JP5612539B2 - Optical modulator and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、光変調器およびその作製方法に関し、特に電気クロストークを抑制可能な光変調器およびその作製方法に関する。 The present invention relates to an optical modulator and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical modulator capable of suppressing electrical crosstalk and a method for manufacturing the same.
図9に従来のマッハツェンダー変調器の構造図、図10に図9のX−X断面図を示す。
図9に示すように、従来のマッハツェンダー変調器は二つの光導波路3と、二つの光カプラー10,11と、二つの光カプラー10,11の間に配設され光導波路3に高周波信号を印加する信号線電極4とを備えて構成されている。そして、信号線電極4によって光導波路3に高周波信号が印加される領域が二つの変調部12として構成されている。
FIG. 9 is a structural diagram of a conventional Mach-Zehnder modulator, and FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG.
As shown in FIG. 9, the conventional Mach-Zehnder modulator is disposed between two
図10に示すように、変調部12において、基板1上にはグラウンド層2を介して光導波路3が形成され、この光導波路3の伝播方向両側に誘電体絶縁膜5が形成されている。そして、光導波路3上には信号線電極4がパターンニングされ、誘電体絶縁膜5の光の伝播方向両側にはグラウンド電極6が形成されている。なお、図中L1はチャネル間隔、L2は素子の幅を示している。
As shown in FIG. 10, in the
ここで、隣り合う変調部12は光と電気のクロストークの影響を抑えるためにそのチャネル間L1を離す必要がある。光のクロストークは20μm以上間隔L1が空いていれば十分に抑えられるが、電気信号のクロストークは間隔L1を最低でも100μm以上離す必要があった。そのため、電気信号のクロストークの影響が、素子の小型化のボトルネックとなっていた。
Here, in order to suppress the influence of crosstalk between light and electricity between
通信用光変調器は、多チャネル化、多値化の流れに伴い、更なる小型化の要求が高まっている。ここで、光変調器デバイスは高周波信号線を有する光導波路の間隔を狭めることで大幅な素子の小型化が可能となるが、先の電気クロストークの影響により現状の構造では更なる小型化が難しかった。 The demand for further downsizing of communication optical modulators is increasing along with the trend toward multi-channel and multi-value. Here, the optical modulator device can greatly reduce the size of the element by narrowing the interval between the optical waveguides having the high-frequency signal lines. However, the current structure is further reduced in size due to the influence of the electrical crosstalk. was difficult.
このようなことから本発明は、従来の素子作製プロセスで使われている装置、材料を用いて簡単に作製可能であって、且つ、電気クロストークを抑制する構造を適用することで、チャネル間隔を狭小化することが可能な小型の光変調器およびその作製方法を提供することを目的とする。 For this reason, the present invention can be easily manufactured using devices and materials used in the conventional element manufacturing process, and can be applied to a structure that suppresses electrical crosstalk. It is an object of the present invention to provide a small-sized optical modulator capable of narrowing the width and a manufacturing method thereof.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る光変調器は、基板上にグラウンド層を介して並行して形成された複数の光導波路と、前記光導波路内を通過する光を変調するために前記光導波路の上にそれぞれ設けられる複数の信号線電極とにより光変調部が構成される光変調器において、前記光変調部が、前記光導波路および前記信号線電極の周囲を覆う誘電体絶縁膜と、前記グラウンド層に接続し該グラウンド層とともに前記誘電体絶縁膜の外周を覆うグラウンド電極とを備えることを特徴とする。 An optical modulator according to a first aspect of the present invention for solving the above problems modulates a plurality of optical waveguides formed in parallel on a substrate via a ground layer and light passing through the optical waveguide. Therefore, in the optical modulator in which an optical modulation unit is configured by a plurality of signal line electrodes respectively provided on the optical waveguide, the optical modulation unit covers a periphery of the optical waveguide and the signal line electrode An insulating film and a ground electrode connected to the ground layer and covering the outer periphery of the dielectric insulating film together with the ground layer are provided.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る光変調器は、第1の発明に係る光変調器において、前記光変調部がマッハツェンダー型光変調器の光変調部を構成することを特徴とする。 An optical modulator according to a second invention for solving the above-described problem is the optical modulator according to the first invention, wherein the optical modulation unit constitutes an optical modulation unit of a Mach-Zehnder optical modulator. Features.
