JPH08122722A - 導波形光デバイス - Google Patents
導波形光デバイスInfo
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- JPH08122722A JPH08122722A JP6263755A JP26375594A JPH08122722A JP H08122722 A JPH08122722 A JP H08122722A JP 6263755 A JP6263755 A JP 6263755A JP 26375594 A JP26375594 A JP 26375594A JP H08122722 A JPH08122722 A JP H08122722A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 追加電極構造によってマイクロ波損失を減ら
し、さらに、特性インピーダンスを一定に保つ（または
低下させない）導波形光デバイス（高速光変調器）を提
供する。 【構成】 電気光学効果を有する結晶基板１の上に形成
された少なくとも１つの光導波路２，３，４、その上に
形成されたバッファ層５、その上に形成された下側ＣＰ
Ｗ電極構造６，７、その上に形成された中間ＣＰＷ電極
構造８，９、中間信号電極８上に形成された追加中間信
号電極１０を持つ導波形光デバイス。
し、さらに、特性インピーダンスを一定に保つ（または
低下させない）導波形光デバイス（高速光変調器）を提
供する。 【構成】 電気光学効果を有する結晶基板１の上に形成
された少なくとも１つの光導波路２，３，４、その上に
形成されたバッファ層５、その上に形成された下側ＣＰ
Ｗ電極構造６，７、その上に形成された中間ＣＰＷ電極
構造８，９、中間信号電極８上に形成された追加中間信
号電極１０を持つ導波形光デバイス。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速光通信，光交換
網，光情報処理，光画像処理などの種々のシステムにお
いて、２０Ｇｂ／ｓ以上の高速導波形光変調器として利
用することができる。
網，光情報処理，光画像処理などの種々のシステムにお
いて、２０Ｇｂ／ｓ以上の高速導波形光変調器として利
用することができる。
【０００２】
【従来の技術】導波形光変調器およびスイッチは、高速
光通信，光交換網，光情報処理，光画像処理などの種々
のシステムを実現する最も重要なキーエレメントであ
る。導波形光変調器は、種々の製造方法によって、いく
つかの興味ある基板に作製されてきた。しかし、導波形
光デバイスの大半は、ＬｉＮｂＯ3 基板およびＧａＡｓ
基板を有している。ＬｉＮｂＯ3 へのチタンの内部拡散
は、良好な電気光学特性を有し、低損失のストリップ導
波路を基板に作製する、便利で比較的簡単な方法を提供
する。導波形変調器の重要なパラメータは、駆動電力，
変調帯域幅，挿入損である。帯域幅および駆動電力は、
トレードオフの関係にある。導波形変調器の研究は、こ
のトレードオフ関係を最適化することに集中している。
光通信，光交換網，光情報処理，光画像処理などの種々
のシステムを実現する最も重要なキーエレメントであ
る。導波形光変調器は、種々の製造方法によって、いく
つかの興味ある基板に作製されてきた。しかし、導波形
光デバイスの大半は、ＬｉＮｂＯ3 基板およびＧａＡｓ
基板を有している。ＬｉＮｂＯ3 へのチタンの内部拡散
は、良好な電気光学特性を有し、低損失のストリップ導
波路を基板に作製する、便利で比較的簡単な方法を提供
する。導波形変調器の重要なパラメータは、駆動電力，
変調帯域幅，挿入損である。帯域幅および駆動電力は、
トレードオフの関係にある。導波形変調器の研究は、こ
のトレードオフ関係を最適化することに集中している。
【０００３】導波形変調器の帯域幅は、主に、電極の種
類，材料，形状，および基板の誘電率に依存する。広帯
域応用に対しては、進行波電極が広く用いられている。
進行波電極は、駆動伝送ラインの延長としてみなされ
る。したがって、進行波電極は、ソースおよびケーブル
のインピーダンスと同じインピーダンスを有さなければ
ならない。この場合、変調速度は、光波およびマイクロ
波に対する伝送時間（または位相速度または実効屈折
率）の差によって制限される。
類，材料，形状，および基板の誘電率に依存する。広帯
域応用に対しては、進行波電極が広く用いられている。
進行波電極は、駆動伝送ラインの延長としてみなされ
る。したがって、進行波電極は、ソースおよびケーブル
のインピーダンスと同じインピーダンスを有さなければ
ならない。この場合、変調速度は、光波およびマイクロ
波に対する伝送時間（または位相速度または実効屈折
率）の差によって制限される。
【０００４】用いることのできる進行波電極構造には以
下の２種類がある。すなわち、１）非対象ストリップラ
イン（ＡＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒｉｐ Ｌ
ｉｎｅ）または非対象コプレーナストリップ（ＡＣＰ
Ｓ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒ
ｉｐ）電極構造、２）コプレーナ導波路（ＣＰＷ：Ｃｏ
ｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）電極構造である。
帯域幅を増大させるには、マイクロ波実効屈折率ｎm を
（４．２の値から）減少させて、光実効屈折率ｎ0 （Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板の場合には、代表的には２．２）に近づ
けることが必要である。
下の２種類がある。すなわち、１）非対象ストリップラ
イン（ＡＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒｉｐ Ｌ
ｉｎｅ）または非対象コプレーナストリップ（ＡＣＰ
Ｓ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｓｔｒ
ｉｐ）電極構造、２）コプレーナ導波路（ＣＰＷ：Ｃｏ
ｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）電極構造である。
帯域幅を増大させるには、マイクロ波実効屈折率ｎm を
