JP4388987B2

JP4388987B2 - マッハツェンダー導波路型光変調器

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Publication number: JP4388987B2
Application number: JP2008094320A
Authority: JP
Inventors: 哲及川; 勝利近藤; 雅之市岡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: CN101981492B; US8406578B2; JP2009244811A; WO2009122852A1; CN101981492A; US20110103735A1

Description

本発明は、マッハツェンダー導波路型光変調器に関し、特に、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが２０μｍ以下の薄板を含むマッハツェンダー導波路型光変調器に関する。

光通信分野や光計測分野において、光変調器が多用されている。特に、マルチメディアの発展に伴い情報伝達量は増加傾向にあり、光変調器の変調周波数の広帯域化の実現が求められている。これらを実現する手段の一つとして、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）などの電気光学効果を有する基板上に光導波路や変調電極を形成した導波路型光変調器のように、外部変調方式が利用され、その多様化が進展している。外部変調方式における広帯域の実現には、変調信号であるマイクロ波と光波との速度整合、及び駆動電圧の低減を図る必要がある。

このため、従来より電気光学効果を有する基板の厚みを薄くすることにより、マイクロ波と光波との速度整合条件を満足させ、且つ駆動電圧の低減を同時に図ることが試みられている。
以下の特許文献１又は２においては、３０μｍ以下の厚みを有する薄い基板に、光導波路並びに変調電極を組み込み、該基板より誘電率の低い補強板を該基板に接合し、マイクロ波に対する実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合を図り且つ基板の機械的強度を高めることが行われている。
特開昭６４−１８１２１号公報特開２００３−２１５５１９号公報

しかし、広帯域光変調器、特に４０ＧＨｚに対応する光変調器などに対し、長距離伝送のために光変調器に入力する光入力パワーを大きくした場合には、消光比の劣化、光損失の増大、バイアス点の変動などの問題が生じる。特に、光入力パワーが１０ｍＷ以上になると、この問題が顕著となる。本発明者らが鋭意研究を行った結果、特に、光変調器にレーザ光を入力する入力部及び光変調器内の光導波路などから発生する迷光と、光導波路内を導波する信号光とが相互に干渉し、フォトリフラクティブ現象が発生し、光導波路部にグレーティングを形成していることが、大きな原因であることがわかった。このような光導波路部に形成されたグレーティングは、光導波路内を進行する信号光を、進行方向とは逆方向に戻す、若しくは、光導波路外へ反射させることにより、信号光の消光比劣化を引起すこととなる。また、迷光が光導波路を伝搬する信号光と結合することによっても、消光比の劣化が発生する。

フォトリフラクティブ現象とは、光が当ることにより物質の屈折率が変化する現象であるが、具体的には、光により物質中の電荷移動が発生する特性から、光干渉などにより空間的な光の強度分布が生じると、該光の強度分布に応じて電荷の再分布が起こり、この電荷の偏在により内部電場が局所的に変化する。内部電場は物質の屈折率を変化させるため、結果として、光の強度分布に対応した物質の屈折率分布が形成される。

しかも、フォトリフラクティブ現象は、物質に光を当て続けると、次第に屈折率が変化し、散乱が時間と共に強くなるという特性を有するため、長時間に渡る光変調器の駆動に際しては、特に、消光比の劣化や光損失の増大など光変調器特性の悪化が顕著となる。
以下特許文献３においてこれらの問題を解決する手段として、基板の表面に迷光除去手段を設け、光導波路のフォトリフラクティブ現象による消光比の劣化や光損失の増大などを抑制することが行われている。
特開２００４−９３９０５号公報

他方、基板の厚さ１〜０．５ｍｍ程度の従来型の光導波路型変調に比べ、引用文献１、２のように基板の厚さを３０μｍ以下、さらには、２０μｍ以下とした場合、基板内に閉じ込められる迷光の密度が高まり、引用文献３に記載された迷光除去手段のみでは、消光比の劣化や光損失の増大など光変調器特性の悪化を十分に抑制できない。しかも、マッハツェンダー導波路の場合には、光導波路を分岐した分岐導波路を平行状態に導くまでの区間（入力側分岐部）や平行な分岐導波路を結合するまでの区間（出力側合波部）が、光導波路から光波が漏れないように、緩やかに湾曲（最小曲率半径１５０ｍｍ程度）するため、迷光と接触する機会が多く、フォトリフラクティブ現象による弊害を多く受けていた。また、光導波路における変調電極が形成する電界の作用する部分（作用部）の長さが長くなる場合においても、フォトリフラクティブ現象が光導波路により大きな影響を及ぼすこととなる。このため、マッハツェンダー導波路型光変調器においては、特に、フォトリフラクティブ現象の影響を緩和することは、重要な問題であった。

