JP7632166B2

JP7632166B2 - 光デバイス及び光通信装置

Info

Publication number: JP7632166B2
Application number: JP2021131273A
Authority: JP
Inventors: 昌樹杉山
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Furukawa FITEL Optical Components Co Ltd
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2025-02-19
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: US20230046400A1; JP2023025865A; US12078877B2; CN115903286A

Description

本発明は、光デバイス及び光通信装置に関する。

従来の光変調器は、例えば、基板上に設けられた光導波路及び、その近傍に設けられた変調部で構成される。変調部は、信号電極と、接地電極とを有し、信号電極に電圧を与えると、光導波路内に電界が発生し、光導波路内の電界によって光導波路の屈折率が変化し、光の位相が変化する。光導波路はマッハツェンダ干渉計を構成し、光導波路間の光の位相の差により光出力が変化する。

光変調器では、例えば、４チャネルのマッハツェンダ変調器が集積されている。各マッハツェンダ干渉計には、ＲＦ変調部とＤＣ変調部とがある。ＲＦ変調部の電極には、例えば、数１０ＧＨｚの帯域を有する高周波信号を入力し、高速変調を行う。また、ＤＣ変調部の電極には、バイアス電圧を印加し、電気信号のＯＮ/ＯＦＦが光信号のＯＮ/ＯＦＦに対応するようにバイアス電圧を調整する。

光変調器の光導波路は、例えば、マッハツェンダ干渉計を構成し、平行に配置された複数の光導波路間の光の位相差により、例えば、ＸＹ偏波多重されるＩＱ信号を出力する。そして、４チャネルの出力を２チャネルずつ合波して２つのＩＱ信号とし、その一つを偏波回転して偏波ビームコンバイナで偏波多重化して出力することになる。

一方、光導波路は、例えば、チタン等の金属を基板表面から拡散することにより、信号電極と重ならない位置に形成される拡散光導波路がある。拡散光導波路を被覆したバッファ層上に電極を配置する。尚、バッファ層は、ＤＣドリフト（印加されたバイアス電圧に起因して起きる出射光の経時変化）を抑制するために抵抗値が低くなるように組成及び膜厚を決める。しかしながら、この拡散光導波路は光の閉じ込めが小さいため、電界の印加効率が悪く、そのため、駆動電圧が高くなる。そこで、ＬＮ（Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ_３）結晶の薄膜を用いた光導波路が信号電極と重ならない位置に形成される薄膜光導波路がある。薄膜光導波路は、金属を拡散させる拡散光導波路よりも光の閉じ込めを強くすることができ、電界の印加効率を改善し、駆動電圧を低減できる。

光変調器は、ＲＦ変調部と、ＤＣ変調部とを有する。図７は、光変調器のＤＣ変調部２００の一例を示す略断面図である。図７に示すＤＣ変調部２００は、Ｓｉ（シリコン）等の支持基板２０１と、支持基板２０１上に積層された中間層２０２とを有する。更に、ＤＣ変調部２００は、中間層２０２上に積層された薄膜ＬＮ基板２０３と、薄膜ＬＮ基板２０３上に積層されたＳｉＯ₂のバッファ層２０４とを有する。

薄膜ＬＮ基板２０３は、上方へ突起する凸形状の薄膜光導波路２０７である。薄膜光導波路２０７は、リブ２０７Ａと、リブ２０７Ａの両脇に形成されたスラブ２０７Ｂとを有するリブ型導波路である。そして、リブ２０７Ａ及びスラブ２０７Ｂは、バッファ層２０４によって被覆され、バッファ層２０４の表面にコプレーナ（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）構造の信号電極２０５及び一対の接地電極２０６が配置される。つまり、バッファ層２０４上には、信号電極２０５と、信号電極２０５を挟む一対の接地電極２０６とが配置されている。尚、バッファ層２０４は、薄膜光導波路２０７を伝搬する光が信号電極２０５及び接地電極２０６で吸収されるのを防止できる。

信号電極２０５と接地電極２０６との間に位置する薄膜ＬＮ基板２０３には、凸形状の薄膜光導波路２０７が形成されている。更に、信号電極２０５と接地電極２０６との間に位置するバッファ層２０４にも、凸形状の薄膜光導波路２０７全体を被覆する段差部２０４Ａがある。

このような薄膜光導波路２０７によれば、信号電極２０５にバイアス電圧を印加して電界を発生させ、薄膜光導波路２０７の屈折率を変化させることにより、薄膜光導波路２０７を伝搬する光を変調することができる。

