WO2024142183A1 - 光導波路素子、光変調器、および光送信装置 - Google Patents

光導波路素子、光変調器、および光送信装置 Download PDF

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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide element, an optical modulator, and an optical transmitter.
  • optical modulators incorporating an optical modulation element as an optical waveguide element composed of an optical waveguide formed on a substrate and a control electrode for controlling the light wave propagating through the optical waveguide are widely used.
  • optical waveguide elements performing optical modulation semiconductor optical modulation elements using a semiconductor substrate such as an InP substrate and LN optical modulation elements using a LiNbO3 (hereinafter also referred to as LN) substrate have been put to practical use.
  • the optical waveguide further includes a radio frequency electrode arranged on the optical substrate for modulating an optical wave propagating through the optical waveguide to perform a modulation operation
  • the control electrode is a bias electrode that controls a bias point of the modulation operation.
  • the auxiliary electrode is arranged such that the edge facing the segment electrode is closer to the segment electrode than a position which bisects the distance between the edge of the common electrode on the front optical waveguide side and the edge of the segment electrode on the optical waveguide side.
  • the Mach-Zehnder type optical waveguides 37a, 37b, 37c, and 37d will be collectively referred to as the Mach-Zehnder type optical waveguide 37.
  • Fig. 4 is a partial detailed view of part B of bias electrode portion 40 shown in Fig. 3.
  • Figs. 5 and 6 are a VV sectional view and a VI-VI sectional view of part B shown in Fig. 4.
  • Part B in Fig. 4 shows the second control electrode 44 and the first control electrode 43 which face each other across one parallel waveguide 39b of the Mach-Zehnder type optical waveguide 37d.
  • the other second control electrode 44 and the first control electrode 43 which face each other across the other parallel waveguide 39a in Fig. 3 are also configured in the same manner as shown in Fig. 4.
  • each portion of the first control electrode 43 and the second control electrode 44 is formed directly on the optical substrate 30.
  • the segment electrodes 43c, 44c arranged near the parallel waveguide 39 are divided along the extension direction of the parallel waveguide 39, so that it is possible to reduce substrate stress that may occur in the portion of the optical substrate 30 near the parallel waveguide 39, compared to a conventional bias electrode that is not divided.
  • connection electrodes 43b and 44b may be connected to one end of each of the segment electrodes 43c and 44c in the longitudinal direction along the extension direction of the parallel waveguide 39.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the control electrode 42 of the light modulation element 3 according to the first modified example.
  • FIG. 7 corresponds to FIG. 4 described above.
  • the connection electrodes 43b and 44b are each connected to the left end of the segment electrodes 43c and 44c, respectively, in the longitudinal direction along the extension direction of the parallel waveguide 39.
  • the first control electrode 43 and the second control electrode 44 that sandwich the parallel waveguide 39a can also be configured in a similar manner to the above.
  • the auxiliary electrode 43d is arranged, for example, at a position where the side facing the segment electrode 43c is closer to the segment electrode 43c than the position that bisects the distance between the side of the common electrode 43a on the parallel waveguide 39 side and the side of the segment electrode 43c on the parallel waveguide 39 side.
  • the auxiliary electrode 44d is arranged at a position where the side facing the segment electrode 44c is closer to the segment electrode 44c than the position that bisects the distance between the side of the common electrode 44a on the parallel waveguide 39 side and the side of the segment electrode 44c on the parallel waveguide 39 side.
  • the auxiliary electrode 43d is arranged at a position where the line EL1, which is an extension of the side facing the segment electrode 43c, is closer to the segment electrode 43c than the line CL1, which indicates the position where the distance between the side of the common electrode 43a on the parallel waveguide 39b side and the side of the segment electrode 43c on the parallel waveguide 39b side is bisected.
  • the auxiliary electrode 44d is arranged at a position where the line EL2, which is an extension of the side facing the segment electrode 44c, is closer to the segment electrode 44c than the line CL2, which indicates the position where the distance between the side of the common electrode 44a on the parallel waveguide 39b side and the side of the segment electrode 44c on the parallel waveguide 39b side is bisected.
  • the first control electrode 43 and the second control electrode 44 on either side of the parallel waveguide 39a may be configured in the same manner as above.
  • the auxiliary electrode 43d is arranged, for example, at a position where the side facing the segment electrode 43c is closer to the common electrode 43a than the position where the distance between the side of the common electrode 43a on the parallel waveguide 39 side and the side of the segment electrode 43c on the parallel waveguide 39 side is halved.
  • the auxiliary electrode 44d is arranged at a position where the side facing the segment electrode 44c is closer to the common electrode 44a than the position where the distance between the side of the common electrode 44a on the parallel waveguide 39 side and the side of the segment electrode 44c on the parallel waveguide 39 side is halved.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the control electrode 42 of the light modulation element 3 according to the second modified example.
  • FIG. 9 corresponds to FIG. 4 described above.
  • the auxiliary electrode 43d is arranged at a position where the line EL1, which is an extension of the side facing the segment electrode 43c, is closer to the common electrode 43a than the line CL1, which indicates the position where the line EL1 bisects the distance between the side of the common electrode 43a on the parallel waveguide 39b side and the side of the segment electrode 43c on the parallel waveguide 39b side.
  • the auxiliary electrode 44d is arranged at a position where the line EL2, which is an extension of the side facing the segment electrode 44c, is closer to the common electrode 44a than the line CL2, which indicates the position where the line EL2 bisects the distance between the side of the common electrode 44a on the parallel waveguide 39b side and the side of the segment electrode 44c on the parallel waveguide 39b side.
  • the first control electrode 43 and the second control electrode 44 on either side of the parallel waveguide 39a can be configured in the same manner as above.
  • the auxiliary electrodes 43d and 44d are formed closer to the common electrodes 43a and 44a, respectively, and away from the segment electrodes 43c and 44c, so that the substrate stress that may occur in the optical substrate 30 near the parallel waveguide 39 due to the auxiliary electrodes 43d and 44d can be reduced. Therefore, in the configuration shown in FIG. 9, the bias point fluctuation amount of the Mach-Zehnder type optical waveguide 37d can be further reduced.
  • the auxiliary electrode 43d is disposed, for example, at a position where the side facing the segment electrode 43c halves the distance between the side of the common electrode 43a facing the parallel waveguide 39 and the side of the segment electrode 43c facing the parallel waveguide 39.
  • the auxiliary electrode 44d is disposed at a position where the side facing the segment electrode 44c halves the distance between the side of the common electrode 44a facing the parallel waveguide 39 and the side of the segment electrode 44c facing the parallel waveguide 39.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the control electrode 42 of the light modulation element 3 according to the second modified example.
  • FIG. 10 corresponds to FIG. 4 described above. Note that in FIG. 10, as in FIG. 8, only the boundaries of the common electrode 43a, the connection electrode 43b, the segment electrode 43c, and the auxiliary electrode 43d of the first control electrode 43 are shown by dotted lines. The same is true for the second control electrode 44.
