JPH1054961A - 光制御デバイスおよび光制御装置 - Google Patents
光制御デバイスおよび光制御装置Info
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- JPH1054961A JPH1054961A JP21099296A JP21099296A JPH1054961A JP H1054961 A JPH1054961 A JP H1054961A JP 21099296 A JP21099296 A JP 21099296A JP 21099296 A JP21099296 A JP 21099296A JP H1054961 A JPH1054961 A JP H1054961A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数特性が極めて広帯域で低駆動電圧特性
を有する光制御デバイスを実現する。 【解決手段】 光制御デバイスは、信号変調用電極を構
成する中心導体と接地導体に加えてバイアス電極が設け
られ、中心導体と接地導体との間に印加される変調信号
には直流電圧が重畳されず、中心導体と接地導体のいず
れかとバイアス電極との間に直流電圧が印加される。バ
イアスＴを用いていないので、光制御デバイスの周波数
特性を極めて広帯域とすることができる。
を有する光制御デバイスを実現する。 【解決手段】 光制御デバイスは、信号変調用電極を構
成する中心導体と接地導体に加えてバイアス電極が設け
られ、中心導体と接地導体との間に印加される変調信号
には直流電圧が重畳されず、中心導体と接地導体のいず
れかとバイアス電極との間に直流電圧が印加される。バ
イアスＴを用いていないので、光制御デバイスの周波数
特性を極めて広帯域とすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調器、光スイッ
チ等の光制御デバイスに関し、特に極めて広帯域な周波
数特性を有する光制御デバイスに関する。
チ等の光制御デバイスに関し、特に極めて広帯域な周波
数特性を有する光制御デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムあるいは光応用計測技術
においては、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：
ＬＮ）結晶のような電気光学効果を有する強誘電体を利
用した光変調器や光スイッチ、あるいは偏波制御器のよ
うな電気信号によって光の変調、スイッチング、偏波制
御等を行う光制御デバイスが多く用いられている。
においては、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：
ＬＮ）結晶のような電気光学効果を有する強誘電体を利
用した光変調器や光スイッチ、あるいは偏波制御器のよ
うな電気信号によって光の変調、スイッチング、偏波制
御等を行う光制御デバイスが多く用いられている。
【０００３】ＬＮ結晶を用いた従来の進行波形光強度変
調器の構成およびその動作方法例を図６に示す。図６
（ａ）は中心導体とその両側に形成された接地導体から
なるコプレーナ導波路形信号変調用電極を用いた光強度
変調器の上面図とその駆動回路を示し、図６（ｂ）は図
６（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。この例で
は、電気光学効果を持つｚカット−ＬＮ基板１にＴｉ熱
拡散によりマッハ−ツェンダ形光導波路２が形成されて
いる。その基板１の上には、信号変調用電極６による光
の伝搬損失を抑制するために、例えばＳｉＯ2 のような
誘電体よりなるバッファ層（光導波路のクラッド層）３
が形成され、そのバッファ層３上にＡｕ，Ａｌ等の中心
導体４および接地導体５から構成される信号変調用電極
６が形成されている。中心導体４は光導波路２の一方に
近接して形成され、接地導体５は中心導体４を挟むよう
に形成されている。
調器の構成およびその動作方法例を図６に示す。図６
（ａ）は中心導体とその両側に形成された接地導体から
なるコプレーナ導波路形信号変調用電極を用いた光強度
変調器の上面図とその駆動回路を示し、図６（ｂ）は図
６（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。この例で
は、電気光学効果を持つｚカット−ＬＮ基板１にＴｉ熱
拡散によりマッハ−ツェンダ形光導波路２が形成されて
いる。その基板１の上には、信号変調用電極６による光
の伝搬損失を抑制するために、例えばＳｉＯ2 のような
誘電体よりなるバッファ層（光導波路のクラッド層）３
が形成され、そのバッファ層３上にＡｕ，Ａｌ等の中心
導体４および接地導体５から構成される信号変調用電極