特開平５－１５８００１号公報米国特許出願公開第２００２／０１０６１４１号明細書

光変調器の薄膜光導波路２０７では、バッファ層２０４がクラッドとなるため、薄膜光導波路２０７を伝搬する光のモードフィールドがバッファ層２０４内にまで入り込むことになる。従って、薄膜光導波路２０７の光が信号電極２０５や接地電極２０６で吸収されるのを防ぐために、バッファ層２０４の厚みを厚くする必要がある。

しかしながら、バッファ層２０４の厚みを厚くした場合でも、温度上昇時には、バッファ層２０４の抵抗値がＬＮ結晶に比較して高くなる。従って、信号電極２０５にバイアス電圧を印加した場合でも、バッファ層２０４にかかるバイアス電圧が経時変化に応じて徐々に高くなる一方で、薄膜光導波路２０７のリブ２０７Ａにかかるバイアス電圧が相対的に低下するようなＤＣドリフトが発生する。その結果、電界が徐々に小さくなるため、光変調器を正常に制御することができなくなる。従って、ＤＣドリフトの発生を抑制することが求められている。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、ＤＣドリフトの発生を抑制できる光デバイス等を提供することを目的とする。

本願が開示する光デバイスは、１つの態様において、薄膜ＬＮ（Lithium Niobate）結晶のリブ導波路と、前記リブ導波路上に積層されたバッファ層と、前記リブ導波路に電圧を印加する電極と、を有する。前記バッファ層は、前記リブ導波路のリブ上に積層された厚膜部位と、前記リブの両脇にある、前記リブ導波路のスラブ上に積層され、かつ、前記厚膜部位の厚みに比較して薄くした薄膜部位と、を有する。

本願が開示する光デバイス等の１つの態様によれば、ＤＣドリフトの発生を抑制できる。

図１は、実施例１の光通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図２は、実施例１の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。図３は、実施例１の光変調器の第１のＤＣ変調部の一例を示す略断面図である。図４は、実施例２の光変調器の第１のＤＣ変調部の一例を示す略断面図である。図５は、実施例３の光変調器の第１のＤＣ変調部の一例を示す略断面図である。図６は、実施例４の光変調器の第１のＤＣ変調部の一例を示す略断面図である。図７は、光変調器のＤＣ変調部の一例を示す略断面図である。

以下、本願が開示する光デバイス等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１の光通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す光通信装置１は、出力側の光ファイバ２Ａ（２）及び入力側の光ファイバ２Ｂ（２）と接続する。光通信装置１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、光源４と、光変調器５と、光受信器６とを有する。ＤＳＰ３は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ３は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、送信データを含む電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調器５に出力する。また、ＤＳＰ３は、受信データを含む電気信号を光受信器６から取得し、取得した電気信号の復号等の処理を実行して受信データを得る。

光源４は、例えば、レーザダイオード等を備え、所定の波長の光を発生させて光変調器５及び光受信器６へ供給する。光変調器５は、ＤＳＰ３から出力される電気信号によって、光源４から供給される光を変調し、得られた光送信信号を光ファイバ２Ａに出力する光デバイスである。光変調器５は、例えば、ＬＮ（Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ_３）光導波路と変調部とを備えるＬＮ光変調器等の光デバイスである。ＬＮ光導波路は、ＬＮ結晶の基板で形成される。光変調器５は、光源４から供給される光がＬＮ光導波路を伝搬する際に、この光を変調部へ入力される電気信号によって変調することで、光送信信号を生成する。

光受信器６は、光ファイバ２Ｂから光信号を受信し、光源４から供給される光を用いて受信光信号を復調する。そして、光受信器６は、復調した受信光信号を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＤＳＰ３に出力する。

図２は、実施例１の光変調器５の構成の一例を示す平面模式図である。図２に示す光変調器５は、入力側に光源４からの光ファイバ４Ａを接続し、出力側に送信信号送出用の光ファイバ２Ａを接続する。光変調器５は、第１の光入力部１１と、ＲＦ(Radio Frequency)変調部１２と、ＤＣ(Direct Current)変調部１３と、第１の光出力部１４とを有する。第１の光入力部１１は、第１の光導波路１１Ａと、第１の導波路接合部１１Ｂとを有する。第１の光導波路１１Ａは、光ファイバ４Ａと接続する１本の光導波路と、１本の光導波路から分岐する２本の光導波路と、各２本の光導波路を分岐する４本の光導波路と、各４本の光導波路を分岐する８本の光導波路とを有する。第１の導波路接合部１１Ｂは、第１の光導波路１１Ａ内の８本の光導波路とＬＮ光導波路２１内の８本のＬＮ光導波路２１との間を接合する。