さらに、薄板にマッハツェンダー導波路を形成すると、分岐導波路を伝搬する光波は、薄板の光と閉じ込め作用により偏平化する。このため、分岐導波路間のクロストークを回避するためには、より分岐導波路間の距離を離す必要が生じ、結果として上述した入力側分岐部や出力側合波部の長さはより長くなる。これは、フォトリフラクティブ現象の影響をより強く受けることを意味する。

本発明が解決しようとする課題は、上述した問題を解決し、２０μｍ以下の厚みを有する基板を用いた場合でも、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制し、光損失の増加や消光比の劣化を改善することが可能なマッハツェンダー導波路型光変調器を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、基板の厚みが薄くなるに従い、光の閉じ込めが強くなるのを逆に利用し、光導波路の所定方向の長さを短縮し、それによりフォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制することを可能とするものである。
請求項１に係る発明では、電気光学効果を有する材料で形成された厚みが２０μｍ以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面にＴｉ熱拡散法により形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含むマッハツェンダー導波路型光変調器において、該光導波路が入力光導波路と分岐光導波路と出力光導波路からなり、該分岐光導波路は該入力光導波路から複数の光導波路に分岐する入力側分岐部と、出力光導波路に接続される複数の光導波路を合波する出力側合波部と、入力側分岐部と出力側合波部との間に形成された平行部とを有し、入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方は、入力側分岐部から出力側合波部に向かう分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌと、該平行部における光導波路間隔ｄとの比率ｌ／ｄが、３５〜１００であると共に、該入力側分岐部又は該出力側合波部の光導波路が複数の曲部から構成され、該曲部の最小曲率半径がＲ３０〜１００ｍｍであることを特徴とする。

本発明に係る「マッハツェンダー導波路型光変調器」とは、光変調器内に形成される光導波路の少なくとも一部にマッハツェンダー導波路が形成されているものを意味し、例えば、光変調器内に一つのマッハツェンダー導波路が形成されているものに限らず、一つのマッハツェンダー導波路（メインＭＺ導波路）の２つの分岐導波路に他のマッハツェンダー導波路（サブＭＺ導波路）を入れ子型に組み込んだ、所謂、ネスト型導波路、なども含むものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のマッハツェンダー導波路型光変調器において、該平行部の少なくとも一部に曲部を有し、該曲部の最小曲率半径はＲ３０〜１００ｍｍであることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、電気光学効果を有する材料で形成された厚みが２０μｍ以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面にＴｉ熱拡散法により形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含むマッハツェンダー導波路型光変調器において、該光導波路が入力光導波路と分岐光導波路と出力光導波路からなり、該分岐光導波路は該入力光導波路から複数の光導波路に分岐する入力側分岐部と、出力光導波路に接続される複数の光導波路を合波する出力側合波部と、入力側分岐部と出力側合波部との間に形成された平行部とを有し、入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方は、入力側分岐部から出力側合波部に向かう分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌと、該平行部における光導波路間隔ｄとの比率ｌ／ｄが、３５〜１００であると共に、該入力側分岐部又は該出力側合波部の光導波路が複数の曲部から構成され、該曲部の最小曲率半径がＲ３０〜１００ｍｍであるため、例えば、光導波路間隔ｄが３０μｍとなるマッハツェンダー導波路を形成する場合には、入力側分岐部又は出力側合波部の分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌは、従来、光導波路間隔ｄの約１２０倍以上である４ｍｍであるのに対し、本発明では１ｍｍ程度に短縮でき、この短縮によりフォトリフラクティブ現象の影響を受けたり、迷光が信号光に結合する光導波路部分をより少なくすることが可能となる。そして、これらの部分における迷光による光損失、消光比の劣化を抑制することが可能となる。
さらに、本発明を利用することで、マッハツェンダー導波路型光変調器全体を小型化することも可能となる。

