CN217085448U - 光波导元件、光调制器、光调制模块及光发送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光波导元件、光调制器、光调制模块及光发送装置。在光波导元件中，能将电场效率维持得高，并有效地防止以凸状光波导的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。光波导元件具有：基板；光波导，形成在基板上；两个电极，在基板的面内配置于从两侧夹着光波导的位置；及电介质层，覆盖光波导的上方，电介质层以如下方式配置：在光波导的宽度方向上延伸至包含所述两个电极的与光波导相对的边缘在内的范围，而将所述两个电极分别局部地覆盖。

Description

光波导元件、光调制器、光调制模块及光发送装置

技术领域

本实用新型涉及光波导元件、光调制器、光调制模块及光发送装置。

背景技术

在商用的光纤通信系统中，多使用装入有作为光波导元件的光调制元件的光调制器，所述光调制元件由形成在基板上的光波导和控制在光波导中传播的光波的控制电极构成。其中，将具有光电效应的LiNbO₃(以下，也称为LN)使用于基板的光调制元件能实现光的损失少且宽带的光调制特性，因此广泛地使用于高速、大容量的基干光传送网络或城域网的光纤通信系统。

作为这样的光调制元件的小型化、宽带化、省电力化的一个对策，例如，使用了在薄膜化的LN基板(例如，厚度20μm以下)的表面上形成的rib型光波导(脊背波导)或ridge型光波导(脊形波导)的光调制器不断被实用化(例如，专利文献1)。rib型光波导或ridge型光波导是通过在上述薄膜化的LN基板上形成带状的凸部而构成的凸状光波导。由此，在凸状波导中传播的波导光与通过控制电极在基板中产生的信号电场之间的相互作用被加强(即，电场效率被提高)，能实现光调制元件的小型化、宽带化、省电力化。

作为这样的凸状光波导中的一个课题，存在以形成于LN基板上的上述凸部的表面粗糙为起因的波导光的散射损失。例如，凸状光波导通过将成为光波导的凸部(即，成为对光进行引导的芯的部分)保留而对LN基板表面进行蚀刻来形成。此时，根据蚀刻速度、蚀刻温度等，在形成于LN基板上的凸部的侧面会产生微小的凹凸引起的表面粗糙。并且，由于这样的凸部的表面粗糙，在该凸状光波导中传播的光会产生散射损失。

作为减少以凸状波导的表面粗糙为起因的散射损失的技术，已知有以覆盖LN基板上的凸状光波导的方式通过溶胶凝胶法形成由铌钽酸锂构成的包层的技术(专利文献2)。在该结构中，与将凸状光波导的环境气氛设为包层的情况的结构相比，凸状波导的凸部(芯)与包层之间的折射率差减小，能有效地减少散射损失。

然而，在上述现有的结构中，在LN基板上，在凸状光波导以外的部分也形成有上述包层。因此，之后在夹着凸状光波导的位置配置的控制电极形成于在LN基板上形成的包层上，在凸状光波导产生的电场的强度比在LN基板上直接形成控制电极的结构变弱。并且，伴随于此，该光波导元件中的上述电场效率会下降。

作为避免这样的电场强度的下降而维持电场效率的方法，也可考虑在控制电极的形成前，通过图形化将形成在LN基板上的上述包层中的覆盖凸状光波导的部分以外的区域除去的方法。然而，在该方法中，避开例如以4μm的间隔夹着宽度2μm的凸状光波导而形成的控制电极的配置部分地对包层进行图形化，伴随着技术上的困难，并且也会对制造成品率造成影响。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】国际公开第2018/031916号说明书

【专利文献2】日本平成11-64664号公报

实用新型内容

【实用新型的概要】

【实用新型要解决的课题】

从上述背景出发，在光波导元件中，希望将电场效率维持得高，并有效地防止以凸状光波导的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

【用于解决课题的方案】

本实用新型的一方案涉及一种光波导元件，具有：基板；光波导，形成在所述基板上；两个电极，在所述基板的面内配置于从两侧夹着所述光波导的位置；电介质层，覆盖所述光波导的上方，所述电介质层以如下方式配置：在所述光波导的宽度方向上延伸至包含所述两个电极的与所述光波导相对的边缘在内的范围，而将所述两个电极分别局部地覆盖。

根据本实用新型的另一方案，所述光波导是由在所述基板上延伸的凸部构成的凸状光波导。

根据本实用新型的另一方案，所述电介质层的折射率为所述光波导中的供光传播的芯部的折射率的0.5倍以上且0.75倍以下。

根据本实用新型的另一方案，所述电介质层的所述两个电极间的高度比所述电介质层的覆盖所述电极的部分的高度低。

根据本实用新型的另一方案，所述电介质层为树脂。

根据本实用新型的另一方案，所述两个电极构成为随着从所述光波导分离而呈阶梯状地变厚，所述电介质层以如下方式配置：在所述光波导的宽度方向上延伸至包含所述两个电极各自的最接近所述光波导的第一级电极的边缘在内的范围，而将所述两个电极分别局部地覆盖。

根据本实用新型的另一方案，所述电介质层以将所述两个电极的所述第一级电极分别局部地覆盖的方式配置。

根据本实用新型的另一方案，所述两个电极的所述边缘之间的间隔小于10μm。

根据本实用新型的另一方案，所述光波导构成马赫-曾德尔型光波导的两条并行波导。

本实用新型的另一方案涉及一种光调制器，具备：作为进行光的调制的光调制元件的上述任一项所述的光波导元件；收容所述光波导元件的壳体；向所述光波导元件输入光的光纤；将所述光波导元件输出的光向所述壳体的外部引导的光纤。