  • the side of the auxiliary electrode 43d facing the segment electrode 43c is arranged at the same position as line CL1, which indicates the position that bisects the distance between the side of the common electrode 43a facing the parallel waveguide 39b and the side of the segment electrode 43c facing the parallel waveguide 39b.
  • the auxiliary electrode 44d is arranged at the same position as line CL2, which indicates the position that bisects the distance between the side of the common electrode 44a facing the parallel waveguide 39b and the side of the segment electrode 44c facing the parallel waveguide 39b.
  • the first control electrode 43 and the second control electrode 44 that sandwich the parallel waveguide 39a can also be configured in the same manner as above.
  • the configuration shown in FIG. 10 can achieve a good balance between the effect of improving manufacturing yield and long-term reliability of the configuration of FIG. 8 relating to the second modified example, and the effect of reducing bias point fluctuation of the configuration of FIG. 9 relating to the third modified example.
  • segment electrode 43c of the first control electrode 43 and the segment electrode 44c of the second control electrode 44 facing each other across the parallel waveguide 39 do not necessarily have to be configured line-symmetrically with respect to the parallel waveguide 39 as shown in FIG.
  • the segment electrode 44c of the second control electrode 44 is disposed at a position shifted along the extension direction of the parallel waveguide 39 from a position that is linearly symmetrical with respect to the parallel waveguide 39 with respect to the segment electrode 43c of the first control electrode 43.
  • a low-elasticity layer made of a low-elasticity material having an elastic modulus equal to or less than one-tenth that of the control electrode 42 may be disposed between the control electrode 42 and the optical substrate 30.
  • a resin may be used as the low-elasticity material constituting the low-elasticity layer 45.
  • the substrate stress occurring at the boundary between the control electrode 42 and the optical substrate 30 can be alleviated, and the bias point fluctuation can be further reduced.
  • FIGS. 14 and 15 are diagrams showing the configuration of a light modulation element 3 according to such a seventh modified example.
  • FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 3 described above.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14.
  • a plurality of through holes 48 (circular dotted lines in the figure) that are circular in plan view are arranged in a matrix in the low elastic layer 45 that is arranged under each of the common electrode 43a of the first control electrode 43 and the common electrode 44a of the second control electrode 44.
  • FIG. 14 only one through hole 48 is labeled with a reference symbol as an example, but the multiple dotted circles in the figure all represent through holes 48.
  • the common electrode 44a of the second control electrode 44 passes through the inside of the through hole 48 (dotted rectangle) and extends to the main surface of the optical substrate 30.
  • the common electrode 43a of the first control electrode 43 also passes through the inside of the through hole 48 and extends to the main surface of the optical substrate 30, similar to FIG. 15.
  • control electrode 42 passes through the inside of the through hole 48 and comes into direct contact with the optical substrate 30. Therefore, even if the low-elasticity layer 45 is made of resin, for example, the adhesion between the control electrode 42 and the optical substrate 30 can be increased, improving the reliability of the light modulation element 3.
  • the through holes 48 are not limited to being circular, and may have any shape in plan view. In this case, it is desirable that the opening area of the through holes 48 on the optical substrate 30 side is approximately the same as that of the circular through holes in plan view with a diameter of 1 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the through holes 48 are also not limited to being arranged in a matrix, and may be arranged in any regular or irregular pattern. In this case, too, it is preferable that the spacing between the through holes 48 is 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the optical transmission device 60 according to this embodiment.
  • This optical transmission device 60 has the optical modulator 1, a light source 61, and a modulation signal generation unit 62.
  • the modulation signal generation unit 62 is an electronic circuit that generates a high-frequency signal (modulation signal) for causing the optical modulator 1 to perform a modulation operation.
  • the bias electrode 51 for adjusting the operating points of the nested Mach-Zehnder optical waveguides 35a and 35b can also be configured similarly to the control electrode 42 shown in Fig. 4.
  • Fig. 17 is a diagram showing an example of a bias electrode 51 configured similarly to the control electrode 42.
  • the two bias electrodes 51 sandwiching one parallel waveguide 35a1 (see Fig. 2) of the nested Mach-Zehnder optical waveguide 35a are configured similarly to the first control electrode 43 and the second control electrode 44, respectively.
  • the bias electrode portion 40 is arranged upstream of the RF electrode portion 41 along the direction of light propagation in the optical waveguide 31, but depending on the arrangement of the optical waveguide on the optical substrate 30 (for example, in a configuration that does not include the folded region 38), it may be arranged downstream of the RF electrode portion 41.
  • two bias electrode portions 40 may be arranged at positions sandwiching the RF electrode portion 41 along the direction of light propagation in the optical waveguide 31.
  • the segment electrodes In the optical waveguide element of configuration 1, a voltage is supplied to each of the segment electrodes from the common electrode via the connection electrode and the auxiliary electrode, so that even if the line width of the segment electrodes is narrow and conductor defects occur in some of the segment electrodes, the other segment electrodes can normally control the light waves propagating through the optical waveguide. Therefore, with the optical waveguide element of configuration 1, the segment electrodes can be formed thin to reduce bias point fluctuations, while improving the manufacturing yield and long-term reliability of the optical waveguide element.
  • (Configuration 4) The optical waveguide element according to configuration 1 or 2, wherein the auxiliary electrode has an edge facing the segment electrode that is closer to the common electrode than a position that bisects the distance between the edge of the common electrode on the optical waveguide side and the edge of the segment electrode on the optical waveguide side.
  • the auxiliary electrodes are formed closer to the common electrode and away from the segment electrodes, so that it is possible to reduce substrate stress that may occur in the optical substrate near the optical waveguide due to the auxiliary electrodes. Therefore, in the optical waveguide element of configuration 4, it is possible to further reduce the bias point fluctuation.
  • An optical transmitter comprising: the optical modulator according to configuration 9; and an electronic circuit that generates an electrical signal for causing the optical waveguide element to perform an optical modulation operation.
  • an optical modulator is used in which the bias point fluctuation of the drive voltage is reduced while improving the manufacturing yield and/or long-term reliability, so that an optical transmission device with high transmission quality can be realized at low cost.

