WO2022202225A1 - 光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置 - Google Patents

光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置 Download PDF

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宏佑 岡橋
優 片岡
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住友大阪セメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to optical waveguide devices, optical modulators, optical modulation modules, and optical transmitters.
  • an optical modulator incorporating an optical modulator as an optical waveguide element composed of an optical waveguide formed on a substrate and a control electrode for controlling a light wave propagating through the optical waveguide.
  • an optical modulation element using LiNbO 3 which has an electro-optical effect, as a substrate can achieve broadband optical modulation characteristics with little loss of light, and is therefore used as a backbone for high-speed and large-capacity applications. It is widely used in optical fiber communication systems in optical transmission networks and metro networks.
  • a rib-type optical waveguide or ridge-type optical waveguide formed on the surface of a thin LN substrate for example, thickness of 20 ⁇ m or less
  • An optical modulator using an optical waveguide is being put to practical use (for example, Patent Document 1).
  • a rib-type optical waveguide or a ridge-type optical waveguide is a convex optical waveguide configured by forming a belt-like convex portion on the thinned LN substrate. This enhances the interaction between the guided light propagating in the convex waveguide and the signal electric field generated in the substrate by the control electrode (that is, the electric field efficiency is enhanced).
  • such a convex optical waveguide can generally have a narrower waveguide width than a planar waveguide formed by diffusing a metal (eg, titanium (Ti)) on the substrate plane. Therefore, in an optical waveguide device using a convex optical waveguide, the electric field efficiency can be further improved by narrowing the distance between the control electrodes formed by sandwiching the convex optical waveguide in the substrate plane to several micrometers or less. , miniaturization, broadband, and power saving of the optical waveguide element are realized.
  • a metal eg, titanium (Ti)
  • One of the problems with such an optical waveguide element is that as a result of the narrowing of the distance between the control electrodes as described above, the two control electrodes are more likely to be separated from each other by, for example, foreign matter mixed in the housing containing the optical waveguide element, compared to the conventional art. It is conceivable that an electrical bridge is likely to be formed between them, and malfunction or failure may occur in the optical waveguide device.
  • Patent Document 2 discloses a film having a thickness of 0.1 to 5 ⁇ m so as to cover a signal electrode formed on a ridge type optical waveguide. , for example forming a dielectric layer of polyimide.
  • the thickness of the dielectric layer formed is as thin as several ⁇ m.
  • the electrostatic capacitance between the signal electrodes may change, and the electrical characteristics and modulation characteristics of the optical modulation element may change.
  • the dielectric layer thicker to reduce the characteristic fluctuation due to the presence of metal foreign matter.
  • the capacitance between the signal electrodes increases with the thickness of the dielectric layer, and the speed of the electrical signal propagating through the signal electrode and the speed of the light wave propagating through the ridge-type optical waveguide match ( In this case, it becomes difficult to achieve so-called velocity matching, reduction of dielectric loss, etc., and the degree of freedom in electrode design is restricted.
  • a substrate an optical waveguide formed on the substrate, an electrode for controlling a light wave propagating in the optical waveguide, and a and a first insulating layer, wherein the first insulating layer is an optical waveguide element whose height from the surface of the substrate is higher than the height of the two electrodes.
  • the two electrodes are arranged at positions sandwiching the optical waveguide in the plane of the substrate.
  • the distance between the two electrodes is 15 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first insulating layer from the surface of the substrate is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the difference between the height of the first insulating layer and the height of the two electrodes from the surface of the substrate is 5 ⁇ m or less.
  • the first insulating layer is resin.
  • a second insulating layer covering a plurality of electrodes different from the two electrodes formed on the substrate there is provided.
  • the optical waveguide includes two Mach-Zehnder optical waveguides each including two parallel waveguides, and the plurality of electrodes covered by the second insulating layer is the Mach-Zehnder optical waveguide. It constitutes a bias electrode that is used to adjust the bias point of the wave path.
  • the second insulating layer is formed as separate and separate insulating layers covering the respective bias electrodes of a Mach-Zehnder optical waveguide.
  • the second insulating layer is resin.
  • Another aspect of the present invention includes any one of the optical waveguide elements described above, which is an optical modulation element that modulates light, a housing that accommodates the optical waveguide element, and an optical fiber that inputs light to the optical waveguide element. and an optical fiber that guides the light output from the optical waveguide element to the outside of the housing.
  • Another aspect of the present invention includes any one of the optical waveguide elements described above, which is an optical modulation element that modulates light, a housing that accommodates the optical waveguide element, and an optical fiber that inputs light to the optical waveguide element.
  • An optical modulation module comprising: an optical fiber for guiding light output from said optical waveguide element to the outside of said housing; and a drive circuit for driving said optical waveguide element.
  • Another aspect of the present invention is an optical transmitter comprising the above optical modulator or the above optical modulation module, and an electronic circuit that generates an electrical signal for causing the optical waveguide element to perform a modulating operation. It should be noted that this specification includes all the contents of Japanese Patent Application/Japanese Patent Application No. 2021-050410 filed on March 24, 2021.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical modulator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a II-II cross-sectional view of the optical modulation element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical modulator shown in FIG. 1 taken along line III-III.
  • FIG. 4 is a IV-IV cross-sectional view of the optical modulator shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical modulator according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical modulator according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a working electrode of a light modulation element according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the bias electrode of the light modulation element according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical modulator according to a first modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical modulator according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of an optical modulator according to the third embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an optical modulation module according to the fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an optical transmitter according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100, which is an optical waveguide element according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical modulation element 100 is composed of an optical waveguide 104 (thick dotted line in the drawing) formed on a substrate 102 .
  • the substrate 102 is, for example, an X-cut LN substrate having an electro-optical effect, which is processed to a thickness of 20 ⁇ m or less (for example, 2 ⁇ m) and thinned.
  • the optical waveguide 104 is a convex optical waveguide (for example, a rib-type optical waveguide or a ridge-type optical waveguide) composed of a convex portion extending in a strip shape formed on the surface of the thinned substrate 102 .
  • the substrate 102 is rectangular, for example, and has two left and right sides 106a and 106b extending in the vertical direction and facing each other, and upper and lower sides 106c and 106d extending in the left and right direction and facing each other.
  • the input light (the arrow pointing to the right in the drawing) that has entered the input waveguide 107 of the optical waveguide 104 at the lower side of the left side 106a of the substrate 102 in the drawing is returned to the two
  • the light is branched and QPSK-modulated by two nested Mach-Zehnder optical waveguides 108a and 108b.
  • the two QPSK-modulated lights are output from the upper side of the side 106a of the substrate 102 in the figure via output waveguides 126a and 126b at the left end in the figure (two arrows pointing leftward in the figure).
  • these two output lights are polarization-combined by, for example, a polarization synthesizer, combined into one light beam, and transmitted to a transmission optical fiber as a DP-QPSK-modulated optical signal.
  • the nested Mach-Zehnder optical waveguide 108a includes two Mach-Zehnder optical waveguides 110a and 110b.
  • Nested Mach-Zehnder optical waveguide 108b also includes two Mach-Zehnder optical waveguides 110c and 110d.
  • the Mach-Zehnder optical waveguides 110a and 110b each have two parallel waveguides 112a, 112b and 112c, 112d. Also, the Mach-Zehnder optical waveguides 110c and 110d each have two parallel waveguides 112e, 112f and 112g, 112h.
  • the high-frequency electric signal means an electric signal whose main component is, for example, a frequency of 10 kHz or more.
  • the two parallel waveguides 112g and 112h of Mach-Zehnder optical waveguide 110d and between the two parallel waveguides 112e and 112f of Mach-Zehnder optical waveguide 110c and the two parallel waveguides 112g and 112h of Mach-Zehnder optical waveguide 110d. and signal electrodes 114-1c and 114-1d to which high-frequency electric signals for modulation are input are arranged respectively.
  • the signal electrode 114-1a constitutes a coplanar transmission line together with the ground electrodes 114-2a and 114-2b facing each other across the parallel waveguides 112a and 112b.
  • a coplanar transmission line is configured together with ground electrodes 114-2c and 114-2d that face each other across 112d.
  • the signal electrode 114-1c constitutes a coplanar transmission line together with the ground electrodes 114-2e and 114-2f facing each other across the parallel waveguides 112e and 112f.
  • a coplanar transmission line is formed together with ground electrodes 114-2g and 114-2h facing each other with 112h interposed therebetween.
  • the nested Mach-Zehnder optical waveguides 108a and 108b are also collectively referred to as the nested Mach-Zehnder optical waveguide 108.
  • the Mach-Zehnder optical waveguides 110a, 110b, 110c, and 110d are collectively referred to as the Mach-Zehnder optical waveguide 110.
  • FIG. The parallel waveguides 112 a , 112 b , 112 c , 112 d , 112 e , 112 f , 112 g and 112 h are also collectively referred to as parallel waveguides 112 .
  • the signal electrodes 114-1a, 114-1b, 114-1c, and 114-1d are collectively referred to as the signal electrode 114-1.
  • the ground electrodes 114-2a, 114-2b, 114-2c, 114-2d, 114-2e, 114-2f, 114-2g, and 114-2h are collectively referred to as the ground electrode 114-2.
  • the signal electrode 114-1 and the ground electrode 114-2 are collectively referred to as the working electrode 114.
  • Signal electrode 114 - 1 and ground electrode 114 - 2 which are working electrodes 114 , control light waves propagating through optical waveguide 104 .
  • a signal electrode 114-1 and a ground electrode 114-2, which are working electrodes 114, are two adjacent electrodes sandwiching the parallel waveguide 112 of the optical waveguide 104 in the plane of the substrate 102.
  • each of the signal electrode 114-1 and the ground electrode 114-2 which are the working electrodes 114, is a two-stage electrode, and is configured to become thicker stepwise as the distance from the parallel waveguide 112 sandwiched by them increases.
  • the illustrated right end portions of the signal electrodes 114-1a, 114-1b, 114-1c and 114-1d are connected to the signal wiring electrodes 118-1a, 118-1b, 118-1c and 118-1d, respectively.
  • Left ends of the signal electrodes 114-1a, 114-1b, 114-1c, and 114-1d are connected to signal wiring electrodes 118-1e, 118-1f, 118-1g, and 118-1h, respectively.
  • Ground wiring electrodes 118-2a, 118-2b, 118-2c, 118-2d, 118-2e, 118-2f, 118-2g and 118-2h are ground wiring electrodes 118-2i and 118- 2j, 118-2k, 118-2m, 118-2n, 118-2p, 118-2q, 118-2r.
  • the signal wiring electrodes 118-1a, 118-1b, 118-1c, 118-1d are connected to the ground wiring electrodes 118-2a, 118-2b, 118-2c, 118-1 that are adjacent to these signal wiring electrodes, respectively.
  • 2d, 118-2e, 118-2f, 118-2g, and 118-2h constitute a coplanar transmission line.
  • signal wiring electrodes 118-1e, 118-1f, 118-1g, 118-1h are ground wiring electrodes 118-2i, 118-2j, 118-2k, 118 adjacent to each of these signal wiring electrodes.
  • -2m, 118-2n, 118-2p, 118-2q, and 118-2r constitute a coplanar transmission line.
  • the signal wiring electrodes 118-1e, 118-1f, 118-1g, and 118-1h extending to the lower side 106d of the substrate 102 are connected by terminating resistors (not shown) having a predetermined impedance outside the substrate 102. terminated.
  • the high-frequency electrical signals input from the signal wiring electrodes 118-1a, 118-1b, 118-1c, and 118-1d extending to the side 106b on the right side of the substrate 102 in the figure become traveling waves, and the signal electrodes 114 -1a, 114-1b, 114-1c, 114-1d and modulates the light waves propagating through the Mach-Zehnder optical waveguides 110a, 110b, 110c, 110d, respectively.
  • the signal wiring electrodes 118-1a, 118-1b, 118-1c, 118-1d, 118-1e, 118-1f, 118-1g, and 118-1h are collectively referred to as the signal wiring electrode 118-1. do.
  • ground wiring electrodes 118-2a, 118-2b, 118-2c, 118-2d, 118-2e, 118-2f, 118-2g, 118-2h, 118-2i, 118-2j, 118-2k, 118 -2m, 118-2n, 118-2p, 118-2q, and 118-2r are collectively referred to as ground wiring electrode 118-2.
  • signal wiring electrode 118-1 and the ground wiring electrode 118-2 are collectively referred to as the wiring electrode 118.
  • bias electrodes 130a, 130b, 130c, 130d for adjusting the bias points of the Mach-Zehnder optical waveguides 110a, 110b, 110c, 110d, and the bias points of the nested Mach-Zehnder optical waveguides 108a, 108b.
