JP3279210B2 - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
- Publication number
- JP3279210B2 JP3279210B2 JP01563897A JP1563897A JP3279210B2 JP 3279210 B2 JP3279210 B2 JP 3279210B2 JP 01563897 A JP01563897 A JP 01563897A JP 1563897 A JP1563897 A JP 1563897A JP 3279210 B2 JP3279210 B2 JP 3279210B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- substrate
- wave electrode
- optical modulator
- electrode
- 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 - Fee Related
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)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信における光変
調器に係り、特に、電気光学効果を有する基板（光学基
板）を用いた光変調器の構成に関する。
調器に係り、特に、電気光学効果を有する基板（光学基
板）を用いた光変調器の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信分野に於いては、通信の高速
化に伴い光通信システムが急速な発展を遂げている。か
かる光通信システムで使用される送信モジュールは、一
般に、図７のブロック図に示したように、レーザーダイ
オードジュール３、光アイソレータ２、光変調器１で構
成されている。この送信モジュールを用いて送信を行う
場合、レーザーダイオードジュール３から出力されたレ
ーザー光は光アイソレータ２を通過した後、光変調器１
で変調信号に変調信号（電気信号）に応じて強度変調さ
れ幹線系に送出される。
化に伴い光通信システムが急速な発展を遂げている。か
かる光通信システムで使用される送信モジュールは、一
般に、図７のブロック図に示したように、レーザーダイ
オードジュール３、光アイソレータ２、光変調器１で構
成されている。この送信モジュールを用いて送信を行う
場合、レーザーダイオードジュール３から出力されたレ
ーザー光は光アイソレータ２を通過した後、光変調器１
で変調信号に変調信号（電気信号）に応じて強度変調さ
れ幹線系に送出される。
【０００３】ここで、レーザーダイオードジュール３
は、レーザーダイオードを用いてレーザー光を発生させ
るためのモジュールであり、光アイソレータ２は、レー
ザー光を一方向に通過させるための光学素子でり、光変
調器１は、レーザー光に変調信号を乗せるための光学素
子である。
は、レーザーダイオードを用いてレーザー光を発生させ
るためのモジュールであり、光アイソレータ２は、レー
ザー光を一方向に通過させるための光学素子でり、光変
調器１は、レーザー光に変調信号を乗せるための光学素
子である。
【０００４】又、レーザー光に変調信号を乗せる変調方
法としては、レーザー光を出力するレーザーダイオード
に変調した電気信号を直接入力するする直接変調と、レ
ーザーダイオードから出力されたレーザー光に変調をか
ける間接変調がある。
法としては、レーザー光を出力するレーザーダイオード
に変調した電気信号を直接入力するする直接変調と、レ
ーザーダイオードから出力されたレーザー光に変調をか
ける間接変調がある。
【０００５】上記間接変調にかかる光変調器としては、
半導体を用いた半導体光変調器とニオブ酸リチウムに代
表される電気光学効果を有する基板（光学基板）を使用
した光変調器が知られている。これらの光変調器は、直
接変調を利用したものに比べチャーピングが小さいとい
った特徴があり、中でもニオブ酸リチウム基板を用いた
光変調器（電気光学効果を利用した光変調器）は半導体
光変調器に比べ挿入損失の点でも優れている（挿入損失
が小さい）。
半導体を用いた半導体光変調器とニオブ酸リチウムに代
表される電気光学効果を有する基板（光学基板）を使用
した光変調器が知られている。これらの光変調器は、直
接変調を利用したものに比べチャーピングが小さいとい
った特徴があり、中でもニオブ酸リチウム基板を用いた
光変調器（電気光学効果を利用した光変調器）は半導体
光変調器に比べ挿入損失の点でも優れている（挿入損失
が小さい）。
【０００６】［電気光学効果を利用した光変調器につい
て］上記電気光学効果を利用した光変調器の構成及び動
作について図８〜図１０を参照して説明する。尚、図８
は光変調器の構成を示した平面図であり、図９は図８の
ＡＡ’断面を示した断面図であり、図１０は光変調器の
動作原理を示した説明図である。
て］上記電気光学効果を利用した光変調器の構成及び動
作について図８〜図１０を参照して説明する。尚、図８
は光変調器の構成を示した平面図であり、図９は図８の
ＡＡ’断面を示した断面図であり、図１０は光変調器の
動作原理を示した説明図である。
【０００７】図８、図９に示した光変調器は、Ｚカット
のニオブ酸リチウム基板１８の表面にマッハツェンダ型
チタン拡散光導波路１１を形成し、その上層に二酸化珪
素からなるバッファ層１９を設け、更にその上層に進行
波電極１６及び接地電極１７が設けられている。
のニオブ酸リチウム基板１８の表面にマッハツェンダ型
チタン拡散光導波路１１を形成し、その上層に二酸化珪
素からなるバッファ層１９を設け、更にその上層に進行
波電極１６及び接地電極１７が設けられている。
【０００８】ここで、マッハツェンダ型チタン拡散光導
波路１１はニオブ酸リチウム基板１８上にチタンを熱拡
散させて形成したものであり、途中で2本に分岐し再び
合流している。そして、進行波電極１１に変調信号（マ