（４．２の値から）減少させて、光実効屈折率ｎ0 （Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板の場合には、代表的には２．２）に近づ
けることが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】進行波変調器の２０Ｇ
Ｈｚ以上の帯域幅は、マイクロ波と光波との間の位相速
度不整合によって制限される。したがって、マイクロ波
の実効屈折率を低減して、マイクロ波の実効屈折率と光
波の実効屈折率との間の差を低減させることが必要であ
る。（帯域幅を増大させるために）マイクロ波実効屈折
率を低減させる方法の１つは、厚い電極およびバッファ
層を用いることである。非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）または非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）電
極構造を用いる変調器は、既に提案されている。これは
文献“３３−ＧＨｚ．cm ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｔｉ：
ＬｉＮｂＯ3 Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒｍｏｄｕｌａｔ
ｏｒ”，ＥＣＯＣ’８９，ｐａｐｅｒ ＴｈＢ２２−
５，ｐａｇｅ ４３３−４３６（１９８９），に開示さ
れている。これによると、厚膜の電極（ＡＳＬまたはＡ
ＣＰＳ電極構造）およびバッファ層を用いることによっ
て、マイクロ波実効屈折率を低減している。ＡＳＬまた
はＡＣＰＳ電極構造についての問題は、チップ断面によ
るマイクロ波共振問題によって、帯域幅が約１２ＧＨｚ
に制限されることである。帯域幅を２０ＧＨｚ以上に増
大させるには、チップ寸法（幅および厚さ）は、約０．
６mmに減少される。（チップの）厚さを約０．６mmとす
ることについては特に問題はないが、チップの幅を約
０．６mmとすることの要求は、チップを取扱い、マウン
トし、パッケージングする際に、問題を生じさせる。
Ｈｚ以上の帯域幅は、マイクロ波と光波との間の位相速
度不整合によって制限される。したがって、マイクロ波
の実効屈折率を低減して、マイクロ波の実効屈折率と光
波の実効屈折率との間の差を低減させることが必要であ
る。（帯域幅を増大させるために）マイクロ波実効屈折
率を低減させる方法の１つは、厚い電極およびバッファ
層を用いることである。非対称ストリップライン（ＡＳ
Ｌ）または非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）電
極構造を用いる変調器は、既に提案されている。これは
文献“３３−ＧＨｚ．cm ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｔｉ：
ＬｉＮｂＯ3 Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒｍｏｄｕｌａｔ
ｏｒ”，ＥＣＯＣ’８９，ｐａｐｅｒ ＴｈＢ２２−
５，ｐａｇｅ ４３３−４３６（１９８９），に開示さ
れている。これによると、厚膜の電極（ＡＳＬまたはＡ
ＣＰＳ電極構造）およびバッファ層を用いることによっ
て、マイクロ波実効屈折率を低減している。ＡＳＬまた
はＡＣＰＳ電極構造についての問題は、チップ断面によ
るマイクロ波共振問題によって、帯域幅が約１２ＧＨｚ
に制限されることである。帯域幅を２０ＧＨｚ以上に増
大させるには、チップ寸法（幅および厚さ）は、約０．
６mmに減少される。（チップの）厚さを約０．６mmとす
ることについては特に問題はないが、チップの幅を約
０．６mmとすることの要求は、チップを取扱い、マウン
トし、パッケージングする際に、問題を生じさせる。
【０００６】マイクロ波実効屈折率を低減させる他の方
法は、通常の進行波電極構造に金属シールドを用いるこ
とによって作られる空気層を用いる方法である。これ
は、文献“Ｎｅｗ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ−ｗａｖｅ ｅ
ｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｏｐｔ
ｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ２０ＧＨｚｂ
ａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ４．７ Ｖ ｄｒｉｖｉｎ
ｇ ｖｏｌｔａｇｅａｔ １．５２ μ ｗａｖｅｌｅ
ｎｇｔｈ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２０，ｐｐ．１３８２−１３
８３（１９８９），に開示されている。この構造につい
ての問題は、溝を有する金属被覆の特殊シールドを、正
確な寸法で製造しなければならないことである。これに
は、特別かつ難しい技術を必要とし、製造工程を増大さ
せ、許容製造公差を減少させる。
法は、通常の進行波電極構造に金属シールドを用いるこ
とによって作られる空気層を用いる方法である。これ
は、文献“Ｎｅｗ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ−ｗａｖｅ ｅ
ｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｏｐｔ
ｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ２０ＧＨｚｂ
ａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ４．７ Ｖ ｄｒｉｖｉｎ
ｇ ｖｏｌｔａｇｅａｔ １．５２ μ ｗａｖｅｌｅ
ｎｇｔｈ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２０，ｐｐ．１３８２−１３
８３（１９８９），に開示されている。この構造につい
ての問題は、溝を有する金属被覆の特殊シールドを、正
確な寸法で製造しなければならないことである。これに
は、特別かつ難しい技術を必要とし、製造工程を増大さ
せ、許容製造公差を減少させる。
【０００７】マイクロ波と光波との間の位相速度不整合