６が形成されている。中心導体４は光導波路２の一方に
近接して形成され、接地導体５は中心導体４を挟むよう
に形成されている。
【０００４】従来のこのような光強度変調器において
は、通常、電極の寸法は中心導体幅が５〜１０μｍ、中
心導体と接地導体の間隔が１０〜５０μｍ程度に設定さ
れる。ここで、電極の特性インピーダンスＺは変調信号
源７などの出力インピーダンス（通常、５０Ω）に整合
させる必要があり、５０Ωに近い値に設定する。
は、通常、電極の寸法は中心導体幅が５〜１０μｍ、中
心導体と接地導体の間隔が１０〜５０μｍ程度に設定さ
れる。ここで、電極の特性インピーダンスＺは変調信号
源７などの出力インピーダンス（通常、５０Ω）に整合
させる必要があり、５０Ωに近い値に設定する。
【０００５】このような従来の光強度変調器において、
変調信号の伝搬速度と光導波路を伝わる光波速度が一致
していない場合、変調器の動作帯域は主にこの速度不整
合によって制限される。変調信号に対する電極の実効屈
折率をｎm 、光導波路の実効屈折率をｎ0 （波長λ＝
１．５５μｍ帯ではｎ0 ＝２．１５）とすると、インピ
ーダンス整合がとれている時、光変調器の帯域幅Δｆ1
［電気３ｄＢ］は、
変調信号の伝搬速度と光導波路を伝わる光波速度が一致
していない場合、変調器の動作帯域は主にこの速度不整
合によって制限される。変調信号に対する電極の実効屈
折率をｎm 、光導波路の実効屈折率をｎ0 （波長λ＝
１．５５μｍ帯ではｎ0 ＝２．１５）とすると、インピ
ーダンス整合がとれている時、光変調器の帯域幅Δｆ1
［電気３ｄＢ］は、
【０００６】
【数１】 Δｆ1 ＝１．４ｃ／（π｜ｎm −ｎ0 ｜Ｌ） （１） の関係で与えられることが知られている。ここで、ｃは
真空中の光速、Ｌは信号変調用電極の相互作用長であ
る。変調器の駆動電圧Ｖπの大きさは信号変調用電極長
Ｌに反比例する関係がある。従って、式（１）の関係か
ら、駆動電圧を大きくすることなく広帯域化を図るため
には、Ｚ＝５０Ωとし、さらにｎm の大きさをｎ0 の大
きさに近づけるように、信号変調用電極６の構造および
大きさ、バッファ層３の厚さ等を設定している。
真空中の光速、Ｌは信号変調用電極の相互作用長であ
る。変調器の駆動電圧Ｖπの大きさは信号変調用電極長
Ｌに反比例する関係がある。従って、式（１）の関係か
ら、駆動電圧を大きくすることなく広帯域化を図るため
には、Ｚ＝５０Ωとし、さらにｎm の大きさをｎ0 の大
きさに近づけるように、信号変調用電極６の構造および
大きさ、バッファ層３の厚さ等を設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光変調器へ
の変調信号は、図６（ａ）に示すように、コイル１０１
とコンデンサ１０２からなる３端子素子であるバイアス
Ｔ１０によって、変調信号源７で発生する例えば数ＧＨ
ｚ〜１００ＧＨｚのマイクロ波の変調信号に、直流バイ
アス電源９による直流電圧を重畳したものが用いられて
いる。１３は印加された電圧によって生じる電気力線で
ある。光導波路２に入射した光１１はこの直流電圧が重
畳した変調信号による電界よって変調され出力光１２と
して出射する。中心導体４と接地導体５の間にはインピ
ーダンス整合を取るために、終端抵抗８を接続するが、
バイアス電圧によって電流が流れないように、コンデン
サ１０３を直列に接続する。コンデンサ１０３として、
バイアスＴのコンデンサを利用する場合は、コイルの一
方の端子は解放とする。
の変調信号は、図６（ａ）に示すように、コイル１０１
とコンデンサ１０２からなる３端子素子であるバイアス
Ｔ１０によって、変調信号源７で発生する例えば数ＧＨ
ｚ〜１００ＧＨｚのマイクロ波の変調信号に、直流バイ
アス電源９による直流電圧を重畳したものが用いられて
いる。１３は印加された電圧によって生じる電気力線で
ある。光導波路２に入射した光１１はこの直流電圧が重
畳した変調信号による電界よって変調され出力光１２と
して出射する。中心導体４と接地導体５の間にはインピ
ーダンス整合を取るために、終端抵抗８を接続するが、
バイアス電圧によって電流が流れないように、コンデン
サ１０３を直列に接続する。コンデンサ１０３として、
バイアスＴのコンデンサを利用する場合は、コイルの一
方の端子は解放とする。
【０００８】光変調器等の電気光学効果を利用した光制
御デバイスは、光導波路に作用する電界によって光導波
路の屈折率を変化させることにより光の位相を変化させ
て、種々の機能を実現している。このため、光制御デバ
イスが変調信号に従って、適切に動作するためには、変
調信号が印加されていない状態で光の位相が所定の値に
設定されている必要がある。しかし、光導波路中の光の
波長は１μｍ以下であるので、光導波路中の光の位相が
設計どおりの値になるようにデバイスを製造することは