イクロ波信号）を印加すると、進行波電極１６と接地電
極１７との間に電界２０が発生し、この電界２０は分岐
された2本の光導波路１１に対して逆の方向に印可され
る。つまり、一方の光導波路を電界が上から下に向かっ
て横切った場合、他方の光導波路は電界が下から上に向
かって横切る又、光導波路１１を形成した基板（光学基
板）１８の材料であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3）の電気光学効果を有するため、印可された電界に
応じて光導波路１１中の屈折率が変化する。この屈折率
変化は、印加電界の方向が逆の場合には逆の屈折率変化
となり、その変化量は基板（光学基板）固有の電気光学
定数と印加電界強度によって決まる。尚、ニオブ酸リチ
ウム基板１９として、Ｚカット基板が用いられるのは、
ニオブ酸リチウム基板の場合、Ｚ軸方向に電界を印可し
たときに最も大きな屈折率変化が得られるからである。
又、ニオブ酸リチウム基板１８と電極（進行波電極１６
及び接地電極１７）との間に形成されたバッファ層１９
は、ＤＣドリフトを抑制する目的等のために設けられた
ものである。
波路１１はニオブ酸リチウム基板１８上にチタンを熱拡
散させて形成したものであり、途中で2本に分岐し再び
合流している。そして、進行波電極１１に変調信号（マ
イクロ波信号）を印加すると、進行波電極１６と接地電
極１７との間に電界２０が発生し、この電界２０は分岐
された2本の光導波路１１に対して逆の方向に印可され
る。つまり、一方の光導波路を電界が上から下に向かっ
て横切った場合、他方の光導波路は電界が下から上に向
かって横切る又、光導波路１１を形成した基板（光学基
板）１８の材料であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3）の電気光学効果を有するため、印可された電界に
応じて光導波路１１中の屈折率が変化する。この屈折率
変化は、印加電界の方向が逆の場合には逆の屈折率変化
となり、その変化量は基板（光学基板）固有の電気光学
定数と印加電界強度によって決まる。尚、ニオブ酸リチ
ウム基板１９として、Ｚカット基板が用いられるのは、
ニオブ酸リチウム基板の場合、Ｚ軸方向に電界を印可し
たときに最も大きな屈折率変化が得られるからである。
又、ニオブ酸リチウム基板１８と電極（進行波電極１６
及び接地電極１７）との間に形成されたバッファ層１９
は、ＤＣドリフトを抑制する目的等のために設けられた
ものである。
【０００９】上記の様にして光導波路１１の屈折率が変
化した場合、光導波路１１中を進行するレーザー光に位
相変化が生じる。この位相変化は２本に分岐した光導波
路１１間で異なるため、２本の光導波路中を進行するレ
ーザー光に位相差が生じる。そして、位相差を生じたレ
ーザー光は光導波路１１の合流点で合波干渉するため、
光変調器が出力するレーザー光は強度変調されることと
なる。
化した場合、光導波路１１中を進行するレーザー光に位
相変化が生じる。この位相変化は２本に分岐した光導波
路１１間で異なるため、２本の光導波路中を進行するレ
ーザー光に位相差が生じる。そして、位相差を生じたレ
ーザー光は光導波路１１の合流点で合波干渉するため、
光変調器が出力するレーザー光は強度変調されることと
なる。
【００１０】例えば、図１０に示したように一定強度の
レーザー光を光導波路１１に入力し、２本に分岐した光
導波路１１を進行するレーザー光が互いに逆位相となる
ような変調信号を印可（進行波電極１１に印可）した場
合、合流点で合波干渉されたレーザー光は強度が０とな
って出力される。
レーザー光を光導波路１１に入力し、２本に分岐した光
導波路１１を進行するレーザー光が互いに逆位相となる
ような変調信号を印可（進行波電極１１に印可）した場
合、合流点で合波干渉されたレーザー光は強度が０とな
って出力される。
【００１１】［進行波電極及び接地電極について］次
に、進行波電極及び接地電極について図８を参照して説
明する。
に、進行波電極及び接地電極について図８を参照して説
明する。
【００１２】進行波電極16は、光導波路11近傍の相互作
用部分12で効率良く光変調を行うことができる電極幅、
具体的には５〜１５μm程度で形成されており、その両
側には進行波電極16の特性インピーダンスを５０Ωに保
つため、１０〜２０μｍ程度の電極間ギャップをおいて
接地電極17が形成されている。
用部分12で効率良く光変調を行うことができる電極幅、
具体的には５〜１５μm程度で形成されており、その両
側には進行波電極16の特性インピーダンスを５０Ωに保
つため、１０〜２０μｍ程度の電極間ギャップをおいて
接地電極17が形成されている。
【００１３】又、進行波電極16の両端には、変調信号
（マイクロ波信号）を入力するＲＦコネクタとの接続を
容易にするため、テーパー部分１３及び給電部分１４が
設けられている。従って、変調信号（マイクロ波信号）
は、テーパー部分１３及び給電部分１４を介して相互作
用部分12に供給（印可）される。
（マイクロ波信号）を入力するＲＦコネクタとの接続を
容易にするため、テーパー部分１３及び給電部分１４が
設けられている。従って、変調信号（マイクロ波信号）
は、テーパー部分１３及び給電部分１４を介して相互作
用部分12に供給（印可）される。
【００１４】ここで、進行波電極１６の電極幅（５〜１
５μm程度）を給電部分１４の電極幅（数百μm）まで徐
々に広げるテーパー部分１３を設けたのは、進行波電極
１６の特性インピーダンスを５０Ωに保つためである。
又、テーパー部分１３に於ける電極間ギャップについて
も、進行波電極１６の特性インピーダンスを５０Ωに保
つため、電極幅の増加に伴い、相互作用部分12に於ける
電極間ギャップ（１０〜２０μm）から数百μmにまで徐
々に広げられている。
５μm程度）を給電部分１４の電極幅（数百μm）まで徐
々に広げるテーパー部分１３を設けたのは、進行波電極
１６の特性インピーダンスを５０Ωに保つためである。
又、テーパー部分１３に於ける電極間ギャップについて
