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TWI471674B - 光元件以及光調變裝置 - Google Patents

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TWI471674B
TWI471674B TW100139107A TW100139107A TWI471674B TW I471674 B TWI471674 B TW I471674B TW 100139107 A TW100139107 A TW 100139107A TW 100139107 A TW100139107 A TW 100139107A TW I471674 B TWI471674 B TW I471674B
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optical
line
electrode
ground
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TW100139107A
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Inventor
Hideo Hara
Shin Masuda
Atsushi Seki
Original Assignee
Advantest Corp
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Publication date
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Description

光元件以及光調變裝置
本發明是有關於一種光元件以及光調變裝置。
已知有一種馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)型光元件，其使用折射率相對於施加電場強度的變化與LiNbO3 (鈮酸鋰(Lithium Niobate，LN))不同的鈦酸鋯酸鑭鉛(PbLaZrTiO系複合氧化物，簡稱為PLZT(Lead Lanthanum Zirconate Titanate))結晶等(例如，參照專利文獻1)。已知為了使此種光元件高速地進行動作，而在PLZT結晶上形成SiO2 等的絕緣膜後形成電極。
專利文獻1：日本專利特開2006-58837號公報
然而，若將此種絕緣膜形成於電極與PLZT結晶之間，則由於電極與PLZT結晶的距離會變遠，故而根據施加至電極的電壓而產生的電場變得難以到達至由PLZT結晶所形成的波導(waveguide)。因此，施加至波導的電場強度相對於施加電壓降低。因此，例如在將馬赫-曾德爾型光元件用作光調變器的情況下，將使輸入光的相位進行半波長偏移(shift)時所需的施加電壓即Vπ電壓設為高電壓值。
本發明的第1型態提供一種光元件，其包括：基板；介電質膜，其形成於基板上，且包含並行的第1光波導及第2光波導；絕緣膜，其形成於介電質膜上；共面(coplanar)線路，其形成於絕緣膜上，且包含配置於第1光波導及第2光波導之間的信號線、配置於對於第1光波導而言為第2光波導的相反側的第1區域的第1接地(ground)線、及配置於對於第2光波導而言為第1光波導的相反側的第2區域的第2接地線；以及輔助電極，其在第1區域及第2區域內與介電質膜接觸或設於絕緣膜的內部，且施加對於第1光波導及第2光波導的偏壓(bias)電壓。
此外，上述發明的概要並未列舉本發明的所有必要特徵。另外，該些特徵群的次組合(sub-combination)亦可成為發明。
以下，通過發明的實施形態來說明本發明，但以下的實施形態並非限定申請專利範圍所述的發明者。而且，實施形態中所說明的特徵的所有組合對於發明的解決手段來說並非一定必需。
圖1將本實施形態的光元件部100的構成例與驅動電路部200一併進行表示。光元件部100包括：馬赫-曾德爾光波導，其由強介電質結晶形成；共面型電極，其包含信號線與夾持信號線的2個偏壓施加電極；以及絕緣膜，其形成於介電質膜與共面型電極之間；且藉由形成於強介電質薄膜上或絕緣膜內的輔助電極，對馬赫-曾德爾光波導有效地施加調變電場。
