JP5195998B2 - Optical device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce loss of microwave. <P>SOLUTION: A first ridge is defined by a first groove and a second groove, and an inner waveguide exists in the ridge. A second ridge is defined by the second groove and a third groove, and an outer waveguide exists in the ridge. A third ridge is defined by the third groove and a fourth groove. There are joints where the first waveguide and the second waveguide join. Ridge width Wa is defined as the width of the first ridge, second ridge and third ridge existing in a light input side waveguide section which is a parallel waveguide section extending to a point where light reaches one of the joints and a light output side waveguide section which is a parallel waveguide section where light is transmitted from the other joint. Ridge width Wb is defined as the width of the first ridge, second ridge and third ridge existing in the vicinity of the joints. Ridge width Wc is defined as the width of the first ridge, the second ridge and the third ridge existing in a bent waveguide section which is a waveguide section where the second waveguide is located. The ridge widths are formed to satisfy Wa=Wc&gt;Wb. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光デバイスに関し、特に誘電体基板に光導波路が形成されて光通信制御を行う光デバイスに関する。   The present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device in which an optical waveguide is formed on a dielectric substrate to perform optical communication control.

光通信で広く用いられる光デバイスに光変調器がある。光変調器は、基板上に光導波路を形成し、その光導波路にかける電圧によって、光導波路上での光の吸収量を変化させる外部変調を行って、電気信号を光信号に変換するデバイスである。   There is an optical modulator as an optical device widely used in optical communication. An optical modulator is a device that converts an electrical signal into an optical signal by forming an optical waveguide on a substrate and performing external modulation that changes the amount of light absorbed on the optical waveguide by the voltage applied to the optical waveguide. is there.

図27は光変調器を示す図であり、図28は光変調器の断面図である。光変調器100では、LiNbO3(またはLiTaO2)を用いた結晶基板101上の一部に、Ti(チタン)などの金属膜を形成して熱拡散させる、あるいはパターニング後に安息香酸中でプロトン交換するなどして、マッハツェンダ干渉計型の光導波路110が形成される。 FIG. 27 is a diagram illustrating an optical modulator, and FIG. 28 is a cross-sectional view of the optical modulator. In the optical modulator 100, a metal film such as Ti (titanium) is formed on a part of the crystal substrate 101 using LiNbO 3 (or LiTaO 2 ) and thermally diffused, or proton exchange is performed in benzoic acid after patterning. Thus, the Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide 110 is formed.

光導波路110は、入射導波路111、平行導波路112a、112b、出射導波路113からなり、平行導波路112a上には信号電極102が設けられ、平行導波路112b上には接地電極103が設けられて、コプレーナ(Coplanar)電極を形成する。   The optical waveguide 110 includes an incident waveguide 111, parallel waveguides 112a and 112b, and an output waveguide 113. The signal electrode 102 is provided on the parallel waveguide 112a, and the ground electrode 103 is provided on the parallel waveguide 112b. To form a coplanar electrode.

Zカット(Z cut)基板を用いる場合は、Z方向の電界による屈折率変化を利用するため、図28に示すように、導波路の真上に電極を配置してパターニングを行う。また、平行導波路112a、112b中を伝搬する光が信号電極102、接地電極103によって吸収されるのを防ぐために、結晶基板101と信号電極102、接地電極103の間にバッファ層104が設けられる。   When using a Z cut substrate, patterning is performed by placing an electrode directly above the waveguide, as shown in FIG. 28, in order to use a change in refractive index due to an electric field in the Z direction. In addition, a buffer layer 104 is provided between the crystal substrate 101, the signal electrode 102, and the ground electrode 103 in order to prevent light propagating through the parallel waveguides 112 a and 112 b from being absorbed by the signal electrode 102 and the ground electrode 103. .

光変調器100を高速で駆動する場合、信号電極102と接地電極103の終端を抵抗R0で接続して進行波電極とし、入力側からマイクロ波信号を印加する。このとき、電界によって平行導波路112a、112bの屈折率がそれぞれ+Δna、−Δnbのように変化し、平行導波路112a、112b間の位相差が変化するため、マッハツェンダ干渉によって、出射導波路113から強度変調された信号光が出力される。   When the optical modulator 100 is driven at high speed, the terminal of the signal electrode 102 and the ground electrode 103 is connected by a resistor R0 to form a traveling wave electrode, and a microwave signal is applied from the input side. At this time, the refractive indexes of the parallel waveguides 112a and 112b change as + Δna and −Δnb, respectively, due to the electric field, and the phase difference between the parallel waveguides 112a and 112b changes, so that the Mach-Zehnder interference causes the output from the output waveguide 113. The intensity-modulated signal light is output.

また、電極の断面形状を変化させることで、マイクロ波の実効屈折率を制御し、光とマイクロ波の速度を整合させることによって、高速の光応答特性を得ることが可能になる。なお、商用として用いられる光変調器100では、チャネル当たりの速度が、10Gb/s、40Gb/sのビットレートでの駆動が一般的である。   Further, by changing the cross-sectional shape of the electrode, the effective refractive index of the microwave is controlled, and the speed of the light and the microwave is matched to obtain a high-speed optical response characteristic. Note that the optical modulator 100 used for commercial use is generally driven at a bit rate of 10 Gb / s or 40 Gb / s per channel.

一方、光変調器100を応用したデバイスとして、RZ(Return to Zero:データ値が0であっても1であっても一端0レベルに戻る符号化形式)の光信号を生成するRZ変調器がある。   On the other hand, as a device to which the optical modulator 100 is applied, there is an RZ modulator that generates an optical signal of RZ (Return to Zero: an encoding format that returns to 0 level even if the data value is 0 or 1). is there.

図29はRZ変調器を示す図である。RZ変調器50は、2つのマッハツェンダ干渉計型の光導波路を、折り返し導波路53で連結した構成を有する。
光導波路は、入射導波路51、平行導波路52a−1、52b−1、折り返し導波路53、平行導波路52a−2、52b−2、出射導波路54からなり、2つのマッハツェンダ変調器5a、5bが折り返し導波路53で接続する。
FIG. 29 is a diagram showing an RZ modulator. The RZ modulator 50 has a configuration in which two Mach-Zehnder interferometer type optical waveguides are connected by a folded waveguide 53.
The optical waveguide includes an incident waveguide 51, parallel waveguides 52a-1, 52b-1, a folded waveguide 53, parallel waveguides 52a-2, 52b-2, and an output waveguide 54. The two Mach-Zehnder modulators 5a, 5 b is connected by a folded waveguide 53.

平行導波路52a−1上には信号電極55−1が設けられ、平行導波路52b−1上には接地電極56が設けられる。平行導波路52a−2上には信号電極55−2が設けられ、平行導波路52b−2上には接地電極56が設けられる。   A signal electrode 55-1 is provided on the parallel waveguide 52a-1, and a ground electrode 56 is provided on the parallel waveguide 52b-1. A signal electrode 55-2 is provided on the parallel waveguide 52a-2, and a ground electrode 56 is provided on the parallel waveguide 52b-2.

図30は折り返し導波路53を示す図である。折り返し導波路53は、直線部分の直線導波路53aと、曲率半径の小さな円弧状の曲がり導波路53bとからなり、曲がり導波路53bに対しては、放射による光損失が小さいことが要求される。   FIG. 30 is a diagram showing the folded waveguide 53. The folded waveguide 53 includes a straight waveguide 53a in a straight portion and an arc-shaped bent waveguide 53b having a small radius of curvature, and the bent waveguide 53b is required to have a small optical loss due to radiation. .

ここで、マッハツェンダ変調器5aの入射導波路51に、連続光が入射するとY分岐されて、平行導波路52a−1、52b−1上を光が流れる。このとき、信号電極55−1にNRZ(Non Return to Zero)電気信号を入力してマッハツェンダ変調器5aを駆動することで、マッハツェンダ変調器5aの合波部においてNRZ光信号が生成される。   Here, when continuous light is incident on the incident waveguide 51 of the Mach-Zehnder modulator 5a, the light is branched into Y and the light flows on the parallel waveguides 52a-1 and 52b-1. At this time, an NRZ (Non Return to Zero) electric signal is input to the signal electrode 55-1, and the Mach-Zehnder modulator 5a is driven, so that an NRZ optical signal is generated at the multiplexing unit of the Mach-Zehnder modulator 5a.

また、NRZ光信号は、折り返し導波路53を介してマッハツェンダ変調器5bに入射し、Y分岐された後に、平行導波路52a−2、52b−2を流れる。このとき、信号電極55−2にはクロック電気信号を入力してマッハツェンダ変調器5bを駆動することで、マッハツェンダ変調器5bの合波部においてRZ変調された光信号が生成し、出射導波路54からRZ光信号を得ることができる。   Further, the NRZ optical signal enters the Mach-Zehnder modulator 5b via the folded waveguide 53 and is branched into Y, and then flows through the parallel waveguides 52a-2 and 52b-2. At this time, a clock electric signal is input to the signal electrode 55-2 and the Mach-Zehnder modulator 5b is driven to generate an RZ-modulated optical signal at the multiplexing portion of the Mach-Zehnder modulator 5b. RZ optical signal can be obtained from

このように、2つのマッハツェンダ変調器5a、5bを、折り返し導波路53を介して接続することで、細長いマッハツェンダ変調器5a、5bを並列に配置することができるので、コンパクトなデバイス構造を実現することが可能になる。   In this way, by connecting the two Mach-Zehnder modulators 5a and 5b via the folded waveguide 53, the elongated Mach-Zehnder modulators 5a and 5b can be arranged in parallel, thereby realizing a compact device structure. It becomes possible.

折り返し導波路を持つ従来の光変調器として、折り返し導波路の外周側に溝を設けて、折り返し導波路で生じる放射損失を抑制する技術が提案されている(特許文献1参照)。   As a conventional optical modulator having a folded waveguide, a technique has been proposed in which a groove is provided on the outer peripheral side of the folded waveguide to suppress radiation loss generated in the folded waveguide (see Patent Document 1).

特開2004−287093号公報(段落番号〔0012〕、〔0013〕、第1図)JP 2004-287093 A (paragraph numbers [0012], [0013], FIG. 1)

光導波路は、例えば、基板の表面にTiを1000℃以上の高温下で拡散させると、その金属部分の屈折率が周囲と比べて高くなるために、光を閉じ込めて伝搬することを可能にするものである。   For example, when Ti is diffused at a high temperature of 1000 ° C. or higher on the surface of the substrate, the optical waveguide allows the light to be confined and propagated because the refractive index of the metal portion becomes higher than the surroundings. Is.

光導波路の製造方法としては、伝搬損失を小さくできるTi拡散またはプロトン交換が一般に用いられるが、これらの方法で製造した光導波路であっても、光の閉じ込めが決して十分であるとはいえないので、光導波路の曲がり部分において放射損失が生じるといった欠点があった。   Ti diffusion or proton exchange that can reduce propagation loss is generally used as an optical waveguide manufacturing method, but even optical waveguides manufactured by these methods cannot be said to have sufficient light confinement. There is a drawback that radiation loss occurs at the bent portion of the optical waveguide.

例えば、上述のRZ変調器50では、折り返し導波路53、特に曲がりの大きな(曲率半径が小さい)曲がり導波路53bを光が伝搬すると、曲がり導波路53bの外側へ光の放射が顕著に現れてしまう。   For example, in the above-described RZ modulator 50, when light propagates through the folded waveguide 53, in particular, the curved waveguide 53b having a large curvature (having a small radius of curvature), light emission appears remarkably outside the curved waveguide 53b. End up.

このため、上述の従来技術(特開2004−287093号公報)では、折り返し導波路53の外周側の基板に溝を掘って、放射損失の抑制を図っている。図31は折り返し導波路53の外周に溝が設けられた構成を示す図であり、図32は折り返し導波路53と溝との断面図である。   For this reason, in the above-described prior art (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-287093), a groove is dug in the substrate on the outer periphery side of the folded waveguide 53 to suppress radiation loss. FIG. 31 is a diagram showing a configuration in which a groove is provided on the outer periphery of the folded waveguide 53, and FIG. 32 is a cross-sectional view of the folded waveguide 53 and the groove.