上記の課題を解決するための第3の発明に係る光変調器は、第1の発明に係る光変調器において、前記光変調部が少なくとも二つのマッハツェンダー型光変調器を有するマッハツェンダー変調器アレイの光変調部を構成することを特徴とする。 The optical modulator according to a third invention for solving the aforementioned problem, in the optical modulator according to the first invention, the Mach-Zehnder modulator, wherein the light modulating unit has at least two Ma Hhatsuenda optical modulator It constitutes the light modulation part of the device array.
上記の課題を解決するための第4の発明に係る光変調器の作製方法は、基板上に並行して形成された複数の光導波路と、前記光導波路内を通過する光を変調するために前記光導波路の上にそれぞれ設けられる複数の信号線電極とにより光変調部が構成される光変調器の作製方法であって、基板上に前記光変調器の素子の表面構造としてグラウンド層を介して前記光導波路、誘電体絶縁膜、前記信号線電極および前記グラウンド層に接続する第1のグラウンド電極を形成する工程と、前記グラウンド層の表面にパターンニングで前記光導波路および前記信号線電極の周囲のみに前記誘電体絶縁膜を形成する工程と、前記誘電体絶縁膜の周囲に蒸着によって前記第1グラウンド電極に接続する第2のグラウンド電極を形成する工程とを有することを特徴とする。 A method for manufacturing an optical modulator according to a fourth aspect of the present invention for solving the above-described problem is to modulate a plurality of optical waveguides formed in parallel on a substrate and light passing through the optical waveguide. An optical modulator manufacturing method in which an optical modulator is configured by a plurality of signal line electrodes respectively provided on the optical waveguide, wherein a surface structure of the optical modulator element is provided on a substrate via a ground layer. the optical waveguide path Te, the dielectric insulating film, the signal line electrode and the first and forming a ground electrode, wherein the optical waveguide and the signal line electrode by patterning on the surface of the ground layer connected to the ground layer having a step of forming the dielectric insulating film only around, and forming a second ground electrode connected to the first ground electrode by vapor deposition on the periphery of the dielectric insulating film And features.
本発明によれば、光変調器の信号線間クロストークを抑制し、これに伴い小型化が実現可能な光変調器を提供することができる。また、従来の素子作製プロセスで使われている装置、材料を用いて静電遮蔽構造を達成することが可能な光変調器の作製方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical modulator that can suppress crosstalk between signal lines of the optical modulator and can be downsized accordingly. In addition, it is possible to provide a method for manufacturing an optical modulator capable of achieving an electrostatic shielding structure using a device and a material used in a conventional element manufacturing process.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光変調器およびその作製方法の詳細を説明する。
図1に本実施形態に係る光変調器の光変調部における断面構造を示す。図1に示すように、本実施形態に係る光変調器の変調部は、基板1上にグラウンド層2を介して形成された光導波路3の直上にそれぞれ信号線電極4がパターンニングされて構成されている。そしてこの光導波路3および信号線電極4の周囲に誘電体絶縁膜5が形成され、さらにこの誘電体絶縁膜5の周囲にグラウンド電極6が蒸着されている。なお、光導波路3は光導波路コア層3aと、光導波路コア層3aの上下に形成される光導波路クラッド層3bとから構成されている。