本实用新型的另一方案涉及一种光调制模块，具备：作为进行光的调制的光调制元件的上述任一项所述的光波导元件；收容所述光波导元件的壳体；向所述光波导元件输入光的光纤；将所述光波导元件输出的光向所述壳体的外部引导的光纤；对所述光波导元件进行驱动的驱动电路。

本实用新型的又一方案涉及一种光发送装置，具备：上述光调制器或上述光调制模块；及生成用于使所述光波导元件进行调制动作的电信号的电子电路。

【实用新型效果】

根据本实用新型，在光波导元件中，能够将电场效率维持得高，并有效地防止以凸状光波导的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

附图说明

图1是表示本实用新型的第一实施方式的光调制元件的结构的图。

图2是图1所示的A部的局部详情图。

图3是图1所示的B部的局部详情图。

图4是图2所示的A部的IV-IV剖面的向视图。

图5是图2所示的A部的V-V剖面的向视图。

图6是图3所示的B部的VI-VI剖面的向视图。

图7是表示图1所示的光调制元件中的、相对于电介质层的原料的折射率的、光波导的散射损失的变化的图。

图8是图1所示的光调制元件的第一变形例。

图9是图1所示的光调制元件的第二变形例。

图10是表示本实用新型的第二实施方式的光调制器的结构的图。

图11是表示本实用新型的第三实施方式的光调制模块的结构的图。

图12是表示本实用新型的第四实施方式的光发送装置的结构的图。

【标号说明】

100、100-1、100-2、404…光调制元件，102…基板，104…光波导，106…输入波导，108a、108b…嵌套型马赫-曾德尔型光波导，110、110a、110b、110c、110d…马赫-曾德尔型光波导，112、112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h…并行波导，114…作用电极，114-1、114-1a、114-1b、114-1c、114-1d、114-3d…信号电极，114-2、114-2a、114-2b、114-2c、114-2d、114-2e、114-4d、114-4e…接地电极，118…配线电极，118-1、118-1a、118-1b、118-1c、118-1d、118-1e、118-1f、118-1g、118-1h…信号配线电极，118-2、118-2a、118-2b、118-2c、118-2d、118-2e、118-2f、118-2g、118-2h、118-2i、118-2j…接地配线电极，126a、126b…输出波导，130、130a、130b、130c、130d、130e、130f…偏压电极，132、132a、132b、132c、132d、132e、132f…偏压配线电极，140a、140b、140c、140d…边，142…支承板，144、144a、144b、144c、144、152、152a、152b、152c、152d…边缘，146、146a、146b、146c…第一级电极，148、148a、148b、148c…第二级电极，150、150a、150b…凸部，160、160-1…电介质层，200、202、204…线，400…光调制器，402…壳体，406…中继基板，408、410…信号引脚，412…终端器，414…输入光纤，416…光学单元，418、430、434…透镜，420…输出光纤，422、424…支撑件，500…光调制模块，506…电路基板，508…驱动电路，600…光发送装置，604…光源，606…调制器驱动部，608…调制信号生成部。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本实用新型的实施方式。

[第一实施方式]

图1是表示本实用新型的第一实施方式的作为光波导元件的光调制元件100的结构的图。而且，图2是图1所示的A部的局部详情图，图3是图1所示的B部的局部详情图。

光调制元件100由形成于基板102的光波导104构成。基板102是例如被加工成20μm以下(例如2μm)的厚度而进行了薄板化的具有光电效应的X切的LN基板。光波导104是由形成在薄板化的基板102的表面上的呈带状延伸的凸部构成的凸状光波导(例如，rib型光波导或ridge型光波导)。

在基板102上延伸而构成光波导104的凸部由折射率比1大的电介质层160覆盖。电介质层160可以将SiO₂等无机材料通过溅射法或CVD法形成，但特别是在本实施方式的光调制元件100中，上述电介质层160由树脂构成。构成电介质层160的树脂例如是包含耦合剂(交联剂)的光致抗蚀剂，可以设为通过热量而交联反应进展并固化的所谓光敏性永久膜。但是，电介质层160并不局限于光敏性永久膜，可以是具有规定的折射率的聚酰胺系树脂、三聚氰胺系树脂、酚醛系树脂、氨基系树脂、环氧系树脂等任意的树脂。

基板102例如为矩形，具有沿图示上下方向延伸而相对的图示左右的两条边140a、140b及沿图示左右方向延伸而相对的图示上下的边140c、140d。

在基板102的图示左侧的边140a的图示下侧，向光波导104的输入波导106入射的输入光(朝向图示右方的箭头)将光的传播方向折回了180度之后，分支成两束光，由两个嵌套型马赫-曾德尔型光波导108a、108b分别进行QPSK调制。被进行了QPSK调制后的两束光分别经由图示左方的输出波导126a、126b从基板102的图示左侧的边140a的图示上侧输出(朝向图示左方的两个箭头)。

这两束输出光在从基板102射出之后，例如，由偏振波合成器进行偏振波合成而汇总成一个光射束，作为被进行了DP-QPSK调制的光信号向传送用光纤送出。

嵌套型马赫-曾德尔型光波导108a包括两个马赫-曾德尔型光波导110a及110b。而且，嵌套型马赫-曾德尔型光波导108b包括两个马赫-曾德尔型光波导110c及110d。

马赫-曾德尔型光波导110a及110b分别具有两条并行波导112a、112b及112c、112d。而且，马赫-曾德尔型光波导110c及110d分别具有两条并行波导112e、112f及112g、112h。

为了嵌套型马赫-曾德尔型光波导108a中的QPSK调制，而在马赫-曾德尔型光波导110a的两条并行波导112a与112b之间、及马赫-曾德尔型光波导110b的两条并行波导112c与112d之间分别配置被输入调制用的高频电信号的信号电极114-1a及114-1b(图示空心矩形部分)。