折り返し導波路53の外周側の基板をエッチングなどで掘り下げて溝57を生成する。また、溝側面の荒れによる散乱損失を防ぐため、溝57の側面にはバッファ層58を設ける。このような構造にすることにより、光の閉じ込めを強化して放射損失を防いでいる。   The substrate on the outer peripheral side of the folded waveguide 53 is dug down by etching or the like to generate the groove 57. In addition, a buffer layer 58 is provided on the side surface of the groove 57 in order to prevent scattering loss due to the rough surface of the groove. With such a structure, light confinement is strengthened to prevent radiation loss.

しかし、上記のような従来技術では、デバイス製造時、折り返し導波路53のパターンと溝57のパターンとの位置関係が、製造誤差によって設計値から外れた場合、放射損失が増加してしまい、所望の品質を保てないといった問題があった。   However, in the prior art as described above, when the device is manufactured, if the positional relationship between the pattern of the folded waveguide 53 and the pattern of the groove 57 deviates from the design value due to a manufacturing error, the radiation loss increases, which is desired. There was a problem that the quality of can not be maintained.

図33は折り返し導波路53と溝57との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。縦軸は損失dB、横軸は溝57のずれμmである。折り返し導波路53に対して上下方向に、溝57のずれが生じた場合の放射損失の増加傾向を示している。   FIG. 33 is a diagram showing an increase in radiation loss caused by a positional shift between the folded waveguide 53 and the groove 57. In FIG. The vertical axis represents the loss dB, and the horizontal axis represents the deviation μm of the groove 57. This shows an increasing tendency of radiation loss when the groove 57 is displaced in the vertical direction with respect to the folded waveguide 53.

溝57のずれが0μmの場合は、損失は1.4dBであり、所望の設計値となる。また、溝57が0μmからプラス方向(折り返し導波路53の光出力側の導波路と溝57とが近づき、折り返し導波路53の光入力側の導波路と溝57とが離れる方向)、またはマイナス方向(折り返し導波路53の光入力側の導波路と溝57とが近づき、折り返し導波路53の光出力側の導波路と溝57とが離れる方向)にずれてくると、放物線状に放射損失が増加していくことがわかる。   When the shift of the groove 57 is 0 μm, the loss is 1.4 dB, which is a desired design value. Further, the groove 57 is in the plus direction from 0 μm (the direction in which the waveguide on the light output side of the folded waveguide 53 and the groove 57 approach each other, and the waveguide on the light input side of the folded waveguide 53 and the groove 57 are separated), or minus When the direction shifts (the direction in which the waveguide on the light input side of the folded waveguide 53 approaches the groove 57 and the waveguide on the light output side of the folded waveguide 53 separates from the groove 57), the radiation loss becomes a parabolic shape. It can be seen that increases.

図34は折り返し導波路53と溝57との位置関係がずれた場合に放射損失が生じる原因を示す図である。折り返し導波路53と溝57との相対位置が設計値からずれると、直線導波路53aと曲がり導波路53bとの結合部において、光のモードが合わなくなり(例えば、直線導波路53aを伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路53bを伝搬するときの光の光軸との間にミスマッチが起きるなど)、散乱が生じて放射損失が増加することになる。   FIG. 34 is a diagram showing the cause of radiation loss when the positional relationship between the folded waveguide 53 and the groove 57 is shifted. If the relative position between the folded waveguide 53 and the groove 57 deviates from the design value, the light mode is not matched at the coupling portion between the straight waveguide 53a and the bent waveguide 53b (for example, when propagating through the straight waveguide 53a). A mismatch between the optical axis of the light beam and the optical axis of the light beam when propagating through the curved waveguide 53b) causes scattering and increases radiation loss.

このように、従来技術に示される、折り返し導波路53の外周に溝57を設けた構成にすることで、理想的には放射損失を抑制することは可能ではあるが、デバイス製造時に必ずしも設計値どおりに製造できるわけではないので、製造誤差によって設計値から外れた場合は、放射損失が増加して品質劣化が生じるといった問題があった。したがって、製造誤差に対するトレランスを高めて、製造誤差があった場合でも、効果的に放射損失を抑制する改善策が必要となる。   As described above, the configuration in which the groove 57 is provided on the outer periphery of the folded waveguide 53 shown in the prior art can ideally suppress the radiation loss, but the design value is not necessarily used when manufacturing the device. Therefore, if it deviates from the design value due to a manufacturing error, there is a problem that the radiation loss increases and the quality deteriorates. Therefore, there is a need for an improvement measure that effectively increases the tolerance for manufacturing errors and effectively suppresses radiation loss even when there are manufacturing errors.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、折り返し導波路と、折り返し導波路の外周に設けた溝との相対位置に誤差が生じて、設計値からずれて製造された場合でも、放射損失の増加を抑制する光デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and even when the relative position between the folded waveguide and the groove provided on the outer periphery of the folded waveguide has an error, it is manufactured even when it is deviated from the design value. An object of the present invention is to provide an optical device that suppresses an increase in radiation loss.

上記課題を解決するために、光デバイスが提供される。この光デバイスは、入射光を2分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第1の導波路と前記第1の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第2の導波路とから構成され2分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第1の導波路と前記第2の導波路とから構成され2分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、前記外側導波路の上に形成された信号電極と、前記信号電極の両側に形成された接地電極と、前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第1の溝と、前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第2の溝と、前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第3の溝と、前記第3の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第4の溝と、を備え、前記第1の溝と前記第2の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第1のリッジ、前記第2の溝と前記第3の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第2のリッジ、前記第3の溝と前記第4の溝とで形成されるリッジを第3のリッジとし、前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWaとし、前記結合部の近傍に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWbとし、前記第2の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWcとした場合、Wa=Wc>Wbとなるようにリッジ幅を形成する。   In order to solve the above problems, an optical device is provided. The optical device includes an incident waveguide that divides incident light into two, a first waveguide that is a linear shape or a waveguide having a curved shape with a curvature radius of a certain value or more, and a radius of curvature that is greater than that of the first waveguide. Is composed of a second waveguide that is a waveguide having a small curved shape, and is composed of an inner waveguide that is a bifurcated inner waveguide, the first waveguide, and the second waveguide An outer waveguide that is an outer waveguide that is branched into two, and an output waveguide that combines and emits light propagating through the inner waveguide and light propagating through the outer waveguide, and A Mach-Zehnder interferometer-type folded waveguide that propagates signal light, a signal electrode formed on the outer waveguide, a ground electrode formed on both sides of the signal electrode, and the inner waveguide. A first groove which is a groove formed in the substrate along the inner side A second groove which is a groove formed in the substrate along the outer side of the inner waveguide and the inner side of the outer waveguide, and a third groove which is formed in the substrate along the outer side of the outer waveguide. And a fourth groove which is a groove formed in the substrate along the outside of the third groove, and is formed by the first groove and the second groove, and the inner waveguide is formed. The first ridge is formed by the second groove and the third groove, and the second ridge is formed by the second groove and the third groove, and the third groove and the fourth groove are formed by the outer waveguide. The third ridge is defined as a ridge formed by the above-described structure, and is a parallel waveguide area until light reaches the coupling portion with respect to the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide. The optical input side waveguide area and the optical output side waveguide area, which is a parallel waveguide area in which light is propagated from the coupling portion, exist. The width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge is Wa, and the first ridge, the second ridge, and the second ridge existing in the vicinity of the coupling portion The ridge width of each of the three ridges is Wb, and the first ridge, the second ridge, and the third ridge are present in the bent waveguide area, which is the waveguide area where the second waveguide is located. When the respective ridge widths are Wc, the ridge widths are formed so that Wa = Wc> Wb.

曲率半径が小さな曲線形状の導波路と、該当導波路の外周に設けた溝との相対位置に誤差が生じて、所望の設計値からずれて製造された場合でも、光放射損失の増加を抑制することが可能になる。また、電極の特性インピーダンスを一定値に保つことができるので、マイクロ波の損失を低減することが可能になる。   Suppresses the increase in optical radiation loss even when the curved waveguide with a small radius of curvature and the groove provided on the outer circumference of the waveguide have an error that causes an error in the relative position. It becomes possible to do. In addition, since the characteristic impedance of the electrode can be maintained at a constant value, it is possible to reduce the loss of the microwave.

光デバイスの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an optical device. 直線導波路と曲がり導波路との光入力側の結合部周辺を示す図である。It is a figure which shows the coupling | bond part periphery of the optical input side of a linear waveguide and a bending waveguide. 光入力側の結合部の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coupling | bond part by the side of light input. 直線導波路と曲がり導波路との光出力側の結合部周辺を示す図である。It is a figure which shows the coupling | bond part periphery of the optical output side of a linear waveguide and a bending waveguide. 光出力側の結合部の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coupling | bond part on the optical output side. 内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれがない状態を示す図である。It is a figure which shows the state which does not have a shift | offset | difference with a return | turnback waveguide and an outer groove | channel without an inner groove. 内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれがない状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has an inner groove and there is no shift | offset | difference with a return | turnback waveguide and an outer groove. 内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which does not have an inner groove and has shifted | deviated to the return | turnback waveguide and an outer groove. 内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has an inner groove | channel and the deviation has arisen in the return | turnback waveguide and the outer groove | channel. 内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which does not have an inner groove and has shifted | deviated to the return | turnback waveguide and an outer groove. 内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has an inner groove | channel and the deviation has arisen in the return | turnback waveguide and the outer groove | channel. 折り返し導波路と外溝との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。It is a figure which shows the increase in the radiation loss which arises with respect to the shift | offset | difference of the positional relationship of a return | turnback waveguide and an outer groove | channel. リッジ側面のバッファ層の厚みを大きくした状態を示す図である。It is a figure which shows the state which enlarged the thickness of the buffer layer of a ridge side surface. 曲率半径と放射損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a curvature radius and radiation loss. モードフィールド径を示す図である。It is a figure which shows a mode field diameter. リッジ幅およびリッジ深さを示す図である。It is a figure which shows a ridge width and a ridge depth. リッジ上部全体を光導波路とした結合部断面を示す図である。It is a figure which shows the coupling | bond part cross section which made the whole ridge upper part the optical waveguide. 延伸内溝を示す図である。It is a figure which shows an extending | stretching inner groove. 延伸内溝の外周と曲がり導波路の内周との比が損失に及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the ratio of the outer periphery of an extending | stretching inner groove and the inner periphery of a bending waveguide exerts on a loss. 結合部近傍において直線導波路の形状をテーパ状にした構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which made the shape of the linear waveguide taper shape in the coupling part vicinity. 光変調器を示す図である。It is a figure which shows an optical modulator. 光変調器を示す図である。It is a figure which shows an optical modulator. 直線導波路と曲がり導波路の結合部近傍を示す図である。It is a figure which shows the coupling | bond part vicinity of a straight waveguide and a bending waveguide. 結合部近傍の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coupling | bond part vicinity. 結合部近傍の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coupling | bond part vicinity. 結合部近傍の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coupling | bond part vicinity. 光変調器を示す図である。It is a figure which shows an optical modulator. 光変調器の断面図である。It is sectional drawing of an optical modulator. RZ変調器を示す図である。It is a figure which shows a RZ modulator. 折り返し導波路を示す図である。It is a figure which shows a return | turnback waveguide. 折り返し導波路の外周に溝が設けられた構成を示す図である。It is a figure which shows the structure by which the groove | channel was provided in the outer periphery of the return | turnback waveguide. 折り返し導波路と溝との断面図である。It is sectional drawing of a return | turnback waveguide and a groove | channel. 折り返し導波路と溝との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。It is a figure which shows the increase in the radiation loss which arises with respect to the shift | offset | difference of the positional relationship of a return | turnback waveguide and a groove | channel. 折り返し導波路と溝との位置関係がずれた場合に放射損失が生じる原因を示す図である。It is a figure which shows the cause which a radiation loss arises when the positional relationship of a return | turnback waveguide and a groove | channel shifts | deviates.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は光デバイスの構成を示す図である。光デバイス1は、LN(LiNbO3)結晶基板のような誘電体の基板300に光導波路が設けられて光変調などの光通信制御を行うデバイスである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical device. The optical device 1 is a device that performs optical communication control such as light modulation by providing an optical waveguide on a dielectric substrate 300 such as an LN (LiNbO 3 ) crystal substrate.