  • Bias electrodes 130e and 130f are provided for adjusting .
  • the bias electrodes 130 a , 130 b , 130 c , 130 d , 130 e and 130 f are hereinafter collectively referred to as the bias electrode 130 .
  • First insulating layers 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g and 120h are provided between the signal electrode 114-1 and the ground electrode 114-2, respectively.
  • the first insulating layers 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h are collectively referred to as the first insulating layer 120 as well.
  • Each of the first insulating layers 120 extends rightward in the drawing along the adjacent working electrode 114 and the wiring electrode 118 to the side 106b of the substrate 102, and extends leftward and downward in the drawing to the side 106b of the substrate 102. It extends to side 106d.
  • the first insulating layer 120 has a height from the surface of the substrate 102 that is higher than the height of the signal electrode 114-1 and the ground electrode 114-2, which are the two working electrodes 114 sandwiching the first insulating layer 120. high.
  • the first insulating layer 120 is such that the height from the surface of the substrate 102 is the height of the two wiring electrodes 118 sandwiching the first insulating layer 120, the signal wiring electrode 118-1 and the ground wiring electrode 118-2. higher than
  • the first insulating layer 120 is made of resin, which is a dielectric, for example. Such resins may be thermoplastic or thermosetting resins.
  • the resin forming the first insulating layer 120 is a photoresist containing a coupling agent (cross-linking agent), which is a so-called photosensitive permanent film that is cured by a heat-induced cross-linking reaction.
  • cross-linking agent cross-linking agent
  • the first insulating layer 120 can be made of any resin such as polyamide resin, melamine resin, phenol resin, amino resin, epoxy resin, or the like.
  • FIG. 2 is an arrow view of the II-II cross section of the light modulation element 100 shown in FIG.
  • the back surface (lower surface in the figure) of the substrate 102 is supported and reinforced by a support plate 142 .
  • the support plate 142 is glass, for example.
  • Parallel waveguides 112a, 112b, 112c, and 112d are configured as convex optical waveguides by projections 144a, 144b, 144c, and 144d formed on the substrate 102, respectively, on the upper surface of the substrate 102 in the drawing.
  • the four dotted-line ellipses in the drawing schematically show light propagating through the parallel waveguides 112a, 112b, 112c, and 112d, which are convex optical waveguides.
  • a ground electrode 114-2a, a signal electrode 114-1a, and a ground electrode 114-2b are formed on the substrate 102 at positions sandwiching the parallel waveguides 112a and 112b in the plane of the substrate 102.
  • a ground electrode 114-2c, a signal electrode 114-1b, and a ground electrode 114-2d are formed at positions sandwiching the parallel waveguides 112c and 112d in the plane of the substrate 102.
  • FIG. A ground electrode 114-2e is formed on the right side of the ground electrode 114-2d.
  • the ground electrode 114-2a, the signal electrode 114-1a, the ground electrodes 114-2b, 114-2c, the signal electrode 114-1b, the ground electrodes 114-2d, and 114-2e are each connected to the first stage. It is a two-stage electrode composed of electrodes 150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150f, and 150g and second-stage electrodes 152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f, and 152g.
  • the second stage electrodes 152a, 152b, and 152c of the ground electrode 114-2a, the signal electrode 114-1a, and the ground electrode 114-2b, respectively, are arranged in the direction normal to the paper surface of FIG. It is formed by extending.
  • FIG. 3 is a diagram showing the connection between the signal electrode 114-1b and the signal wiring electrode 118-1b as an example, and is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • a signal wiring electrode 118-1b connected to the signal electrode 114-1b is formed by extending the second stage electrode 152e of the signal electrode 114-1b to the right in the drawing.
  • a first insulating layer 120a is arranged between a signal electrode 114-1a and a ground electrode 114-2a, which are two adjacent working electrodes 114 sandwiching a parallel waveguide 112a.
  • a first insulating layer 120b is arranged between a signal electrode 114-1a and a ground electrode 114-2b, which are two adjacent working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112b.
  • first Insulating layers 120c and 120d are provided between adjacent signal electrode 114-1b and ground electrode 114-2c sandwiching parallel waveguides 112c and 112d, respectively, and between signal electrode 114-1b and ground electrode 114-2d.
  • Each of the first insulating layers 120a, 120b, 120c, and 120d has a height measured from the surface of the substrate 102 (that is, the upper surface in the drawing) of two adjacent layers sandwiching each of these first insulating layers. It is higher than the height of the electrodes, signal electrode 114-1 and ground electrode 114-2.
  • the first insulating layers 120a, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h other than the first insulating layer 120b are similarly configured.
  • the first insulating layers disposed between two adjacent working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112, including the first insulating layers 120a, 120b, 120c, and 120d, are collectively referred to as the first insulating layer 120.
  • the first insulating layer 120 is formed between two adjacent working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112 and having a higher height than the working electrodes 114 and the wiring electrodes 118. It is Therefore, in the light modulation element 100, foreign matter falling toward these working electrodes 114 is blocked by the tall first insulating layer 120, and adheres between the two working electrodes 114 to form a bridge. is less likely to occur.
  • the first insulating layer 120 need not be in contact with the entire surfaces of two adjacent working electrodes 114 (signal electrode 114-1 and/or ground electrode 114-2). Therefore, the first insulating layer 120 does not significantly affect the capacitance between these two working electrodes 114 as compared to the conventional configuration described above.
  • the optical modulation element 100 fluctuations in electrical characteristics due to adhesion of foreign matter are prevented without adversely affecting the degree of freedom in the design of the working electrode 114, which requires consideration such as velocity matching between light waves and electrical signals and reduction of dielectric loss. can be prevented.
  • the effect of preventing adhesion of foreign matter to the working electrode 114 by the first insulating layer 120 as described above is great when the distance between two adjacent working electrodes 114 is 15 ⁇ m or less. This is because the size of a foreign substance present inside a housing (not shown) that accommodates the light modulation element 100 is generally several tens of micrometers or less.
  • the first insulating layer 120 is made of resin, the first insulating layer 120 has a thickness of about 10 ⁇ m ( height) can be easily formed. Furthermore, since such resins generally have a smaller Young's modulus than inorganic materials such as SiO 2 , the stress applied from the first insulating layer 120 to the working electrode 114 and the substrate 102 is reduced, ensuring high long-term reliability. can do.
  • the first insulating layer 120 is configured so as not to contact the second-stage electrodes 152 of the two adjacent working electrodes 114 . Therefore, for example, when the first insulating layer 120 is made of a resin or the like having dielectric properties, the electric lines of force formed between the two working electrodes 114 during operation are The first-stage electrodes 150 are denser than the second-stage electrodes 152 . Therefore, in the optical modulation element 100, the strength of the electric field applied from the working electrode 114 to the parallel waveguide 112 is higher than in the case where the first insulating layer 120 is not provided, and the electric field efficiency is improved. As a result, the driving voltage of the light modulation element 100 is reduced.
  • the formation of the first insulating layer 120 on the substrate 102 is, for example, when the first insulating layer 120 is composed of a photosensitive permanent film that is a photoresist as in the present embodiment, the photoresist is used.
  • the substrate 102 After coating (spin coating) the substrate 102 with a spinner, it can be formed by patterning using ultraviolet rays.
  • the height (that is, film thickness) of the first insulating layer 120 can be controlled by the rotational speed of the spinner.
  • the height of the first insulating layer 120 is desirably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less from the viewpoint of height controllability.
  • the step ⁇ T10 (see FIG. 2) between the first insulating layer 120 and the working electrode 114 is preferably in the range of 5 ⁇ m or less from the viewpoint of the height controllability of the first insulating layer 120 .
  • the lower limit of the step ⁇ T10 is, for example, the dielectric breakdown between the foreign matter adhering to the first insulating layer 120 and the working electrode 114, the capacitance fluctuation due to the foreign matter, and other electrical characteristics of the working electrode 114 caused by the foreign matter. It can be determined from the viewpoint of reducing the impact on
  • the bias electrode 130 in the case of an electrode to which a high-frequency electric signal does not propagate, for example, the bias electrode 130, by covering the whole with an insulating layer, electrical Variation in characteristics may be prevented. This is because the electrical characteristics of the bias electrodes 130, which do not propagate high-frequency electrical signals, are less susceptible to dielectric loss caused by the insulating layer covering them.
  • each bias electrode 130 is covered with an individual insulating layer separated from each other for each Mach-Zehnder optical waveguide 110 and each nested Mach-Zehnder optical waveguide 108 .
  • the bias electrodes 130a, 130b, 130c, and 130d for adjusting the bias points of the Mach-Zehnder optical waveguides 110a, 110b, 110c, and 110d are individually separated from each other as a whole. It is covered with a second insulating layer 122a, 122b, 122c, 122d.
  • Bias electrodes 130e and 130f for adjusting the respective bias points of nested Mach-Zehnder optical waveguides 108a and 108b are entirely covered with separate second insulating layers 122e and 122f, respectively. It is Here, the second insulating layers 122a, 122b, 122c, 122d, 122e, and 122f are collectively referred to as the second insulating layer 122 as well.
  • a ground electrode 132a is provided in the region on the substrate 102 where the bias electrode 130 is provided to separate the region of the nested Mach-Zehnder optical waveguide 108a and the region of the nested Mach-Zehnder optical waveguide 108b.
  • a ground electrode 132b is also provided on the substrate 102 to divide the region where the bias electrode 130a of the Mach-Zehnder optical waveguide 110a is formed from the region where the bias electrode 130b of the Mach-Zehnder optical waveguide 110b is formed.
  • a ground electrode 132c is provided to separate the region in which the bias electrode 130c of the Mach-Zehnder optical waveguide 110c is formed and the region in which the bias electrode 130d of the Mach-Zehnder optical waveguide 110d is formed.
  • FIG. 4 is an arrow view of the IV-IV cross section of the light modulation element 100 shown in FIG.
  • Three bias electrodes 130a provided on the substrate 102 at positions sandwiching the parallel waveguides 112a and 112b are electrodes for adjusting the bias point of the Mach-Zehnder optical waveguide 110a. It is covered by layer 122a.
  • Three bias electrodes 130b provided on the substrate 102 at positions sandwiching the parallel waveguides 112c and 112d are electrodes for adjusting the bias point of the Mach-Zehnder optical waveguide 110b. 2 is covered with an insulating layer 122b.
  • the second insulating layer 122a and the second insulating layer 122b are separated from each other above the ground electrode 132 and configured as separate insulating layers.
  • the light modulation element 100 includes the second insulating layer 122 covering the multiple bias electrodes 130 different from the working electrode 114 .
  • the second insulating layer 122 is formed as a separate and separate insulating layer covering the respective plurality of bias electrodes 130 for each Mach-Zehnder optical waveguide 110 and each nested Mach-Zehnder optical waveguide 108. ing.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100-1 that is a first modified example of the optical modulation element 100.
  • the light modulation element 100-1 according to the first modification has the same configuration as the light modulation element 100, but the cross-sectional configuration of the first insulating layer arranged between the working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112 is , is different from the first insulating layer 120 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view corresponding to the left half portion of the II-II cross section of the optical modulation element 100 shown in FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIG.
  • FIG. 2 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 is used. Further, since the planar configuration of the light modulation element 100-1 is the same as that of the light modulation element 100 shown in FIG. 1, the above description of FIG. 1 is used.
  • the first insulating layer 120-1a disposed between the ground electrode 114-2a and the signal electrode 114-1a, which are two adjacent working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112a is the first insulating layer 120-1a shown in FIG. It has the same structure as the 1 insulating layer 120a, but is different in that it is in contact with the entire side surfaces of the adjacent ground electrode 114-2a and signal electrode 114-1a.
  • the first insulating layer 120-1b disposed between the signal electrode 114-1a and the ground electrode 114-2b, which are two adjacent working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112b is the first insulating layer 120-1b shown in FIG. It has the same structure as the insulating layer 120b, but differs in that it is in contact with the entire side surfaces of the adjacent signal electrode 114-1a and ground electrode 114-2b.
  • the first insulating layer 120-1 is arranged between the two working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguides 112 other than the parallel waveguides 112a and 112b. 1a and 120-1b.
  • the first insulating layers 120-1a and 120-1b and other first insulating layers in the optical modulation element 100-1 having the same configuration as the first insulating layers 120-1a and 120-1b are collectively referred to as It is also referred to as 1 insulating layer 120-1.
  • the first insulating layer 120-1 having the above configuration does not have a gap between the adjacent working electrode 114, the gap between the first insulating layer 120 and the working electrode 114 shown in FIG. Even if minute foreign matter exists in the environment of the light modulation element 100-1, it is possible to prevent the change in electrical characteristics of the working electrode 114 due to the foreign matter.