另外，为了嵌套型马赫-曾德尔型光波导108b中的QPSK调制，而在马赫-曾德尔型光波导110c的两条并行波导112e与112f之间、及马赫-曾德尔型光波导110d的两条并行波导112g与112h之间分别配置被输入调制用的高频电信号的信号电极114-1c及114-1d。

信号电极114-1a与分别夹着并行波导112a及112b而相对的接地电极114-2a、114-2b(图示空心部分)一起构成共平面型传送线路，信号电极114-1b与分别夹着并行波导112c及112d而相对的接地电极114-2b、114-2c一起构成共平面型传送线路。

信号电极114-1c与分别夹着并行波导112e及112f而相对的接地电极114-2c、114-2d一起构成共平面型传送线路，信号电极114-1d与分别夹着并行波导112e及112f而相对的接地电极114-2d、114-2e一起构成共平面型传送线路。

以下，将嵌套型马赫-曾德尔型光波导108a、108b也总称为嵌套型马赫-曾德尔型光波导108。而且，也将马赫-曾德尔型光波导110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g、110h总称为马赫-曾德尔型光波导110。而且，也将并行波导112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h总称为并行波导112。而且，也将信号电极114-1a、114-1b、114-1c、114-1d总称为信号电极114-1。而且，也将接地电极114-2a、114-2b、114-2c、114-2d、114-2e总称为接地电极114-2。

另外，将信号电极114-1及接地电极114-2总称为作用电极114。作为作用电极114的信号电极114-1及接地电极114-2控制在光波导104中传播的光波。而且，信号电极114-1和接地电极114-2是在基板102的面内夹着光波导104的并行波导112的两个作用电极114。

在本实施方式中，作为作用电极114的信号电极114-1及接地电极114-2分别是两级电极，它们随着从夹着的并行波导112分离而呈阶梯状地变厚(参照后述的图4)。

信号电极114-1a、114-1b、114-1c、114-1d的图示右端部分别连接于信号配线电极118-1a、118-1b、118-1c、118-1d(图示阴影的带状部分)。而且，信号电极114-1a、114-1b、114-1c、114-1d的图示左端部分别连接于信号配线电极118-1e、118-1f、118-1g、118-1h。

接地电极114-2a、114-2b、114-2c、114-2d的图示右端分别连接于接地配线电极118-2a、118-2b、118-2c、118-2d。而且，接地电极114-2a、114-2b、114-2c、114-2d的图示左端分别连接于接地配线电极118-2f、118-2g、118-2h、118-2i。

接地电极114-2e中，与图示矩形的接地图案连接，向该矩形的接地图案的图示右方延伸的包含图示上方的边缘的部分构成接地配线电极118-2e，向图示下方延伸的包含图示左方的边缘的部分构成接地配线电极118-2j。

由此，信号配线电极118-1a、118-1b、118-1c、118-1d和与这些信号配线电极相邻的接地配线电极118-2a、118-2b、118-2c、118-2d、118-2e一起构成共平面型传送线路。同样，信号配线电极118-1e、118-1f、118-1g、118-1h和与这些信号配线电极相邻的接地配线电极118-2f、118-2g、118-2h、118-2i、118-2j一起构成共平面型传送线路。

延伸至基板102的图示下侧的边140d为止的信号配线电极118-1e、118-1f、118-1g、118-1h在基板102的外部通过具有规定的阻抗的终端电阻形成终端。

由此，从延伸至基板102的图示右侧的边140b为止的信号配线电极118-1a、118-1b、118-1c、118-1d输入的高频电信号成为行波而在信号电极114-1a、114-1b、114-1c、114-1d中传播，分别调制在马赫-曾德尔型光波导110a、110b、110c、110d中传播的光波。

以下，也将信号配线电极118-1a、118-1b、118-1c、118-1d、118-1e、118-1f、118-1g、118-1h总称为信号配线电极118-1。而且，也将接地配线电极118-2a、118-2b、118-2c、118-2d、118-2e、118-2f、118-2g、118-2h、118-2i、118-2j总称为接地配线电极118-2。而且，也将信号配线电极118-1及接地配线电极118-2总称为配线电极118。即，信号配线电极118-1及接地配线电极118-2是连接于作用电极114的配线电极118。

参照图3，在图1所示的基板102的B部设有用于对马赫-曾德尔型光波导110a、110b、110c、110d的偏压点进行调整的偏压电极130a、130b、130c、130d及用于对嵌套型马赫-曾德尔型光波导108a、108b的偏压点进行调整的偏压电极130e、130f。偏压电极130a、130b、130e分别连接于延伸至基板102的图示上侧的边140c为止的偏压配线电极132a、132b、132e。而且，偏压电极130c、130d、130f分别连接于延伸至基板102的图示下侧的边140d为止的偏压配线电极132c、132d、132f。

以下，也将偏压电极130a、130b、130c、130d、130e、130f总称为偏压电极130。也将偏压配线电极132a、132b、132c、132d、132e、132f总称为偏压配线电极132。在本实施方式中，偏压电极130也与上述的作用电极114同样的为两级电极(参照后述的图6)。

如在上述中说明那样，光调制元件100具有基板102、形成在基板102上的光波导104、在基板102的面内配置于从两侧夹着光波导104包含的并行波导112的一部分的位置的两个电极、将光波导104的上方覆盖的电介质层160。在此，上述两个电极是指例如夹着并行波导112的作用电极114及/或偏压电极130。

并且，特别是在本实施方式的光调制元件100中，电介质层160以如下方式配置：在并行波导112的宽度方向上分别延伸至包含两个作用电极114及偏压电极130的与该并行波导112相对的边缘在内的范围，分别将两个作用电极114及偏压电极130局部地覆盖。

