WO2005111703A1

WO2005111703A1 - 光導波路デバイス

Info

Publication number: WO2005111703A1
Application number: PCT/JP2005/007942
Authority: WO
Inventors: Kenji Aoki; Jungo Kondo; Atsuo Kondo; Osamu Mitomi
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2005-11-24
Also published as: JP4771451B2; DE602005023601D1; EP1752817B1; US7319800B2; EP1752817A4; CN100401139C; CN1954249A; EP1752817A1; US20070081766A1; JP2005331531A

Abstract

　第一の接地電極１０および信号電極１１によって光導波路の第一の分岐部３ａに対して電圧を印加し、第二の接地電極１２Ａおよび信号電極１１によって第二の分岐部３ｂに対して電圧を印加する。第一の接地電極１０と信号電極１１との間に第一のギャップ１３が形成されており、第二の接地電極１２Ａと信号電極１１との間に第二のギャップ１４が形成されている。第一のギャップ１３および第二のギャップ１４が、電圧印加部１３ａ、１４ａ、フィードスルー部およびこ接続部１３ｂ、１４ｂに分かれており、（Ｇ１２／Ｇ１１≦Ｇ２２／Ｇ２１＜Ｇ３２／Ｇ３１）を満足する。Ｇ１１は、接続部１３ｂにおける第一のギャップ１３の幅であり、Ｇ１２は、接続部１４ｂにおける第二のギャップ１４の幅であり、Ｇ２１は接続部分側末端１３ｃにおけるギャップ１３の幅であり、Ｇ２２は接続部分側末端１４ｃにおけるギャップ１４の幅であり、Ｇ３１は電圧印加部１３ａにおける第一のギャップ１３の幅であり、Ｇ３２は電圧印加部１４ａにおけるギャップ１４の幅である。

Description

明細書

光導波路デバィス発明の属する技術分野

本発明は進行波型光変調器等の光導波路デバイスに関するものである背景技術

本出願人は、特開平 1 0 — 1 3 3 1 5 9号公報、特開 2 0 0 2 — 1 6 9 1 3 3号公報において、進行波形光変調器の基板の光導波路の下に肉薄部分を設け、この肉薄部分の厚さを例えば 1 0〃m以下に薄くすることを開示した。これによつて、酸化珪素からなるバッファ層を形成することなしに高速光変調が可能であるし、駆動電圧 V TTと電極の長さ Lとの積（ V 7Γ · L ) を小さくできるので、有利である。発明の開示

特開平 1 0 — 1 3 3 1 5 9号公報、特開 2 0 0 2 — 1 6 9 1 3 3号公報に記載のような進行波形光変調器においては、例えばニオブ酸リチウム単結晶の X板上に C P W (コプレーナ型）電極およびマッハツエンダ一型の光導波路を形成し、光導波路の各分岐部に対して同様の電界を印加すると共に電極相互作用長を等しくし、これによつて、 0チヤープ特性の光変調器を得る。

しかし、実際の光伝送システムにおいては、 X板や Y板を基板として用いた光変調器についても、所定のチヤ一プ量をもたせることが有利な場合がある。しかし、例えば電気光学結晶の X板や Y板を基板として用いた光変調器について、このような所定のチヤ一プ量をもたせることは、これまで検討されてこなかった。本出願人は、光変調器に所望のチヤ一プ量を付与するために、後述するように一対のギヤップ幅を互いに異ならせることを想到した。しかし、この場合には、変調器のフィードスルー部と電圧印加部との境界（信号電極の曲がり部分）において、電極パターンが略対称形から非対称形へと急激に移行するために、反射が生じ、電極の高周波通過特性（S _{2 1}特性）にリップルが生ずることが判明してきた。

本発明の課題は、光導波路デバイスにおいて第一のギヤップと第二のギヤップとの幅を異ならせる場合に、高周波通過特性（S ₂ 特性）におけ，るリップル発生を抑制し、リップルが発生する周波数を高周波側へと移行させることである。

本発明に係る光導波路デバイスは、電気光学材料からなる基板、この基板に形成されており、少なくとも第一の分岐部および第二の分岐部を有する光導波路、信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えており、第一の接地電極および信号電極によって第一の分岐部に対して電圧を印加し、第二の接地電極および信号電極によって第二の分岐部に対して電圧を印加し、第一の接地電極と信号電極との間に第一のギヤップが形成されており、第二の接地電極と信号電極との間に第二のギヤップが形成されている。

