WO2008099950A1

WO2008099950A1 - 光変調器用部品および光変調器

Info

Publication number: WO2008099950A1
Application number: PCT/JP2008/052604
Authority: WO
Inventors: Kenji Aoki; Osamu Mitomi; Jungo Kondo; Yuichi Iwata; Tetsuya Ejiri
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2008-08-21
Also published as: US20090274408A1; JPWO2008099950A1; US7995872B2; JP5421595B2

Abstract

光変調器用部品（２）は、電気光学材料からなる変調用基板（４）、この基板（４）に設けられており、少なくとも一対の分岐部（６ｃ）を備えている光導波路（６）、および各分岐部（６ｃ）に対して電圧を印加し、分岐部（６ｃ）を伝搬する光を変調する相互作用部（１１）を備えている。変調用基板（４）の接合面（４ｂ）に光導波路（６）の複数の端面（１５Ａ）、（１５Ｂ）、（１５Ｃ）、（１５Ｄ）が存在している。

Description

明細書

光変調器用部品および光変調器発明の属する技術分野

本発明は、進行波型光変調器等の光変調器用部品に関するものである。背景技術

特開平 4 _ 3 5 5 7 1 4では、光制御素子の光導波路を、基板の末端面で折り返すことによって、光波と変調波との相互作用長を長くし、駆動電圧を低下させ、光波と信号波との整合速度差を補償して高速動作を実現している。

「 Hisrhly Functional Hybrid Modules Lsing Low Loss Direct Attachment Technique with Plannar Lightwave Circuit and LiNbO3 Devices 」 T. Yamada et al. 「ISMOT-2005J pp. 107- 110， 2005 では、 PLC光回路と L N導波路デバイスを接続している。また、特開 2005- 173162 では、 PLC光回路と L N導波路デバイスとを接続することが記載されており、この際、二つの基板間で光導波路のモードフィールド径が異なるために、その間にモードフィールド径を調整するためのテーパー部を設けることが記載されている。

なお，特開 2004-245991には、いわゆるャトイ構造が記載されている。発明の開示

SSB変調器、 DQPSK変調器など、複雑な光導波路構成が必要な光変調器では、相互作用部が大きくなり、長くなるために、変調器が大型化する。大口径の強誘電単結晶ウェハを用いれば、大型の変調器チップを作製することは可能である。しかし、大口径の強誘電体単結晶、例えばニオブ酸リチウム単結晶ウェハを均一に薄片化するのは難しい。ま 7"こ、大口径の単結晶ウェハを加工するためには、高価な設備が必要である。このため、低コストで変調器チップを作製することが難しかった。

特開平 4一 3 5 5 7 1 4では、光導波路を折り返すことで変調器を短くすることを提案している。しかし、それでも複雑な構造の光変調器の場合には、変調器チップはかなり長く、解決が必要である。

「 Highly Functional Hybrid Modules Using Low Loss Direct Attachment Technique with Plannar Lightwave Circuit and LiNb03 Devices 」 T. Yamada et al. 「ISMOT-2005」 pp. 107-110, 2005、およぴ特開 2005-173162 では、二種類の異なる光導波路基板を接合する方法が記載されているが、両基板間での線膨張係数の不一致など、デバイスの信頼性や特性に課題がある。

また、光変調器の高周波相互作用部は、駆動電圧を低減するために、電極ギヤップを狭くする必要がある。一方、電極ギヤップを狭くしつつ、同時に、特性インピーダンス整合を保ち、光波一マイクロ波速度整合を達成するためには、変調器基板の厚さを 5 β m以下にまで薄くする必要がある。

このような非常に薄いニオブ酸リチウム基板上に例えばチタン拡散光導波路を形成すると、基板の厚さ方向（縦方向）のモードサイズが基板厚さで制約されるために、横に偏平な形状となる。一方、接続するべき光ファイバ一のモードフィ一/レド径は 1 0 μ m程度の円形である。このため、薄いニオブ酸リチウム基板上に形成された光導波路を、外部の光ファイバーに対して接続すると、揷入損失が増加する。

本発明の課題は、分岐型光導波路を伝搬する光に対して電圧を印加し、変調する相互作用部を備えている光変調器において、光変調器を作製するのに必要なウェハサイズを小さくし、製造コストを低減できるようにすることである。