图4是表示夹着并行波导112h及112g的接地电极114-2e、信号电极114-1d、接地电极114-2d的配置的、图2中的IV-IV剖视向视图。基板102的背面(图示下侧的面)由支承板142支承而基板102被加强。支承板142例如为玻璃。在基板102的图示上表面，并行波导112g及112h分别通过形成在基板102上的凸部150a及150b而构成作为凸状光波导。

在基板102上，在基板102的面内夹着并行波导112g的位置形成接地电极114-2d及信号电极114-1d。而且，在基板102的面内夹着并行波导112h的位置形成信号电极114-1d及接地电极114-2e。

在接地电极114-2d与信号电极114-1d之间配置有覆盖并行波导112g的电介质层160。同样，在信号电极114-1d与接地电极114-2e之间配置有覆盖并行波导112h的电介质层160。

并且，接地电极114-2d与信号电极114-1d之间的电介质层160以如下方式配置：在并行波导112g的宽度方向(图示左右方向)上向图示左右延伸至包含接地电极114-2d及信号电极114-1d各自的与并行波导112g相对的边缘144a及144b在内的范围，而将接地电极114-2d及信号电极114-1d分别局部地覆盖。

另外，信号电极114-1d与接地电极114-2e之间的电介质层160以如下方式配置：在并行波导112h的宽度方向(图示左右方向)上向图示左右延伸至包含信号电极114-1d和接地电极114-2e各自的与并行波导112h相对的边缘144c及144d在内的范围，而将信号电极114-1d及接地电极114-2e分别局部地覆盖。

在此，接地电极114-2d、信号电极114-1d、接地电极114-2e分别由第一级电极146a、146b、146c和第二级电极148a、148b、148c构成。上述的边缘144a、144b、144c、144d分别是对应的接地电极114-2d、信号电极114-1d、接地电极114-2e的第一级电极146a、146b、146c的边缘。

并且，特别是在本实施方式中，将并行波导112g覆盖的电介质层160以将接地电极114-2d的第一级电极146a及信号电极114-1d的第一级电极146b分别局部地覆盖的方式配置。同样，将并行波导112h覆盖的电介质层160以将信号电极114-1d的第一级电极146b及接地电极114-2e的第一级电极146c分别局部地覆盖的方式配置。

由此，例如，在将并行波导112h覆盖的电介质层160的图示左右，在与接地电极114-2e的第二级电极148c之间、及与信号电极114-1d的第二级电极148b之间形成宽度W16及W17的间隔。由此，例如，在信号电极114-1d与接地电极114-2e之间，相比较于第二级电极148b与148c之间的空间，电场集中于第一级电极146b与146c之间的电介质层160，电介质层160覆盖的并行波导112h的电场效率提高。

需要说明的是，电介质层160在其他的并行波导112a、112b、112c、112d、112e、112f中也与上述同样地构成。在此，将夹着并行波导112的两个作用电极114各自的与该并行波导112相对的边缘总称为边缘144。而且，将作用电极114的第一级电极及第二级电极分别总称为第一级电极146及第二级电极148。

即，电介质层160以如下方式配置：在并行波导112的宽度方向上延伸至包含上述两个作用电极114及偏压电极130的与该并行波导112相对的边缘144在内的范围，而将上述两个作用电极114的第一级电极146分别局部地覆盖。

在此，夹着并行波导112的两个作用电极114的相互相对的边缘144的间隔(例如，图4中的边缘144c与144d之间的距离W12)例如小于10μm。

需要说明的是，在本实施方式中，配线电极118通过作为两级电极的作用电极114的第二级的部分(即，厚度厚的部分)延伸而形成。图5是图2中的V-V剖面的向视图，是作为作用电极114与配线电极118的连接状态的一例而表示信号电极114-1d与信号配线电极118-1d的连接状态的图。信号电极114-1d由第一级电极146a和第二级电极148a构成，信号电极114-1d的第二级电极148a向图示右方延伸而构成信号配线电极118-1d。

电介质层160在图3所示的偏压电极130中，也以与上述的作用电极114的配置同样的配置配置。即，相邻的两个偏压电极130在基板102的面内夹着并行波导112而构成。并且，将该并行波导112覆盖的电介质层160以如下方式配置：在该并行波导112的宽度方向上延伸至包含上述两个偏压电极130各自的与该并行波导112相对的边缘在内的范围，而将上述2个偏压电极130分别局部地覆盖。

图6是图3中的VI-VI剖面的向视图，是作为偏压电极130的电介质层160的配置的一例而表示偏压电极130a中的电介质层160的配置的图。在基板102上以在基板102的面内分别夹着并行波导112a、112b的方式形成偏压电极130a。并且，将并行波导112a覆盖的电介质层160以如下方式配置：在并行波导112a的宽度方向(图示左右方向)的两侧延伸至包含两个偏压电极130a各自的与并行波导112a相对的边缘152a及152b在内的范围，而将这些偏压电极130a分别局部地覆盖。而且，在图6中，在图示左右的偏压电极130a连接偏压配线电极132a。

电介质层160在其他的偏压电极130b、130c、130d、130e、130f中也与上述同样地构成。在此，将夹着并行波导112的两个偏压电极130各自的与该并行波导112相对的边缘总称为边缘152。即，电介质层160以如下方式配置：在并行波导112的宽度方向上延伸至包含上述两个偏压电极130各自的与该并行波导112相对的边缘152在内的范围，而将上述两个偏压电极130分别局部地覆盖。

在具有上述的结构的光调制元件100中，在基板102上延伸而构成光波导104的凸部由折射率比1大的树脂即电介质层160覆盖。由此，在光调制元件100中，相比较于凸部与空气相接触的状态，凸部与该凸部的周围环境之间的折射率差减小，能减少在凸部的形成过程中产生的以凸部侧面的表面粗糙为起因的散射损失。