も、進行波電極１６の特性インピーダンスを５０Ωに保
つため、電極幅の増加に伴い、相互作用部分12に於ける
電極間ギャップ（１０〜２０μm）から数百μmにまで徐
々に広げられている。
【００１５】尚、相互作用部分１２は、変調信号（マイ
クロ波信号）によって生じる電界が光導波路に影響を及
ぼす部分であり、この長さが長くなるほど光変調器の感
度が増加し、駆動電圧が低下する。又、光変調器の光変
調特性は、変調信号であるマイクロ波信号に対する進行
波電極１６の電気的透過特性（透過損失）に影響され
る。
クロ波信号）によって生じる電界が光導波路に影響を及
ぼす部分であり、この長さが長くなるほど光変調器の感
度が増加し、駆動電圧が低下する。又、光変調器の光変
調特性は、変調信号であるマイクロ波信号に対する進行
波電極１６の電気的透過特性（透過損失）に影響され
る。
【００１６】ところで、光変調器は、通常、基板（光学
基板）１８の裏面を接地された金属筐体に直接固定され
るが、この様にした場合、マイクロ波の共振により進行
波電極１６の透過損失に図１１の２１に示した様な数ｄ
Ｂの鋭いディップ（特性の急激な低下）を生じ、光変調
特性にも同様のディップが生じてしまう。
基板）１８の裏面を接地された金属筐体に直接固定され
るが、この様にした場合、マイクロ波の共振により進行
波電極１６の透過損失に図１１の２１に示した様な数ｄ
Ｂの鋭いディップ（特性の急激な低下）を生じ、光変調
特性にも同様のディップが生じてしまう。
【００１７】従来、この透過損失に生じるディップを抑
制するため、基板（光学基板）の厚さや幅を縮小した
り、図１２及び図１３（図１２のＢＢ’断面図）に示し
た様に基板（光学基板）１８と金属筐体２３との間に空
気層２２を設ける（特開平４ー１６０４）等してマイク
ロ波の共振を抑えていた。
制するため、基板（光学基板）の厚さや幅を縮小した
り、図１２及び図１３（図１２のＢＢ’断面図）に示し
た様に基板（光学基板）１８と金属筐体２３との間に空
気層２２を設ける（特開平４ー１６０４）等してマイク
ロ波の共振を抑えていた。
【００１８】又、特開平５ー９３８９２に示されている
光変調器では、マイクロ波の共振を抑えるために、基板
（光学基板）と金属筐体との間に、ガラス等の誘電率が
低い材料の層を設けている。
光変調器では、マイクロ波の共振を抑えるために、基板
（光学基板）と金属筐体との間に、ガラス等の誘電率が
低い材料の層を設けている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様なマイクロ波の共振に対する対策が施された光変調器
には、以下の問題点があった。
様なマイクロ波の共振に対する対策が施された光変調器
には、以下の問題点があった。
【００２０】（１）基板（光学基板）と金属筐体との間
に空気層を設けた光変調器の場合、基板（光学基板）が
金属筐体で補強されていないため、機械的強度が弱く、
その取り扱いや光ファイバーとの接続が困難であった。
に空気層を設けた光変調器の場合、基板（光学基板）が
金属筐体で補強されていないため、機械的強度が弱く、
その取り扱いや光ファイバーとの接続が困難であった。
【００２１】（２）.誘電率が低い材料として熱的強度
が弱いガラス等を使用した場合、金属筐体に固定すると
きやＲＦコネクタを接続するときに熱を加える加工を行
うことができない。
が弱いガラス等を使用した場合、金属筐体に固定すると
きやＲＦコネクタを接続するときに熱を加える加工を行
うことができない。
【００２２】尚、従来は、進行波電極の透過損失（電気
的透過特性）に生じるディップの原因であるマイクロ波
の共振が、どの部分で起こっているかについては十分に
解明されていなかったため、マイクロ波の共振に対する
的確な対策を施すことが困難であった。
的透過特性）に生じるディップの原因であるマイクロ波
の共振が、どの部分で起こっているかについては十分に
解明されていなかったため、マイクロ波の共振に対する
的確な対策を施すことが困難であった。
【００２３】そこで、本発明はマイクロ波の共振が起こ
る部分及び原因を解明し、かかるマイクロ波の共振に対
して的確な対策を施したものであって、光変調器の光変
調特性に生じるディップ（進行波電極の透過損失（電気
的透過特性）に生じるディップ）を抑えつつ上記問題点
を解決した光変調器を提供するものである。
る部分及び原因を解明し、かかるマイクロ波の共振に対
して的確な対策を施したものであって、光変調器の光変
調特性に生じるディップ（進行波電極の透過損失（電気
的透過特性）に生じるディップ）を抑えつつ上記問題点
を解決した光変調器を提供するものである。
【００２４】尚、本発明によれば、簡単かつ確実な方法
でマイクロ波の共振に対する対策を施すことができる。
でマイクロ波の共振に対する対策を施すことができる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の光変調器
は、電気光学効果を有する光学基板上に光導波路、進行
波電極及び接地電極が形成され、かつ前記光学基板が金
属筐体上に固定されている光変調器に於いて、進行波電
極のテーパー部分及び給電端部分の下方及びその周辺に
前記光学基板を介して空気層を設けたことを特徴とする
ものである。
は、電気光学効果を有する光学基板上に光導波路、進行
波電極及び接地電極が形成され、かつ前記光学基板が金
属筐体上に固定されている光変調器に於いて、進行波電
極のテーパー部分及び給電端部分の下方及びその周辺に
前記光学基板を介して空気層を設けたことを特徴とする
ものである。
【００２６】請求項２記載の光変調器は、電気光学効果
を有する光学基板上に光導波路、進行波電極及び接地電
極が形成され、かつ前記光学基板が金属筐体上に固定さ
れている光変調器に於いて、進行波電極のテーパー部分
及び給電端部分の下方及びその周辺に前記光学基板を介
して該光学基板よりも誘電率の低い材料からなる層を設
けたことを特徴とするものである。
を有する光学基板上に光導波路、進行波電極及び接地電
極が形成され、かつ前記光学基板が金属筐体上に固定さ