が上述した方法のいずれかにより軽減されるならば、変
調器／スイッチの帯域幅は、電極構造のマイクロ波減衰
によってさらに制限される。光波とマイクロ波との間に
完全な位相速度整合が存在したとしても、マイクロ波減
衰が減少しない限り、デバイスの最終的な帯域幅は狭
い。一般に、デバイスのマイクロ波減衰は、以下の原因
で生じる。
が上述した方法のいずれかにより軽減されるならば、変
調器／スイッチの帯域幅は、電極構造のマイクロ波減衰
によってさらに制限される。光波とマイクロ波との間に
完全な位相速度整合が存在したとしても、マイクロ波減
衰が減少しない限り、デバイスの最終的な帯域幅は狭
い。一般に、デバイスのマイクロ波減衰は、以下の原因
で生じる。
【０００８】ａ）導体損（電極材料およびそのパラメー
タの関数である） ｂ）誘電損（基板の特性の関数である） ｃ）５０Ωソースと負荷のインピーダンス不整合による
損失 ｄ）高次モード伝搬による損失（ＣＰＷ電極を有する場
合には大きい） ｅ）コネクター損 したがって、約５０Ωの特性インピーダンス，マイクロ
波と光波との間のほぼ完全な位相速度整合，小さなマイ
クロ波減衰を有する高速変調器に対し新しい構成が必要
とされる。新しい構成は、通常の電極製造プロセスを拡
張するだけで済み、特別なシールドを必要としない簡単
な製造プロセスを補償する。
タの関数である） ｂ）誘電損（基板の特性の関数である） ｃ）５０Ωソースと負荷のインピーダンス不整合による
損失 ｄ）高次モード伝搬による損失（ＣＰＷ電極を有する場
合には大きい） ｅ）コネクター損 したがって、約５０Ωの特性インピーダンス，マイクロ
波と光波との間のほぼ完全な位相速度整合，小さなマイ
クロ波減衰を有する高速変調器に対し新しい構成が必要
とされる。新しい構成は、通常の電極製造プロセスを拡
張するだけで済み、特別なシールドを必要としない簡単
な製造プロセスを補償する。
【０００９】広帯域低電圧が存在しない限り、Ｔｉ：Ｌ
ｉＮｂＯ3 光変調器は、厚いが普通のＣＰＷ電極を用い
ている。本出願の発明者らは、まず始めに、上述した問
題のいくつかを解決し、厚いが普通のＣＰＷ電極構造を
用いる広帯域変調器（図５の従来例１、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図）を実現した。これ
は、文献“Ａ ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ
3 ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ
ａ ｃｏｎｖｅｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｐｌａｎａｒｗａ
ｖｅｇｕｉｄｅ ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ”，Ｉ
ＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．ｖ
ｏｌ．４，ｎｏ．９，ｐｐ．１０２０−１０２２，１９
２２，に開示されている。この研究によれば、マイクロ
波実効屈折率ｎm は（４．２の値から）減少し、光実効
屈折率ｎ0 （ＬｉＮｂＯ3 基板の場合、代表的に値２．
２）に近づけられる。これは、バッファ層の材料，厚
さ、および電極の材料，厚さを適切に設計することによ
って実現される。本出願の発明者らは、マイクロ波の高
次モード伝搬による損失を軽減することにより、構造の
マイクロ波減衰を軽減させた。これは、チップの厚さ
を、０．８mmから０．２mmに減少させることによって実
現できた。その結果、広帯域の変調器が得られた。
ｉＮｂＯ3 光変調器は、厚いが普通のＣＰＷ電極を用い
ている。本出願の発明者らは、まず始めに、上述した問
題のいくつかを解決し、厚いが普通のＣＰＷ電極構造を
用いる広帯域変調器（図５の従来例１、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図）を実現した。これ
は、文献“Ａ ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ
3 ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ
ａ ｃｏｎｖｅｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｐｌａｎａｒｗａ
ｖｅｇｕｉｄｅ ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ”，Ｉ
ＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．ｖ
ｏｌ．４，ｎｏ．９，ｐｐ．１０２０−１０２２，１９
２２，に開示されている。この研究によれば、マイクロ
波実効屈折率ｎm は（４．２の値から）減少し、光実効
屈折率ｎ0 （ＬｉＮｂＯ3 基板の場合、代表的に値２．
２）に近づけられる。これは、バッファ層の材料，厚
さ、および電極の材料，厚さを適切に設計することによ
って実現される。本出願の発明者らは、マイクロ波の高
次モード伝搬による損失を軽減することにより、構造の
マイクロ波減衰を軽減させた。これは、チップの厚さ
を、０．８mmから０．２mmに減少させることによって実
現できた。その結果、広帯域の変調器が得られた。
【００１０】ＣＰＷ電極の導体損をさらに減少させる必
要がある。導体損の減少は、デバイスの全マイクロ波減
衰を減少させ、高速（広帯域）変調器／スイッチが得ら
れるようにする。
要がある。導体損の減少は、デバイスの全マイクロ波減
衰を減少させ、高速（広帯域）変調器／スイッチが得ら
れるようにする。
【００１１】本出願人による特開平５−８５８１９号明
細書（図６の従来例２、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−
Ａ′での断面図）においては、既存の電極構造に加え
て、追加電極構造（上側電極構造）が用いられて、導体
損を減少させ、これにより帯域幅を増大させている。信
号電極幅と、信号電極と接地電極との間のギャップとの
比は、特性インピーダンスを一定に保つために、追加電
極構造においても保たれるが、“エッジ効果”（すなわ
ち、追加上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極の