Hereinafter, the details of the optical modulator and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an optical modulator of the optical modulator according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the modulation section of the optical modulator according to the present embodiment is configured by patterning
続いて、本実施形態に係る光変調器の作製方法について説明する。本実施形態においては、上述した従来の作製手順と同様に基板1上に表面構造を形成した後(すなわち光導波路層3、誘電体絶縁膜5、信号線電極4、およびグラウンド電極6を図10に示した状態まで形成した後)、パターンニング技術を用いて信号線電極4の周囲のみに誘電体絶縁膜5を形成し、続いて誘電体絶縁膜5の周囲に蒸着装置でグラウンド電極6を蒸着することで光変調器を作製する。
なお、本実施形態において光導波路3は、例えばSi,Al,Ga,In,As,PまたはSbの中の少なくとも二種類以上の元素からなるIII−V族化合物半導体で構成すれば好適である。
Next, a method for manufacturing the optical modulator according to this embodiment will be described. In the present embodiment, the surface structure is formed on the
In the present embodiment, it is preferable that the
本実施形態に係る光変調器によれば、誘電体絶縁膜5およびグラウンド電極6によって信号線電極4を覆っている。これにより、信号線電極4からの電磁波を静電遮蔽することができ、信号線電極4からの電磁波がグラウンド電極6の外部に広がることを防止することができる。すなわち、本実施形態に係る光変調器によれば、隣接する信号線間でのクロストークを抑制することができる。このため、従来に比較して変調部のチャネル間隔を狭めることが可能となり、これにより光変調器の小型化が可能となる。また、本実施形態に係る光変調器の作製方法によれば、従来の光変調器の作製に用いる装置、材料のみを用いて、電気クロストークを抑制可能な光変調器を作製することができる。
In the optical modulator according to this embodiment, the
(導波路型EA変調器付きレーザアレイ)
図2ないし図4に基づいて本発明に係る光変調器およびその作製方法の第一の実施例を説明する。本実施例は、本発明の効果を示す一つの例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。
(Laser array with waveguide type EA modulator)
A first embodiment of the optical modulator and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. This example is an example showing the effect of the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
図2に示すように、本実施例に係る光変調器は2チャネル導波路型EA変調器付き分布帰還形レーザアレイ(以下、2チャネル導波路型EADFBレーザアレイという)の一部を構成している。具体的には、図2に示す2チャネル導波路型EADFBレーザアレイは、二つの分布帰還型半導体レーザ(以下、DFBレーザという)7、このDFBレーザ7から出力された光を伝搬する光導波路3、二つの光導波路3を伝搬する光を合波する光合波器8、および、DFBレーザ7と光合波器8との間に配設され光導波路3に高周波信号を印加する信号線電極4とを備えて構成されている。そして、信号線電極4によって光導波路3に高周波信号が印加される領域が二つの導波路型EA変調器9として構成されている。
As shown in FIG. 2, the optical modulator according to the present embodiment constitutes a part of a distributed feedback laser array with a two-channel waveguide type EA modulator (hereinafter referred to as a two-channel waveguide type EADFB laser array). Yes. Specifically, the two-channel waveguide type EADFB laser array shown in FIG. 2 includes two distributed feedback semiconductor lasers (hereinafter referred to as DFB lasers) 7 and an
なお、図2に示す静電遮蔽型2チャネル導波路型EADFBレーザアレイの導波路型EA変調器9におけるI−I断面構造は、図1に示し上述した変調部の構造と概ね同様であ
り、ここでは詳しい説明は省略する。
本実施例ではDFBレーザ7のチャネル間隔を50μmとし、光合波器8としてマルチモード干渉型合波器(以下、MMIカプラという)を用いた。
また、DFBレーザ7のバイアス電流はそれぞれ100mA、信号振幅電圧は2Vppとした。光ファイバは10kmとした。DFBレーザ7から出射される光の波長は1305nm、1310nmとした。
Note that the II cross-sectional structure of the waveguide
