説明するための図である。
【図４】図３に示す導波路型光デバイスの断面図であ
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
【図５】本発明による導波路型光デバイスの基本構成の
第３の例を説明するための図である。
第３の例を説明するための図である。
【図６】図５に示す導波路型光デバイスの断面図であ
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
【図７】本発明による導波路型光デバイスの基本構成の
第４の例を説明するための図である。
第４の例を説明するための図である。
【図８】図７に示す導波路型光デバイスの断面図であ
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
り、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面図
である。
【図９】マッハ・ツェンダ干渉計型光変調器の基本構成
を示す図であり、（ａ）は２つの対称電極構造を示す図
であり、（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
を示す図であり、（ａ）は２つの対称電極構造を示す図
であり、（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
【図１０】マッハ・ツェンダ干渉計型光変調器の基本構
成を示す図であり、（ａ）は非対称ストリップライン
（ＡＳＬ）型進行波電極構造（２つの電極からなる）を
示す図であり、（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
成を示す図であり、（ａ）は非対称ストリップライン
（ＡＳＬ）型進行波電極構造（２つの電極からなる）を
示す図であり、（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
【図１１】マッハ・ツェンダ干渉計型光変調器の基本構
成を示す図であり、（ａ）は、平面導波（ＣＰＷ）型進
行波電極構造（３つの電極からなる）を示す図であり、
（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
成を示す図であり、（ａ）は、平面導波（ＣＰＷ）型進
行波電極構造（３つの電極からなる）を示す図であり、
（ｂ）はＡ−Ｂ線断面図である。
【図１２】従来の導波路型光デバイスの基本構成を示す
図である。
図である。
【図１３】図１２に示す導波路型光デバイスの断面図で
あり、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面
図である。
あり、（ａ）はＡ−Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ−Ｄ線断面
図である。
【図１４】プローブ（コネクタ／コネクタ・パッケージ
なしで）及びコネクタ／コネクタ・パッケージを用いた
同様なサンプルに対するマイクロ波周波数応答を示す図
である。
なしで）及びコネクタ／コネクタ・パッケージを用いた
同様なサンプルに対するマイクロ波周波数応答を示す図
である。
１ 結晶 ２ 入射側Ｙ字型導波路 ３ 出射側Ｙ字型導波路 ４ 位相シフト部 ５ バッファ層 ６ 信号電極 ７ 接地電極 ８ 信号電極パッド ９ コネクタ １０ コネクタパッケージ １１ スリット／Ｖ字形溝構造 １２ Ａｕリボン／ワイヤ／ストリップ １３ セラミック／ガラス／Ｓｉ／ＬｉＮｂＯ３等の基
板 １４ ファイバ／ファイバ・パッケージ
板 １４ ファイバ／ファイバ・パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−308437（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−59221（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−163420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−42650（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97607（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/03 - 1/055
Claims (4)
- 【請求項１】 電気光学結晶を有し、上記電気光学結晶
には、少なくとも１つの導波路と、１．１〜４０の誘電
率を有するバッファ層と、１つの信号電極と上記信号電
極を囲む２つの接地電極からなる電極群と、コネクタ及
びコネクタ・パッケージ／マウントと、同一の電気光学
結晶上に信号電極パッドに近接して形成されたＶ字形溝
又はスリットが備えられ、前記コネクタは前記溝内部又
はスリット内部に完全に又は部分的に収容されており、
前記コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同じ高
さであり、上記コネクタ及びストリップラインパッドが
直接接触され、上記コネクタから上記信号電極（ストリ
ップライン）へ良好にマイクロ波を伝達するようにした
ことを特徴とする導波路型光デバイス。 - 【請求項２】 電気光学結晶を有し、上記電気光学結晶
には、少なくとも１つの導波路と、１．１〜４０の誘電
率を有するバッファ層と、１つの信号電極と上記信号電
極を囲む２つの接地電極からなる電極群と、コネクタ及
びコネクタ・パッケージ／マウントとが備えられ、Ｖ字
形溝又はスリットが形成され前記電気光学結晶と分離し
た誘電体基板をさらに有し、前記コネクタは前記溝内部
又はスリット内部に完全に又は部分的に収容されてお
り、前記コネクタは上記信号電極／基板の高さとほぼ同
じ高さであり、上記コネクタ及びストリップラインパッ
ドが直接接触され、上記コネクタから上記信号電極（ス
トリップライン）へ良好にマイクロ波を伝達するように
したことを特徴とする導波路型光デバイス。 - 【請求項３】 電気光学結晶を有し、上記電気光学結晶
には、少なくとも１つの導波路と、１．１〜４０の誘電
率を有するバッファ層と、１つの信号電極と１つの接地
電極からなる電極群と、コネクタ及びコネクタ・パッケ
ージ／マウントと、同一の電気光学結晶上に信号電極パ
ッドに近接して形成されたＶ字形溝又はスリットとが備
えられ、前記コネクタは前記溝内部又はスリット内部に
完全に又は部分的に収容されており、前記コネクタは上
記信号電極／基板の高さとほぼ同じ高さであり、上記コ
ネクタ及びストリップラインパッドが直接接触され、上
記コネクタから上記信号電極（ストリップライン）へ良
好にマイクロ波を伝達するようにしたことを特徴とする
導波路型光デバイス。 - 【請求項４】 電気光学結晶を有し、上記電気光学結晶
には、少なくとも１つの導波路と、１．１〜４０の誘電
率を有するバッファ層と、１つの信号電極と１つの接地
電極からなる電極群と、コネクタ及びコネクタ・パッケ
ージ／マウントとが備えられ、Ｖ字形溝又はスリットが
形成され前記電気光学結晶と分離した誘電体基板をさら
に有し、前記コネクタは前記溝内部又はスリット内部に
完全に又は部分的に収容されており、前記コネクタは上
記信号電極／基板の高さとほぼ同じ高さであり、上記コ
ネクタ及びストリップラインパッドが直接接触され、上
記コネクタから上記信号電極（ストリップライン）へ良
好にマイクロ波を伝達するようにしたことを特徴とする
導波路型光デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116436A JP3043614B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 導波路型光デバイス |