  • the first insulating layer 120-1 is configured to be in contact with the entire side surface of the adjacent working electrode 114. Therefore, for example, the first insulating layer 120-1 has dielectric properties. If it is made of resin or the like, the electric lines of force formed between these two working electrodes 114 during operation will be dispersed over the entire first insulating layer 120-1. Therefore, the electric field applied from working electrode 114 to parallel waveguide 112 is weaker than in the configuration of first insulating layer 120 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100-2, which is a second modification of the optical modulation element 100.
  • the optical modulation element 100-2 according to the second modification has the same configuration as the optical modulation element 100, but the cross-sectional configuration of the first insulating layer disposed between the working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguide 112 is , is different from the first insulating layer 120 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a view corresponding to the left half portion of the II-II cross section of the optical modulation element 100 shown in FIG. 6, the same reference numerals as those shown in FIG.
  • FIG. 2 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 is used. Also, since the planar configuration of the light modulation element 100-2 is the same as that of the light modulation element 100 shown in FIG. 1, the above description of FIG. 1 is used.
  • the first insulating layer 120-2a shown in FIG. 6 has a similar configuration to the first insulating layer 120-1a shown in FIG. -1a is configured to partially cover the top surface of each.
  • first insulating layer 120-2b has a configuration similar to first insulating layer 120-1b shown in FIG. 2b in that it is configured to partially cover the upper surface of each.
  • the first insulating layer 120-2 is arranged between the two working electrodes 114 sandwiching the parallel waveguides 112 other than the parallel waveguides 112a and 112b. 2a, 120-2b.
  • the first insulating layers 120-2a and 120-2b and other first insulating layers in the optical modulation element 100-2 having the same configuration as the first insulating layers 120-2a and 120-2b are collectively referred to as It is also referred to as 1 insulating layer 120-2.
  • the first insulating layer 120-2 having the above configuration is formed to partially cover the upper surface of the adjacent working electrode 114, the first insulating layer 120-2 in the manufacturing process of the optical modulation element 100-2 can be 2 patterning is facilitated.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100-3 according to the second embodiment, and is a diagram corresponding to the left half of the II-II cross section of the optical modulation element 100 shown in FIG. .
  • the light modulation element 100-3 has the same configuration as the light modulation element 100, but is configured by a substrate 102-1 that is a Z-cut LN substrate instead of the substrate 102 that is an X-cut LN substrate. 7, the same reference numerals as those shown in FIG. 2 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 is used.
  • the optical modulation element 100 - 3 has the same optical waveguide 104 as the optical modulation element 100 .
  • the light modulation element 100-3 differs from the light modulation element 100 in the configurations of the working electrode, the bias electrode, the first insulating layer, and the second insulating layer.
  • the electrode for controlling the light wave of the optical waveguide formed on the Z-cut LN substrate is different from the electrode for controlling the light wave of the optical waveguide formed on the X-cut LN substrate. is provided immediately above the This is because the X-cut LN substrate has the maximum electro-optic coefficient in the direction along the substrate surface, whereas the Z-cut substrate has the maximum in the substrate thickness direction.
  • the working electrodes 114-3a and 114-3b for controlling the light waves propagating in the parallel waveguides 112a and 112b constituting the Mach-Zehnder optical waveguide 110a are respectively , directly above the parallel waveguides 112a and 112b.
  • a buffer layer 202 formed on the substrate 102-1 is interposed between the parallel waveguides 112a and 112b and the working electrodes 114-3a and 114-3b.
  • Buffer layer 202 is composed of, for example, SiO 2 and prevents possible optical absorption losses due to the presence of working electrodes 114-3a and 114-3b in parallel waveguides 112a and 112b.
  • ground electrodes 200 are provided on the left side of the parallel waveguide 112a and the right side of the parallel waveguide 112b with a buffer layer 202 interposed therebetween.
  • first insulating layers 120-3a, 120-3b and 120-3c are provided between two adjacent electrodes, the ground electrode 200 and the working electrode 114-3a, between the working electrodes 114-3a and 114-3b, and between the working electrode 114-3b and the ground electrode 200, respectively.
  • first insulating layers 120-3a, 120-3b, and 120-3c are configured such that the height from the surface of the substrate 102-1 is higher than the height of the adjacent electrodes.
  • the other Mach-Zehnder optical waveguides 110b, 110c, and 110d also have the working electrodes 114-3a and 114-3b, the ground electrode 200, and the second electrodes in the Mach-Zehnder optical waveguide 110a shown in FIG.
  • a working electrode, a ground electrode, and a first insulating layer are formed in the same manner as the 1 insulating layers 120-3a and 120-3b.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the bias electrode portion of the light modulation element 100-3 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to the IV-IV cross-sectional view of the light modulation element 100 shown in FIG. 8, the same reference numerals as those shown in FIG. 4 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 4, and the above description of FIG. 4 is used.
  • the bias electrodes 130a-1 are formed directly above the parallel waveguides 112a and 112b constituting the Mach-Zehnder optical waveguide 110a with the buffer layer 202 interposed therebetween. It is Bias electrodes 130a-2 are formed directly above the parallel waveguides 112c and 112d forming the Mach-Zehnder optical waveguide 110b with a buffer layer 202 interposed therebetween.
  • bias electrodes 130 a - 1 and 130 a - 2 are covered with separate second insulating layers 122 a - 1 and 122 a - 2 for each Mach-Zehnder optical waveguide 110 .
  • the second insulating layers 122a-1 and 122a-2 are separated from each other over a ground electrode 132b-1 provided on the substrate 102-1.
  • the second insulating layer 122b-1 covering the bias electrode 130b-1 of the Mach-Zehnder optical waveguide 110b is separated from the second insulating layer 122c-1 covering the bias electrode of the Mach-Zehnder optical waveguide 110c present on the right side of the drawing. , are separated from each other above a ground electrode 132a-1 provided on the substrate 102-1.
  • the bias electrodes 130a-1 in the Mach-Zehnder optical waveguides 110a and 110b shown in FIG. , 130a-2, ground electrodes 132b-1, 132a-1, and second insulating layers 122a-1, 122b-1 are formed.
  • the Mach-Zehnder optical waveguide 110 and the nested Mach-Zehnder optical waveguide 108 are prevented from interfering with each other in the bias point adjustment operation by the bias electrodes. be done.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100-4, which is a first modification of the optical modulation element 100-3, and is a diagram corresponding to the cross-sectional view of the optical modulation element 100-3 shown in FIG. be. 9, the same reference numerals as those shown in FIG. 8 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 8, and the above description of FIG. 8 is used. Also, since the planar configuration of the light modulation element 100-4 is the same as that of the light modulation element 100 shown in FIG. 1, the above description of FIG. 1 is used.
  • the optical modulation element 100-4 shown in FIG. 9 has the same configuration as the optical modulation element 100-3 shown in FIG. It differs in that it has one insulating layer 120-4a, 120-4b, and 120-4c.
  • the first insulating layers 120-4a, 120-4b, and 120-4c have the same configuration as the first insulating layers 120-3a, 120-3b, and 120-3c, except that the first insulating layers 120-4a, 120-4b, and 120-4c shown in FIG. Similar to 1a and 120-1b, they are different in that they are in contact with the entire side surfaces of adjacent electrodes. That is, the first insulating layer 120-4a is in contact with the entire side surfaces of the adjacent ground electrode 200 and working electrode 114-3a.
  • the first insulating layers 120-4b and 120-4c are in contact with the entire side surfaces of the working electrodes 114-3a and 114-3b and the entire side surfaces of the working electrode 114-3b and the ground electrode 200, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an optical modulation element 100-5, which is a second modification of the optical modulation element 100-3, and is a diagram corresponding to the cross-sectional view of the optical modulation element 100-3 shown in FIG. be. 10, the same reference numerals as those shown in FIG. 8 are used for the same constituent elements as those shown in FIG. 8, and the above description of FIG. 8 is used. Further, since the planar configuration of the light modulation element 100-5 is the same as that of the light modulation element 100 shown in FIG. 1, the above description of FIG. 1 is used.
  • the optical modulation element 100-5 shown in FIG. 10 has the same configuration as the optical modulation element 100-3 shown in FIG. It differs in that it has one insulating layer 120-5a, 120-5b, and 120-5c.
  • the first insulating layers 120-5a, 120-5b, and 120-5c have the same configuration as the first insulating layers 120-3a, 120-3b, and 120-3c, except that the first insulating layers 120-5a, 120-5b, and 120-5c shown in FIG. Similar to 2a and 120-2b, they are different in that they are configured so as to partially cover the upper surfaces of the adjacent electrodes.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of an optical modulator 400 according to the third embodiment.
  • the optical modulator 400 has a housing 402 , an optical modulation element 404 housed in the housing 402 , and a relay substrate 406 .
  • the light modulation element 404 is any one of the light modulation elements 100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 and 100-5 described above.
  • a plate-shaped cover (not shown) is finally fixed to the opening of the housing 402 to hermetically seal the interior.
  • the optical modulator 400 also has a signal pin 408 for inputting a high-frequency electrical signal used for modulating the optical modulation element 404, and a signal pin 410 for inputting an electrical signal used for adjusting the operating point of the optical modulation element 404. and have
  • the optical modulator 400 includes an input optical fiber 414 for inputting light into the housing 402 and an output optical fiber 420 for guiding the light modulated by the optical modulation element 404 to the outside of the housing 402. It is provided on the same surface of the body 402 (in this embodiment, the left surface in the drawing).
  • the input optical fiber 414 and the output optical fiber 420 are fixed to the housing 402 via supports 422 and 424 which are fixing members, respectively.
  • Light input from the input optical fiber 414 is collimated by the lens 430 arranged in the support 422 and then input to the light modulation element 404 via the lens 434 .
  • Light output from the light modulation element 404 is coupled to an output optical fiber 420 via an optical unit 416 and a lens 418 arranged on a support 424 .
  • Optical unit 416 may include a polarization combiner that combines the two modulated lights output from light modulation element 404 into one beam.
  • the relay board 406 receives a high-frequency electrical signal input from the signal pin 408 and an electrical signal for adjusting the operating point (bias point) input from the signal pin 410 by means of a conductor pattern (not shown) formed on the relay board 406 .
  • the signal is relayed to light modulating element 404 .
  • the conductor pattern on the relay substrate 406 is connected to a pad (described later) forming one end of the electrode of the light modulation element 404 by wire bonding, for example.
  • the optical modulator 400 also includes a terminator 412 having a predetermined impedance inside the housing 402 .
  • the optical modulator 400 having the above configuration uses an optical modulation element 404 which is one of the optical modulation elements 100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, and 100-5 described above. Therefore, while securing the degree of freedom in designing the working electrode 114 and the like, fluctuations in electrical characteristics due to adhesion of foreign matter in the housing 402 are prevented, and an optical modulator 400 with excellent characteristics and high reliability is realized. be able to.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an optical modulation module 500 according to this embodiment. 12, the same reference numerals as those shown in FIG. 11 are used for the same components as those of the optical modulator 400 according to the third embodiment shown in FIG. invoke.
  • the optical modulation module 500 has the same configuration as the optical modulator 400 shown in FIG. Circuit board 506 includes drive circuitry 508 .
  • the drive circuit 508 generates a high-frequency electrical signal for driving the optical modulation element 404 based on, for example, a modulation signal externally supplied via the signal pin 408, and outputs the generated high-frequency electrical signal to the optical modulation element 404. do.
  • the light modulation module 500 having the above configuration uses the light modulation element 404 which is one of the light modulation elements 100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, and 100-5 described above. Therefore, similar to the optical modulator 400, while securing the degree of freedom in designing the working electrode 114 and the like, fluctuations in electrical characteristics due to adhesion of foreign matter in the housing 402 are prevented, and good characteristics and reliability are achieved.
  • a high optical modulation module 500 can be realized.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an optical transmission device 600 according to this embodiment.
  • This optical transmission device 600 has an optical modulator 400 , a light source 604 for emitting light to the optical modulator 400 , a modulator driving section 606 , and a modulation signal generating section 608 .
  • the optical modulation module 500 described above can be used instead of the optical modulator 400 and the modulator driver 606 .
  • the modulation signal generator 608 is an electronic circuit that generates an electrical signal for causing the optical modulator 400 to perform a modulation operation.
  • a modulation signal which is a high-frequency signal for performing a modulation operation, is generated and output to the modulator driving section 606 .
  • the modulator drive section 606 amplifies the modulation signal input from the modulation signal generation section 608 and outputs a high-frequency electrical signal for driving the signal electrode of the optical modulation element 404 included in the optical modulator 400 .
