JP5162196B2

JP5162196B2 - 光変調器

Info

Publication number: JP5162196B2
Application number: JP2007257805A
Authority: JP
Inventors: 健治河野; 勇治佐藤; 雅也名波; 靖二内田; 信弘五十嵐; 中平　　徹; 英司川面; 松本　　聡
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: JP2009086453A

Description

本発明は、電気光学効果を利用して、光導波路に入射した光を高周波電気信号で変調して光信号パルスとして出射する光変調器に関する。

近年、高速、大容量の光通信システムが実用化されている。このような高速、大容量の光通信システムに組込むための高速、小型、低価格、かつ高安定な光変調器の開発が求められている。

このような要望に応える光変調器として、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、ＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）がある。このＬＮ光変調器は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光通信システムに適用されている。最近はさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光通信システムにも適用が検討されている。

以下、従来、実用化され、又は提唱されてきたリチウムナイオベートの電気光学効果を利用したＬＮ光変調器について説明する。

（第１の従来技術）
特許文献１に開示された、ｚ−カットＬＮ基板を用いて構成した、いわゆるリッジ型ＬＮ光変調器を第１の従来技術の光変調器として図８にその斜視図を示す。なお、図９は図８のＡ−Ａ´線における断面図である。

ｚ−カットＬＮ基板１上に光導波路３が形成されている。この光導波路３は、金属Ｔｉを１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。したがって、光導波路３の電気信号と光が相互作用する部（相互作用部と言う）には２本の相互作用光導波路３ａ、３ｂ、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームが形成されている。

この光導波路３の上面にＳｉＯ_２バッファ層２が形成され、このＳｉＯ_２バッファ層２の上面に進行波電極４が形成されている。進行波電極４としては、１つの中心導体４ａと２つの接地導体４ｂ、４ｃを有するコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）を用いている。なお、通常、進行波電極４はＡｕにより形成されている。５はｚ−カットＬＮ基板１を用いて製作したＬＮ光変調器に特有の焦電効果に起因する温度ドリフトを抑圧するための導電層であり、通常はＳｉ導電層を用いる。中心導体４ａの幅Ｓは７μｍ程度で、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップＷは１５μｍ程度である。なお、説明を簡単にするために、図８では図示した温度ドリフト抑圧のためのＳｉ導電層５を図９においては省略している。また、以下においてもＳｉ導電層５は省略して議論する。

この第１の従来技術では、ｚ−カットＬＮ基板１をエッチングなどで掘り込むことにより、凹部９ａ、９ｂ、及び９ｃ（あるいは、リッジ部８ａ、８ｂとも言える）を形成している。ここで、１０ａ、１０ｂは外周部である。なお、リッジ部８ａ、８ｂを各々中心導体用リッジ部、接地導体用リッジ部とも呼ぶ。

このリッジ構造をとることにより、高周波電気信号の実効屈折率（あるいは、マイクロ波実効屈折率）、特性インピーダンス、変調帯域、駆動電圧などにおいて優れた特性を実現することができる。なお、図９では凹部９ａ、９ｂ、及び９ｃの深さ（あるいはリッジ部８ａ、８ｂの高さ）を強調して描いているが、実際には２〜５μｍ程度であり、中心導体４ａや接地導体４ｂ、４ｃの厚み約２０μｍに比較するとその値は小さい。

さて、この第１の従来技術はＬＮ光変調器としての光変調帯域が広く、変調特性は優れているものの、安定性について問題があることがわかった。即ち、Ｓｉ導電層５を使用しているにもかかわらず、温度ドリフト特性が悪いことが判明した。その原因は高い変調性能を生み出すリッジ構造に起因していると考えられる。

以下にその原因について詳しく説明する。図９からわかるように、中心導体４ａの直下のリッジ部８ａについては、接地導体４ｂ、４ｃとは独立しているので、ｚ−カットＬＮ基板１の表面に平行な方向にリッジ部８ａを引っ張る力は存在しない。