なお、図では光導波路としては折り返し導波路10のみ示しており、入射/出射導波路など他の導波路部分の図示は省略している(光変調器を例にして、光デバイス1の光導波路全体を示した構造は図21で後述する)。   In the drawing, only the folded waveguide 10 is shown as the optical waveguide, and other waveguide portions such as the incident / outgoing waveguide are not shown (the optical waveguide of the optical device 1 is taken as an example of the optical modulator). The whole structure will be described later with reference to FIG.

折り返し導波路10は、第1の導波路11と第2の導波路12から構成される。第1の導波路11は、直線形状または曲率半径が一定値以上(例えば、4mm以上)の曲線形状を持つ導波路である。以下、第1の導波路11を直線導波路11と呼ぶ。   The folded waveguide 10 includes a first waveguide 11 and a second waveguide 12. The first waveguide 11 is a waveguide having a linear shape or a curved shape having a curvature radius of a certain value or more (for example, 4 mm or more). Hereinafter, the first waveguide 11 is referred to as a straight waveguide 11.

第2の導波路12は、直線導波路11よりも曲率半径が小さな、すなわち曲がりの大きな円弧状の曲線形状を持つ導波路である。以下、第2の導波路12を曲がり導波路12と呼ぶ。   The second waveguide 12 is a waveguide having an arcuate curved shape having a smaller radius of curvature than the straight waveguide 11, that is, a large curvature. Hereinafter, the second waveguide 12 is referred to as a curved waveguide 12.

外溝21は、折り返し導波路10の外周に沿って基板300を掘り下げて形成した溝である。光入力側内溝22aは、直線導波路11の内側に設けられ、直線導波路11と曲がり導波路12との光入力側の結合部近傍の基板300を掘り下げて形成した溝である。光出力側内溝22bは、直線導波路11の内側に設けられ、直線導波路11と曲がり導波路12との光出力側の結合部近傍の基板300を掘り下げて形成した溝である。   The outer groove 21 is a groove formed by digging down the substrate 300 along the outer periphery of the folded waveguide 10. The light input side inner groove 22 a is a groove provided inside the straight waveguide 11 and formed by digging down the substrate 300 in the vicinity of the light input side coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12. The light output side inner groove 22 b is a groove provided inside the straight waveguide 11 and formed by digging down the substrate 300 in the vicinity of the light output side coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12.

図2は直線導波路11と曲がり導波路12との光入力側の結合部周辺を示す図であり、図3は光入力側の結合部の断面を示す図である。折り返し導波路10の外周に外溝21が形成され、直線導波路11と曲がり導波路12との光入力側の結合部近傍に光入力側内溝22aが形成されることにより、直線導波路11と曲がり導波路12との光入力側の結合部近傍は、図3のようなリッジ構造となる。すなわち、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部A1−A2で折り返し導波路10の両側に溝(外溝21と光入力側内溝22a)を設けてリッジを形成している。   FIG. 2 is a diagram showing the periphery of the coupling portion on the light input side between the straight waveguide 11 and the curved waveguide 12, and FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the coupling portion on the light input side. An outer groove 21 is formed on the outer periphery of the folded waveguide 10, and an optical input side inner groove 22 a is formed in the vicinity of the coupling portion on the light input side between the linear waveguide 11 and the bent waveguide 12, whereby the linear waveguide 11. The vicinity of the coupling portion on the light input side with the bent waveguide 12 has a ridge structure as shown in FIG. That is, a groove (outer groove 21 and light input side inner groove 22a) is provided on both sides of the folded waveguide 10 at the coupling portion A1-A2 between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, thereby forming a ridge.

また、光入力側の結合部近傍において、直線導波路11の外周と外溝21の内周との間隔B1と、直線導波路11の内周と光入力側内溝22aの外周との間隔B2とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、外溝21と光入力側内溝22aとの形状をテーパ状に形成する。   Further, in the vicinity of the coupling portion on the light input side, a distance B1 between the outer periphery of the straight waveguide 11 and the inner periphery of the outer groove 21, and a distance B2 between the inner periphery of the straight waveguide 11 and the outer periphery of the light input side inner groove 22a. Means that the outer groove 21 and the light input side inner groove 22a are formed in a tapered shape so as to be continuously narrowed in the light traveling direction.

なお、外溝21および光入力側内溝22aの側面に細かい荒れが存在する場合は、荒れによって光の散乱損失が発生する。この散乱損失を減らすために、外溝21および光入力側内溝22aの側面にはバッファ層40を設ける。バッファ層40には、基板300よりも屈折率が小さく導波路中を伝搬する光に対して透明な材料を使用し、例えば、SiO2等を使用する。 In addition, when the fine roughness exists in the side surface of the outer groove | channel 21 and the light input side inner groove | channel 22a, the scattering loss of light generate | occur | produces by the roughness. In order to reduce this scattering loss, a buffer layer 40 is provided on the side surfaces of the outer groove 21 and the light input side inner groove 22a. The buffer layer 40 is made of a material having a refractive index smaller than that of the substrate 300 and transparent to light propagating in the waveguide, for example, SiO 2 .

図4は直線導波路11と曲がり導波路12との光出力側の結合部周辺を示す図であり、図5は光出力側の結合部の断面を示す図である。折り返し導波路10の外周に外溝21が形成され、直線導波路11と曲がり導波路12との光出力側の結合部近傍に光出力側内溝22bが形成されることにより、直線導波路11と曲がり導波路12との光出力側の結合部近傍は、図5のようなリッジ構造となる。すなわち、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部A1−A2で折り返し導波路10の両側に溝(外溝21と光出力側内溝22b)を設けてリッジを形成している。   FIG. 4 is a view showing the vicinity of the coupling portion on the light output side between the straight waveguide 11 and the curved waveguide 12, and FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the coupling portion on the light output side. An outer groove 21 is formed on the outer periphery of the folded waveguide 10, and a light output side inner groove 22 b is formed in the vicinity of the light output side coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12. The vicinity of the coupling portion on the light output side with the bent waveguide 12 has a ridge structure as shown in FIG. That is, grooves (outer grooves 21 and light output side inner grooves 22b) are provided on both sides of the folded waveguide 10 at the coupling portion A1-A2 between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, thereby forming a ridge.

また、光出力側の結合部近傍において、直線導波路11の外周と外溝21の内周との間隔B3と、直線導波路11の内周と光出力側内溝22bの外周との間隔B4とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、外溝21と光出力側内溝22bとの形状をテーパ状に形成する。なお、図3と同様に、光出力側内溝22bの側面にもバッファ層40が設けられる。   Further, in the vicinity of the coupling portion on the light output side, a distance B3 between the outer periphery of the straight waveguide 11 and the inner periphery of the outer groove 21, and a distance B4 between the inner periphery of the straight waveguide 11 and the outer periphery of the light output side inner groove 22b. Means that the outer groove 21 and the light output side inner groove 22b are formed in a tapered shape so as to be continuously widened in the light traveling direction. As in FIG. 3, the buffer layer 40 is also provided on the side surface of the light output side inner groove 22b.

次に内溝が設けられていない構成(例えば、従来技術(特開2004−287093号公報)のような構成)と、光デバイス1のように内溝を設けた構成との相違について詳しく説明する。なお、光入力側の結合部と光出力側の結合部は同じ構成なので、以降の説明では、光入力側の結合部のみ示して説明する。また、光入力側内溝22aと光出力側内溝22bを区別せずに説明する場合は、単に内溝22と呼ぶ。   Next, a difference between a configuration in which the inner groove is not provided (for example, a configuration as in the related art (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-287093)) and a configuration in which the inner groove is provided as in the optical device 1 will be described in detail. . Since the coupling part on the light input side and the coupling part on the light output side have the same configuration, only the coupling part on the light input side is shown and described in the following description. Further, when the light input side inner groove 22a and the light output side inner groove 22b are described without distinction, they are simply referred to as the inner groove 22.

(1)折り返し導波路10と外溝21とにずれがない状態(製造誤差がない場合)
図6は内溝22がなく、折り返し導波路10と外溝21とにずれがない状態を示す図である。直線導波路11を伝搬する光のモードと、曲がり導波路12を伝搬する光のモードとが、結合部においてほぼ一致するように設計され、折り返し導波路10と外溝21との位置関係が設計値どおりに製造されれば、放射損失は低減できる(なお、光のモードは0次光モードを対象とする)。
(1) A state in which there is no deviation between the folded waveguide 10 and the outer groove 21 (when there is no manufacturing error)
FIG. 6 is a diagram showing a state in which there is no inner groove 22 and there is no displacement between the folded waveguide 10 and the outer groove 21. The mode of light propagating through the straight waveguide 11 and the mode of light propagating through the bent waveguide 12 are designed so as to substantially match at the coupling portion, and the positional relationship between the folded waveguide 10 and the outer groove 21 is designed. If manufactured according to the value, the radiation loss can be reduced (note that the mode of light is for the 0th order light mode).

図7は内溝22があって、折り返し導波路10と外溝21とにずれがない状態を示す図である。折り返し導波路10と外溝21とにずれがない状態を製造できれば、放射損失は低減する。   FIG. 7 is a diagram showing a state in which there is an inner groove 22 and there is no displacement between the folded waveguide 10 and the outer groove 21. If a state in which the folded waveguide 10 and the outer groove 21 are not displaced can be manufactured, the radiation loss is reduced.

(2)折り返し導波路10が外溝21から離れた状態(製造誤差がある場合)
図8は内溝22がなく、折り返し導波路10と外溝21とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路10と外溝21との間隔が設計値よりも離れてしまった状態を示している。
(2) The folded waveguide 10 is separated from the outer groove 21 (when there is a manufacturing error)
FIG. 8 is a diagram showing a state in which there is no inner groove 22 and the folded waveguide 10 and the outer groove 21 are displaced. The state where the space | interval of the return | turnback waveguide 10 and the outer groove | channel 21 has left | separated from the design value is shown.

曲がり導波路12では、曲がり導波路自体の光の閉じ込めよりも外溝21での光の閉じ込めが強く影響するため、光のモードは外溝21の側面に沿って分布することになる。光が曲がり導波路12を流れる際のイメージとしては、光のモードの端部が外溝21の側面に接するように、光進行方向の左側に寄った形で伝搬するイメージとなる。   In the bent waveguide 12, the light confinement in the outer groove 21 has a stronger influence than the light confinement in the bent waveguide itself, so that the light mode is distributed along the side surface of the outer groove 21. The image when the light is bent and flows through the waveguide 12 is an image that propagates in the form of the left side of the light traveling direction so that the end portion of the light mode is in contact with the side surface of the outer groove 21.

したがって、外溝21を設計する際には、曲がり導波路12を伝搬する光のモード端部が外溝21の側面に接したときに、直線導波路11を伝搬する光と、曲がり導波路12を伝搬する光とが、結合部において光軸がミスマッチしないように、外溝21の位置を求めて形成するものである(例えば、上述の図6は設計どおりに外溝21が位置している場合である)。   Therefore, when designing the outer groove 21, the light propagating through the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12 when the mode end of the light propagating through the bent waveguide 12 contacts the side surface of the outer groove 21. Is formed by obtaining the position of the outer groove 21 so that the optical axis does not mismatch at the coupling portion (for example, in FIG. 6 described above, the outer groove 21 is positioned as designed. Is the case).