  • the optical modulation module 500 includes the driving circuit 508 including a circuit corresponding to the modulator driving section 606 inside the housing 402. can also be used.
  • the high-frequency electrical signal is input to the signal pin 408 of the optical modulator 400 to drive the optical modulation element 100 and the like.
  • the light output from the light source 604 is modulated by the optical modulator 400 and output from the optical transmitter 600 as modulated light.
  • the optical transmission device 600 having the above configuration is configured using an optical modulation element 404 which is one of the optical modulation elements 100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, and 100-5 described above. Therefore, like the optical modulator 400 and the optical modulation module 500, the degree of freedom in designing the working electrode 114 and the like is ensured while preventing fluctuations in electrical characteristics due to adhesion of foreign matter in the housing 402. Optical transmission with good characteristics and high reliability can be realized.
  • the substrate 102 in which no electrodes and optical waveguides 104 are formed May be covered with a pattern.
  • the optical modulation element 100 which is an optical waveguide element according to the above-described embodiment, includes the substrate 102, the optical waveguide 104 formed on the substrate 102, and the action of controlling the light wave propagating through the optical waveguide 104. an electrode 114;
  • the light modulating element 100 also includes a first insulating layer 120 disposed between two adjacent working electrodes 114 . The height of the first insulating layer 120 from the surface of the substrate 102 is higher than the height of the two working electrodes 114 .
  • the probability that a foreign substance present in the environment of the light modulation device 100 adheres between the two working electrodes 114 and forms a bridge is reduced, so the reliability of the light modulation device 100 is improved. be able to.
  • the first insulating layer 120 does not need to be in contact with the entire surface of the adjacent working electrodes 114, so that the capacitance between these two working electrodes 114 is not significantly affected. design freedom is not restricted.
  • the two working electrodes 114 are arranged at positions sandwiching the parallel waveguide 112, which is a part of the optical waveguide 104, in the plane of the substrate 102, for example. According to this configuration, the electric field efficiency of the parallel waveguide 112 can be improved when the first insulating layer 120 between the working electrodes 114 is made of a dielectric.
  • the distance between the two working electrodes 114 is, for example, 15 ⁇ m or less. According to the above configuration, even if a minute foreign matter of about several tens of ⁇ m is present inside the housing (not shown) that accommodates the light modulation element 100 , such minute foreign matter will form a bridge on the working electrode 114 . can be effectively prevented from forming.
  • the thickness of the first insulating layer 120 from the surface of the substrate 102 is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. According to this configuration, high controllability of the height of the first insulating layer 120 above the substrate 102 can be ensured when the first insulating layer 120 is made of resin.
  • the difference between the height of the first insulating layer 120 and the height of the two working electrodes 114 from the surface of the substrate 102 is 5 ⁇ m or less. According to this configuration, the height difference can be accurately set while ensuring the controllability of the height of the first insulating layer 120 on the substrate 102 .
  • the light modulation element 100 also includes a second insulating layer 122 covering a plurality of electrodes different from the two working electrodes 114 described above. According to this configuration, the electrodes through which direct-current or low-frequency electric signals, which are less affected by dielectric loss, propagate are covered with the second insulating layer 122, so that adhesion of foreign matter can be almost completely prevented.
  • the optical waveguide 104 also includes two Mach-Zehnder optical waveguides 110 each including two parallel waveguides 112 .
  • a plurality of electrodes covered by the second insulating layer 122 are bias electrodes 130 used for adjusting the bias point of the Mach-Zehnder optical waveguide 110 . With this configuration, adhesion of foreign matter to the bias electrode 130 can be almost completely prevented.
  • the second insulating layer 122 is formed as an individual insulating layer separated from each other and covering the respective bias electrodes 130 of the Mach-Zehnder optical waveguide 110 . This configuration can reduce interference (crosstalk) between the bias electrodes 130 between the Mach-Zehnder optical waveguides.
  • first insulating layer 120 and the second insulating layer 122 are made of resin. According to this configuration, the first insulating layer 120 and the second insulating layer 122 can be easily formed thick to about 10 ⁇ m.
  • the optical modulator 400 includes the optical modulation element 100 that modulates light, a housing 402 that houses the optical modulation element 100, and an input that inputs light to the optical modulation element 100.
  • An optical fiber 414 and an output optical fiber 420 that guides the light output from the light modulation element 100 to the outside of the housing 402 are provided.
  • the light modulation module 500 includes the light modulation element 100, the housing 402 that houses the light modulation element 100, the input optical fiber 414 that inputs light to the light modulation element 100, It includes an output optical fiber 420 that guides the light output by the light modulation element 100 to the outside of the housing 402, and a drive circuit 508 that drives the light modulation element.
  • the optical transmission device 600 causes the optical modulator 400 according to the third embodiment or the optical modulation module 500 according to the fourth embodiment and the optical modulation element 100 to perform a modulation operation.
  • a modulation signal generator 608 which is an electronic circuit that generates an electrical signal to cause the modulation to occur.
  • device 400 while ensuring the degree of freedom in designing the working electrode 114 and the like, fluctuations in electrical characteristics due to adhesion of foreign matter in the housing 402 are prevented, and optical modulation with good characteristics and high reliability is achieved.
  • device 400, optical modulation module 500, and optical transmitter 600 can be implemented.
  • Optical modulation element 102 102-1... Substrate 104... Optical waveguide 106a, 106b, 106c, 106d... Side , 107 input waveguides 108a, 108b nested Mach-Zehnder optical waveguides 110, 110a, 110b, 110c, 110d Mach-Zehnder optical waveguides 112, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h .
  • output waveguide 130, 130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130a-1, 130b-1... bias electrode, 142... support plate 144a, 114b, 114c, 114d... convex part 150, 150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150f, 150g... first stage electrode 152, 152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f, 152g... second stage electrode, 202... buffer layer, 400... optical modulator, 402...