ところが、リッジ部８ｂについては、前述のように約２０μｍの厚い接地導体４ｂが凹部９ｃ、外周部１０ｂとともに形成されている。そして、接地導体４ｂのＡｕとｚ−カットＬＮ基板１の熱膨張係数は互いに大きく異なる。さらに、ｚ−カットＬＮ基板１の幅は数ミリメートル（例えば、約１ｍｍ〜５ｍｍ）と広い。一方、相互作用光導波路３ａ、３ｂのギャップは約１５μｍ程度と狭いので、接地導体４ｂや４ｃの幅は各々ｚ−カットＬＮ基板１の幅の約半分と言えるくらいに広い（換言すると、外周部１０ａや１０ｂが広い）。つまり、図９の接地導体４ｂの幅も広いので環境変化に起因する熱膨張や熱収縮などの応力が積み重なり、リッジ部８ｂへかなり大きな応力がかかる。なお、実際には接地導体４ｃの幅も広く、その影響も大きい。

ところが、ｚ−カットＬＮ基板１に応力がかかるとその屈折率が変化する（応力複屈折）ので、結果的に相互作用光導波路３ａの屈折率が変化することになり、ＬＮ光変調器を動作させる際のＤＣバイアス点が変わってしまう。これがリッジ構造特有の温度ドリフト現象であり、ＬＮ光変調器としての安定性を損なう結果となる。ちなみに、ＬＮ光変調器の環境温度を室温から８０℃まで変化させた際に、この第１の従来技術でのＤＣバイアス点の変化は６Ｖと大きかった。

（第２の従来技術）
この第１の従来技術の問題点を解決するために、特許文献２に開示された第２の従来技術の相互作用部における断面図を図１０に示す。この図１０からわかるように、リッジ部８ｂの上に形成された接地導体４ｂ´と外周部１０ｂの上に形成された接地導体４ｂ´´（あるいは接続用接地導体４ｂ´´と呼ぶ）の厚みは厚いが、凹部９ｃに形成された接地導体４ｂ´´´の厚みを例えば約３００ｎｍと薄くしている。このように凹部９ｃにおける接地導体４ｂ´´´の厚みを薄くすることにより、広い面積を有する接地導体４ｂ´´がリッジ部８ｂへ与える応力を小さくすることができるので、温度安定性を改善できるという考え方である。

しかしながら、以下のようにこの第２の従来技術には解決すべき重大な問題点がある。この第２の従来技術では接地導体としては４ｂ´、４ｂ´´及び４ｂ´´´があるものの、前述のように接地導体４ｂ´´´の厚みは薄く、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高周波電気信号が伝搬することは困難である。その結果、表皮効果のために高周波電気信号の伝搬損失が増大する。

また、接地導体４ｂ´と接地導体４ｂ´´は高周波的にはほぼ完全に独立している。つまり、中心導体４ａに対応して実際にほとんどの電流が流れている箇所は中心導体４ａに相対向し、中心導体４ａと同程度の幅の狭い接地導体４ｂ´であり、接地導体においてほとんどの電流は接地導体用リッジ部８ｂの上に形成された接地導体４ｂ´のみに流れている。

従って高周波電気信号はジュール熱となり消失し易く、変調帯域が図９に示した第１の従来技術と比較して著しく劣化した。実際に筆者らが実験で確かめたところ、光通信における伝送速度として２．５Ｇｂｉｔ／ｓの変調がやっとであり、現在、主流となっている１０Ｇｂｉｔ／ｓの変調は困難であった。また、近い将来有望とされる４０Ｇｂｉｔ／ｓの変調は全くできなかった。

（第３の従来技術）
図１１に特許文献３に開示された第３の従来技術の上面図を示す。なお、ｚ−カットＬＮ基板１の幅は数ミリメートルあり、相互作用光導波路３ａ、３ｂのギャップは１５μｍ程度である。またｚ−カットＬＮ基板１の長さは５ｃｍ〜７ｃｍ程度である。