事実上困難である。このため、変調信号に重畳した直流
電圧により光導波路に直流電界を印加し、変調信号非印
加時の光の位相を所定の値にしている。
御デバイスは、光導波路に作用する電界によって光導波
路の屈折率を変化させることにより光の位相を変化させ
て、種々の機能を実現している。このため、光制御デバ
イスが変調信号に従って、適切に動作するためには、変
調信号が印加されていない状態で光の位相が所定の値に
設定されている必要がある。しかし、光導波路中の光の
波長は１μｍ以下であるので、光導波路中の光の位相が
設計どおりの値になるようにデバイスを製造することは
事実上困難である。このため、変調信号に重畳した直流
電圧により光導波路に直流電界を印加し、変調信号非印
加時の光の位相を所定の値にしている。
【０００９】しかしながら、バイアスＴは浮遊容量を伴
うため、その周波数帯域は高周波領域で制限され、さら
に、バイアスＴ１０を構成する容量１０２によって低周
波領域でも帯域が制限される。
うため、その周波数帯域は高周波領域で制限され、さら
に、バイアスＴ１０を構成する容量１０２によって低周
波領域でも帯域が制限される。
【００１０】変調信号は、直流から変調信号のクロック
周波数近傍までの広い帯域の周波数成分によって構成さ
れている。従って、バイアスＴによる帯域制限は光制御
デバイスにとって有害であり、変調信号の周波数が高く
なるほどこの問題は顕在化する。このため、１０ＧＨｚ
以上の高速信号で駆動する光制御デバイスでは、バイア
スＴを必要としない構造を実現することが重要な課題と
なる。
周波数近傍までの広い帯域の周波数成分によって構成さ
れている。従って、バイアスＴによる帯域制限は光制御
デバイスにとって有害であり、変調信号の周波数が高く
なるほどこの問題は顕在化する。このため、１０ＧＨｚ
以上の高速信号で駆動する光制御デバイスでは、バイア
スＴを必要としない構造を実現することが重要な課題と
なる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による光制御デバイスは、１本または複数の
光導波路を備えた電気光学効果を有する基板と、前記１
本の光導波路の近傍または複数の光導波路の少なくとも
一方の近傍に設けられた中心導体と、接地導体とからな
り、該中心導体と接地導体の間に直流電圧の重畳を伴わ
ない変調信号が印加される信号変調用電極と、前記中心
導体と接地導体のいずれか一方との間に直流電圧が印加
されるバイアス電極とを備えている。
に、本発明による光制御デバイスは、１本または複数の
光導波路を備えた電気光学効果を有する基板と、前記１
本の光導波路の近傍または複数の光導波路の少なくとも
一方の近傍に設けられた中心導体と、接地導体とからな
り、該中心導体と接地導体の間に直流電圧の重畳を伴わ
ない変調信号が印加される信号変調用電極と、前記中心
導体と接地導体のいずれか一方との間に直流電圧が印加
されるバイアス電極とを備えている。
【００１２】ここで、好ましくは、前記バイアス電極が
前記基板上に形成され、かつ前記接地導体が絶縁層を介
して前記バイアス電極上に設けられている。
前記基板上に形成され、かつ前記接地導体が絶縁層を介
して前記バイアス電極上に設けられている。
【００１３】さらに、前記中心導体と前記接地導体の間
に、直流電圧を印加する手段を伴わずに変調信号源が接
続され、前記中心導体と前記接地導体のいずれか一方と
前記バイアス電極の間に直流電圧源が接続されていると
好適である。
に、直流電圧を印加する手段を伴わずに変調信号源が接
続され、前記中心導体と前記接地導体のいずれか一方と
前記バイアス電極の間に直流電圧源が接続されていると
好適である。
【００１４】さらに、本発明による光制御装置は１本ま
たは複数の光導波路を備えた電気光学効果を有する基板
と、前記１本の光導波路の近傍または複数の光導波路の
少なくとも一方の近傍に設けられた中心導体および接地
導体からなる信号変調用電極と、バイアス電極とを備え
た光制御デバイスと、前記中心導体と前記接地導体の間
に直流電圧の重畳を伴わずに変調信号を印加する手段
と、前記中心導体と接地導体のいずれか一方と前記バイ
アス電極の間に直流電圧を印加する手段を備えている。
たは複数の光導波路を備えた電気光学効果を有する基板
と、前記１本の光導波路の近傍または複数の光導波路の
少なくとも一方の近傍に設けられた中心導体および接地
導体からなる信号変調用電極と、バイアス電極とを備え
た光制御デバイスと、前記中心導体と前記接地導体の間
に直流電圧の重畳を伴わずに変調信号を印加する手段
と、前記中心導体と接地導体のいずれか一方と前記バイ
アス電極の間に直流電圧を印加する手段を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の光制御デバイスにおいて