本発明は、電気光学材料からなる変調用基板、この基板に設けられており、少なくとも一対の分岐部を備えている光導波路、および各分岐部に対して電圧を印加し、分岐部を伝搬する光を変調する高周波相互作用部を備えている光変調器用部品であって、変調用基板の接合面に光導波路の複数の端面が存在していることを特徴とする。

また、本発明は、前記光変調器用部品および受動部品を備えており、前記受動部品が、電気光学材料からなる受動部品用基板、およびこの受動部品用基板に形成されており、光導波路の各端面とそれぞれ接続する光導波路を備えており、光変調器用基板と受動部品用基板とが接合されていることを特徴とする、光変調器に係るものである。

また、本発明は、前記光変調器用部品および光ファイバ一伝搬光の接続部品を備えており、接続部品が、電気光学材料からなる接続部品用基板、およびこの基板に形成されており、光導波路の各端面とそれぞれ接続する光導波路を備えており、光変調器用基板と接続部品用基板とが接合されていることを特徴とする、光変調器に係るものである。

本発 P月によれば、分岐部型光導波路を伝搬する光を電気的に変調する相互作用部を備えている光変調器において、この相互作用部の設けられた部分を部品として別体に独立させ、光変調器用部品の接合面に光導波路の各端面を形成することを想到した。そして、別体の受動部品を設け、この受動部品を変調用部品と接合することによって、相互作用部の光導波路端面を受動型の光導波路端面へと接続し、これによつて光変調器として機能させることを想到した。この結果、相互作用部における光導波路構造および電極構造が複雑な場合であつても、光変調器部品の長さは大きく削減することができる。更に、受動部品を別体に分けた場合であつても、接合部分における光損失は最小限にとどめ得ることを確認し、本発明に到達した。

また、本発明によれば、高周波相互作用を営む部分と、光ファイバ一伝搬光を入射または出射させるべき光接続部分とを、上記のように別々のチップによって構成した。そして、光ファイバ一伝搬光を接続する接続用部品は、高周波相互作用を営む変調用基板よりも厚くする。これによって、光ファイバ一伝搬光を変調器に入射、あるいは変調器から出射させるときの挿入損失を低減できる。また、接続用部品と変調用部品との間でのスポットサイズ変換に伴う結合損失は、それほど大きくない。なお、「Highly Functional Hybrid Modules Using Low Loss Direct Attachment Technique with Plannar Lightwave Circuit and LiNbO3 Devices J T. Yamada et al. 「ISMOT_2005」 pp. 107-110, 2005、およぴ特開 2005- 173162 では、二種類の異なる光導波路基板を結合しているが、これは例えばニオブ酸リチウム光変調器と、 P L C (石英系平面光回路）とを接合することで、光時分割多重モジュールを製造するものである。しかし、光変調器と P L Cとはそれぞれ別個の機能を営むものであり、光変調器それ自体を能動部品（光変調作用部）と受動部品とに分割することは想定されていない。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態に係る光変調器 1を概略的に示す平面図でめる。

図 2 ( a ) は、光変調器用部品 2を示す平面図であり、図 2 ( b ) は、光変調器用部品 2の正面図である。

図 3 ( a ) は、受動部品 3の平面図であり、図 3 ( b ) は、受動部品 3の正面図である。

図 4は、光変調器 1の側面図である。図 5は、本発明の光変調器 2 1の平面図である。

図 6は、光変調器用部品 2 2を示す平面図である。

図 7は、本発明の光変調器 3 1を示す平面図である。

図 8は、光変調器用部品 3 2を示す平面図である。

図 9は、本発明の光変調器 4 1を示す平面図である。

図 1 0は、図 9の光変調器 4 1の側面図である。

図 1 1は、本発明の光変調器 5 1を示す平面図である。

図 1 2は、図 1 1の光変調器 5 1の側面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明において、「高周波相互作用部」とは、光導波路に高周波電圧が印加され、光が変調される領域のことである。ここで言う高周波電圧とは、 1GHz 以上の周波数の電圧を意味する。この周波数の上限は特に限定するものではない