れている光変調器に於いて、進行波電極のテーパー部分
及び給電端部分の下方及びその周辺に前記光学基板を介
して該光学基板よりも誘電率の低い材料からなる層を設
けたことを特徴とするものである。
【００２７】請求項３記載の光変調器は、請求項１又は
請求項２記載の光変調器に於いて、進行波電極から金属
筐体までの距離Ｌ１を、進行波電極から接地電極までの
距離Ｌ２としたときに、 Ｌ１≧１．５×Ｌ２ を満たすことを特徴とするものである。
請求項２記載の光変調器に於いて、進行波電極から金属
筐体までの距離Ｌ１を、進行波電極から接地電極までの
距離Ｌ２としたときに、 Ｌ１≧１．５×Ｌ２ を満たすことを特徴とするものである。
【００２８】
［マイクロ波の共振が起こる部分及び原因について］図
１４及び図１５を参照して、従来の光変調器に於いてマ
イクロ波の共振が起こる部分及び原因について説明す
る。
１４及び図１５を参照して、従来の光変調器に於いてマ
イクロ波の共振が起こる部分及び原因について説明す
る。
【００２９】光変調器の光変調特性に生じるディップ
（進行波電極の透過損失（電気的透過特性）に生じるデ
ィップ）は、基板（光学基板）１８内を伝搬する電磁波
の共振に起因する。そして、この電磁波の共振は、図８
に示したように進行波電極16と接地電極17との電極間ギ
ャップが広い部分、つまりテーパー部分１３及び給電部
分１４での電界分布が原因で発生する。
（進行波電極の透過損失（電気的透過特性）に生じるデ
ィップ）は、基板（光学基板）１８内を伝搬する電磁波
の共振に起因する。そして、この電磁波の共振は、図８
に示したように進行波電極16と接地電極17との電極間ギ
ャップが広い部分、つまりテーパー部分１３及び給電部
分１４での電界分布が原因で発生する。
【００３０】図１４は、従来の光変調器の進行波電極の
テーパー部分又は給電部分に於ける基板（光学基板）内
の電界分布（電気力線）を示したものである。同図に示
した進行波電極のテーパー部分又は給電部分では、進行
波電極16と接地電極17との電極間ギャップが広くなるた
め、基板（光学基板）１８内の電気力線を示した場合、
そのほとんどが進行波電極16から金属筐体２３に向かう
ものになる。
テーパー部分又は給電部分に於ける基板（光学基板）内
の電界分布（電気力線）を示したものである。同図に示
した進行波電極のテーパー部分又は給電部分では、進行
波電極16と接地電極17との電極間ギャップが広くなるた
め、基板（光学基板）１８内の電気力線を示した場合、
そのほとんどが進行波電極16から金属筐体２３に向かう
ものになる。
【００３１】この電界分布（電磁界分布）は、電磁波が
伝搬する際のＴＥ10モード（図８参照）に非常に近似し
ている。このＴＥ10モードは、低次モードであり、電磁
波が基板（光学基板）１８内を伝搬し得る最も単純な電
磁界分布である。この電磁界分布は、電界成分が進行方
向に対して垂直方向だけに存在し、磁界は進行方向にも
存在するモードであり、ＴＥ10モードは、そのモードの
中で最も単純な電磁界分布を有するモードである。
伝搬する際のＴＥ10モード（図８参照）に非常に近似し
ている。このＴＥ10モードは、低次モードであり、電磁
波が基板（光学基板）１８内を伝搬し得る最も単純な電
磁界分布である。この電磁界分布は、電界成分が進行方
向に対して垂直方向だけに存在し、磁界は進行方向にも
存在するモードであり、ＴＥ10モードは、そのモードの
中で最も単純な電磁界分布を有するモードである。
【００３２】上記の様にこのＴＥ10モードは、電磁波が
基板（光学基板）１８内を伝搬し得る最も単純な電磁界
分布であるため、進行波電極16に変調信号（マイクロ波
信号）を印可したときに基板（光学基板）１８内を伝搬
する電磁波が生じる。そして、この電磁波が基板（光学
基板）内での共振現象を引き起こすため、進行波電極１
６の透過損失（電気的透過特性）にディップが生じ、光
変調器の光変調特性にもディップが生じる。
基板（光学基板）１８内を伝搬し得る最も単純な電磁界
分布であるため、進行波電極16に変調信号（マイクロ波
信号）を印可したときに基板（光学基板）１８内を伝搬
する電磁波が生じる。そして、この電磁波が基板（光学
基板）内での共振現象を引き起こすため、進行波電極１
６の透過損失（電気的透過特性）にディップが生じ、光
変調器の光変調特性にもディップが生じる。
【００３３】従って、光変調器の光変調特性に生じるデ
ィップ（進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）
に生じるディップ）を除去するためには、ＴＥ10モード
が基板（光学基板）内に生じないようにすればよい。
ィップ（進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）
に生じるディップ）を除去するためには、ＴＥ10モード
が基板（光学基板）内に生じないようにすればよい。
【００３４】［本発明にかかる光変調器の構成］次に、
上記ＴＥ10モードが基板（光学基板）内に生じないよう
な対策が施された本発明にかかる光変調器の構成につい
て説明する。
上記ＴＥ10モードが基板（光学基板）内に生じないよう
な対策が施された本発明にかかる光変調器の構成につい
て説明する。
【００３５】図１は、本発明にかかる光変調器の構成を
示した分解図である。同図に於いては、金属筐体２３の
構造を示すために、基板（光学基板）１８と金属筐体２
３を分離した状態で示しているが、実際は、基板（光学
基板）１８が導電性接着剤などを用いて接地された金属
筐体２３に固定されている。ここで、金属筐体２３に設
けられている溝部２４は、基板（光学基板）１８を金属
筐体２３に固定したときに空気層となる部分である。
示した分解図である。同図に於いては、金属筐体２３の
構造を示すために、基板（光学基板）１８と金属筐体２
３を分離した状態で示しているが、実際は、基板（光学
基板）１８が導電性接着剤などを用いて接地された金属
筐体２３に固定されている。ここで、金属筐体２３に設
