JP7205101B2 - 光変調器 - Google Patents
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Description
(1) 基板に形成した光導波路を備え、該光導波路を伝播する光波を変調する光変調器において、
該光導波路は、複数の分岐部を多段に接続した構成を備え、前記複数の分岐部のうち第1の分岐部については、分岐点から分岐する2つの第1及び第2の分岐導波路を備え、
該第1分岐導波路は、曲率0から第1最大曲率k1に、その後該第1最大曲率k1から曲率0に曲率が連続的に変化する前半の緩和曲線と、前記前半の緩和曲線とは反対方向に曲げられ、曲率0から第2最大曲率k1’に、その後該第2最大曲率k1’から曲率0に曲率が連続的に変化する後半の緩和曲線とを備え、
該第2分岐導波路は、曲率0から第3最大曲率k2に、その後該第3最大曲率k2から曲率0に曲率が連続的に変化する前半の緩和曲線と、前記前半の緩和曲線とは反対方向に曲げられ、曲率0から第4最大曲率k2’に、その後該第4最大曲率k2’から曲率0に曲率が連続的に変化する後半の緩和曲線とを備え、
前記第1最大曲率から第4最大曲率のいずれかを有する部分の少なくとも一部には、該最大曲率と同じ一定曲率を持つ円弧が配置され、
該第1分岐導波路の前記後半の緩和曲線の終端と、該第2分岐導波路の前記後半の緩和曲線の終端とは、光導波路の伝搬軸に沿った方向において、異なる位置に配置されており、
該分岐導波路の該分岐点から所定の区間では、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間で、該伝搬軸と同じ方向である分岐開始点の中心軸に対し、光導波路の曲率の変化及び幅の変化が、対称となるように設定され、
さらに、前記所定の区間の終点は、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間の距離が、分岐導波路を伝播する光波のモード径以上となる位置に設定され、
各分岐導波路に形成される第2の分岐部は、該伝搬軸に沿った方向において、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間で異なる位置に配置されていることを特徴とする。
(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光変調器において、該基板は、該伝搬軸と該伝搬軸に垂直で該基板の表面に平行な軸とでは屈折率に異方性を備えることを特徴とする。
本発明の光変調器は、図1乃至4に示すように、基板1に形成した光導波路2を備え、該光導波路を伝播する光波を変調する光変調器において、該光導波路は、複数の分岐部(20~22)を多段に接続した構成を備え、前記複数の分岐部のうち第1の分岐部20については、分岐点から分岐する分岐導波路(20a,20b)は、曲率の変化する緩和曲線を備え、該分岐導波路の該分岐点から所定の区間では、曲率が0から始まる緩和曲線で形成されると共に、光導波路の曲率の変化及び幅の変化が、該分岐導波路間で対称となるように設定され、各分岐導波路に形成される第2の分岐部(21,22)は、光導波路の伝搬軸に沿った方向(図2の矢印Xの方向)において、該分岐導波路間で異なる位置に配置されていることを特徴とする。
導波路の構造にはLNで用いられる拡散導波路以外にもリブ型導波路や埋め込み型導波路構造など種々の構造を用いることができる。
緩和曲線の例としては、一定に曲率が変化するクロソイド曲線や3次関数が適している。それ以外にも、正弦波曲線や曲率の変化量を滑らかに変化させた曲線であっても、問題は無い。ただし、後述するように、分岐部近傍の曲率変化が等しく、曲率が異なる曲線に接続する緩和曲線を得るには、3次関数やクロソイド曲線を利用するのが簡便である。
図3の直線の左端が分岐部の分岐点に相当する。曲率0から徐々に曲率を増加させ、曲率が最大値(曲率kmax)を経て、曲率は徐々に減少し、曲率0となる。その後、分岐導波路は反対方向に曲げられる。その際の曲率変化は、曲率が徐々に増加し、曲率が最大値(曲率k’max)を経て、曲率は徐々に減少し、曲率0となる。曲率が変化する部分は、緩和曲線が用いられる。
光導波路の光損失を抑制するには、使用できる曲率だけでなく、使用できる曲率の変化率についても制限(上限)がある。このため、分岐導波路の曲げには、緩和曲線と一定曲率の円弧を組み合わせた構造とするのが、曲げ部分のコンパクト化にも有効である。
2 光導波路
20~22 分岐部
20a,20b 分岐導波路
31,32 変調電極
Claims (4)
- 基板に形成した光導波路を備え、該光導波路を伝播する光波を変調する光変調器において、
該光導波路は、複数の分岐部を多段に接続した構成を備え、
前記複数の分岐部のうち第1の分岐部については、分岐点から分岐する2つの第1及び第2の分岐導波路を備え、
該第1分岐導波路は、曲率0から第1最大曲率k1に、その後該第1最大曲率k1から曲率0に曲率が連続的に変化する前半の緩和曲線と、前記前半の緩和曲線とは反対方向に曲げられ、曲率0から第2最大曲率k1’に、その後該第2最大曲率k1’から曲率0に曲率が連続的に変化する後半の緩和曲線とを備え、
該第2分岐導波路は、曲率0から第3最大曲率k2に、その後該第3最大曲率k2から曲率0に曲率が連続的に変化する前半の緩和曲線と、前記前半の緩和曲線とは反対方向に曲げられ、曲率0から第4最大曲率k2’に、その後該第4最大曲率k2’から曲率0に曲率が連続的に変化する後半の緩和曲線とを備え、
前記第1最大曲率から第4最大曲率のいずれかを有する部分の少なくとも一部には、該最大曲率と同じ一定曲率を持つ円弧が配置され、
該第1分岐導波路の前記後半の緩和曲線の終端と、該第2分岐導波路の前記後半の緩和曲線の終端とは、光導波路の伝搬軸に沿った方向において、異なる位置に配置されており、
該分岐導波路の該分岐点から所定の区間では、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間で、該伝搬軸と同じ方向である分岐開始点の中心軸に対し、光導波路の曲率の変化及び幅の変化が、対称となるように設定され、
さらに、前記所定の区間の終点は、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間の距離が、分岐導波路を伝播する光波のモード径以上となる位置に設定され、
各分岐導波路に形成される第2の分岐部は、該伝搬軸に沿った方向において、該第1分岐導波路と該第2分岐導波路との間で異なる位置に配置されていることを特徴とする光変調器。 - 請求項1に記載の光変調器において、該第1の分岐部は、該分岐点から該第2の分岐部までの長さが長い方が、該分岐導波路の曲率の最大値はより小さくなることを特徴とする光変調器。
- 請求項1又は2に記載の光変調器において、該第1分岐導波路又は該第2分岐導波路には、前記前半の緩和曲線と前記後半の緩和曲線との間に直線を有することを特徴とする光変調器。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の光変調器において、該基板は、該伝搬軸と該伝搬軸に垂直で該基板の表面に平行な軸とでは屈折率に異方性を備えることを特徴とする光変調器。
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