一方、図8のように、折り返し導波路10と外溝21との間隔が設計値よりも離れてしまうと、直線導波路11を伝搬する光の変化はないが(直線導波路11では、直線導波路11の中心が光の中心となり、この状態に変化はない)、曲がり導波路12における光のモード端部は、外溝21の側面に接して伝搬するので、曲がり導波路12と外溝21との間隔が所定値よりも大きくなると、曲がり導波路12を流れる光は、図6の場合と比べて、より光進行方向の左側に寄って伝搬することになる。このため、直線導波路11を伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路12を伝搬するときの光の光軸との間にミスマッチが起き、放射損失が増加してしまう。   On the other hand, as shown in FIG. 8, when the distance between the folded waveguide 10 and the outer groove 21 is larger than the design value, there is no change in light propagating through the straight waveguide 11 (in the straight waveguide 11, a straight line The center of the waveguide 11 becomes the center of light, and there is no change in this state). Since the mode end of the light in the bent waveguide 12 propagates in contact with the side surface of the outer groove 21, the bent waveguide 12 and the outer groove are transmitted. When the distance from 21 becomes larger than a predetermined value, the light flowing through the bent waveguide 12 propagates closer to the left side in the light traveling direction than in the case of FIG. For this reason, mismatch occurs between the optical axis of the light when propagating through the straight waveguide 11 and the optical axis of the light when propagating through the bent waveguide 12, and the radiation loss increases.

図9は内溝22があって、折り返し導波路10と外溝21とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路10と外溝21との間隔が設計値よりも離れてしまった状態を示している。   FIG. 9 is a diagram showing a state in which there is an inner groove 22 and a deviation occurs between the folded waveguide 10 and the outer groove 21. The state where the space | interval of the return | turnback waveguide 10 and the outer groove | channel 21 has left | separated from the design value is shown.

直線導波路11上を結合部へ向かって進む光は、内溝22にガイドされて、外溝21の側面に沿って分布することになる。イメージとしては、直線導波路11上を結合部へ向かって進む光は、内溝22が存在することで、光進行方向の左側(図9の上方向)に押し上げられるイメージとなる。   The light traveling on the straight waveguide 11 toward the coupling portion is guided by the inner groove 22 and distributed along the side surface of the outer groove 21. As an image, the light traveling toward the coupling portion on the straight waveguide 11 is pushed up to the left of the light traveling direction (upward in FIG. 9) due to the presence of the inner groove 22.

曲がり導波路12を伝搬する光は、外溝21側に沿って伝搬するが、図9に示す位置に内溝22が設けられることにより、直線導波路11を伝搬する光も外溝21側に寄せられることになる。このため、結合部における光の軸ずれを補正することができ、放射損失を低減することが可能になる。   The light propagating through the curved waveguide 12 propagates along the outer groove 21 side. However, by providing the inner groove 22 at the position shown in FIG. 9, the light propagating through the straight waveguide 11 also moves toward the outer groove 21 side. It will be sent. For this reason, it is possible to correct the axial misalignment of the light at the coupling portion, and to reduce the radiation loss.

(3)折り返し導波路10に外溝21が近づいた状態(製造誤差がある場合)
図10は内溝22がなく、折り返し導波路10と外溝21とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路10と外溝21との間隔が設計値よりも近づいてしまった状態を示している。
(3) A state in which the outer groove 21 approaches the folded waveguide 10 (when there is a manufacturing error)
FIG. 10 is a diagram showing a state in which there is no inner groove 22 and the folded waveguide 10 and the outer groove 21 are displaced. The state where the space | interval of the return | turnback waveguide 10 and the outer groove | channel 21 has approached from the design value is shown.

図10に示すように、折り返し導波路10の一部が外溝21により削られてしまうと、導波路の幅が狭くなる、すると、狭くなった部分では、光の閉じ込めが弱くなる。このことは特に直線部の導波路で顕著であり、直線導波路11での光のモードフィールド径が大きく広がってしまう。これに対し、曲がり導波路12では、外溝21の閉じ込めによる影響が大きいので、光のモードフィールド径の変化は小さい。   As shown in FIG. 10, if a part of the folded waveguide 10 is scraped by the outer groove 21, the width of the waveguide is reduced. Then, light confinement is weakened in the narrowed portion. This is particularly noticeable in the straight waveguide, and the mode field diameter of the light in the straight waveguide 11 is greatly expanded. On the other hand, in the bent waveguide 12, since the influence by the confinement of the outer groove 21 is large, the change in the mode field diameter of light is small.

このため、直線導波路11を伝搬するときの光のモードフィールド径と、曲がり導波路12を伝搬するときの光のモードフィールド径とが異なり、光軸のミスマッチが生じることにより放射損失が増加することになる(なお、モードフィールド径については図15で後述する)。   For this reason, the mode field diameter of the light when propagating through the straight waveguide 11 is different from the mode field diameter of the light when propagating through the bent waveguide 12, and the radiation loss increases due to the mismatch of the optical axes. (The mode field diameter will be described later with reference to FIG. 15).

図11は内溝22があって、折り返し導波路10と外溝21とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路10と外溝21との間隔が設計値よりも近づいてしまった状態を示している。   FIG. 11 is a diagram showing a state in which there is an inner groove 22 and a deviation occurs between the folded waveguide 10 and the outer groove 21. The state where the space | interval of the return | turnback waveguide 10 and the outer groove | channel 21 has approached from the design value is shown.

図11に示す位置に内溝22があると、直線導波路11を流れる光のモードフィールド径の広がりを抑えることができる。このため、直線導波路11を伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路12を伝搬するときの光の光軸が一致することになり、放射損失を低減することができる。   When the inner groove 22 is present at the position shown in FIG. 11, the spread of the mode field diameter of the light flowing through the straight waveguide 11 can be suppressed. For this reason, the optical axis of the light when propagating through the straight waveguide 11 and the optical axis of the light when propagating through the bent waveguide 12 coincide with each other, and radiation loss can be reduced.

図12は折り返し導波路10と外溝21との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。縦軸は損失dB、横軸は外溝21のずれμmである。内溝22が設けられた場合は、折り返し導波路10と外溝21とにずれが生じた場合であっても放射損失は低減しており、放射損失の増加が抑制されることがわかる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an increase in radiation loss caused by a positional shift between the folded waveguide 10 and the outer groove 21. The vertical axis represents the loss dB, and the horizontal axis represents the deviation μm of the outer groove 21. It can be seen that when the inner groove 22 is provided, the radiation loss is reduced even if the folded waveguide 10 and the outer groove 21 are displaced, and the increase in the radiation loss is suppressed.

以上説明したように、光デバイス1によれば、折り返し導波路10の外周には外溝21を設け、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍の折り返し導波路10の内周側には内溝22を設けて、折り返し導波路10の光入力側と光出力側とをリッジ構造にした。   As described above, according to the optical device 1, the outer groove 21 is provided on the outer periphery of the folded waveguide 10, and the inner peripheral side of the folded waveguide 10 in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12. Is provided with an inner groove 22 to form a ridge structure on the light input side and the light output side of the folded waveguide 10.

このような構成により、外溝21と折り返し導波路10との相対位置関係がずれて製造された場合でも放射損失の増加を防ぐことができ、プロセス誤差に対するトレランスを高めて、高品質の光通信を実現することが可能になる。   With such a configuration, even when the relative positional relationship between the outer groove 21 and the folded waveguide 10 is shifted, it is possible to prevent an increase in radiation loss, increase tolerance against process errors, and achieve high-quality optical communication. Can be realized.

次に光デバイス1に関して、その他の特徴(製造する上での特徴または構成上の特徴)を以下の(a1)〜(g1)において説明する。
(a1)基板300(ZカットのLN基板)に、外溝21および内溝22を形成する場合は、基板300の表面に光導波路(折り返し導波路10を含む)を形成した後、ドライエッチング等で基板300に外溝21、内溝22を形成し、さらにバッファ層40を設ける。
Next, other features (manufacturing features or structural features) of the optical device 1 will be described in the following (a1) to (g1).
(A1) When forming the outer grooves 21 and the inner grooves 22 on the substrate 300 (Z-cut LN substrate), after forming an optical waveguide (including the folded waveguide 10) on the surface of the substrate 300, dry etching or the like Thus, the outer groove 21 and the inner groove 22 are formed in the substrate 300, and the buffer layer 40 is further provided.

また、放射損失を減らすためには、光導波路の伝搬損失が小さく、かつ閉じ込めが強い製造法が望まれる。そこで、Ti拡散またはプロトン交換で光導波路を形成する。
(b1)リッジによる水平方向の光の閉じ込めを強くするためには、リッジの両脇の屈折率が小さくなければならない。また、モードフィールド径を小さくするためにはリッジの幅をある程度狭くする必要があるが、リッジ幅が狭くなりすぎるとリッジ側面に加わる応力の影響を受ける可能性がある。
Further, in order to reduce the radiation loss, a manufacturing method in which the propagation loss of the optical waveguide is small and the confinement is strong is desired. Therefore, an optical waveguide is formed by Ti diffusion or proton exchange.
(B1) In order to strengthen the light confinement in the horizontal direction by the ridge, the refractive indexes on both sides of the ridge must be small. Further, in order to reduce the mode field diameter, it is necessary to reduce the ridge width to some extent. However, if the ridge width is too small, there is a possibility that the ridge side surface is affected by stress.

そこで、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍において、リッジの両側が気体となるようにする。気体としては、空気やN2ガスを用いる。具体的には、光デバイス1を内蔵する光モジュールを製造する場合に、空気またはN2ガスをモジュール内部に充填して製造すればよい。 Therefore, in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, both sides of the ridge are made to be gas. As the gas, air or N 2 gas is used. Specifically, when an optical module incorporating the optical device 1 is manufactured, it may be manufactured by filling the module with air or N 2 gas.

空気やN2ガスなどの気体は屈折率が小さいので、リッジによる水平方向の光の閉じ込めの強化に寄与することができ、また、リッジ幅が狭くても気体の充填圧力により、応力による影響を軽減することが可能になる。 Since gases such as air and N 2 gas have a low refractive index, they can contribute to the enhancement of light confinement in the horizontal direction by the ridge, and even if the ridge width is narrow, the influence of stress is affected by the gas filling pressure. It becomes possible to reduce.

(c1)バッファ層40は、厚みが大きく、または屈折率がLNに近いほうが、散乱損失を抑えられるが、同時に光の閉じ込めが弱くなるので、曲がり導波路12での放射損失は大きくなる。また、散乱損失は、曲がり導波路12と外溝21が接近した部分で大きくなるので、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍では散乱損失が大きくなる。   (C1) When the buffer layer 40 is thicker or has a refractive index closer to LN, the scattering loss can be suppressed, but at the same time, the light confinement becomes weak, so that the radiation loss in the bent waveguide 12 increases. In addition, since the scattering loss increases at a portion where the bent waveguide 12 and the outer groove 21 approach each other, the scattering loss increases in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12.

そこで、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍のみ、リッジ側面のバッファ層40を厚くする。また、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍のみ、リッジ側面のバッファ層40の屈折率を大きくする。このようにすることで、結合部近傍での散乱損失を抑える。図13にリッジ側面のバッファ層40の厚みを大きくした状態を示す。   Therefore, the buffer layer 40 on the side surface of the ridge is thickened only in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12. Further, the refractive index of the buffer layer 40 on the side surface of the ridge is increased only in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12. By doing so, the scattering loss in the vicinity of the coupling portion is suppressed. FIG. 13 shows a state where the thickness of the buffer layer 40 on the side surface of the ridge is increased.

(d1)図14は曲率半径と放射損失との関係を示す図である。縦軸は放射損失dB、横軸は曲率半径mmである。外溝21がない場合の曲がり導波路12の曲率半径が変化したときの放射損失と、外溝21がある場合の曲がり導波路12の曲率半径が変化したときの放射損失とを示している。   (D1) FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the radius of curvature and the radiation loss. The vertical axis represents the radiation loss dB, and the horizontal axis represents the radius of curvature mm. The radiation loss when the radius of curvature of the curved waveguide 12 without the outer groove 21 changes and the radiation loss when the radius of curvature of the curved waveguide 12 with the outer groove 21 changes are shown.