光元件部100包括：第1光波導110、第2光波導120、信號線130、第1接地線132、第2接地線134、第1光耦合器(coupler)140、第2光耦合器142、第1輔助電極150、第2輔助電極152、第1外部電極160、及第2外部電極162。
第1光波導110及第2光波導120採用將介電質材料的剖面製成凸狀的脊(ridge)型構造，而傳輸所輸入的光。第1光波導110及第2光波導120可以因應傳輸的光的波長而形成對應寬度及高度的凸狀。
信號線130配置於第1光波導110及第2光波導120之間。信號線130的一端與頻率信號源260相連接，另一端與終端電阻250相連接，將自一端輸入的頻率信號傳輸至另一端。
第1接地線132配置於對於信號線130及第1光波導110而言為第2光波導120的相反側的第1區域內。第1接地線132與基準電壓210相連接。第2接地線134配置於對於信號線130及第2光波導120而言為第1光波導110的相反側的第2區域內。第2接地線134與基準電壓210相連接。
此處，信號線130、第1接地線132、及第2接地線134形成共面傳輸線路。即，信號線130的線寬、信號線130與第1接地線132的間隔、及信號線130與第2接地線134的間隔是由根據信號線130的特性阻抗(impedance)而預定的值來形成。藉此，信號線130可傳輸高達數十GHz的高頻信號。
第1光耦合器140使向光元件部100的輸入光分歧(divaricate)而導向第1光波導110及第2光波導120。第2光耦合器142對來自第1光波導110及第2光波導120的光進行合波。第2光耦合器142將合波後的光作為光元件部100的輸出光而予以輸出。
第1光耦合器140及第2光耦合器142可為2輸入2輸出的3dB光耦合器，使自2個輸入部的任一輸入部所輸入的光1比1地分歧而自2個輸出部分別輸出。代替於此，第1光耦合器140可為1輸入2輸出的光分歧耦合器，第2光耦合器142可為2輸入1輸出的光合波耦合器。第1光耦合器140及第2光耦合器142可為多模干涉(Multi-Mode Interference，MMI)耦合器。
此處，第1光波導110、第2光波導120、第1光耦合器140、及第2光耦合器142形成馬赫-曾德爾型光波導。即，光元件部100以第1光耦合器140將輸入光分歧為2個而傳輸至第1光波導110及第2光波導120，且以第2光耦合器142進行合波而輸出合波後的光。此處光元件部100根據自驅動電路部200施加至共面傳輸路徑的信號，調變對第1光波導110及第2光波導120施加電場而傳輸的光的相位，並以第2光耦合器142進行合波，藉此輸出根據相位差而進行強度調變所得的光。
第1輔助電極150對第1光波導110施加偏壓電壓。第1外部電極160形成於光元件部100的表面，且與第1輔助電極150電性連接而將來自驅動電路部200的偏壓電壓供給至第1輔助電極150。
第2輔助電極152對第2光波導120施加偏壓電壓。第2外部電極162形成於光元件部100的表面，且與第2輔助電極152電性連接而將來自驅動電路部200的偏壓電壓供給至第2輔助電極152。
驅動電路部200對第1輔助電極150及第2輔助電極152施加彼此不同的第1偏壓電壓及第2偏壓電壓，且對信號線130施加第1偏壓電壓及第2偏壓電壓之間的控制電壓。驅動電路部200包括基準電壓210、第1電源部220、第2電源部222、第1電感器(inductor)230、第2電感器232、第1電容器(condenser)240、第2電容器242、終端電阻250、及頻率信號源260。
基準電壓210供給預定的電壓。在本實施例中，基準電壓210為接地(Ground，GND)(0 V)電壓。
第1電源部220將第1偏壓電壓經由第1電感器230及第1外部電極160而供給至第1輔助電極150。第1電感器230連接於輸出第1偏壓電壓的第1電源部220與第1外部電極160之間。
第2電源部222將第2偏壓電壓經由第2電感器232及第2外部電極162而供給至第2輔助電極152。第2電感器232連接於輸出第2偏壓電壓的第2電源部222與第2外部電極162之間。
