JPH06242477A - 光信号と電気信号の速度整合装置 - Google Patents

光信号と電気信号の速度整合装置

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JPH06242477A
JPH06242477A JP5235993A JP23599393A JPH06242477A JP H06242477 A JPH06242477 A JP H06242477A JP 5235993 A JP5235993 A JP 5235993A JP 23599393 A JP23599393 A JP 23599393A JP H06242477 A JPH06242477 A JP H06242477A
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Anders G Djupsjoebacka
グスタフ ドユプスヨーバッカ アンデルス
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Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光および電気信号の速度を整合してウォーク
オフを低減し帯域幅を増大するデバイスを提供する。 【構成】 光信号用の第１の導波路手段（７，７）およ
び電気信号用の第２の導波路手段（５，６）を具備する
導波路構造（１０）において、光および電気信号間の速
度整合を行うデバイス（１０，２０，３０）が提供され
る。導波路構造（１０）の断面（Ａ，Ｂ）は伝播方向に
誘電的に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光信号用の第１の導波路
手段および電気信号用の第２の導波路手段を具備する導
波路構造において光および電気信号の速度整合を行う装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気信号および光信号が異なる速度ある
いは群速度で伝播される、いわゆるウォークオフ（ｗａ
ｌｋ−ｏｆｆ）により帯域幅が制限されることが導波路
構造（進行波構造）に基づく電気光学デバイスの問題点
となっている。したがって、変調器の場合には変調およ
び被変調信号は異なる速度で伝播される。
【０００３】例えば、高速デジタルファイバ光システム
特にビット速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓよりも高い高速デ
ジタルファイバ光システムの場合、ウォークオフを制限
することが重要となる。光信号によりこのような高いビ
ット速度を達成するには、高速直接変調レーザもしくは
高速電気光学変調器を使用することができるような高速
光変調器が必要とされる。レーザは低廉であるが電気光
学変調器よりも品質の劣る解決方法であり、およそ１０
Ｇｂｉｔ／ｓよりも高い非常に高いビット速度の場合に
は、今日では電気光学変調器を使用することが必要であ
る。
【０００４】また、例えば数ＧＨｚの帯域幅を有するこ
とがあるアナログファイバ光システムでは、このような
システムにおいてとりわけ歪を生じるウォークオフを低
減できるようにすることに関心が寄せられている。
【０００５】導波路損失は別として、ウォークオフは大
きな導波路変調器群にとって制約要因となっている。導
波路損失はとりわけ導波路の寸法および抵抗率による物
理的現象であって製造条件および電極の表面およびバル
ク特性に関する条件を厳しくすることにより低減できる
が（導波路損失の解消は原則として超電導電極の使用を
意味する）、ウォークオフは設計上の問題と考えること
ができる。例えば、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３−変
調器のウォークオフは変調電気信号の群速度が被変調光
信号の群速度よりも低いことを意味する。
【０００６】ウォークオフを低減もしくは最少限に抑え
るあるいは光および電気信号の速度を整合させるための
いくつかの解決方法が提案されている。それによって、
いわゆるＶ／ＧＨｚ商を低下させることができる。Ｖ／
ＧＨｚ商を最少限に抑える方法も提案されており、とり
わけ帯域幅を増大するためにウォークオフが使用されさ
らに電気および光フィールドパターンを互いに適合させ
てスイッチング電圧を低減するようにされている。
【０００７】ＥＰ−Ａ−１５２９９６には伝播方向に変
化しないエッチングされた厚いバッファ層により光およ
び電気信号の速度を整合させる装置が記載されている。
それによってある程度の速度整合および帯域幅増大を達
成できるが、供給電圧が高くなり過ぎるという代償を伴
う。
【０００８】ＵＳ−Ａ−４４６８０８６では、電気信号
の伝播経路の選定領域に沿って電気と光の２つの波の間
で相互作用が生じるように形成された電気信号経路を介
して電気および光信号の速度整合がシミュレートされ、
整合は位相遅延によりシミュレートされる。特に、相互
作用が生じない領域を生成するために電気経路は均一な
間隔で光経路から弯曲されている。このようにして、光
波は電気光学効果により変調される。
【０００９】ＵＳ−Ａ−４４４８４７９では、均一な間
隔で電気光学的に導出されたＴＥ−ＴＭ結合係数を１８
０°移相することによりウォークオフが最少限に抑えら