ここで、本発明においては、第一のギヤップおよび第二のギヤップが、電圧印加部、フィードスルー部およびこれらの間の接続部に分かれており、第一のギャップおよび第二のギャップが、下式を満足することを特徴とする（図 4参照）。

^ 1 2 / ^ 1 1 = J 2 2 / ^^J 2 1 - G ₃ 2 / G 3 1

( G 1 1は、接続部 1 3 bにおける第一のギヤップ 1 3の幅であり、 G！ 2は、接続部 1 4 cにおける第二のギヤップ 1 4の幅であり、 G ₂ 丄は、電圧印加部 1 3 aの接続部分側末端 1 3 cにおける第一のギヤップ 1 3の幅であり、 G _{2 2}は、電圧印加部 1 4 aの接続部分側末端 1 4 c における第二のギャップ 1 4の幅であり、 G ₃ 丄は、電圧印加部 1 3 a における第一のギヤップ 1 3の幅であり、 G _{3 2}は電圧印加部 1 4 aにおける第二のギヤップ 1 4 aの幅である。）

図 3に示すように、チヤ一プ変調特性を付与するために、電圧印加部における第一のギャップ 1 3の幅 G ₂ iと第二のギャップ 1 4の幅

G 2 2とを大きく異ならせた場合、 S 2 1特性上で、図 1 2に示すようなリップルが発生することが分かった（ 1 5 GH z以下のリップル）。これは、電圧印加部からフィードスルー部に至る接続部（曲がり部） 1 3 b、 1 4 bの周辺で、マイクロ波の電界モード分布が大きく異なるために、 S 2 1特性上のリップルとなっていることが判明してきた。

本発明者は、この発見に基づき、図 4に示すように、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aの末端部分 1 3 c、 1 4 cにおいてギャップ幅 G ₂ 丄と G _{2 2} との比率（G _{2 2}/G₂ i ) が、接続部（曲がり部） 1 3 b、 1 4 におけるギャップ幅比率（G丄 ₂/G 1 丄）と、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aにおけるギャップ幅比率（G _{3 2}/G ₃ 丄）との間になるよう調整した。これによつて、電圧印加部からフィードスルー部に至る接続部（曲がり部） 1 3 b、 1 4 bの周辺で、マイクロ波の電界モード分布の変動を滑らかにし、図 1 3に示すように、 S ₂ 1特性のリップルを高周波側へと移行させることに成功し、本発明に到達した。図面の簡単な説明

. 図 1は、本発明を適用可能な光導波路デバイス例を概略的に示す平面図である。

図 2は、図 1のデバイスの I I一 I I線断面図である。

図 3は、比較例の電極およびギヤップパターンを示す平面図である。図 4は、本発明の実施例に係る電極およびギヤップパターンを示す平面図である。

図 5は、本発明の他の実施例に係る電極およびギヤップパ夕一ンを示す平面図である。

図 6は、比較例の電極およびギャップパターンを示す平面図である。図 7は、本発明の更に他の実施例に係る電極およびギヤップパターンを示す平面図である。

図 8は、本発明の更に他の実施例に係る電極およびギヤップパターンを示す平面図である。

図 9は、本発明の更に他の実施例に係る電極およびギャップパターンを示す平面図である。

図 1 0は、本発明の更に他の実施例に係る電極およびギャップパターンを示す平面図である。

図 1 1は、本発明の更に他の実施例に係る電極およびギャップパターンを示す平面図である。

図 1 2は、図 3のデバイスの S 2 丄特性を示すグラフである。

図 1 3は、図 4のデバイスの S ₂ 丄特性を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。

図 1は、本発明を適用可能な光変調器 1の全体を概略的に示す断面図である。図 2は、図 1の I I— I I線断面図である。

光変調器 1は、 .例えば平板形状の基板 2を備えている。基板 2の一方の主面 2 a側に、光導波路 3が設けられており、光導波路 3は、第一の分岐部 3 aおよび第二の分岐部 3 bを含んでいる。また主面 2 a上に、例えばコプレーナ型の信号電極 1 1、第一の接地電極 1 0および第二の接地電極 1 2が設けられている。第一の分岐部 3 aは第一のギヤップ 1 3内に配置されており、第二の分岐部 3 bは第二のギヤップ 1 4内に配置されている。

本例では、いわゆるコプレーナ型（Coplanar waveguide： C P W電極）の電極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定されない。本発明は、いわゆる非対称コプレーナストリップライン（Asymmetric coplanar strip line： A— C P S電極）型の電極配置にも適用できる。本例では、第一のギャップ 1 3内、および第二のギャップ 1 4内に、それぞれ光導波路の分岐部 3 a、 3 bが形成されており、各分岐部 3 a、 3 bに対して略水平方向に信号電圧を印加するようになっている。光導波路 3は、平面的に見るといわゆるマッハツェンダー型の光導波路を構成している。