エッジに非常に接近している）の問題により、特性イン
ピーダンスの低下が生じる。
細書（図６の従来例２、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−
Ａ′での断面図）においては、既存の電極構造に加え
て、追加電極構造（上側電極構造）が用いられて、導体
損を減少させ、これにより帯域幅を増大させている。信
号電極幅と、信号電極と接地電極との間のギャップとの
比は、特性インピーダンスを一定に保つために、追加電
極構造においても保たれるが、“エッジ効果”（すなわ
ち、追加上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極の
エッジに非常に接近している）の問題により、特性イン
ピーダンスの低下が生じる。
【００１２】この問題は、本発明により解決できる。本
発明は、特性インピーダンスに悪影響を与えることなし
に、デバイスのマイクロ波減衰を低下させ、帯域幅を増
大させるのに有用である。
発明は、特性インピーダンスに悪影響を与えることなし
に、デバイスのマイクロ波減衰を低下させ、帯域幅を増
大させるのに有用である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の導波形光デバイ
スは、電気光学効果を有する結晶基板の上に形成された
少なくとも一つの導波路と、導波路の上に形成されたバ
ッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、バッフ
ァ層の上に形成された、２段（下側および中間構造）の
３個の電極組とを備え、前記電極組は、信号電極および
信号電極を取囲む２個の接地電極（ＣＰＷ電極構造とし
て知られている）と、下側または中間電極構造の寸法と
同じかまたはわずかに大きい寸法を有する追加電極構造
（中間および上側電極構造）とを有している。追加電極
構造を形成することによって、信号電極の全体積が増大
し、これにより抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減
少させ、その結果、帯域幅を増大させる。マイクロ波実
効屈折率を制御して、光実効屈折率の値に近づけて、帯
域幅を増大させることができる。したがって、高速低駆
動電圧の光変調器を実現できる。
スは、電気光学効果を有する結晶基板の上に形成された
少なくとも一つの導波路と、導波路の上に形成されたバ
ッファ層（１．１〜４０の誘電率を有する）と、バッフ
ァ層の上に形成された、２段（下側および中間構造）の
３個の電極組とを備え、前記電極組は、信号電極および
信号電極を取囲む２個の接地電極（ＣＰＷ電極構造とし
て知られている）と、下側または中間電極構造の寸法と
同じかまたはわずかに大きい寸法を有する追加電極構造
（中間および上側電極構造）とを有している。追加電極
構造を形成することによって、信号電極の全体積が増大
し、これにより抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減
少させ、その結果、帯域幅を増大させる。マイクロ波実
効屈折率を制御して、光実効屈折率の値に近づけて、帯
域幅を増大させることができる。したがって、高速低駆
動電圧の光変調器を実現できる。
【００１４】
請求項１記載の発明の原理 本発明では、中間信号電極上に追加中間信号電極を形成
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。
【００１５】追加中間信号電極の幅は、中間信号電極の
幅と同じであるので、“エッジ効果”（すなわち、追加
上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエッジに
非常に接近している）をかなり低減でき、ＣＰＷ構造の
特性インピーダンスは悪影響を受けない。また、追加中
間信号電極の厚さ，幅，ギャップを制御することによっ
て、マイクロ波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値
に達するようにすることができ、これは帯域幅を２０Ｇ
Ｈｚ以上に増大させる。したがって、高速低駆動電圧光
変調器を実現できる。
幅と同じであるので、“エッジ効果”（すなわち、追加
上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエッジに
非常に接近している）をかなり低減でき、ＣＰＷ構造の
特性インピーダンスは悪影響を受けない。また、追加中
間信号電極の厚さ，幅，ギャップを制御することによっ
て、マイクロ波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値
に達するようにすることができ、これは帯域幅を２０Ｇ
Ｈｚ以上に増大させる。したがって、高速低駆動電圧光
変調器を実現できる。
【００１６】請求項１記載の発明の実施例 本発明の基本デバイスの構造を図１に示す。（Ａ）は平
面図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効
果を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜
１５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜
１２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００
℃で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより
行なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相
シフタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm の
バッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体
層）を被覆する。このバッファ層上に、数百オングスト
ローム（以下、Ａ°）厚さのチタン金属（またはクロム
金属）と、数千Ａ°厚さの金とからなる下側ＣＰＷ電極
構造６，７を形成する。その上部に、金の中間ＣＰＷ電