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Abstract

光導波路素子は、光学基板（３０）の主面上に配された光導波路（３１）と、光導波路（３１）を伝搬する光波を制御する制御電極（４２）と、を有し、制御電極（４２）は、光学基板（３０）の主面上において光導波路（３１）を挟んで対向する第１制御電極（４３）と第２制御電極（４４）とを含み、第１制御電極（４３）および第２制御電極（４４）は、それぞれ、光導波路（３１）に沿って延在する共通電極（４３ａ），（４４ａ）と、共通電極（４３ａ），（４４ａ）よりも光導波路（３１）に近接して配された、光導波路（３１）の延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極（４３ｃ），（４４ｃ）と、複数のセグメント電極（４３ｃ），（４４ｃ）のそれぞれを共通電極（４３ａ），（４４ａ）に接続する複数の接続電極（４３ｂ），（４４ｂ）と、光導波路（３１）の延在方向に延びて、隣接する接続電極（４３ｂ），（４４ｂ）を互いに接続する補助電極（４３ｄ），（４４ｄ）と、含む。

Description

光導波路素子、光変調器、および光送信装置
　本発明は、光導波路素子、光変調器、および光送信装置に関する。
　高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、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。光変調動作を行う光導波路素子としては、ＩｎＰ基板等の半導体基板を用いた半導体光変調素子、およびＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いたＬＮ光変調素子が実用化されている。
　ＬＮ変調素子の電極は、高周波信号を伝搬させて光導波路に高周波電界を印加するための信号電極と、バイアス点（動作点）制御に用いるバイアス電極に大別できる。バイアス点は、経年変化や動作温度の変化により変動するため、その変動量であるバイアス点変動量は、ＬＮ光変調器の性能を左右するパラメータの１つとされている。バイアス電極の設計には、制御電圧およびバイアス点変動量の低減への配慮が求められる。
　特許文献１には、動作基板の面内において光導波路を挟んで対向する中心電極と接地電極とにより、光導波路に電界を印加する構成において、接地電極の一部の導体を除去することが記載されている。この光変調器では、上記接地電極の一部の導体を除去することで、接地電極の金属材料と基板との線膨張係数差に起因して基板に発生する応力が緩和され、動作温度変動に伴うバイアス点変動量が低減され得る。
　一方で、光変調素子の更なる小型化、低駆動電圧化の要請から、電極間ギャップ（例えば、光導波路を挟む上記中心電極と接地電極との離間間隔）をより狭くする必要が生じており、電極と光導波路とは、互いにより近接して配置されていることが求められる。その結果、上記線膨張係数差に起因して電極が基板に発生させる応力は、従来に比べてより大きくバイアス点変動量に影響を与えることとなる。
　このような、電極が発生させる基板応力を低減する一つの手段として、電極自体の線幅を狭くして、光導波路近傍に配する電極の面積を小さくすることが考えられる。
　しかしながら、電極の狭線幅化は、電極形成時の電極パターン欠損等により、光導波路素子の製造歩留まりに影響を与え得ると共に、長期信頼性にも影響を与え得る。
特開２００９－０９８６４０号公報
　上記背景より、本発明の目的は、光導波路素子において、製造歩留まりおよび又は長期信頼性を向上しつつ、駆動電圧のバイアス点変動を低減することである。
　本発明の一の態様は、光学基板の主面上に配された光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、を有する光導波路素子であって、前記制御電極は、前記光学基板の主面上において前記光導波路を挟んで対向する第１制御電極と第２制御電極とを含み、前記第１制御電極および前記第２制御電極は、それぞれ、前記光導波路に沿って延在する共通電極と、前記共通電極よりも前記光導波路に近接して配された、前記光導波路の延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極と、前記複数のセグメント電極のそれぞれを前記共通電極に接続する複数の接続電極と、前記光導波路の延在方向に延びて、隣接する前記接続電極を互いに接続する補助電極と、含む、光導波路素子である。
　本発明の他の態様によると、前記光学基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光波を変調して変調動作を行うための高周波電極を更に含み、前記制御電極は、前記変調動作のバイアス点の制御を行うバイアス電極である。
　本発明の他の態様によると、前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記セグメント電極に近い位置に配されている。
　本発明の他の態様によると、前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記共通電極に近い位置に配されている。
　本発明の他の態様によると、前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置に配されている。
　本発明の他の態様によると、前記セグメント電極の厚みは、３μｍ以下である。
　本発明の他の態様によると、前記光導波路の延在方向に直交する方向に測った前記セグメント電極の幅は、前記補助電極の幅より狭い。
　本発明の他の態様によると、前記制御電極と前記光学基板との間に、弾性係数が前記共通電極の１０分の１以下の低弾性材料から成る低弾性層が配されている。
　本発明の他の態様は、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、上記いずれかの光変調器と、前記光導波路素子に光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。
　本発明によれば、光導波路素子において、製造歩留まりおよび又は長期信頼性を向上しつつ、駆動電圧のバイアス点変動を低減することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。 図２は、図１に示す光変調器に用いられる光変調素子の構成を示す図である。 図３は、図２に示すバイアス電極部のＡ部の部分詳細図である。 図４は、図３に示すバイアス電極部のＢ部の部分詳細図である。 図５は、図４に示すＢ部のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、図４に示すＢ部のＶＩ－ＶＩ断面図である。 図７は、第１の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図８は、第２の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図９は、第３の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１０は、第４の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１１は、第５の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１２は、第６の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１３は、第６の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１４は、第７の変形例に係る光変調素子の構成を示す図である。 図１５は、図１４に示す制御電極のＸＶ－ＸＶ断面図である。 図１６は、本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 図１７は、図２におけるネスト型マッハツェンダ型光導波路のバイアス電極に、本発明に係る制御電極を適用した構成の一例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
　［１．第１実施形態］
　まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
　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を用いた光変調器１の構成を示す図である。