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。

図 1は、本発明の一実施形態に係る光変調器 1を概略的に示す平面図である。図 2 (a ) は、光変調器用部品 2を示す平面図であり、図 2 (b) は、光変調器用部品 2をその端面側から見た正面図である。図 3 (a) は、受動部品 3を示す平面図であり、図 3 (b) は、受動部品 3を端面側から見た正面図である。図 4は、光変調器 1を示す側面図である。図 2の光変調器用部品 2は、変調用基板 4、支持基体 1 6および両者を接着する低誘電率層 1 7を備えている。変調用基板 4では、端面 4 a から端面 4 bへと向かって光導波路 6が延ぴている。入射側端面 4 aには、光導波路の入射側端面 1 5 G、 1 5 Hが形成されており、露出している。また、部品 2の出射側端面 4 b側には、光導波路の各分岐部 6 c、 6 の端面1 5 、 1 5 B、 1 5 C、 1 5 Dが露出している。図 3 の受動部品 3は基板 8からなつている。基板 8の表面惻には尤専波路 6 d、 6 eが形成されている。基板 8の接合面 8 aには光導波路の端面 1 6 A、 1 6 B、 1 6 C、 1 6 Dが形成されており、基板 8の末端面 8 bには反射材 7が形成されている。

これらの光変調器用部品と受動部品とを接合することで、図 1 の光変調器 1を作製する。例えば、図 4に示すように、光変調器用部品 2の基板 4の接合面 4 bおよび支持基体 1 6の接合面を、受動部品 3の基板 8 の接合面 8 aに対して、接着層 1 9を介して接着できる。

この結果、図 1に示すように、光変調器用部品側の光導波路と受動部品側の光導波路とが光学的に接合され、光導波路 6が形成される。本例では、光導波路 6の端部 6 aから入射した光は、分岐点で分岐し、分岐部 6 b、 6 cを通過する。次いで、端部 6 dを通過し、反射材 7で反射され、端部 6 e、分岐部 6 f 、 6 g、出射部 6 hを通過して端面 4 aから出射する。分岐部 6 c、 6 f において、伝搬光に電圧を印加し、変調する。

本例では、電極はいわゆる C P W型の電極配置をとつているが、本発明は C P W型光変調器には限定されず、種々の形態の光変調器に対して適用できる。本発明は、例えば、いわゆる A C P S型の光変調器や、独立変調型の光変調器に対して、適用可能である。

図 1の光変調器では、 9、 1 1は接地電極であり、 1 0は信号電極である。本例では、接地電極 9、 1 1 と信号電極 1 0との間の各ギャップにおいて光導波路 6に電圧を印加する。

内側の接地電極 9は、図示しないフィードスルーに接続される給電部

9 a と、主部と略平行に伸びる 1列の電極部 9 bとを備えている。外側の接地電極 1 1は、光導波路をまたぐ接続部 l i b、および分岐部 6 c、

6 f と平行に伸びる電極部 1 1 a、 1 1 cを備えている。信号電極 1 0 は、一対の給電部 1 0 a、各給電部 1 0 aから各分岐部 6 c、 ϋ t と平行に伸びる電極部 1 0 b、各電極部 1 0 bを接続する接続部 1 0 cを備えている。

図 5、図 6は、いわゆる S S B変調器に対して本発明を適用した例を示すものである。図 5は、光変調器 2 1を示す平面図であり、図 6は、本発明に係る光変調器用部品 2 2を示す平面図である。

図 6の光変調器用部品 2 2は、変調用基板 2 4、支持基体 1 6および両者を接着する低誘電率層 1 7を備えている。変調用基板 2 4では、端面 2 4 aから端面 2 4 bへと向かって光導波路 2 6が延びている。部品 2 2の端面 2 4 aには、光導波路の端面 1 5 G、 1 5 Hが形成されており、露出している。また、部品 2 2の反対側の端面 2 4 b側には、光導波路の端面 1 5 E、 1 5 Fが露出している。端面 2 4 a側から見て、第一次の分岐部 2 6 c、第二次の分岐部 2 6 d、. 第一次の分岐部 2 6 eが順次形成されている。