極構造８，９を、電気めっきにより形成する。下側およ
び中間ＣＰＷ電極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜
７０mm，厚さ３〜４０μm の信号電極６，８と、幅１０
０〜９０００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ３〜４０μ
m の２個の接地電極７，９とから構成される。中間信号
電極８上に、中間信号電極の寸法と同一寸法の追加中間
電極１０を形成する。
面図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効
果を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜
１５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜
１２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００
℃で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより
行なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相
シフタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm の
バッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体
層）を被覆する。このバッファ層上に、数百オングスト
ローム（以下、Ａ°）厚さのチタン金属（またはクロム
金属）と、数千Ａ°厚さの金とからなる下側ＣＰＷ電極
構造６，７を形成する。その上部に、金の中間ＣＰＷ電
極構造８，９を、電気めっきにより形成する。下側およ
び中間ＣＰＷ電極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜
７０mm，厚さ３〜４０μm の信号電極６，８と、幅１０
０〜９０００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ３〜４０μ
m の２個の接地電極７，９とから構成される。中間信号
電極８上に、中間信号電極の寸法と同一寸法の追加中間
電極１０を形成する。
【００１７】請求項２記載の発明の原理 本発明では、下側電極構造上に追加上側電極構造を形成
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。
【００１８】上側電極構造の厚さは、下側電極構造の厚
さよりも大きく、従来例２のそれと似ているが、従来例
２の中間電極構造を除去することによって、ＣＰＷ構造
の特性インピーダンスが、上側信号電極の壁と、下側接
地電極の壁とが近すぎることにより悪影響を受ける可能
性はかなり減少する。上側信号電極は、下側接地電極に
接近しているが、上側電極構造と下側電極構造の厚さの
相違により、すなわち上側電極構造の厚さ（約数十μm
）が、下側電極構造の厚さ（約数百〜数千Ａ°）より
も大きいことにより、特性インピーダンスの変化の問題
はかなり減少する。したがって、“エッジ効果”（すな
わち、上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエ
ッジに非常に接近している）を、電極間の厚さの相違に
より、かなり避けることができる。追加上側電極構造の
厚さ，幅，ギャップを制御することによって、マイクロ
波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値に達するよう
にすることができる。これにより、帯域幅を２０ＧＨｚ
以上に増大させることができる。
さよりも大きく、従来例２のそれと似ているが、従来例
２の中間電極構造を除去することによって、ＣＰＷ構造
の特性インピーダンスが、上側信号電極の壁と、下側接
地電極の壁とが近すぎることにより悪影響を受ける可能
性はかなり減少する。上側信号電極は、下側接地電極に
接近しているが、上側電極構造と下側電極構造の厚さの
相違により、すなわち上側電極構造の厚さ（約数十μm
）が、下側電極構造の厚さ（約数百〜数千Ａ°）より
も大きいことにより、特性インピーダンスの変化の問題
はかなり減少する。したがって、“エッジ効果”（すな
わち、上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエ
ッジに非常に接近している）を、電極間の厚さの相違に
より、かなり避けることができる。追加上側電極構造の
厚さ，幅，ギャップを制御することによって、マイクロ
波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値に達するよう
にすることができる。これにより、帯域幅を２０ＧＨｚ
以上に増大させることができる。
【００１９】請求項２記載の発明の実施例 本発明の基本デバイス構造を図２に示す。（Ａ）は平面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分岐導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°の厚さのチ
タン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°厚さの金と
からなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。下側電
極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜７０mmの信号電
極６と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７０mmの
２個の接地電極７とから構成される。追加上側電極構造
１１，１２は、幅２０〜５０μm ，長さ１０〜７０mm，
厚さ１０〜４０μm の信号電極１１と、幅１００〜９０
００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μm の２
個の接地電極１２とから構成され、電気めっきにより形