図14から、曲率半径が4mm以下では、外溝21がある場合の放射損失は、外溝21がない場合の放射損失よりも小さくなっており、外溝21による放射損失低減の効果は、曲率半径が4mm以下で現れることがわかる。なお、曲率半径4mm以上になると、溝の側面の荒れ等によって散乱損失が発生し、損失がかえって増加することもある。   From FIG. 14, when the radius of curvature is 4 mm or less, the radiation loss when the outer groove 21 is present is smaller than the radiation loss when the outer groove 21 is absent, and the effect of reducing the radiation loss by the outer groove 21 is the curvature. It can be seen that the radius appears below 4 mm. When the curvature radius is 4 mm or more, scattering loss may occur due to roughness of the side surface of the groove, and the loss may increase.

すなわち、曲がり導波路12の曲率半径をRとすると、R≦4mmの場合は、外溝21が必要となり、R>4mmの場合は外溝21が不要となる。したがって、光デバイス1の折り返し導波路10では、曲がり導波路12の曲率半径を4mm以下とし、直線導波路11の曲率半径は4mmを超えるように製造する。   That is, assuming that the radius of curvature of the bent waveguide 12 is R, the outer groove 21 is required when R ≦ 4 mm, and the outer groove 21 is not required when R> 4 mm. Therefore, the folded waveguide 10 of the optical device 1 is manufactured so that the radius of curvature of the bent waveguide 12 is 4 mm or less and the radius of curvature of the straight waveguide 11 exceeds 4 mm.

(e1)直線導波路11と曲がり導波路12との結合部では、光のモードフィールド径(MFD:Mode Field Diameter)は10μm程度以下である。図15はモードフィールド径を示す図である。縦軸は光強度、横軸は導波路の直径(導波路径)である。   (E1) At the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, the mode field diameter (MFD) of light is about 10 μm or less. FIG. 15 shows the mode field diameter. The vertical axis represents the light intensity, and the horizontal axis represents the diameter of the waveguide (waveguide diameter).

信号光は、広がりを持った放射光となって伝搬する。MFDとは、導波路径に対する光分布の広がり具合を表す指標である。光強度分布は、ガウス分布形状の曲線となり、導波路の中心部が最も光強度が高く、導波路の外側に向かう程光強度は落ちてくる。   The signal light propagates as a spread radiation light. MFD is an index representing the extent of light distribution with respect to the waveguide diameter. The light intensity distribution is a curve having a Gaussian distribution shape, the light intensity is highest at the center of the waveguide, and the light intensity decreases toward the outside of the waveguide.

このような曲線に対して、光強度の最大値を1としたときに、導波路の中心の最大値1の1/e2(eは自然対数の底(=2.718・・・))となるところ(約13.5%)の導波路径がモードフィールド径として一般的に定義される。 For such a curve, when the maximum value of the light intensity is 1, 1 / e 2 of the maximum value 1 at the center of the waveguide (e is the base of the natural logarithm (= 2.718...)) (About 13.5%) is generally defined as the mode field diameter.

一方、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部の垂直方向(基板深さ方向)での光パワーのピーク位置は基板表面(リッジ上面)から3μm程度下がった位置にある。そこで、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部においては、リッジの幅を10μm以下とし、リッジの深さを3μm以下とする。図16にリッジ幅およびリッジ深さを示す。   On the other hand, the peak position of the optical power in the vertical direction (substrate depth direction) of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the curved waveguide 12 is about 3 μm lower than the substrate surface (ridge upper surface). Therefore, at the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, the ridge width is set to 10 μm or less, and the ridge depth is set to 3 μm or less. FIG. 16 shows the ridge width and ridge depth.

(f1)曲がり導波路12は、曲率半径が小さいため、光の閉じ込めが弱い。このとき、光のモードフィールド径が広がるため、直線導波路11とのモードミスマッチが発生する。これを防ぐために、直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍において、曲がり導波路12の幅が直線導波路11の幅よりも大きくなるように形成する。   (F1) Since the curved waveguide 12 has a small radius of curvature, light confinement is weak. At this time, since the mode field diameter of light is widened, a mode mismatch with the straight waveguide 11 occurs. In order to prevent this, the bent waveguide 12 is formed so that the width of the bent waveguide 12 is larger than the width of the straight waveguide 11 in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12.

(g1)直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍では両脇が溝のため、光の閉じ込めが強くなるので、マルチモード導波路になる。0次モードの光が高次モードに結合すると、シングルモード導波路に再結合した際に損失となってしまう。そこで、直線導波路11から外溝21までの距離と、直線導波路11から内溝22までの距離とが等しくなるように形成する(直線導波路11を挟んで外溝21と内溝22とが対称的になるように形成する)。   (G1) In the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, since both sides are grooves, light confinement becomes strong, so that a multimode waveguide is formed. When the 0th-order mode light is coupled to the higher-order mode, a loss occurs when the light is re-coupled to the single-mode waveguide. Therefore, the distance from the straight waveguide 11 to the outer groove 21 is set to be equal to the distance from the straight waveguide 11 to the inner groove 22 (the outer groove 21 and the inner groove 22 with the straight waveguide 11 in between. To be symmetrical).

すなわち、図2で上述したように、光入力側の結合部近傍において、直線導波路11と外溝21との間隔B1と、直線導波路11と光入力側内溝22aとの間隔B2とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、外溝21と光入力側内溝22aとの形状をテーパ状に形成するが、このとき、間隔B1、B2が対称的に等しくなるように形成する。   That is, as described above with reference to FIG. 2, in the vicinity of the coupling portion on the light input side, the distance B1 between the straight waveguide 11 and the outer groove 21 and the distance B2 between the straight waveguide 11 and the light input side inner groove 22a are The outer groove 21 and the light input side inner groove 22a are formed in a tapered shape so that they continuously narrow in the light traveling direction. At this time, the intervals B1 and B2 are symmetrically equal. To form.

同様に、図4で上述したように、光出力側の結合部近傍において、直線導波路11と外溝21との間隔B3と、直線導波路11と光出力側内溝22bとの間隔B4とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、外溝21と光出力側内溝22bとの形状をテーパ状に形成するが、このとき、間隔B3、B4が対称的に等しくなるように形成する。このような構成にすることで、直線導波路11を伝搬する光の対称性が良好となり、高次モードの励起の発生を防ぐことができる。   Similarly, as described above with reference to FIG. 4, in the vicinity of the coupling portion on the light output side, the distance B3 between the linear waveguide 11 and the outer groove 21 and the distance B4 between the straight waveguide 11 and the light output side inner groove 22b The outer groove 21 and the light output side inner groove 22b are formed in a tapered shape so that they continuously widen in the light traveling direction. At this time, the intervals B3 and B4 are symmetrically equal. To form. With such a configuration, the symmetry of light propagating through the straight waveguide 11 becomes good, and the generation of higher-order mode excitation can be prevented.

次に光デバイス1の変形例として、変形例(a2)〜(d2)について以下説明する。
(a2)図17はリッジ上部全体を光導波路とした結合部断面を示す図である。直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍の断面において、リッジ上部全体を光導波路(折り返し導波路10)とする。
Next, as modifications of the optical device 1, modifications (a2) to (d2) will be described below.
(A2) FIG. 17 is a view showing a cross section of the coupling portion in which the entire ridge upper part is an optical waveguide. In the cross section near the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, the entire upper portion of the ridge is an optical waveguide (folded waveguide 10).

このような形状にすることで、外溝21と折り返し導波路10との位置ずれに対してよりトレランスを高めることが可能になる。直線導波路11と曲がり導波路12との結合部で光導波路の幅がリッジの幅より大きくなるようにすると、外溝21が多少ずれても、リッジ内部全体が導波路領域となるため、リッジ内の屈折率分布が変化しなくなるからである。   By adopting such a shape, it is possible to further increase the tolerance against the positional deviation between the outer groove 21 and the folded waveguide 10. If the width of the optical waveguide is made larger than the width of the ridge at the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, the entire inside of the ridge becomes a waveguide region even if the outer groove 21 is slightly shifted. This is because the refractive index distribution in the inside does not change.

(b2)曲がり導波路12が外溝21と接するように形成する。これにより、外溝21と曲がり導波路12とのずれに対してよりトレランスを高くすることができる。
(c2)図18は延伸内溝を示す図である。上述してきた内溝22では、内溝22の角によって散乱損失が発生する可能性がある。これを防ぐため、内溝22が曲がり導波路12の内周側に延伸して、延伸した部分である延伸内溝22−1を構成し、曲がり導波路12の内周から延伸内溝22−1の外周までの距離(幅)が連続的に変化するように形成する。
(B2) The bent waveguide 12 is formed in contact with the outer groove 21. Thereby, tolerance can be made higher with respect to the deviation between the outer groove 21 and the bent waveguide 12.
(C2) FIG. 18 is a view showing an extending inner groove. In the inner groove 22 described above, a scattering loss may occur depending on the angle of the inner groove 22. In order to prevent this, the inner groove 22 extends toward the inner peripheral side of the bent waveguide 12 to form an extended inner groove 22-1 which is an extended portion, and the inner groove 22- extends from the inner periphery of the bent waveguide 12. It forms so that the distance (width | variety) to the outer periphery of 1 may change continuously.

すなわち、光入力側であれば、曲がり導波路12の内周から延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に広くなるように、光出力側であれば、曲がり導波路12の内周から延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に狭くなるように形成する。   That is, if it is on the light input side, it will be bent on the light output side so that the width from the inner periphery of the bent waveguide 12 to the outer periphery of the extending inner groove is continuously increased with respect to the light traveling direction. The width from the inner periphery of the waveguide 12 to the outer periphery of the extending inner groove is formed so as to be continuously narrow with respect to the light traveling direction.

ここで、延伸内溝22−1の外周が曲がり導波路12の内周に比べて小さすぎると延伸内溝22−1の効果が得られず、また、大きすぎると延伸内溝22−1の側面の荒れによる散乱損失が放射損失を増大させることになる。   Here, if the outer periphery of the extending inner groove 22-1 is too small compared to the inner periphery of the waveguide 12, the effect of the extending inner groove 22-1 cannot be obtained. Scattering loss due to side roughness increases radiation loss.

図19は延伸内溝22−1の外周と曲がり導波路12の内周との比が損失に及ぼす影響を示す図である。折り返し導波路10に対する外溝21の相対位置が設計通りの場合(位置ずれ0)と、設計値から1.5μmずれた場合(位置ずれ1.5μm)の2通りについての曲がり導波路12の損失を示している。縦軸は曲がり導波路12の損失dB、横軸は延伸内溝22−1の外周と曲がり導波路12の内周との比(延伸内溝22−1の外周/曲がり導波路12の内周)である。   FIG. 19 is a diagram showing the influence of the ratio of the outer periphery of the extending inner groove 22-1 and the inner periphery of the bent waveguide 12 on the loss. Loss of the bent waveguide 12 when the relative position of the outer groove 21 with respect to the folded waveguide 10 is as designed (positional deviation 0) and when it is deviated 1.5 μm from the design value (positional deviation 1.5 μm). Is shown. The vertical axis represents the loss dB of the bent waveguide 12, and the horizontal axis represents the ratio of the outer periphery of the extended inner groove 22-1 to the inner periphery of the bent waveguide 12 (the outer periphery of the extended inner groove 22-1 / the inner periphery of the bent waveguide 12). ).

位置ずれ0の場合は、比率(延伸内溝22−1の外周/曲がり導波路12の内周)が0.3よりも小さいと損失が増加し、位置ずれ1.5μmの場合は0.6以上で損失が増加することがわかる。この関係から、曲がり導波路12の内周側に延伸した延伸内溝22−1の外周の半径が、曲がり導波路12の内周の半径の30〜60%となるように設計するのが望ましい。   When the positional deviation is 0, the loss increases when the ratio (the outer circumference of the extending inner groove 22-1 / the inner circumference of the bent waveguide 12) is smaller than 0.3, and 0.6 when the positional deviation is 1.5 μm. This shows that the loss increases. From this relationship, it is desirable that the radius of the outer periphery of the extended inner groove 22-1 extending toward the inner periphery of the bent waveguide 12 is designed to be 30 to 60% of the radius of the inner periphery of the bent waveguide 12. .