第1電容器240連接於基準電壓210與第1外部電極160之間。藉此，第1外部電極160將直流成分設為開路(open)，並且以低電阻將高頻率成分與作為基準電壓的GND電壓相連接。
第2電容器242連接於基準電壓210與第2外部電極162之間。藉此，第2外部電極162將直流成分設為開路，並且以低電阻將高頻率成分與作為基準電壓的GND電壓相連接。
終端電阻250對信號線130進行終結。作為一例，信號線130是特性阻抗為50 Ω的傳輸線路，終端電阻250的電阻值為50 Ω。
頻率信號源260將預定的頻率的頻率信號作為控制信號而供給至信號線130。此處，頻率信號源260可供給高達數十GHz的頻率信號。
如上所述，第1接地線132及第2接地線134與GND電壓相連接，信號線130的一端被終結而自另一端供給高頻信號。即，信號線130、第1接地線132、及第2接地線134發揮共面傳輸路徑的功能。
圖2將圖1的A-A'剖面與驅動電路部200一併進行表示。此處，本圖中，對與圖1中所示的本實施形態的光元件部100及驅動電路部200的動作大致相同者附上相同的符號，而省略說明。光元件部100包括基板10、介電質膜20、及絕緣膜30。
基板10由單晶材料形成。例如，基板10為Al2 O3 (藍寶石(sapphire))基板或MgO基板。作為一例，基板10為以使藍寶石基板的(1102)面成為表面的方式進行切割並研磨而成的被稱為R-cut(平行切割)藍寶石的基板。
代替於此，基板10可為在基板上積層某些層而形成者。即，基板10因在表面上成膜介電質膜20，故而可為積層緩衝(buffer)層而形成的基板，該緩衝層用以防止基板材料向介電質膜20擴散及/或與介電質膜20進行晶格匹配。
介電質膜20形成於基板10上，且包含並行的第1光波導110及第2光波導120。另外，介電質膜20包含分別與第1光波導110及第2光波導120連接的第1光耦合器140及第2光耦合器142。
介電質膜20為強介電質薄膜。介電質膜20可藉由磊晶成長(epitaxial growth)而形成。介電質膜20可為例如厚度為10 μm以下的薄膜。另外，介電質膜20可形成傳輸850 nm波段、1300 nm波段、及1500 nm波段等光通訊中所使用的波長的光的光波導的核心(core)材料。另外，介電質膜20可基於傳輸的光的波長來設計膜厚。
介電質膜20為鋯鈦酸鉛(Lead Zirconate Titanate，PZT)薄膜、鈦酸鋯酸鑭鉛(Lead Lanthanum Zirconate Titanate，PLZT)薄膜、或BaTiO3 薄膜等強介電質薄膜。PLZT結晶、PZT結晶、及BaTiO3 結晶等為具有作為結晶構造的一種的鈣鈦礦(perovskite)構造的強介電質結晶，根據溫度及材料組成而變化為正方晶、斜方晶、菱面體晶、或立方晶等的結晶構造。然而，存在如下情況：若PLZT結晶等在特定的基板上成長為薄膜，則因基板材料的晶格常數與塊狀的單晶基板的晶格常數不同，故而會對薄膜施加應力而使結晶構造產生變化。
例如，在作為介電質膜20的PLZT薄膜形成於藍寶石(1102)基板上的情況下，PLZT薄膜優先配向於PLZT[110]方向。如此，若介電質膜20在適當地選擇結晶排列方向的基板10上形成為適當構造的結晶，則因與基板10的表面平行地配向結晶，故而可使自發極化的方向與基板10的面平行。藉此，可提供如下基板：光元件部100適合於相對於PLZT薄膜的易極化軸平行地施加電場的元件。
絕緣膜30形成於介電質膜20上。絕緣膜30含有SiO2 或SiNx 。絕緣膜30可為相對介電常數低於介電質膜20的低介電常數膜。此處，基板10的相對介電常數亦可低於介電質膜20。例如，絕緣膜30及基板10的相對介電常數分別為10以下，介電質膜20的相對介電常數為數百至數千程度。
藉此，由於成為相對介電常數高的介電質膜20由相對介電常數及折射率低的基板10與絕緣膜30夾持的構造，故而可形成具有有效的光封閉效應的第1光波導110及第2光波導120。另外，在對光元件部100賦予調變信號而用作調變器的情況下，改變基板10及絕緣膜30的厚度或材質而調整有效介電常數，藉此可實現使調變信號的傳輸速度與在第1光波導110及第2光波導120中傳輸的光波的傳輸速度一致的速度匹配。另外，基板10與絕緣膜30可使傳輸調變信號的傳輸線路的特性阻抗為例如50 Ω等預定的值。