しかも、請求項１に係る発明により、入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方の光導波路の曲部は、最小曲率半径がＲ３０〜１００ｍｍであるため、入力側分岐部又は出力側合波部の分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌを、従来のものより短くすることが可能となる。特に、マッハツェンダー導波路を構成する２つの分岐導波路の間隔を広げ、クロストークなどを防止する際には、より効果的に上記長さｌを短縮することが可能となる。

請求項２に係る発明により、平行部の少なくとも一部に曲部を有し、該曲部の最小曲率半径はＲ３０〜１００ｍｍであるため、入力側分岐部又は出力側合波部だけでなく平行部の長さ（平行部の始点と終点との距離）も短縮することができ、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制でき、光変調器自体も小型化することが可能となる。

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるマッハツェンダー導波路型光変調器の一例を示している。図１（ａ）と（ｂ）は同じ図であり、図１（ａ）は、光導波路を構成する各構成部分について説明する図であり、図１（ｂ）は、本発明でも明記される光導波路を構成する各構成領域を説明する図である。

本発明は、電気光学効果を有する材料で形成された厚みが２０μｍ以下の薄板１と、該薄板の表面又は裏面にＴｉ熱拡散法により形成された光導波路２と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極（不図示）とを含むマッハツェンダー導波路型光変調器において、該光導波路が入力光導波路（２１，領域Ａ）と分岐光導波路（２３〜２８，領域Ｂ〜Ｄ）と出力光導波路（３０，領域Ｅ）からなり、該分岐光導波路は該入力光導波路から複数の光導波路に分岐する入力側分岐部（領域Ｂ）と、出力光導波路に接続される複数の光導波路を合波する出力側合波部（領域Ｄ）と、入力側分岐部と出力側合波部との間に形成された平行部（領域Ｃ）とを有し、入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方は、入力側分岐部から出力側合波部に向かう分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌと、該平行部における光導波路間隔ｄとの比率ｌ／ｄが、３５〜１００であると共に、当該部分の光導波路が複数の曲部から構成され、該曲部の最小曲率半径がＲ３０〜１００ｍｍであることを特徴とする。

本発明における「入力側分岐部から出力側合波部に向かう分岐光導波路の対称軸」とは、例えば、図１では、分岐導波路２３と２４との対称軸は、入力光導波路２１の延長線が該当する。また、図１では、分岐点２２と合波点２９を結ぶ直線を当該対称軸と見ることも可能である。よって、図１の場合には、入力側分岐部の分岐光導波路の対称軸に沿う長さとは、図１（ｂ）の領域Ｂに表示された長さｌが該当し、また、出力側合波部の分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌとは、図１（ｂ）の領域Ｄに表示された長さｌが該当している。

電気光学効果を有する基板の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムの材料及びこれらの組み合わせが利用可能である。特に、電気光学効果の高いニオブ酸リチウム（ＬＮ）結晶が好適に利用される。

基板に光導波路を形成する方法としては、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面又は裏面に拡散させる方法があるが、これらの熱拡散法やプロトン交換法を用いることなく、図３に示すように、基板１上にリッジ部を設け、該リッジ部を光を導波する光導波路２３，２４として使用することも可能である。さらに、Ｔｉなどの熱拡散法やプロトン交換法とリッジ構造を併用することも可能である。本発明は特にＴｉ熱拡散法で光導波路を形成する場合に効果的に適用できる。

リッジ構造を利用した光導波路としては、図３（ａ）に示すように、光導波路部分２３，２４のみ凸部を形成し、その他の部分を光導波路より低く形成するものだけでなく、図３（ｂ）のように光導波路２３，２４に相当する領域の両側に溝を形成し、光導波路を設ける方法もある。ただし、図３は、図１（ｂ）における一点鎖線Ｘ−Ｘ’における光変調器の断面図である。
いずれの場合においても、光導波路上やその周辺の基板上には、信号電極７や接地電極８などの変調電極が形成され、これらの変調電極は、Ｔｉ・Ａｕの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。なお、光導波路は、基板１の裏面に形成し、変調電極を同様に裏面又は光導波路と反対側の表面側に形成することも可能である。