　光変調器１は、筐体２と、筐体２内に収容された光変調素子３と、を有する。光変調素子３は、例えば、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器構成である。筐体２は、例えば、業界規格であるＨＢ－ＣＤＭ規格（“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｈｉｇｈ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ　（ＨＢ－ＣＤＭ）　ＯＩＦ－ＨＢ－ＣＤＭ－０２．０”（Ｊｕｌｙ　１５、２０２１、ＯＩＦ発行））に準拠する。なお、筐体２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。
　筐体２には、後述する中継基板１４に搭載された駆動回路１７に光変調素子３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４が設けられている。また、筐体２には、光変調素子３の動作点の調整等に用いる電気信号の入力、駆動回路１７の動作のための電源の入力、及び、駆動回路１７を動作させるために必要な制御信号の入出力を行うための、信号ピン５が設けられている。
　光変調器１は、また、筐体２内に光を入力するための入力光ファイバ６と、光変調素子３により変調された光を筐体２の外部へ導く出力光ファイバ７と、を筐体２の同一面に有する。また、光変調器１は、ビームシフト機能と偏波合成機能とを合わせ持つビームシフタ１２を有する。
　入力光ファイバ６及び出力光ファイバ７は、固定部材であるサポート８及び９を介して筐体２にそれぞれ固定されている。入力光ファイバ６から入力された光は、サポート８内に配されたレンズ１１ａによりコリメートされた後、ビームシフタ１２を通過し、レンズ１０ａを介して光変調素子３へ入力される。ただし、これは一例であって、光変調素子３への光の入力は、従来技術に従い、例えば、入力光ファイバ６を、サポート８を介して筐体２内に導入し、当該導入した入力光ファイバ６の端面を光変調素子３の光学基板３０（後述）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３から出力される２つの変調された光は、それぞれレンズ１０ｂおよび１０ｃによりコリメートされたのち、ビームシフタ１２の偏波合成機能により、一つのビームに合成される。上記合成されたビームは、サポート９内に配されたレンズ１１ｂにより集光されて出力光ファイバ７へ結合される。
　光変調器１の筐体２内には、また、中継基板１４と、所定のインピーダンスを有する４つの終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備える終端器１６が配されている。以下、終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを総称して終端抵抗１５ともいうものとする。光変調素子３と終端器１６の終端抵抗１５との電気的接続は、例えばワイヤボンディング等により行われる。
　中継基板１４は、駆動回路１７を備える。駆動回路１７は、信号ピン４から入力される高周波電気信号を増幅して、光変調素子３に変調動作を行わせるための駆動信号を出力する。また、中継基板１４は、信号ピン５から入力される動作点調整用等の電気信号、電源、及び制御信号を、光変調素子３へ中継する。中継基板１４の導体パターンは、例えばワイヤボンディング等により、光変調素子３の電極の一端を構成するパッド（不図示）にそれぞれ接続される。なお、中継基板１４は、図１では１枚の基板として図示されているが、必要に応じて複数の基板に分割されて構成されていても良い。また、駆動回路１７は、図１のように中継基板１４上に搭載されていても良いし、中継基板１４と光変調素子３との間に配置されていても良い。また、信号ピン４に代えて、高周波電気信号の入力に用いるインタフェースは、筐体２の外部に設けられたＦＰＣ（フレキシブル基板）であっても良い。
　図２は、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器等である光変調素子３の構成の一例を示す図である。
　光変調素子３は、光学基板３０の一方の主面（図２に示す面）に形成された光導波路３１（図示太線点線の全体）で構成され、例えば１００ＧＢａｕｄを超えるようなコヒーレント多値変調を行う。光学基板３０は、例えば、２０μｍ以下（例えば２μｍ）の厚さに加工され薄膜化された、電気光学効果を有するＸカットのＬＮ基板である。また、光導波路３１は、薄膜化された光学基板３０の表面に形成された、帯状に延在する凸部で構成された凸状光導波路（例えば、リブ型光導波路又はリッジ型光導波路）である。
　光学基板３０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３２ａ、３２ｂ、および図示左右方向に延在して対向する図示上下の辺３２ｃ、３２ｄを有する。
　光導波路３１は、光学基板３０の図示右方の辺３２ｂの図示上側において入力光ファイバ６からの入力光（図示右方を向く矢印）を受ける入力導波路３３と、入力された光を同じ光量を有する２つの光に分岐する分岐導波路３４と、を含む。また、光導波路３１は、分岐導波路３４により分岐されたそれぞれの光を変調する２つの変調部である、いわゆるネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂを含む。
　ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａおよび３５ｂは、光学基板３０の図示左部分の折返し領域３８において光の伝搬方向が１８０度折り返され、出力導波路３６ａおよび３６ｂにより光学基板３０の辺３２ｂから図示右方へ光を出力する。
　ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂは、それぞれ、一対の並行導波路を成す２つの導波路部分に設けられたそれぞれ２つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３７ｂ、および３７ｃ、３７ｄを含む。
　光学基板３０上の図示左部分の折返し領域３８で折り返されたネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの図示下部分のＲＦ電極部４１には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂを構成する合計４つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄのそれぞれに変調動作を行わせるための、高周波電気信号が伝搬される４つの中心電極１８が、それぞれ、対応するマッハツェンダ型光導波路３７の２本の並行導波路の間に配されている。
　図２において、中心電極１８のそれぞれは、従来技術に従い、光学基板３０の主面上においてこれらの中心電極１８を一定距離離れた位置からそれぞれ挟むように形成されたグランド電極（不図示）と共に、所定のインピーダンスを有する分布定数線路を構成している。
　これにより、駆動回路１７から出力された駆動信号は、それぞれ、図２の図示左方から、対応する中心電極１８に入力され、進行波となって中心電極１８のそれぞれを図示右方へ伝搬し、ＲＦ電極部４１において、対応するマッハツェンダ型光導波路３７を伝搬する光波を変調する。ここで、中心電極１８は、本開示における高周波電極に相当する。
　また、折返し領域３８で折り返されたネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの図示上部分のバイアス電極部４０には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの４つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄのそれぞれの、いわゆるＤＣドリフトによるバイアス点の変動を補償して動作点を調整するためのバイアス電極である制御電極４２が設けられている。また、光学基板３０上には、また、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの動作点を調整するためのバイアス電極５１も形成されている。
　以下、マッハツェンダ型光導波路３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄを総称してマッハツェンダ型光導波路３７ともいうものとする。