ここで、Ｂ−Ｂ´とＣ−Ｃ´における断面図を図１２と図１３に示す。ここで、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び１１ｄは凹部９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄがあることによる空隙部である。なお、４ｂ^（４）、４ｂ^（５）、４ｂ^（６）、４ｃ^（４）、４ｃ^（５）、４ｃ^（６）は接地導体である。接地導体４ｂ^（５）は接地導体４ｂ^（４）と４ｂ^（６）を接続している。また、１０ｃは外周部である。８ａ、８ｂ、８ｃはリッジ部である。空隙部１１ａと１１ｄは接地導体において導体が欠落した部位（あるいは、接地導体に開けた窓）とも言える。また、１３ａ、１３ｄは空隙部１１ａと１１ｄを接地導体４ｂ^（５）と４ｃ^（５）で埋めた埋め込み部である。

図からわかるように、接地導体４ｂ^（４）と４ｃ^（４）の幅は図１０に示した第２の実施形態の接地導体４ｂ´や中心導体４ａと同程度に狭い。また、接地導体４ｂ^（６）、４ｃ^（６）は図１０に示した第２の実施形態の接地導体４ｂ´´のように広い。そして、この第３の従来技術において接地導体４ｂ^（４）と４ｂ^（６）を接続する接地導体４ｂ^（５）と、接地導体４ｃ^（４）と４ｃ^（６）を接続する接地導体４ｃ^（５）の厚みは、図１０に示した第２の実施形態の接地導体４ｂ´´´よりも厚く設定している。

ところが、この第３の従来技術を実際に製作したところ、この構造ではリッジ構造に起因する温度ドリフトを充分には抑圧することができないという重要な問題があることがわかった。以下、その問題点について説明する。

光導波路３ａと３ｂの中間の中心線に対して、リッジ８ａ、８ｂ、８ｃ（あるいは凹部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が非対称に配置されている。リッジ８ａ、８ｂ、８ｃの側面である傾斜面は−ｚ面ではないので、環境温度の変化に伴う焦電効果による電荷の分布は凹部やｚ−カットＬＮ基板１の上面と異なっている。また、進行波電極の配置も非対称である。これらのために、環境温度の変化とともに刻々と変化する不均一な電荷分布（即ち、不均一な電界分布）が生じるので光導波路３ａと３ｂに不均一な電圧が印加される。これらの不均一な電界分布を打ち消すように外部回路からＤＣバイアスを印加する必要があるので、結果的に温度ドリフトを生じてしまうと結論できる。
特開平４−２８８５１８号公報特開２００４−１５７５００号公報特開２００６−８４５３７号公報