  • Optical modulation module 506 Circuit board 508
  • Driver circuit 600
  • Optical transmitter 604
  • Light source 606 Modulator driver 608 Modulated signal generator.

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Abstract

光導波路素子において、電極設計の自由度に悪影響を与えることなく、電極への異物の付着による電気的特性の変動を防止することを目的とする。　光導波路素子（１００）は、基板（１０２）と、基板（１０２）上に形成された光導波路（１０４）と、光導波路（１０４）を伝搬する光波を制御する電極（１１４）と、電極のうち隣接する２つの電極（１１４）の間に配された第１絶縁層（１２０）と、を備え、第１絶縁層（１２０）は、前記基板（１０２）の面からの高さが、上記２つの電極（１１４）の高さよりも高い。

Description

光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置
　本発明は、光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置に関する。
　商用の光ファイバ通信システムでは、基板上に形成された光導波路と、光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、で構成される光導波路素子としての光変調素子を組み込んだ光変調器が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調素子は、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速・大容量の基幹光伝送ネットワークやメトロネットワークの光ファイバ通信システムに広く用いられている。
　このような光変調素子の小型化、広帯域化、省電力化の一つの策として、例えば、薄膜化したＬＮ基板（例えば、厚さ２０μｍ以下）の表面に形成されたリブ型光導波路またはリッジ型光導波路を用いた光変調器が実用化されつつある（例えば、特許文献１）。リブ型光導波路またはリッジ型光導波路は、上記薄膜化したＬＮ基板上に帯状の凸部を形成することで構成される凸状光導波路である。これにより、凸状導波路を伝搬する導波光と、制御電極により基板中に発生する信号電界と、の間の相互作用が強められる（すなわち、電界効率が高められる）。
　また、このような凸状光導波路は、一般に、基板平面に金属（例えばチタン（Ｔｉ））を拡散して形成される平面導波路に比べて導波路幅を狭くし得る。このため、凸状光導波路を用いる光導波路素子では、基板面内において凸状光導波路を挟んで構成される制御電極どうしの間隔を数μｍ以下まで狭くして、更に電界効率を高めることができ、光導波路素子の小型化、広帯域化、省電力化が実現される。
　このような光導波路素子における一つの課題として、上記のように制御電極どうしの間隔が狭められる結果、従来に比べて、例えば光導波路素子を収容する筐体内に混入した異物によって、２つの制御電極の間に電気的なブリッジが形成されやすく、光導波路素子に誤動作や故障が発生し得ることが考えられる。
　基板上に凸状光導波路と共に形成された電極を保護する構成として、特許文献２には、リッジ型光導波路の上に形成された信号電極を覆うように、０．１～５μｍの厚さの、例えばポリイミドから成る誘電体層を形成することが記載されている。
　しかしながら、上記従来の構成では、形成される誘電体層の厚さが数μｍと薄いため、信号電極上に金属異物が付着した場合には、リッジ型光導波路に印加される電界の分布や、信号電極間の静電容量が変化し、光変調素子としての電気特性や変調特性が変化することとなり得る。
　上記誘電体層を厚く形成して金属異物の存在による上記特性変動を低減することも考えられる。しかしながら、その場合には、上記誘電体層の厚さと共に信号電極間の静電容量が大きくなり、信号電極を伝搬する電気信号の速度とリッジ型光導波路を伝搬する光波の速度との整合（いわゆる速度整合）や誘電損失の低減等を図ることが困難となるなど、電極設計の自由度が制限される。
国際公開ＷＯ２０１８／０３１９１６（Ａ１） ２０２０－１３４８７４号公報
　上記背景より、光導波路素子において、電極設計の自由度に悪影響を与えることなく、電極への異物付着による電気的特性の変動を防止することのできる構成の実現が求められている。
　本発明の一の態様は、基板と、前記基板上に形成された光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、前記電極のうち隣接する２つの電極の間に配された第１絶縁層と、を備え、前記第１絶縁層は、前記基板の面からの高さが、前記２つの電極の高さよりも高い、光導波路素子である。
　本発明の他の態様によると、前記２つの電極は、前記光導波路を前記基板の面内において挟む位置に配されている。
　本発明の他の態様によると、前記２つの電極の間隔は、１５μｍ以下である。
　本発明の他の態様によると、前記基板の面からの前記第１絶縁層の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である。
　本発明の他の態様によると、前記基板の面からの、前記第１絶縁層の高さと前記２つの電極の高さとの差は、５μｍ以下である。
　本発明の他の態様によると、前記第１絶縁層は、樹脂である。
　本発明の他の態様によると、前記基板上に形成された前記２つの電極と異なる複数の電極を覆う第２絶縁層を備える。
　本発明の他の態様によると、前記光導波路は、それぞれが２本の並行導波路を含む２つのマッハツェンダ型光導波路を含み、前記第２絶縁層が覆う前記複数の電極は、前記マッハツェンダ型光導波路のバイアス点の調整に用いられるバイアス電極を構成する。
　本発明の他の態様によると、前記第２絶縁層は、マッハツェンダ型光導波路のそれぞれの前記バイアス電極を覆う、互いに分離された個別の絶縁層として形成されている。
　本発明の他の態様によると、前記第２絶縁層は、樹脂である。
　本発明の他の態様は、光の変調を行う光変調素子である上記いずれかの光導波路素子と、前記光導波路素子を収容する筐体と、前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと、前記光導波路素子が出力する光を前記筐体の外部へ導く光ファイバと、を備える光変調器である。
　本発明の他の態様は、光の変調を行う光変調素子である上記いずれかの光導波路素子と、前記光導波路素子を収容する筐体と、前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと、前記光導波路素子が出力する光を前記筐体の外部へ導く光ファイバと、前記光導波路素子を駆動する駆動回路と、を備える光変調モジュールである。
　本発明の他の態様は、上記の光変調器または上記の光変調モジュールと、前記光導波路素子に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路と、を備える光送信装置である。
　なお、この明細書には、２０２１年３月２４日に出願された日本国特許出願・特願２０２１－０５０４１０号の全ての内容が含まれるものとする。
　本発明によれば、光導波路素子において、電極設計の自由度に悪影響を与えることなく、電極への異物付着による電気的特性の変動を防止することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調素子の構成を示す図である。 図２は、図１に示す光変調素子のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３は、図１に示す光変調素子のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、図１に示す光変調素子のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図５は、第１の実施形態の第１の変形例に係る光変調素子の断面図である。 図６は、第１の実施形態の第２の変形例に係る光変調素子の断面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る光変調素子の作用電極の断面図である。 図８は、第２の実施形態に係る光変調素子のバイアス電極の断面図である。 図９は、第２の実施形態の第１の変形例に係る光変調素子の断面図である。 図１０は、第２の実施形態の第２の変形例に係る光変調素子の断面図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態に係る光変調モジュールの構成を示す図である。 図１３は、本発明の第５の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子である光変調素子１００の構成を示す図である。
　光変調素子１００は、基板１０２に形成された光導波路１０４（図示太い点線）で構成される。基板１０２は、例えば、２０μｍ以下（例えば２μｍ）の厚さに加工され薄板化された、電気光学効果を有するＸカットのＬＮ基板である。光導波路１０４は、薄板化された基板１０２の表面に形成された帯状に延在する凸部で構成される凸状光導波路（例えば、リブ型光導波路又はリッジ型光導波路）である。
　基板１０２は、例えば矩形であり、図示上下方向に延在して対向する図示左右の２つの辺１０６ａ、１０６ｂ、および図示左右方向に延在して対向する図示上下の辺１０６ｃ、１０６ｄを有する。
　基板１０２の図示左側の辺１０６ａの図示下側において光導波路１０４の入力導波路１０７に入射した入力光（図示右方を向く矢印）は、光の伝搬方向が１８０度折り返された後、２つの光に分岐され、２つのネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａ、１０８ｂにより、それぞれＱＰＳＫ変調される。ＱＰＳＫ変調された２つの光は、それぞれ図示左端の出力導波路１２６ａ、１２６ｂを介して基板１０２の辺１０６ａの図示上側から出力される（図示左方を向く２つの矢印）。
　これら２つの出力光は、基板１０２から出射したのち、例えば、偏波合成器により偏波合成されて一つの光ビームにまとめられ、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調された光信号として伝送用光ファイバへ送出される。
　ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａは２つのマッハツェンダ型光導波路１１０ａおよび１１０ｂを含む。また、ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ｂは、２つのマッハツェンダ型光導波路１１０ｃおよび１１０ｄを含む。
　マッハツェンダ型光導波路１１０ａおよび１１０ｂは、それぞれ、２本の並行導波路１１２ａ、１１２ｂおよび１１２ｃ、１１２ｄを有する。また、マッハツェンダ型光導波路１１０ｃおよび１１０ｄは、それぞれ、２本の並行導波路１１２ｅ、１１２ｆおよび１１２ｇ、１１２ｈを有する。
　ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａにおけるＱＰＳＫ変調のため、マッハツェンダ型光導波路１１０ａの２本の並行導波路１１２ａと１１２ｂとの間、およびマッハツェンダ型光導波路１１０ｂの２本の並行導波路１１２ｃと１１２ｄとの間には、それぞれ、変調のための高周波電気信号が入力される信号電極１１４－１ａおよび１１４－１ｂが配されている。ここで、高周波電気信号とは、例えば、１０ｋＨｚ以上の周波数を主成分とする電気信号をいう。
　また、ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ｂにおけるＱＰＳＫ変調のため、マッハツェンダ型光導波路１１０ｃの２本の並行導波路１１２ｅと１１２ｆとの間、およびマッハツェンダ型光導波路１１０ｄの２本の並行導波路１１２ｇと１１２ｈとの間には、それぞれ、変調のための高周波電気信号が入力される信号電極１１４－１ｃおよび１１４－１ｄが配されている。
　信号電極１１４－１ａは、並行導波路１１２ａおよび１１２ｂのそれぞれを挟んで対向するグラウンド電極１１４－２ａ、１１４－２ｂと共にコプレーナ型伝送線路を構成し、信号電極１１４－１ｂは、並行導波路１１２ｃおよび１１２ｄのそれぞれを挟んで対向するグラウンド電極１１４－２ｃ、１１４－２ｄと共にコプレーナ型伝送線路を構成する。
　信号電極１１４－１ｃは、並行導波路１１２ｅおよび１１２ｆのそれぞれを挟んで対向するグラウンド電極１１４－２ｅ、１１４－２ｆと共にコプレーナ型伝送線路を構成し、信号電極１１４－１ｄは、並行導波路１１２ｇおよび１１２ｈのそれぞれを挟んで対向するグラウンド電極１１４－２ｇ、１１４－２ｈと共にコプレーナ型伝送線路を構成する。
　以下、ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａ、１０８ｂを総称してネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ともいうものとする。また、マッハツェンダ型光導波路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを総称してマッハツェンダ型光導波路１１０ともいうものとする。また、並行導波路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ、１１２ｇ、１１２ｈを総称して並行導波路１１２ともいうものとする。また、信号電極１１４－１ａ、１１４－１ｂ、１１４－１ｃ、１１４－１ｄを総称して信号電極１１４－１ともいうものとする。また、グラウンド電極１１４－２ａ、１１４－２ｂ、１１４－２ｃ、１１４－２ｄ、１１４－２ｅ、１１４－２ｆ、１１４－２ｇ、１１４－２ｈを総称してグラウンド電極１１４－２ともいうものとする。
　また、信号電極１１４－１およびグラウンド電極１１４－２を総称して作用電極１１４というものとする。作用電極１１４である信号電極１１４－１およびグラウンド電極１１４－２は、光導波路１０４を伝搬する光波を制御する。また、作用電極１１４である信号電極１１４－１とグラウンド電極１１４－２とは、光導波路１０４の並行導波路１１２を基板１０２の面内において挟む、隣接する２つの電極である。
　本実施形態では、作用電極１１４である信号電極１１４－１およびグラウンド電極１１４－２のそれぞれは２段電極であり、それらが挟む並行導波路１１２から離れるに従って階段状に厚くなるように構成されている。
　信号電極１１４－１ａ、１１４－１ｂ、１１４－１ｃ、１１４－１ｄの図示右端部は、信号配線電極１１８－１ａ、１１８－１ｂ、１１８－１ｃ、１１８－１ｄにそれぞれ接続されている。また、信号電極１１４－１ａ、１１４－１ｂ、１１４－１ｃ、１１４－１ｄの図示左端部は、信号配線電極１１８－１ｅ、１１８－１ｆ、１１８－１ｇ、１１８－１ｈにそれぞれ接続されている。
　グラウンド電極１１４－２ａ、１１４－２ｂ、１１４－２ｃ、１１４－２ｄ、１１４－２ｅ、１１４－２ｆ、１１４－２ｇ、１１４－２ｈの図示右端は、それぞれグラウンド配線電極１１８－２ａ、１１８－２ｂ、１１８－２ｃ、１１８－２ｄ、１１８－２ｅ、１１８－２ｆ、１１８－２ｇ、１１８－２ｈに接続されている。また、グラウンド電極１１４－２ａ、１１４－２ｂ、１１４－２ｃ、１１４－２ｄ、１１４－２ｅ、１１４－２ｆ、１１４－２ｇ、１１４－２ｈの図示左端は、それぞれグラウンド配線電極１１８－２ｉ、１１８－２ｊ、１１８－２ｋ、１１８－２ｍ、１１８－２ｎ、１１８－２ｐ、１１８－２ｑ、１１８－２ｒに接続されている。
　これにより、信号配線電極１１８－１ａ、１１８－１ｂ、１１８－１ｃ、１１８－１ｄは、これらの信号配線電極のそれぞれに隣接するグラウンド配線電極１１８－２ａ、１１８－２ｂ、１１８－２ｃ、１１８－２ｄ、１１８－２ｅ、１１８－２ｆ、１１８－２ｇ、１１８－２ｈと共に、コプレーナ型伝送線路を構成する。同様に、信号配線電極１１８－１ｅ、１１８－１ｆ、１１８－１ｇ、１１８－１ｈは、これらの信号配線電極のそれぞれえに隣接するグラウンド配線電極１１８－２ｉ、１１８－２ｊ、１１８－２ｋ、１１８－２ｍ、１１８－２ｎ、１１８－２ｐ、１１８－２ｑ、１１８－２ｒと共に、コプレーナ型伝送線路を構成する。