(d2)図20は結合部近傍において直線導波路11の形状をテーパ状にした構成を示す図である。直線導波路11と曲がり導波路12との結合部近傍では光のモードを合わせる設計となるため、結合部付近と結合部から離れたところで直線導波路11の幅を変える必要が生じることがある。   (D2) FIG. 20 is a diagram showing a configuration in which the shape of the linear waveguide 11 is tapered in the vicinity of the coupling portion. In the vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12, the light mode is designed to be matched. Therefore, it may be necessary to change the width of the linear waveguide 11 near the coupling portion and away from the coupling portion.

このような場合には図20のように、直線導波路11aは、結合部に近づくにつれて徐々に導波路幅が広くなるように、結合部付近に向けて導波路の幅をテーパ状に変化させる形状とする。このような構成にすることで、損失を増加させずに導波路幅を変化させることができる。   In such a case, as shown in FIG. 20, the linear waveguide 11a changes the width of the waveguide in a taper shape toward the vicinity of the coupling portion so that the waveguide width gradually increases as it approaches the coupling portion. Shape. With such a configuration, the waveguide width can be changed without increasing the loss.

次に光デバイス1を適用した光変調器について説明する。図21は光変調器を示す図である。図29で上述したRZ変調器に対して、光デバイス1の構成を適用したものである。光変調器3は、基板30上に2つのマッハツェンダ干渉計型の光導波路を、折り返し導波路10で連結した構成を有する。   Next, an optical modulator to which the optical device 1 is applied will be described. FIG. 21 is a diagram showing an optical modulator. The configuration of the optical device 1 is applied to the RZ modulator described above with reference to FIG. The optical modulator 3 has a configuration in which two Mach-Zehnder interferometer type optical waveguides are connected on a substrate 30 by a folded waveguide 10.

光導波路は、光入力側マッハツェンダ干渉計型導波路3a、折り返し導波路10、光出力側マッハツェンダ干渉計型導波路3bから構成される。光入力側マッハツェンダ干渉計型導波路3aは、入射導波路31と光入力側平行導波路32a−1、32b−1からなり、折り返し導波路10は、直線導波路11と曲がり導波路12からなり、光出力側マッハツェンダ干渉計型導波路3bは、光出力側平行導波路32a−2、32b−2と出射導波路34からなる。   The optical waveguide includes an optical input side Mach-Zehnder interferometer type waveguide 3a, a folded waveguide 10, and an optical output side Mach-Zehnder interferometer type waveguide 3b. The optical input side Mach-Zehnder interferometer-type waveguide 3 a is composed of an incident waveguide 31 and optical input side parallel waveguides 32 a-1 and 32 b-1, and the folded waveguide 10 is composed of a straight waveguide 11 and a curved waveguide 12. The optical output side Mach-Zehnder interferometer-type waveguide 3b includes optical output side parallel waveguides 32a-2 and 32b-2 and an output waveguide.

光入力側平行導波路32a−1上には信号電極35−1が設けられ、光入力側平行導波路32b−1上には接地電極36が設けられる。光出力側平行導波路32a−2上には信号電極35−2が設けられ、光出力側平行導波路32b−2上には接地電極36が設けられる。   A signal electrode 35-1 is provided on the light input side parallel waveguide 32a-1, and a ground electrode 36 is provided on the light input side parallel waveguide 32b-1. A signal electrode 35-2 is provided on the light output side parallel waveguide 32a-2, and a ground electrode 36 is provided on the light output side parallel waveguide 32b-2.

外溝21は、折り返し導波路10の外周に沿って基板30を掘り下げて形成される。光入力側内溝22aは、直線導波路11の内側に設けられ、直線導波路11と曲がり導波路12との光入力側の結合部近傍の基板30を掘り下げて形成される。光出力側内溝22bは、直線導波路11の内側に設けられ、直線導波路11と曲がり導波路12との光出力側の結合部近傍の基板30を掘り下げて形成される。   The outer groove 21 is formed by digging down the substrate 30 along the outer periphery of the folded waveguide 10. The light input side inner groove 22 a is provided inside the straight waveguide 11 and is formed by digging down the substrate 30 in the vicinity of the light input side coupling portion between the straight waveguide 11 and the curved waveguide 12. The light output side inner groove 22 b is provided inside the straight waveguide 11 and is formed by digging down the substrate 30 in the vicinity of the light output side coupling portion between the straight waveguide 11 and the bent waveguide 12.

このように、光変調器3では、折り返し導波路10に対して、外溝21、光入力側内溝22a、光出力側内溝22bを設ける構成により、曲がり導波路12と外溝21との相対位置に誤差が生じて、所望の設計値からずれて製造された場合でも、放射損失の増加を抑制することができ、高品質の光変調を行うことが可能になる。   As described above, in the optical modulator 3, the outer waveguide 21, the light input side inner groove 22 a, and the light output side inner groove 22 b are provided to the folded waveguide 10, so that the bent waveguide 12 and the outer groove 21 are provided. Even when an error occurs in the relative position and manufacturing is performed out of a desired design value, an increase in radiation loss can be suppressed and high-quality light modulation can be performed.

図22は光変調器を示す図である。光変調器4は、1つのマッハツェンダ変調器の光導波路を折り返した構成を有するデバイスである。光変調器4は、基板4a上に、マッハツェンダ干渉計型折り返し導波路4−1、信号電極45、接地電極46、溝m1〜m4(第1の溝〜第4の溝)が形成される。   FIG. 22 shows an optical modulator. The optical modulator 4 is a device having a configuration in which an optical waveguide of one Mach-Zehnder modulator is folded. In the optical modulator 4, a Mach-Zehnder interferometer-type folded waveguide 4-1, a signal electrode 45, a ground electrode 46, and grooves m1 to m4 (first to fourth grooves) are formed on a substrate 4a.

マッハツェンダ干渉計型光導波路4−1は、入射導波路41、内側導波路42、外側導波路43、出射導波路44から構成される。入射導波路41は、入射光を2分岐する導波路である。   The Mach-Zehnder interferometer-type optical waveguide 4-1 includes an incident waveguide 41, an inner waveguide 42, an outer waveguide 43, and an output waveguide 44. The incident waveguide 41 is a waveguide that divides incident light into two.

内側導波路42は、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である直線導波路42aと、直線導波路42aよりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である曲がり導波路42bとから構成され、2分岐された一方の内側に位置する導波路である。   The inner waveguide 42 includes a straight waveguide 42a that is a waveguide having a linear shape or a curved shape with a curvature radius equal to or greater than a certain value, and a bent guide that is a waveguide having a curved shape having a smaller curvature radius than the straight waveguide 42a. This is a waveguide that is configured from the waveguide 42b and is located inside one of the two branches.

外側導波路43は、直線導波路43aと曲がり導波路43bとから構成され、2分岐された他方の外側に位置する導波路である。出射導波路44は、内側導波路42を伝搬する光と、外側導波路43を伝搬する光とを合波して出射する導波路である。   The outer waveguide 43 is composed of a straight waveguide 43a and a bent waveguide 43b, and is a waveguide located outside the other branched into two. The exit waveguide 44 is a waveguide that combines and emits light propagating through the inner waveguide 42 and light propagating through the outer waveguide 43.

信号電極45は、外側導波路43上に設けられ、接地電極46は、信号電極45の両側に設けられる。溝m1は、内側導波路42の内周に沿って基板4aを掘り下げて形成した溝である。溝m2は、内側導波路42の外周および外側導波路43の内周に沿って基板4aを掘り下げて形成した溝である。溝m3は、外側導波路43の外周に沿って基板4aを掘り下げて形成した溝である。溝m4は、溝m3の外周に沿って基板4aを掘り下げて形成した溝である。   The signal electrode 45 is provided on the outer waveguide 43, and the ground electrode 46 is provided on both sides of the signal electrode 45. The groove m1 is a groove formed by digging down the substrate 4a along the inner periphery of the inner waveguide 42. The groove m2 is a groove formed by digging down the substrate 4a along the outer periphery of the inner waveguide 42 and the inner periphery of the outer waveguide 43. The groove m3 is a groove formed by digging down the substrate 4a along the outer periphery of the outer waveguide 43. The groove m4 is a groove formed by digging down the substrate 4a along the outer periphery of the groove m3.

図23は直線導波路と曲がり導波路の結合部近傍を示す図である。内側導波路42の直線導波路42aと曲がり導波路42bとの結合部近傍および外側導波路43の直線導波路43aと曲がり導波路43bとの結合部近傍を示している。   FIG. 23 is a view showing the vicinity of a coupling portion between a straight waveguide and a bent waveguide. The vicinity of the coupling portion between the straight waveguide 42a and the curved waveguide 42b of the inner waveguide 42 and the vicinity of the coupling portion between the linear waveguide 43a and the curved waveguide 43b of the outer waveguide 43 are shown.

図24〜図26は結合部近傍の断面を示す図である。図24は図23のA1−A2の断面を示し、図25は図23のB1−B2の断面を示し、図26は図23のC1−C2の断面を示す。   24-26 is a figure which shows the cross section of a coupling | bond part vicinity. 24 shows a cross section taken along A1-A2 in FIG. 23, FIG. 25 shows a cross section taken along B1-B2 in FIG. 23, and FIG. 26 shows a cross section taken along C1-C2 in FIG.

光変調器4は、直線導波路42a、43aの全域または一部、および曲がり導波路42b、43bの全域にわたり、これら導波路の両側に溝を設けてリッジ構造を形成する。なお、基板4aの表面にはバッファ層47が設けられる。   The optical modulator 4 forms a ridge structure by providing grooves on both sides of the straight waveguides 42a and 43a and on the entire sides of the curved waveguides 42b and 43b. A buffer layer 47 is provided on the surface of the substrate 4a.

溝を形成する場合は、断面図に示すように、信号電極45の両側に溝を2本ずつ設けて、すなわち、信号電極45の内側に溝m1、m2を設け、外側に溝m3、m4を設けて、リッジ形状を、信号電極45を中心にして対称となるような構造とする。   When forming the grooves, as shown in the sectional view, two grooves are provided on both sides of the signal electrode 45, that is, the grooves m1 and m2 are provided inside the signal electrode 45, and the grooves m3 and m4 are provided outside. The ridge shape is provided so as to be symmetric about the signal electrode 45.

一方、溝m1と溝m2とで形成され内側導波路42が存在するリッジをリッジR1、溝m2と溝m3とで形成され外側導波路43が存在するリッジをリッジR2、溝m3と溝m4とで形成されるリッジをリッジR3とし、直線導波路42a、43aと曲がり導波路42b、43bとの結合部に対して、結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域を光入力側導波路区域とし、結合部から光が伝搬される平行導波路区域を光出力側導波路区域とする。   On the other hand, a ridge formed by the groove m1 and the groove m2 and having the inner waveguide 42 is ridge R1, and a ridge formed by the groove m2 and the groove m3 and having the outer waveguide 43 is ridge R2, and the grooves m3 and m4. The ridge R3 is defined as the ridge R3, and the parallel waveguide area until the light reaches the coupling portion with respect to the coupling portion between the straight waveguides 42a and 43a and the curved waveguides 42b and 43b is the optical input side waveguide. A parallel waveguide area where light is propagated from the coupling portion is a light output side waveguide area.

このとき、光入力側導波路区域および光出力側導波路区域に存在するリッジR1、リッジR2およびリッジR3のそれぞれのリッジ幅をWaとし、結合部の近傍に存在するリッジR1、リッジR2およびリッジR3のそれぞれのリッジ幅をWbとし、曲がり導波路42b、43bが位置する曲がり導波路区域に存在するリッジR1、リッジR2およびリッジR3のそれぞれのリッジ幅をWcとした場合、Wa=Wc>Wbとなるように、各導波路区域においてリッジ幅を形成する(図23)。   At this time, the ridge widths of the ridge R1, ridge R2 and ridge R3 existing in the optical input side waveguide section and the optical output side waveguide section are set to Wa, and the ridge R1, ridge R2 and ridge existing in the vicinity of the coupling portion. When each ridge width of R3 is Wb and each ridge width of ridge R1, ridge R2 and ridge R3 existing in the bent waveguide area where the bent waveguides 42b and 43b are located is Wc, Wa = Wc> Wb A ridge width is formed in each waveguide section so as to be (FIG. 23).