以上のように、リッジ型ＬＮ光変調器として提案された従来の第１技術では電極を構成するＡｕとｚ−カットＬＮ基板との熱膨張係数の差に起因する接地導体からの応力が温度とともに最適ＤＣバイアス点を変化させる温度ドリフトを生じた。この温度特性を改善するために提案された第２の従来技術では、中心導体に隣接する厚みが厚い接地導体と凹部以外の厚い接地導体とを接続する凹部における接続用接地導体の厚みが薄いので、表皮効果のためにその接続用接地導体においてジュール熱が発生し、高周波電気信号の伝搬損失が増大し、光変調帯域を狭くする。また、接地導体においてほとんどの電流が流れているのは、幅の狭い接地導体用リッジ部の上に形成された箇所であり、従って高周波電気信号はジュール熱となり消失し易い。このように、第２の従来技術は高速変調の観点から光変調器としての基本特性に問題を有している。また、第３の従来技術では進行波電極が中心導体に対して対称であるため、高周波電気信号の安定で低損失な伝搬という観点から有利であったが、温度ドリフト特性に問題があった。これは、主にリッジ部（あるいは凹部）の構成が２本の光導波路に対して非対称であったため、凹部の底面やリッジの上面に誘起される電荷とリッジの傾斜面とに誘起される電荷に大きな差があることが起因している。これらの結果、光変調器としての高速性・低駆動電圧性を犠牲にしないで温度安定化を実現できる光変調器の開発が急務となっている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光変調特性が高性能であるとともに、安定性について改善された光変調器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、前記基板に形成された２本の光導波路と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、該バッファ層の上方に配置された中心導体と接地導体からなる進行波電極と、前記基板の少なくとも一部を掘り下げることにより形成した複数の凹部により構成されるリッジ部とを具備し、該リッジ部は前記中心導体が上方に形成された中心導体用リッジ部と、当該中心導体用リッジ部に共通の凹部を介して隣接し、前記接地導体が上方に形成された接地導体用リッジ部からなり、前記中心導体用リッジ部に前記２本の光導波路のうちの１本が形成されている光変調器において、前記中心導体用リッジ部の両側の前記凹部には前記接地導体が形成されておらず、前記接地導体用リッジ部の前記共通の凹部ではない側の前記凹部における前記接地導体は、その一部に欠落した部位が形成されているとともに、当該欠落した部位以外（以下、接続用接地導体という）の厚みが前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一部と略同じに形成されており、前記２本の光導波路の中間に設けた中心線に対して前記複数の凹部と前記進行波電極が対称な配置であり、前記接地導体用リッジ部の前記共通の凹部ではない側の前記凹部において、前記接続用接地導体は、前記光導波路における光導波方向に５μｍ〜５００μｍの長さで複数個形成され、前記欠落した部位は、前記光導波路における光導波方向に３０μｍ〜３ｍｍの長さで複数個形成され、さらに、前記欠落した部位の各々の長さが前記接続用接地導体の各々の長さよりも長い組合せで交互に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項２の光変調器は、前記凹部に隣接する接地導体が前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一部とほぼ同じ厚みを持つことを特徴とする。

本発明の請求項３の光変調器は、前記複数の凹部を除く、前記光導波路と交わる方向であって当該光導波路から所定距離離れた領域における前記接地導体の少なくとも一部の厚みを、当該領域以外の領域における接地導体の厚みよりも少なくとも一部で薄くしたことを特徴とする。

本発明の請求項４の光変調器は、前記光導波路を下方に具備しない前記接地導体の下方に前記凹部を具備しない構造であることを特徴とする。

本発明の請求項５の光変調器は、前記基板がリチウムナイオベートからなることを特徴とする。

本発明の請求項６の光変調器は、前記基板が半導体からなることを特徴とする。

本発明に係る光変調器では、リッジやそれを構成する凹部と電極の配置を２本の光導波路の中間に設けた中心線に対して実質的にほぼ対称とするとともに、凹部における接続用接地導体の厚みを厚くするとともに、応力を緩和するためにその一部を欠落させる。これにより、環境温度の変化に対応して起こる電荷の分布（即ち、電界の分布）が２本の光導波路の中間に設けた中心線に対してほぼ対称となり、第３の従来技術と比較して極めて改善された温度ドリフト特性を実現できる。また、進行波電極も２本の光導波路の中間に設けた中心線に対して実質的にほぼ対称とする。これにより、進行波電極を伝搬する電磁界の中心導体の中心線に対する対称性は崩れるものの、第２の従来技術と異なり接続用接地導体の厚みが厚いので、接続用接地導体における表皮効果による伝搬損失が小さい。また、光導波路を形成していない側の接地導体には導体が欠落した部位がないので高周波電気信号の伝搬損失という観点からはやや有利となる。さらに、本発明には外周部の導体の厚みを薄くする構造も含まれている。この外周部の導体の厚みを薄くする構造により、環境温度が変化する際に、導体とｚ−カットＬＮ基板の熱膨張係数の差に起因して生じる広い接地導体からの導体の応力を緩和することができるので、一層の温度ドリフト特性の改善に寄与するばかりでなく、高価な貴金属材料であるＡｕの使用量を減らすことができるので光変調器としてのコスト低減も可能となる。