ＲＦ変調部１２は、ＬＮ光導波路２１と、電極部２２と、ＲＦ終端器２３とを有する。ＲＦ変調部１２は、第１の光導波路１１Ａから供給される光がＬＮ光導波路２１を伝搬する際に、この光を電極部２２の信号電極２２Ａから印加される電界によって変調する。ＬＮ光導波路２１は、例えば、薄膜ＬＮ基板５３を用いて形成されるリブ型の光導波路であり、入力側から分岐を繰り返し、複数の平行な８本のＬＮ光導波路を有する。ＬＮ光導波路２１を伝搬して変調された光は、ＤＣ変調部１３内の第１のＤＣ変調部３２へ出力される。薄膜ＬＮ基板５３は、結晶のＸ軸の方向にＤＣ電圧を印加した場合に屈折率が高くなるＸカット基板である。

電極部２２内の信号電極２２Ａは、ＬＮ光導波路２１に重ならない位置に設けられ、ＤＳＰ３から出力される電気信号に応じてＬＮ光導波路２１へ電界を印加する。電極部２２内の信号電極２２Ａの終端は、ＲＦ終端器２３に接続されている。ＲＦ終端器２３は、信号電極２２Ａの終端に接続され、信号電極２２Ａによって伝送される信号の不要な反射を防止する。

ＤＣ変調部１３は、ＲＦ変調部１２のＬＮ光導波路２１と接合するＬＮ光導波路３１と、第１のＤＣ変調部３２と、第２のＤＣ変調部３３とを有する。第１のＤＣ変調部３２は、４個の子側ＭＺ（Mach-Zehnder）である。第２のＤＣ変調部３３は、２個の親側ＭＺである。第１のＤＣ変調部３２は、ＬＮ光導波路３１と、電極部２２とを有する。

ＬＮ光導波路３１は、８本のＬＮ光導波路と、８本のＬＮ光導波路の内、２本のＬＮ光導波路と合流する４本のＬＮ光導波路とを有する。８本のＬＮ光導波路３１は、２本のＬＮ光導波路毎に第１のＤＣ変調部３２を配置している。第１のＤＣ変調部３２は、ＬＮ光導波路３１上の信号電極２２Ａにバイアス電圧を印加することで、電気信号のＯＮ／ＯＦＦが光信号のＯＮ／ＯＦＦに対応するようにバイアス電圧を調整して、同相軸成分のＩ信号若しくは直交軸成分のＱ信号を出力する。ＬＮ光導波路３１内の４本のＬＮ光導波路は、２本のＬＮ光導波路毎に第２のＤＣ変調部３３を配置している。第２のＤＣ変調部３３は、ＬＮ光導波路３１上の信号電極２２Ａにバイアス電圧を印加することで、電気信号のＯＮ／ＯＦＦが光信号のＯＮ／ＯＦＦに対応するようにバイアス電圧を調整してＩ信号若しくはＱ信号を出力する。

第１の光出力部１４は、第２の導波路接合部４１と、第２の光導波路４２と、ＰＲ（Polarization Rotator）４３と、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner：偏波ビームコンバイナ）４４とを有する。第２の導波路接合部４１は、ＤＣ変調部１３内のＬＮ光導波路３１と第２の光導波路４２との間を接合する。第２の光導波路４２は、第２の導波路接合部４１に接続する４本の光導波路と、４本の光導波路の内、２本の光導波路と合流する２本の光導波路とを有する。

ＰＲ４３は、一方の第２のＤＣ変調部３３から入力したＩ信号若しくはＱ信号を９０度回転して９０度回転後の垂直偏波の光信号を得る。そして、ＰＲ４３は、垂直偏波の光信号をＰＢＣ４４に入力する。ＰＢＣ４４は、ＰＲ４３からの垂直偏波の光信号と、他方の第２のＤＣ変調部３３から入力した水平偏波の光信号とを合波して偏波多重信号を出力する。