| US08/855,888 US5801871A (en) | 1996-05-10 | 1997-05-12 | Wide band and low driving voltage optical modulator with improved connector package |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116436A JP3043614B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 導波路型光デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304746A JPH09304746A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3043614B2 true JP3043614B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=14687067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8116436A Expired - Fee Related JP3043614B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 導波路型光デバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5801871A (ja) |
| JP (1) | JP3043614B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107946719A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-20 | 加特兰微电子科技(上海)有限公司 | 一种功率分配器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3603977B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2004-12-22 | 日本碍子株式会社 | 進行波形光変調器およびその製造方法 |
| US5991491A (en) * | 1996-11-08 | 1999-11-23 | Nec Corporation | Optical waveguide type device for reducing microwave attenuation |
| JP3841933B2 (ja) * | 1997-08-28 | 2006-11-08 | 富士通株式会社 | 光導波路モジュール |
| US6529305B1 (en) | 1998-11-04 | 2003-03-04 | Corvis Corporation | Optical transmission apparatuses, methods, and systems |
| US6292598B1 (en) | 1998-11-04 | 2001-09-18 | Corvis Corporation | Optical transmission apparatuses, methods, and systems |
| US6118566A (en) | 1998-11-04 | 2000-09-12 | Corvis Corporation | Optical upconverter apparatuses, methods, and systems |
| US6429959B1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-08-06 | Codeon Corporation | Low-loss electrode structures for optical modulation applications |
| US7142788B2 (en) * | 2002-04-16 | 2006-11-28 | Corvis Corporation | Optical communications systems, devices, and methods |
| US8040958B2 (en) * | 2007-03-02 | 2011-10-18 | Honda Motor Co., Ltd | Method for measuring correlation between frequency response functions |
| JP5239551B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2013-07-17 | 富士通株式会社 | 光変調素子の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342650A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | Coaxis strip line converter |
| JP2867560B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1999-03-08 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス |
| JPH04163420A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-09 | Fujitsu Ltd | 光変調器の実装方法 |
| JPH0659221A (ja) * | 1992-06-19 | 1994-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界吸収型光変調器の実装方法と光変調装置 |
| JPH06308437A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光制御素子 |
| JP3490486B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2004-01-26 | 富士通株式会社 | 光変調器 |
| JPH0897607A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Tokin Corp | 誘電体フィルタ用基板 |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8116436A patent/JP3043614B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-12 US US08/855,888 patent/US5801871A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107946719A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-20 | 加特兰微电子科技(上海)有限公司 | 一种功率分配器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304746A (ja) | 1997-11-28 |
| US5801871A (en) | 1998-09-01 |
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|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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