　図３は、図２におけるＡ部の部分詳細図であり、バイアス電極部４０におけるマッハツェンダ型光導波路３７ｄの電極構成を示す図である。バイアス電極部４０における他のマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３７ｂ、及び３７ｃの電極構成も、図３に示すマッハツェンダ型光導波路３７ｄの電極構成と同様である。図３において、光は、図示右側から入射して図示左側へ出射する。
　バイアス電極部４０に設けられたバイアス電極である制御電極４２は、一つの第１制御電極４３と、二つの第２制御電極４４とを含む。光学基板３０の主面上において、第１制御電極４３は、光導波路３１の一部であるマッハツェンダ型光導波路３７ｄの並行導波路３９ａと３９ｂとの間に配されている。二つの第２制御電極４４は、それぞれ、並行導波路３９ａおよび３９ｂを挟んで第１制御電極４３と対向する位置に配されている。
　以下、並行導波路３９ａ、３９ｂを総称して並行導波路３９ともいうものとする。
　第１制御電極４３および第２制御電極４４は、例えば金（Ａｕ）で構成され、光学基板３０との密着性向上のため、クロム（Ｃｒ）を下地金属として用いてもよい。
　図３において、第１制御電極４３は、実際には図示右方へ延在し、中継基板１４から一方の電位が与えられ、二つの第２制御電極４４は、図示左方へ延在し、中継基板１４から他方の電位が与えられる。
　第１制御電極４３と２つの第２制御電極４４との間に発生する電界により、それぞれの並行導波路３９を伝搬する光波が制御されて、マッハツェンダ型光導波路３７ｄにおける変調動作のバイアス点が制御される。
　図４は、図３に示すバイアス電極部４０のＢ部の部分詳細図である。また、図５および図６は、図４に示すＢ部の、Ｖ－Ｖ断面矢視図およびＶＩ－ＶＩ断面矢視図である。
　図４に示すＢ部には、マッハツェンダ型光導波路３７ｄの一方の並行導波路３９ｂを挟んで対向する一方の第２制御電極４４と第１制御電極４３とが示されている。なお、図３において他方の並行導波路３９ａを挟んで対向する他方の第２制御電極４４と第１制御電極４３も、図４に示す構成と同様に構成される。
　図４に示すように、第１制御電極４３は、並行導波路３９ｂに沿って延在する共通電極４３ａと、共通電極４３ａよりも並行導波路３９ｂに近接して配された、並行導波路３９ｂの延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極４３ｃと、を含む。また、第１制御電極４３は、複数のセグメント電極４３ｃのそれぞれを共通電極４３ａに接続する複数の接続電極４３ｂを含む。また、第１制御電極４３は、さらに、並行導波路３９ｂの延在方向に延びて、隣接する接続電極４３ｂ同士を互いに接続する補助電極４３ｄを含む。
　同様に、第２制御電極４４は、並行導波路３９ｂに沿って延在して高周波信号を伝搬させる共通電極４４ａと、共通電極４４ａよりも並行導波路３９ｂに近接して配された、並行導波路３９ｂの延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極４４ｃと、を含む。また、第２制御電極４４は、複数のセグメント電極４４ｃのそれぞれを共通電極４４ａに接続する複数の接続電極４４ｂを含む。また、第２制御電極４４は、さらに、並行導波路３９ｂの延在方向に延びて、隣接する接続電極４４ｂ同士を互いに接続する補助電極４４ｄを含む。
　ここで、補助電極４３ｄおよび４４ｄは、それぞれ、隣接する接続電極４３ｂ同士および４４ｄ同士を接続し得る任意の位置に配されるものとすることができる。
　図５および図６に示すように、第１制御電極４３および第２制御電極４４の各部は、本実施形態では、光学基板３０上に直接に形成されている。
　上記の構成を有する光変調素子３では、並行導波路３９の近傍に配されたセグメント電極４３ｃ、４４ｃは、並行導波路３９の延在方向に沿って分割されているので、分割されていない従来のバイアス電極に比べて、光学基板３０のうち並行導波路３９の近傍部分に発生させ得る基板応力を低減することができる。
　また、並行導波路３９の延在方向に沿って分割されていない従来のバイアス電極では、その一部に欠損があった場合には、欠損の発生位置に依存して、バイアス電極の殆どの部分にバイアス電圧が印加されない状態が生じ得る。これに対し、光変調素子３では、セグメント電極４３ｃ、４４ｃは、それぞれ、接続電極４３ｂ、４４ｂにより共通電極４３ａ、４４ａに接続されているので、一部のセグメント電極４３ｃ、４４ｃに欠損があっても、他のセグメント電極４３ｃ、４４ｃには共通電極４３ａ、４４ａからのバイアス電圧が正常に供給される。このため、光変調素子３では、バイアス点変動量低減のためセグメント電極４３ｃ、４４ｃの線幅を狭く設定した場合でも、分割されていないバイアス電極を用いる従来の光変調素子に比べて、製造歩留まりおよび長期信頼性を向上することができる。
　さらに、光変調素子３では、隣接する接続電極４３ｂ同士および４４ｂ同士が、補助電極４３ｄおよび４４ｄにより接続されるので、接続電極４３ｂ又は４４ｂに欠損があっても、当該欠損のある接続電極４３ｂ又は４４ｂに接続されたセグメント電極４３ｃ又は４４ｃは、隣接する接続電極４３ｂ又は４４ｂからバイアス電圧の供給を受けることができる。このため、光変調素子３では、更に、バイアス点変動量低減のため接続電極４３ｂ、４４ｂの線幅を狭く設定した場合でも、製造歩留まりおよび長期信頼性を向上することができる。
　上記により、光変調素子３では製造歩留まりおよび又は長期信頼性を向上し、且つ駆動電圧のバイアス点変動量を低減することができる。
　第１制御電極４３および第２制御電極４４の好ましいサイズとして、本実施形態では、共通電極４３ａおよび４４ａから、それぞれセグメント電極４３ｃおよび４４ｃに至るまでの、接続電極４３ｂおよび４４ｂの長さａ（図４参照）は、１以上１０μｍ以下である。また、補助電極４３ｄおよび４４ｄの幅Ｗ１、並びに接続電極４３ｂおよび４４ｂの幅Ｗ２は、共に１μｍ以上１０μｍ以下である。また、並行導波路３９ｂの延在方向と直交する方向に測ったセグメント電極４３ｃ、４４ｃの幅Ｗ３は、１μｍ以上１０μｍ以下である。また、並行導波路３９ｂの延在方向に測ったセグメント電極４３ｃ同士およびセグメント電極４４ｃ同士のピッチＬは、５０μｍ以上５００μｍ以下である。
　本実施形態では、セグメント電極４３ｃ、４４ｃのそれぞれには、接続電極４３ｂ、４４ｂと補助電極４３ｄ、４４ｄとを介して共通電極４３ａ、４４ａからバイアス電圧が供給される。このため、セグメント電極４３ｃ、４４ｃの一部において導体欠損が生じても、他のセグメント電極４３ｃ、４４ｃによりバイアス点の調整動作を正常に行い得る。従って、例えば、セグメント電極４３ｃ、４４ｃの幅Ｗ３は、補助電極４３ｄ、４４ｄの幅Ｗ１より狭く構成されるものとすることができる。これにより、並行導波路３９の近傍における基板応力の発生を更に抑制して、バイアス点変動量を更に低減することができる。
　また、図５および図６の断面において、セグメント電極４３ｃ、４４ｃの厚みｔは３μｍ以下であることが好ましい。これにより、並行導波路３９近傍における基板応力低減して、バイアス点変動量を低減することができる。
　次に、光導波路素子である光変調素子３の変形例について説明する。
　［第１変形例］
　上述した図４に示す第１制御電極４３および第２制御電極４４では、接続電極４３ｂおよび４４ｂのそれぞれは、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃのそれぞれの、並行導波路３９の延在方向に沿った長さ方向の中央部分に接続されているものとした。ただし、これは一例であって、接続電極４３ｂおよび４４ｂのそれぞれは、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃのそれぞれの任意の位置に接続されているものとすることができる。
　例えば、接続電極４３ｂおよび４４ｂのそれぞれは、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃのそれぞれの、並行導波路３９の延在方向に沿った長さ方向の片側端部に接続されているものとしてもよい。
　図７は、そのような、第１変形例に係る光変調素子３の制御電極４２の構成を示す図である。ここで、図７は、上述した図４に相当する図である。図７に示す例では、接続電極４３ｂおよび４４ｂのそれぞれは、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃのそれぞれの、並行導波路３９の延在方向に沿った長さ方向の、図示左側端部に接続されている。並行導波路３９ａを挟む第１制御電極４３および第２制御電極４４も、上記と同様に構成され得る。