次に、実施例１の光変調器５の構成について、具体的に説明する。図３は、実施例１の光変調器５の第１のＤＣ変調部３２の一例を示す略断面図である。尚、第２のＤＣ変調部３３も、第１のＤＣ変調部３２と同一の構成であるため、同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図３に示す第１のＤＣ変調部３２は、支持基板５１と、支持基板５１上に積層された中間層５２とを有する。更に、第１のＤＣ変調部３２は、中間層５２に積層された、薄膜ＬＮ結晶の薄膜ＬＮ基板５３と、薄膜ＬＮ基板５３上に積層されたバッファ層５４と、電極部２２とを有する。電極部２２は、信号電極２２Ａ及び一対の接地電極２２Ｂを有する。

支持基板５１は、例えば、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）、ＴｉＯ₂（二酸化チタン）、Ｓｉ又はＬＮ等の基板である。中間層５２は、例えば、ＳｉＯ₂又はＴｉＯ₂等の屈折率がＬＮに比較して低い透明材からなる層である。同様に、バッファ層５４は、例えば、ＳｉＯ₂又はＴｉＯ₂等の屈折率がＬＮに比較して低い透明材からなる層である。

薄膜ＬＮ基板５３は、上方へ突起する突条の薄膜光導波路６０である。薄膜光導波路６０は、第１のＤＣ変調部３２のＬＮ光導波路２１である。薄膜光導波路６０は、リブ６０Ａと、リブ６０Ａの両脇にあるスラブ６０Ｂとを有するリブ型の光導波路である。リブ６０Ａは、リブ６０Ａの上面６０Ａ１と、リブ６０Ａの側壁面６０Ａ２とを有する。そして、薄膜光導波路６０がバッファ層５４によって被覆されている。バッファ層５４は、薄膜光導波路６０を伝搬する光が電極部２２で吸収されるのを防ぐために設けられる。

バッファ層５４は、薄膜光導波路６０のリブ６０Ａの上面６０Ａ１を被覆する厚膜部位５４Ａと、薄膜光導波路６０のスラブ６０Ｂを被覆する薄膜部位５４Ｂとを有する。薄膜部位５４Ｂの厚みＸ２は、厚膜部位５４Ａの厚みＸ１に比較して薄くした構造である。信号電極２２Ａ及び一対の接地電極２２Ｂは、薄膜部位５４Ｂ上に配置されることになる。

信号電極２２Ａと接地電極２２Ｂとの間に位置する薄膜光導波路６０は、薄膜光導波路６０内のリブ６０Ａである。更に、信号電極２２Ａと接地電極２２Ｂとの間に位置する薄膜光導波路６０内のリブ６０Ａを被覆するバッファ層５４は、厚膜部位５４Ａである。信号電極２２Ａ及び接地電極２２Ｂが位置する薄膜光導波路６０は、薄膜光導波路６０内のスラブ６０Ｂである。更に、信号電極２２Ａ及び接地電極２２Ｂが位置する薄膜光導波路６０内のスラブ６０Ｂを被覆するバッファ層５４は、薄膜部位５４Ｂである。リブ６０Ａの側壁面６０Ａ２を被覆する段差部５４Ｄは、接地電極２２Ｂ又は信号電極２２Ａとの間を離間している。

中間層５２とバッファ層５４との間には、厚みが０．５～３μｍの薄膜ＬＮ基板５３の薄膜光導波路６０が挟まれている。薄膜光導波路６０となるリブ６０Ａの幅は、例えば、１～８μｍ程度である。

信号電極２２Ａは、例えば、金や銅等の金属材料からなり、幅が２～１０μｍ、厚みが１～２０μｍの電極である。接地電極２２Ｂは、例えば、金や銅等の金属材料からなり、厚みが１μｍ以上の電極である。ＤＳＰ３から出力される電気信号に応じたバイアス電圧が信号電極２２Ａに印加することで、信号電極２２Ａから接地電極２２Ｂへ向かう方向の電界が発生し、この電界が薄膜光導波路６０に印加される。その結果、薄膜光導波路６０への電界印加に応じて薄膜光導波路６０の屈折率が変化し、薄膜光導波路６０を伝搬する光を変調することが可能となる。

第１のＤＣ変調部３２では、薄膜光導波路６０のリブ６０Ａを被覆するバッファ層５４を厚膜部位５４Ａ、電極部２２を積層する箇所のバッファ層５４を薄膜部位５４Ｂにした。その結果、厚膜部位５４Ａでは、バッファ層５４の厚みが厚くなるため、リブ６０Ａを導波する光が電極部２２に吸収される光の散乱損失を抑制できる。更に、薄膜部位５０Ｂでは、バッファ層５４の厚みが薄くなるために経時変化によるＤＣドリフトの発生を抑制できる。尚、電極部２２とＬＮ結晶の薄膜光導波路６０との間のバッファ層５４の厚みを薄くすることで、温度上昇時におけるバッファ層５４の抵抗値の影響が小さくなる。その結果、温度上昇時のＤＣドリフトの発生を抑制できる。