In this embodiment, the channel spacing of the
The bias current of the
1.動作原理と作製工程
以下に、本実施例に係る光変調器によって信号線間におけるクロストークを低減することができる理由について説明する。本実施例においては、図1に示し上述した構成と同様に、従来の構成に比較して、信号線電極4が誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6で覆われている。これにより、信号線電極4からの電磁波は静電遮蔽されるため、グラウンド電極6の外側に広がることがない。よって、隣り合う導波路3上の信号線間クロストークを抑制することが可能となる。
1. Operation Principle and Manufacturing Process The reason why crosstalk between signal lines can be reduced by the optical modulator according to this embodiment will be described below. In the present embodiment, the
次に、本実施例に係る光変調器が簡易に作成可能である理由を、図3を用いて説明する。基板1上に表面構造として光導波路層3、信号線電極4、誘電体絶縁膜5、グラウンド電極6を図10に示し上述した従来の光変調部の状態まで作成するところは従来のEADFBレーザアレイと同様の工程となる(図3(a))。次に、信号線電極4を覆うように誘電体絶縁膜5を形成し、誘電体絶縁膜5が不要な部分(例えば、本実施例ではグラウンド電極6を覆っている部分)をパターンニングで取り除く(図3(b))。最後に、金の蒸着とリフトオフで、誘電体絶縁膜5を覆うようにグラウンド電極6を形成する(図3(c))。このとき、最後に形成するグラウンド電極6は、図3(a)に示す先に形成されたグラウンド電極6と接続が取れるようにしておくものとする。以上で、静電遮蔽された信号線が完成する。ここで、本実施例において用いる誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6として用いられる金とは、従来のEADFBレーザアレイを作成するときと同じものであり、プロセス装置も、フォトリソグラフィ、蒸着装置と従来の工程でも使う装置だけである。よって、本構造を有するデバイスは、従来の素子作製プロセスで使われている装置、材料を用いて作製可能であるといえる。
Next, the reason why the optical modulator according to this embodiment can be easily created will be described with reference to FIG. An
2.レーザアレイの変調特性
図4は2チャネル導波路型EADFBレーザアレイの変調特性を測定するための測定系である。図4に示す2チャネルパルスパターン発生器(以下、2Ch-PPGという)101からは40Gbpsの信号がそれぞれ出力されており、2チャネル導波路型EADFBレーザアレイを備えた多チャネル光送信モジュール102内の導波路型EA変調器9にそれぞれつながっている。また、2チャネルレーザ駆動電源103は多チャネル光送信モジュール102内の各DFBレーザ7のチャネルに接続されている。多チャネル光送信モジュール102のEADFBレーザアレイから出力された光はシングルモードファイバ104を介して、光分波器105に入る。そして、分波された光のうち1つが光可変減衰器106で減衰された後、フォトディテクタ107に入力され、電気信号に変換される。この電気信号がエラーディテクタ108に入る。観測したチャネルは波長1305nmのチャネルとした。
2. FIG. 4 shows a measurement system for measuring the modulation characteristics of a two-channel waveguide type EADFB laser array. The 2-channel pulse pattern generator (hereinafter referred to as 2Ch-PPG) 101 shown in FIG. 4 outputs a 40 Gbps signal, and the multi-channel
上述した測定系において符号誤り率特性(以下、BER特性という)を測定した結果は、2チャネル同時に動作させて測定したときの最小受信感度が-7dBm、単体で動作させたときの最小受信感度が−7.1dBmであった。この結果から、50μmと非常に狭い間隔にした時でも静電遮蔽の効果により、ほとんど受信感度が劣化しない程度のクロストークに抑制できていることが分かった。 As a result of measuring the code error rate characteristics (hereinafter referred to as BER characteristics) in the measurement system described above, the minimum reception sensitivity when measured by operating two channels simultaneously is -7 dBm, and the minimum reception sensitivity when operated alone is -7.1 dBm. From this result, it was found that even when the distance is very narrow as 50 μm, the effect of electrostatic shielding can suppress the crosstalk to the extent that the reception sensitivity hardly deteriorates.