また、光導波路２３，２４などを伝搬する光波が電極７，８で吸収・散乱されるのを防止するため、必要に応じて光導波路（又は基板）と電極との間に誘電体ＳｉＯ_２等のバッファ層６を設けることも可能である。

本発明では、電気光学効果を有する材料で形成された基板１は、厚さが２０μｍ以下の薄板であるため、機械的強度が不足する。これを補うため、基板１に接着層４を介して補強板５を接合している。

補強板に使用される材料としては、種々のものが利用可能であり、例えば、薄板と同様の材料を使用する他に、石英、ガラス、アルミナなどのように薄板より低誘電率の材料を使用したり、薄板と異なる結晶方位を有する材料を使用することも可能である。ただし、線膨張係数が薄板と同等である材料を選定することが、温度変化に対する光変調器の変調特性を安定させる上で好ましい。仮に、同等の材料の選定が困難である場合には、特許文献２のように薄板と補強板とを接合する接着剤に、薄板と同等な線膨張係数を有する材料を選定する。

薄板１と補強板５との接合には、接着層４として、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、半田ガラス、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹脂接着剤シートなど、種々の接着材料を使用することが可能である。また、直接接合法により、接着剤を使用せず、薄板と補強板とを直接貼り合わせることも可能である。

光変調器を構成する薄板の製造方法は、数百μｍの厚さを有する基板に上述した光導波路や変調電極を作り込み、基板の裏面を研磨し、例えば、２０μｍ以下の厚みに仕上げる方法がある。なお、光導波路や変調電極などの作り込みは、薄板を作成した後に行うことも可能であるが、光導波路形成時の熱的衝撃や各種処理時の薄膜の取り扱いによる機械的衝撃が加わり、薄板が破損する危険性もあるため、光導波路や変調電極を作り込んだ後に基板の裏面を研磨することが好ましい。

本発明に係るマッハツェンダー導波路型光変調器の特徴は、図１（ｂ）に示すように、入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方は、分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌと、平行部における光導波路間隔ｄとの比率ｌ／ｄが、３３〜１００、より好ましくは３５〜１００であることである。ただし、平行部の間隔ｄは、あまり狭すぎると平行部を形成する光導波路間で光のクロストークが発生し、光損失や消光比の劣化を生じさせる原因となる。このため、平行部の間隔ｄは、分岐導波路を伝搬する光波がクロストークを発生しない程度の距離に設定することが必要となる。例えば、２０μｍ以下の厚みの基板を用いる場合には、距離ｄは２５μｍ以上に設定することが必要となる。

比率ｌ／ｄが３３（Ｔｉ熱拡散法による光導波路の場合には３５）より小さい場合には、入力側分岐部（領域Ｂ）又は出力側合波部（領域Ｄ）における光導波路（２３，２４又は２７，２８）の曲げが急激になるため、光導波路から漏出する光波が発生し、フォトリフラクティブ現象だけでなく、漏出による光損失や消光比の劣化を生じる。
他方、比率ｌ／ｄが１００より大きい場合には、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制する効果が不十分であり、光損失の低減や消光比の劣化を十分に改善することができない。

入力側分岐部（領域Ｂ）や出力側合波部(領域Ｄ）における光導波路（例えば、２３，２４）の形状は、拡大すると図２に示すように複数の曲部（曲率半径Ｒ１，Ｒ２）が集まって形成されている。このような曲部においては、曲率半径が小さ過ぎると光導波路から光波が漏出する原因となるため、最小曲率半径が設定される。本発明では、基板１の厚みが２０μｍ以下の場には、最小曲率半径Ｒが０．２〜１００ｍｍ（Ｔｉ熱拡散法による光導波路の場合にはＲ３０〜１００ｍｍ）の範囲が実現可能である。なお、図２における分岐点２２を含む丸印は、入力光導波路（２１，領域Ａ）と入力側分岐部（分岐導波路２３，２４並びに領域Ｂ）との接続点、入力側分岐部と平行部（領域Ｃ）との接続点を、明示的に示したものであり、光導波路の形状とは無関係である。

曲率半径Ｒが０．２ｍｍ（Ｔｉ熱拡散法による光導波路の場合には３０ｍｍ）より小さい場合には、基板１の厚みが２０μｍ以下であっても光導波路から光波が漏出する原因となる。また、曲率半径Ｒが１００ｍｍより大きい場合には、上述した長さｌが短縮化できず、光導波路が大型し、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合が増大し、光損失や消光比の劣化が発生すると共に、光変調器自体の小型化も困難となる。