れ、この場合にも速度整合がシミュレートされるがそれ
は相反転によって行われる。ＵＳ−Ａ−４４４８４７９
だけでなくＵＳ−Ａ−４４６８０８６でも、速度整合を
使用して構造を“共振”させそれにより帯域幅を増大す
ることができるが、同時に変調器の位相応答が壊される
確立が高くなるため、デジタル通信に使用することはで
きない。
【００１０】特にＬｉＮｂＯ３変調器の場合には、一般
的にウォークオフが低下すると、変調（電気）信号の一
部がＬｉＮｂＯ３へ導入されて比誘電率の低い別の材料
を伝播することができ、このようにして電気信号の群速
度が増大する。ＬｉＮｂＯ３の比誘電率は別々の方向に
おいてそれぞれ２８および４３であるが（材料は異方性
である）、材料を等方性として処理して３４．７の幾何
学平均を使用するモデルもある。比誘電率の平方根は、
およそ２．２であるＬｉＮｂＯ３の屈折率と比較され、
電気および光信号間の群速度の差は大きくなる。コプレ
ーナ導波路については電気信号の群速度はＣ／４．２以
上であり、厚い電極、厚いバッファ層およびＳｉＯ２等
のエッチングされたバッファ層を使用して群速度を増大
するデバイスもいくつか知られている。さらに、ＳｉＯ
２もしくは空気の“平行”導波路を誘電体として具備
し、“平行”導波路がそれ自体の接地面を具備すること
ができるデバイスもある。一般的に、公知の解決方法で
は帯域幅を増大するのに供給電圧を著しく増大する必要
がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記し
たように光および電気信号の速度を整合してウォークオ
フを低減すなわち最少限に抑え帯域幅を増大するデバイ
スを提供することである。もう一つの目的はデバイスが
高電圧を必要とせずしかも容易かつ低廉に製造すること
である。いわゆるＶ／ＧＨｚ商を低減することも本発明
の目的である。さらに、高速デジタルファイバ光システ
ムに特に使用される帯域幅を増大した導波路構造に基づ
く変調器を提供することも本発明の目的である。さら
に、アナログファイバ光システムに適用される変調器を
提供することも本発明の目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による導波路構造
はさらに伝播方向に変化する断面を有している。特に第
１の導波路手段は少くとも一つの光導波路を具備し、ま
た特に第２の導波路手段は少くとも２個の電極を有しそ
の一方が信号電極を形成する。導波路構造はさらに少く
とも一層のバッファ層を具備しそれは電極からの電界が
光導波路だけでなく少くとも一層のバッファ層へも延在
するように配置されている。
【００１３】実施例では、導波路構造は好ましくはＬｉ
ＮｂＯ３の基板を具備している。ＬｉＮｂＯ３の場合に
は、好ましくは速度整合はマイクロ波の速度を増大する
ことを意味する、すなわち電気信号の群速度を増大して
帯域幅を増大することを意味する。ＬｉＮｂＯ３の替り
に例えばＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、ＫＴＰを使用する
ことができ、他の電気光学材料を使用することもでき
る。
【００１４】群速度を増大するための従来のデバイスで
は、伝播方向に変化しない断面を有する構造とされてい
た。本発明によれば、伝播方向に周期的、非周期的もし
くはランダムに変化する２つ以上の異なる断面を使用す
ることができる。周期的断面変化は特に格子定数が電気
信号の波長よりも著しく小さい周期的格子により構成す
ることができる。断面変化は比誘電率の異なる少くとも
第１および第２の材料すなわち媒体を介して達成するこ
とができる。特に、断面変化はバッファ層内の材料を比
誘電率の低い別の材料で置換するかもしくはバッファ層
から材料を除去することにより達成することができる。
【００１５】したがって、導波路ギャップ内の信号電極
の下のバッファ層をエッチングにより除去することによ
り断面の異なるさまざまな部分を異なったものとするこ
とができる。それにより、電気導波路の単位長当り容量
が低減されて電気信号の群速度が増大する。特定実施例
では電極構造をコプレーナとしかつ／もしくは二重接地
面を具備することができる。
【００１６】好ましくは、伝播する電波にとって導波路
が伝播方向に“変化しない”ようにするために、それぞ
れ第１および第２の断面を有する部分を特に変調器等の
デバイスに使用される最高周波数（変調信号周波数）の
波長よりも遙かに小さくしなければならない。この実施
例は格子定数が波長の１／２０よりも小さい格子状構造
を表わしている。
【００１７】もちろん周期的構造や周期的格子の替りに
いくつかの別の断面を使用して、ランダムにエッチング
したキャビティ等により同じ効果を得ることができる。
さらに、一つの材料は他の材料よりも比誘電率を低くし
なければならず、特にバッファ材を除去する場合には比
誘電率の低い別の材料と置換しなければならず、特定実
施例において第２の材料は空気とすることができる。
【００１８】実施例に従ってデバイスは変調器を形成す
る。
【００１９】デバイスは数ＧＨｚの帯域幅の高速デジタ
ルファイバ光システムもしくはアナログファイバ光シス
テムに有利に使用することができる。
【００２０】
【実施例】図１ａに基板１上に配置されたバッファ層２
と、２つの光導波路７と、２個の接地電極５およびその