以下、本発明の実施形態について説明するが、図８から図１３に示した従来技術と同一の符号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一の符号を持つ機能部の説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態についてその上面図を示す。また、Ｄ−Ｄ´、Ｅ−Ｅ´における断面図を各々図２と図３に示す。ここで、４ｂ^（４）、４ｂ^（５）、４ｂ^（６）、及び４ｃは接地導体である。図からわかるように、高周波電気信号としての表皮効果の影響を受けにくいように厚みを厚くした接地導体４ｂ^（５）が接地導体４ｂ^（４）と４ｂ^（６）とを接続している（接地導体４ｂ^（５）は接続用接地導体と呼ばれる）。

また、中心導体４ａの幅Ｓは７μｍ、中心導体４ａと接地導体４ｂ^（４）、もしくは接地導体４ｃとのギャップＷは１５μｍとした。ここで、中心導体４ａの幅と接地導体４ｂ^（４）の幅はほぼ同程度に（あるいは、互いに異なってもその差は数μｍ程度とし、大きくは異ならないように）した。１０ａと１０ｂは接地導体の外周部である。なお、図３において、１３ａは空隙部１１ａが接地導体４ｂ^（５）により埋まった埋め込み部である。

本発明において重要なことが２つある。まず、図２からわかるように、光導波路３ａと３ｂにとって中心導体４ａと接地導体４ｂを含む進行波電極と凹部９ａ、９ｂ、９ｃを含むリッジ８ａと８ｂの構造を、光導波路３ａと３ｂの中間に設けた中心線Ｖに対して実質的にほぼ対称としている点である。その結果、光導波路に対して非対称な凹部やリッジの傾斜面を有し、凹部、リッジの上面、及びリッジの傾斜面に誘起される電荷による電界が２本の光導波路に不均一に印加される図１２に示した第３の従来技術と異なり、極めて安定な温度ドリフト特性を実現できる。

図４には環境温度Ｔを２０℃から８０℃まで変化させた場合の本発明における第１の実施形態についての実験結果を示す。比較のために、図には第１の従来技術、第２の従来技術、及び第３の従来技術についての測定結果も示している。ここで、中心導体４ａの幅Ｓは７μｍ、中心導体４ａと接地導体４ｂ^（４）、もしくは接地導体４ｃ^（４）とのギャップＷは１５μｍとした。また、空隙部１１ａと１１ｂの幅Ｗｗが１５μｍで、それらの長さＬｗと接地導体４ｂ^（５）の長さＬｅが各々１ｍｍと１００μｍとした。

図からわかるように、本実施形態を採用することにより、進行波電極が光導波路３ａ、３ｂの中間に設けた中心線に対して対称であるため、高周波光変調の観点から有利な第３の従来技術よりも温度ドリフトを大幅に抑えることが可能となった。このように実験結果からも本発明の考え方が正しいことを実証できた。ここで、空隙部１１ａと１１ｂの長さＬｗと接地導体４ｂ^（５）の長さＬｅは各々３０μｍ〜３ｍｍ、及び５μｍ〜５００μｍ程度まで変化させても効率よく温度ドリフトを抑圧できた。

第２の重要な点は光変調特性である。温度ドリフトについては図１０に示した第２の従来技術も優れているが、先に述べたように第２の従来技術における接続用接地導体の厚みは薄いので、第２の従来技術は高周波電気信号の伝搬損失が大きくなるという問題を有している。本発明の図３からわかるように、接地導体４ｂ^（４）と４ｂ^（６）を接続する接地導体４ｂ^（５）の厚みが厚い。従って、第２の従来技術と比較して高周波電気信号の伝搬損失が小さいので、光変調帯域として有利となる。

さて、進行波電極が光導波路３ａと３ｂの中間に設けた中心線に対して厳密に対称でないと本発明の効果を発揮できないかというとそれは正しくない。接地導体４ｂ^（４）と４ｃの幅はその少なくとも一方が中心導体４ａの幅と数μｍ異なっていても良く、これを含めて進行波電極に関する構造を光導波路３ａと３ｂの中間に設けた中心線に対して対称（あるいは、実質的にほぼ対称）としている。また、接地導体４ｂ^（６）や４ｃの影響を及ぼさない箇所に凹部を新たに設けても良い。