比較として、従来構造の2チャネル導波路型EADFBレーザアレイについてもBER特性測定を行った。このとき、従来型の導波路間隔も50μmとした。結果は、2チャネル同時に動作させて測定したときの最小受信感度が−6.2dBm、単体で動作させたときの最小受信感度が−7.1dBmであった。この受信感度劣化は、主にクロストークにより信号波形が劣化したために起こっていると考えられる。
以上より、静電遮蔽構造を有する本実施例に係る変調器を備えた導波路型EADFBレーザアレイはクロストーク低減に有効であり、つまりレーザアレイの小型化に有効であることが明らかである。
As a comparison, BER characteristics were measured for a two-channel waveguide type EADFB laser array having a conventional structure. At this time, the conventional waveguide interval was also set to 50 μm. As a result, the minimum reception sensitivity when measured by operating two channels simultaneously was -6.2 dBm, and the minimum reception sensitivity when operated alone was -7.1 dBm. This deterioration in reception sensitivity is considered to have occurred because the signal waveform deteriorated mainly due to crosstalk.
From the above, it is clear that the waveguide type EADFB laser array including the modulator according to the present embodiment having the electrostatic shielding structure is effective in reducing crosstalk, that is, effective in reducing the size of the laser array.
(MZ変調器)
図5および図6に基づいて本発明に係る光変調器およびその作製方法の第2の実施例を説明する。本実施例は、本発明の効果を示す一つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。
(MZ modulator)
A second embodiment of the optical modulator and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example showing the effect of the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
図5に示すように、本実施例に係る光変調器はマッハツェンダー変調器を構成している。具体的には、二つの光導波路3と、入力された二つの光信号を分岐する光カプラー10と、この光カプラー10によって分岐された光信号を入力して二つに分岐する光カプラー11と、二つの光カプラー10,11の間に配設され光導波路3に高周波信号を印加する信号線電極4とを備えて構成されている。そして、信号線電極4によって光導波路3に高周波信号が印加される領域が二つの変調部12として構成されている。
As shown in FIG. 5, the optical modulator according to the present embodiment constitutes a Mach-Zehnder modulator. Specifically, two
なお、本実施例において変調部12の導波路3間隔は50μmとし、光カプラー10,11としてMMIカプラーを用いた。
また、レーザ光源からの出力は+5dBm、波長1550nm、信号振幅電圧は3Vppとした。また、光ファイバは40kmとした。
なお、図5に示す静電遮蔽型マッハツェンダー変調器の変調部12におけるI−I断面
構造は、図1に示し上述したものとおおむね同様であり、ここでは詳しい説明は省略する。
In this embodiment, the interval between the
The output from the laser light source was +5 dBm, the wavelength was 1550 nm, and the signal amplitude voltage was 3 Vpp. The optical fiber was 40 km.
Note that the II cross-sectional structure of the
1.動作原理と作製工程
変調部12の導波路3上の信号線間でクロストークを減らせる理由について説明する。本実施例においては、図1に示し上述した構成と同様に、従来の構成に比較して、信号線電極4が誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6で覆われている。これにより、信号線電極4からの電磁波は静電遮蔽されるため、グラウンド電極6の外側に広がることがない。よって、隣り合う導波路上の信号線間クロストークを抑制することが可能となる。
1. Operation Principle and Manufacturing Process The reason why the crosstalk can be reduced between the signal lines on the
次に、本実施例に係る光変調器が簡易に作成可能である理由を、図3を用いて説明する。基板1上に表面構造として光導波路層3、誘電体絶縁膜5、信号線電極4、グラウンド電極6を図10に示し上述した従来の光変調部の状態まで作成するところは従来のマッハツェンダー変調器と同様の工程となる(図3(a))。次に、信号線電極4を覆うように誘電体絶縁膜5を形成し、誘電体絶縁膜5が不要な部分(例えば、本実施例ではグラウンド電極6を覆っている部分)をパターンニングで取り除く(図3(b))。最後に、金の蒸着とリフトオフで、誘電体絶縁膜5を覆うようにグラウンド電極6を形成する(図3(c))。このとき、最後に形成するグラウンド電極6は、図3(a)に示す先に形成されたグラウンド電極6と接続が取れるようにしておくものとする。以上で、静電遮蔽された信号線が完成する。ここで、本実施例において用いる誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6の金は、従来のマッハツェンダー変調器を作成するときと同じものであり、プロセス装置も、フォトリソグラフィ、蒸着装置と従来の工程でも使う装置だけである。よって、本構造を有するデバイスは、従来の素子作製プロセスで使われている装置、材料を用いて作製可能であるといえる。