そこで、出願人は、下記条件に基づき、第１のＤＣ変調部３２のＤＣドリフトの５０％到達時間を検証した。第１のＤＣ変調部３２の条件は、バッファ層５４の厚膜部位５４Ａの厚みを１．２μｍ、薄膜部位５４Ｂの厚みを０．２μｍ、環境温度を１２０℃にした。また、従来のＤＣ変調部２００の条件は、バッファ層２０４（２０４Ａ，２０４Ｂ）の厚み１．２μｍ、環境温度を１２０℃にした。その結果、第１のＤＣ変調部３２は、従来のＤＣ変調部２００に比較して、ＤＣドリフトの５０％到達時間を４倍に長くできる。

実施例１の第１のＤＣ変調部３２では、薄膜光導波路６０のリブ６０Ａを被覆するバッファ層５４を厚膜部位５４Ａ、電極部２２を積層する積層箇所のバッファ層５４を薄膜部位５４Ｂにした。その結果、厚膜部位５４Ａでは、バッファ層５４の厚みが厚くなるため、リブ６０Ａ内を導波する光が電極部２２に吸収されるような光の散乱損失を抑制できる。薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の抵抗値の影響が小さくなるため、経時変化による温度上昇時のＤＣドリフトの発生を抑制できる。更に、ＤＣドリフトの発生を抑制することで第１のＤＣ変調部３２の寿命を長くできる。

第２のＤＣ変調部３３では、薄膜光導波路６０のリブ６０Ａを被覆するバッファ層５４を厚膜部位５４Ａ、電極部２２を積層する積層箇所のバッファ層５４を薄膜部位５４Ｂにした。その結果、厚膜部位５４Ａでは、バッファ層５４の厚みが厚くなるため、リブ６０Ａを通過する光が電極部２２に吸収される光の散乱損失を抑制できる。更に、薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の抵抗値の影響が小さくなるため、経時変化による温度上昇時のＤＣドリフトの発生を抑制できる。更に、ＤＣドリフトの発生を抑制することで第２のＤＣ変調部３３の寿命を長くできる。

実施例１の第１のＤＣ変調部３２では、リブ６０Ａの上面６０Ａ１を被覆するバッファ層５４が厚膜部位５４Ａであるものの、電極部２２とリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２との間のバッファ層５４が薄くなる。その結果、電極部２２とリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２との間のバッファ層５４が薄くなることで、リブ６０Ａ内を導波する光が電極部２２で吸収されて光の散乱損失が増大する事態も想定できる。そこで、電極部２２とリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２との間のバッファ層５４を厚くする方が望ましく、その実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。

図４は、実施例２の光変調器５の第１のＤＣ変調部３２Ａの一例を示す略断面図である。尚、実施例１の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図４に示す第１のＤＣ変調部３２Ａと図３に示す第１のＤＣ変調部３２とが異なるところは、厚膜部位５４Ａの幅Ｌ２をリブ６０Ａの幅Ｌ１に比較して広くした点にある。

バッファ層５４の厚膜部位５４Ａは、薄膜光導波路６０のリブ６０Ａの上面６０Ａ１を被覆する第１の厚膜部位５４Ａ１と、リブ６０Ａの側壁面６０Ａ２を被覆すると共に、リブ６０Ａ側のスラブ６０Ｂの一部を被覆する第２の厚膜部位５４Ａ２とを有する。第２の厚膜部位５４Ａ２は、第２の厚膜部位５４Ａ２の厚みを薄膜部位５４Ｂの厚みに比較して厚くする構造にした。更に、厚膜部位５４Ａの幅Ｌ２は、リブ６０Ａの幅Ｌ１に比較して広くした。尚、説明の便宜上、第２の厚膜部位５４Ａ２の厚みは第１の厚膜部位５４Ａ１の厚みと同一した場合、厚膜部位５４Ａの作成工程を簡易化できる。