电介质层160例如能够将作为光致抗蚀剂的光敏性永久膜通过旋转器向基板102上涂布(旋涂)，通过使用了紫外线的图形化而形成。

在光调制元件100中，电介质层160以如下方式配置：延伸至包含夹着并行波导112的两个作用电极114的相对的边缘在内的范围，而将这些电极分别局部地覆盖。因此，在制造过程(例如，上述的图形化的工序)中即使在基板102的面内的电介质层160的形成位置向并行波导112的宽度方向偏离的情况下，只要该偏离量处于规定的误差范围内，就能够维持向夹着并行波导112的两个作用电极114之间无间隙地填充电介质层160的状态。因此，在光调制元件100中，能够减少夹着并行波导112的两个作用电极114之间的静电电容的制造不均，将从上述两个作用电极114向并行波导112施加的电场维持得高(即，能够将电场效率维持得高)。在偏压电极130中也同样。

其结果是，在光调制元件100中，能够将光波导104(具体而言，并行波导112的部分)的电场效率维持得高，并有效地防止凸状光波导中的以表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

需要说明的是，例如，在图4中将并行波导112h覆盖的电介质层160的向左右的作用电极114(接地电极114-2e及信号电极114-1d)的上行尺寸的设计值为W14及W15时，上述规定的误差范围为W14、W15中的较小一方的尺寸以内的范围。而且，在电介质层160的上表面的幅W10的中心与左右的作用电极114之间的距离W12的中心在设计上一致的情况下，上述误差范围为(W10-W12)/2。

另外，夹着并行波导112的作用电极114在将几GHz的微波电信号设为调制用的高频电信号的光调制元件中，通常将距基板102的面的高度较厚地形成为1μm左右。因此，形成在上述两个作用电极114间的凹部的深度也较深地为1μm。在这样的深度深的凹部由二氧化硅(SiO₂)那样的无机物的电介质充满的情况下，伴有技术上的困难。而且，即使假设能够形成这样的厚膜，在膜形成过程中积存于无机物电介质层的内部的应力也会在制造后向基板102等施加，会对作为光调制元件的电气性的及/或光学性的特性或长期可靠性造成不良影响。

如上所述，在光调制元件100中，电介质层160由树脂构成，因此能够容易形成10μm左右的厚层。而且，通常，树脂的杨氏模量比无机物小，因此在制造后从电介质层160向基板102等施加的应力与使用了无机物电介质层的情况相比大幅减少。

另外，电介质层160所使用的光敏性永久膜等树脂通过调整其组成而能够调整粘度。作为树脂的电介质层160除了旋涂时的旋转器的旋转速度的调整之外，通过这样的粘度的调整，而能够调整在旋涂时形成于基板102上的膜厚。因此，在光调制元件100中，能够调整形成在夹着并行波导112的两个作用电极114之间的电介质层160的厚度而将这两个作用电极114之间的静电电容设为所希望的值，因此能够进行这两个作用电极114之间的阻抗的调整、光波与高频电信号的速度匹配的调整。

另外，夹着并行波导112的两个作用电极114为两级电极。这样的作用电极114的多级结构通常使用于将在并行波导112产生的电场的强度维持得高且对上述作用电极114构成的传送线路的频率特性进行宽带化时。特别是在本实施方式中，覆盖并行波导112的电介质层160以如下方式配置：延伸至最接近该并行波导112的第一级电极的边缘，而将该第一级电极局部地覆盖。因此，与第二级电极间的空间相比，在形成于第一级电极间的电介质层160中，在作用电极114间产生的电力线的密度升高。其结果是，在本实施方式中，电场集中于将第一级电极间的电介质层160覆盖的并行波导112，电场效率提高。

如上所述，将并行波导112覆盖的电介质层160通过减少作为光波导部分(所谓芯)的基板102上的凸部与作为包层发挥功能的电介质层160之间的折射率差而减少凸部表面的散射损失。图7是表示相对于构成电介质层160的原料的折射率的、散射损失的降低效果的图。在图7中，横轴是电介质层160的折射率n_clad相对于构成并行波导112的凸部的折射率n_core之比(折射率比)n_clad/n_core。而且，纵轴是并行波导112中的光损失(dB/cm)。

在图7中，线200表示并行波导112中的散射损失。图7还示出线202及线204。线202表示依赖于并行波导112中的光闭入效应的波导损失。而且，线204表示包括线200表示的散射损失和线202表示的波导损失在内的全部损失。

从线200可知，折射率比n_clad/n_core越接近1，即，构成并行波导112的凸部的折射率n_core与电介质层160的折射率n_clad的折射率差越小，则并行波导112中的散射损失越减少。

另一方面，观察线202可知，随着折射率比n_clad/n_core接近1而并行波导112的波导损失增加。该波导损失的增加以伴随着上述折射率差的下降而并行波导112中的光闭入效应下降的情况为起因，当折射率比n_clad/n_core超过0.75时急剧增加。其结果是，并行波导112的全部损失如线204所示，相对于折射率比n_clad/n_core呈U字形地变化，在折射率比n_clad/n_core＝0.65处表现出极小值(约2dB/cm)。

从线204可知，如果将距上述极小值的光损失的允许增加量设为0.5dB，则折射率比n_clad/n_core优选为0.5以上且0.75以下。即，电介质层160的折射率n_clad优选为构成并行波导112的凸部的折射率n_core的0.5倍以上且0.75以下。

接下来，说明光调制元件100的变形例。

[第一变形例]