　基板１０２の図示下側の辺１０６ｄまで延在する信号配線電極１１８－１ｅ、１１８－１ｆ、１１８－１ｇ、１１８－１ｈは、基板１０２の外部において所定のインピーダンスを持つ終端抵抗（不図示）により終端される。
　これにより、基板１０２の図示右側の辺１０６ｂまで延在する信号配線電極１１８－１ａ、１１８－１ｂ、１１８－１ｃ、１１８－１ｄから入力される高周波電気信号は、進行波となって信号電極１１４－１ａ、１１４－１ｂ、１１４－１ｃ、１１４－１ｄを伝搬し、それぞれ、マッハツェンダ型光導波路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを伝搬する光波を変調する。
　以下、信号配線電極１１８－１ａ、１１８－１ｂ、１１８－１ｃ、１１８－１ｄ、１１８－１ｅ、１１８－１ｆ、１１８－１ｇ、１１８－１ｈを総称して信号配線電極１１８－１ともいうものとする。また、グラウンド配線電極１１８－２ａ、１１８－２ｂ、１１８－２ｃ、１１８－２ｄ、１１８－２ｅ、１１８－２ｆ、１１８－２ｇ、１１８－２ｈ、１１８－２ｉ、１１８－２ｊ、１１８－２ｋ、１１８－２ｍ、１１８－２ｎ、１１８－２ｐ、１１８－２ｑ、１１８－２ｒを総称してグラウンド配線電極１１８－２ともいうものとする。また、信号配線電極１１８－１およびグラウンド配線電極１１８－２を総称して、配線電極１１８ともいうものとする。すなわち、信号配線電極１１８－１およびグラウンド配線電極１１８－２は、作用電極１１４に接続された配線電極１１８である。
　基板１０２上には、また、マッハツェンダ型光導波路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのバイアス点を調整するためのバイアス電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、およびネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａ、１０８ｂのバイアス点を調整するためのバイアス電極１３０ｅ、１３０ｆが設けられている。以下、バイアス電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆを総称してバイアス電極１３０というものとする。
　特に、本実施形態に係る光変調素子１００では、並行導波路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ、１１２ｇ、１１２ｈのそれぞれを基板１０２の面内で挟む隣接する２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１とグラウンド電極１１４－２との間のそれぞれに、第１絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈを備える。ここで、第１絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈを総称して第１絶縁層１２０ともいうものとする。
　第１絶縁層１２０のそれぞれは、隣接する作用電極１１４および配線電極１１８に沿って図示右方へ、基板１０２の辺１０６ｂまで延在すると共に、図示左方および下方へ延在して基板１０２の辺１０６ｄまで延在している。
　ここで、第１絶縁層１２０は、基板１０２の面からの高さが、当該第１絶縁層１２０を挟む２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１およびグラウンド電極１１４－２の高さよりも高い。同様に、第１絶縁層１２０は、基板１０２の面からの高さが、当該第１絶縁層１２０を挟む２つの配線電極１１８である信号配線電極１１８－１およびグラウンド配線電極１１８－２の高さよりも高い。
　第１絶縁層１２０は、例えば誘電体である樹脂により構成される。そのような樹脂は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。本実施形態では、第１絶縁層１２０を構成する樹脂は、カップリング剤（架橋剤）を含むフォトレジストであって、熱により架橋反応が進行して硬化するいわゆる感光性永久膜である。ただし、これは一例であって、第１絶縁層１２０は、ポリアミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、アミノ系樹脂、エポキシ系樹脂等の任意の樹脂であるものとすることができる。
　図２は、図１に示す光変調素子１００におけるＩＩ－ＩＩ断面の矢視図である。基板１０２は、その裏面（図示下側の面）が支持板１４２により支持され補強されている。支持板１４２は、例えばガラスである。基板１０２の図示上面には、並行導波路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄが、それぞれ、基板１０２上に形成された凸部１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄにより凸状光導波路として構成されている。なお、図示４つの点線楕円は、それぞれ、凸状光導波路である並行導波路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを伝搬する光を模式的に示している。
　基板１０２上には、基板１０２の面内において並行導波路１１２ａおよび１１２ｂを挟む位置にグラウンド電極１１４－２ａ、信号電極１１４－１ａ、およびグラウンド電極１１４－２ｂが形成されている。また、基板１０２の面内において並行導波路１１２ｃおよび１１２ｄを挟む位置にグラウンド電極１１４－２ｃ、信号電極１１４－１ｂ、およびグラウンド電極１１４－２ｄが形成されている。また、グラウンド電極１１４－２ｄの図示右側に、グラウンド電極１１４－２ｅが形成されている。
　本実施形態では、グラウンド電極１１４－２ａ、信号電極１１４－１ａ、グラウンド電極１１４－２ｂ、１１４－２ｃ、信号電極１１４－１ｂ、グラウンド電極１１４－２ｄ、１１４－２ｅは、それぞれ、第１段目電極１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆ、１５０ｇと、第２段目電極１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ、１５２ｇと、で構成される２段電極である。
　グラウンド電極１１４－２ａ、信号電極１１４－１ａ、およびグラウンド電極１１４－２ｂのそれぞれに接続される配線電極１１８、すなわち、図１に示すグラウンド配線電極１１８－２ａ、信号配線電極１１８－１ａ、およびグラウンド配線電極１１８－２ｂは、それぞれ、グラウンド電極１１４－２ａ、信号電極１１４－１ａ、およびグラウンド電極１１４－２ｂの第２段目電極１５２ａ、１５２ｂ、および１５２ｃが、例えば図２の紙面法線方向に延在することにより形成される。グラウンド電極１１４－２ｃ、信号電極１１４－１ｂ、およびグラウンド電極１１４－２ｄ、１１４－２ｅのそれぞれに接続される配線電極１１８も同様である。
　図３は、一例として、信号電極１１４－１ｂと信号配線電極１１８－１ｂとの接続を示す図であり、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面の矢視図である。信号電極１１４－１ｂに接続する信号配線電極１１８－１ｂは、信号電極１１４－１ｂの第２段目電極１５２ｅが図示右方へ延在することにより形成されている。
　図２を参照し、並行導波路１１２ａを挟む隣接する２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１ａとグラウンド電極１１４－２ａとの間には、第１絶縁層１２０ａが配されている。また、並行導波路１１２ｂを挟む隣接する２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１ａとグラウンド電極１１４－２ｂとの間には、第１絶縁層１２０ｂが配されている。同様に、並行導波路１１２ｃおよび１１２ｄをそれぞれ挟む隣接する信号電極１１４－１ｂとグラウンド電極１１４－２ｃとの間および信号電極１１４－１ｂとグラウンド電極１１４－２ｄとの間には、それぞれ、第１絶縁層１２０ｃおよび１２０ｄが配されている。
　そして、第１絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのそれぞれは、基板１０２の面（すなわち、図示上側の面）から測った高さが、これらの第１絶縁層のそれぞれを挟む隣接する２つの電極である信号電極１１４－１およびグラウンド電極１１４－２の高さよりも高い。
　第１絶縁層１２０ｂ以外の他の第１絶縁層１２０ａ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈも同様に構成されている。
　以下、第１絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを含め、並行導波路１１２を挟む隣接する２つの作用電極１１４の間に配された第１絶縁層を総称して第１絶縁層１２０というものとする。
　上記の構成を有する光変調素子１００では、並行導波路１１２を挟む隣接する２つの作用電極１１４の間に、これらの作用電極１１４及び配線電極１１８よりも高さの高い第１絶縁層１２０が形成されている。このため、光変調素子１００では、これらの作用電極１１４に向けて落下した異物は、背の高い第１絶縁層１２０に阻まれることとなり、２つの作用電極１１４の間に付着してブリッジを形成する確率が低減される。
　また、第１絶縁層１２０は、図２に示すように、隣接する２つの作用電極１１４（信号電極１１４－１及び又はグラウンド電極１１４－２）の全面に接している必要はない。このため、第１絶縁層１２０は、上述した従来の構成に比べて、これら２つの作用電極１１４間の静電容量には大きな影響を与えない。その結果、光変調素子１００では、光波と電気信号との速度整合や誘電損失の低減等の配慮を要する作用電極１１４の設計自由度に悪影響を与えることなく、異物付着による電気的特性の変動が防止され得る。
　なお、上記のような第１絶縁層１２０による作用電極１１４への異物付着の防止効果は、２つの隣接する作用電極１１４の間隔が１５μｍ以下の場合に効果が大きい。一般に、光変調素子１００を収容する筐体（不図示）の内部に存在する異物の大きさは、数十μｍ程度以下であることが多いためである。
　また、本実施形態では、第１絶縁層１２０は樹脂で構成されるため、ＳｉＯ２等の無機物により第１絶縁層１２０構成する場合に比べて、第１絶縁層１２０を１０μｍ程度の厚さ（高さ）まで容易に形成することができる。さらに、このような樹脂は、一般に、ＳｉＯ２等の無機物に比べてヤング率が小さいため、第１絶縁層１２０から作用電極１１４や基板１０２に加わる応力を低減して、高い長期信頼性を確保することができる。
　また、図２に示すように、本実施形態では、第１絶縁層１２０は、２つの隣接する作用電極１１４の第２段目電極１５２とは接しないように構成されている。このため、例えば第１絶縁層１２０が誘電体としての特性を持つ樹脂等により構成される場合には、動作時においてこれら２つの作用電極１１４間に形成される電気力線は、これら作用電極１１４の第２段目電極１５２の間に比べて、第１段目電極１５０の間において密となる。したがって、光変調素子１００では、作用電極１１４から並行導波路１１２に加わる電界の強度は、第１絶縁層１２０がない場合に比べて高まることとなり、電界効率が向上する。その結果、光変調素子１００の駆動電圧が低減される。
　なお、基板１０２上への第１絶縁層１２０の形成は、例えば、本実施形態のように第１絶縁層１２０がフォトレジストである感光性永久膜で構成される場合には、上記フォトレジストをスピナーにより基板１０２上にコート（スピンコート）したのち、紫外線を用いたパターンニングにより形成することができる。この場合、第１絶縁層１２０の高さ（すなわち、膜厚）は、スピナーの回転速度により制御することできる。スピナーの回転数により第１絶縁層１２０の高さを制御する場合には、高さ制御性の観点より、第１絶縁層の高さは１μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることが望ましい。
　また、第１絶縁層１２０と作用電極１１４との段差ΔＴ１０（図２参照）は、第１絶縁層１２０の上記高さ制御性の観点から、５μｍ以下の範囲とするのが好ましい。段差ΔＴ１０の下限値は、例えば、第１絶縁層１２０に付着した異物と作用電極１１４との間の絶縁破壊、当該異物による静電容量変動、その他の、当該異物が作用電極１１４の電気的特性に与える影響を低減する観点から定めるものとすることができる。
　なお、作用電極１１４とは異なり高周波電気信号が伝搬しない電極、例えば、バイアス電極１３０の場合には、その全体を絶縁層により覆うことで、バイアス電極１３０同士の間での、異物付着による電気的特性の変動を防止してもよい。高周波電気信号を伝搬しないバイアス電極１３０の電気的特性は、これらを覆う絶縁層に起因する誘電損の影響を受けにくいためである。
　図１に示す光変調素子１００では、特に、それぞれのバイアス電極１３０は、マッハツェンダ型光導波路１１０ごと及びネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ごとに、互いに分離された個別の絶縁層により覆われている。具体的には、マッハツェンダ型光導波路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのそれぞれのバイアス点を調整するためのバイアス電極１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、それぞれ、それらの全体が、互いに分離された個別の第２絶縁層１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄにより覆われている。
　また、ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａ、１０８ｂのそれぞれのバイアス点を調整するためのバイアス電極１３０ｅおよび１３０ｆは、それぞれ、それらの全体が、互いに分離された個別の第２絶縁層１２２ｅおよび１２２ｆにより覆われている。ここで、第２絶縁層１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｆを総称して第２絶縁層１２２ともいうものとする。
　また、バイアス電極１３０が設けられた基板１０２上の領域には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａの領域とネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ｂの領域とを分けるグラウンド電極１３２ａが設けられている。基板１０２上には、また、マッハツェンダ型光導波路１１０ａのバイアス電極１３０ａが形成された領域と、マッハツェンダ型光導波路１１０ｂのバイアス電極１３０ｂが形成された領域と、を分けるグラウンド電極１３２ｂが設けられている。また、基板１０２上には、マッハツェンダ型光導波路１１０ｃのバイアス電極１３０ｃが形成された領域と、マッハツェンダ型光導波路１１０ｄのバイアス電極１３０ｄが形成された領域と、を分けるグラウンド電極１３２ｃが設けられている。
　図４は、図１に示す光変調素子１００のＩＶ－ＩＶ断面の矢視図である。基板１０２上において並行導波路１１２ａ、１１２ｂを挟む位置に設けられている３つのバイアス電極１３０ａは、マッハツェンダ型光導波路１１０ａのバイアス点を調整するための電極であり、それらの全体が、第２絶縁層１２２ａにより覆われている。また、基板１０２上において並行導波路１１２ｃ、１１２ｄを挟む位置に設けられている３つのバイアス電極１３０ｂは、マッハツェンダ型光導波路１１０ｂのバイアス点を調整するための電極であり、それらの全体が、第２絶縁層１２２ｂにより覆われている。そして、第２絶縁層１２２ａと第２絶縁層１２２ｂとは、グラウンド電極１３２の上部で互いに分離されて、それぞれ個別の絶縁層として構成されている。
　上記のように、光変調素子１００は、作用電極１１４と異なる複数のバイアス電極１３０を覆う第２絶縁層１２２を備える。そして、特に、第２絶縁層１２２は、マッハツェンダ型光導波路１１０毎に及びネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８毎に、それぞれの複数のバイアス電極１３０を覆う、互いに分離された個別の絶縁層として形成されている。
　これにより、光変調素子１００では、マッハツェンダ型光導波路１１０及びネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８における互いの間での、バイアス電極１３０相互におけるバイアス点調整動作の干渉が防止される。