第一のギヤヅプ 1 3は、電圧印加部 1 3 a、フィ一ドスルー部 1 3 d および 1 3 aと 1 3 bとの間の接続部 1 3 bを含む。接続部 1 3 bと電圧印加部 1 3 aとの間では、例えば直角に折れ曲がつている。また、第二のギヤヅプ 1 4は、電圧印加部 1 4 a、フィードスルー部 1 4 dおよび 1 4 aと 1 4 bとの間の接続部 1 4 bを含む。接続部 1 4 bと電圧印加部 1 4 aとの間では、例えば直角に折れ曲がつている。

このような設計とすると、相対的に幅 G _{3 1}が狭い電圧印加部 1 3 aにおいては、分岐部 3 aに加わる電界強度 E _xが相対的に大きくなるので、電界強度の電極相互作用長による積分値も大きくなる。相対的に幅 G _{3 2} が広い電極ギヤップ 1 4 aにおいては、分岐部 3 bに加わる電界強度は相対的に小さくなる。この結果、光変調器 1のチヤ一プ量を所望値に調整することが可能である。

光変調器のチヤ一プ量を大きくするという観点からは、 G ₃ 1と G _{3 2} との差は、 3 z m以上であることが好ましく、 20〃m以上であることが更に好ましい。 G ₃ 丄は、全体の V TT Lを小さく抑えるためには、 100 m以下であることが好ましく、 40〃 m以下であることが更に好ましい。

G _{3 1}、 G _{3 2}は、信号電極と接地電極との導通を防止するためには m以上であることが好ましく、 3〃 m以上であることが更に好ましい。 G _{3 2}/G _{3 1}は、 1.5 以上であることが好ましく、 3 以上であることが更に好ましい。しかし、望ましいチヤ一プ量は適用される光通信システムによって異なるために、この範囲以外であっても適用は可能である。次いで、チヤ一プ量について述べる。チヤ一プ量は、「チヤープパラメ一夕ひ」とも呼ばれるものである。

光変調器の 2つの分岐部（光導波路） 3 aと 3 bとで、それそれ、電界強度 E_x ( z ) の電極相互作用長 zによる各積分値 Aい A₂を算出する。分岐部の電界強度の電極相互作用長とは、分岐部の各点 zにおける電界強度 E _x ( z ) を、分岐部の全長 Lにわたつて積分して得られた値である。この積分値は以下のように与えられる。

たとえば特開平 07-064031号公報によれば、チヤープを表すパラメ一夕ひは以下の通りである。

ここで、 Δ ?ί は、通常は ττ/4もしくは - ττ/4であるから、 cot(A ?

L)=l もしくは一 1である。 ΔΓ^ と ΔΠ₂は、それそれ、導波路 3 a、 3 bでの屈折率変化を表す。この平均的な屈折率変化は

に比例する。従って下式が成り立つ。

デバイス 1の信号電極には、筐体への電気的接続を図るための一対のフィードスルー部 8 Α、 8 Βが設けられている。各フィードスルー部において、各接地電極および信号電極が、外部のコネクタピンに対して接続される。ここで、コネクタピンにおける特性ィンピーダンスが所定値、例えば 5 0 Ωに規定されていることから、各フィ一ドスルー部における電極の特性ィンピーダンスも所定値に規格化する必要がある。このため、中心電極のフィードスルー部 8 A、 8 Bの幅を大きくし、またギャップのフィードスルー部 1 3 d、 1 4 dを大きくしている。

ここで、図 3に示すように、チヤ一プ変調特性を付与するために、電圧印加部 1 3 aにおける第一のギャップ 1 3の幅 G ₃ ェと、電圧印加部 1 4 aにおける第二のギャップ 1 4の幅 G _{3 2}とを大きく異ならせた場合、 S 2 1特性上で、図 1 2に示すようなリップルが発生する。これは、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aからフィードスルー部 1 3 d、 1 4 dに至る接続部（曲がり部） 1 3 b、 1 4 bの周辺で、マイクロ波の電界モード分布が大きく異なることが原因であった。

図 4は、本発明の一実施形態に係る電極パターンを示す平面図である。本例の電極パターンは、 ^ \ 2 / ^ 1 1 = ^ 2 2 / ^ 2 1 ^ ^ 3 ¾ 3 1