そしてこれらの第１の実施形態における２本の光導波路、及び進行波電極の導体４ａの配置を実質的にほぼ対称にするという考え方は本発明の全ての実施形態について言える。

（第２の実施形態）
図５に本発明の第２の実施形態についてその上面図を示す。また、Ｆ−Ｆ´、Ｇ−Ｇ´における断面図を各々図６と図７に示す。ここで、４ｂ^（１４）、４ｂ^（１５）、４ｂ^（１６）、４ｂ^（１７）、及び、４ｃ^（１４）、４ｃ^（１５）は接地導体である。図からわかるように、高周波電気信号としての表皮効果の影響を受けにくいように厚みを厚くした接地導体４ｂ^（１５）が接地導体４ｂ^（１４）と４ｂ^（１６）とを接続している。

接地導体の厚みが厚いと、てこの原理によりリッジ部８ｂに加わる応力（モーメント）が大きくなるので、本発明の第２の実施形態では外周部１０ｂの接地導体４ｂ^（１７）の厚みを薄くし、応力を小さくしている。なお、本発明の効果を一層顕著とするために、外周部１０ａ上に形成した接地導体４ｃ^（１５）の厚みも同じく薄くしている。

図６からわかるように、本実施形態においても、凹部９ａ、９ｂ、９ｃやリッジ８ａ、８ｂ、さらに中心導体４ａ、接地導体４ｂ^（１４）、４ｂ^（１５）、４ｂ^（１６）、４ｂ^（１７）、及び、４ｃ^（１４）、４ｃ^（１５）を２本の光導波路３ａと３ｂの中間に設けた中心線Ｖに対して対称に配置している。

先に述べたように、相互作用光導波路３ａと３ｂのギャップが１５μｍ程度であることを考慮すると、高周波電気信号と相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光が相互作用する相互作用部の幅は、ｚ−カットＬＮ基板１の幅（約１ｍｍ〜５ｍｍ程度）と比較して著しく狭い。従って、接地導体４ｂ^（１７）と４ｃ^（１５）の厚みを薄くすることにより、高価なＡｕの使用量を著しく低減することができ、ＬＮ光変調器の原価の低減に貢献できる。

なお、厚みは薄いものの面積が広い接地導体４ｂ^（１７）と４ｃ^（１５）は高周波電気信号の観点からしっかりとした電気的アースの確立と電気的アースである筐体とのワイヤやリボンによる接続の観点から有用である。このことは本発明の全ての実施形態について言える。

（各実施形態）
分岐光導波路の例としてマッハツェンダ光導波路を用いたが、方向性結合器などその他の分岐合波型の光導波路にも本発明を適用可能であることは言うまでもなく、考え方は３本以上の光導波路にも適用可能であるし、光導波路が１本の位相変調器にも適用できる。また光導波路の形成法としてはＴｉ熱拡散法の他に、プロトン交換法など光導波路の各種形成法を適用できるし、バッファ層としてＡｌ_２Ｏ_３等のＳｉＯ_２以外の各種材料も適用できる。

また、ｚ−カットＬＮ基板について説明したが、ｘ−カットやｙ−カットなどその他の面方位のＬＮ基板でも良いし、リチウムタンタレート基板、さらには半導体基板など異なる材料の基板でも良い。

また、通常、各凹部は同じ程度の幅で形成するが、外周部に近い凹部が極めて広くなるように（外周部が凹部の底部とほぼ同じ高さとなるように）エッチングしている場合には、その広くエッチングされた部分を事実上の外周部と考え、本発明を適用することが可能である。

以上のように、本発明に係る光変調器は、高性能なリッジ型の光変調器において、広い面積の接地導体の厚みを薄くすることにより、温度ドリフト特性が優れた、またコストを低減した光変調器として有用である。