けられている溝部２４は、基板（光学基板）１８を金属
筐体２３に固定したときに空気層となる部分である。
【００３６】この溝部２４は、図２（図１のＣＣ’断
面）に示したように基板（光学基板）１８を金属筐体２
３に固定したときに、基板（光学基板）１８上に設けら
れている進行波電極１６のテーパー部分及び給電部分の
下方に位置するように設けられている。
面）に示したように基板（光学基板）１８を金属筐体２
３に固定したときに、基板（光学基板）１８上に設けら
れている進行波電極１６のテーパー部分及び給電部分の
下方に位置するように設けられている。
【００３７】図３は、上記空気層を設けた場合に進行波
電極１６のテーパー部分又は給電部分に生じる電界分布
（電気力線）を示したものである。上記空気層を設けた
場合、進行波電極16と金属筐体２３との電極間ギャップ
が広くなるため、基板（光学基板）１８内の電気力線を
示した場合、そのほとんどが進行波電極16から接地電極
17に向かうものになる。
電極１６のテーパー部分又は給電部分に生じる電界分布
（電気力線）を示したものである。上記空気層を設けた
場合、進行波電極16と金属筐体２３との電極間ギャップ
が広くなるため、基板（光学基板）１８内の電気力線を
示した場合、そのほとんどが進行波電極16から接地電極
17に向かうものになる。
【００３８】ここで、進行波電極16から接地電極17に向
かう電気力線の比率を増加させるためには、進行波電極
１６から金属筐体２３までの距離Ｌ１を、進行波電極１
６から接地電極１７までの距離Ｌ２よりも長くする必要
があり、 Ｌ１≧１．５×Ｌ２・・・（１） となるように溝部２４を設けることが望ましい。但し、
上記ＴＥ10モードが基板（光学基板）内に生じないよう
にするためには、 Ｌ１＝１．５×Ｌ２・・・（２） で十分であり、機械的強度を考慮すれば、Ｌ１を余り長
くすることは好ましくない。又、Ｌ１が短い場合（式
（１）を満たさない場合）であっても、光変調器の光変
調特性に生じるディップ（進行波電極１６の透過損失
（電気的透過特性）に生じるディップ）を除去する効果
は得られる。但し、その効果は小さくなる。
かう電気力線の比率を増加させるためには、進行波電極
１６から金属筐体２３までの距離Ｌ１を、進行波電極１
６から接地電極１７までの距離Ｌ２よりも長くする必要
があり、 Ｌ１≧１．５×Ｌ２・・・（１） となるように溝部２４を設けることが望ましい。但し、
上記ＴＥ10モードが基板（光学基板）内に生じないよう
にするためには、 Ｌ１＝１．５×Ｌ２・・・（２） で十分であり、機械的強度を考慮すれば、Ｌ１を余り長
くすることは好ましくない。又、Ｌ１が短い場合（式
（１）を満たさない場合）であっても、光変調器の光変
調特性に生じるディップ（進行波電極１６の透過損失
（電気的透過特性）に生じるディップ）を除去する効果
は得られる。但し、その効果は小さくなる。
【００３９】尚、図３に示したような電界分布（電磁界
分布）は準ＴＥＭモード（電界及び磁界成分が進行方向
に対して垂直方向にしか存在しないモード）と呼ばれ、
このモードは上記ＴＥ10モードとは異なり基板（光学基
板）内を伝搬することがないので、基板（光学基板）内
にマイクロ波の共振を生じさせない。
分布）は準ＴＥＭモード（電界及び磁界成分が進行方向
に対して垂直方向にしか存在しないモード）と呼ばれ、
このモードは上記ＴＥ10モードとは異なり基板（光学基
板）内を伝搬することがないので、基板（光学基板）内
にマイクロ波の共振を生じさせない。
【００４０】ところで、本発明にかかる光変調器に於け
る光導波路については、特に限定は無くチタン拡散型、
リッジ型等の光導波路に適用することができる。
る光導波路については、特に限定は無くチタン拡散型、
リッジ型等の光導波路に適用することができる。
【００４１】［溝部について］次に、上記溝部の形状に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００４２】上記溝部の形状については、特に限定され
ず、その断面形状が曲線や弧等で示されるものであって
もよい。従って、溝部の形状については加工の容易性や
基板（光学基板）強度の低下等を考慮して自由に決める
ことができる。
ず、その断面形状が曲線や弧等で示されるものであって
もよい。従って、溝部の形状については加工の容易性や
基板（光学基板）強度の低下等を考慮して自由に決める
ことができる。
【００４３】例えば、図４に示したように金属筐体２３
に段差２５を設けてもよい。この場合、進行波電極のテ
ーパー部分、給電部分及びその電極間ギャップ部分の下
方以外の部分に空気層を設けられることになる。又、図
５に示したように金属ブロック２６を用いて段差を設け
てもよい。
に段差２５を設けてもよい。この場合、進行波電極のテ
ーパー部分、給電部分及びその電極間ギャップ部分の下
方以外の部分に空気層を設けられることになる。又、図
５に示したように金属ブロック２６を用いて段差を設け
てもよい。
【００４４】尚、上記説明に於いては、溝部を空気層
（溝部を空気で満たした場合）としたが、溝部を真空に
しても、又は、フッ素樹脂（テフロン：ε＝２．６）等
の誘電率の低い材料（気体であってもよい）で満たして
もよい。但し、この溝部を満たす材料は、基板（光学基
板）よりも誘電率の低い材料でなければならない。
（溝部を空気で満たした場合）としたが、溝部を真空に
しても、又は、フッ素樹脂（テフロン：ε＝２．６）等
の誘電率の低い材料（気体であってもよい）で満たして
もよい。但し、この溝部を満たす材料は、基板（光学基
板）よりも誘電率の低い材料でなければならない。
【００４５】このように、溝部を真空、又は、誘電率の
低い材料（気体であってもよい）で満たしても空気で満
たした場合と同様の効果が得られる。
低い材料（気体であってもよい）で満たしても空気で満
たした場合と同様の効果が得られる。
【００４６】
［実施例１］次に、本発明にかかる光変調器の実施例に
ついて説明する。尚、本実施例では、図１及び図２に示
した構成の光変調器を作製した。