包含信號線130與第1接地線132及第2接地線134的共面傳輸線路形成於絕緣膜上。傳輸線路可由含有金的金屬形成。
第1輔助電極150在第1區域內與介電質膜20接觸或設於絕緣膜30的內部，且施加對於第1光波導110的偏壓電壓。第1輔助電極150可以設置的比第1接地線132更接近第1光波導110。
第2輔助電極152在第2區域內與介電質膜20接觸或設於絕緣膜30的內部，且施加對於第2光波導120的偏壓電壓。第2輔助電極152可以設置的比第2接地線134更接近第2光波導120。圖中表示了第1輔助電極150及第2輔助電極152形成於介電質膜20上的例子。另外，第1外部電極160及第2外部電極162形成於絕緣膜30上。
此處，先前的光元件是對共面傳輸線路的第1接地線132及/或第2接地線134施加偏壓電壓，從而對第1光波導110及/或第2光波導120施加電場。例如，信號線130及第1接地線132對第1光波導110施加電場，信號線130及第2接地線134對第2光波導120施加電場。
此種光元件中，為了緩和因在信號線130中傳輸的信號的傳輸速度與在光波導中傳輸的光波的傳輸速度不匹配而導致產生的損耗、及/或由介電質膜20變得無法追隨高頻的極化的介電損耗正切所導致產生的損耗等，而形成例如厚度為1 μm以上的絕緣膜30，且使1 GHz左右以上的頻率信號傳輸至信號線130。然而，若將絕緣膜30的厚度形成為1 μm左右以上，則信號線130與第1光波導110及第2光波導120的間隔會根據絕緣膜30的厚度而分離，故而施加至第1光波導110及第2光波導120的電場強度會減少。
因此，此種光元件是根據使絕緣膜30的厚度變厚的程度，而增加施加至信號線130的電壓及/或偏壓電壓，從而調節施加至第1光波導110及第2光波導120的電場強度。例如，在將此種光元件用於光調變器的情況下，使輸入光僅調變半個週期所需的施加電壓即Vπ電壓根據絕緣膜30的厚度而增加。另外，若為了使Vπ電壓最小而使偏壓電壓增加，則偏壓電壓有時亦會達到140 V以上。
相對於此，本實施形態的光元件部100的信號線130及第1輔助電極150將與圖中以V1所表示的電極間電壓相對應的電場施加至第1光波導110，信號線130及第2輔助電極152將與圖中以V2所表示的電極間電壓相對應的電場施加至第2光波導120。即，光元件部100並非將形成於絕緣膜30上的電極間的電場的漏電場施加至光波導，而是在形成於絕緣膜30上的電極與形成於介電質膜20上的電極之間產生電場，並將所產生的電場更直接地施加至光波導。藉此，光元件部100可防止施加至第1光波導110及第2光波導120的電場強度的降低，並且可將絕緣膜30的厚度形成為1 μm左右以上。
圖3表示本實施形態的介電質膜20的折射率對於施加電場而變化的一例。圖中的橫軸表示根據對介電質膜20施加的電壓而產生的施加電場強度。縱軸表示介電質膜20的折射率相對於施加電場的變化。
由PLZT結晶、PZT結晶、及BaTiO3 結晶等所形成的介電質膜20因對施加電場產生極化反轉，故而與對施加電場顯示直線性折射率變化的LiNbO3 結晶等不同，介電質膜20相對於施加電場顯示例如蝶形(butterfly)形狀的複雜的折射率變化。因此，介電質膜20具有如下特性：在施加正弦波電壓作為控制信號的情況下，若不施加偏移(offset)電壓，則折射率的變化會自正弦波發生應變。此處，將具有自發極化，且極化相對於施加電場發生反轉的介電質膜稱為強介電質膜。
另一方面，已知於在正負施加電場範圍內顯示直線性折射率變化的LN結晶等形成馬赫-曾德爾型光波導而用作光調變器的情況下，形成包含G(接地，Ground)、S(信號，Signal)、G(接地)電極的共面傳輸線路而進行調變動作。此種LN光調變器在馬赫-曾德爾型光波導的並行的2根光波導間配置S電極而施加控制信號，且該並行的2根光波導分別施加有彼此相反方向的電場。即，通過並行的2根光波導的光受到相反方向的相位變化而進行光調變動作。
然而，如圖所示，PLZT等的強介電質是以相對於施加電場強度的絕對值的變化，使正施加電場範圍的折射率的斜度與負施加電場範圍的折射率的斜度大致一致的方式產生變化。在使用此種強介電質的光元件應用與LN光調變器相同的接地-信號-接地(Ground-Signal-Ground，GSG)型共面傳輸線路的情況下，對並行的2根光波導施加同一方向的電場。即，由於通過並行的2根光波導內的光受到同一方向的相位變化而無法獲得相位差，故而使用PLZT等的強介電質的光元件作為光調變器或光開關(switch)的動作不穩定，或無法進行動作。
