JP4874685B2 - 光変調器 - Google Patents
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特に、マルチメディアの発展に伴い情報伝達量も増加傾向にあり、光変調周波数の広帯域化を実現する必要がある。これらを実現する手段の一つとしてLN変調器等による外部変調方式が多様化されている。しかし、LN変調器の広帯域の実現には、変調信号であるマイクロ波と光波との速度整合、及び駆動電圧の低減を図る必要がある。
以下の特許文献1又は2においては、30μm以下の厚みを有する薄い基板(以下、「第1基板」という。)に、光導波路並びに変調電極を組み込み、第1基板より誘電率の低い他の基板(以下、「第2基板」という。)を接合し、マイクロ波に対する実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合を図り且つ基板の機械強度を維持することが行われている。
図3は、本発明に係る光変調器の一例である。電気光学効果を有する材料で形成された薄板1には、図2のように薄板の表面に光導波路4が形成され、併せて、該光導波路4を通過する光波を変調するため、不図示の変調電極(信号電極や接地電極等)が薄板表面に形成されている。なお、光導波路は、薄板の裏面に形成することも可能である。
信号電極や接地電極などの変調電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体SiO2等のバッファ層(不図示)を設け、バッファ層の上に変調電極を形成することも可能である。
図6(a)に示す光変調器では、放射光と伝搬光を分離させる高屈折率領域10を配置している。この構成により、放射光8が屈折するため、伝搬光と放射光の分離を明確にすることができる。そのため、基板厚が500μm程度の素子と同等程度に伝搬光と放射光とが分離でき、その取り扱いも容易となる。
図8に示す光変調器では、放射光を吸収させる吸収領域11を配置している。この構成により、放射光(不図示)が吸収されるため、放射光による消光比劣化が起きない。
さらに、合波部の光導波路を、Y字型導波路から方向性結合器又はX交差導波路に変更することにより、出射端に二つの導波路を形成し、片方から出射光をモニタすることも可能である。
図9の光変調器の特徴は、合波部20において、入射側に2本の光導波路23,24、出射側に3本の光導波路5,21,22を配置した2×3分岐導波路を有しているものである。
特に、光導波路23,24はマッハツェンダー形光導波路の2つの分岐導波路であり、光導波路5はマッハツェンダー型光導波路の出射導波路を構成している。光導波路21,22は、出射導波路5を挟む2つの放射光用導波路である。
(1)マッハツェンダー型光導波路を構成する2つの分岐導波路23,24と2つの放射光用導波路21,22は、該出射導波路5の光伝搬方向(一点鎖線C−C’)に対して、各々が線対称となるように構成されていること。
(2)放射光用導波路21,23の幅w2は、出射導波路5の幅w1より狭いこと。
(3)放射光用導波路21,22と出射導波路5とが成す角度θが、1°以下であること。
図9に示すように、放射光用導波路21の終端に、光ファイバ31を接続し、該光ファイバの他端にPD32を配置することで、放射光の一部をPDでモニタすることが可能となる。放射光用導波路から出射する光波の収束性が高い場合や、PDを放射光用導波路の端部に近接させることが可能な場合には、光ファイバ31を省略することもできる。また、当然、放射光用導波路22の終端にPD33を直接配置することも可能である。なお、30は、出射導波路5からの伝搬光を導入するための光ファイバである。
(実施例1)
薄板の光変調素子は、基板に厚み500μmのXカット型のLN基板を使用し、Ti拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成する。光導波路の形状としては、図4のようなマッハツェンダー型光導波路を形成し、合波部から基板端部までの距離が3500μmである。基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが10μmとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層として、補強板に貼り付けた。次に、メッキプロセスで変調電極を形成し、その後、遮蔽手段として、合波部から出射端部の途中に深さ10μmの貫通孔をレーザカッタで形成し、その後、凹部にAlを付着させた。その後、所定の大きさに切断して、光変調素子を組み込んだ薄板を製作した。
薄板の光変調素子は、基板に厚み500μmのXカット型のLN基板を使用し、Ti拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成すると共に、出射導波路の両脇に高屈折率領域(Ti拡散、出射導波路中心と高屈折率領域の最短距離:15μm)を形成した。光導波路の形状としては、図6のようなマッハツェンダー型光導波路を形成し、合波部から基板端部までの距離が3500μmである。基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが10μmとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層として、補強板に貼り付けた。次に、メッキプロセスで変調電極を形成し、その後、所定の大きさに切断して、光変調素子を組み込んだ薄板を製作した。
薄板の光変調素子は、基板に厚み500μmのXカット型のLN基板を使用し、Ti拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成した。光導波路の形状としては、図8のようなマッハツェンダー型光導波路を形成し、合波部から基板端部までの距離が3500μmである。基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが10μmとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層として、補強板に貼り付けた。そして、出射導波路の両脇に光吸収物質領域(材質:Al、出射導波路中心と光吸収物質領域の最短距離:15μm)を形成した。次に、メッキプロセスで変調電極を形成し、その後、所定の大きさに切断して、光変調素子を組み込んだ薄板を製作した。
薄板の光変調素子は、基板に厚み500μmのXカット型のLN基板を使用し、Ti拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成した。光導波路の形状としては、図8のようなマッハツェンダー型光導波路を形成し、合波部から基板端部までの距離が3500μmである。基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが10μmとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層として、補強板に貼り付けた。次に、メッキプロセスで変調電極を形成し、その後、所定の大きさに切断して、光変調素子を組み込んだ薄板を製作した。
実施例1、2、3及び比較例の各光変調器に、光ファイバを接続した。次に、光変調器の消光比を、光パワーメータにより計測した。計測結果を、表1に示す。
また、ファイバ接続時のミスアライメントが軽減されるため、製造時の歩留まりが改善される。
2 接着層
3 補強板
4 マハツェンダー型導波路
5 出射用光導波路
6 入射光
7 伝搬光
8 放射光
9 遮蔽手段
10 高屈折率領域
11 放射光除去用吸収膜
20 合波部
21,22 放射光用導波路
23,24 分岐導波路
30,31 光ファイバ
32,33 光検出器(PD)
Claims (1)
- 電気光学効果を有する材料で形成された厚みが20μm以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器において、
該光導波路がマッハツェンダー型光導波路であり、
該マッハツェンダー型光導波路の合波部における出射側の光導波路が、出射導波路とそれを挟むように接続された2つの放射光用導波路で構成されており、
該マッハツェンダー型光導波路を構成する2つの分岐導波路は、合波点の直前では互いに平行になるように調整され、かつ、前記2つの分岐導波路と前記2つの放射光用導波路は、該出射導波路の光伝搬方向に対して、各々が線対称となるように構成され、さらに、該放射光用導波路の幅は、該出射導波路の幅より狭く、該放射光用導波路と該出射導波路とが成す角度θが、1°以下であることを特徴とする光変調器。
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