の関係を満足する。

即ち、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aの末端部分 1 3 c、 1 4 cにおけるギャップ幅 G ₂ 丄と G _{2 2}との比率（G _{2 2}/G ₂ 丄）が、接続部 1 3 b、

1 4 bにおけるギヤップ幅比率（G丄 ₂/G丄丄）以上となるようにした。これと共に、末端部分 1 3 c、 1 4 cにおけるギャップ幅比率（G _{2 2}

/G ₂ 丄）が、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aにおけるギャップ幅比率（G

3 ₂ G 3 1 ) よりも小さくなるように調整した。これによつて、電圧印加部からフィードスルー部に至る接続部（曲がり部） 1 3 b、 1 4 bの周辺で、マイクロ波の電界モード分布の変動を滑らかにし、 S _{2 1}特性のリップルを高周波側へと移行させることができる。

このようなギヤップパターンを形成するために、 '本例においては、第一の接地電極 1 0には、電圧印加領域において若干の突出部 1 0 aを設ける。中心の信号電極 1 1は、略直角に交差する真直部 1 1 a ( A方向）および真直部 1 1 c (B方向）、およびこれらを連結する折曲部 1 1 bを備えている。第二の接地電極 1 2 Aは、電圧印加方向 Aに向かって延びる真直部 1 2 a、これと略垂直に交差するフィードスルー部 1 2 bを備えている。そして、電圧印加部の末端部分において、幅広突出部 1 2 c とテーパ部 1 2 dとが形成されており、これによつて各部分のギヤヅプ幅を調整している。

本発明の好適な実施形態においては、例えば図 4に示すように、第一の分岐部が第一のギャップ内に位置しており、第二の分岐部が第二のギャヅプ内に位置している。

本発明においては、 G i ₂/G 1 i≤G _{2 2}/G ₂ 1の関係を満足する。ここで、 G _{2 2}/G _{2 1}は、 G i z/G i と等しくてもよい。しかし、本発明の観点からは、 G _{2 2}/G ₂ 丄は、 G丄 ₂/G 1 1の 5倍以下であることが好ましく、 3倍以下であることが更に好ましい。

また、本発明においては、 G ₂₂ G ₂ 1く G _{3 2}/G ₃ 1の関係を満足する。ここで、本発明の観点からは、 G _{3 2}/G ₃ 丄は G _{2 2}/G ₂ 丄の

1.2倍以上であることが好ましく、 2倍以上であることが更に好ましい。しかし、 G _{3 2}/G ₃ 丄が大きすぎると、かえって低周波領域でのリップル発生原因となるおそれがあるので、 G_{3 2}/G_{3 1}は G_{2 2}/G _{2 1}の 8 倍以下であることが好ましく、 5倍以下であることが更に好ましい。本発明においては、 G丄 ₂/G 1 丄は特に限定されないが、フィードスルー部における対称性は高い方が好ましいことから、 3 以下であることが好ましく、 1であることが最も好ましい。

進行波型光変調器においては、中心電極幅は共通 (W₂ =W₃ )として、電圧印加部と接続部で特性ィンピ一ダンスが一致するように G ₂ ！と G 2 2とを決定する。ここで、図 4に示すように、末端部 1 4 cの幅 G _{2 2} を電圧印加部の幅 G _{3 2}よりも小さくする必要がある。このためには、例えば第二の接地電極 1 2 Aに幅広突出部 1 2 cおよびテーパ部 1 2 d を形成する必要があった。

この結果、設計によっては、図 4の例のように、光導波路の分岐部 3 bが、電極 1 2 Aの下に位置することになる。しかし電極下では光導波路の損失が増大する傾向があるので、分岐部 3 aと光損失が異なり、消光比、光挿入損失などの特性が劣化する。従って、分岐部 3 a側にも補正用の電極 1 2 eを設けることによって、分岐部 3 bにおける電極下部の長さ L Bが、分岐部 3 aにおける電極下部の長さ L Aと等しくなるようにする。これによつて、分岐部 3 aにおける光損失と分岐部 3 bにおける光損失とが同程度となるように調整することが好ましい。

このように分岐部 3 bが第二の接地電極 1 2 A下に位置すると、分岐部 3 bの光損失が増大する。これを防止するためには、ギャップ内において、信号電極に、第二の接地電極へと向かう突出部を設けることがでぎる。