相對於此，本實施例的驅動電路部200除對介電質膜20施加控制信號以外，亦施加作為偏移電壓的偏壓電壓Vb 。此處，偏壓電壓Vb 可以如下方式預先規定：即便以偏壓電壓Vb 為中心僅增減控制信號的振幅電壓，介電質膜20的折射率變化亦大致呈直線變化。作為一例，若將控制信號的振幅電壓設為20 V，則以使用在80～120 V的範圍內大致呈直線變化的介電質膜20的折射率變化的方式，將Vb 規定為100 V。
如此，藉由施加偏壓電壓Vb ，介電質膜20可顯示與所施加的控制信號大致相似的折射率變化特性。此處，因圖中的例子中的介電質膜20相對於施加電場顯示負斜度的折射率變化，故而相位相對於所施加的正弦波的控制信號發生反轉。
圖4表示本實施形態的驅動電路部200的驅動電壓VRF 的一例。圖中的橫軸表示時間，縱軸表示電壓。此處，設於第1區域的第1輔助電極150為施加有正極的偏壓的電極，設於第2區域的第2輔助電極152為施加有負極的偏壓的電極。
例如，第1電源部220將作為第1偏壓電壓的Vb+ (=100 V)供給至第1輔助電極150，第2電源部222將作為第2偏壓電壓的Vb- (=-100 V)供給至第2輔助電極152。另外，頻率信號源260將第1偏壓電壓Vb+ 及第2偏壓電壓Vb- 之間的控制信號即振幅20 V的正弦波信號VRF 施加至信號線130。
因此，第1光波導110施加有與V1=Vb+ -VRF 相對應的電場，該V1是施加有第1偏壓電壓Vb+ 的第1輔助電極150與施加有正弦波信號VRF 的信號線130的電極間電壓。同樣地，第2光波導120施加有與V2=VRF -Vb- 相對應的電場，該V2是施加有第2偏壓電壓Vb- 的第2輔助電極152與施加有正弦波信號VRF 的信號線130的電極間電壓。
圖5表示本實施形態的光元件部100的電極間電壓的一例。圖中的橫軸表示時間，縱軸表示電壓。電極間電壓V1=Vb+ -VRF 成為以Vb+ (=100 V)為中心，僅增減振幅20 V的相位反轉180度所得的正弦波信號的波形。另外，電極間電壓V2=VRF -Vb- 成為以-Vb- (=Vb+ =100 V)為中心，僅增減振幅20 V的正弦波信號的波形。
即，驅動電路部200可對光元件部100的第1光波導110及第2光波導120施加反相位的電場。如此，驅動電路部200藉由使第1光波導110及第2光波導120推挽(push-pull)驅動，而與僅對第1光波導110或第2光波導120的單側施加電場的單側驅動相比，可使在2個光波導中傳播的光的相位差為約2倍。
如此，驅動電路部200可使用來自1個頻率信號源260的控制信號，有效地施加使由PLZT等所形成的第1光波導110及第2光波導120推挽(push-pull)驅動的電場。藉此，光元件部100及驅動電路部200可不使用多個偏壓T、附加電路、及差動信號驅動器等而執行光調變動作。
根據以上本實施形態的光元件部100及驅動電路部200，可對使用折射率相對於施加電場強度產生複雜變化的PLZT結晶等的馬赫-曾德爾型光元件形成共面型電極而傳輸高速的控制信號，並且根據控制信號對2個光波導施加反相位的電場。藉此，光元件部100可作為追隨數十GHz的控制信號的光調變器而進行動作。
另外，光元件部100包含絕緣膜30，可使調變信號的傳輸速度與在第1光波導110及第2光波導120中傳輸的光波的傳輸速度一致而進行速度匹配，並且可對第1光波導110及第2光波導120有效地施加電場，從而防止Vπ電壓的增加。
圖6表示本實施形態的光元件部100的偏壓電壓與Vπ電壓的關係。圖中的橫軸表示偏壓電壓的絕對值(=Vb+ =-Vb- )，縱軸表示與偏壓電壓相對應的Vπ電壓的實測值的一例。
圖中以□繪製(plot)而成的圖表為對共面傳輸線路的第1接地線132及第2接地線134施加有偏壓電壓的先前構造的Vπ電壓的結果。另外，圖中以○繪製而成的圖表為本實施形態的對輔助電極施加有偏壓電壓的構造的Vπ電壓的結果。此處，使絕緣膜30的SiO2 膜為1 μm，且共面型電極中，信號線130的電極寬度為7 μm，電極間隔為11 μm，電極厚度為7 μm，電極長度為10 mm。