ついて説明する。尚、本実施例では、図１及び図２に示
した構成の光変調器を作製した。
【００４７】（１）まず、基板（光学基板）１８とし
て、厚さ０．５ｍｍ（通常０．２〜０．８mm程度）のＺ
カットＹ軸伝搬ニオブ酸リチウム基板を用意し、この基
板（光学基板）上に幅９μm（通常６〜１２μm程度）、
膜厚８０ｎｍ（通常４０〜120ｎｍ程度）のチタン薄膜
のパターンを形成した。ここで、チタン薄膜の形成には
電子ビーム蒸着法、パターン形成にはリフトオフ法を用
いた。その後、この基板（光学基板）に９５０〜１１０
０℃で熱拡散処理を施し、マッハツェンダ型チタン拡散
光導波路を作製した。
て、厚さ０．５ｍｍ（通常０．２〜０．８mm程度）のＺ
カットＹ軸伝搬ニオブ酸リチウム基板を用意し、この基
板（光学基板）上に幅９μm（通常６〜１２μm程度）、
膜厚８０ｎｍ（通常４０〜120ｎｍ程度）のチタン薄膜
のパターンを形成した。ここで、チタン薄膜の形成には
電子ビーム蒸着法、パターン形成にはリフトオフ法を用
いた。その後、この基板（光学基板）に９５０〜１１０
０℃で熱拡散処理を施し、マッハツェンダ型チタン拡散
光導波路を作製した。
【００４８】（２）次に、この基板（光学基板）上にバ
ッファ層として、厚さ１μm（通常０．３〜２μm程度）
の二酸化珪素（ＳｉＯ2）薄膜を、電子ビーム蒸着法に
より形成した。
ッファ層として、厚さ１μm（通常０．３〜２μm程度）
の二酸化珪素（ＳｉＯ2）薄膜を、電子ビーム蒸着法に
より形成した。
【００４９】（３）続いて、バッファ層上にガイドレジ
ストの形成を経て電界メッキにより厚さ８μmの金から
なる進行波電極及び接地電極を形成した。
ストの形成を経て電界メッキにより厚さ８μmの金から
なる進行波電極及び接地電極を形成した。
【００５０】（４）次に、真鍮からなる金属筐体を用意
し、切削加工により進行波電極のテーパー部分、給電部
分及びその電極間ギャップ部分の下に当たる部分に深さ
２ｍｍの溝部を形成した。
し、切削加工により進行波電極のテーパー部分、給電部
分及びその電極間ギャップ部分の下に当たる部分に深さ
２ｍｍの溝部を形成した。
【００５１】（５）上記基板（光学基板）１８を導電性
接着剤を用いて上記金属筐体に固定し、金属筐体に設け
られているＲＦコネクタ（マイクロ波を光変調器に入力
するために設けられた高周波用のコネクタ）を進行波電
極の給電部分に半田付けする。
接着剤を用いて上記金属筐体に固定し、金属筐体に設け
られているＲＦコネクタ（マイクロ波を光変調器に入力
するために設けられた高周波用のコネクタ）を進行波電
極の給電部分に半田付けする。
【００５２】上記のようにして作製した光変調器につい
て、進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）を測
定した結果を図６に示した。同図からもわかるように、
進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）に生じる
ディップが十分に除去されていることが確認できた。
又、光変調器の光変調特性についても良好な特性が得ら
れた。
て、進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）を測
定した結果を図６に示した。同図からもわかるように、
進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）に生じる
ディップが十分に除去されていることが確認できた。
又、光変調器の光変調特性についても良好な特性が得ら
れた。
【００５３】［実施例２］次に、溝部にフッ素樹脂（テ
フロン）を充填した光変調器を実施例１と同様の工程で
作製した。この光変調器について、進行波電極１６の透
過損失（電気的透過特性）を測定したところ、実施例１
の場合と同様に進行波電極１６の透過損失（電気的透過
特性）に生じるディップが十分に除去されていることが
確認できた。又、光変調器の光変調特性についても良好
な特性が得られた。
フロン）を充填した光変調器を実施例１と同様の工程で
作製した。この光変調器について、進行波電極１６の透
過損失（電気的透過特性）を測定したところ、実施例１
の場合と同様に進行波電極１６の透過損失（電気的透過
特性）に生じるディップが十分に除去されていることが
確認できた。又、光変調器の光変調特性についても良好
な特性が得られた。
【００５４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光変調
器によれば、進行波電極のテーパー部分、給電部分及び
その電極間ギャップ部分の下に当たる部分に空気層又は
誘電率の低い材料からなる層を設けたことにより以下の
効果を得ることができた。
器によれば、進行波電極のテーパー部分、給電部分及び
その電極間ギャップ部分の下に当たる部分に空気層又は
誘電率の低い材料からなる層を設けたことにより以下の
効果を得ることができた。
【００５５】（１）光変調器の光変調特性に生じるディ
ップ（進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）に
生じるディップ）を除去するができる。つまり、光変調
器の光変調特性（進行波電極の電気的透過特性）を向上
させることができる。
ップ（進行波電極１６の透過損失（電気的透過特性）に
生じるディップ）を除去するができる。つまり、光変調
器の光変調特性（進行波電極の電気的透過特性）を向上
させることができる。
【００５６】（２）金属筐体の溝部以外の部分では、基
板（光学基板）が金属筐体で補強されるため、機械的強
度が低下することがほとんどない。
板（光学基板）が金属筐体で補強されるため、機械的強
度が低下することがほとんどない。
【００５７】（３）金属筐体に設ける溝部を変更するだ
けで、容易に設計変更に対応することができる。
けで、容易に設計変更に対応することができる。
【００５８】（４）金属筐体の溝部を、空気で満たした
場合、溝部を真空にした場合、又は、フッ素樹脂（テフ