例えば図 5に示す例では、第一の接地電極 1 0 Aは図 4と同様のものである。信号電極 1 1 Aには、接続部 1 4 c内において、第二の接地電極 1 2 A側へと向かって突出する突出部 1 1 dが設けられている。真直部 1 1 aと突出部 1 1 dとの間にはテーパ部 1 1 eを設ける。これによつて、第二の接地電極 1 2 A側の突出部 1 2 cの突出高さを小さくすることができ、分岐部 3 bが突出部 1 2 cの外側を通過するように設計できる。

以上の各例では、図 1において、デバイスのフィードスルー部側の電極ギャップを相対的に小さくし、反対側の電極ギャップを相対的に大きくした。しかし、デバイスのフィードスルー部側の電極ギャップを相対的に大きくし、反対側の電極ギヤップを相対的に小さくすることができ、この場合にも本発明を適用できる。図 6はこの形態に係る参考例であり、図 7〜図 9はこの実施形態に係る実施例を示す。図 7〜図 9の各例においては、第二の接地電極（第二のギャップ）がフィードスルー部側に位置し、第一の接地電極（第一のギャップ）がフィードスルー部とは反対側に位置する。

図 6の参考例では、信号電極 1 1は図 4のものと同じである。フィ一ドスルー部とは反対側にある第一の接地電極 2 0は、光の進行方向（A 方向）に向かって延びる真直部 2 0 a、およびこれを垂直な B方向に向かって延びる真直部 2 0 bを備えている。フィードスルー部側に第二の接地電極 2 2が設けられている。そして、フィードスルー部とは反対側にある第一のギャップ 2 3は、電圧印加部 2 3 a、その末端部 2 3 cおよび接続部 2 3 bを備えている。また、フィードスルー部側にある第二のギャップ 2 4は、電圧印加部 2 4 a、その末端部 2 4 cおよび接続部 2 4 bを備えている。

図 6の例では、チヤープ変調特性を付与するために、電圧印加部 2 3 aにおける第一のギヤップ 2 3の幅 G ₃ ！と、電圧印加部 2 4 aにおける第二のギャップ 2 4の幅 G _{3 2}とを大きく異ならせている。

図 7の実施例では、信号電極 1 1 Bは、光の進行方向 Aへと向かって延びる真直部 1 1 aと、接続部内にある肉厚の突出部 1 1 f およびテーパ部 1 1 gと、折曲部 1 1 bと、矢印 B方向に延びる真直部 1 1 cとを備えている。第一の接地電極 2 O Aは、矢印 A方向に向かって延びる真直部 2 0 aと、肉厚の突出部 2 0 eと、矢印 B方向へと向かって延びる真直部 2 0 bとを備えている。また、第二の接地電極 2 2 Aは、接続部内において、信号電極 1 1 Bの方へと向かって突出する突出部 2 2 bとテーパ部 2 2 cとを備えている。図 7の例の電極パターンは、

^G 1 2 ^G 1 1 ≤ ^G 2 2 ^G 2 1 ^{< G} 3 2 ^G 3 1

の関係を満足する。

即ち、電圧印加部 2 3 a、 2 4 aの末端部分 2 3 c、 2 4 cにおけるギャップ幅比率（G_{2 2}/G₂ 1 ) が、接続部 2 3 b、 2 4 bにおけるギャプ幅比率（G ₂/G 1 ) 以上となるようにした。これと共に、末端部分 2 3 c、 2 4 cにおけるギヤップ幅比率（G _{2 2}/G ₂ が、電圧印加部 2 3 a、 2 4 aにおけるギヤップ幅比率（G_{3 2}/G ₃ i よりも小さくなるように調整した。これによつて、電圧印加部からフィードスルー部に至る接続部（曲がり部） 2 3 b、 2 4 bの周辺で、マイクロ波の電界モード分布の変動を滑らかにし、 S 2 1特性のリップルを高周波側へと移行させることができる。

また、本例では、各分岐部 3 a、 3 bが電極下に形成されておらず、従って光損失を防止することができる。

図 8の実施例においては、信号電極 1 1は、光の進行方向 Aへと向かつて延びる真直部 1 1 aと、折曲部 1 1 bと、矢印 B方向に延びる真直部 1 1 cとを備えている。第一の接地電極 2 0 Bは、矢印 A方向に向かつて延びる真直部 2 0 aと、肉厚の突出部 2 0 eと、矢印 B方向へと向かって延びる真直部 2 O bとを備えており、更に補正用の突出部 2 0 f が設けられている。第二の接地電極 2 2 Bは、接続部内において、信号電極 1 1の方へと向かって突出する突出部 2 2 bとテーパ部 2 2 cとを備えている。