　［第１実施形態の第１変形例］
　次に、第１の実施形態に係る光変調素子１００の第１の変形例について説明する。図５は、光変調素子１００の第１の変形例である光変調素子１００－１の構成を示す図である。第１の変形例に係る光変調素子１００－１は、光変調素子１００と同様の構成を有するが、並行導波路１１２を挟む作用電極１１４の間に配される第１絶縁層の断面構成が、図２に示す第１絶縁層１２０と異なる。図５は、図２に示す光変調素子１００のＩＩ－ＩＩ断面の図示左半分の部分に相当する図である。なお、図５において、図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。また、光変調素子１００－１の平面構成は、図１に示す光変調素子１００と同様であるので、上述した図１についての説明を援用する。
　図５において、並行導波路１１２ａを挟む隣接する２つの作用電極１１４であるグラウンド電極１１４－２ａおよび信号電極１１４－１ａの間に配された第１絶縁層１２０－１ａは、図２に示す第１絶縁層１２０ａと同様の構成を有するが、隣接するグラウンド電極１１４－２ａおよび信号電極１１４－１ａの側面全面と接している点が異なる。同様に、並行導波路１１２ｂを挟む隣接する２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１ａおよびグラウンド電極１１４－２ｂの間に配された第１絶縁層１２０－１ｂは、図２に示す第１絶縁層１２０ｂと同様の構成を有するが、隣接する信号電極１１４－１ａおよびグラウンド電極１１４－２ｂの側面全面と接している点が異なる。
　光変調素子１００－１では、並行導波路１１２ａ、１１２ｂ以外の他の並行導波路１１２を挟む２つの作用電極１１４の間に配される第１絶縁層についても、上記の第１絶縁層１２０－１ａ、１２０－１ｂと同様に構成される。以下、第１絶縁層１２０－１ａ、１２０－１ｂおよび第１絶縁層１２０－１ａ、１２０－１ｂと同様の構成を有する光変調素子１００－１における他の第１絶縁層を総称して、第１絶縁層１２０－１ともいうものとする。
　上記の構成を有する第１絶縁層１２０－１は、隣接する作用電極１１４との間に隙間を有さないため、図２に示す第１絶縁層１２０と作用電極１１４との隙間に入り込むような微小な異物が、光変調素子１００－１の環境に存在している場合でも、当該異物による作用電極１１４の電気的特性の変化を防止することができる。
　ただし、光変調素子１００－１では、第１絶縁層１２０－１は、隣接する作用電極１１４の側面全面に接するよう構成されるので、例えば第１絶縁層１２０－１が誘電体としての特性を持つ樹脂等により構成される場合には、動作時においてこれら２つの作用電極１１４間に形成される電気力線は、第１絶縁層１２０－１の全体に分散されることとなる。したがって、作用電極１１４から並行導波路１１２に加わる電界は、図２に示す第１絶縁層１２０の構成に比べて弱くなる。
　［第１実施形態の第２変形例］
　次に、第１の実施形態に係る光変調素子１００の第２の変形例について説明する。図６は、光変調素子１００の第２の変形例である光変調素子１００－２の構成を示す図である。第２の変形例に係る光変調素子１００－２は、光変調素子１００と同様の構成を有するが、並行導波路１１２を挟む作用電極１１４の間に配される第１絶縁層の断面構成が、図２に示す第１絶縁層１２０と異なる。図６は、図２に示す光変調素子１００のＩＩ－ＩＩ断面の図示左半分の部分に相当する図である。なお、図６において、図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。また、光変調素子１００－２の平面構成は、図１に示す光変調素子１００と同様であるので、上述した図１についての説明を援用する。
　図６に示す第１絶縁層１２０－２ａは、図５に示す第１絶縁層１２０－１ａと同様の構成を有するが、隣接する２つの作用電極１１４であるグラウンド電極１１４－２ａおよび信号電極１１４－１ａのそれぞれの上面を部分的に覆うように構成されている点が異なる。同様に、第１絶縁層１２０－２ｂは、図５に示す第１絶縁層１２０－１ｂと同様の構成を有するが、隣接する２つの作用電極１１４である信号電極１１４－１ａおよびグラウンド電極１１４－２ｂのそれぞれの上面を部分的に覆うように構成されている点が異なる。
　光変調素子１００－２では、並行導波路１１２ａ、１１２ｂ以外の他の並行導波路１１２を挟む２つの作用電極１１４の間に配される第１絶縁層についても、上記の第１絶縁層１２０－２ａ、１２０－２ｂと同様に構成される。以下、第１絶縁層１２０－２ａ、１２０－２ｂおよび第１絶縁層１２０－２ａ、１２０－２ｂと同様の構成を有する光変調素子１００－２における他の第１絶縁層を総称して、第１絶縁層１２０－２ともいうものとする。
　上記の構成を有する第１絶縁層１２０－２は、隣接する作用電極１１４の上面を部分的に覆うように形成されるので、光変調素子１００－２の製造工程における、第１絶縁層１２０－２のパターンニングが容易となる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る光変調素子１００－３の構成を示す図であり、図２に示す光変調素子１００のＩＩ－ＩＩ断面の図示左半分の部分に相当する図である。光変調素子１００－３は、光変調素子１００と同様の構成を有するが、ＸカットのＬＮ基板である基板１０２に代えて、ＺカットのＬＮ基板である基板１０２－１により構成されている。なお、図７において、図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。
　光変調素子１００－３は、光変調素子１００と同じ光導波路１０４を有する。ただし、光変調素子１００－３では、作用電極、バイアス電極、第１絶縁層、および第２絶縁層の構成が、光変調素子１００と異なる。
　当業者において明らかなように、ＺカットのＬＮ基板に形成される光導波路の光波を制御する電極は、ＸカットのＬＮ基板に形成される光導波路の光波を制御する電極とは異なり、光導波路の直上部に設けられる。ＸカットのＬＮ基板では、電気光学係数が基板面に沿う方向において最大となるのに対し、Ｚカット基板では、基板厚さ方向において最大となるためである。
　また、当業者において明らかなように、マッハツェンダ型光導波路では、これを構成する２本の並行導波路の直上部に形成する電極には、互いに逆位相の電気信号を与えるのが通常である。上記２本の並行導波路に発生させる屈折率の増減方向を互いに逆位相とすることで、一方の電極をグラウンド電位に固定する場合に比べて当該２本の並行導波路間の屈折率差を大きく変化させることができるためである。
　このため、図７に示す光変調素子１００－３では、マッハツェンダ型光導波路１１０ａを構成する並行導波路１１２ａおよび１１２ｂを伝搬する光波を制御するための作用電極１１４－３ａおよび１１４－３ｂが、それぞれ、並行導波路１１２ａおよび１１２ｂの直上部に設けられている。なお、本実施形態では、並行導波路１１２ａ及び１１２ｂと作用電極１１４－３ａおよび１１４－３ｂとの間には、基板１０２－１上に形成されたバッファ層２０２が介在する。バッファ層２０２は、例えばＳｉＯ２で構成され、並行導波路１１２ａ及び１１２ｂにおいて作用電極１１４－３ａおよび１１４－３ｂの存在に起因して発生し得る光吸収損失を防止する。
　また、本実施形態では、並行導波路１１２ａの図示左方および並行導波路１１２ｂの図示右方に、それぞれ、バッファ層２０２を挟んでグラウンド電極２００が設けられている。
　また、隣接する２つの電極であるグラウンド電極２００と作用電極１１４－３ａとの間、作用電極１１４－３ａと１１４－３ｂとの間、および作用電極１１４－３ｂとグラウンド電極２００の間に、それぞれ、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、および１２０－３ｃが設けられている。そして、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、および１２０－３ｃは、それぞれ、基板１０２－１の面からの高さが、隣接する電極の高さより高く構成されている。
　これにより、光変調素子１００－３においても、図２に示す光変調素子１００と同様に、作用電極１１４－３ａ間の静電容量に大きな影響を与えることなく（したがって、作用電極１１４の設計自由度に悪影響を与えることなく）、異物落下による電極間のブリッジ形成を防止することができる。
　なお、光変調素子１００－３では、他のマッハツェンダ型光導波路１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄにおいても、図７に示すマッハツェンダ型光導波路１１０ａにおける作用電極１１４－３ａ、１１４－３ｂ、グラウンド電極２００、および第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂと同様に、作用電極、グラウンド電極、第１絶縁層が形成される。
　図８は、第２の実施形態に係る光変調素子１００－３のバイアス電極部分の構成を示す図である。図８は、図４に示す光変調素子１００のＩＶ－ＩＶ断面図に相当する図である。図８において、図４に示す構成要素と同じ構成要素については、図４に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図４についての説明を援用する。
　図７に示す作用電極１１４－３ａおよび１１４－３ｂと同様に、マッハツェンダ型光導波路１１０ａを構成する並行導波路１１２ａ、１１２ｂの直上部に、バッファ層２０２を介してそれぞれバイアス電極１３０ａ－１が形成されている。また、マッハツェンダ型光導波路１１０ｂを構成する並行導波路１１２ｃ、１１２ｄの直上部に、バッファ層２０２を介してそれぞれバイアス電極１３０ａ－２が形成されている。
　そして、これらのバイアス電極１３０ａ－１、１３０ａ－２は、マッハツェンダ型光導波路１１０ごとに、互いに分離された個別の第２絶縁層１２２ａ－１および１２２ａ－２により覆われている。本実施形態では、第２絶縁層１２２ａ－１と１２２ａ－２とは、基板１０２－１上に設けられたグラウンド電極１３２ｂ－１の上部で互いに分離されている。
　また、マッハツェンダ型光導波路１１０ｂのバイアス電極１３０ｂ－１を覆う第２絶縁層１２２ｂ－１は、図示右側に存在するマッハツェンダ型光導波路１１０ｃのバイアス電極を覆う第２絶縁層１２２ｃ－１との間が、基板１０２－１上に設けられたグラウンド電極１３２ａ－１の上部で互いに分離されている。
　なお、光変調素子１００－３では、他のマッハツェンダ型光導波路１１０ｃ、１１０ｄ、およびネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８ａ、１０８ｂにおいても、図８に示すマッハツェンダ型光導波路１１０ａ、１１０ｂにおけるバイアス電極１３０ａ－１、１３０ａ－２、グラウンド電極１３２ｂ－１、１３２ａ－１、および第２絶縁層１２２ａ－１、１２２ｂ－１と同様の、バイアス電極、グラウンド電極、および第２絶縁層が形成される。
　これにより、光変調素子１００－３では、光変調素子１００と同様に、マッハツェンダ型光導波路１１０及びネスト型マッハツェンダ型光導波路１０８における互いの間での、バイアス電極によるバイアス点調整動作の干渉が防止される。
　［第２実施形態の第１変形例］
　次に、第２の実施形態に係る光変調素子１００－３の第１の変形例について説明する。図９は、光変調素子１００－３の第１の変形例である光変調素子１００－４の構成を示す図であり、図８に示す光変調素子１００－３の断面図に相当する図である。なお、図９において、図８に示す構成要素と同じ構成要素については、図８に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図８についての説明を援用する。また、光変調素子１００－４の平面構成は、図１に示す光変調素子１００と同様であるので、上述した図１についての説明を援用する。
　図９に示す光変調素子１００－４は、図７に示す光変調素子１００－３と同様の構成を有するが、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、１２０－３ｃに代えて、第１絶縁層１２０－４ａ、１２０－４ｂ、１２０－４ｃを有する点が異なる。第１絶縁層１２０－４ａ、１２０－４ｂ、１２０－４ｃは、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、１２０－３ｃと同様の構成を有するが、図５に示す第１絶縁層１２０－１ａ、１２０－１ｂと同様に、それぞれ隣接する電極の側面全面と接している点が異なる。すなわち、第１絶縁層１２０－４ａは、隣接するグラウンド電極２００及び作用電極１１４－３ａの側面全面に接している。また、第１絶縁層１２０－４ｂおよび１２０－４ｃは、それぞれ、作用電極１１４－３ａ及び１１４－３ｂの側面全面、並びに作用電極１１４－３ｂとグラウンド電極２００の側面全面に接している。
　これにより、光変調素子１００－４では、図５に示す光変調素子１００－１と同様に、光変調素子１００－４の環境内に微小な異物が存在している場合でも、当該異物による作用電極１１４－３ａ、１１４－３ｂの電気的特性の変化を防止することができる。
　［第２実施形態の第２変形例］
　次に、第２の実施形態に係る光変調素子１００－３の第２の変形例について説明する。図１０は、光変調素子１００－３の第２の変形例である光変調素子１００－５の構成を示す図であり、図８に示す光変調素子１００－３の断面図に相当する図である。なお、図１０において、図８に示す構成要素と同じ構成要素については、図８に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図８についての説明を援用する。また、光変調素子１００－５の平面構成は、図１に示す光変調素子１００と同様であるので、上述した図１についての説明を援用する。
　図１０に示す光変調素子１００－５は、図７に示す光変調素子１００－３と同様の構成を有するが、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、１２０－３ｃに代えて、第１絶縁層１２０－５ａ、１２０－５ｂ、１２０－５ｃを有する点が異なる。第１絶縁層１２０－５ａ、１２０－５ｂ、１２０－５ｃは、第１絶縁層１２０－３ａ、１２０－３ｂ、１２０－３ｃと同様の構成を有するが、図６に示す第１絶縁層１２０－２ａ、１２０－２ｂと同様に、それぞれ隣接する電極の上面を部分的に覆うように構成されている点が異なる。
　上記の構成を有する光変調素子１００－５では、図６に示す光変調素子１００－２と同様に、光変調素子１００－５の製造工程における第１絶縁層１２０－５ａ、１２０－５ｂ、および１２０－５ｃのパターンニングが容易となる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、上述したいずれかの光変調素子を用いた光変調器である。図１１は、第３の実施形態に係る光変調器４００の構成を示す図である。光変調器４００は、筐体４０２と、当該筐体４０２内に収容された光変調素子４０４と、中継基板４０６と、を有する。光変調素子４０４は、上述した光変調素子１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、１００－５のいずれかである。筐体４０２は、最終的にはその開口部に板体であるカバー（不図示）が固定されて、その内部が気密封止される。
　光変調器４００は、また、光変調素子４０４の変調に用いる高周波電気信号を入力するための信号ピン４０８と、光変調素子４０４の動作点の調整に用いる電気信号を入力するための信号ピン４１０と、を有する。
　さらに、光変調器４００は、筐体４０２内に光を入力するための入力光ファイバ４１４と、光変調素子４０４により変調された光を筐体４０２の外部へ導く出力光ファイバ４２０と、を筐体４０２の同一面（本実施形態では、図示左側の面）に有する。
　ここで、入力光ファイバ４１４及び出力光ファイバ４２０は、固定部材であるサポート４２２及び４２４を介して筐体４０２にそれぞれ固定されている。入力光ファイバ４１４から入力された光は、サポート４２２内に配されたレンズ４３０によりコリメートされた後、レンズ４３４を介して光変調素子４０４へ入力される。ただし、これは一例であって、光変調素子４０４への光の入力は、従来技術に従い、例えば、入力光ファイバ４１４を、サポート４２２を介して筐体４０２内に導入し、当該導入した入力光ファイバ４１４の端面を光変調素子４０４の基板１０２の端面に接続することで行うものとすることもできる。
　光変調素子４０４から出力される光は、光学ユニット４１６と、サポート４２４に配されたレンズ４１８と、を介して出力光ファイバ４２０に結合される。光学ユニット４１６は、光変調素子４０４から出力される２つの変調光を一つのビームに結合する偏波合成器を含み得る。