間に配置された信号電極６を具備する変調器としてデバ
イス１０を示す。
【００２１】実施例において、基板はいわゆるニオブ酸
リチウムＬｉＮｂＯ３基板である。電気信号の群速度を
増大して光および電気信号の速度を整合させるために、
導波路構造の断面は伝播方向に変化し、実施例ではＡ部
およびＢ部に対応する２つの異なる断面が伝播方向に交
番している。これらの断面を図１ａのＩａ−Ｉａ線に沿
った断面である図１ｂと、図１ａのＩｂ−Ｉｂ線に沿っ
た断面である図１ｃにより明瞭に示す。
【００２２】実施例では、２つの部分の一方において信
号電極６の下の導波路ギャップからバッファ層２が除去
されている点において２部分は互いに異っており、特に
材料はエッチングによりバッファ層２から除去すること
ができる。したがって、電気導波路の単位長当り容量が
低減されて電気信号の群速度が増大する。
【００２３】図１ａでは交番の様子をより明瞭にするた
めに異なる部分を１Ａおよび１Ｂとして示してある。実
施例では電極からの電界は光導波路７，７だけてなくバ
ッファ層２にも延在し、バッファ層２は伝播方向に変化
しないように除去すなわち変化させることが重要である
が、いくつかの別の方式とすることもできる。バッファ
層２は例えば外側接地電極５，５を突出させないように
除去すなわちエッチングする必要はないが、簡単で実際
的な実施例に対応するためにそのように示されている。
【００２４】さらに、バッファ層２の材料が信号電極の
下に残されてこの下の構造が伝播方向で変化しない場合
には、効果が低下する。伝播する電波にとって導波路が
伝播方向で“変化しない”ようにするために、特にＡお
よびＢ群の長さは変調器、すなわち変調信号、に使用さ
れる最高周波数の波長よりも著しく小さくしなければな
らない。このようにして、格子定数が波長の１／２０よ
りも小さい格子状構造が得られる。図１ｂおよび図１ｃ
に１Ａ部および１Ｂ部をより明確に示す。
【００２５】実施例ではバッファ層はＳｉＯ２により構
成されるが例えばＳｉＯ、ＳｉＯ−ＳｉＯ２の組合せ、
ＳｉもしくはＩＴＯ等の他の材料も使用できる。電極
５，６およびバッファ層２の適切な厚さは電極がおよそ
４〜１０μｍ、バッファ層が例えば０．２５〜１．０μ
ｍであるが、これは単なる例にすぎない。
【００２６】図２ａに示す別の実施例では、ここでも変
調器とされているデバイス２０は前の実施例と同様に２
個の接地電極５と、信号電極６と、特にＬｉＮｂＯ３も
しくは任意他の電気光学材の基板１を具備している。し
かしながら、このデバイス２０には２層の異なるバッフ
ァ層３，４が使用されている。したがって、このデバイ
ス２０には異なる３つの断面Ａ’、Ｂ’、Ｃ’があり、
それらを図２ａのＩＩａ−ＩＩａ線、ＩＩｂ−ＩＩｂ線
およびＩＩｃ−ＩＩｃ線に沿った断面として図２ｂ〜図
２ｄに明示する。図２ａのＣ’部にはバッファ層材はな
い。異なるＡ’、Ｂ’、Ｃ’部が図２ａに示すように交
番する。より多くの層を使用したり、異なるバッファ層
を別の方法で交番させることももちろん可能である。
【００２７】また図２ａの実施例ではＣ’部において導
波路ギャップの電界強度が最も強い信号電極６の下でバ
ッファ層がエッチングされている。したがって、材料は
バッファ層３もしくは４から除去することができ、図２
ｄは残りの材料がバッファ層３により形成される１例に
すぎず、さらに層を設けてそこからエッチングにより材
料を除去することもできる。
【００２８】図３の実施例では、導波路構造３０は周期
的格子を形成せず、替りにバッファ層８をエッチングす
ることにより凹みすなわちキャビティ９がランダムに生
成される。キャビティ９すなわち凹みは形状を変えるこ
とができる。本実施例および別の実施例では、バッファ
層２，３，４，８から除去される材料は空気で置換する
必要はなく、バッファ層内の一つの材料よりも比誘電率
が低いことを条件に任意の他の材料で置換することがで
きる。
【００２９】全ての実施例において電極構造は異なった
ものとすることができ、例えば二重接地面とする必要は
ない。さらに、コプレーナではないが特にＬｉＮｂＯ３
基板により非常に良好な結果が得られる電極構造を使用
することができる。また、例えば２個の信号電極と２つ
の接地面を使用する、いわゆるＤＣＰＷ（Ｄｏｕｂｌｅ
Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）とすること
もできる。さらに、たとえそれが有利であってしかも格
子構造を使用することが便利である実際上の理由がいく
つかあっても、電極がその電界を有する領域には周期的
格子を配置する必要はない。
【００３０】（等方性材料だけの電気モードである）擬
似静止ＴＥＭモードに基づく数学モデルに従って、次の
ようないくつかのパラメータを計算することができる。
【００３１】
【数１】
【００３２】インデクス１および２はそれぞれＡ部およ
びＢ部に関連し、Ｃは光速であり、ｎは屈折率を表わ
す。マイクロ波損失は導波路損失により支配されるた
め、導波路周りの誘電体の変化の影響を受けず構造全体
にわたって一つの同じ損失パラメータが得られる。モデ
ルによれば、これは１０ＧＨｚにおいておよそ２００ｄ
Ｂ／ｍとなる。
【００３３】ＡおよびＢ部の単位長当り容量および５０
Ωに適合された格子電極の容量をＴＥＭ分析により算出
することができる。
【００３４】
【数２】