図 5の受動部品 2 3 A、 2 3 Bは、基板 2 8からなつている。受動部品 2 3 Aでは、基板 2 8上に入射部 2 6 a、第一次の分岐部 2 6 bが形成されている。受動部品 2 3 Bでは、基板 2 8上に出射部 2 6 g、第一次の分岐部 2 6 f が形成されている。相互作用部 5内において、適当な接地電極、信号電極から所定の信号電圧を印加し、分岐部 2 6 d内を伝搬する光を変調する。

光変調器用部品 2 2の両端面にそれぞれ受動部品 2 3 A、 2 3 Bを接合することで、図 5の光変調器 2 1を作製する。例えば、図 4に示すように、光変調器用部品 2 2の基板 2 4の接合面 2 4 a、 2 4 bおよび支持基体 1 6の接合面を、受動部品 2 3 A、 2 3 Bの基板 2 8の接合面 2 8 aに対して、接着層 1 9を介して接着できる。

本例では、光導波路 2 6の端部 2 6 aから入射した光は、分岐点で分岐し、第一次の分岐部 2 6 b 、 2 6 cを通過し、再ひ: ¾、 j¾ し、弟—^の分岐部 2 6 dに入射する。そして、分岐部 2 6 d内で変調が加えられる。次いで、分岐部 2 6 dの光は合波され、第一次の分岐部 2 6 e 、 2 6 f を通過し、更に合波され、出射部 2 6 gを通過して変調器外と出射する。

前述の各例においては、光変調器用部品の変調用基板の接合面に、光導波路の各分岐部の各端面が露出していた。このように、光導波路の分岐部の端面を接合面に露出させることが好ましい。しかし、変調用基板の接合面に露出させるのは、光導波路の分岐部の端面には限定されない。図 7、図 8は、いわゆる C S R Z変調器に対して本発明を適用した例を示す。図 7は、光変調器 3 1を示す平面図であり、図 8は、本発明に係る光変調器用部品 3 2を示す平面図である。

図 8の光変調器用部品 3 2は、変調用基板 3 4、支持基体 1 6および両者を接着する低誘電率層 1 7を備えている。変調用基板 3 4では、端面 3 4 aから接合面 3 4 bへと向かって光導波路 3 6が延びている。部品 3 2の端面 3 4 aには、光導波路の端面 1 5 G、 1 5 Hが形成されており、露出している。また、部品 3 2の反対側の端面 3 4 b側には、光導波路の端面 1 5 E、 1 5 Fが露出している。

図 7の受動部品 3 3は基板 3 8からなつている。基板 3 8上には接続部 3 6 f および反射部 3 6 gが形成されている。また部品 3 3の末端面には反射材 7が形成されている。

光変調器用部品 3 2の端面 3 4 bに受動部品 3 3を接合することで、図 7の光変調器 3 1を作製する。例えば、図 4に示すように、光変調器用部品 3 2の基板 3 4の接合面 3 4 bおよび支持基体 1 6,の接合面を、受動部品 3 3の基板 3 8の接合面 3 8 aに対して、接着層 1 9を介して接着できる。本例では、光導波路 3 6の端部 3 6 aから入射した光は、分吸??、力、岐し、分岐部 3 6 bを通過し、分岐部 3 6 cで変調が加えられる。次いで、分岐部 3 6 dの光は合波され、導波部 3 6 e、 3 6 f 、反射部 3 6 gを通過し、反射材 7で反射される。次いで、反射部 3 6 g、導波部 3 6 f 、 3 6 eを通過し、分岐し、変調部 3 6 cで所定の変調を受ける。次いで、分岐部 3 6 bを通過し、合波し、導波部 3 6 aから出射する。以下、本発明を、光ファイバ一伝搬光の接続用部品と高周波変調用部品との組み合わせに対して適用した実施例について述べる。図 9〜図 1 2はこの実施形態に係るものである。

図 9、図 1 0は、図 5、図 6 と同じく、 S S B変調器に対して本発明を適用した例を示すものである。

図 9は、光変調器 4 1を示す平面図であり、図 1 0は、本発明に係る光変調器 4 1を示す平面図である。

光変調器用部品 4 2は、変調用基板 4 4、支持基体 1 6および両者を接着する低誘電率層 1 7を備えている。変調用基板 4 4では、端面 4 4 aから端面 4 4 bへと向かって光導波路 2 6 dが延びている。部品 4 2 の端面 4 4 aには、光導波路の端面 5 5が形成されており、露出している。また、部品 4 2の反対側の端面 4 4 b側には、光導波路の端面 5 6 が露出している。端面 4 4 aと 4 4 bとの間には、第二次の分岐部 2 6 dが例えば合計 4列形成されている。