実施例２の第１のＤＣ変調部３２Ａでは、厚膜部位５４Ａの幅Ｌ２をリブ６０Ａの幅Ｌ１に比較して広くする構造にし、厚膜部位５４Ａの第２の厚膜部位５４Ａ２でリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２を被覆した。その結果、第２の厚膜部位５４Ａ２でリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２から電極部２２を離すことで、リブ６０Ａ内を導波する光の散乱損失を抑制できる。更に、薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の厚みが薄くなるために経時変化によるＤＣドリフトの発生を抑制できる。

第２のＤＣ変調部３３Ａでは、厚膜部位５４Ａの幅Ｌ２をリブ６０Ａの幅Ｌ１に比較して広くする構造にし、厚膜部位５４Ａの第２の厚膜部位５４Ａ２でリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２を被覆した。その結果、第２の厚膜部位５４Ａ２でリブ６０Ａの側壁面６０Ａ２から電極部２２を離すことで、リブ６０Ａ内を導波する光の散乱損失を抑制できる。更に、薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の厚みが薄くなるために経時変化によるＤＣドリフトの発生を抑制できる。

また、実施例２の第１のＤＣ変調部３２Ａでは、薄膜部位５４Ｂの幅と、薄膜部位５４Ｂ上の電極部２２の積層領域の幅とが同一である。従って、例えば、製造工程で薄膜領域５４Ｂ上に電極部２２を積層する際のマスク合わせのズレが発生した場合、電極部２２の一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されてしまうような場合がある。そこで、このような事態に対処する光変調器５の実施の形態につき、実施例３として説明する。

図５は、実施例３の光変調器５の第１のＤＣ変調部３２Ｂの一例を示す略断面図である。尚、実施例２の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図５に示す第１のＤＣ変調部３２Ｂと図４に示す第１のＤＣ変調部３２Ａとが異なるところは、電極部２２の一端、すなわち先端部Ｘ５が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした点にある。つまり、電極部２２の先端部Ｘ５と第２の厚膜部位５４Ａ２の先端部Ｘ６との間の間隙Ｘ８を設けることで、薄膜部位５４Ｂの先端部は、電極部２２の先端部Ｘ５よりも、リブ６０Ａ側に位置することになる。

電極部２２の先端部Ｘ５が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした。その結果、薄膜領域５４Ｂ上に電極部２２を積層する際のマスク合わせズレが発生した場合でも、電極部２２の一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されるような事態を回避できる。

接地電極２２Ｂの先端部Ｘ５が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした。その結果、薄膜領域５４Ｂ上に接地電極２２Ｂを積層する際のマスク合わせズレが発生した場合でも、接地電極２２Ｂの一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されるような事態を回避できる。

信号電極２２Ａの先端部Ｘ５が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした。その結果、薄膜領域５４Ｂ上に信号電極２２Ａを積層する際のマスク合わせズレが発生した場合でも、信号電極２２Ａの一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されるような事態を回避できる。

実施例３の第１のＤＣ変調部３２Ｂは、電極部２２の一端が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした。その結果、薄膜領域５４Ｂ上に電極部２２を積層する際のマスク合わせズレが発生した場合でも、電極部２２の一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されるような事態を回避できる。更に、薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の厚みが薄くなるために経時変化によるＤＣドリフトの発生を抑制できる。

第２のＤＣ変調部３３Ｂは、電極部２２の一端が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くした。その結果、薄膜領域５４Ｂ上に電極部２２を積層する際のマスク合わせズレが発生した場合でも、電極部２２の一部が第２の厚膜部位５４Ａ２に積層されるような事態を回避できる。更に、薄膜部位５４Ｂでは、バッファ層５４の厚みが薄くなるために経時変化によるＤＣドリフトの発生を抑制できる。

実施例３の第１のＤＣ変調部３２Ｂでは、電極部２２の一端が第２の厚膜部位５４Ａ２から離間するように薄膜部位５４Ｂの幅を広くする場合を例示した。電極部２２はバッファ層５４との密着性を確保するためにある程度の幅が必要である。しかしながら、電極部２２の幅に応じてバッファ層５４を薄くする薄膜部位５４Ｂの幅を広くしすぎると、プラズマエッチング等で多くのエッチングゴミ等が生じ、バッファ層５４のエッチング作業が困難となる。そこで、このような事態に対処できる実施の形態につき、実施例４として以下に説明する。

図６は、実施例４の光変調器５の第１のＤＣ変調部３２の一例を示す略断面図である。尚、実施例３の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図６に示す第１のＤＣ変調部３２Ｃと図５に示す第１のＤＣ変調部３２Ｂとが異なるところは、電極部２２の一部２２Ｃが、薄膜部位５４Ｂ以外のバッファ層５４の内、リブ６０Ａと反対側の第３の厚膜部位５４Ｃに積層される点にある。

また、電極部２２が薄膜部位５４Ｂに接触している積層箇所の幅を狭くしすぎると、バッファ層５４の抵抗値が大きなるため、ＤＣドリフト発生の抑制効果が得られなくなる。そこで、電極部２２が薄膜部位５４Ｂに接触している積層箇所の幅Ｌ４は、薄膜部位５４Ｂの厚みＬ３に比較して広くした。

実施例４の第１のＤＣ変調部３２Ｃは、薄膜部位５４Ｂの他に第３の厚膜部位５４Ｃに電極部２２の一部２２Ｃを積層することを許容する。実施例３の薄膜部位５４Ｂに比較して、薄膜部位５４Ｂの幅を広くしなくても良くなるため、バッファ層５４のエッチング作業が簡易化できる。更に、電極部２２が薄膜部位５４Ｂに接触している積層箇所の幅Ｌ４は、薄膜部位５４Ｂの厚みＬ３に比較して広くする。その結果、バッファ層５４の抵抗値が小さくできるため、ＤＣドリフトの抑圧効果を確保できる。

第２のＤＣ変調部３３Ｃは、薄膜部位５４Ｂの他に第３の厚膜部位５４Ｃに電極部２２の一部２２Ｃを積層することを許容する。実施例３の薄膜部位５４Ｂに比較して、薄膜部位５４Ｂの幅を広くしなくても良くなるため、バッファ層５４のエッチング作業が簡易化できる。更に、電極部２２が薄膜部位５４Ｂに接触している積層箇所の幅Ｌ４は、薄膜部位５４Ｂの厚みＬ３に比較して広くする。その結果、バッファ層５４の抵抗値が小さくできるため、ＤＣドリフトの抑圧効果を確保できる。

以上、本実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）薄膜ＬＮ（Lithium Niobate）結晶のリブ導波路と、
前記リブ導波路上に積層されたバッファ層と、
前記リブ導波路に電圧を印加する電極と、を有し、
前記バッファ層は、
前記リブ導波路のリブ上に積層された厚膜部位と、
前記リブの両脇にある、前記リブ導波路のスラブ上に積層され、かつ、前記厚膜部位の厚みに比較して薄くした薄膜部位と、
を有することを特徴とする光デバイス。

（付記２）前記厚膜部位は、
当該厚膜部位の幅を前記リブの幅に比較して広くする構造にしたことを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記３）前記厚膜部位は、
前記リブを被覆する第１の厚膜部位と、
前記リブの側壁面を被覆すると共に、前記リブ側の前記スラブの一部を被覆する第２の厚膜部位と、を有し、前記第２の厚膜部位の厚みを前記薄膜部位の厚みに比較して厚くする構造にしたことを特徴とする付記２に記載の光デバイス。

（付記４）前記電極の一端が前記第２の厚膜部位から離間するように前記薄膜部位の幅を広くしたことを特徴とする付記３に記載の光デバイス。

（付記５）前記電極の一部は、
前記薄膜部位以外の前記バッファ層の内、前記第１の厚膜部位及び前記第２の厚膜部位と異なる第３の厚膜部位に積層されることを特徴とする付記４に記載の光デバイス。

（付記６）前記電極が前記薄膜部位に接触している積層箇所の幅は、
前記薄膜部位の厚みに比較して広くすることを特徴とする付記５に記載の光デバイス。

（付記７）前記電極は、
ＤＣ(Direct Current)電極であることを特徴とする付記１～６の何れか一つに記載の光デバイス。

（付記８）前記電極は、
ＲＦ(Radio Frequency)電極であることを特徴とする付記１～６の何れか一つに記載の光デバイス。

（付記９）前記バッファ層は、
温度上昇時における前記薄膜ＬＮ結晶の抵抗値に比較して抵抗値が高くなる材料で形成されることを特徴とする付記１～６の何れか一つに記載の光デバイス。

（付記１０）電気信号に対する信号処理を実行するプロセッサと、
光を発生させる光源と、
前記プロセッサから出力される電気信号を用いて、前記光源から発生する光を変調する光デバイスと、を有し、
前記光デバイスは、
薄膜ＬＮ（Lithium Niobate）結晶のリブ導波路と、
前記リブ導波路上に積層されたバッファ層と、
前記リブ導波路に電圧を印加する電極と、を有し、
前記バッファ層は、
前記リブ導波路のリブ上に積層された厚膜部位と、
前記リブの両脇にある、前記リブ導波路のスラブ上に積層され、かつ、前記厚膜部位の厚みに比較して薄くした薄膜部位と、
を有することを特徴とする光通信装置。

１光通信装置
３ＤＳＰ
４光源
５光変調器
２２電極部
２２Ａ信号電極
２２Ｂ接地電極
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ第１のＤＣ変調部
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ第２のＤＣ変調部
５４バッファ層
５４Ａ厚膜部位
５４Ａ１第１の厚膜部位
５４Ａ２第２の厚膜部位
５４Ｂ薄膜部位
５４Ｃ第３の厚膜部位
６０薄膜光導波路
６０Ａリブ
６０Ａ２側壁面
６０Ｂスラブ

Claims

薄膜ＬＮ（Lithium Niobate）結晶のリブ導波路と、
前記リブ導波路上に積層されたバッファ層と、
前記リブ導波路と隣り合い、かつ、前記リブ導波路に電圧を印加する電気信号を入力する信号電極と、
前記リブ導波路と隣り合い、かつ、前記リブ導波路から前記電気信号を出力する接地電極と、を有し、
前記バッファ層は、
前記リブ導波路のリブ上に積層された厚膜部位と、
前記リブの両脇にある、前記リブ導波路のスラブ上に積層され、かつ、前記厚膜部位の厚みに比較して薄くした薄膜部位と、を有し、
前記厚膜部位は、
前記リブを被覆する第１の厚膜部位と、
前記リブの側壁面を被覆すると共に、前記リブ側の前記スラブの一部を被覆する第２の厚膜部位と、を有し、
前記第２の厚膜部位は、
前記リブの側壁面の内、前記リブと隣り合う前記信号電極側の側壁面と離間する第１の段差部と、前記リブの側壁面の内、前記リブと隣り合う前記接地電極側の側壁面と離間する第２の段差部とを有することを特徴とする光デバイス。
前記厚膜部位は、
当該厚膜部位の幅を前記リブの幅に比較して広くする構造にしたことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
前記厚膜部位は、
前記リブを被覆する第１の厚膜部位と、
前記リブの側壁面を被覆すると共に、前記リブ側の前記スラブの一部を被覆する第２の厚膜部位と、を有し、前記第２の厚膜部位の厚みを前記薄膜部位の厚みに比較して厚くする構造にしたことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
前記信号電極及び前記接地電極の一端が前記第２の厚膜部位から離間するように前記薄膜部位の幅を広くしたことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
前記信号電極及び前記接地電極の一部は、
前記薄膜部位以外の前記バッファ層の内、前記第１の厚膜部位及び前記第２の厚膜部位と異なる第３の厚膜部位に積層されることを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
前記信号電極及び前記接地電極が前記薄膜部位に接触している積層箇所の幅は、
前記薄膜部位の厚みに比較して広くすることを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
電気信号に対する信号処理を実行するプロセッサと、
光を発生させる光源と、
前記プロセッサから出力される電気信号を用いて、前記光源から発生する光を変調する光デバイスと、を有し、
前記光デバイスは、
薄膜ＬＮ（Lithium Niobate）結晶のリブ導波路と、
前記リブ導波路上に積層されたバッファ層と、
前記リブ導波路と隣り合い、かつ、前記リブ導波路に電圧を印加する電気信号を入力する信号電極と、
前記リブ導波路と隣り合い、かつ、前記リブ導波路から前記電気信号を出力する接地電極と、を有し、
前記バッファ層は、
前記リブ導波路のリブ上に積層された厚膜部位と、
前記リブの両脇にある、前記リブ導波路のスラブ上に積層され、かつ、前記厚膜部位の厚みに比較して薄くした薄膜部位と、を有し、
前記厚膜部位は、
前記リブを被覆する第１の厚膜部位と、
前記リブの側壁面を被覆すると共に、前記リブ側の前記スラブの一部を被覆する第２の厚膜部位と、を有し、
前記第２の厚膜部位は、
前記リブの側壁面の内、前記リブと隣り合う前記信号電極側の側壁面と離間する第１の段差部と、前記リブの側壁面の内、前記リブと隣り合う前記接地電極側の側壁面と離間する第２の段差部と
を有することを特徴とする光通信装置。