Next, the reason why the optical modulator according to this embodiment can be easily created will be described with reference to FIG. The
2.マッハツェンダー変調器の変調特性
図6はマッハツェンダー変調器の変調特性を測定するための測定系である。パルスパターン発生器(以下、PPGという)111からは40Gbpsの信号と反転信号がそれぞれ出力されており、光変調器モジュール112内のマッハツェンダー変調器にそれぞれつながっている。また、レーザ光源113から出力された光は光変調器モジュール112で変調された後、シングルモードファイバ114を介して、サンプリングオシロスコープ115に入力され、アイパターンが観測できる。
2. FIG. 6 shows a measurement system for measuring the modulation characteristics of the Mach-Zehnder modulator. A pulse pattern generator (hereinafter referred to as PPG) 111 outputs a 40 Gbps signal and an inverted signal, which are connected to a Mach-Zehnder modulator in the
アイパターンを測定した結果、消光比が9dBであった。
比較として、導波路間隔を50μmとした、従来構造のマッハツェンダー変調器をいれた光変調器モジュールで同様の測定を行った結果、消光比は8.1dBであった。これは、クロストークよる信号劣化で消光比が小さくなったと考えられる。
As a result of measuring the eye pattern, the extinction ratio was 9 dB.
For comparison, the same measurement was performed with an optical modulator module including a Mach-Zehnder modulator having a conventional structure with a waveguide interval of 50 μm. As a result, the extinction ratio was 8.1 dB. This is considered that the extinction ratio was reduced due to signal degradation due to crosstalk.
以上より、本実施例に係る静電遮蔽構造を有する光変調器であるマッハツェンダー変調器はクロストーク低減に有効であり、つまり変調器デバイスの小型化に有効であることが明らかである。 From the above, it is clear that the Mach-Zehnder modulator, which is an optical modulator having an electrostatic shielding structure according to the present embodiment, is effective for reducing crosstalk, that is, effective for downsizing the modulator device.
(マッハツェンダー変調器アレイ)
図7および図8に基づいて本発明に係る光変調器およびその作製方法の第三の実施例を説明する。本実施例は、本発明の効果を示す一つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。
(Mach-Zehnder modulator array)
A third embodiment of the optical modulator and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example showing the effect of the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
図7に示すように、本実施例に係る光変調器はマッハツェンダー変調器アレイの一部を構成している。具体的には、実施例2において説明したマッハツェンダー変調器を二つ並列に配置し、これら二つのマッハツェンダー変調器それぞれの光カプラー11によって分岐された光の一方を入力してこれを分岐する光カプラー13を備えて構成されている。その他の構成は図5に示し上述したマッハツェンダー変調器の構成とおおむね同様であり、同様の作用を奏する部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 7, the optical modulator according to this embodiment forms part of a Mach-Zehnder modulator array. Specifically, two Mach-Zehnder modulators described in the second embodiment are arranged in parallel, and one of the lights branched by the
なお、本実施例において変調部の導波路3間隔はそれぞれ50μmとし、光カプラー10,11,13としてMMIカプラーを用いた。
また、レーザ光源からの出力はそれぞれ+5dBm、波長は1550nmと1560nm、信号振幅電圧はそれぞれ3Vppとした。また、光ファイバは40kmとした。
なお、図7に示す静電遮蔽型マッハツェンダー変調器の変調部におけるI−I断面構造
は、図1に示し上述したものとおおむね同様であり、ここでは詳しい説明は省略する。
In this embodiment, the interval between the
The output from the laser light source was +5 dBm, the wavelengths were 1550 nm and 1560 nm, and the signal amplitude voltage was 3 Vpp. The optical fiber was 40 km.
Note that the II cross-sectional structure in the modulation section of the electrostatic shielding type Mach-Zehnder modulator shown in FIG. 7 is almost the same as that shown in FIG.