図 9の接続部品 4 3 A、 4 3 Bは、それぞれ、基板 4 8からなつている。光入射側の接続部品 4 3 Aでは、基板 4 8上に入射部 2 6 a、第一次の分岐部 2 6 b、 2 6 c、第二次の分岐部の末端が形成されている。光出射側の接続部品 4 3 Bでは、基板 4 8上に出射部 2 6 g、第一次の分岐部 2 6' e、 2 6 f および第二次の分岐部の末端が形成されている。光変調器用部品 4 2の両端面にそれぞれ接続部品 4 3 A、 4 3 Bを接合することで、図 1 0の光変調器 4 1を作製する。 1タ i」え、兀'^：調研 Ή 部品 4 2の基板 4 4の接合面 4 4 a、 4 4 bおよび支持基体 1 6の接合面を、各接続部品 4 3 A、 4 3 Bの基板 4 8の接合面 4 8 bに対して、図示しない接着層を介して接着できる。

本例では、光ファイバ一伝搬光は、矢印 Aのように、光導波路 2 6の端部 2 6 aから入射し、分波部 3 9 Aで分岐し、第一次の分岐部 2 6 b、 2 6 cを通過し、再ぴ分波部 3 9 Bで分岐し、第二次の分岐部 2 6 dに入射する。そして、分岐部 2 6 d内で変調が加えられる。次いで、分岐部.2 6 dの光は合波部 4 0 Bで合波され、第一次の分岐部 2 6 eを通過し、更に合波部 4 0 Aで合波され、出射部 2 6 gを通過し、矢印 Bのように変調器外と出射する。

ただし、本例では、矢印 Aの入射光、矢印 Bの出射光は、いずれも、光ファイバ一伝搬光となる。

また、光入射部、光出射部ともに、光ファイバ一を直接接続部品 4 3 A、 4 3 Bへとビッグティル接続することができる。あるいは、光ファィバーをレンズ結合を通して各接続部品の光導波路へと結合することができる。いずれも、光ファイバ一伝搬光が接続部品に対して接続されてレヽる。

図 1 1、図 1 2は、いわゆる C S R Z変調器に対して本発明を適用した例を示す。図 1 1は、光変調器 5 1を示す平面図であり、図 1 2は、光変調器 5 1を示す側面図である。

光変調器用部品 5 2は、変調用基板 5 4、支持基体 1 6および両者を接着する低誘電率層 1 7を備えている。変調用基板 5 4では、接合面 5 4 aから端面 5 4 bへと向かって光導波路 3 6が延ぴている。具体的には、 4列の第一次の分岐部 3 6 c、 3 6 d、合波部 4 0 A、分波部 3 9 B、導波部 3 6 e、 3 6 f 、反射部 3 6 gが設けられている。部品 5 2 ■ 4

11

の接合面 5 4 aには、光導波路の端面 5 5が形成されており、 mしいる。部品 5 2の端面 5 4 bには反射材 7が形成されている。

接続用部品 5 3は基板 5 8からなつている。基板 5 8上には、入射部 3 6 a、出射部 3 6 h、分岐部 3 9 A、合波部 4 0 Bおよび第一次の分岐部 3 6 bが形成されている。

光変調器用部品 5 2の接合面 5 4 aに接続用部品 5 3を接合することで、光変調器 5 1を作製する。例えば、図 1 2に示すように、光変調器用部品 5 2の基板 5 4の接合面 5 4 aおよび支持基体 1 6の接合面を、接続用部品 5 3の基板 5 8の接合面 5 8 bに対して、図示しない接着層を介して接着できる。

本例では、光導波路 3 6の入射部 3 6 aから入射した光は、分波部 3 9 Aで分岐し、分岐部 3 6 bを通過し、分岐部 3 6 cで変調が加えられる。次いで、分岐部 3 6 dの光は合波部 4 0 Aで合波され、導波部 3 6 e、 3 6 f 、反射部 3 6 gを通過し、反射材 7で反射される。次いで、反射部 3 6 g、導波部 3 6 eを通過し、分波部 3 9 Bで分岐し、変調部