このような構成にすることにより、電極(信号電極45、接地電極46)の対称性が良好となり、電極の特性インピーダンスを一定値に保つことができるので、マイクロ波の損失を低減することが可能になる。   With this configuration, the symmetry of the electrodes (signal electrode 45 and ground electrode 46) is improved, and the characteristic impedance of the electrodes can be maintained at a constant value, so that the loss of microwaves can be reduced. become.

一方、光導波路を形成する場合は、直線導波路42a、43aは、リッジ幅よりも導波路幅を小さく形成し(図24)、直線導波路42a、43aと曲がり導波路42b、43bとの結合部近傍は、リッジ幅よりも導波路幅を大きく形成し(図25)、曲がり導波路42b、43bは、リッジ上面の基板4aの外側方向へ片寄らせて形成する。このように形成することでさらに放射損失を低減させる。   On the other hand, in the case of forming an optical waveguide, the straight waveguides 42a and 43a are formed so that the waveguide width is smaller than the ridge width (FIG. 24), and the straight waveguides 42a and 43a are coupled to the bent waveguides 42b and 43b. In the vicinity of the portion, the waveguide width is formed larger than the ridge width (FIG. 25), and the curved waveguides 42b and 43b are formed so as to be offset toward the outside of the substrate 4a on the top surface of the ridge. By forming in this way, radiation loss is further reduced.

また、結合部のB1−B2付近では、リッジ幅が狭くなり、プロセスエラーなどでリッジ上の信号電極45がリッジから外れやすくなるおそれがあるので、これを防ぐために、直線導波路42a、43aと曲がり導波路42b、43bとの結合部近傍(B1−B2)のみ、信号電極45の幅を狭くする構造にしてもよい。   Further, in the vicinity of B1-B2 of the coupling portion, the ridge width becomes narrow and the signal electrode 45 on the ridge may be easily detached from the ridge due to a process error or the like. To prevent this, the linear waveguides 42a and 43a A structure in which the width of the signal electrode 45 may be narrowed only in the vicinity of the coupling portion (B1-B2) with the bent waveguides 42b and 43b.

さらにまた、電極の特性インピーダンスは、信号電極45の幅、電極の厚み、信号電極45と接地電極46の間隔などのほか、リッジの幅や高さにも依存する。リッジの幅が狭く、または信号電極45の幅が狭い部分では、インピーダンスが他の部分よりも高くなる。そのため、インピーダンスの不連続によってマイクロ波が反射し、変調特性を悪化させるおそれがある。   Furthermore, the characteristic impedance of the electrode depends on the width and height of the ridge as well as the width of the signal electrode 45, the thickness of the electrode, the distance between the signal electrode 45 and the ground electrode 46, and the like. In a portion where the width of the ridge is narrow or the width of the signal electrode 45 is narrow, the impedance is higher than in other portions. For this reason, the microwave is reflected by the discontinuity of impedance, and the modulation characteristics may be deteriorated.

したがって、これを防ぐために、直線導波路42a、43aと曲がり導波路42b、43bとの結合部近傍のみに対して、電極を厚くする、信号電極45と接地電極46の間隔を狭くする、溝m1〜m4を浅く形成する、基板4aと電極との間のバッファ層47を薄くするなどの、少なくとも1つの対策を行うことが有効である。   Therefore, in order to prevent this, the electrode is thickened only in the vicinity of the coupling portion between the straight waveguides 42a and 43a and the curved waveguides 42b and 43b, and the gap between the signal electrode 45 and the ground electrode 46 is narrowed. It is effective to take at least one countermeasure such as forming ~ m4 shallow, or thinning the buffer layer 47 between the substrate 4a and the electrode.

(付記1) 光導波路を有する光デバイスにおいて、
直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第1の導波路と、前記第1の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第2の導波路と、から構成されて基板に形成される折り返し導波路と、
前記折り返し導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である外溝と、
前記第1の導波路の内側に設けられ、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光入力側内溝と、
前記第1の導波路の内側に設けられ、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光出力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光出力側内溝と、
を備え、
前記外溝および前記光入力側内溝を形成することで、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍をリッジ構造とし、
前記外溝および前記光出力側内溝を形成することで、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光出力側の結合部近傍をリッジ構造とする、
ことを特徴とする光デバイス。
(Appendix 1) In an optical device having an optical waveguide,
A first waveguide which is a waveguide having a linear shape or a curved shape having a curvature radius equal to or greater than a certain value, and a second waveguide which is a waveguide having a curved shape having a smaller radius of curvature than the first waveguide. And a folded waveguide formed on the substrate,
An outer groove that is a groove formed in the substrate along the outside of the folded waveguide;
A light input side inner groove which is a groove formed in the substrate in the vicinity of a light input side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide, which is provided inside the first waveguide;
A light output side inner groove which is a groove formed in the substrate in the vicinity of a light output side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide, which is provided inside the first waveguide;
With
By forming the outer groove and the light input side inner groove, the vicinity of the light input side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide has a ridge structure,
By forming the outer groove and the light output side inner groove, the vicinity of the light output side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide has a ridge structure.
An optical device characterized by that.

(付記2) 前記光入力側の結合部近傍で、前記第1の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第1の導波路の内周と前記光入力側内溝の外周との間隔とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、前記外溝と前記光入力側内溝とを形成し、
前記光出力側の結合部近傍で、前記第1の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第1の導波路の内周と光出力側内溝の外周との間隔とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、前記外溝と前記光出力側内溝とを形成する、
ことを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(Appendix 2) In the vicinity of the coupling portion on the light input side, the distance between the outer periphery of the first waveguide and the inner periphery of the outer groove, the inner periphery of the first waveguide, and the inner groove of the light input side The distance from the outer periphery of the outer groove and the light input side inner groove are formed so as to continuously narrow toward the light traveling direction,
In the vicinity of the coupling portion on the light output side, the distance between the outer periphery of the first waveguide and the inner periphery of the outer groove, and the distance between the inner periphery of the first waveguide and the outer periphery of the light output side inner groove. And forming the outer groove and the light output side inner groove so as to be continuously widened in the light traveling direction,
The optical device according to appendix 1, wherein:

(付記3) 前記光入力側の結合部近傍で、前記第1の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第1の導波路の内周と前記光入力側内溝の外周との間隔とは、対称的に等しくなるように形成し、
前記光出力側の結合部近傍で、前記第1の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第1の導波路の内周と光出力側内溝の外周との間隔とは、対称的に等しくなるように形成する、
ことを特徴とする付記2記載の光デバイス。
(Supplementary Note 3) In the vicinity of the coupling portion on the light input side, the distance between the outer periphery of the first waveguide and the inner periphery of the outer groove, the inner periphery of the first waveguide, and the inner groove of the light input side The distance from the outer circumference of the
In the vicinity of the coupling portion on the light output side, the distance between the outer periphery of the first waveguide and the inner periphery of the outer groove, and the distance between the inner periphery of the first waveguide and the outer periphery of the light output side inner groove. Are formed to be symmetrically equal,
The optical device according to Supplementary Note 2, wherein

(付記4) 前記基板の表面にバッファ層を形成する際、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジのみ、リッジ側面の前記バッファ層を厚くし、かつ屈折率を大きくすることを特徴とする付記1記載の光デバイス。   (Appendix 4) When forming a buffer layer on the surface of the substrate, only the ridge in the vicinity of the coupling portion on the light input side and the coupling portion on the light output side of the first waveguide and the second waveguide, The optical device according to appendix 1, wherein the buffer layer on the side surface of the ridge is thickened and the refractive index is increased.

(付記5) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジの両側を気体で充填することを特徴とする付記1記載の光デバイス。   (Supplementary Note 5) The supplementary note 1 is characterized in that both sides of the ridge near the coupling portion on the light input side and the coupling portion on the light output side of the first waveguide and the second waveguide are filled with gas. The optical device described.

(付記6) 前記第2の導波路の曲率半径を4mm以下とし、前記第1の導波路の曲率半径は4mmを超えるように形成することを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(付記7) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジの幅を10μm以下とし、リッジの深さを3μm以下となるように形成することを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(Supplementary note 6) The optical device according to supplementary note 1, wherein the curvature radius of the second waveguide is set to 4 mm or less, and the curvature radius of the first waveguide exceeds 4 mm.
(Supplementary Note 7) The width of the ridge in the vicinity of the coupling portion on the light input side and the coupling portion on the light output side of the first waveguide and the second waveguide is 10 μm or less, and the depth of the ridge is 3 μm or less. The optical device according to appendix 1, wherein the optical device is formed to be

(付記8) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍では、前記第2の導波路の幅が前記第1の導波路の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする付記1記載の光デバイス。   (Supplementary Note 8) In the vicinity of the coupling portion on the optical input side and the coupling portion on the optical output side of the first waveguide and the second waveguide, the width of the second waveguide is the first waveguide. The optical device according to appendix 1, wherein the optical device is formed so as to be larger than a width of the waveguide.

(付記9) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のリッジ上部全体を導波路とすることを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(付記10) 前記第2の導波路に前記外溝が接することを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(Additional remark 9) The optical device of Additional remark 1 characterized by making the whole ridge upper part of the coupling | bond part vicinity of a said 1st waveguide and a said 2nd waveguide into a waveguide.
(Supplementary note 10) The optical device according to supplementary note 1, wherein the outer groove is in contact with the second waveguide.

(付記11) 前記光入力側内溝を前記第2の導波路の内周側へ延伸させ、
延伸させた内溝部分である光入力側延伸内溝に対しては、前記第2の導波路の内周から前記光入力側延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に広くなるように形成し、
前記光出力側内溝を前記第2の導波路の内周側へ延伸させ、
延伸させた内溝部分である光出力側延伸内溝に対しては、前記第2の導波路の内周から前記光出力側延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に狭くなるように形成する、
ことを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(Additional remark 11) The said optical input side inner groove | channel is extended to the inner peripheral side of the said 2nd waveguide,
For the light input side extended inner groove which is the extended inner groove portion, the width from the inner periphery of the second waveguide to the outer periphery of the light input side extended inner groove is continuous with respect to the light traveling direction. To be wide,
Extending the optical output side inner groove to the inner peripheral side of the second waveguide;
For the light output side extended inner groove which is the extended inner groove portion, the width from the inner periphery of the second waveguide to the outer periphery of the light output side extended inner groove is continuous with respect to the light traveling direction. Forming to be narrow,
The optical device according to appendix 1, wherein:

(付記12) 前記光入力側延伸内溝と前記光出力側延伸内溝との外周の曲率半径が、前記第2の導波路の内周の曲率半径の30%〜60%であることを特徴とする付記11記載の光デバイス。   (Additional remark 12) The curvature radius of the outer periphery of the said optical input side extending | stretching inner groove and the said optical output side extending | stretching inner groove is 30%-60% of the curvature radius of the inner periphery of a said 2nd waveguide. The optical device according to appendix 11.