曲率半径Ｒを小さくするには、光導波路の周囲の屈折率を光導波路自体より低く設定することが好ましいため、図３に示すようにリッジ構造を有する光導波路を形成することが好ましい。
リッジ構造の凸状部分の高さにも関係するが、凸状部分の高さが約２μｍのリッジ構造を用いて光導波路を形成した場合には、最小曲率半径Ｒは０．２ｍｍとなる。

これに対し、Ｔｉなどの熱拡散法で光導波路を形成した場合には、基板の厚みが２０μｍの場合で、最小曲率半径Ｒは３０ｍｍとなる。

さらに、図５に示すように、この最小曲率半径Ｒを利用して平行部（領域Ｃ）を蛇行する光導波路とすることも可能である。図５においては、平行部は、分岐導波路の間隔ｄを保持しながら複数の曲部（曲率半径Ｒ３，Ｒ４など）が組み合わされたものとして構成されている。当然、平行部における最小曲率半径Ｒは０．２〜１００ｍｍ（Ｔｉ熱拡散法による光導波路の場合にはＲ３０〜１００ｍｍ）の範囲に設定される。また、上述したようにリッジ構造も選択的に採用することが可能である。

また、本発明の光変調器が具備しているマッハツェンダー導波路は、図１などに例示するような単一のマッハツェンダー導波路を備えるものに限定されず、図４に示すように一つのマッハツェンダー導波路（メインＭＺ導波路）の２つの分岐導波路に他のマッハツェンダー導波路（サブＭＺ導波路）を入れ子型に組み込んだ、所謂、ネスト型導波路、なども含んでいる。

図４におけるメインＭＺ導波路４０においては、入力光導波路（領域Ａ１）、入力側分岐部（領域Ｂ１）、平行部（領域Ｃ１でサブＭＺ導波路の領域Ｂ２〜Ｄ２を除いた部分）、出力側合波部（領域Ｄ１）、及び出力光導波路（領域Ｅ１）で構成される。
また、サブＭＺ導波路４１，４２は、上述した領域Ｃ１が更に細分化され、入力光導波路（領域Ａ２）、入力側分岐部（領域Ｂ２）、平行部（領域Ｃ２）、出力側合波部（領域Ｄ２）、及び出力光導波路（領域Ｅ２）で構成される。

そして、本発明の特徴である、平行部における分岐導波路間隔ｄと、入力側分岐部又は出力側合波部における分岐導波路の対称軸に沿った長さｌとの比率ｌ／ｄは、メインＭＺ導波路又はサブＭＺ導波路のいずれで満足しても良い。これにより、本発明を適用した箇所での光導波路のコンパクト化が図られ、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制でき、また光変調器全体の小型にも寄与することとなる。

次に、本発明のマッハツェンダー導波路型光変調器に係る具体的な実施例及びその試験について説明する。
（実施例１）
実施例１となる光変調器は、基板に厚み５００μｍのＸカット型のＬＮ基板を使用し、Ｔｉ拡散プロセスにより、基板表面に光導波路を形成する。光導波路の形状としては、図１のようなマッハツェンダー型光導波路を形成する。入力光導波路２１及び出力光導波路３０の長さは、それぞれ約５ｍｍ、入力側分岐部（領域Ｂ）及び出力側合波部（領域Ｄ）の対称軸に沿った長さｌは各々３ｍｍ、平行部（領域Ｃ）の長さは３０ｍｍ、該平行部の分岐導波路間隔ｄは３０μｍである。また、領域Ｂ及びＤにおける最小曲率半径Ｒは、１００ｍｍとした。
次に基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが１０μｍとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層とし補強板に貼り付けた。更に基板表面にメッキプロセスで変調電極を形成した。

（実施例２乃至４）
実施例２乃至４については、表１に示すように、実施例１の長さｌ、分岐導波路間隔ｄ、最小曲率半径Ｒを変更した以外は、実施例１と同様にマッハツェンダー導波路型光変調器を形成した。