3 6 cで所定の変調を受ける。次いで、分岐部 3 6 bを通過し、合波部

4 0 Bで合波し、出射部 3 6 hから出射する。

光変調用基板、あるいは接続用基板の中には、バイアス点を移動するために、位相調整用の電極を設けることができる。位相調整用の電極とは、 d cバイアス点を調整するために駆動する電極のことである。この駆動電圧の周波数は、例えば lKHz〜 400MHzである。

また、光導波路には、前述した各例のように、合波部、分波部を設けることができる。この場合には、合波部、分波部は、光変調用基板に設けても良く、接続用基板に設けても良い。合波部、' 分波部を接続用基板に設けた場合には、接続用基板の方が厚いので、伝搬光をシングルモード化しゃすいという利点がある。 JP2008/052604

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光導波路は、変調用基板、受動部品用基板、接続一力土 LHJ に直接形成されたリッジ型の光導波路であってよく、各基板の一方の主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また各基板の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体的には、光導波路が、基板表面から突出するリッジ型光導波路であつてよい。リッジ型の光導波路は、レーザー加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高屈折率膜を基板上に形成し、この高屈折率膜を機械加工やレーザーアブレーション加工することによって、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相ェピタキシャル法によって形成できる。

上記の各例では、電極は変調用基板の表面に設けられているが、変調用基板の表面に直接形成されていてよく、低誘電率層ないしバッファ層の上に形成されていてよい。低誘電率層は、酸化シリコン、弗化マグネシゥム、窒化珪素、及びアルミナなどの公知の材料を使用することができる。ここで言う低誘電率層とは、基板本体を構成する材質の誘電率よりも低い誘電率を有する材料からなる層を言う。

変調用基板、受動部品用基板、接続用基板を構成する材料は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム一タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、 K T P、 G a A s及ぴ水晶などを例示することができる。

支持基体の材質は、上記した強誘電性の電気光学材料に加えて、更に石英ガラス等のガラスであってもよい。また、好適な実施形態においては、変調用基板と:^勤部 ΰ¾ W ^ たは接続用基板）とが同種の材質からなる。ここで、同種の材質とは、材質の基本組成が同じであればよく、ド一プ成分の有無は問わない。このように同種の材質からなる光変調基板と受動部品用基板（または接続用基板）とを接合することは、異種材料からなる異種機能部品の接合を前提とする特開 2 0 0 5— 1 7 3 1 6 2からは、不自然であり、想定できないと考えられる。

変調用基板と支持基体とを接着する接着剤は、変調用基板よりも低誘電率である材料からなる。その具体例は、前記の条件を満足する限り特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ァロンセラミックス c (商品名、東亜合成社製）（熱膨張係数 1

3 X 1 0 — ⁶ / Κ ) を例示できる。

変調用基板と受動部品用基板（または接続用基板）とを接合する方法は特に限定されず、以下を例示できる。変調用基板と受動部品用基板（または接続用基板）を接合するためには、サブミクロンの精度で可動できる光学調芯機を用いて実施することができる。変調器基板と受動部品基板（または接続用基板）は、光学調芯機の専用冶具にそれぞれ固定する。最初に、変調器基板上の光導波路 3 6 aと光ファイバの光軸を光導波路 3 6 eから出射する光パワーが最大になる位置に調芯する。次に、受動部品用基板（または接続用基板）の光導波路 3 6 f と変調用基板の光導波路 3 6 eを調芯する。その後、 U V硬化樹脂を使用して双方を接合する。

なお、チップ間のあおり調整は、調芯機の専用冶具の組み付け精度で調整しなくともよいが、高精度を要求する場合には調芯機のあおり調芯にて調整することもできる。変調用基板と受動部品用基板（または接続用基板）の接合面、およぴ光ファイバとの接合面には、ャトイ構造を設 2604

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けてもよい。この場合には、環境温度の変化によつ Tc m '^: ^: 制することが可能となる。このャトイ構造は、たとえば、特開