　中継基板４０６は、当該中継基板４０６に形成された導体パターン（不図示）により、信号ピン４０８から入力される高周波電気信号および信号ピン４１０から入力される動作点（バイアス点）調整用等の電気信号を、光変調素子４０４へ中継する。中継基板４０６上の上記導体パターンは、例えばワイヤボンディング等により、光変調素子４０４の電極の一端を構成するパッド（後述）にそれぞれ接続される。また、光変調器４００は、所定のインピーダンスを有する終端器４１２を筐体４０２内に備える。
　上記の構成を有する光変調器４００は、上述した光変調素子１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、１００－５のいずれかである光変調素子４０４を用いているので、作用電極１１４等の設計自由度を確保しつつ、筐体４０２内の異物の付着による電気的特性の変動を防止して、特性の良好な且つ信頼性の高い光変調器４００を実現することができる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、上述したいずれかの実施形態または変形例に係る光変調素子を用いた光変調モジュール５００である。図１２は、本実施形態に係る光変調モジュール５００の構成を示す図である。図１２において、図１１に示す第３の実施形態に係る光変調器４００と同一の構成要素については、図１１に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１１についての説明を援用する。
　光変調モジュール５００は、図１１に示す光変調器４００と同様の構成を有するが、中継基板４０６に代えて、回路基板５０６を備える点が、光変調器４００と異なる。回路基板５０６は、駆動回路５０８を備える。駆動回路５０８は、信号ピン４０８を介して外部から供給される例えば変調信号に基づいて、光変調素子４０４を駆動する高周波電気信号を生成し、当該生成した高周波電気信号を光変調素子４０４へ出力する。
　上記の構成を有する光変調モジュール５００は、上述した光変調素子１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、１００－５のいずれかである光変調素子４０４を用いているので、光変調器４００と同様に、作用電極１１４等の設計自由度を確保しつつ、筐体４０２内の異物の付着による電気的特性の変動を防止して、特性の良好な且つ信頼性の高い光変調モジュール５００を実現することができる。
　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、第３の実施形態に係る光変調器４００を搭載した光送信装置６００である。図１３は、本実施形態に係る光送信装置６００の構成を示す図である。この光送信装置６００は、光変調器４００と、光変調器４００に光を入射する光源６０４と、変調器駆動部６０６と、変調信号生成部６０８と、を有する。なお、光変調器４００及び変調器駆動部６０６に代えて、上述した光変調モジュール５００を用いることもできる。
　変調信号生成部６０８は、光変調器４００に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路であり、外部から与えられる送信データに基づき、光変調器４００に当該変調データに従った光変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成して、変調器駆動部６０６へ出力する。
　変調器駆動部６０６は、変調信号生成部６０８から入力される変調信号を増幅して、光変調器４００が備える光変調素子４０４の信号電極を駆動するための高周波電気信号を出力する。尚、上述したように、光変調器４００および変調器駆動部６０６に代えて、例えば変調器駆動部６０６に相当する回路を含む駆動回路５０８を筐体４０２の内部に備えた、光変調モジュール５００を用いることもできる。
　上記高周波電気信号は、光変調器４００の信号ピン４０８に入力されて、光変調素子１００等を駆動する。これにより、光源６０４から出力された光は、光変調器４００により変調され、変調光となって光送信装置６００から出力される。
　上記の構成を有する光送信装置６００は、上述した光変調素子１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、１００－５のいずれかである光変調素子４０４を用いて構成されているので、光変調器４００および光変調モジュール５００と同様に、作用電極１１４等の設計自由度を確保しつつ、筐体４０２内の異物の付着による電気的特性の変動を防止して、特性の良好な且つ信頼性の高い光伝送を実現することができる。
　なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
　例えば、図１に示す光変調素子１００では、基板１０２のうち電極および光導波路１０４が何も形成されていない部分が存在するが、そのような部分の全部または一部は、従来技術に従い、グランドパターンで覆ってもよい。
　以上説明したように、上述した実施形態に係る光導波路素子である光変調素子１００は、基板１０２と、基板１０２上に形成された光導波路１０４と、光導波路１０４を伝搬する光波を制御する作用電極１１４と、を備える。また、光変調素子１００は、隣接する２つの作用電極１１４の間に配された第１絶縁層１２０を備える。そして、第１絶縁層１２０は、基板１０２の面からの高さが、上記２つの作用電極１１４の高さよりも高い。
　この構成によれば、光変調素子１００の環境内に存在する異物が２つの作用電極１１４間に付着してブリッジを形成する確率が低減されるので、光変調素子１００としての信頼性を向上することができる。一方で、第１絶縁層１２０は、隣接する作用電極１１４の全面に接している必要はないので、これら２つの作用電極１１４間の静電容量には大きな影響を与えることがなく、作用電極１１４の設計自由度が制限されない。
　また、上記２つの作用電極１１４は、例えば光導波路１０４の一部である並行導波路１１２を基板１０２の面内において挟む位置に配されている。この構成によれば、作用電極１１４の間の第１絶縁層１２０を誘電体で構成した場合に、並行導波路１１２の電界効率を向上することができる。
　また、上記２つの作用電極１１４の間隔は、例えば１５μｍ以下である。上記の構成によれば、光変調素子１００を収容する筐体（不図示）の内部に数十μｍ程度の微小な異物が存在する場合でも、そのような微小な異物が作用電極１１４にブリッジを形成するのを効果的に防止することができる。
　また、基板１０２の面からの第１絶縁層１２０の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である。この構成によれば、第１絶縁層１２０を樹脂で構成する場合に、基板１０２上における第１絶縁層１２０の高さについての高い制御性を確保することができる。
　また、基板１０２の面からの、第１絶縁層１２０の高さと上記２つの作用電極１１４の高さとの差は、５μｍ以下である。この構成によれば、基板１０２上における第１絶縁層１２０の高さの制御性を確保しつつ、上記高さの差を精度良く設定することができる。
　また、光変調素子１００は、上記２つの作用電極１１４と異なる複数の電極を覆う第２絶縁層１２２を備える。この構成によれば、誘電損失の影響が少ない直流又は低周波電気信号が伝搬する電極については、これらの電極を第２絶縁層１２２で覆って異物付着をほぼ完全に防止することができる。
　また、光導波路１０４は、それぞれが２本の並行導波路１１２を含む２つのマッハツェンダ型光導波路１１０を含む。そして、上記第２絶縁層１２２が覆う複数の電極は、マッハツェンダ型光導波路１１０のバイアス点の調整に用いられるバイアス電極１３０である。この構成によれば、バイアス電極１３０への異物付着をほぼ完全に防止することができる。
　また、第２絶縁層１２２は、マッハツェンダ型光導波路１１０のそれぞれのバイアス電極１３０を覆う、互いに分離された個別の絶縁層として形成されている。この構成によれば、マッハツェンダ型光導波路どうしの間での、バイアス電極１３０間の干渉（クロストーク）を低減することができる。
　また、第１絶縁層１２０および第２絶縁層１２２は、樹脂である。この構成によれば、第１絶縁層１２０及び第２絶縁層１２２を、１０μｍ程度まで容易に厚く形成することができる。
　また、上述した第３の実施形態に係る光変調器４００は、光の変調を行う光変調素子１００と、光変調素子１００を収容する筐体４０２と、光変調素子１００に光を入力する入力光ファイバ４１４と、光変調素子１００が出力する光を筐体４０２の外部へ導く出力光ファイバ４２０と、を備える。
　また、上述した第４の実施形態に係る光変調モジュール５００は、光変調素子１００と、光変調素子１００を収容する筐体４０２と、光変調素子１００に光を入力する入力光ファイバ４１４と、光変調素子１００が出力する光を筐体４０２の外部へ導く出力光ファイバ４２０と、光変調素子を駆動する駆動回路５０８と、を備える。
　また、上述した第５の実施形態に係る光送信装置６００は、第３の実施形態に係る光変調器４００または第４の実施形態に係る光変調モジュール５００と、光変調素子１００に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路である変調信号生成部６０８と、を備える。
　これらの構成によれば、作用電極１１４等の設計自由度を確保しつつ、筐体４０２内の異物の付着による電気的特性の変動を防止して、特性の良好な且つ信頼性の高い光変調器４００、光変調モジュール５００、および光送信装置６００を実現することができる。
　１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、１００－５、４０４…光変調素子、１０２、１０２－１…基板、１０４…光導波路、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ…辺、１０７…入力導波路、１０８ａ、１０８ｂ…ネスト型マッハツェンダ型光導波路、１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ…マッハツェンダ型光導波路、１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ、１１２ｇ、１１２ｈ…並行導波路、１１４、１１４－３ａ、１１４－３ｂ…作用電極、１１４－１、１１４－１ａ、１１４－１ｂ、１１４－１ｃ、１１４－１ｄ…信号電極、１１４－２、１１４－２ａ、１１４－２ｂ、１１４－２ｃ、１１４－２ｄ、１１４－２ｅ、１１４－２ｆ、１１４－２ｇ、１１４－２ｈ、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｂ－１、１３２ａ－１、２００…グラウンド電極、１１８…配線電極、１１８－１、１１８－１ａ、１１８－１ｂ、１１８－１ｃ、１１８－１ｄ、１１８－１ｅ、１１８－１ｆ、１１８－１ｇ、１１８－１ｈ…信号配線電極、１１８－２、１１８－２ａ、１１８－２ｂ、１１８－２ｃ、１１８－２ｄ、１１８－２ｅ、１１８－２ｆ、１１８－２ｇ、１１８－２ｈ、１１８－２ｉ、１１８－２ｊ、１１８－２ｋ、１１８－２ｍ、１１８－２ｎ、１１８－２ｐ、１１８－２ｑ、１１８－２ｒ…グラウンド配線電極、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈ、１２０－１ａ、１２０－１ｂ、１２０－２ａ、１２０－２ｂ、１２０－３ａ、１２０－３ｂ、１２０－３ｃ、１２０－４ａ、１２０－４ｂ、１２０－４ｃ、１２０－５ａ、１２０－５ｂ、１２０－５ｃ…第１絶縁層、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｆ、１２２ａ－１、１２２ｂ－１、１２２ｃ－１…第２絶縁層、１２６ａ、１２６ｂ…出力導波路、１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３０ａ－１、１３０ｂ－１…バイアス電極、１４２…支持板、１４４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ…凸部、１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆ、１５０ｇ…第１段目電極、１５２、１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ、１５２ｇ…第２段目電極、２０２…バッファ層、４００…光変調器、４０２…筐体、４０６…中継基板、４０８、４１０…信号ピン、４１２…終端器、４１４…入力光ファイバ、４１６…光学ユニット、４１８、４３０、４３４…レンズ、４２０…出力光ファイバ、４２２、４２４…サポート、５００…光変調モジュール、５０６…回路基板、５０８…駆動回路、６００…光送信装置、６０４…光源、６０６…変調器駆動部、６０８…変調信号生成部。

Claims (13)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に形成された光導波路と、
    　前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、
    　前記電極のうち隣接する２つの電極の間に配された第１絶縁層と、
    　を備え、
    　前記第１絶縁層は、前記基板の面からの高さが、前記２つの電極の高さよりも高い、
    　光導波路素子。
  2. 　前記２つの電極は、前記光導波路を前記基板の面内において挟む位置に配されている、
    　請求項１に記載の光導波路素子。
  3. 　前記２つの電極の間隔は、１５μｍ以下である、
    　請求項１または２に記載の光導波路素子。
  4. 　前記基板の面からの前記第１絶縁層の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である、
    　請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  5. 　前記基板の面からの、前記第１絶縁層の高さと前記２つの電極の高さとの差は、５μｍ以下である、
    　請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  6. 　前記第１絶縁層は、樹脂である、
    　請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  7. 　前記基板上に形成された前記２つの電極と異なる複数の電極を覆う第２絶縁層を備える、
    　請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  8. 　前記光導波路は、それぞれが２本の並行導波路を含む２つのマッハツェンダ型光導波路を含み、
    　前記第２絶縁層が覆う前記複数の電極は、前記マッハツェンダ型光導波路のバイアス点の調整に用いられるバイアス電極を構成する、
    　請求項７に記載の光導波路素子。
  9. 　前記第２絶縁層は、マッハツェンダ型光導波路のそれぞれの前記バイアス電極を覆う、互いに分離された個別の絶縁層として形成されている。
    　請求項８に記載の光導波路素子。
  10. 　前記第２絶縁層は、樹脂である、
    　請求項７ないし９のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  11. 　光の変調を行う光変調素子である請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光導波路素子と、
    　前記光導波路素子を収容する筐体と、
    　前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと、
    　前記光導波路素子が出力する光を前記筐体の外部へ導く光ファイバと、
    　を備える光変調器。
  12. 　光の変調を行う光変調素子である請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光導波路素子と、
    　前記光導波路素子を収容する筐体と、
    　前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと、
    　前記光導波路素子が出力する光を前記筐体の外部へ導く光ファイバと、
    　前記光導波路素子を駆動する駆動回路と、
    　を備える光変調モジュール。
  13. 　請求項１１に記載の光変調器または請求項１２に記載の光変調モジュールと、
    　前記光導波路素子に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路と、
    　を備える光送信装置。
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