は、信号変調用電極に加えてバイアス電極が設けられ、
信号変調用電極を構成する中心電極と接地電極との間に
印加される変調信号には直流電圧が重畳されず、信号変
調用電極とバイアス電極との間に直流電圧が印加され
る。
は、信号変調用電極に加えてバイアス電極が設けられ、
信号変調用電極を構成する中心電極と接地電極との間に
印加される変調信号には直流電圧が重畳されず、信号変
調用電極とバイアス電極との間に直流電圧が印加され
る。
【００１６】本発明においては、バイアスＴを用いてお
らず、そのために、光制御デバイスの周波数特性を極め
て広帯域とすることができる。
らず、そのために、光制御デバイスの周波数特性を極め
て広帯域とすることができる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明による光制御デバイスの一実施
例を示し、図１（ａ）はｚ軸カット−ＬＮ基板１上に形
成したマッハ−ツェンダ形光強度変調器の一例の上面図
と駆動回路の接続図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿った断面図である。図６に示した従来例と同
一部分は、同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略
する。信号変調用電極６は２本の光導波路の一方に近接
して設けられた中心導体４とその両側の接地導体５から
なるコプレーナ構造としている。信号変調用電極の構造
および大きさは、特に高周波において光とマイクロ波と
の速度整合をとり、特性インピーダンスＺを適当な大き
さ（例えばＺ＝５０Ω）にして外部回路とのインピーダ
ンス整合を図るように構成される。バッファ層３として
は、ＳｉＯ2 のようなＬＮに対して誘電率または屈折率
が小さい材料が選ばれる。バイアス電極１４は、片側の
接地導体５とはポリイミドのような絶縁層１５によって
直流的な電気絶縁をとってある。なお、バイアス電極１
４は、直流電極が流れないので、ＬＮ基板１やバッファ
層３、絶縁層１５と比較して抵抗値が十分小さく、電圧
が印加できれば、材質は金属でも半導体でもかまわな
い。なお、絶縁層１５は、印加される直流バイアス電圧
に対して充分な耐圧性を有するように厚さ、幅等が設定
されている。
例を示し、図１（ａ）はｚ軸カット−ＬＮ基板１上に形
成したマッハ−ツェンダ形光強度変調器の一例の上面図
と駆動回路の接続図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿った断面図である。図６に示した従来例と同
一部分は、同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略
する。信号変調用電極６は２本の光導波路の一方に近接
して設けられた中心導体４とその両側の接地導体５から
なるコプレーナ構造としている。信号変調用電極の構造
および大きさは、特に高周波において光とマイクロ波と
の速度整合をとり、特性インピーダンスＺを適当な大き
さ（例えばＺ＝５０Ω）にして外部回路とのインピーダ
ンス整合を図るように構成される。バッファ層３として
は、ＳｉＯ2 のようなＬＮに対して誘電率または屈折率
が小さい材料が選ばれる。バイアス電極１４は、片側の
接地導体５とはポリイミドのような絶縁層１５によって
直流的な電気絶縁をとってある。なお、バイアス電極１
４は、直流電極が流れないので、ＬＮ基板１やバッファ
層３、絶縁層１５と比較して抵抗値が十分小さく、電圧
が印加できれば、材質は金属でも半導体でもかまわな
い。なお、絶縁層１５は、印加される直流バイアス電圧
に対して充分な耐圧性を有するように厚さ、幅等が設定
されている。
【００１８】例えばマイクロ波信号を発生させる変調信
号源７は、中心導体４と接地導体５の間に接続され、信
号変調用電極に印加された電圧（変調信号）によって２
本の光導波路にまたがる電気力線１３が生じる。一方、
直流バイアス電源９はバイアス電極１４と接地導体５の
間に接続され、その電圧によってバイアス電極１４に最
も近接した光導波路２の近傍に電気力線１６が生じる。
このような接続をすることによって、接地導体５とバイ
アス導体１４の間には直流電源９による直流電界が発生
して光導波路を伝搬する光の位相を調整する。一方、中
心導体４と接地導体５の間には変調電源７による高周波
の交流電界のみが発生し、この変調信号の電界によって
光導波路を伝搬する光の強度変調が行われる。
号源７は、中心導体４と接地導体５の間に接続され、信
号変調用電極に印加された電圧（変調信号）によって２
本の光導波路にまたがる電気力線１３が生じる。一方、
直流バイアス電源９はバイアス電極１４と接地導体５の
間に接続され、その電圧によってバイアス電極１４に最
も近接した光導波路２の近傍に電気力線１６が生じる。
このような接続をすることによって、接地導体５とバイ
アス導体１４の間には直流電源９による直流電界が発生
して光導波路を伝搬する光の位相を調整する。一方、中
心導体４と接地導体５の間には変調電源７による高周波
の交流電界のみが発生し、この変調信号の電界によって
光導波路を伝搬する光の強度変調が行われる。
【００１９】図示されるように、中心導体４と接地導体
５との間に印加される変調信号は変調信号源７のみによ
るもので、直流電圧は重畳されない。光変調器駆動回路
は、図１（ａ）に示すように、従来の信号経路中に挿入
されていたバイアスＴが不要になるために、このバイア
スＴによる周波数特性の制約がなくなる。従って、本発
明によって信号変調用電極の構造および特性にほとんど
影響を与えずに、極めて高速・広帯域な動作が可能にな
る。なお、図中に示した直流バイアス電源９に接続した
コンデンサ１７、コイル９は直流電源に対してローパス
フィルターの役割を持たせるためのものである。そのた
め、これらコンデンサの容量、コイルのインダクタンス
の値は必要に応じて設定すればよいものであり、マイク
ロ波の変調信号に応じたデバイスの高速動作上には関わ
りがない。
５との間に印加される変調信号は変調信号源７のみによ
るもので、直流電圧は重畳されない。光変調器駆動回路
は、図１（ａ）に示すように、従来の信号経路中に挿入
されていたバイアスＴが不要になるために、このバイア
スＴによる周波数特性の制約がなくなる。従って、本発
明によって信号変調用電極の構造および特性にほとんど
影響を与えずに、極めて高速・広帯域な動作が可能にな
る。なお、図中に示した直流バイアス電源９に接続した
コンデンサ１７、コイル９は直流電源に対してローパス
フィルターの役割を持たせるためのものである。そのた
め、これらコンデンサの容量、コイルのインダクタンス
の値は必要に応じて設定すればよいものであり、マイク
ロ波の変調信号に応じたデバイスの高速動作上には関わ
りがない。
【００２０】図２は本発明による光制御デバイスの第２
の実施例を示し、マッハ−ツェンダ形光強度変調器の断
面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例で
は、中心導体４と接地導体５で非対称コプレーナストリ
ップ線路を構成している。また、この例ではバイアス電
極１４はＬＮ基板１とバッファ層３の間に形成されてお
り、バッファ層３が図１の実施例における絶縁層１５に
相当する。その他の構成および動作は図１の実施例と同
様である。本実施例においても、図１の実施例と同様
に、光変調器の駆動回路にバイアスＴを用いず、接地電
極５とバッファ電極１４との間に直流電圧が印加され、
中心導体４と接地導体５との間には直流電圧が重畳され
ない変調信号が印加される。
の実施例を示し、マッハ−ツェンダ形光強度変調器の断
面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例で
は、中心導体４と接地導体５で非対称コプレーナストリ
ップ線路を構成している。また、この例ではバイアス電
極１４はＬＮ基板１とバッファ層３の間に形成されてお
り、バッファ層３が図１の実施例における絶縁層１５に
相当する。その他の構成および動作は図１の実施例と同
様である。本実施例においても、図１の実施例と同様
に、光変調器の駆動回路にバイアスＴを用いず、接地電
極５とバッファ電極１４との間に直流電圧が印加され、
中心導体４と接地導体５との間には直流電圧が重畳され
ない変調信号が印加される。
【００２１】図３は本発明による光制御デバイスの第３
の実施例を示し、マッハ−ツェンダ形光強度変調器の断
面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例で
は、中心導体４と接地導体５で非対称コプレーナストリ
ップ線路を構成しているが、バイアス電極１４を中心導
体５に対して接地導体５と反対側に形成している。バイ
アス電極に印加される直流電圧によって生じる電気力線
１６は中心導体下部および接地導体下部の光導波路の双
方を横切る。バイアス電極が配置されたことによって信
号変調用電極の特性に影響を与えることもあり得るが、
その場合は特性インピーダンスの変動が１０％以内とな
るように、バイアス電極の厚さ、幅あるいは材質などを
適当に選定し、またはバイアス電極の存在する状態で外
部回路の特性インピーダンスと整合させれば問題ない。
本実施例においてもバイアスＴは不要であり、その動作
も図１の実施例と同様である。
の実施例を示し、マッハ−ツェンダ形光強度変調器の断
面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例で
は、中心導体４と接地導体５で非対称コプレーナストリ
ップ線路を構成しているが、バイアス電極１４を中心導
体５に対して接地導体５と反対側に形成している。バイ
アス電極に印加される直流電圧によって生じる電気力線
１６は中心導体下部および接地導体下部の光導波路の双
方を横切る。バイアス電極が配置されたことによって信
号変調用電極の特性に影響を与えることもあり得るが、
その場合は特性インピーダンスの変動が１０％以内とな
るように、バイアス電極の厚さ、幅あるいは材質などを
適当に選定し、またはバイアス電極の存在する状態で外
部回路の特性インピーダンスと整合させれば問題ない。
本実施例においてもバイアスＴは不要であり、その動作
も図１の実施例と同様である。
【００２２】図４は本発明による光制御デバイスの第４
の実施例を示す。本実施例はｙ軸もしくはｘ軸カット−
ＬＮ基板と非対称コプレーナストリップ線路電極を用い
たマッハ−ツェンダ形光強度変調器の、変調器中央部の
断面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例に
おいては、中心導体４は基板１上に直接形成され、接地
導体５は一方の光導波路上にバッファ層３を介して形成
されている。さらにバイアス電極１４が基板１上で接地
導体５の下部に絶縁層１５を介して設けられている。駆
動回路の接続は図２の実施例と同様であり、その動作も
ｚ軸カット−ＬＮ基板を用いた図２の実施例と同様であ
る。
の実施例を示す。本実施例はｙ軸もしくはｘ軸カット−
ＬＮ基板と非対称コプレーナストリップ線路電極を用い
たマッハ−ツェンダ形光強度変調器の、変調器中央部の
断面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例に
おいては、中心導体４は基板１上に直接形成され、接地
導体５は一方の光導波路上にバッファ層３を介して形成
されている。さらにバイアス電極１４が基板１上で接地
導体５の下部に絶縁層１５を介して設けられている。駆
動回路の接続は図２の実施例と同様であり、その動作も
ｚ軸カット−ＬＮ基板を用いた図２の実施例と同様であ
る。
【００２３】図５は本発明による光制御デバイスの第５
の実施例を示す。本実施例はｙ軸もしくはｘ軸カット−
ＬＮ基板と非対称コプレーナストリップ線路電極を用い
たマッハ−ツェンダ形光強度変調器の、変調器中央部の
断面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例に
おいては、中心導体４は２本の光導波路の中間に形成さ
れ、バイアス電極１４が中心導体５に対して接地導体５
と反対側に形成されている。さらに、直流バイアス電源
９がコイル１８とともに中心導体４とバイアス電極１４
の間に接続されている。変調信号の電界による電気力線
１３が一方の光導波路を通過し、直流バイアス電圧によ
る電気力線１６が他方の光導波路を通過する。従って、
本実施例の動作は上述した各実施例と同様であり、本実
施例においてもバイアスＴは不要である。
の実施例を示す。本実施例はｙ軸もしくはｘ軸カット−
ＬＮ基板と非対称コプレーナストリップ線路電極を用い
たマッハ−ツェンダ形光強度変調器の、変調器中央部の
断面および駆動回路の接続を示す図である。本実施例に
おいては、中心導体４は２本の光導波路の中間に形成さ
れ、バイアス電極１４が中心導体５に対して接地導体５
と反対側に形成されている。さらに、直流バイアス電源
９がコイル１８とともに中心導体４とバイアス電極１４
の間に接続されている。変調信号の電界による電気力線
１３が一方の光導波路を通過し、直流バイアス電圧によ
る電気力線１６が他方の光導波路を通過する。従って、
本実施例の動作は上述した各実施例と同様であり、本実
施例においてもバイアスＴは不要である。
【００２４】以上の実施例では信号変調用電極としてコ
プレーナ導波路構造あるいは非対称コプレーナストリッ
プ線路を用いた場合を示したが、例えば、対称コプレー
ナストリップ線路、マイクロストリップ線路等の各種伝
送線路を用いても同様の効果が生ずることは自明であ
る。また、上記実施例では電極の断面形状は矩形に近い
形状を示しているが、例えば中心導体４もしくは接地導
体５を台形、逆台形等の任意の形状あるいは多層構造と
しても同様の効果を奏する。また、光導波路としてＴｉ
熱拡散形光導波路を例として挙げてあるが、リッジ形光
導波路、プロトン交換導波路等の他の光導波路を用いて
も、同様の効果を得ることができる。
プレーナ導波路構造あるいは非対称コプレーナストリッ
プ線路を用いた場合を示したが、例えば、対称コプレー
ナストリップ線路、マイクロストリップ線路等の各種伝
送線路を用いても同様の効果が生ずることは自明であ
る。また、上記実施例では電極の断面形状は矩形に近い
形状を示しているが、例えば中心導体４もしくは接地導
体５を台形、逆台形等の任意の形状あるいは多層構造と
しても同様の効果を奏する。また、光導波路としてＴｉ
熱拡散形光導波路を例として挙げてあるが、リッジ形光
導波路、プロトン交換導波路等の他の光導波路を用いて
も、同様の効果を得ることができる。
【００２５】さらに以上の実施例では、電気光学効果を
有する基板としてＬｉＮｂＯ3 を、バッファ層としてＳ
ｉＯ2 を用いた高速光強度変調器を例として本発明の原
理、効果、実施例を述べたが、この他に、電気光学効果
を有する基板としてＬｉＴａＯ3 やＰＬＺＴ等の強誘電
体や半導体、有機材料等を使用し、バッファ層として例
えばＡｌ2 Ｏ3 やポリイミド等の誘電体を使用しても良
い。また、絶縁層としてバッファ層と同質の材料、レジ
スト、空気等の絶縁体を用いても良い。
有する基板としてＬｉＮｂＯ3 を、バッファ層としてＳ
ｉＯ2 を用いた高速光強度変調器を例として本発明の原
理、効果、実施例を述べたが、この他に、電気光学効果
を有する基板としてＬｉＴａＯ3 やＰＬＺＴ等の強誘電
体や半導体、有機材料等を使用し、バッファ層として例
えばＡｌ2 Ｏ3 やポリイミド等の誘電体を使用しても良
い。また、絶縁層としてバッファ層と同質の材料、レジ
スト、空気等の絶縁体を用いても良い。
【００２６】さらに、光の位相の調整が容易になるよう
に、直流電源に振幅の小さい低周波数交流を重畳して出
力光の位相同期検波ができるように、直流バイアス電源
に代えて、直流バイアス電源に低周波数電源を重畳した
回路を使用しても良い。
に、直流電源に振幅の小さい低周波数交流を重畳して出
力光の位相同期検波ができるように、直流バイアス電源
に代えて、直流バイアス電源に低周波数電源を重畳した
回路を使用しても良い。
【００２７】また、以上の実施例では光強度変調器を例
として本発明を説明したが、光導波路が１本の光位相変
調器や、光スイッチ、偏波制御器のような、電気信号に
よって光出力を制御するあらゆる光制御デバイスに本発
明を適用できることは自明である。
として本発明を説明したが、光導波路が１本の光位相変
調器や、光スイッチ、偏波制御器のような、電気信号に
よって光出力を制御するあらゆる光制御デバイスに本発
明を適用できることは自明である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気光学効果を用いた光制御デバイスの駆動に、バイア
スＴが不要になるので、光制御デバイスの広帯域動作が
可能になる。
電気光学効果を用いた光制御デバイスの駆動に、バイア
スＴが不要になるので、光制御デバイスの広帯域動作が
可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例を示し、（ａ）はその上
面図と駆動回路の接続を示す図、（ｂ）は図（ａ）のＡ
−Ａ′線に沿う断面図である。
面図と駆動回路の接続を示す図、（ｂ）は図（ａ）のＡ
−Ａ′線に沿う断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の断面および駆動回路の
接続を示す図である。
接続を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の断面および駆動回路の
接続を示す図である。
接続を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の断面および駆動回路の
接続を示す図である。
接続を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例の断面および駆動回路の
接続を示す図である。
接続を示す図である。
【図６】従来のマッハ−ツェンダ形光強度変調器の一例
を示し、（ａ）はその上面図と駆動回路の接続を示す
図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図であ
る。
を示し、（ａ）はその上面図と駆動回路の接続を示す
図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図であ
る。
【符号の説明】 １ ＬｉＮｂＯ3 基板 ２ Ｔｉ熱拡散形光導波路 ３ バッファ層 ４ 中心導体 ５ 接地導体 ６ 信号変調用電極 ７ 変調信号源 ８ 終端抵抗 ９ 直流バイアス電源 １０ バイアスＴ １１ 入力光 １２ 出力光 １３ 信号変調用電極に電圧を印加したときに生じる電
気力線 １４ バイアス電極 １５ 絶縁層 １６ バイアス電極に直流バイアス電圧を印加したとき
に生じる電気力線 １７ コンデンサ １８ コイル
気力線 １４ バイアス電極 １５ 絶縁層 １６ バイアス電極に直流バイアス電圧を印加したとき
に生じる電気力線 １７ コンデンサ １８ コイル
Claims (4)
- 【請求項１】 １本または複数の光導波路を備えた電気