2004-245991に記載されている。

特に、変調用基板と受動部品用基板とを接着する場合には、接着剤は特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ァロンセラミックス C (商品名、東亜合成社製）（熱膨張係数

1 3 X 1 0 — ⁶ / K ) を例示できる。

上記した各例では、振幅変調器に発明を適用した場合について述べた力光導波路配置が異なる位相変調器に対しても本発明を適用できる。好適な実施形態においては、良好な反射減衰を確保するために、変調用基板の接合面 4 b 、 2 4 a 、 2 4 b 、 3 4 bが、分岐部における伝搬光の進行方向に垂直な平面 Lに対して傾斜している（図 1〜図 1 2参照）。この傾斜角度 Θは特に限定されないが、光導波路のスポットサイズ直径が 10 ミクロンの場合、 1° 以上が好ましく、また、 30° 以下が好ましい。但し、好適な Θは接続する光導波路のスポットサイズに依存するため、スポットサイズが大きければ好適な 0はこれより小さくなり、反対にスポットサイズが小さい場合は、好適な Θはこれより大きくなる可能性がある。

図 1、図 2では、チップの幅方向に傾斜角度を設けているが、チップの厚み方向に傾斜角度を設けることもできる。

また、端面に反射防止コートを用いることでも反射減衰を向上することができるため、良好な反射減衰量を確保しつつ、 Θを 0° にすることも可能である。

好適な実施形態においては、例えば図 4、図 1 0、図 1 2に示すように、受動部品用基板 8 (または接続用基板） ί 変調用基板 3、低誘電率層 1 7および支持基体 1 6と接合されている。この実施形態によれば、 52604

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光変調器の全体を薄板加工する場合と比べて、薄板力 u丄 -9 O mm ^ 著しく削減できるので、生産コストをよりいっそう低減することが可能となる。

こうした観点からは、変調用基板の厚さ T (図 2 (b), 図 1 0、図 1 2参照）は、 20 μ m以下であることが好ましく、以下であることが更に好ましい。また、受動部品用基板の厚さ V (図 3 (b )、図 1 0、図 1 2参照）は、 1 0 ◦ μ m以上であることが好ましく、 2 0 0 μ m以上であることが更に好ましい。支持基体の厚さ P (図 2 (b)、図 1 0、図 1 2参照）は特に限定されないが、部品の取り扱いという観点からは、 1 0 0 m以上が好ましく、 5 0 0 m以上が更に好ましい。また、変調用基板上、受動部品側基板上、接続用基板上の各光導波路がチタン内拡散光導波路である場合には、光導波路を形成するためのチタン膜の厚さを、変調用基板側において相対的に小さくし、相互作用部における光の閉じ込めを弱くしてシングルモード化することができる。これによつて光消光比が向上する。更に、光導波路を形成するためのチタン膜の厚さを、受動部品側基板（または接続用基板）において相対的に大きくし、光導波路の曲がり部における光の閉じ込めを強くして、曲がり部からの光の放射による損失を低減することができる。

実施例

図 1、図 4に示す光変調器 1を製造した。

具体的には、 Xカツトした 3ィンチウェハ（L i N b O 3単結晶）を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィ一法とによって、ゥェハの表面にマッハツェンダー型の光導波路を形成した。光導波路のサ

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ィズは、例えば l Ze で Ι Ο μ πιとできる。次いで、メツキプロセスにより、信号電極 1 0および接地電極 9、 1 1を形成した。 2604

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次に、研磨定盤に研磨ダミー基板を固定し、その上調 ¾5川 _W 本体を、電極面を下向きにして貼り付けた。次に、横型研磨、ラップおょぴポリツシング（CMP) にて 7.5 μ m厚みまで変調器用基板 4を薄型加工した。次いで、平板状の支持基板 1 6上に基板 4を固定した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚 δθ πιとした。光導波路の端面 (光ファイバ一への接続部）を端面研磨し、ダイシングにてウェハを切断し、各チップを得た。チップの幅を 2mmとし、デバイスの全厚さを 0.5mniとした。

RF変調基板の接合部での反射戻り光を抑制するため、端面に角度 6° の傾斜を設けた。チップ接合面には端面斜め研磨加工を行い、その後 AR コート膜 7を蒸着により形成した。