　［第２変形例］
　上述した図４に示す第１制御電極４３および第２制御電極４４において、補助電極４３ｄおよび４４ｄの位置は、隣接する接続電極４３ｂ同士および４４ｂ同士を接続できる限り任意である。ただし、補助電極４３ｄおよび４４ｄは、それぞれ、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃに近い位置に配置されるか、共通電極４３ａおよび４４ａに近い位置に配置されるかで、それぞれ異なる効果を有する。
　光変調素子３の第２の変形例として、補助電極４３ｄは、例えば、セグメント電極４３ｃに対向する辺が、共通電極４３ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置よりもセグメント電極４３ｃに近い位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺が、共通電極４４ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置よりもセグメント電極４４ｃに近い位置に配されている。
　図８は、そのような第２変形例に係る光変調素子３の制御電極４２の構成を示す図である。ここで、図８は、上述した図４に相当する図である。なお、図８においては、図を簡略化して理解を容易にするため、第１制御電極４３には、共通電極４３ａ、接続電極４３ｂ、セグメント電極４３ｃ、および補助電極４３ｄのそれぞれの境界線のみを点線で示している。第２制御電極４４も同様である。
　図８に示すように、補助電極４３ｄは、セグメント電極４３ｃに対向する辺の延長線であるラインＥＬ１が、共通電極４３ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ１よりもセグメント電極４３ｃに近い位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺の延長線であるラインＥＬ２が、共通電極４４ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ２よりもセグメント電極４４ｃに近い位置に配されている。なお、並行導波路３９ａを挟む第１制御電極４３および第２制御電極４４も、上記と同様に構成され得る。
　一般に、光学基板３０上に形成される導体パターンは、延在する距離が短いほど、導体欠損等の発生確率は低くなり得る。すなわち、図８に示す構成においては、第１制御電極４３は、接続電極４３ｂのうち、補助電極４３ｄとの接続部からセグメント電極４３ｃとの接続部までの範囲に発生する導体欠損の発生確率が、共通電極４３ａとの接続部から補助電極４３ｄとの接続部までの範囲に発生する導体欠損の発生確率より低くなる。したがって、図８に示す構成では、接続電極４３ｂにおける導体欠損の発生を、共通電極４３ａとの接続部から補助電極４３ｄとの接続部までの範囲に留めつつ、当該欠損に対する電気の迂回路を補助電極４３ｄにより確保し得る確率が高まる。第２制御電極４４においても同様である。その結果、図８に示す構成では、光変調素子３の製造歩留まりおよび長期信頼性を、より向上することができる。
　［第３変形例］
　光変調素子３の第３の変形例として、補助電極４３ｄは、例えば、セグメント電極４３ｃに対向する辺が、共通電極４３ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置よりも共通電極４３ａに近い位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺が、共通電極４４ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置よりも共通電極４４ａに近い位置に配されている。
　図９は、そのような第２変形例に係る光変調素子３の制御電極４２の構成を示す図である。ここで、図９は、上述した図４に相当する図である。なお、図９においては、図８と同様に、第１制御電極４３には、共通電極４３ａ、接続電極４３ｂ、セグメント電極４３ｃ、および補助電極４３ｄのそれぞれの境界線のみを点線で示している。第２制御電極４４も同様である。
　図９に示すように、補助電極４３ｄは、セグメント電極４３ｃに対向する辺の延長線であるラインＥＬ１が、共通電極４３ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ１よりも共通電極４３ａに近い位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺の延長線であるラインＥＬ２が、共通電極４４ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ２よりも共通電極４４ａに近い位置に配されている。なお、並行導波路３９ａを挟む第１制御電極４３および第２制御電極４４も、上記と同様に構成され得る。
　図９に示す構成においては、補助電極４３ｄおよび４４ｄは、それぞれ、共通電極４３ａおよび４４ａ寄りに、セグメント電極４３ｃおよび４４ｃから離れて形成されるので、補助電極４３ｄおよび４４ｄに起因して並行導波路３９近傍の光学基板３０に発生し得る基板応力が低減され得る。このため、図９に示す構成では、マッハツェンダ型光導波路３７ｄのバイアス点変動量を、より低減することができる。
　［第４変形例］
　光変調素子３の第３の変形例として、補助電極４３ｄは、例えば、セグメント電極４３ｃに対向する辺が、共通電極４３ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺が、共通電極４４ａの並行導波路３９側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９側の辺との距離を二等分する位置に配されている。
　図１０は、そのような第２変形例に係る光変調素子３の制御電極４２の構成を示す図である。ここで、図１０は、上述した図４に相当する図である。なお、図１０においては、図８と同様に、第１制御電極４３には、共通電極４３ａ、接続電極４３ｂ、セグメント電極４３ｃ、および補助電極４３ｄのそれぞれの境界線のみを点線で示している。第２制御電極４４も同様である。
　図１０に示すように、補助電極４３ｄは、セグメント電極４３ｃに対向する辺は、共通電極４３ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４３ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ１と同じ位置に配されている。同様に、補助電極４４ｄは、セグメント電極４４ｃに対向する辺の延長線であるラインＥＬ２が、共通電極４４ａの並行導波路３９ｂ側の辺とセグメント電極４４ｃの並行導波路３９ｂ側の辺との距離を二等分する位置を示すラインＣＬ２と同じ位置に配されている。なお、並行導波路３９ａを挟む第１制御電極４３および第２制御電極４４も、上記と同様に構成され得る。
　図１０に示す構成では、第２変形例に係る図８の構成が有する製造歩留まりおよび長期信頼性の向上効果と、第３変形例に係る図９の構成が有するバイアス点変動量の低減効果とが、バランス良く発揮され得る。
　［第５変形例］
　並行導波路３９を挟んで対向する第１制御電極４３のセグメント電極４３ｃと第２制御電極４４のセグメント電極４４ｃとは、必ずしも図４に示すように並行導波路３９に関して線対称に構成されていなくてもよい。
　例えば、光変調素子３の第５の変形例として、第２制御電極４４のセグメント電極４４ｃは、第１制御電極４３のセグメント電極４３ｃに対し、並行導波路３９に関して線対称な位置から、並行導波路３９の延在方向に沿ってずれた位置に配される。
　図１１は、そのような第５変形例に係る、光変調素子３の制御電極４２の構成を示す図である。ここで、図１１は、上述した図４に相当する図である。図１１に示す例では、第２制御電極４４のセグメント電極４４ｃは、第１制御電極４３のセグメント電極４３ｃに対し、並行導波路３９に関して線対称な位置から、並行導波路３９の延在方向に沿って、距離Ｌ／２ずれた位置に配される。ここで、Ｌは、セグメント電極４３ｃ同士および４４ｃ同士の配置ピッチである。
　［第６変形例］