1.動作原理と作製工程
本実施例において変調部12の導波路3上に設けられた信号線間でクロストークが減らせる理由について説明する。本実施例においては、図1に示し上述した構成と同様に、従来の構成に比較して、信号線電極4が誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6で覆われている。これにより、信号線電極4からの電磁波は静電遮蔽されるため、グラウンド電極6の外側に広がることがない。よって、隣り合う導波路3上の信号線間クロストークを抑制することが可能となる。
1. Operation Principle and Manufacturing Process The reason why crosstalk can be reduced between signal lines provided on the
次に、本実施例に係る光変調器が簡易に作成可能である理由を、図3を用いて説明する。基板1上に表面構造として光導波路層3、誘電体絶縁膜5、信号線電極4、グラウンド電極6を図10に示し上述した従来の光変調部の状態まで作成するところは従来のマッハツェンダー変調器と同様の工程となる(図3(a))。次に、信号線電極4を覆うように誘電体絶縁膜5を形成し、誘電体絶縁膜5が不要な部分(例えば、本実施例ではグラウンド電極6を覆っている部分)をパターンニングで取り除く(図3(b))。最後に、金の蒸着とリフトオフで、誘電体絶縁膜5を覆うようにグラウンド電極6を形成する(図3(c))。このとき、最後に形成するグラウンド電極6は、図3(a)に示す先に形成されたグラウンド電極6と接続が取れるようにしておくものとする。以上で、静電遮蔽された信号線が完成する。ここで、本実施例において用いる誘電体絶縁膜5とグラウンド電極6の金とは、従来のマッハツェンダー変調器を作成するときと同じものであり、プロセス装置も、フォトリソグラフィ、蒸着装置と従来の工程でも使う装置だけである。よって、本構造を有するデバイスは、従来の素子作製プロセスで使われている装置、材料を用いて作製可能であるといえる。
Next, the reason why the optical modulator according to this embodiment can be easily created will be described with reference to FIG. The
2.マッハツェンダー変調器アレイの変調特性
図8はマッハツェンダー変調器アレイの変調特性を測定するための測定系である。2チャネルパルスパターン発生器(以下、2Ch−PPGという)121からは二つの40Gbpsの信号が出力され、それぞれ、信号と反転信号の出力があり、光変調器モジュール122内のマッハツェンダー変調器アレイにそれぞれつながっている。また、2チャネルレーザ光源123から出力された光は光変調器モジュール122で変調された後、シングルモードファイバ124を介して、分波器125で1つの波長だけ切り出された後、サンプリングオシロスコープ126に入力され、アイパターンが観測できる。観測したチャネルは波長1550nmのチャネルとした。
2. FIG. 8 shows a measurement system for measuring the modulation characteristics of the Mach-Zehnder modulator array. A two-channel pulse pattern generator (hereinafter referred to as 2Ch-PPG) 121 outputs two 40 Gbps signals, each of which has a signal and an inverted signal output, and is supplied to the Mach-Zehnder modulator array in the
アイパターンを測定した結果、片方のチャネルだけ動かしたときの消光比が9.2dB、両方のチャネルを同時に動かしたときの消光比が9.1dBであった。
比較として、導波路間隔を同様の50μmとし、従来構造のマッハツェンダー変調器アレイをいれた光変調器モジュールで同様の測定を行った結果、片方のチャネルだけ動かしたときの消光比は8.3dB、両方のチャネルを同時に動かしたときの消光比は7.6dBであった。これは、クロストークよる信号劣化で消光比が小さくなったと考えられる。
As a result of measuring the eye pattern, the extinction ratio when only one channel was moved was 9.2 dB, and the extinction ratio when both channels were moved simultaneously was 9.1 dB.
For comparison, the same measurement was performed with an optical modulator module in which the waveguide interval was set to the same 50 μm and a Mach-Zehnder modulator array having a conventional structure was inserted. As a result, the extinction ratio when only one channel was moved was 8.3 dB The extinction ratio when both channels were moved simultaneously was 7.6 dB. This is considered that the extinction ratio was reduced due to signal degradation due to crosstalk.