図 8の例の電極パターンも、 G i s/G i i ^Gs s/G z i Gs z/ G _{3 1}の関係を満足する。そして、第二の分岐部 3 bが突出部 2 2 b下を通過していることから、第一の接地電極 2 0 Bに補正用の突出部 2 0 f を設け、第一の分岐部 3 bを突出部 2 O f 下に通過させることによつて各分岐部における光損失が同程度となるように調整している。

図 9の実施例においては、信号電極 1 1は、光の進行方向 Aへと向かつて延びる真直部 1 1 aと、折曲部 1 1 bと、矢印 B方向に延びる真直部 1 1 cとを備えている。第一の接地電極 2 0。は、矢印 A方向に向かつて延びる真直部 2 0 aと、肉厚の突出部 2 0 cと、テ一パ部 2 0 dと、矢印 B方向へと向かって延びる真直部 2 O bとを備えている。本例では突出部 2 0 cは接続部 2 3 cに設けられている。第二の接地電極 2 2 C は、信号電極 1 1の方へと向かって突出する突出部 2 2 aを備えている。突出部 2 2 aは接続部 2 4 c外に設けられている。図 9の例の電極パ夕ーンも、 G丄 ₂/G丄丄≤G _{2 2}/G₂ 丄 <G_{3 2}/G₃ 丄の関係を満足す本発明においては、電圧印加部の接続部分側末端における第一のギヤップの幅 G 2 1と、電圧印加部の接続部分側末端における第二のギヤップの幅 G ₂ 2との比率 G 2 ₂ G 2 1は、略一定であってよい。この例は、例えば図 4〜図 9に例示した。しかし、 G_{2 2}/G _{2 1}は、電圧印加部末端において略一定であることは要件ではなく、変動していてよい。この実施形態において好ましくは、 G_{2 2}/G₂ iが、電圧印加部の本体部分へと向かって滑らかに増大する。そして、 G _{2 2}/G₂ 丄は変動するが、 G i ₂/G i i≤G_{2 2}/G ₂ i <G_{3 2}/G₃ iの関係を満足する。

例えば図 1 0の例では、第一の接地電極 1 0 Cには若干の突出部 1 0 dが設けられている。信号電極 1 1 Dは、接地電極 1 2 Cへと向かって突出する突出部 1 1 hが形成されており、突出部 1 1 hは滑らかに直線的に傾斜している。第二の接地電極 1 2 Cは、電圧印加部の末端において突出部 1 2 cが形成されている。 G _{2 2}/G ₂ は、電圧印加部 1 3 a、 1 4 aの中心へと向かって滑らかに増大している。このように G _{2 2}/ G 2 丄は変動するが、 G i ₂/G i i ^G _{2 2}/G₂ iく G_{3 2}/G₃ iの関係を満足する。

また、本発明においては、電圧印加部の接続部分側末端と、電圧印加部の本体部分との間に、更に中間部を設けることができる。このような中間部の個数は特に限定されない。ただし、この場合においても、本発明に従い、 G丄 ₂/G 1 丄≤G ₂₂ G ₂ 1く G _{3 2}/G ₃ 1の関係を満足する必要がある。その上で、 G₄₁を中間部における第一のギヤップの幅とし、 G₄₂を中間部における第二のギャップの幅としたときに、

G 2 2 / ^ 2 1 = ^ 4 2/ ^ 4 1 ^{< (}^ 3 2 / G ₃ 1

の関係を満足することが、本発明の作用効果の観点から好ましい。

例えば図 1 1の例では、第一の接地電極 1 0 Dには若干の突出部 1 0 eが設けられている。信号電極 1 1 Eは、接地電極 1 2 Dへと向かって突出する突出部 1 1 j、 I l kが形成されており、 l l jの高さは 1 1 kの高さよりも大きい。第二の接地電極 1 2 Dは、電圧印加部の末端において突出部 1 2 c、 1 2 eおよびこれらの間の傾斜部 1 2 dが設けられている。突出部 1.2 cの高さは突出部 1 2 eの高さよりも大きい。本例では、ギャップ 1 3に、電圧印加部 1 3 a、接続部 1 3 b、末端部 1 3 cに加えて中間部 1 3 dが設けられており、ギヤップ 1 4に、電圧印加部 1 4 a、接続部 1 4 b、末端部 1 4 cに加えて中間部 1 4 dが設けられている。そして、本発明に従い、

