光変調器
【課題】光変調特性が高性能であるとともに、光の挿入損失について改善された光変調器を提供する。
【解決手段】光導波路と、高周波電気信号を印加するための進行波電極と、光にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極と、進行波電極に高周波電気信号を印加することにより光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、高周波電気信号用相互作用部とバイアス用相互作用部の両方にリッジ部を具備する光変調器において、バイアス用相互作用部に形成されたリッジ部の頂面における相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、高周波電気信号用相互作用部に形成されたリッジ部の頂面における相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きく形成され、バイアス用相互作用部における光の伝搬損失を低減する。
【解決手段】光導波路と、高周波電気信号を印加するための進行波電極と、光にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極と、進行波電極に高周波電気信号を印加することにより光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、高周波電気信号用相互作用部とバイアス用相互作用部の両方にリッジ部を具備する光変調器において、バイアス用相互作用部に形成されたリッジ部の頂面における相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、高周波電気信号用相互作用部に形成されたリッジ部の頂面における相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きく形成され、バイアス用相互作用部における光の伝搬損失を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、光の挿入損失が小さな光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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（ＬｉＮｂＯ３）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。
【０００４】
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。
【０００５】
（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９にその概略斜視図を示す。ここで、図１０は図９の概略上面図であり、図１１は図９と図１０のＡ−Ａ´線における概略断面図である。
【０００６】
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位（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。
【０００７】
この光導波路３の上面にＳｉＯ２バッファ層２が形成され、このＳｉＯ２バッファ層２の上面に導電層５を介して進行波電極４が形成されている。導電層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。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は貴金属材料であるＡｕにより形成されている。中心導体４ａは各種の値をとるが、多くの場合７μｍ程度であり、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップも各種の値をとるが、１５μｍ程度であることが多い。なお、説明を簡単にするために、図９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１０や図１１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。６は高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）の給電線であり、高周波コネクタやマイクロ波線路である。７は高周波電気信号の出力線路であり、通常電気的終端が使われるが、高周波コネクタやマイクロ波線路でも良い。
【０００８】
また、図１０のＩとして示された領域では、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとを伝搬する高周波電気信号と２本の相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光とが相互作用するので、高周波電気信号用相互作用部（あるいは簡単に相互作用部）と呼ばれる。
【０００９】
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、１２はリッジ部（ここでは８ａ）の側壁である。
【００１０】
このリッジ構造をとることにより、高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）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１１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、実際には数μｍ程度の深さであり、中心導体４ａや接地導体４ｂ、４ｃの厚み数十μｍに比較するとその値は小さい。
【００１１】
次に、この第１の従来技術からなるＬＮ光変調器の動作について説明する。このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にＤＣバイアス電圧と高周波電気信号とを印加する必要がある。
【００１２】
図１２に示す電圧−光出力特性はＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。この図１２に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。この第１の従来技術では高周波電気信号と光とが相互作用する相互作用部ＩにＤＣバイアス電圧も印加するので、高周波電気信号の出力部に設ける不図示の電気的終端にコンデンサーを具備させることによりバイアスＴの機能を持たせる必要があり、構造が複雑となってしまう。
【００１３】
（第２の従来技術）
図１３は第２の従来技術であり、第１の従来技術において必要であったバイアスＴを無くすために、不図示の電気的終端を抵抗のみとし、ＤＣバイアスを新たに設けたＤＣバイアス用相互作用部（あるいは簡単にＤＣバイアス部）ＩＩに印加する構造とした、いわゆるバイアス分離構造のＬＮ光変調器である。この構造では高周波電気信号が相互作用光導波路３ａ、３ｂと相互作用する高周波電気信号用相互作用部Ｉと、ＤＣバイアス電圧が相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加されるＤＣバイアス部ＩＩを具備しており、バイアス分離型構造と呼ばれる。その一例が特許文献２に開示されている。
【００１４】
図１３のＢ−Ｂ´とＣ−Ｃ´における断面図を各々図１４（ａ）と（ｂ）に示す。ここで、４ａ´は中心導体、４ｂ´と４ｃ´は接地導体である。９ａ´、９ｂ´、及び９ｃ´はＤＣバイアス部の凹部であり、リッジ部８ａ´、８ｂ´を形成している。１１ａと１１ｂはＤＣバイアス電極である。
【００１５】
ここで、図１３、図１４に示した第２の従来技術の問題点について考察する。図１４（ａ）のＩＩＩ及び図１４（ｂ）のＩＶとして示した領域の拡大図を各々図１５（ａ）と（ｂ）に示す。但し、議論をわかり易くするためにＳｉＯ２バッファ層２、中心導体４ａ´、及びバイアス電極１１ａ、１１ｂは図示を省力した。また、１２は高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの側壁であり、１２´はＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部８ａ´の側壁を表している。
【００１６】