ロン）で満たした場合には、熱的強度を気にする必要が
無いため、金属筐体への固定やＲＦコネクタの接続の際
に自由に熱を加えることができる。
場合、溝部を真空にした場合、又は、フッ素樹脂（テフ
ロン）で満たした場合には、熱的強度を気にする必要が
無いため、金属筐体への固定やＲＦコネクタの接続の際
に自由に熱を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光変調器の構成を示した分解図
（斜視図）である。
（斜視図）である。
【図２】本発明にかかる光変調器の構成を示した断面図
（図１のＣＣ’断面）である。
（図１のＣＣ’断面）である。
【図３】本発明にかかる光変調器に於ける行波電極１６
のテーパー部分又は給電部分に生じる電界分布（電気力
線）を示した図面である。
のテーパー部分又は給電部分に生じる電界分布（電気力
線）を示した図面である。
【図４】本発明にかかる光変調器の構成を示した分解図
（斜視図）である。
（斜視図）である。
【図５】本発明にかかる光変調器の構成を示した分解図
（斜視図）である。
（斜視図）である。
【図６】本発明にかかる光変調器に於ける進行波電極１
６の透過損失（電気的透過特性）を示したグラフであ
る。
６の透過損失（電気的透過特性）を示したグラフであ
る。
【図７】送信モジュールの構成を示したブロック図であ
る。
る。
【図８】光変調器の構成を示した平面図である。
【図９】光変調器の構成を示した断面図（図８のＡＡ’
断面）である。
断面）である。
【図１０】光変調器の動作を説明するための図面であ
る。
る。
【図１１】従来の光変調器に於ける進行波電極１６の透
過損失（電気的透過特性）を示したグラフである。
過損失（電気的透過特性）を示したグラフである。
【図１２】従来の光変調器の構成を示した分解図（斜視
図）である。
図）である。
【図１３】従来の光変調器の構成を示した断面図（図１
２のＢＢ’断面）である。
２のＢＢ’断面）である。
【図１４】従来の光変調器に於ける行波電極１６のテー
パー部分又は給電部分に生じる電界分布（電気力線）を
示した図面である。
パー部分又は給電部分に生じる電界分布（電気力線）を
示した図面である。
【図１５】ＴＥ10モードの電磁界分布を示した図面であ
る。
る。
１ 光変調器 ２ 光アイソレータ ３ レーザーダイオードモジュール １１ 光導波路 １２ 相互作用部分 １３ テーパー部分 １４ 給電部分 １６ 進行波電極 １７ 接地電極 １８ 基板（光学基板） １９ バッファ層 ２０ 電界（電気力線） ２１ ディップ ２２ 空気層 ２３ 金属筐体 ２４ 溝部 ２５ 段差 ２６ 金属ブロック ２７ ＲＦコネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−142567（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−304746（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308437（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−93892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255328（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−89914（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/03 - 1/035 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する光学基板上に光導
波路、進行波電極及び接地電極が形成され、前記光学基
板が金属筐体上に固定され、前記進行波電極の両端に変
調信号の入力のためのテーパー部分及び給電部分が設け
られる光変調器において、 前記進行波電極の前記テーパー部分及び給電端部分の下
方及びその周辺で、前記光学基板を介して、前記金属筐
体に空気層を設けたことを特徴とする光変調器。 - 【請求項２】 電気光学効果を有する光学基板上に光導
波路、進行波電極及び接地電極が形成され、前記光学基
板が金属筐体上に固定され、前記進行波電極の両端に変
調信号の入力のためのテーパー部分及び給電部分が設け
られる光変調器において、 前記進行波電極の前記テーパー部分及び給電端部分の下
方及びその周辺で、前記光学基板を介して、前記金属筐
体に該光学基板よりも誘電率の低い材料からなる層を設
けたことを特徴とする光変調器。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の光変調器に
於いて、進行波電極から金属筐体までの距離Ｌ１を、進
行波電極から接地電極までの距離Ｌ２としたときに、 Ｌ１≧１．５×Ｌ２ を満たすことを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01563897A JP3279210B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01563897A JP3279210B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213783A JPH10213783A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3279210B2 true JP3279210B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=11894271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01563897A Expired - Fee Related