JP4589354B2 - 光変調素子 - Google Patents
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Description
電気光学効果を有し、厚みが10μm以下の結晶性基板と、前記結晶性基板に形成された光導波路と、前記光導波路を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子において、
前記結晶性基板は、支持基板上に低誘電率層を介して支持され、
前記変調電極は、前記結晶性基板を挟むように配置された第1電極と第2電極とからなり、
前記第1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とからなるコプレーナ型の電極を有し、
前記第2電極は、前記信号電極と前記接地電極とが対向して並列配置されてなる変調領域部において、少なくとも接地電極を有すると共に、前記第1電極の信号電極と前記第2電極の接地電極とによって前記光導波路に電界を印加するように構成されており、前記変調領域部と略垂直に位置し、前記信号電極が幅広に形成されてなる変調信号入出力部において、少なくとも前記第1の電極の、前記信号電極の下方には前記第2電極を有しないように構成し、
前記信号入出力部において、前記第2電極から支持基板の方向に向けて離隔した位置に前記低誘電率層を介して追加の接地電極を有することを特徴とする、光変調素子に関する。
前記第2電極と前記追加の接地電極とは、50μm以上離隔して位置することを特徴とする。
前記結晶性基板は、支持基板上に低誘電率層を介して支持され、前記変調信号入出力部において、前記第2電極から支持基板の方向に向けて離隔した位置に前記低誘電率層を介して追加の接地電極を有するようにしている。この結果、前記第2電極は接地電極として機能させることができ、インピーダンス調整を容易に行うことができるようになる。また、このような接地電極は、外部からの電気信号をシールドする効果があるので、外部との接続(チップの設置状況など)の影響を受けにくい。
電気光学効果を有し、厚みが10μm以下の結晶性基板と、前記結晶性基板に形成された光導波路と、前記光導波路を通過する光を制御するための変調電極とを有する光変調素子において、前記変調電極は、前記結晶性基板を挟むように配置された第1電極と第2電極とからなり、前記第1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とからなるコプレーナ型の電極を有し、前記第2電極は、前記信号電極と前記接地電極とが対向して並列配置されてなる変調領域部において、少なくとも接地電極を有すると共に、前記第1電極の信号電極と協働して前記光導波路に電界を印加するように構成されており、前記変調領域部と略垂直に位置し、前記信号電極が幅広に形成されてなる変調信号入出力部において、前記結晶性基板から前記支持基板の方向に向けて離隔した位置に低誘電率層を介して配置されている。このため、マイクロ波と光波との速度整合やマイクロ波のインピーダンス整合が実現でき、高速動作が可能な光変調素子を提供することができる。
前記光導波路を2つの光導波路とし、一方の光導波路が属する前記結晶性基板の光導波路領域において、自発分極を反転させることにより、光変調素子の差動駆動が簡便な変調電極や駆動回路で容易に実現できる上、駆動電圧を低減することも可能となる。
図10〜12は、図4〜6に示す光変調素子に係わる応用例であり、光導波路をリッジ型導波路で形成した例を示す。光導波路をリッジ型光導波路で形成することにより、光波の閉じ込め効率が高くなり、また、変調電極が形成する電界を光導波路に集中させることが可能となるため、より低駆動電圧の光変調素子を実現することができる。
図13は、図4〜6に示す光変調素子に係わる他の応用例であり、リッジ型導波路を形成する溝や、第1電極を構成する信号電極4と接地電極5との間に低誘電率膜を配置した例を示す。このような低誘電率膜の配置により、変調電極におけるマイクロ波屈折率やインピーダンスの調整が可能となり、また、変調電極の配線の自由度を増加させることが可能となる。
図14及び15は、図4〜6に示す光変調素子に係わるその他の応用例であり、光導波路2(リッジ型導波路20)を薄板1の裏面(図の下側)に形成した例を示す。
厚みが10μm以下の薄板を使用する場合には、図14のように、光導波路2を薄板1の裏面に形成し、第1電極である信号電極4及び接地電極5を薄板の表面に、また、第2電極である接地電極54を薄板1の裏面に形成しても、特に信号電極4と接地電極54とが形成する電界により、リッジ部20に電界を印加させることが可能となる。
図16〜19は、図4〜6に示す光変調素子に係わるさらにその他の応用例であり、透明電極(9及び91至96)を電極に使用した例を示す。信号電極又は接地電極に、透明電極又は薄板側に透明電極を配置した電極のいずれかを用いることにより、バッファ層が無い場合でも、光導波路を伝搬する光波の伝搬損失を抑制しながら、変調電極を光導波路のより近傍に配置することが可能となり、駆動電圧を低減させることができる。
図20は、図4〜6に示す光変調素子に係わる他の応用例であり、第2電極を形成する接地電極をパターン状電極で構成した例を示す。第2電極を、光導波路の形状に対応した形状を有するパターン状電極とすることにより、光導波路に印加される電界を、より適切な形状に調整でき、駆動電圧をより一層低減させることが可能なる。
図22及び23は、図4〜6に示す光変調素子に係わるその他の応用例であり、薄板1を分極反転した例を示す。光導波路の少なくとも一部を含む薄板1の自発分極を反転させることにより、光変調素子の差動駆動が、簡便な変調電極や駆動回路で容易に実現でき、駆動電圧の低減も可能となる。
2 光導波路
3 バッファ層
4,41,42,43,44,140 信号電極
5,51,52,53,54,55,56,59,150 接地電極
6 接着層
7 支持基板
8,81 低誘電率膜
9,91,92,93,94,95,96 透明電極
11 Xカット型結晶基板
20 リッジ型導波路(リッジ部)
Claims (2)
- 電気光学効果を有し、厚みが10μm以下の結晶性基板と、前記結晶性基板に形成された光導波路と、前記光導波路を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子において、
前記結晶性基板は、支持基板上に低誘電率層を介して支持され、
前記変調電極は、前記結晶性基板を挟むように配置された第1電極と第2電極とからなり、
前記第1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とからなるコプレーナ型の電極を有し、
前記第2電極は、前記信号電極と前記接地電極とが対向して並列配置されてなる変調領域部において、少なくとも接地電極を有すると共に、前記第1電極の信号電極と前記第2電極の接地電極とによって前記光導波路に電界を印加するように構成されており、前記変調領域部と略垂直に位置し、前記信号電極が幅広に形成されてなる変調信号入出力部において、少なくとも前記第1の電極の、前記信号電極の下方には前記第2電極を有しないように構成し、
前記信号入出力部において、前記第2電極から支持基板の方向に向けて離隔した位置に前記低誘電率層を介して追加の接地電極を有することを特徴とする、光変調素子。 - 前記第2電極と前記追加の接地電極とは、50μm以上離隔して位置することを特徴とする、請求項1に記載の光変調素子。
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