【００３５】これから格子電極の他のパラメータおよび
部分距離Ｌ１およびＬ２が得られる。
【００３６】
【数３】
【００３７】次に応答曲線Ｒ（ｆ）から帯域幅が得ら
れ、Ｖπ式からスイッチング電圧が得られＶ／ＧＨｚ商
がＶπ／帯域幅として得られる。
【００３８】
【数４】
【００３９】次に３つの異なるバッファ層厚すなわち
０．２５μｍ、０．５μｍと１．０μｍおよび４．０μ
ｍの電極厚を使用した場合の、いわゆるＣＰＷ電極に対
するいわゆるＶ／ＧＨｚ商の値を表形式で示す。
【００４０】しかしながら、これらの値は実施例の単な
る例にすぎない。表Ｉは０．２５μｍのバッファ層厚に
対応し、表ＩＩは０．５μｍのバッファ層厚に対応し、
表ＩＩＩは１．０μｍのバッファ層厚に対応している。
いずれの場合も電極厚はおよそ４．０μｍである。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】表から判るように、Ｖ／ＧＨｚ商はいずれ
の場合も低下されている。
【００４５】したがって、他の電気光学デバイスだけで
なく集積された光変調器の帯域幅も本発明のデバイスに
より増大することができる。たとえ単位長当りの供給電
圧が幾分増大しても、帯域帯の利得は供給電圧の増大に
よる損失よりも著しく大きい。一実施例において、Ｖ／
ＧＨｚ商はおよそ１μｍのバッファ層厚についておよそ
２５％低減できた。バッファ層上の材料は例えばエッチ
ングにより除去することができ格子に関しては実施例に
おいて格子定数をおよそ３００μｍとすることができ、
それはおよそ１μｍの凹みすなわちキャビティをエッチ
ングする問題であるため容易に達成することができる。
【００４６】もちろん、本発明は実施例に限定されるも
のではなく特許請求の範囲内で自由に変更することがで
きる。バッファ材はさまざまな方法で除去もしくは置換
することがき、断面は周期的もしくはランダムに変える
ことができ、いくつかの材料のさまざまな層数のバッフ
ァ層を使用することができ、バッファ層や電極等の厚さ
をさまざまに選定することができる。デバイスも変調器
を形成する必要はなく、いくつかの異種のデバイスとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは上から見て２つの異なる部分を有する周期
的に変化する導波路構造の模式図。ｂは第１の部分を示
す図１ａのＩａ−Ｉａ線に沿った断面図。ｃは第２の部
分を示す図１ａのＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図。
【図２】ａは３つの異なる部分を有する周期的に変化す
る導波路構造の模式図。ｂは第１の部分を示す図２ａの
ＩＩａ−ＩＩａ線に沿った断面図。ｃは第２の部分を示
す図２ａのＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図。ｄは第３
の部分を示す図２ａのＩＩｃ−ＩＩｃ線に沿った断面
図。
【図３】さまざまな部分がランダムに変化する導波路構
造の模式図。
【符号の説明】
１ 基板 ２ バッファ層 ３ バッファ層 ４ バッファ層 ５ 接地電極 ６ 信号電極 ７ 光導波路 ８ バッファ層 ９ キャビティ １０ デバイス ２０ デバイス ３０ デバイス

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号用の第１の導波路および電気信号
    用の第２の導波路を具備する導波路構造（１０，２０，
    ３０）内において光および電気信号間の速度整合を行う
    装置において、導波路構造（Ａ，Ｂ；Ａ’，Ｂ’，
    Ｃ’；８，９）の断面が伝播方向において誘電的に変化
    することを特徴とする速度整合装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、第１の導
    波路手段は少くとも一つの光導波路（７）を具備するこ
    とを特徴とする速度整合装置。
  3. 【請求項３】 請求項１もしくは２記載の装置におい
    て、第２の導波路手段は少くとも２個の電極（５，６）
    を具備しその内の少くとも１個が信号電極（６）である
    ことを特徴とする速度整合装置。
  4. 【請求項４】 前記いずれかの項記載の装置において、
    導波路構造は少くとも一層のバッファ層（２；３；４；
    ８）を具備しそれは電極からの電界が光導波路（７，
    ７）だけでなく少くとも一層のバッファ層（２；３；
    ４；８）へも延在するように配置されていることを特徴
    とする速度整合装置。
  5. 【請求項５】 前記いずれかの項記載の装置において、
    導波路構造は基板（１）、好ましくはニオブ酸リチウム
    （ＬｉＮｂＯ３）により構成されることを特徴とする速
    度整合装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載もしくは５のいずれか一項
    記載の装置において、バッファ層（２；３；４；８）の
    少くとも一層が好ましくはＳｉＯ２により構成されるこ
    とを特徴とする速度整合装置。
  7. 【請求項７】 前記いずれか一項記載の装置において、
    第１の導波路手段は２つの光導波路（７，７）を具備す
    ることを特徴とする速度整合装置。
  8. 【請求項８】 前記いずれか一項記載の装置において、
    断面変動は周期性である（Ａ，Ｂ；Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）
    ことを特徴とする速度整合装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の装置において、断面変化
    は周期的格子からなり、格子定数は電気信号の波長より
    も著しく小さいことを特徴とする速度整合装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜７のいずれかの項記載の装
    置において、断面変化は周期的もしくはランダム化され
    る（８，９）ことを特徴とする速度整合装置。
  11. 【請求項１１】 前記いずれかの項記載の装置におい
    て、断面の誘電的変化は比誘電率の異る少くとも第１お
    よび第２の材料すなわち媒体を介して得られることを特
    徴とする速度整合装置。
  12. 【請求項１２】 前記いずれかの項記載の装置におい
    て、断面変化はバッファ層内の材料を比誘電率の低い別
    の材料と置換するかもしくはバァファ層からの材料を除
    去することによって得られることを特徴とする速度整合
    装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の装置において断面変
    化は導波路ギャップ内の信号電極（６）の下のバッファ
    層（２；３；４；８）からエッチングにより材料を除去
    することによって得られることを特徴とする速度整合装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記いずれか一項記載の装置におい
    て、電極構造がコプレーナであることを特徴とする速度
    整合装置。
  15. 【請求項１５】 前記いずれかの項記載の装置におい
    て、電極構造が二重接地面（５，５）を具備することを
    特徴とする速度整合装置。
  16. 【請求項１６】 前記いずれか一項記載の装置におい
    て、電気信号が変調信号を形成し光信号が被変調信号を
    形成する変調器が形成されることを特徴とする速度整合
    装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか一項記載の
    装置を高速デジタルファイバ光システムに使用する方
    法。
  18. 【請求項１８】 請求項１〜１６のいずれか一項記載の
    装置をアナログファイバ光システムに使用する方法。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790719A (en) * 1995-11-28 1998-08-04 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical control device
JP2873203B2 (ja) * 1996-06-14 1999-03-24 住友大阪セメント株式会社 導波路型光デバイス
US6091025A (en) 1997-07-29 2000-07-18 Khamsin Technologies, Llc Electrically optimized hybird "last mile" telecommunications cable system
US6684030B1 (en) 1997-07-29 2004-01-27 Khamsin Technologies, Llc Super-ring architecture and method to support high bandwidth digital “last mile” telecommunications systems for unlimited video addressability in hub/star local loop architectures
US6239379B1 (en) 1998-07-29 2001-05-29 Khamsin Technologies Llc Electrically optimized hybrid “last mile” telecommunications cable system
US6310700B1 (en) 2000-09-15 2001-10-30 Massachusetts Institute Of Technology Velocity matching electrode structure for electro-optic modulators
WO2003098330A1 (fr) * 2002-05-17 2003-11-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Modulateur optique
US6646776B1 (en) 2002-11-23 2003-11-11 Jds Uniphase Corporation Suppression of high frequency resonance in an electro-optical modulator