JP3279210B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279210B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1086362C (zh) * | 1999-08-10 | 2002-06-19 | 复旦大学 | 一种制备二氧化钛-二氧化硅复合的纳米材料的方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4875807B2 (ja) * | 2001-08-01 | 2012-02-15 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP3851825B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2006-11-29 | 富士通株式会社 | 光変調器モジュールおよび光変調器 |
| JP4027109B2 (ja) | 2002-02-08 | 2007-12-26 | 富士通株式会社 | 電気光学効果により光位相を変化させる素子を搭載した光モジュール |
| JP4107890B2 (ja) | 2002-06-27 | 2008-06-25 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス |
| JP2007334124A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP4510070B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2010-07-21 | アンリツ株式会社 | 光変調器 |
| JP5263210B2 (ja) | 2010-03-29 | 2013-08-14 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子モジュール |
| JP5811111B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2015-11-11 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP01563897A patent/JP3279210B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1086362C (zh) * | 1999-08-10 | 2002-06-19 | 复旦大学 | 一种制备二氧化钛-二氧化硅复合的纳米材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10213783A (ja) | 1998-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5138480A (en) | Traveling wave optical modulator | |
| EP2458433B1 (en) | Optical modulator and manufacturing method of the optical modulator | |
| JP2603437B2 (ja) | 周期的ドメイン反転電気・光変調器 | |
| US20040109223A1 (en) | Optical modulator and design method therefor | |
| JP2004157500A (ja) | 光変調器 | |
| JPH0652342B2 (ja) | 電気光学変調器 | |
| JP3839710B2 (ja) | 半導体光変調器、マッハツェンダ型光変調器、及び光変調器一体型半導体レーザ | |
| JP3279210B2 (ja) | 光変調器 | |
| EP0766122A2 (en) | Mach-Zehnder type modulator and method of driving the same | |
| JP2728150B2 (ja) | 光変調素子 | |
| Gheorma et al. | Thin layer design of X-cut LiNbO 3 modulators | |
| JP3570735B2 (ja) | 光導波路デバイス | |
| JP6348880B2 (ja) | 半導体マッハツェンダ光変調器 | |
| US20030016896A1 (en) | Electro-optic waveguide devices | |
| US6980706B2 (en) | Waveguide optical modulator | |
| US6885780B2 (en) | Suppression of high frequency resonance in an electro-optical modulator | |
| JP2005331531A (ja) | 光導波路デバイス | |
| Laubacher et al. | Fabrication and performance of KTP optoelectronic modulators | |
| JP2919132B2 (ja) | 光変調器 | |
| JPH07191290A (ja) | 半導体マッハツェンダ変調器およびその製造方法 | |
| JPH05173099A (ja) | 光制御素子 | |
| JP3719563B2 (ja) | 光変調器 | |
| JP2007334124A (ja) | 光変調器 | |
| JP3067760B1 (ja) | 導波路型光デバイス | |
| JPH11295675A (ja) | 高速光変調器 |
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: 20020122 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |