JPH11295675A - 高速光変調器 - Google Patents
高速光変調器Info
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- JPH11295675A JPH11295675A JP9622198A JP9622198A JPH11295675A JP H11295675 A JPH11295675 A JP H11295675A JP 9622198 A JP9622198 A JP 9622198A JP 9622198 A JP9622198 A JP 9622198A JP H11295675 A JPH11295675 A JP H11295675A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- 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
- G02F1/03—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
- 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
- G02F1/0356—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 controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波実効屈折率ｎm を光の実効屈折率
ｎ0 に近づけることができる高速光変調器を提供するこ
と。 【解決手段】 ｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１上にリッジ
に形成したコアおよびクラッドからなる光導波路と、中
心導体４およびアース導体５からなる進行波電極とを具
備する高速光変調器において、進行波電極を伝搬するマ
イクロ波信号の実効屈折率ｎm が光の実効屈折率ｎ0 に
近くなるように、前記中心導体の幅２Ｓを前記コアの幅
よりも広くするとともに、中心導体４の少なくとも一部
を、コアの上方において接している中心導体４の底面の
部分よりも高く位置させる。
ｎ0 に近づけることができる高速光変調器を提供するこ
と。 【解決手段】 ｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１上にリッジ
に形成したコアおよびクラッドからなる光導波路と、中
心導体４およびアース導体５からなる進行波電極とを具
備する高速光変調器において、進行波電極を伝搬するマ
イクロ波信号の実効屈折率ｎm が光の実効屈折率ｎ0 に
近くなるように、前記中心導体の幅２Ｓを前記コアの幅
よりも広くするとともに、中心導体４の少なくとも一部
を、コアの上方において接している中心導体４の底面の
部分よりも高く位置させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調器、特に小形
で駆動電圧が低く超高速光変調が可能な高速光変調器の
分野に属する。
で駆動電圧が低く超高速光変調が可能な高速光変調器の
分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】電気光学効果を利用したマッハツェンダ
形光変調器用に広く使用されているｚカットＬｉＮｂＯ
3 （リチウムナイオベート）基板の比誘電率は基板表面
に垂直な方向に２８、水平な方向に４３と大きいため、
これを用いた光変調器においては、マイクロ波実効屈折
率ｎm が光の実効屈折率ｎ0 よりも大きく、両者の速度
を整合させることは一般に困難であった。これを解決す
るために、本発明者等はリッジ形マッハツェンダ光変調
器を提案した（特願平３−５２８５１号）。それまでの
光変調素子と比較して、光変調帯域を大幅に改善できる
このリッジ形マッハツェンダ光変調器の上面図を図７
に、図７のＡ−Ａ′における断面図を図８に示す。
形光変調器用に広く使用されているｚカットＬｉＮｂＯ
3 （リチウムナイオベート）基板の比誘電率は基板表面
に垂直な方向に２８、水平な方向に４３と大きいため、
これを用いた光変調器においては、マイクロ波実効屈折
率ｎm が光の実効屈折率ｎ0 よりも大きく、両者の速度
を整合させることは一般に困難であった。これを解決す
るために、本発明者等はリッジ形マッハツェンダ光変調
器を提案した（特願平３−５２８５１号）。それまでの
光変調素子と比較して、光変調帯域を大幅に改善できる
このリッジ形マッハツェンダ光変調器の上面図を図７
に、図７のＡ−Ａ′における断面図を図８に示す。
【０００３】まず図７の上面図を用いて本光変調器の構
成要素を説明する。ｚカットＬｉＮｂＯ3 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。このｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１には厚さＤのＳ
ｉＯ2 バッファ層３が形成され、そのＳｉＯ2 バッファ
層３の上に中心導体４およびアース導体５から構成され
たコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）形の進行波電極
が形成されている。６はＣＰＷ電極４とアース導体５の
間に接続された終端抵抗、７はマイクロ波信号を供給す
るマイクロ波給電線である。次に、図８について説明す
る。図８からわかるように、本従来例においては、中心
導体４とアース導体５の近傍にある２本のマッハツェン
ダ形光導波路２はリッジ部８に形成されている。このよ
うに、リッジ構造を採用することにより、ＣＰＷ電極の
中心導体４とアース導体５により構成される進行波電極
を伝搬するマイクロ波信号はリッジ部８の横にある低い
比誘電率媒質、つまり空気９をより多く感じる。従っ
て、リッジ部８がない場合と比較して、マイクロ波実効
屈折率ｎm の低減が可能となり、マイクロ波と光との速
度整合を達成できた。さらに、マイクロ波は比誘電率の
高い部分に集中する性質を持つので、リッジ部８の深さ
を適切な深さに設定すれば、マイクロ波をリッジ部８、
すなわち光導波路２に集中させることができる。つま
り、本従来例の構造を採用することにより、マイクロ波
と光との相互作用の効率が高まり、その結果、駆動電圧
を低減できた。
成要素を説明する。ｚカットＬｉＮｂＯ3 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。このｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１には厚さＤのＳ
ｉＯ2 バッファ層３が形成され、そのＳｉＯ2 バッファ
層３の上に中心導体４およびアース導体５から構成され
たコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）形の進行波電極
が形成されている。６はＣＰＷ電極４とアース導体５の
間に接続された終端抵抗、７はマイクロ波信号を供給す
るマイクロ波給電線である。次に、図８について説明す
る。図８からわかるように、本従来例においては、中心
導体４とアース導体５の近傍にある２本のマッハツェン
ダ形光導波路２はリッジ部８に形成されている。このよ
うに、リッジ構造を採用することにより、ＣＰＷ電極の
中心導体４とアース導体５により構成される進行波電極
を伝搬するマイクロ波信号はリッジ部８の横にある低い
比誘電率媒質、つまり空気９をより多く感じる。従っ
て、リッジ部８がない場合と比較して、マイクロ波実効
屈折率ｎm の低減が可能となり、マイクロ波と光との速
度整合を達成できた。さらに、マイクロ波は比誘電率の
高い部分に集中する性質を持つので、リッジ部８の深さ
を適切な深さに設定すれば、マイクロ波をリッジ部８、
すなわち光導波路２に集中させることができる。つま
り、本従来例の構造を採用することにより、マイクロ波
と光との相互作用の効率が高まり、その結果、駆動電圧
を低減できた。
【０００４】図９に高速光変調器の第２の従来例の断面
図を示す。本例では、特願平３−５２８５１号の請求項
４および本文中の［００２３］欄の説明に基づき、中心
導体４の幅を、光導波路２を形成したリッジ部８の幅よ
りも広くしている。これにより、中心導体４とアース導
体５からなる進行波電極を伝搬するマイクロ波により多
くの空気９を感じるようにしている。一方、半導体基板
を用いて製作した進行波電極形電界吸収光変調器（以
下、進行波電極形半導体光変調器という）の例（特願平
１０−２２３０）を第３の従来例として図１０に示す。
図１０中、１０はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ、１１は
ｐ−ＩｎＰクラッド、１２はＩｎＧａＡｌＡＡｓ／Ｉｎ
ＡｌＡｓ多重量子井戸、１３はｎ−ＩｎＰクラッド、１
４は半絶縁性ＩｎＰ基板、１５はポリイミドである。す
なわち、この従来例の進行波電極形半導体光変調器で
は、半絶縁性ＩｎＰ基板１４上にｎ−ＩｎＰクラッド１
３、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸１
２、ｐ−ＩｎＰクラッド、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
を積層したリッジ状の光導波路の両側面をポリイミドで
被覆し、このようにして形成されたリッジ部の頂部に中
心導体４を設け、リッジ部の両側にそれぞれアース導体
５を配置している。この進行波形半導体光変調器では３
ｄＢ帯域が５０ＧＨｚ以上で駆動電圧が２Ｖ以下の特性
を実験的に実現している。
図を示す。本例では、特願平３−５２８５１号の請求項
４および本文中の［００２３］欄の説明に基づき、中心
導体４の幅を、光導波路２を形成したリッジ部８の幅よ
りも広くしている。これにより、中心導体４とアース導
体５からなる進行波電極を伝搬するマイクロ波により多
くの空気９を感じるようにしている。一方、半導体基板
を用いて製作した進行波電極形電界吸収光変調器（以
下、進行波電極形半導体光変調器という）の例（特願平
１０−２２３０）を第３の従来例として図１０に示す。
図１０中、１０はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ、１１は
ｐ−ＩｎＰクラッド、１２はＩｎＧａＡｌＡＡｓ／Ｉｎ
ＡｌＡｓ多重量子井戸、１３はｎ−ＩｎＰクラッド、１
４は半絶縁性ＩｎＰ基板、１５はポリイミドである。す
なわち、この従来例の進行波電極形半導体光変調器で
は、半絶縁性ＩｎＰ基板１４上にｎ−ＩｎＰクラッド１
３、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸１
２、ｐ−ＩｎＰクラッド、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
を積層したリッジ状の光導波路の両側面をポリイミドで
被覆し、このようにして形成されたリッジ部の頂部に中
心導体４を設け、リッジ部の両側にそれぞれアース導体
５を配置している。この進行波形半導体光変調器では３
ｄＢ帯域が５０ＧＨｚ以上で駆動電圧が２Ｖ以下の特性
を実験的に実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８お
よび図９のリッジ形光変調器においては、中心導体４お
よびアース導体５のエッジの近傍にＳｉＯ2 バッファ層
３が存在している。ここで、ＳｉＯ2 バッファ層３の比
誘電率は約４．４と空気の比誘電率１に比べれば高い。
従って、マイクロ波実効屈折率ｎm をより一層低減する
には、このＳｉＯ2 バッファ層３の影響を低減する必要
があった。また、図１０に示すような進行波電極形半導
体光変調器においては、主にｐ形およびｎ形のドーピン
グの影響のため、マイクロ波実効屈折率ｎm は光の実効
屈折率ｎ0 よりも大きく、マイクロ波の速度と光の速度
を整合させる有効な手段はまだ確立されていないのが現
状である。従って、マイクロ波実効屈折率ｎm を光の実
効屈折率ｎ0 に近づける技術を開発する必要がある。
よび図９のリッジ形光変調器においては、中心導体４お
よびアース導体５のエッジの近傍にＳｉＯ2 バッファ層
３が存在している。ここで、ＳｉＯ2 バッファ層３の比
誘電率は約４．４と空気の比誘電率１に比べれば高い。
従って、マイクロ波実効屈折率ｎm をより一層低減する
には、このＳｉＯ2 バッファ層３の影響を低減する必要
があった。また、図１０に示すような進行波電極形半導
体光変調器においては、主にｐ形およびｎ形のドーピン
グの影響のため、マイクロ波実効屈折率ｎm は光の実効
屈折率ｎ0 よりも大きく、マイクロ波の速度と光の速度
を整合させる有効な手段はまだ確立されていないのが現
状である。従って、マイクロ波実効屈折率ｎm を光の実
効屈折率ｎ0 に近づける技術を開発する必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の従来技術の問題点
を解決するため、請求項１に記載の発明は、基板上に設
けたリッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導
波路と、中心導体およびアース導体からなる進行波電極
とを具備する高速光変調器において、前記進行波電極を
伝搬するマイクロ波信号の実効屈折率が光の実効屈折率
に近くなるように、前記中心導体の幅を前記コアの幅よ
りも広くするとともに、前記中心導体の少なくとも一部
を、前記コアの上方において接している前記中心導体の
底面の部分よりも高く位置したことを特徴とする。
を解決するため、請求項１に記載の発明は、基板上に設
けたリッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導
波路と、中心導体およびアース導体からなる進行波電極
とを具備する高速光変調器において、前記進行波電極を
伝搬するマイクロ波信号の実効屈折率が光の実効屈折率
に近くなるように、前記中心導体の幅を前記コアの幅よ
りも広くするとともに、前記中心導体の少なくとも一部
を、前記コアの上方において接している前記中心導体の
底面の部分よりも高く位置したことを特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の発明は、基板上に設けた
リッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導波路
と、中心導体およびアース導体からなる進行波電極とを
具備する高速光変調器において、前記進行波電極を伝搬
するマイクロ波信号の実効屈折率が光の実効屈折率に近
くなるように、前記アース導体のエッジを前記基板に形
成した前記アース導体側の掘り込み部のエッジよりも中
心導体側に突き出させたことを特徴とする。
リッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導波路
と、中心導体およびアース導体からなる進行波電極とを
具備する高速光変調器において、前記進行波電極を伝搬
するマイクロ波信号の実効屈折率が光の実効屈折率に近
くなるように、前記アース導体のエッジを前記基板に形
成した前記アース導体側の掘り込み部のエッジよりも中
心導体側に突き出させたことを特徴とする。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の高速光変調器において、前記基板が電気光学
効果を有する誘電体であることを特徴とする。
２に記載の高速光変調器において、前記基板が電気光学
効果を有する誘電体であることを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載の高速光変調器において、基板が半導体である
ことを特徴とする。
２に記載の高速光変調器において、基板が半導体である
ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明では、基板上に、リッジに
形成したコアおよびクラッドからなる光導波路を設け、
さらに中心導体およびアース導体からなる進行波電極を
設けて高速光変調器を作製する際に、電界分布が強い中
心導体やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の
高い材料から遠くに設定する。このように設定すること
により、この進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるようにすることが
できる。すなわち、中心導体の幅を前記コアの幅よりも
広くするとともに、前記中心導体の少なくとも一部を、
前記コアの上方において接している中心導体の底面の部
分よりも高く位置させる。あるいは、アース導体のエッ
ジを、基板に形成したアース導体側の掘り込み部のエッ
ジよりも中心導体側に突き出させる。あるいは、これら
の構造は、いずれか一方または双方を備えていてもよ
い。基板としては、電気光学効果を有する誘電体および
半導体のいずれも使用することができる。本発明の高速
光変調器は、公知の堆積技術、フォトリソグラフィー、
エッチング等により製作することができる。
形成したコアおよびクラッドからなる光導波路を設け、
さらに中心導体およびアース導体からなる進行波電極を
設けて高速光変調器を作製する際に、電界分布が強い中
心導体やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の
高い材料から遠くに設定する。このように設定すること
により、この進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるようにすることが
できる。すなわち、中心導体の幅を前記コアの幅よりも
広くするとともに、前記中心導体の少なくとも一部を、
前記コアの上方において接している中心導体の底面の部
分よりも高く位置させる。あるいは、アース導体のエッ
ジを、基板に形成したアース導体側の掘り込み部のエッ
ジよりも中心導体側に突き出させる。あるいは、これら
の構造は、いずれか一方または双方を備えていてもよ
い。基板としては、電気光学効果を有する誘電体および
半導体のいずれも使用することができる。本発明の高速
光変調器は、公知の堆積技術、フォトリソグラフィー、
エッチング等により製作することができる。
【００１１】本発明によれば、電界分布が強い中心導体
やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の高いＳ
ｉＯ2 バッファ層やポリイミドから遠くに設定すること
により、進行波電極を伝搬するマイクロ波信号が従来の
リッジ構造と比較してより多くの空気を感じることがで
きるので従来のリッジ構造よりもマイクロ波の実効屈折
率ｎm をよりいっそう低減することが可能となる。ま
た、進行波電極形半導体光変調器の場合においても、マ
イクロ波の実効屈折率を低減できるので、マイクロ波の
速度と光の速度の差を小さくすることが可能となる。
やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の高いＳ
ｉＯ2 バッファ層やポリイミドから遠くに設定すること
により、進行波電極を伝搬するマイクロ波信号が従来の
リッジ構造と比較してより多くの空気を感じることがで
きるので従来のリッジ構造よりもマイクロ波の実効屈折
率ｎm をよりいっそう低減することが可能となる。ま
た、進行波電極形半導体光変調器の場合においても、マ
イクロ波の実効屈折率を低減できるので、マイクロ波の
速度と光の速度の差を小さくすることが可能となる。
【００１２】
【実施例】（第１の実施例）図１に本発明の第１の実施
例による高速光変調器を示す。本実施例においては図８
に示した従来例と同様に、中心導体４とアース導体５の
近傍にリッジ部８に形成された光導波路２をそれぞれ設
けている。本実施例では、中心導体４の幅２Ｓを１２μ
ｍとし、リッジ８の幅８μｍよりも広くしているが、さ
らに、中心導体４の底面の一部（ここでは、底面のエッ
ジ）を、中心導体４とＳｉＯ2 バッファ層３が接してい
る面よりもＨだけ高くなるように形成している。こうす
ることにより、電界分布が強い中心導体のエッジを、空
気よりも比誘電率の高いＳｉＯ2 バッファ層３から遠く
に位置させることが可能となる。図２には図１の構造に
ついて、中心導体４の底面のエッジの高さＨを変数とし
た場合のマイクロ波実効屈折率ｎm を縦軸に示す。ここ
で、ＳｉＯ2 バッファ層の厚みＤはＯ．８μｍ、電極の
厚みは１５μｍとした。図２からわかるように、Ｈが高
くなるにつれて、マイクロ波実効屈折率ｎm が低減し、
光の実効屈折率ｎ0 （１．５５μｍでは約２．１５）に
近づいている。なお、中心導体４の底面のエッジの高さ
Ｈが高くなると、特性インピーダンスＺも増加し、５０
オームに近づけることが容易になる。さらに、マイクロ
波実効屈折率ｎm が下がるので、ＣＰＷ進行波電極のギ
ャップ２Ｗを広げることができ、中心導体４とアース導
体５のエッジヘのマイクロ波の集中が緩和される。つま
り、マイクロ波伝搬損失も低減でき、いっそうの広帯域
化が可能となる。
例による高速光変調器を示す。本実施例においては図８
に示した従来例と同様に、中心導体４とアース導体５の
近傍にリッジ部８に形成された光導波路２をそれぞれ設
けている。本実施例では、中心導体４の幅２Ｓを１２μ
ｍとし、リッジ８の幅８μｍよりも広くしているが、さ
らに、中心導体４の底面の一部（ここでは、底面のエッ
ジ）を、中心導体４とＳｉＯ2 バッファ層３が接してい
る面よりもＨだけ高くなるように形成している。こうす
ることにより、電界分布が強い中心導体のエッジを、空
気よりも比誘電率の高いＳｉＯ2 バッファ層３から遠く
に位置させることが可能となる。図２には図１の構造に
ついて、中心導体４の底面のエッジの高さＨを変数とし
た場合のマイクロ波実効屈折率ｎm を縦軸に示す。ここ
で、ＳｉＯ2 バッファ層の厚みＤはＯ．８μｍ、電極の
厚みは１５μｍとした。図２からわかるように、Ｈが高
くなるにつれて、マイクロ波実効屈折率ｎm が低減し、
光の実効屈折率ｎ0 （１．５５μｍでは約２．１５）に
近づいている。なお、中心導体４の底面のエッジの高さ
Ｈが高くなると、特性インピーダンスＺも増加し、５０
オームに近づけることが容易になる。さらに、マイクロ
波実効屈折率ｎm が下がるので、ＣＰＷ進行波電極のギ
ャップ２Ｗを広げることができ、中心導体４とアース導
体５のエッジヘのマイクロ波の集中が緩和される。つま
り、マイクロ波伝搬損失も低減でき、いっそうの広帯域
化が可能となる。
【００１３】（第２の実施例）図３に本発明の第２の実
施例による高速光変調器を示す。本実施例では、図９に
示す従来例と同様に、光導波路２を形成したリッジ部８
の幅よりも中心導体４の幅を広くしてしているが、ＣＰ
Ｗ進行波電極の電界は中心導体４のエッジのみならず、
アース導体５のエッジにも集中している。従って、本実
施例では、アース導体５のエッジをアース導体側の掘り
込みよりも突き出させることにより、マイクロ波にＳｉ
Ｏ2 バッファ層３よりも比誘電率の低い媒質、すなわち
空気を感じさせ、マイクロ波実効屈折率ｎm を低減して
いる。なお、第１の実施例の中心導体４の構造を本実施
例に適用すれば一層の効果があることはいうまでもな
い。 （第３の実施例）図４には本発明の第３の実施例による
高速光変調器を示す。本実施例においては、第１の実施
例において、中心導体４に適用した構造と同じ構造をア
ース導体５のエッジにも適用している。すなわち、アー
ス導体５のエッジがアース導体側の堀り込みよりも突き
出た部分の底面の高さを、ＳｉＯ2 バッファ層３がアー
ス導体５と接する部分の底面の高さよりもＨだけ高く形
成してある。このようにすることにより、第２の実施例
よりも高い効果が期待できる。
施例による高速光変調器を示す。本実施例では、図９に
示す従来例と同様に、光導波路２を形成したリッジ部８
の幅よりも中心導体４の幅を広くしてしているが、ＣＰ
Ｗ進行波電極の電界は中心導体４のエッジのみならず、
アース導体５のエッジにも集中している。従って、本実
施例では、アース導体５のエッジをアース導体側の掘り
込みよりも突き出させることにより、マイクロ波にＳｉ
Ｏ2 バッファ層３よりも比誘電率の低い媒質、すなわち
空気を感じさせ、マイクロ波実効屈折率ｎm を低減して
いる。なお、第１の実施例の中心導体４の構造を本実施
例に適用すれば一層の効果があることはいうまでもな
い。 （第３の実施例）図４には本発明の第３の実施例による
高速光変調器を示す。本実施例においては、第１の実施
例において、中心導体４に適用した構造と同じ構造をア
ース導体５のエッジにも適用している。すなわち、アー
ス導体５のエッジがアース導体側の堀り込みよりも突き
出た部分の底面の高さを、ＳｉＯ2 バッファ層３がアー
ス導体５と接する部分の底面の高さよりもＨだけ高く形
成してある。このようにすることにより、第２の実施例
よりも高い効果が期待できる。
【００１４】（第４の実施例）図５に本発明の高速光変
調器を進行波電極形半導体電界吸収光変調器に適用した
第４の実施例を示す。本実施例と第１の実施例から第３
の実施例までと大きく異なっている点は、基板が半導体
となっている点である。図中、１０はｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓキャップ、１１はｐ−ＩｎＰクラッド、１２はＩｎＧ
ａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸、１３はｎ−Ｉ
ｎＰクラッド、１４は半絶縁性ＩｎＰ基板、１５はポリ
イミドである。すなわち、図１０に示す従来例と同様
に、半絶縁性ＩｎＰ基板１４上にｎ−ＩｎＰクラッド１
３、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸１
２、ｐ−ＩｎＰクラッド、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
を積層したリッジ状の光導波路の両側面をポリイミドで
被覆し、このようにして形成された構造の頂部に中心導
体４を設け、リッジ部の両側にそれぞれアース導体５を
配置している。しかし、本実施例では、ｚカットＬｉＮ
ｂＯ3 基板を用いた第１の実施例の場合と同様に、中心
導体４の一部であるエッジが、中心導体４とｐ+−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ１０の接した面よりも高い位置にあ
り、空気の影響を受けやすくしている。なお、ｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓキャップ１０、ｐ−ＩｎＰクラッド１
１、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡ１Ａｓ多重量子井戸１２
が図１におけるリッジ部８の役割をしている。
調器を進行波電極形半導体電界吸収光変調器に適用した
第４の実施例を示す。本実施例と第１の実施例から第３
の実施例までと大きく異なっている点は、基板が半導体
となっている点である。図中、１０はｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓキャップ、１１はｐ−ＩｎＰクラッド、１２はＩｎＧ
ａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸、１３はｎ−Ｉ
ｎＰクラッド、１４は半絶縁性ＩｎＰ基板、１５はポリ
イミドである。すなわち、図１０に示す従来例と同様
に、半絶縁性ＩｎＰ基板１４上にｎ−ＩｎＰクラッド１
３、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸１
２、ｐ−ＩｎＰクラッド、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
を積層したリッジ状の光導波路の両側面をポリイミドで
被覆し、このようにして形成された構造の頂部に中心導
体４を設け、リッジ部の両側にそれぞれアース導体５を
配置している。しかし、本実施例では、ｚカットＬｉＮ
ｂＯ3 基板を用いた第１の実施例の場合と同様に、中心
導体４の一部であるエッジが、中心導体４とｐ+−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ１０の接した面よりも高い位置にあ
り、空気の影響を受けやすくしている。なお、ｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓキャップ１０、ｐ−ＩｎＰクラッド１
１、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡ１Ａｓ多重量子井戸１２
が図１におけるリッジ部８の役割をしている。
【００１５】（第５の実施例）図６に本発明の第５の実
施例による高速光変調器を示す。図５に示した第４の実
施例においては、アース導体５のエッジには工夫をして
いなかったが、図６に示す本実施例のように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ１３にリッジ部８を形成し、第２の実施例や第３の実
施例と同様に、アース導体５を中心電極４側に突き出す
構造とし、空気の影響をより多く受けるようにすること
が可能であることはいうまでもない。
施例による高速光変調器を示す。図５に示した第４の実
施例においては、アース導体５のエッジには工夫をして
いなかったが、図６に示す本実施例のように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ１３にリッジ部８を形成し、第２の実施例や第３の実
施例と同様に、アース導体５を中心電極４側に突き出す
構造とし、空気の影響をより多く受けるようにすること
が可能であることはいうまでもない。
【００１６】なお、本発明は材料として、以上で述べた
ｚカットＬｉＮｂＯ3 以外の誘電体材料や、ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ以外の多重量子井戸あるいはバル
ク材料などを使用しても良く、マイクロ波実効屈折率を
低減することによりマイクロ波と光の速度を整合する進
行波電極形高速光変調器に適用可能な構造である。
ｚカットＬｉＮｂＯ3 以外の誘電体材料や、ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ以外の多重量子井戸あるいはバル
ク材料などを使用しても良く、マイクロ波実効屈折率を
低減することによりマイクロ波と光の速度を整合する進
行波電極形高速光変調器に適用可能な構造である。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、電界分布が強い中心導
体やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の高い
ＳｉＯ2 バッファ層やポリイミドから遠くに設定できる
ことにより、進行波電極を伝搬するマイクロ波信号が従
来のリッジ構造と比較してより多くの空気を感じること
ができるので従来のリッジ構造よりもマイクロ波の実効
屈折率ｎm をより一層低減することが可能となる。ま
た、進行波電極形半導体光変調器の場合においても、マ
イクロ波の実効屈折率を低減できるので、マイクロ波と
光との速度の差を小さくすることが可能となる。
体やアース導体のエッジを、空気よりも比誘電率の高い
ＳｉＯ2 バッファ層やポリイミドから遠くに設定できる
ことにより、進行波電極を伝搬するマイクロ波信号が従
来のリッジ構造と比較してより多くの空気を感じること
ができるので従来のリッジ構造よりもマイクロ波の実効
屈折率ｎm をより一層低減することが可能となる。ま
た、進行波電極形半導体光変調器の場合においても、マ
イクロ波の実効屈折率を低減できるので、マイクロ波と
光との速度の差を小さくすることが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例による高速光変調器の模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による高速光変調器のマ
イクロ波実効屈折率低減効果の説明図である。
イクロ波実効屈折率低減効果の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例による高速光変調器の模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例による高速光変調器の模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例による高速光変調器の模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例による高速光変調器の模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図７】第１の従来例によるマッハツェンダ形光変調器
の模式的上面図である。
の模式的上面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ′に沿った断面図である。
【図９】第２の従来例によるマッハツェンダ形光変調器
の模式的模式的断面図である。
の模式的模式的断面図である。
【図１０】第３の従来例による進行波形電界吸収光変調
器の模式的断面図である。
器の模式的断面図である。
１ ｚカットＬｉＮｂＯ3 基板 ２ マッハツェンダ形光導波路 ３ ＳｉＯ2 バッファ層 ４ 中心導体 ５ アース導体 ６ 終端抵抗 ７ マイクロ波給電線 ８ リッジ部 ９ 空気 １０ ｐ＋−ＩｎＧａＡｓキャップ １１ ｐ−ＩｎＰクラッド １２ ＩｎＧａＡ１Ａｓ／ＩｎＡ１Ａｓ多重量子井戸 １３ ｎ−ＩｎＰクラッド １４ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １５ ポリイミド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の従来技術の問題点
を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板上に
設けたリッジに形成したコアおよびクラッドからなる光
導波路と、中心電極およびアース導体からなる進行波電
極と、ＳｉＯ2 バッファ層とを具備する高速光変調器に
おいて、前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるように、前記中心
導体の幅を前記コアの幅よりも広くするとともに、前記
中心導体の底面のエッジを、前記中心導体と前記ＳｉＯ
2 バッファ層が接している面よりも高くなるように形成
したことを特徴とする。
を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板上に
設けたリッジに形成したコアおよびクラッドからなる光
導波路と、中心電極およびアース導体からなる進行波電
極と、ＳｉＯ2 バッファ層とを具備する高速光変調器に
おいて、前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるように、前記中心
導体の幅を前記コアの幅よりも広くするとともに、前記
中心導体の底面のエッジを、前記中心導体と前記ＳｉＯ
2 バッファ層が接している面よりも高くなるように形成
したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】請求項２に記載の発明は、基板上に設けた
リッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導波路
と、中心電極およびアース導体からなる進行波電極と、
Ｓｉ０2 バッファ層とを具備する高速変調器において、
前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実効屈折率
が光の実効屈折率に近くなるように、前記アース導体の
エッジを前記基板に形成した前記アース導体側の掘り込
み部のエッジよりも前記中心導体側に突き出させるとと
もに、前記アース導体側の底面のエッジが前記アース導
体側の掘り込み部よりも突き出た部分の底面の高さを、
前記ＳｉＯ2 バッファ層が前記アース導体と接する部分
の底面の高さよりも高く形成したことを特徴とする。
リッジに形成したコアおよびクラッドからなる光導波路
と、中心電極およびアース導体からなる進行波電極と、
Ｓｉ０2 バッファ層とを具備する高速変調器において、
前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実効屈折率
が光の実効屈折率に近くなるように、前記アース導体の
エッジを前記基板に形成した前記アース導体側の掘り込
み部のエッジよりも前記中心導体側に突き出させるとと
もに、前記アース導体側の底面のエッジが前記アース導
体側の掘り込み部よりも突き出た部分の底面の高さを、
前記ＳｉＯ2 バッファ層が前記アース導体と接する部分
の底面の高さよりも高く形成したことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の高速光変調器において、前記基板が電気光学
効果を有する誘電体であることを特徴とする。
２に記載の高速光変調器において、前記基板が電気光学
効果を有する誘電体であることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】請求項４に記載の発明は、半導体基板上に
下部クラッド層、多重量子井戸層もしくはバルク材料
層、上部クラッド層、キャップ層が積層され、この積層
構造の頂部にリッジ状の中心導体が設けられ、該リッジ
状部分の両側にそれぞれアース導体が配置されている高
速光変調器において、前記中心導体の下面のエッジが、
該中心導体と前記キャップ部とが接した面よりも高い位
置にあることを特徴とする。 ─────────────────────────────────────────────────────
下部クラッド層、多重量子井戸層もしくはバルク材料
層、上部クラッド層、キャップ層が積層され、この積層
構造の頂部にリッジ状の中心導体が設けられ、該リッジ
状部分の両側にそれぞれアース導体が配置されている高
速光変調器において、前記中心導体の下面のエッジが、
該中心導体と前記キャップ部とが接した面よりも高い位
置にあることを特徴とする。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年７月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】請求項４に記載の発明は、半導体基板上に
下部クラッド層、多重量子井戸層もしくはバルク材料
層、上部クラッド層、キャップ層を積層して形成された
リッジ状部分の頂部に中心導体が設けられ、前記リッジ
状部分の両側にそれぞれアース導体が配置されている高
速光変調器において、前記中心導体は、前記リッジ状部
分よりも幅が広く、前記キャップ層と接する面および側
面の両方と連続的につながるテーパー状の面を有し、前
記テーパー状の面と前記側面とのなすエッジは、前記キ
ャップ層と接する面よりも高い位置にあることを特徴と
する。
下部クラッド層、多重量子井戸層もしくはバルク材料
層、上部クラッド層、キャップ層を積層して形成された
リッジ状部分の頂部に中心導体が設けられ、前記リッジ
状部分の両側にそれぞれアース導体が配置されている高
速光変調器において、前記中心導体は、前記リッジ状部
分よりも幅が広く、前記キャップ層と接する面および側
面の両方と連続的につながるテーパー状の面を有し、前
記テーパー状の面と前記側面とのなすエッジは、前記キ
ャップ層と接する面よりも高い位置にあることを特徴と
する。
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に設けたリッジに形成したコアお
よびクラッドからなる光導波路と、中心導体およびアー
ス導体からなる進行波電極とを具備する高速光変調器に
おいて、前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるように、前記中心
導体の幅を前記コアの幅よりも広くするとともに、前記
中心導体の少なくとも一部を、前記コアの上方において
接している前記中心導体の底面の部分よりも高く位置し
たことを特徴とする高速光変調器。 - 【請求項２】 基板上に設けたリッジに形成したコアお
よびクラッドからなる光導波路と、中心導体およびアー
ス導体からなる進行波電極とを具備する高速光変調器に
おいて、前記進行波電極を伝搬するマイクロ波信号の実
効屈折率が光の実効屈折率に近くなるように、前記アー
ス導体のエッジを前記基板に形成した前記アース導体側
の掘り込み部のエッジよりも中心導体側に突き出させた
ことを特徴とする高速光変調器。 - 【請求項３】 前記基板が電気光学効果を有する誘電体
であることを特徴とする請求項１または２に記載の高速
光変調器。 - 【請求項４】 前記基板が半導体であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の高速光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9622198A JPH11295675A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 高速光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9622198A JPH11295675A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 高速光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295675A true JPH11295675A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14159190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9622198A Pending JPH11295675A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 高速光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295675A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1840633A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-03 | Fujitsu Limited | Waveguide-type optical device |
| JP2009086453A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP2009122183A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP2015118371A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-06-25 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| US10591801B2 (en) | 2016-04-21 | 2020-03-17 | Tdk Corporation | Optical modulator |
| WO2021199522A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子とそれを用いた光変調デバイス及び光送信装置 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP9622198A patent/JPH11295675A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1840633A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-03 | Fujitsu Limited | Waveguide-type optical device |
| US7373025B2 (en) | 2006-03-30 | 2008-05-13 | Fujitsu Limited | Waveguide-type optical device |
| JP2009086453A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP2009122183A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP2015118371A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-06-25 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| US10591801B2 (en) | 2016-04-21 | 2020-03-17 | Tdk Corporation | Optical modulator |
| WO2021199522A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子とそれを用いた光変調デバイス及び光送信装置 |
| JP2021162681A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子とそれを用いた光変調デバイス及び光送信装置 |
| CN115335759A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-11 | 住友大阪水泥株式会社 | 光波导元件与使用光波导元件的光调制器件与光发送装置 |
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