3 1

の関係を満足している。更に、 G ₄ iを中間部 1 3 dにおける第一のギヤップの幅とし、 G _{4 2}を中間部 1 4 dにおける第二のギャップの幅としたときに、 G _{2 2}/G ₂ i≤G _{4 2}/G _{4 1} <G _{3 2}/G_{3 1}の関係を満足する。

本発明において、光導波路基板を構成する基板は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム—タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸力リウムリチゥム、 K T P、 G a A s及び水晶などを例示することができる。

電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料から構成することができる。基板の表面と信号電極、接地電極との間にはバッファ層を設けることができる。バッファ層は、酸化シリコン、弗化マグネシウム、窒化珪素、及びアルミナなどの公知の材料を使用することができる。

導波路は、基板に形成されており、好ましくは基板の一方の主面側に形成されている。光導波路は、基板の一方の主面に直接形成されたリツジ型の光導波路であってよく、基板の一方の主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また基板の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。電極は、基板の一方の主面側に設けられているが、基板の一方の主面に直接形成されていてよく、バヅファ層の上に形成されていてよい。

好適な実施形態においては、基板の厚さ T s u b (図 2参照）を 2 0 0〃m以下とし、更に好ましくは 1 0 0〃m以下とする。また、基板に凹部を設ける場合には、凹部の領域の厚さを 1 0 0〃 m以下とすることが好ましく、 5 0 Ai m以下、更には 3 0 m以下とすることが好ましい。基板 2の底面は、接合層を介して別体の保持基体に対して接合することもできる。保持基体によるマイクロ波の伝搬速度への影響を最小限とするという観点からは、保持基体の材質は、電気光学単結晶の比誘電率よりも低い比誘電率を有する材質であることが好ましい。こうした材質としては、石英ガラス等のガラスがある。実施例

(比較例）

図 1〜図 3に示す光変調器 1を製造した。

具体的には、 Xカヅトした 3インチウェハー（ L i N b〇₃単結晶）を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィ一法とによって、ウェハーの表面にマッハヅヱンダー型の光導波路 3を形成した。光導波路のサイズは、例えば 1 /e で 1 0〃mとできる。

次いで、メツキプロセスにより、信号電極および接地電極を形成する。次に、研磨定盤に研磨ダミー基板を固定し、その上に変調器用の基板本体を、電極面を下向きにして貼り付ける。次に、横型研磨、ラップおよびポリツシング（CMP) にて 8 m厚みまで変調器用の基板を薄型加ェする。次いで、平板状の支持基板上に基板を固定した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚 5 0 /mのフィルム樹脂を使用する。光導波路の端面（光ファイバ一への接続部）を端面研磨し、ダイシングにてウェハーを切断し、各チップを得る。チップの幅を 1. 5 mmとし、デバイスの全厚さを 0. 6 mmとする。

ここで、各パラメ一夕一は以下のように設定した。

基板の厚さ T s u b ： 8 電極の厚さ T m ： 25 m .

電極長： 40mm

G！！： 45// m G！ 2 ： 45// m G ₃ ι ： m

G 3 2 ： W！： 3 0 jum W₂ ： 3 0 m

1. 5 5 /zm用偏波保持光ファイバ一、あるいは 1. 3〃mシングルモードファイバーを保持した単芯ファイバ一アレイをそれそれ作製し、前者を入力側に後者を出力側として光変調器チップ 1に結合し、光ファィバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着した。次いで、べクトルネットワークアナライザで S ₂ i特性を測定した。使用したプロ一ブは、 Cascade 製 C P Wプローブ「ACP 5 0 — 2 5 0」とした。この結果を図 1 2に示す。この結果、周波数 1 5 GH z以下の領域内においてリップルが多数観測された。

(実施例 1 )

比較例と同様にして、図 1、図 2および図 4に示すような光変調器を作製した。ただし、比較例とは異なり、電極およびギャップのパターンを、図 4に示すように変更した。また、各パラメ一夕一は以下のとおりである。

基板の厚さ： 8〃m 電極の厚さ： 25 m

電極長： 40mm

G！ I ： 4 5 rn ^G 1 2 4 5 m ^G 2 1 3 3

G 2 2 ： 3 3 / m G 3 1 2 0 zm ^G 3 2

W！： 3 0 zm： W₂ 3 0 / m w₃ 3 0 ju テ一パー部 1 1 bのテ一パ角度最大 3 0。

この変調器の S ₂ 1特性を、比較例と同様にして測定した。測定結果を図 1 3に示す。図 1 2に見られたようなリツプルが著しく低減されていることが明らかである。

(実施例 2 )