成される。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分岐導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°の厚さのチ
タン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°厚さの金と
からなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。下側電
極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜７０mmの信号電
極６と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７０mmの
２個の接地電極７とから構成される。追加上側電極構造
１１，１２は、幅２０〜５０μm ，長さ１０〜７０mm，
厚さ１０〜４０μm の信号電極１１と、幅１００〜９０
００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μm の２
個の接地電極１２とから構成され、電気めっきにより形
成される。
【００２０】請求項３記載の発明の原理 本発明では下側電極構造および中間信号電極構造の上に
追加中間信号電極および追加上側電極構造を形成するこ
とによって、信号電極の全体積を増大させ、これにより
抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、帯域幅
を増大させる。この場合、追加中間信号電極を形成し
て、“エッジ効果”（すなわち、上側信号電極のエッジ
が下側／中間接地電極のエッジに非常に接近している）
の問題を避けるようにする。追加中間電極上には、請求
項１および２記載の発明の実施例に示したように、追加
上側ＣＰＷ電極を形成する。中間ＣＰＷ電極構造の厚さ
と、追加中間信号電極の厚さとの相違により、特性イン
ピーダンスの変化の原因となるエッジ効果を避けること
ができる。追加上側電極構造の厚さ，幅，ギャップを制
御することによって、マイクロ波実効屈折率を制御し、
光実効屈折率の値に達するようにすることができる。こ
れにより、帯域幅を２０ＧＨｚ以上に増大させることが
できる。したがって、高速低駆動電圧光変調器を実現で
きる。
追加中間信号電極および追加上側電極構造を形成するこ
とによって、信号電極の全体積を増大させ、これにより
抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、帯域幅
を増大させる。この場合、追加中間信号電極を形成し
て、“エッジ効果”（すなわち、上側信号電極のエッジ
が下側／中間接地電極のエッジに非常に接近している）
の問題を避けるようにする。追加中間電極上には、請求
項１および２記載の発明の実施例に示したように、追加
上側ＣＰＷ電極を形成する。中間ＣＰＷ電極構造の厚さ
と、追加中間信号電極の厚さとの相違により、特性イン
ピーダンスの変化の原因となるエッジ効果を避けること
ができる。追加上側電極構造の厚さ，幅，ギャップを制
御することによって、マイクロ波実効屈折率を制御し、
光実効屈折率の値に達するようにすることができる。こ
れにより、帯域幅を２０ＧＨｚ以上に増大させることが
できる。したがって、高速低駆動電圧光変調器を実現で
きる。
【００２１】請求項３記載の発明の実施例 本発明の基本デバイス構造を図３に示す。（Ａ）は平面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板内部に拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°厚さのチタ
ン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°厚さの金とか
らなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。その上部
に、金の中間ＣＰＷ電極構造８，９を、電気めっきによ
り形成する。下側および中間ＣＰＷ電極構造は、幅５〜
２０μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ３〜４０μm の信号
電極６，８と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７
０mm，厚さ３〜４０μm の２個の接地電極７，９とから
構成される。中間信号電極８上に、中間信号電極の寸法
と同一寸法の追加中間電極１０を形成する。追加上側電
極構造１１，１２は、幅２０〜５０μm ，長さ１０〜７
０mm，厚さ１０〜４０μm の信号電極１１と、幅１００
〜９０００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μ
m の２個の接地電極１２とから構成され、電気めっきに
より形成される。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板内部に拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°厚さのチタ
ン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°厚さの金とか
らなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。その上部
に、金の中間ＣＰＷ電極構造８，９を、電気めっきによ
り形成する。下側および中間ＣＰＷ電極構造は、幅５〜
２０μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ３〜４０μm の信号
電極６，８と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７
０mm，厚さ３〜４０μm の２個の接地電極７，９とから
構成される。中間信号電極８上に、中間信号電極の寸法
と同一寸法の追加中間電極１０を形成する。追加上側電
極構造１１，１２は、幅２０〜５０μm ，長さ１０〜７
０mm，厚さ１０〜４０μm の信号電極１１と、幅１００
〜９０００μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μ
m の２個の接地電極１２とから構成され、電気めっきに
より形成される。