(付記13) 光入力側の前記第1の導波路は、光進行方向に対し、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部に近づくにつれて連続的に導波路幅が広くなるように前記第1の導波路の幅をテーパ状に変化させ、
光出力側の前記第1の導波路は、光進行方向に対し、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光出力側の結合部から離れるにつれて連続的に導波路幅が狭くなるように前記第1の導波路の幅をテーパ状に変化させる、
ことを特徴とする付記1記載の光デバイス。
(Supplementary note 13) The first waveguide on the light input side is continuously guided toward the light input side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide with respect to the light traveling direction. Changing the width of the first waveguide into a tapered shape so that the waveguide width is widened;
The first waveguide on the light output side has a narrow waveguide width continuously with increasing distance from the coupling portion on the light output side between the first waveguide and the second waveguide with respect to the light traveling direction. The width of the first waveguide is changed in a tapered shape so that
The optical device according to appendix 1, wherein:

(付記14) 光変調を行う光デバイスにおいて、
マッハツェンダ干渉計型の光導波路であって、光入力側に位置する光入力側マッハツェンダ干渉計型光導波路と、
マッハツェンダ干渉計型の光導波路であって、光出力側に位置する光出力側マッハツェンダ干渉計型光導波路と、
直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第1の導波路と、前記第1の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第2の導波路と、から構成され、前記光入力側マッハツェンダ干渉計型光導波路を伝搬する光を、前記光出力側マッハツェンダ干渉計型光導波路へ折り返す折り返し導波路と、
前記折り返し導波路の外側に沿って基板に形成した溝である外溝と、
前記第1の導波路の内側に設けられ、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光入力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光入力側内溝と、
前記第1の導波路の内側に設けられ、前記第1の導波路と前記第2の導波路との光出力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光出力側内溝と、
を有することを特徴とする光デバイス。
(Supplementary Note 14) In an optical device that performs optical modulation,
A Mach-Zehnder interferometer-type optical waveguide, which is located on the light input side, and a Mach-Zehnder interferometer-type optical waveguide;
A Mach-Zehnder interferometer-type optical waveguide, which is located on the light output side, and a Mach-Zehnder interferometer-type optical waveguide;
A first waveguide which is a waveguide having a linear shape or a curved shape having a curvature radius equal to or greater than a certain value, and a second waveguide which is a waveguide having a curved shape having a smaller radius of curvature than the first waveguide. And a folded waveguide that folds back the light propagating through the optical input side Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide to the optical output side Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide, and
An outer groove that is a groove formed in the substrate along the outside of the folded waveguide;
A light input side inner groove which is a groove formed in the substrate in the vicinity of a light input side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide, which is provided inside the first waveguide;
A light output side inner groove which is a groove formed in the substrate in the vicinity of a light output side coupling portion between the first waveguide and the second waveguide, which is provided inside the first waveguide;
An optical device comprising:

(付記15) 光変調を行う光デバイスにおいて、
入射光を2分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第1の導波路と前記第1の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第2の導波路とから構成され2分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第1の導波路と前記第2の導波路とから構成され2分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、
前記外側導波路の上に形成された信号電極と、
前記信号電極の両側に形成された接地電極と、
前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第1の溝と、
前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第2の溝と、
前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第3の溝と、
前記第3の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第4の溝と、
を有することを特徴とする光デバイス。
(Supplementary Note 15) In an optical device that performs optical modulation,
An incident waveguide that divides incident light into two, a first waveguide that is a linear shape or a curved shape with a curvature radius equal to or greater than a certain value, and a curved shape that has a smaller curvature radius than the first waveguide. A second waveguide which is a waveguide having an inner waveguide which is an inner waveguide which is branched in two, and a second branch which is composed of the first waveguide and the second waveguide. An outer waveguide, which is an outer waveguide, and an output waveguide that combines and emits the light propagating through the inner waveguide and the light propagating through the outer waveguide, and is formed on a substrate to generate a signal A Mach-Zehnder interferometer-type folded waveguide that propagates light;
A signal electrode formed on the outer waveguide;
A ground electrode formed on both sides of the signal electrode;
A first groove which is a groove formed in the substrate along the inner side of the inner waveguide;
A second groove which is a groove formed in the substrate along the outer side of the inner waveguide and the inner side of the outer waveguide;
A third groove which is a groove formed in the substrate along the outside of the outer waveguide;
A fourth groove which is a groove formed in the substrate along the outside of the third groove;
An optical device comprising:

(付記16) 前記第1の溝と前記第2の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第1のリッジ、前記第2の溝と前記第3の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第2のリッジ、前記第3の溝と前記第4の溝とで形成されるリッジを第3のリッジとし、
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWaとし、
前記結合部の近傍に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWbとし、
前記第2の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWcとした場合、
Wa=Wc>Wbとなるようにリッジ幅を形成することを特徴とする付記15記載の光デバイス。
(Supplementary Note 16) A ridge formed by the first groove and the second groove and having the inner waveguide is formed by the first ridge, the second groove and the third groove, and the outer side. The ridge in which the waveguide exists is the second ridge, the ridge formed by the third groove and the fourth groove is the third ridge,
A light input side waveguide section that is a parallel waveguide section until light reaches the coupling section with respect to the coupling section between the first waveguide and the second waveguide, and light from the coupling section Wa is the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge existing in the optical output-side waveguide section, which is a parallel waveguide section through which light is propagated,
Wb is the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge present in the vicinity of the coupling portion;
When the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge existing in the bent waveguide area, which is the waveguide area where the second waveguide is located, is Wc,
16. The optical device according to appendix 15, wherein the ridge width is formed such that Wa = Wc> Wb.

(付記17) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極の幅を狭くすることを特徴とする請求項15記載の光デバイス。
(付記18) 前記基板上に平行に形成される前記第1の導波路は、リッジ幅よりも前記第1の導波路の導波路幅を小さく形成し、
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍に位置する、前記第1の導波路の導波路幅と前記第2の導波路の導波路幅は、リッジ幅より大きく形成し、
曲率半径の小さな導波路部分の前記第2の導波路は、リッジ上面の前記基板の外側方向へ片寄らせて形成する、
ことを特徴とする付記15記載の光デバイス。
(Supplementary note 17) The optical device according to claim 15, wherein the width of the signal electrode is narrowed only in the vicinity of the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide.
(Supplementary Note 18) The first waveguide formed in parallel on the substrate is formed so that a waveguide width of the first waveguide is smaller than a ridge width.
The waveguide width of the first waveguide and the waveguide width of the second waveguide located near the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide are formed larger than the ridge width. And
The second waveguide of the waveguide portion having a small curvature radius is formed by being offset toward the outer side of the substrate on the upper surface of the ridge.
The optical device according to supplementary note 15, wherein

(付記19) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極および前記接地電極の高さを厚くすることを特徴とする付記15記載の光デバイス。
(付記20) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極と前記接地電極との間隔を狭くすることを特徴とする付記15記載の光デバイス。
(Supplementary note 19) The optical device according to supplementary note 15, wherein the height of the signal electrode and the ground electrode is increased only in the vicinity of the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide.
(Supplementary note 20) The optical device according to supplementary note 15, wherein an interval between the signal electrode and the ground electrode is narrowed only in the vicinity of a coupling portion between the first waveguide and the second waveguide.

(付記21) 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記第1溝、前記第2の溝、前記第3の溝、前記第4の溝を浅く形成することを特徴とする付記15記載の光デバイス。   (Supplementary note 21) The first groove, the second groove, the third groove, and the fourth groove are formed shallowly only in the vicinity of the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide. The optical device according to supplementary note 15, wherein

(付記22) 前記基板の表面にバッファ層を形成する際、前記基板と前記信号電極との間の前記バッファ層を薄く形成し、かつ前記基板と前記接地電極との間の前記バッファ層を薄く形成することを特徴とする付記15記載の光デバイス。   (Supplementary note 22) When forming a buffer layer on the surface of the substrate, the buffer layer between the substrate and the signal electrode is formed thin, and the buffer layer between the substrate and the ground electrode is thinned. The optical device according to appendix 15, wherein the optical device is formed.

1 光デバイス
10 折り返し導波路
11 第1の導波路
12 第2の導波路
21 外溝
22a 光入力側内溝
22b 光出力側内溝
30 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical device 10 Folding waveguide 11 1st waveguide 12 2nd waveguide 21 Outer groove 22a Light input side inner groove 22b Light output side inner groove 30 Substrate

Claims (5)

光変調を行う光デバイスにおいて、
入射光を2分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第1の導波路と前記第1の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第2の導波路とから構成され2分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第1の導波路と前記第2の導波路とから構成され2分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、
前記外側導波路の上に形成された信号電極と、
前記信号電極の両側に形成された接地電極と、
前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第1の溝と、
前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第2の溝と、
前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第3の溝と、
前記第3の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第4の溝と、
を備え、
前記第1の溝と前記第2の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第1のリッジ、前記第2の溝と前記第3の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第2のリッジ、前記第3の溝と前記第4の溝とで形成されるリッジを第3のリッジとし、
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWaとし、
前記結合部の近傍に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWbとし、
前記第2の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第1のリッジ、前記第2のリッジおよび前記第3のリッジのそれぞれのリッジ幅をWcとした場合、
Wa=Wc>Wbとなるようにリッジ幅を形成することを特徴とする光デバイス。
In an optical device that performs light modulation,
An incident waveguide that divides incident light into two, a first waveguide that is a linear shape or a curved shape with a curvature radius equal to or greater than a certain value, and a curved shape that has a smaller curvature radius than the first waveguide. A second waveguide which is a waveguide having an inner waveguide which is an inner waveguide which is branched in two, and a second branch which is composed of the first waveguide and the second waveguide. An outer waveguide, which is an outer waveguide, and an output waveguide that combines and emits the light propagating through the inner waveguide and the light propagating through the outer waveguide, and is formed on a substrate to generate a signal A Mach-Zehnder interferometer-type folded waveguide that propagates light;
A signal electrode formed on the outer waveguide;
A ground electrode formed on both sides of the signal electrode;
A first groove which is a groove formed in the substrate along the inner side of the inner waveguide;
A second groove which is a groove formed in the substrate along the outer side of the inner waveguide and the inner side of the outer waveguide;
A third groove which is a groove formed in the substrate along the outside of the outer waveguide;
A fourth groove which is a groove formed in the substrate along the outside of the third groove;
With
A ridge formed by the first groove and the second groove and having the inner waveguide is formed by the first ridge, and the second groove and the third groove are formed by the outer waveguide. A ridge to be formed is a second ridge, a ridge formed by the third groove and the fourth groove is a third ridge,
A light input side waveguide section that is a parallel waveguide section until light reaches the coupling section with respect to the coupling section between the first waveguide and the second waveguide, and light from the coupling section Wa is the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge existing in the optical output-side waveguide section, which is a parallel waveguide section through which light is propagated,
Wb is the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge present in the vicinity of the coupling portion;
When the ridge width of each of the first ridge, the second ridge, and the third ridge existing in the bent waveguide area, which is the waveguide area where the second waveguide is located, is Wc,
An optical device characterized in that a ridge width is formed such that Wa = Wc> Wb.
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極の幅を狭くすることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。   2. The optical device according to claim 1, wherein the width of the signal electrode is narrowed only in the vicinity of the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide. 前記基板上に平行に形成される前記第1の導波路は、リッジ幅よりも前記第1の導波路の導波路幅を小さく形成し、
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍に位置する、前記第1の導波路の導波路幅と前記第2の導波路の導波路幅は、リッジ幅より大きく形成し、
曲率半径の小さな導波路部分の前記第2の導波路は、リッジ上面の前記基板の外側方向へ片寄らせて形成する、
ことを特徴とする請求項1記載の光デバイス。
The first waveguide formed in parallel on the substrate is formed so that a waveguide width of the first waveguide is smaller than a ridge width;
The waveguide width of the first waveguide and the waveguide width of the second waveguide located near the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide are formed larger than the ridge width. And
The second waveguide of the waveguide portion having a small radius of curvature is formed by being offset toward the outer side of the substrate on the upper surface of the ridge.
The optical device according to claim 1.
前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極および前記接地電極の高さを厚くすることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。   2. The optical device according to claim 1, wherein the height of the signal electrode and the ground electrode is increased only in the vicinity of the coupling portion between the first waveguide and the second waveguide. 前記第1の導波路と前記第2の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極と前記接地電極との間隔を狭くすることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。   2. The optical device according to claim 1, wherein an interval between the signal electrode and the ground electrode is narrowed only in the vicinity of a coupling portion between the first waveguide and the second waveguide.
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