以上より、本実施例の静電遮蔽構造を有するマッハツェンダー変調器アレイは電気クロストーク低減に有効であり、つまり変調器アレイの小型化に有効であることが明らかである。 From the above, it is clear that the Mach-Zehnder modulator array having the electrostatic shielding structure of this embodiment is effective for reducing electric crosstalk, that is, effective for downsizing the modulator array.
本発明は、光変調器およびその作製方法に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to an optical modulator and a method for manufacturing the same.
1 基板
2 グラウンド層
3 光導波路
3a 光導波路コア
3b 光導波路クラッド
4 信号線電極
5 誘電体絶縁膜
6 グラウンド電極
7 分布帰還形半導体レーザ(DFBレーザ)
8 光合波器
9 導波路型EA変調器
10,11,13 光カプラー
12 光変調部
101 2チャネルパルスパターン発生器(2Ch−PPG)
102 多チャネル光送信モジュール
103 2チャネルレーザ駆動電源
104 光ファイバ
105 光分波器
106 光可変減衰器
107 フォトディテクタ
108 パルスパターンジェネレータ
111 パルスパターン発生器(PPG)
112 光変調器モジュール
113 レーザ光源
114 光ファイバ
115 サンプリングオシロスコープ
121 2チャネルパルスパターン発生器(2Ch−PPG)
122 光変調器モジュール
123 レーザ光源
124 光ファイバ
125 光分波器
126 サンプリングオシロスコープ
DESCRIPTION OF
8
102 Multi-channel
112
122
Claims (4)
前記光変調部が、
前記光導波路および前記信号線電極の周囲を覆う誘電体絶縁膜と、
前記グラウンド層に接続し該グラウンド層とともに前記誘電体絶縁膜の外周を覆うグラウンド電極と
を備えることを特徴とする光変調器。 Light is generated by a plurality of optical waveguides formed in parallel on the substrate via a ground layer, and a plurality of signal line electrodes respectively provided on the optical waveguide for modulating light passing through the optical waveguide. In the optical modulator in which the modulator is configured,
The light modulator is
A dielectric insulating film covering the periphery of the optical waveguide and the signal line electrode;
An optical modulator comprising: a ground electrode connected to the ground layer and covering the outer periphery of the dielectric insulating film together with the ground layer .
ことを特徴とする請求項1記載の光変調器。 The optical modulator according to claim 1, wherein the optical modulator constitutes an optical modulator of a Mach-Zehnder optical modulator.
ことを特徴とする請求項1記載の光変調器。 The optical modulator of claim 1, wherein said light modulating unit constituting the light modulation unit of the Mach-Zehnder modulator array having at least two Ma Hhatsuenda optical modulator.
基板上に前記光変調器の素子の表面構造としてグラウンド層を介して前記光導波路、誘電体絶縁膜、前記信号線電極および前記グラウンド層に接続する第1のグラウンド電極を形成する工程と、
前記グラウンド層の表面にパターンニングで前記光導波路および前記信号線電極の周囲のみに前記誘電体絶縁膜を形成する工程と、
前記誘電体絶縁膜の周囲に蒸着によって前記第1グラウンド電極に接続する第2のグラウンド電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする光変調器の作製方法。 A light modulation unit is configured by a plurality of optical waveguides formed in parallel on the substrate and a plurality of signal line electrodes respectively provided on the optical waveguide to modulate light passing through the optical waveguide. A method of manufacturing an optical modulator comprising:
Forming the optical waveguide path as a surface structure of the element of the light modulator on the substrate through the ground layer, a dielectric insulating film, a first ground electrode connected to the signal line electrode and the ground layer,
Forming the dielectric insulating film only around the optical waveguide and the signal line electrode by patterning on the surface of the ground layer ;
Forming a second ground electrode connected to the first ground electrode by vapor deposition around the dielectric insulating film.
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