图8是表示光调制元件100的第一变形例的光调制元件100-1的结构的图，是相当于上述的实施方式中的图4的图。图8所示的电介质层160-1在图1～图6所示的光调制元件100中取代电介质层160而使用。需要说明的是，在图8中，关于与图4所示的构成要素相同的构成要素，使用与图4中的标号相同的标号，援引上述的关于图4的说明。而且，使用电介质层160-1的光调制元件100-1的俯视结构与图1～图3所示的光调制元件100同样，因此援引上述的关于图1～图3的说明。

在图8中，电介质层160-1具有与图4所示的电介质层160同样的结构，但是其上表面不平坦而具有凹凸这一点不同。具体而言，将并行波导112g覆盖的电介质层160-1中，接地电极114-2d及信号电极114-1d的与并行波导112g相邻的各自的边缘144a与边缘144b之间的高度比将上述的接地电极114-2d及信号电极114-1d局部地覆盖的部分的高度低。

需要说明的是，将其他的并行波导112覆盖的电介质层160-1也能与上述同样地构成。即，将并行波导112覆盖的电介质层160-1中，夹着该并行波导112的信号电极114-1与接地电极114-2之间的高度比将这些电极覆盖的部分的高度低。

这样的电介质层160-1的上表面形状例如能够通过根据构成电介质层160-1的树脂的组成来调整该树脂的旋涂时的粘度而实现。

通常，光敏性永久膜等的树脂在固化前具有粘性，因此即使由于构成光波导104的凸部或电极等而在基板102上存在凹凸，旋涂后的树脂的表面也变得大致平坦。而且，在旋涂后的树脂的图形化工序中，在进行干燥等用的高温处理的情况下，依赖于处理温度，通过树脂的高温软化而其表面能够更加平坦化。因此，通常，夹着并行波导112的电极间的电介质层160的上表面如图4所示那样变得大致平坦。

相对于此，在图8所示的结构中，如上所述，电介质层160-1中，与并行波导112g相邻的接地电极114-2d及信号电极114-1d的边缘144a与边缘144b之间的高度比将上述的接地电极114-2d及信号电极114-1d覆盖的部分的高度低。即，电介质层160-1将并行波导112覆盖的部分的厚度比在图4所示的结构中并行波导112覆盖电介质层160的厚度薄。图8所示的结构能够通过调整图4的结构中使用的固化前的树脂的粘度而形成。此外，关于电介质层160的形成，通过使用溅射法或CVD法而受到构成光波导104的凸部或电极等产生的基板102上的凹凸的影响，因此能够形成。

由此，在本变形例中，信号电极114-1d与接地电极114-2d之间的电力线集中穿过形成得薄的电介质层160-1内，与图4的结构相比向并行波导112施加的电场更强而电场效率进一步提高。

[第二变形例]

图9是表示光调制元件100的第二变形例的光调制元件100-2的结构的图，是相当于上述的实施方式中的图4的图。图9所示的信号电极114-3d及接地电极114-4d、114-4e取代图1～图4所示的光调制元件100中的信号电极114-1d及接地电极114-2d、114-2e而使用。需要说明的是，在图9中，关于与图4所示的构成要素相同的构成要素，使用与图4中的标号相同的标号，援引上述的关于图4的说明。

另外，使用图9所示的信号电极114-3d及接地电极114-4d、114-4e的光调制元件100-2的俯视结构与图1～图3所示的光调制元件100同样，因此援引上述的关于图1～图3的说明。

图4及图8所示的作为作用电极114的信号电极114-1及接地电极114-2作为一例而构成为两级电极，但是这些作用电极也可以由一级构成。图9所示的信号电极114-3d及接地电极114-4d、114-4e构成作为这样的一级的电极。并且，覆盖并行波导112g的电介质层160与图4所示的结构同样，以如下方式配置：在并行波导112g的宽度方向(图示左右方向)上延伸至包含夹着并行波导112g的接地电极114-4d及信号电极114-3d各自的与并行波导112g相对的边缘在内的范围，而将这些接地电极114-4d及信号电极114-3d分别局部地覆盖。

[第二实施方式]

接下来，说明本实用新型的第二实施方式。本实施方式是使用了上述的任一光调制元件的光调制器。图10是表示第二实施方式的光调制器400的结构的图。光调制器400具有壳体402、收容于该壳体402内的光调制元件404、中继基板406。光调制元件404是上述的光调制元件100、100-1、100-2中的任一个。壳体402最终在其开口部固定有作为板体的罩(未图示)，其内部被气密封闭。

光调制器400还具有用于输入光调制元件404的调制中使用的高频电信号的信号引脚408、用于输入光调制元件404的动作点的调整中使用的电信号的信号引脚410。

此外，光调制器400在壳体402的同一面(在本实施方式中，为图示左侧的面)具有：用于向壳体402内输入光的输入光纤414；将由光调制元件404调制后的光向壳体402的外部引导的输出光纤420。

在此，输入光纤414及输出光纤420经由作为固定构件的支撑件422及424分别固定于壳体402。从输入光纤414输入的光由配置于支撑件422内的透镜430进行了准直之后，经由透镜434向光调制元件404输入。但是，这只是一例，光向光调制元件404的输入也可以遵照现有技术，例如，通过将输入光纤414经由支撑件422向壳体402内导入，将该导入的输入光纤414的端面与光调制元件404的基板102的端面连接来进行。

从光调制元件404输出的光经由光学单元416、配置于支撑件424的透镜418与输出光纤420耦合。光学单元416可包含将从光调制元件404输出的两束调制光与一个光束耦合的偏振波合成器。

中继基板406通过形成于该中继基板406的导体图案(未图示)，将从信号引脚408输入的高频电信号及从信号引脚410输入的动作点(偏压点)调整用等的电信号向光调制元件404进行中继。中继基板406上的上述导体图案通过例如引线键合等，分别连接于光调制元件404的构成电极的一端的焊盘。而且，光调制器400在壳体402内具备具有规定的阻抗的终端器412。