由以上結果可知，本實施形態的光元件部100與先前構造相比，可降低為獲得相同的Vπ而所需的偏壓電壓，且輔助電極可對光波導有效地施加偏壓電壓。另外，在先前構造中，藉由使偏壓電壓為140 V以上，而可獲得使Vπ的變動收斂於固定值的傾向，但光元件部100能夠以其一半以下的偏壓電壓即60 V獲得使Vπ收斂於固定值的傾向。
另外，可知例如在先前構造中，140 V的偏壓電壓下可獲得Vπ=14 V，相對於此，光元件部100能夠以20 V的偏壓電壓程度獲得相同的Vπ，可使偏壓電壓為先前構造中的大致1/7。如此，根據本實施形態的光元件部100，可實現與先前構造相比以低半波長電壓Vπ、或以高頻率對輸入光進行調變的光調變器。
圖7將本實施形態的光元件部100的第1變形例與驅動電路部200一併進行表示。本圖中，對與圖1及圖2中所示的本實施形態的光元件部100及驅動電路部200的動作大致相同者附上相同的符號，而省略說明。
本變形例中，設於第1區域的第1輔助電極150與第1接地線132相連接。第1接地線132經由第1電容器240而與預定的基準電壓210相連接。另外，第1接地線132經由第1電感器230而與第1電源部220相連接。
設於第2區域的第2輔助電極152與第2接地線134相連接。第2接地線134經由第2電容器242而與預定的基準電壓210相連接。另外，第2接地線134經由第2電感器232而與第2電源部222相連接。
如上所述，在本變形例中，第1接地線132及第2接地線134是分別供給有第1偏壓電壓及第2偏壓電壓，並且就高頻率而言與GND電壓相連接。另外，信號線130的一端被終結而自另一端供給高頻信號。即，信號線130、第1接地線132、及第2接地線134在頻率信號源260所供給的驅動頻率下發揮共面傳輸路徑的功能。
另外，在本變形例中，光元件部100亦在形成於絕緣膜30上的電極與形成於介電質膜20上的電極之間產生電場，更直接地將所產生的電場施加至光波導。藉此，光元件部100可防止施加至第1光波導110及第2光波導120的電場強度的降低，並且可將絕緣膜30的厚度形成為1 μm左右以上。因此，光元件部100可實現與先前構造相比以低半波長電壓Vπ、或以高頻率對輸入光進行調變的光調變器。
在以上的實施形態中，說明了如下例子：驅動電路部200包含頻率信號源260，且對信號線130供給預定的頻率的頻率信號。代替於此，驅動電路部200亦可包含脈波(pulse)信號源或開關電路等，而對信號線130供給脈波信號或開關控制信號。藉此，光元件部100可作為如下光開關而進行動作：根據脈波信號或開關控制信號，而切換是否輸出所輸入的光。
圖8將本實施形態的光元件部100的第2變形例與驅動電路部200一併進行表示。本圖中，對與圖1及圖2中所示的本實施形態的光元件部100及驅動電路部200的動作大致相同者附上相同的符號，而省略說明。在第2變形例中，光元件部100更包括：第1差動信號線136、第2差動信號線138、接地電極154、及反相頻率信號源262。
第1差動信號線136在絕緣膜30上的第1區域內，形成於信號線130與第1接地線132之間。第2差動信號線138在絕緣膜30上的第2區域內，形成於信號線130與第2接地線134之間。
接地電極154在第1光波導110及第2光波導120之間，與介電質膜20接觸或設於介電質膜20與絕緣膜30之間，且與預定的基準電壓210相連接。接地電極154可以比信號線130接近第1光波導110而設。另外，接地電極154可以比信號線130接近第2光波導120而設。第1差動信號線136、第2差動信號線138、及接地電極154可含有金。
反相頻率信號源262輸出與頻率信號源260輸出的頻率相同、且相位產生180度變化的頻率信號。頻率信號源260及反相頻率信號源262發揮差動信號源的功能。
在第2變形例中，第1輔助電極150與第1電源部220相連接。第2輔助電極152與第2電源部222相連接。另外，第1接地線132及第2接地線134與基準電壓210相連接。此處，信號線130與接地電極154相連接，且與基準電壓210相連接。即，在第2變形例中，信號線130與第1接地線132及第2接地線134同樣地，為發揮接地線的功能的外部接地電極。