—方、 Xカツトした 3ィンチウェハ（L i N b O ₃単結晶）を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィ一法とによって、ウェハの表面にマツハッェンダー型の光導波路を形成した。光導波路のサイズは、

2

例えば lZe で Ι Ο μπιとできる。次いで、ウェハを加工し、受動部品を得た。この受動部品の幅を 2mmとし、全厚さを 0.5mniとした。受動部品の接合面には角度 6° の傾斜を設けた。そして、接合面に ARコートを施した。光導波路の導波光を観察する事で両基板のァラインメントを行い、紫外線硬化型樹脂を用いて接合し、図 1、図 4の変調器を得た。信号電極と接地電極とのギャップは 21.5μ mとした。電極の厚みを 20 mとした。各湾曲部の曲率半径は 1 5 mmとし、折り返し部分の全角を 1 0° とした。

接合した光導波路のチップ接合部での過剰損失を測定したところ、

0.2dBであった。また、入射光の反射減衰量も十分に確保されており、光源に影響がない事を確認した。 RF変調部 5に形成した RF電極 9、 1 0、 1 1の高周波特性をネットワークアナライザを用いて測定したところ、

S21の- 6dB帯域として 25GHz以上が確保されており、 40Gb/s変調が可能で 8 052604

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ある事も確認した。

本発明の特定の実施形態を説明してきたけれども、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の範囲から離れることなく、種々の変更や改変を行いながら実施できる。

Claims

請求の範囲

1 . 電気光学材料からなる変調用基板、この基板に設けられており、少なくとも一対の分岐部を備えている光導波路、および前記各分岐部に対して電圧を印加し、前記分岐部を伝搬する光を変調する高周波相互作用部を備えている光変調器.用部品であって、

前記変調用基板の接合面に前記光導波路の複数の端面が存在していることを特徴とする、光変調器用部品。

2 . 支持基体、およびこの支持基体と前記変調用基板とを接着する接着層を備えていることを特徴とする、請求項 1記載の光変調器用部品。

3 . 前記高周波相互作用部が、前記分岐部に対して前記電圧を印加するための信号電極おょぴ接地電極を備えていることを特徴とする、請求項 1または 2記載の光変調器用部品。

4 . 前記変調用基板の前記接合面が、前記分岐部における前記伝搬光の進行方向に垂直な平面に対して傾斜していることを特徴とする、請求項 1〜 3のいずれか一つの請求項に記載の光変調器用部品。

5 . 請求項 1〜 4のいずれか一つの請求項に記載の光変調器用部品および受動部品を備えており、前記受動部品が、電気光学材料からなる受動部品用基板、およびこの受動部品用基板に形成されており、前記光導波路の前記各端面とそれぞれ接続する光導波路を備えており、前記光変調器用基板と前記受動部品用基板とが接合されていることを特徴とす、光変 HJS器。 19

6 . 前記変調用基板と前記受動部品用基板とが同種の材質からなることを特徴とする、請求項 5記載の光変調器。

7 . 前記受動部品の前記光導波路が折り返し部を備えていることを特徴とする、請求項 5または 6記載の光変調器。

8 . 前記受動部品用基板が前記変調用基板、前記接着層および前記支持基体と接合されていることを特徴とする、請求項 5〜 7のいずれか一つの請求項に記載の光変調器。

9 . 請求項 1〜 4のいずれか一つの請求項に記載の光変調器用部品およぴ光ファイバー伝搬光の接続部品を備えており、前記接続部品が、電気光学材料からなる接続部品用基板、およびこの接続部品用基板に形成されており、前記光導波路の前記各端面とそれぞれ接続する光導波路 • を備えており、前記光変調器用基板と前記接続部品用基板とが接合されていることを特徴とする、光変調器。

1 0 . 前記変調用基板と前記接続部品用基板とが同種の材質からなることを特徴とする、請求項 9記載の光変調器。

1 1 . 前記接続部品用基板が、前記変調用基板、前記接着層および前記支持基体と接合されていることを特徴とする、請求項 9または 1 0 記載の光変調器。

1 2 . 前記接続部品の前記光導波路が合波部または分波部を有することを特 ί敷とする、請求項 9〜 1 1のいずれか一つの ^ "ノル変周。