具有上述的结构的光调制器400使用作为光调制元件100、100-1、100-2中的任一个的光调制元件404构成，光调制元件100、100-1、100-2中的任一个具有能有效地防止以凸状光波导中的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失的结构，因此能提供光损失少且低驱动电压的调制动作。

[第三实施方式]

接下来，说明本实用新型的第三实施方式。本实施方式是使用了上述的任一实施方式或变形例的光调制元件的光调制模块500。图11是表示本实施方式的光调制模块500的结构的图。在图11中，关于与图10所示的第二实施方式的光调制器400相同的构成要素，使用与图10所示的标号相同的标号表示，援引上述的关于图10的说明。

光调制模块500具有与图8所示的光调制器400同样的结构，但是取代中继基板406而具备电路基板506这一点与光调制器400不同。电路基板506具备驱动电路508。驱动电路508基于经由信号引脚408从外部供给的例如调制信号，生成对光调制元件404进行驱动的高频电信号，并将该生成的高频电信号向光调制元件404输出。

具有上述的结构的光调制模块500使用作为光调制元件100、100-1、100-2中的任一个的光调制元件404构成，光调制元件100、100-1、100-2中的任一个具有能有效地防止以凸状光波导中的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失的结构，因此与上述的第二实施方式的光调制器400同样，能提供光损失少且低驱动电压的调制动作。

[第四实施方式]

接下来，说明本实用新型的第四实施方式。本实施方式是搭载有第二实施方式的光调制器400的光发送装置600。图12是表示本实施方式的光发送装置600的结构的图。该光发送装置600具有光调制器400、使光向光调制器400入射的光源604、调制器驱动部606、调制信号生成部608。需要说明的是，也可以取代光调制器400及调制器驱动部606而使用上述的光调制模块500。

调制信号生成部608是生成用于使光调制器400进行调制动作的电信号的电子电路，基于从外部提供的发送数据，生成用于使光调制器400进行遵照该调制数据的光调制动作的作为高频信号的调制信号，向调制器驱动部606输出。

调制器驱动部606将从调制信号生成部608输入的调制信号放大，输出对光调制器400具备的光调制元件100等的信号电极进行驱动用的高频电信号。需要说明的是，如上所述，也可以取代光调制器400及调制器驱动部606而使用例如光调制模块500，光调制模块500在壳体402的内部具备包含相当于调制器驱动部606的电路在内的驱动电路508。

上述高频电信号向光调制器400的信号引脚408输入，对光调制元件100等进行驱动。由此，从光源604输出的光由光调制器400调制，成为调制光从光发送装置600输出。

具有上述的结构的光发送装置600使用作为光调制元件100、100-1、100-2中的任一个的光调制元件404构成，光调制元件100、100-1、100-2中的任一个具有能有效地防止以凸状光波导的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失的结构，因此通过与上述的第二实施方式的光调制器400及第三实施方式的光调制模块500同样的低光损失且低驱动电压的调制动作，能实现良好的光传送。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式的结构及其替代结构，在不脱离其主旨的范围内能够以各种形态实施。

例如，光波导104在上述的实施方式中为凸状波导，但也可以是例如Ti扩散波导那样的在基板102的表面形成的平面波导。在该情况下，通过电介质层160也能够减少与基板102的表面的粗糙相伴的散射损失。

另外，光调制元件100的作用电极114在上述的实施方式中由两级构成，但是也可以构成为具有三级以上的级数的阶梯状。

另外，在图4所示的结构中，电介质层160以将信号电极114-1d及接地电极114-2d，114-2e的第一级电极146a、146b、146c局部地覆盖的方式配置，但是电介质层160将这些作用电极114覆盖的范围并不局限于第一级电极146。电介质层160只要延伸至作用电极114中的与并行波导112相对(或相邻)的边缘144即可，也可以延伸至上述作用电极114的第二级电极148(或者，在上述的电极构成为三级以上的情况下，延伸至第二级以上的阶梯部)。

但是，从使电场集中于并行波导112的观点出发，电介质层160优选仅将作用电极114的第一级电极146局部地覆盖，与第二级电极148之间空出间隔(例如，图4的间隔W16及W17)。

另外，在光调制元件100中，不仅是作用电极114，关于偏压电极130也是将并行波导112覆盖的电介质层160延伸至夹着该并行波导112的两个偏压电极130的边缘152而将偏压电极130局部地覆盖。但是，这样的电介质层160的结构只要对于作用电极114和偏压电极130中的任一个实现即可。由此，在作用电极114或偏压电极130中，能够将电场效率维持得高，并有效地防止以光波导的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够以各种形态实施。

例如，在图1所示的光调制元件100中，存在有基板102中的电极及光波导104都未形成的部分，但是这样的部分的全部或一部分可以按照现有技术由接地图案覆盖。

如以上说明所述，上述的实施方式的光波导元件即光调制元件100具有基板102和形成在基板102上的光波导104。在此，光波导104例如包括并行波导112作为其一部分。光调制元件100具有在基板102的面内配置于从两侧夹着并行波导112的位置的两个电极(两个作用电极114或两个偏压电极130)、将光波导的上方覆盖的电介质层160。并且，在光调制元件100中，电介质层160在并行波导112的宽度方向上延伸至包含上述两个电极各自的与并行波导112相对的边缘在内的范围，而将上述两个电极分别局部地覆盖。

根据该结构，即使在将光波导104覆盖的电介质层160的形成位置偏离的情况下，在夹着并行波导112的上述两个电极(即，两个作用电极114或两个偏压电极130)之间也能够无间隙地形成电介质层160。因此。根据上述的结构，能够将电场效率维持得高，并有效地防止以光波导104的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