第1差動信號線136經由第1電感器230而與第1電源部220相連接。
另外，第1差動信號線136經由第1電容器240而將信號線的一端與頻率信號源260相連接，將另一端經由第2電容器242而連接至終端電阻250。藉此，第1差動信號線136上自第1電源部220施加有第1偏壓電壓，並且發揮將來自頻率信號源260的頻率信號自一端傳輸至另一端的傳輸線路的功能。
第2差動信號線138經由第2電感器232而與第2電源部222相連接。
另外，第2差動信號線138經由第3電容器244而將信號線的一端與反相頻率信號源262相連接，將另一端經由第4電容器246而連接至終端電阻250。藉此，第2差動信號線138上自第2電源部222施加有第2偏壓電壓，並且發揮將來自反相頻率信號源262的頻率信號自一端傳輸至另一端的傳輸線路的功能。
如上所述，第2變形例的光元件部100是將自驅動電路部200供給的施加有第1偏壓電壓及第2偏壓電壓的差動信號傳輸至由信號線130、第1接地線132、第2接地線134、第1差動信號線136、及第2差動信號線138構成的共面差動傳輸線路。藉此，光元件部100將與第1差動信號線136及接地電極154的電極間電壓V1相對應的電場施加至第1光波導110。同樣地，光元件部100將與第2差動信號線138及接地電極154的電極間電壓V2相對應的電場施加至第2光波導120。
如此，光元件部100可在形成於絕緣膜30上的電極與形成於介電質膜20上的電極之間產生電場，且可將與差動信號相對應的電場施加至第1光波導110及第2光波導120。藉此，光元件部100可防止施加至第1光波導110及第2光波導120的電場強度的降低，並且可將絕緣膜30的厚度形成為1 μm左右以上。
以上，使用實施形態對本發明進行了說明，但本發明的技術性範圍並不限定於上述實施形態中所揭示的範圍。熟悉此技藝者當瞭解可於上述實施形態中添加各種變更或改良。根據申請專利範圍的揭示明確可知，添加有此種變更或改良的形態亦可包含於本發明的技術性範圍內。
應注意到如下情況：申請專利範圍、說明書、及圖式中所示的裝置、系統、程式、及方法中的動作、順序、步驟、及階段等的各處理的執行順序，只要未特別明示為「較…更前」、「在…之前」等，而且，只要不是將前一個處理的輸出用於後一個處理中，則能夠以任意的順序實現。關於專利申請範圍、說明書、及圖式中的動作流程，即便為方便起見而使用「首先，」、「其次，」等進行了說明，但並不意味著必需以此順序來實施。
10．．．基板
20．．．介電質膜
30．．．絕緣膜
100．．．光元件部
110．．．第1光波導
120．．．第2光波導
130．．．信號線
132．．．第1接地線
134．．．第2接地線
136．．．第1差動信號線
138．．．第2差動信號線
140．．．第1光耦合器
142．．．第2光耦合器
150．．．第1輔助電極
152．．．第2輔助電極
154．．．接地電極
160．．．第1外部電極
162．．．第2外部電極
200．．．驅動電路部
210．．．基準電壓
220．．．第1電源部
222．．．第2電源部
230．．．第1電感器
232．．．第2電感器
240．．．第1電容器
242．．．第2電容器
244．．．第3電容器
246．．．第4電容器
250．．．終端電阻
260‧‧‧頻率信號源
262‧‧‧反相頻率信號源
V1‧‧‧第1輔助電極與信號線的電極間電壓
V2‧‧‧第2輔助電極與信號線的電極間電壓
Vb ‧‧‧偏壓電壓
VRF ‧‧‧驅動電壓
Vπ‧‧‧半波長電壓
圖1將本實施形態的光元件部100的構成例與驅動電路部200一併進行表示。
圖2將圖1的A-A'剖面與驅動電路部200一併進行表示。
圖3表示本實施形態的介電質膜20的折射率對於施加電場的變化的一例。
圖4表示本實施形態的驅動電路部200的驅動電壓VRF 的一例。
圖5表示本實施形態的光元件部100的電極間電壓的一例。
圖6表示本實施形態的光元件部100的偏壓電壓與Vπ電壓的關係。
圖7將本實施形態的光元件部100的第1變形例與驅動電路部200一併進行表示。
圖8將本實施形態的光元件部100的第2變形例與驅動電路部200一併進行表示。
100．．．光元件部
110．．．第1光波導
120．．．第2光波導
130．．．信號線
132．．．第1接地線