　光変調素子３の第６の変形例として、制御電極４２と光学基板３０との間に、弾性係数が制御電極４２の１０分の１以下の低弾性材料から成る低弾性層が配されているものとすることができる。低弾性層４５を構成する低弾性材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。
　図１２および図１３は、そのような第６変形例に係る光変調素子３の構成を示す図である。ここで、図１２および図１３は、上述した図５および図６に相当する図である。図１２および図１３では、一例として、上述の弾性係数を有する低弾性層４５が光学基板３０の主面上に形成され、低弾性層４５の上に、共通電極４３ａ、４４ａが形成されている。
　これにより、第６変形例に係る光変調素子３では、制御電極４２と光学基板３０との境界部に発生する基板応力を緩和して、さらにバイアス点変動量を低減することができる。
　なお、低弾性層４５は、図１２及び図１３に示す例では、共通電極４３ａおよび４４ａの下部に配されるものとしたが、これに限らず、制御電極４２の全体又はその任意の一部の下部に配されるものとすることができる。例えば、低弾性層４５は、共通電極４３ａおよび４４ａの下部のほか、接続電極４３ｂおよび４４ｂのそれぞれの全体又はその一部の下部に配されるものとすることができる。
　ただし、並行導波路３９に制御電極４２からの電界を効果的に印加する観点からは、セグメント電極４３ｃ、４４ｃの下部には、低弾性層４５を設けないことが望ましい。また、共通電極４３ａ、４４ａからセグメント電極４３ｃ、４４ｃへの電圧供給の信頼性を確保する観点からは、補助電極４３ｄ、４４ｄの下部には低弾性層４５を設けず、補助電極４３ｄ、４４ｄと光学基板３０との密着強度を確保することが望ましい。
　［第７変形例］
　光変調素子３の第７の変形例として、第６の変形例において示した低弾性層４５は、低弾性層４５の厚さ方向に延在する一つ又は複数の貫通穴を有し、制御電極４２は、上記貫通穴を通って光学基板の主面まで延在するよう構成される。
　図１４および図１５は、そのような第７の変形例に係る、光変調素子３の構成を示す図である。ここで、図１４は、上述した図３に相当する図である。また、図１５は、図１４におけるＸＶ－ＸＶ断面図である。図１４に示す例では、第１制御電極４３の共通電極４３ａおよび第２制御電極４４の共通電極４４ａのそれぞれの下部に配された低弾性層４５に、平面視が円形の複数の貫通穴４８（図示点線の円形）がマトリクス状に配されている。なお、図１４では、一例として一つの貫通穴４８にのみ符号を付しているが、図示点線の複数の円形は、すべて貫通穴４８を示している。
　そして、図１５に示すように、例えば、第２制御電極４４の共通電極４４ａは、貫通穴４８（図示点線矩形）の内部を通って光学基板３０の主面まで延在する。第１制御電極４３の共通電極４３ａも、図１５と同様に、貫通穴４８の内部を通って光学基板３０の主面まで延在する。
　これにより、制御電極４２は、貫通穴４８の内部を通って光学基板３０と直接に密着するので、例えば低弾性層４５を樹脂で構成する場合でも、制御電極４２と光学基板３０との密着性を高めて、光変調素子３の信頼性を向上することができる。
　なお、貫通穴４８は、制御電極４２と光学基板３０との密着性を確保する観点から、例えば、直径ｒ（図１４参照）が１μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。また、同様の観点から、並行導波路３９の延在方向およびこれに直交する方向における、貫通穴４８の配置間隔ｄ１およびｄ２は、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
　なお、貫通穴４８は、円形に限らず、任意の平面視形状を有するものとすることができる。この場合、貫通穴４８は、光学基板３０側におけるその開口面積が、上記直径１μｍ以上２５μｍ以下の平面視円形の貫通穴と同程度となるように構成されることが望ましい。また、貫通穴４８は、マトリクス状に限らず、任意の規則的なパターン又は不規則なパターンで配置されてもよい。この場合にも、貫通穴４８同士の配置間隔は、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
　［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。本実施形態は、第１の実施形態又はその変形例に係る光変調器１を搭載した光送信装置６０である。図１６は、本実施形態に係る光送信装置６０の構成を示す図である。この光送信装置６０は、光変調器１と、光源６１と、変調信号生成部６２と、を有する。変調信号生成部６２は、光変調器１に変調動作を行わせるための高周波信号（変調信号）を生成する電子回路である。変調信号生成部６２は、例えば、外部から与えられる送信データに基づき、光変調器１が備える光変調素子３に入力するための４つの変調信号を生成して、光変調器１の信号ピン４に入力する。これにより、光変調器１は、入力光ファイバ６から入射される光源６１からの光を変調し、出力光ファイバ７を介して変調光を出力する。
　上記構成の光送信装置６０では、バイアス点変動量を低減しつつ製造歩留まりおよび長期信頼性が向上された上述の光変調器１を用いているので、伝送品質の高い光送信装置を安価に実現することができる。
　［他の実施形態］
　図２に示す構成において、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの動作点を調整するためのバイアス電極５１も、図４に示す制御電極４２と同様に構成するものすることができる。図１７は、制御電極４２と同様に構成されたバイアス電極５１の一例を示す図である。図示の例では、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａの一方の並行導波路３５ａ１（図２参照）を挟む２つのバイアス電極５１が、それぞれ、第１制御電極４３および第２制御電極４４と同様に構成されている。
　バイアス電極部４０は、上述した第１の実施形態又はその変形例では、光導波路３１における光の伝搬方向に沿って、ＲＦ電極部４１よりも上流に配されるものとしたが、光学基板３０上における光導波路の配置の態様によっては（例えば、折返し領域３８を含まない構成などでは）、ＲＦ電極部４１よりも下流に配されるものとしてもよい。また、光導波路３１における光の伝搬方向に沿ってＲＦ電極部４１を挟む位置に、２つのバイアス電極部４０が配されていてもよい。
　上述した第１の実施形態における種々の変形例は、任意に組み合わされて一つの光導波路素子（例えば、光変調素子３）を構成するものとすることができる。例えば、第１変形例に示す、セグメント電極４３ｃと接続電極４３ｂ、およびセグメント電極４３ｃと接続電極４３ｂがそれぞれ構成する平面視Ｌ字状の電極構成は、他の全ての変形例において組み合わせて適用することができる。また、例えば、第６変形例および第７変形例の構成は、他の全ての変形例と組み合わされ得る。
　また、本開示における光導波路素子は、ネスト型マッハツェンダ型光導波路を用いて光変調動作を行う光変調素子３に限らず、任意のパターンで形成された光導波路を用いて任意の機能を実現する種々の光導波路素子であり得る。例えば、光導波路素子は、マッハツェンダ型光導波路のほか、方向性結合器型導波路、および又はＹ分岐導波路等を含んで構成される、光スイッチング等の機能を実現するものであってもよい。
　なお、本発明は上記実施形態の構成およびその代替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。
　［上記実施形態によりサポートされる構成］
　上記の実施形態および変形例は、以下の構成をサポートする。
　（構成１）光学基板の主面上に配された光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、を有する光導波路素子であって、前記制御電極は、前記光学基板の主面上において前記光導波路を挟んで対向する第１制御電極と第２制御電極とを含み、前記第１制御電極および前記第２制御電極は、それぞれ、前記光導波路に沿って延在する共通電極と、前記共通電極よりも前記光導波路に近接して配された、前記光導波路の延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極と、前記複数のセグメント電極のそれぞれを前記共通電極に接続する複数の接続電極と、前記光導波路の延在方向に延びて、隣接する前記接続電極を互いに接続する補助電極と、含む、光導波路素子。