光学効果を有する基板と、 前記１本の光導波路の近傍または複数の光導波路の少な
くとも一方の近傍に設けられた中心導体と、接地導体と
からなり、該中心導体と接地導体の間に直流電圧の重畳
を伴わない変調信号が印加される信号変調用電極と、 前記中心導体と接地導体のいずれか一方との間に直流電
圧が印加されるバイアス電極とを備えた光制御デバイ
ス。 - 【請求項２】 前記バイアス電極が前記基板上に形成さ
れ、かつ前記接地導体が絶縁層を介して前記バイアス電
極上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の光制御デバイス。 - 【請求項３】 前記中心導体と前記接地導体の間に、直
流電圧を印加する手段を伴わずに変調信号源が接続さ
れ、前記中心導体と前記接地導体のいずれか一方と前記
バイアス電極の間に直流電圧源が接続されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の光制御デバイス。 - 【請求項４】 １本または複数の光導波路を備えた電気
光学効果を有する基板と、前記１本の光導波路の近傍ま
たは複数の光導波路の少なくとも一方の近傍に設けられ
た中心導体および接地導体からなる信号変調用電極と、
バイアス電極とを備えた光制御デバイスと、 前記中心導体と前記接地導体の間に直流電圧の重畳を伴
わずに変調信号を印加する手段と、 前記中心導体と接地導体のいずれか一方と前記バイアス
電極の間に直流電圧を印加する手段を備えた光制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21099296A JPH1054961A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光制御デバイスおよび光制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21099296A JPH1054961A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光制御デバイスおよび光制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054961A true JPH1054961A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16598540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21099296A Pending JPH1054961A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光制御デバイスおよび光制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096077A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 進行波型光変調器及びその調整方法 |
| JP2008046573A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP21099296A patent/JPH1054961A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096077A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 進行波型光変調器及びその調整方法 |
| JPWO2005096077A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2008-02-21 | 住友大阪セメント株式会社 | 進行波型光変調器及びその調整方法 |
| US7558444B2 (en) | 2004-03-30 | 2009-07-07 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Traveling-wave-type optical modulator and method of adjusting the same |
| JP4828412B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2011-11-30 | 住友大阪セメント株式会社 | 進行波型光変調器及びその調整方法 |
| JP2008046573A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
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