本発明の第１の実施形態に係わる光変調器の概略構成を示す上面図図１のＤ−Ｄ´における断面図図１のＥ−Ｅ´における断面図本発明の第１の実施形態の温度ドリフト特性を説明する図本発明の第２の実施形態に係わる光変調器の概略構成を示す上面図図４のＦ−Ｆ´における断面図図４のＧ−Ｇ´における断面図第１の従来技術の光変調器についての概略構成を示す斜視図図８のＡ−Ａ´における断面図第２の従来技術の光変調器についての概略構成を示す断面図第３の従来技術の光変調器についての概略構成を示す上面図図１１のＢ−Ｂ´における断面図図１１のＣ−Ｃ´における断面図

符号の説明

１：ｚ−カットＬＮ基板（ＬＮ基板）
２、１４、１５：ＳｉＯ２バッファ層（バッファ層）
３：マッハツェンダ光導波路（光導波路）
３ａ、３ｂ：マッハツェンダ光導波路を構成する相互作用光導波路
４：進行波電極
４ａ：中心導体
４ｂ、４ｂ´、４ｂ´´４ｂ´´´、４ｂ（４）、４ｂ（５）、４ｂ（６）、４ｂ（１４）、４ｂ（１５）、４ｂ（１６）、４ｂ（１７）、４ｃ、４ｃ（４）、４ｃ（５）、４ｃ（６）、４ｃ（１４）、４ｃ（１５）：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：高周波（ＲＦ）電気信号給電線
７：高周波（ＲＦ）電気信号出力線
８ａ：リッジ部（中心導体用リッジ部）
８ｂ、８ｃ：リッジ部（接地導体用リッジ部）
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：凹部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：外周部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：空隙部（導体が欠落した部位）
１３ａ、１３ｄ：埋め込み部

Claims

電気光学効果を有する基板と、前記基板に形成された２本の光導波路と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、該バッファ層の上方に配置された中心導体と接地導体からなる進行波電極と、前記基板の少なくとも一部を掘り下げることにより形成した複数の凹部により構成されるリッジ部とを具備し、該リッジ部は前記中心導体が上方に形成された中心導体用リッジ部と、当該中心導体用リッジ部に共通の凹部を介して隣接し、前記接地導体が上方に形成された接地導体用リッジ部からなり、前記中心導体用リッジ部に前記２本の光導波路のうちの１本が形成されている光変調器において、
前記中心導体用リッジ部の両側の前記凹部には前記接地導体が形成されておらず、
前記接地導体用リッジ部の前記共通の凹部ではない側の前記凹部における前記接地導体は、その一部に欠落した部位が形成されているとともに、当該欠落した部位以外（以下、接続用接地導体という）の厚みが前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一部と略同じに形成されており、
前記２本の光導波路の中間に設けた中心線に対して前記複数の凹部と前記進行波電極が対称な配置であり、
前記接地導体用リッジ部の前記共通の凹部ではない側の前記凹部において、
前記接続用接地導体は、前記光導波路における光導波方向に５μｍ〜５００μｍの長さで複数個形成され、
前記欠落した部位は、前記光導波路における光導波方向に３０μｍ〜３ｍｍの長さで複数個形成され、さらに、前記欠落した部位の各々の長さが前記接続用接地導体の各々の長さよりも長い組合せで交互に形成されていることを特徴とする光変調器。
前記凹部に隣接する接地導体が前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一部とほぼ同じ厚みを持つことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
前記複数の凹部を除く、前記光導波路と交わる方向であって当該光導波路から所定距離離れた領域における前記接地導体の少なくとも一部の厚みを、当該領域以外の領域における接地導体の厚みよりも少なくとも一部で薄くしたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２の何れか１項に記載の光変調器。
前記光導波路を下方に具備しない前記接地導体の下方に前記凹部を具備しない構造であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の光変調器。
前記基板がリチウムナイオベートからなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光変調器。
前記基板が半導体からなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光変調器。