US6885780B2 (en) * 2002-12-17 2005-04-26 Jdsu Uniphase Corporation Suppression of high frequency resonance in an electro-optical modulator
US7068866B2 (en) * 2003-11-03 2006-06-27 Northrop Grumman Corporation Slow wave optical waveguide for velocity matched semiconductor modulators
US11567353B2 (en) * 2019-11-27 2023-01-31 HyperLight Corporation Electro-optic devices having engineered electrodes
CN111505845A (zh) * 2020-05-14 2020-08-07 苏州极刻光核科技有限公司 一种共面波导线电极结构及调制器
US11940713B2 (en) * 2020-11-10 2024-03-26 International Business Machines Corporation Active electro-optic quantum transducers comprising resonators with switchable nonlinearities

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005927A (en) * 1975-03-10 1977-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Broad bandwidth optical modulator and switch
US4251130A (en) * 1979-07-18 1981-02-17 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Velocity matched optical gate
US4468086A (en) * 1981-11-05 1984-08-28 At&T Bell Laboratories Traveling wave, velocity mismatched gate
US4448479A (en) * 1981-11-16 1984-05-15 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Traveling wave, electrooptic devices with effective velocity matching
GB2152688B (en) * 1984-01-10 1987-09-09 Gen Electric Co Plc Velocity matching apparatus
GB8810285D0 (en) * 1988-04-29 1988-06-02 British Telecomm Travelling wave optical modulator
US4928076A (en) * 1988-09-09 1990-05-22 The University Of Rochester Ultrafast optical modulator
US5004313A (en) * 1988-12-01 1991-04-02 Hewlett-Packard Company Low loss, low dispersion velocity-matched travelling wave modulator
JPH02289821A (ja) * 1989-02-17 1990-11-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光制御素子
US5061030A (en) * 1989-08-15 1991-10-29 Optical Measurement Technology Development Co., Ltd. Optical integrated modulator
US5005932A (en) * 1989-11-06 1991-04-09 Hughes Aircraft Company Electro-optic modulator
US5076655A (en) * 1990-07-19 1991-12-31 Hughes Aircraft Company Antenna-fed electro-optic modulator
SE467330B (sv) * 1990-10-03 1992-06-29 Ericsson Telefon Ab L M Saett att linearisera en oeverfoeringsfunktion hos en modulatoranordning samt modulatoranordning med lineariserad oeverfoeringsfunktion
US5138480A (en) * 1991-08-14 1992-08-11 Hewlett-Packard Company Traveling wave optical modulator

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