　構成１の光導波路素子によれば、セグメント電極のそれぞれには、接続電極と補助電極とを介して共通電極から電圧が供給されるので、セグメント電極の線幅が狭く一部のセグメント電極において導体欠損が生じても、他のセグメント電極により、光導波路を伝搬する光波を正常に制御することができる。このため、構成１の光導波路素子によれば、セグメント電極を細く形成してバイアス点変動量を低減しつつ、光導波路素子としての製造歩留まりおよび長期信頼性を向上することができる。
　（構成２）前記光学基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光波を変調して変調動作を行うための高周波電極を更に含み、前記制御電極は、前記変調動作のバイアス点の制御を行うバイアス電極である、構成１に記載の光導波路素子。
　構成２の光導波路素子によれば、高周波伝送線路として構成される高周波電極に比べて一般に設計自由度の高いバイアス電極において、電極線幅を狭く構成してバイアス点変動を低減することができる。
　（構成３）前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記セグメント電極に近い位置に配されている、構成１または２に記載の光導波路素子。
　構成３の光導波路素子によれば、接続電極における導体欠損の発生を共通電極から補助電極までの範囲に留めつつ当該欠損に対する電気の迂回路を補助電極により確保し得る確率が高まる。したがって、構成３の光導波路素子によれば、光導波路素子としての製造歩留まりおよび長期信頼性を、より向上することができる。
　（構成４）前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記共通電極に近い位置に配されている、構成１または２に記載の光導波路素子。
　構成４の光導波路素子によれば、補助電極は、共通電極寄りに、セグメント電極から離れて形成されるので、補助電極に起因して光導波路近傍の光学基板に発生し得る基板応力を低減することができる。このため、構成４の光導波路素子によれば、バイアス点変動量をより低減することができる。
　（構成５）前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置に配されている、構成１または２に記載の光導波路素子。
　構成５の光導波路素子によれば、製造歩留まりおよび長期信頼性の向上効果と、バイアス点変動量の低減効果とを、バランス良く発揮させることができる。
　（構成６）前記セグメント電極の厚みは、３μｍ以下である、構成１ないし５のいずれかに記載の光導波路素子。
　構成６の光導波路素子によれば、光導波路近傍における基板応力を低減してバイアス点変動量を低減することができる。
　（構成７）前記光導波路の延在方向に直交する方向に測った前記セグメント電極の幅は、前記補助電極の幅より狭い、構成１ないし６のいずれかに記載の光導波路素子。
　構成７の光導波路素子によれば、光導波路の近傍における基板応力の発生を更に抑制して、バイアス点変動量を更に低減することができる。
　（構成８）前記制御電極と前記光学基板との間に、弾性係数が前記共通電極の１０分の１以下の低弾性材料から成る低弾性層が配されている、構成１ないし７のいずれかに記載の光導波路素子。
　構成８の光導波路素子によれば、制御電極と光学基板との境界部に発生する基板応力を緩和して、さらにバイアス点変動量を低減することができる。
　（構成９）光変調素子である構成１ないし８のいずれか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。
　構成９の光変調器によれば、製造歩留まりおよび又は長期信頼性を向上しつつ、駆動電圧のバイアス点変動を低減することができる。
　（構成１０）構成９に記載の光変調器と、前記光導波路素子に光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。
　構成１０の光送信装置によれば、製造歩留まりおよび又は長期信頼性を向上しつつ駆動電圧のバイアス点変動が低減された光変調器を用いるので、伝送品質の高い光送信装置を安価に実現することができる。
　１…光変調器、２…筐体、３…光変調素子、４、５…信号ピン、６…入力光ファイバ、７…出力光ファイバ、８、９…サポート、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１ａ、１１ｂ…レンズ、１２…ビームシフタ、１４…中継基板、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…終端抵抗、１６…終端器、１７…駆動回路、１８…中心電極、３０…光学基板、３１…光導波路、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…辺、３３…入力導波路、３４…分岐導波路、３５、３５ａ、３５ｂ…ネスト型マッハツェンダ型光導波路、３６ａ、３６ｂ…出力導波路、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ…マッハツェンダ型光導波路、３８…折返し領域、３９ａ、３９ｂ…並行導波路、４０、４０ａ、４０ｂ…バイアス電極部、４１…ＲＦ電極部、４２…制御電極、４３…第１制御電極、４４…第２制御電極、４３ａ、４４ａ…共通電極、４３ｂ、４４ｂ…接続電極、４３ｃ、４４ｃ…セグメント電極、４３ｄ、４４ｄ…補助電極、４５…低弾性層、４８…貫通穴、４９…Ｒ部、５１…バイアス電極、６０…光送信装置、６１…光源、６２…変調信号生成部。
 

Claims (10)

  1. 　光学基板の主面上に配された光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、を有する光導波路素子であって、
    　前記制御電極は、前記光学基板の主面上において前記光導波路を挟んで対向する第１制御電極と第２制御電極とを含み、
    　前記第１制御電極および前記第２制御電極は、それぞれ、前記光導波路に沿って延在する共通電極と、前記共通電極よりも前記光導波路に近接して配された、前記光導波路の延在方向に沿って分割された複数のセグメント電極と、前記複数のセグメント電極のそれぞれを前記共通電極に接続する複数の接続電極と、前記光導波路の延在方向に延びて、隣接する前記接続電極を互いに接続する補助電極と、含む、
    　光導波路素子。
  2. 　前記光学基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光波を変調して変調動作を行うための高周波電極を更に含み、
    　前記制御電極は、前記変調動作のバイアス点の制御を行うバイアス電極である、
    　請求項１に記載の光導波路素子。
  3. 　前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記セグメント電極に近い位置に配されている、
    　請求項１または２に記載の光導波路素子。
  4. 　前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置よりも前記共通電極に近い位置に配されている、
    　請求項１または２に記載の光導波路素子。
  5. 　前記補助電極は、前記セグメント電極に対向する辺が、前記共通電極の前光導波路の側の辺と前記セグメント電極の前記光導波路の側の辺との距離を二等分する位置に配されている、
    　請求項１または２に記載の光導波路素子。
  6. 　前記セグメント電極の厚みは、３μｍ以下である、
    　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. 　前記光導波路の延在方向に直交する方向に測った前記セグメント電極の幅は、前記補助電極の幅より狭い、
    　請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  8. 　前記制御電極と前記光学基板との間に、弾性係数が前記共通電極の１０分の１以下の低弾性材料から成る低弾性層が配されている、
    　請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光導波路素子。
  9. 　光変調素子である請求項１ないし８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。
  10. 　請求項９に記載の光変調器と、
    　前記光導波路素子に光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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