【００２２】請求項４記載の発明の原理 本発明では、下側電極構造上に追加上側電極構造を形成
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。この場合、追加中間信号電極を下
側信号電極上に形成して、“エッジ効果”（すなわち、
上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエッジに
非常に接近している）の問題を避けるようにする。追加
中間信号電極上には、請求項１および２記載の発明の実
施例に示したように、追加上側ＣＰＷ電極を形成する。
下側ＣＰＷ電極構造の厚さと、追加中間信号電極の厚さ
との相違により、特性インピーダンスの変化の原因とな
るエッジ効果を避けることができる。追加上側電極構造
の厚さ，幅，ギャップを制御することによって、マイク
ロ波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値に達するよ
うにすることもできる。これにより、帯域幅を２０ＧＨ
ｚ以上に増大させることができる。したがって、高速低
駆動電圧光変調器を実現できる。
することによって、信号電極の全体積を増大させ、これ
により抵抗を減少させ、全マイクロ波減衰を減少させ、
帯域幅を増大させる。この場合、追加中間信号電極を下
側信号電極上に形成して、“エッジ効果”（すなわち、
上側信号電極のエッジが下側／中間接地電極のエッジに
非常に接近している）の問題を避けるようにする。追加
中間信号電極上には、請求項１および２記載の発明の実
施例に示したように、追加上側ＣＰＷ電極を形成する。
下側ＣＰＷ電極構造の厚さと、追加中間信号電極の厚さ
との相違により、特性インピーダンスの変化の原因とな
るエッジ効果を避けることができる。追加上側電極構造
の厚さ，幅，ギャップを制御することによって、マイク
ロ波実効屈折率を制御し、光実効屈折率の値に達するよ
うにすることもできる。これにより、帯域幅を２０ＧＨ
ｚ以上に増大させることができる。したがって、高速低
駆動電圧光変調器を実現できる。
【００２３】請求項４記載の発明の実施例 本発明の基本デバイス構造を図４に示す。（Ａ）は平面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°厚さのチタ
ン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°の厚さの金と
からなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。下側電
極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜７０mmの信号電
極６と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７０の２
個の接地電極７とから構成される。下側信号電極６上
に、下側信号電極の寸法と同一寸法の追加中間信号電極
１０を形成する。追加上側電極構造１１，１２は、幅２
０〜５０μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μm
の信号電極１１と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０
〜７０mm，厚さ１０〜４０μm の２個の接地電極１２と
から構成され、電気めっきにより形成される。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ′での断面図である。電気光学効果
を有する結晶基板１上に、幅５〜１５μm ，深さ３〜１
５μm の導波路２，３，４を形成する。これは、３〜１
２μm 幅のチタン金属膜を堆積し、９００〜１１００℃
で５〜１２時間、結晶基板に内部拡散することにより行
なわれる。導波路は、Ｙ分枝導波路２，３および位相シ
フタ部４とから構成される。厚さ０．３〜１０μm のバ
ッファ層５（１．２〜３５の誘電率を有する誘電体層）
を被覆する。このバッファ層上に、数百Ａ°厚さのチタ
ン金属（またはクロム金属）と、数千Ａ°の厚さの金と
からなる下側ＣＰＷ電極構造６，７を形成する。下側電
極構造は、幅５〜２０μm ，長さ１０〜７０mmの信号電
極６と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０〜７０の２
個の接地電極７とから構成される。下側信号電極６上
に、下側信号電極の寸法と同一寸法の追加中間信号電極
１０を形成する。追加上側電極構造１１，１２は、幅２
０〜５０μm ，長さ１０〜７０mm，厚さ１０〜４０μm
の信号電極１１と、幅１００〜９０００μm ，長さ１０
〜７０mm，厚さ１０〜４０μm の２個の接地電極１２と
から構成され、電気めっきにより形成される。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、特性インピーダンスに
悪影響を与えずに、帯域幅を増大させることができる。
これにより高速低駆動電圧の光変調器や光スイッチが得
られる。
悪影響を与えずに、帯域幅を増大させることができる。
これにより高速低駆動電圧の光変調器や光スイッチが得
られる。
【図１】請求項１記載の発明の導波形光デバイスの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】請求項２記載の発明の導波形光デバイスの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】請求項３記載の発明の導波形光デバイスの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】請求項４記載の発明の導波形光デバイスの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来例１の構成を示す図である。
【図６】従来例２の構成を示す図である。
１ 電気光学結晶 ２ 入力導波路 ３ 出力導波路 ４ 位相シフタ部 ５ バッファ層 ６ 下側信号電極 ７ 下側接地電極 ８ 中間信号電極 ９ 中間接地電極 １０ 追加中間信号電極 １１ 追加上側信号電極 １２ 追加上側接地電極
Claims (4)
- 【請求項１】電気光学効果を有する結晶基板の上に形成