（参考例）
参考例となる光変調器は、基板に厚み５００μｍのＺカット型のＬＮ基板を使用し、Ｔｉ拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成する。次に基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが５μｍとなるまで研磨し、紫外線硬化性接着剤を接着層として、補強板に貼り付けた。光導波路の形状は図１に示すマッハツェンダー導波路とする。入力光導波路２１及び出力光導波路３０の長さはそれぞれ約４ｍｍ、入力側分岐部（領域Ｂ）及び出力側分合波部（領域Ｄ）の対称軸に沿った長さｌはそれぞれ０．８２５ｍｍ、平行部（領域Ｃ）の長さは３５ｍｍ、該平行部の導波路間隔ｄは２５μｍ、最小曲率半径Ｒは０．２ｍｍである。そして、曲部を有する入力側分岐部及び出力側合波部の各光導波路は、図３（ｂ）に示すようなリッジ構造（リッジの高さ２μｍ）とした。
次に光導波路を含む基板上にバッファ層を形成し、バッファ層上面にメッキプロセスで変調電極を形成した。

（比較例）
比較例となる光変調器は、基板に厚み５００μｍのＸカット型のＬＮ基板を使用し、Ｔｉ拡散プロセスなどにより、基板表面に光導波路を形成する。光導波路の形状としては、図１のようなマッハツェンダー型光導波路を形成する。入力光導波路２１及び出力光導波路３０の長さはそれぞれ約５ｍｍ、入力側分岐部（領域Ｂ）及び出力側合波部（領域Ｄ）の対称軸に沿った長さｌはそれぞれ４ｍｍ、平行部（領域Ｃ）の長さは３０ｍｍ、該平行部の導波路間隔ｄは３０μｍ、最小曲率半径Ｒは１５０ｍｍである。

（試験方法）
実施例１乃至３及び比較例の各光変調器に、光ファイバを接続した。次に、光変調器の消光比を、光パワーメータにより計測した。計測結果を、表１に示す。

表１の結果から、比較例と比較し、実施例１乃至４並びに参考例のいずれの光変調器においても、消光比が３０ｄＢ以上に改善されていることが理解される。しかも、リッジ構造を有しない場合でも、ｌ／ｄが３５〜１００の範囲においては、消光比が３０ｄＢ以上に改善されていることが理解される。

本発明によれば、２０μｍ以下の厚みを有する基板を用いた場合でも、フォトリフラクティブ現象の影響や迷光の信号光への結合を抑制し、光損失の増加や消光比の劣化を改善することが可能なマッハツェンダー導波路型光変調器を提供することができる。

単一のマッハツェンダー導波路を有する光変調器を説明する平面概略図である。マッハツェンダー導波路の入力側分岐部における光導波路の形状を説明する図である。図１（ｂ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ’における光変調器の断面図である。ネスト型導波路を有するマッハツェンダー導波路型光変調器を説明する平面概略図である。マッハツェンダー導波路の平行部を蛇行させた光変調器を説明する図である。

１基板
２光導波路
４接着層
５補強板
６バッファ層
７信号電極
８接地電極
２１入力光導波路
２２分岐点
２３〜２８分岐導波路
２９合波点
３０出力光導波路

Claims

電気光学効果を有する材料で形成された厚みが２０μｍ以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面にＴｉ熱拡散法により形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含むマッハツェンダー導波路型光変調器において、
該光導波路が入力光導波路と分岐光導波路と出力光導波路からなり、
該分岐光導波路は該入力光導波路から複数の光導波路に分岐する入力側分岐部と、出力光導波路に接続される複数の光導波路を合波する出力側合波部と、入力側分岐部と出力側合波部との間に形成された平行部とを有し、
入力側分岐部又は出力側合波部のうち少なくとも一方は、入力側分岐部から出力側合波部に向かう分岐光導波路の対称軸に沿う長さｌと、該平行部における光導波路間隔ｄとの比率ｌ／ｄが、３５〜１００であると共に、該入力側分岐部又は該出力側合波部の光導波路が複数の曲部から構成され、該曲部の最小曲率半径がＲ３０〜１００ｍｍであることを特徴とするマッハツェンダー導波路型光変調器。
請求項１に記載のマッハツェンダー導波路型光変調器において、該平行部の少なくとも一部に曲部を有し、該曲部の最小曲率半径はＲ３０〜１００ｍｍであることを特徴とするマッハツェンダー導波路型光変調器。