134．．．第2接地線
140．．．第1光耦合器
142．．．第2光耦合器
150．．．第1輔助電極
152．．．第2輔助電極
160．．．第1外部電極
162．．．第2外部電極
200．．．驅動電路部
210．．．基準電壓
220．．．第1電源部
222．．．第2電源部
230．．．第1電感器
232．．．第2電感器
240．．．第1電容器
242．．．第2電容器
250．．．終端電阻
260．．．頻率信號源

Claims (12)

  1. 一種光元件，其包括：基板；介電質膜，形成於上述基板上，且包含並行的第1光波導及第2光波導；絕緣膜，形成於上述介電質膜上；共面線路，形成於上述絕緣膜上，且包含配置於上述第1光波導及上述第2光波導之間的信號線、配置於對於上述第1光波導而言為上述第2光波導的相反側的第1區域的第1接地線、及配置於對於上述第2光波導而言為上述第1光波導的相反側的第2區域的第2接地線；以及輔助電極，在上述第1區域及上述第2區域內與上述介電質膜接觸或設於上述絕緣膜的內部，且對上述第1光波導及上述第2光波導施加偏壓電壓，其中設於上述第1區域的上述輔助電極是施加有正極的偏壓的電極；以及設於上述第2區域的上述輔助電極是施加有負極的偏壓的電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中上述輔助電極設置於比上述第1接地線及上述第2接地線更接近上述第1光波導及上述第2光波導。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中上述介電質膜更包括：第1光耦合器，使入射光分歧而導向上述第1光波導 及上述第2光波導；以及第2光耦合器，對來自上述第1光波導及上述第2光波導的光進行合波；且上述第1光波導、上述第2光波導、上述第1光耦合器、及上述第2光耦合器構成馬赫-曾德爾型光波導。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中上述基板由單晶材料形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光元件，其中上述基板為藍寶石基板或MgO基板。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中上述介電質膜為強介電質薄膜。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的光元件，其中上述強介電質薄膜為具有鈣鈦礦結晶構造的鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)薄膜、或BaTiO3 薄膜。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中上述絕緣膜含有SiO2 或SiNx 。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中設於上述第1區域的上述輔助電極與上述第1接地線相連接；設於上述第2區域的上述輔助電極與上述第2接地線相連接，且上述第1接地線及上述第2接地線經由電容器而連接於預定的基準電壓。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的光元件，其中在上述第1光波導及上述第2光波導之間更包含接地電極，該 接地電極與上述介電質膜接觸或設於上述介電質膜與上述絕緣膜之間，且連接於預定的基準電壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光元件，其中上述共面線路的上述信號線與上述接地電極相連接，且上述共面線路更包括：第1差動信號線，在上述絕緣膜上的上述第1區域內，形成於上述信號線與上述第1接地線之間；以及第2差動信號線，在上述絕緣膜上的上述第2區域內，形成於上述信號線與上述第2接地線之間。
  12. 一種光調變裝置，其包括：如申請專利範圍第1項至11項中任一項所述的光元件；以及頻率信號源，其對上述信號線供給預定的頻率的頻率信號。
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