された少なくとも一つの導波路と、 導波路の上に形成されたバッファ層（１．１〜４０の誘
電率を有する）と、 バッファ層の上に形成された、２段（下側および中間構
造）の３個の電極組とを備え、 前記電極組は、信号電極および信号電極を取囲む２個の
接地電極（ＣＰＷ電極構造）と、中間信号電極の寸法と
同じ信号の追加中間信号電極とを有する、ことを特徴と
する導波形光デバイス。 - 【請求項２】電気光学効果を有する結晶基板の上に形成
された少なくとも一つの導波路と、 導波路の上に形成されたバッファ層（１．１〜４０の誘
電率を有する）と、 バッファ層の上に形成された、下側電極構造の３個の電
極組とを備え、 前記電極組は、信号電極および信号電極を取囲む２個の
接地電極（ＣＰＷ電極構造）と、下側電極構造上の追加
上側電極構造とを有し、 前記追加上側電極構造は、信号電極と、信号電極を取囲
む２個の接地電極よりなる、ことを特徴とする導波形光
デバイス。 - 【請求項３】電気光学効果を有する結晶基板の上に形成
された少なくとも一つの導波路と、 導波路の上に形成されたバッファ層（１．１〜４０の誘
電率を有する）と、 バッファ層の上に形成された、２段（下側および中間電
極構造）の３個の電極組とを備え、 前記電極組は、信号電極および信号電極を取囲む２個の
接地電極（ＣＰＷ電極構造）と、中間電極構造の信号電
極上の追加中間信号電極と、追加上側電極構造とを有
し、 前記追加上側電極構造は、信号電極と、信号電極を取囲
む２個の接地電極よりなる、ことを特徴とする導波形光
デバイス。 - 【請求項４】電気光学効果を有する結晶基板の上に形成
された少なくとも一つの導波路と、 導波路の上に形成されたバッファ層（１．１〜４０の誘
電率を有する）と、 バッファ層の上に形成された、下側電極構造の３個の電
極組とを備え、 前記電極組は、信号電極および信号電極を取囲む２個の
接地電極（ＣＰＷ電極構造）と、下側電極構造の信号電
極上の追加中間信号電極と、追加上側電極構造とを有
し、 前記追加上側電極構造は、信号電極と、信号電極を取囲
む２個の接地電極よりなる、ことを特徴とする導波形光
デバイス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263755A JP2606674B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 導波形光デバイス |
| US08/547,627 US5563965A (en) | 1994-10-27 | 1995-10-24 | Optical waveguide device with additional electrode structure |
| DE69526174T DE69526174T2 (de) | 1994-10-27 | 1995-10-27 | Optische Wellenleitervorrichtung |
| EP95307701A EP0710868B1 (en) | 1994-10-27 | 1995-10-27 | Optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263755A JP2606674B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 導波形光デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122722A true JPH08122722A (ja) | 1996-05-17 |
| JP2606674B2 JP2606674B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17393843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6263755A Expired - Fee Related JP2606674B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 導波形光デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5563965A (ja) |
| EP (1) | EP0710868B1 (ja) |
| JP (1) | JP2606674B2 (ja) |
| DE (1) | DE69526174T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
| JP2003029224A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-01-29 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
| JP2003066392A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| WO2014156459A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2015099384A (ja) * | 2015-01-30 | 2015-05-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP2018173450A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 住友大阪セメント株式会社 | 導波路型光素子 |
| JP2020060742A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子および光変調器 |
| US10895765B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-01-19 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical modulation element |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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