另外，在光调制元件100中，光波导104是由在基板102上延伸的凸部构成的凸状光波导。根据该结构，在侧部表面容易产生粗糙的凸状光波导中，能够将电场效率维持得高，并有效地防止以光波导104的表面粗糙度为起因的波导光的散射损失。

另外，电介质层160的折射率为光波导104中的供光传播的芯部的折射率的0.5倍以上且0.75倍以下。根据该结构，能够实现光波导104中的散射损失的减少与波导损失的增加这两者的折中的平衡，将光波导104的光传播损失保持得低。

另外，电介质层160例如为树脂。根据该结构，在光波导104上能够将电介质层160形成得厚至10μm左右，因此例如能够在将作为光波导104的一部分的并行波导112夹着的两个电极间容易地形成电介质层160。

另外，电介质层160中，将作为光波导104的并行波导112夹着的上述两个电极间的高度比将这些电极覆盖的部分的高度低。根据该结构，能够使通过上述两个电极产生的电场集中于由电介质层160覆盖的光波导104，因此能够提高电场效率而降低作为光调制元件100的动作电压。

另外，将作为光波导104的并行波导112夹着的上述两个作用电极114以随着从并行波导112分离而呈阶梯状地变厚的方式构成为例如两级电极。并且，电介质层160以如下方式配置：在并行波导112的宽度方向上延伸至包含上述两个作用电极各自的最接近该并行波导112的第一级电极146的边缘在内的范围，而将上述两个电极分别局部地覆盖。根据该结构，电场集中于覆盖于第一级电极146间的电介质层160的并行波导112，电场效率提高，结果是，能降低作为光调制元件100的动作电压。

另外，电介质层160以将夹着并行波导112的两个作用电极114的第一级电极146分别局部地覆盖的方式配置。根据该结构，能够进一步提高向并行波导112的电场集中，从而进一步降低作为光调制元件100的动作电压。

另外，将并行波导112夹着的两个作用电极114的边缘144的间隔小于10μm。根据该结构，在作用电极114以小于10μm的间隔配置的结构中，能够将电介质层160不偏离地适当地配置于在相邻的作用电极114之间配置的并行波导112。其结果是，能够减少并行波导112中的散射损失，实现低损失的光调制元件100。

另外，光波导104构成马赫-曾德尔型光波导110的各自的两条并行波导112。根据该结构，在两条并行波导112中的光损失之差容易对光学特性造成影响的马赫-曾德尔型光波导110中，能够一并降低这两条并行波导112中的以表面粗糙度为起因的散射损失，实现良好的光学特性。

另外，上述的第二实施方式的光调制器400具备：进行光的调制的作为光调制元件100、100-1或100-2的光调制元件404；收容光调制元件404的壳体402；向光调制元件404输入光的输入光纤414；将光调制元件100输出的光向壳体402的外部引导的输出光纤420。

另外，上述的第三实施方式的光调制模块500具备：光调制元件404；收容光调制元件404的壳体402；向光调制元件404输入光的输入光纤414；将光调制元件404输出的光向壳体402的外部引导的输出光纤420；对光调制元件进行驱动的驱动电路508。

另外，上述的第四实施方式的光发送装置600具备：第二实施方式的光调制器400或第三实施方式的光调制模块500；生成用于使光调制元件404进行调制动作的电信号的作为电子电路的调制信号生成部608。

根据上述的结构，能够实现消耗电力小且低损失的光调制器400、光调制模块500或光发送装置600。

Claims (12)

1.一种光波导元件，具有：

基板；

光波导，形成在所述基板上；

两个电极，在所述基板的面内配置于从两侧夹着所述光波导的位置；及

电介质层，覆盖所述光波导的上方，

所述电介质层以如下方式配置：在所述光波导的宽度方向上延伸至包含所述两个电极的与所述光波导相对的边缘在内的范围，而将所述两个电极分别局部地覆盖。

2.根据权利要求1所述的光波导元件，其中，

所述光波导是由在所述基板上延伸的凸部构成的凸状光波导。

3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其中，

所述电介质层的折射率为所述光波导中的供光传播的芯部的折射率的0.5倍以上且0.75倍以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光波导元件，其中，

所述电介质层的所述两个电极间的高度比所述电介质层的覆盖所述电极的部分的高度低。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光波导元件，其中，

所述电介质层为树脂。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光波导元件，其中，

所述两个电极构成为随着从所述光波导分离而呈阶梯状地变厚，

所述电介质层以如下方式配置：在所述光波导的宽度方向上延伸至包含所述两个电极各自的最接近所述光波导的第一级电极的边缘在内的范围，而将所述两个电极分别局部地覆盖。

7.根据权利要求6所述的光波导元件，其中，

所述电介质层以将所述两个电极的所述第一级电极分别局部地覆盖的方式配置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光波导元件，其中，

所述两个电极的所述边缘之间的间隔小于10μm。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光波导元件，其中，

所述光波导构成马赫-曾德尔型光波导的两条并行波导。

10.一种光调制器，具备：

作为进行光的调制的光调制元件的权利要求1～9中任一项所述的光波导元件；

收容所述光波导元件的壳体；

向所述光波导元件输入光的光纤；及

将所述光波导元件输出的光向所述壳体的外部引导的光纤。

11.一种光调制模块，具备：

作为进行光的调制的光调制元件的权利要求1～9中任一项所述的光波导元件；

收容所述光波导元件的壳体；

向所述光波导元件输入光的光纤；

将所述光波导元件输出的光向所述壳体的外部引导的光纤；及

对所述光波导元件进行驱动的驱动电路。

12.一种光发送装置，具备：

权利要求10所述的光调制器或权利要求11所述的光调制模块；及

生成用于使所述光波导元件进行调制动作的电信号的电子电路。

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