比較例と同様にして、図 1、図 2および図 5に示すような光変調器を作製した。ただし、比較例とは異なり、電極およびギャップのパターンを、図 5に示すように変更した。また、各パラメ一夕一は以下のとおりである。

基板の厚さ： 8〃m 電極の厚さ： 25 m

電極長： 40mm

G I ： 5 5 m G！ 0 ： D D m G 2 1 ： 4 D m G 2 2 ^: 4 5 m G 3 ! ： 2 0 m 9 5 j m

W ! ： 6 0 Adm : W₂ : 6 0 zm 3 0 ju m テーパー部 1 1 bのテーパ角度最大 3 0 °

この変調器の S ₂ 1特性を、比較例と同様にして測定したところ、実施例 1 と同様に、図 1 2に見られたようなリップルが著しく低減されていた。

(実施例 3 )

比較例と同様にして、図 1、図 2および図 1 0に示すような光変調器を作製した。ただし、比較例とは異なり、電極およびギャップのパターンを、図 1 0に示すように変更した。また、各パラメータ一は以下のとおりである。

基板の厚さ： 8 /m 電極の厚さ： 25 zm

電極長： 40mm

G！ I ： 5 5 jum G i 2 '■ 5 D z m ^G 2 1 5 ju m G 2 2 ： 4 5 /zm G 3 ！： 2 0 ju m ^G 3 2 9 5 ju. W！： Q 0 ju m W₂ ： 6 0 ju m W₃ 3 0 ju m テーパー部 1 1 hのテーパ角度最大 3 0 °

(実施例 4 )

比較例と同様にして、図 1、図 2および図 1 1に示すような光変調器を作製した。ただし、比較例とは異なり、電極およびギャップのパターンを、図 1 1に示すように変更した。また、各パラメ一夕一は以下のとおりである。

基板の厚さ： 8〃m 電極の厚さ： 25 /m 電極長： 40mm G i i : 5 5 m ^G 1 2 : 5 5 m ^G 2 1 : 4 5 m

G 2 2 : 4 5 m ^G 3 1 : 2 0 jum ^G 3 2 : 9 5 m

G 4 i : : 3 5 ju m G 4 2 : 7 0 m W ! ： Q 0 ju m : w₂ : 6 0 j m . w₃ ： 30j W₄ ： 45// m テーパ角度最大 3 0

この変調器の S ₂ i特性を、比較例と同様にして測定したところ、実施例 1 と同様に、図 1 2に見られたようなリップルが著しく低減されていた。

本発明の特定の実施形態を説明してきたけれども、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の範囲から離れることなく、種々の変更や改変を行いながら実施できる。

Claims

請求の範囲

1 . 電気光学材料からなる基板、この基板に形成されており、少なくとも第一の分岐部および第二の分岐部を有する光導波路、信号電極、第一の接地電極および第二の接地電極を備えており、前記第一の接地電極および前記信号電極によって前記第一の分岐部に対して電圧を印加し、前記第二の接地電極および前記信号電極によって前記第二の分岐部に対して電圧を印加し、前記第一の接地電極と前記信号電極との間に第一のギヤップが形成されており、前記第二の接地電極と前記信号電極との間に第二のギヤップが形成されている光導波路デバイスであって、

前記第一のギャップおよび前記第二のギャップが、電圧印加部、フィ一ドスルー部およびこれらの間の接続部に分かれており、前記第一のギャップおよび前記第二のギャップが、下式を満足することを特徴とする、光導波路デバイス。

( G 丄丄は、前記接続部における前記第一のギャップの幅であり、 G _{1 2} は、前記接続部における前記第二のギャップの幅であり、 G ₂ iは前記電圧印加部の前記接続部分側末端における前記第一のギャップの幅であり、 G _{2 2}は前記電圧印加部の前記接続部分側末端における前記第二のギヤップの幅であり、 G ₃ iは前記電圧印加部における前記第一のギヤップの幅であり、 G _{3 2}は前記電圧印加部における前記第二のギャップの幅である。）

2 . 前記第一の分岐部が前記第一のギャップ内に位置しており、前記第二の分岐部が前記第二のギヤップ内に位置していることを特徴とする、請求項 1記載のデバイス。

3 . G 丄 ₂ / G 丄丄が 1であることを特徴とする、請求項 1 または 2 記載のデバイス。

4 . 進行波型光変調器であることを特徴とする、請求項 1〜 3のいずれか一つの請求項に記載のデバイス。

5 . チヤープ変調器として使用できることを特徴とする、請求項 4 記載のデバイス。