図１５（ａ）においてＵは相互作用部Ｉにおける相互作用光導波路３ｂの端とリッジ部の側壁１２との距離（リッジ部８ａの頂面１３における相互作用光導波路３ｂの端から頂面の端までの距離）を、またＶはＤＣバイアス電圧が印加されるＤＣバイアス部ＩＩにおける相互作用光導波路３ｂの端とリッジ部の側壁１２´との距離（リッジ部８ａ´の頂面１３´における相互作用光導波路３ｂの端から頂面の端までの距離）を表している。また、Ｗ１とＷ２は各々リッジ部８ａと８ａ´の頂面１３と１３´の幅である。また、図１６（ａ）と（ｂ）には相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の界分布をリッジ部８ａとリッジ部８ａ´に対して各々１４、１４´として示している（図１５と同一断面）。
【００１７】
この図１６に示す第２の従来技術においては、相互作用部Ｉの頂面１３の幅Ｗ１とＤＣバイアス部ＩＩの頂面１３´の幅Ｗ２は等しく、そのため相互作用部ＩにおけるＵと相互作用部ＩＩにおけるＶとは互いに等しい。一般に、高周波電気信号の実効屈折率を光の等価屈折率に近づけるには、相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１は狭い方が望ましい。上述のようにこれまでの従来技術ではＤＣバイアス部ＩＩのリッジ部８ａ´のＷ２幅も狭くしていた（あるいは、ＵとＶがほぼ等しく、かつ小さい）ので、リッジ部８ａ´の側壁１２´が有する表面ラフネスのために光が散乱され、その結果光の挿入損失が増加する要因の一つとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平４−２８８５１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上のように、ＤＣバイアス部のリッジ部の側壁に起因する光の挿入損失の増加を低減した光変調器の開発が急務となっている。
【００２０】
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、光の挿入損失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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴としている。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項２に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の前記頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴としている。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項３に記載の光変調器は、請求項１または２に記載の光変調器において、前記相互作用光導波路の全てが、光の導波方向に沿う方向の両側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の請求項４に記載の光変調器は、請求項１または２に記載の光変調器において、前記相互作用光導波路の少なくとも１つが、光の導波方向に沿う方向の一方側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴としている。
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項５に記載の光変調器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光変調器において、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している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る光変調器では、ＤＣバイアス部における光導波路とリッジ部の側壁との距離を高周波電気信号用相互作用部における光導波路とリッジ部の側壁との距離よりも広くする、あるいは、ＤＣバイアス部におけるリッジ部の頂面の幅を高周波電気信号と光が相互作用する高周波電気信号用相互作用部におけるリッジ部の頂面の幅よりも広くすることにより、ＤＣバイアス部における光の伝搬損失を低減し、ひいては光変調器としての光の挿入損失を小さくするという優れた利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】（ａ）図１のＤ−Ｄ´における断面図、（ｂ）図１のＥ−Ｅ´における断面図
【図３】（ａ）図２（ａ）に伝搬する光の界分布を加えた図、（ｂ）図２（ｂ）に伝搬する光の界分布を加えた図
【図４】本発明の原理を説明する図
【図５】リッジ部の部分拡大図
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図８】本発明の第３の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図９】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１０】第１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】図９のＡ−Ａ´における断面図
【図１２】光変調器の動作原理を説明する図
【図１３】第２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１４】（ａ）図１３のＢ−Ｂ´における断面図、（ｂ）図１３のＣ−Ｃ´における断面図
【図１５】（ａ）図１４のＩＩＩについての拡大図、（ｂ）図１４のＩＶについての拡大図
【図１６】（ａ）図１５（ａ）に伝搬する光の界分布を加えた図、（ｂ）図１５（ｂ）に伝搬する光の界分布を加えた図、
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について説明するが、図９から図１６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。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は本発明における第１の実施形態の上面図である。図１のＤ−Ｄ´とＥ−Ｅ´における断面図を各々図２（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図２（ａ）、（ｂ）は図１５（ａ）、（ｂ）と同様に相互作用光導波路３ｂにおける断面図を示したものである。高周波電気信号用相互作用部Ｉに対応する図２（ａ）からわかるように第１の従来技術や第２の従来技術と同様に、中心導体４ａ´と接地導体４ｂ´、４ｃ´とからなる進行波電極を伝搬する高周波電気信号の実効屈折率が高周波電気信号用相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の等価屈折率に近くなるように、リッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１を細くしている。これにより、従来技術と同じく高速光変調が可能となる。
【００３０】
一方、ＤＣバイアス部ＩＩに対応する図２（ｂ）の相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を、高周波電気信号用相互作用部Ｉに対応する図２（ａ）の相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａの側壁１２との距離Ｕよりも充分広くしている。あるいは、ＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部８ａ´の頂面１３´の幅Ｗ２´を相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１よりも充分広くしている（Ｗ１＜Ｗ２´）。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）は各々図２（ａ）、（ｂ）に対応しており、各々伝搬する光の界分布１４、１４´を示している。図３（ｂ）からわかるように、本実施形態ではリッジ部８ａ´の頂面１３´の幅Ｗ２´がＤＣバイアス部における光導波路３ｂを伝搬する光の界分布１４´よりも充分広い。
【００３２】
図４には相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を変数とした場合における相互作用光導波路３ｂでの光の伝搬損失を表わす（点は第２の従来技術の同特性）。この図からわかるように、この第１の実施形態では、相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を充分大きくすることができるので、リッジ部の側壁１２´のラスネスによる光の挿入損失の増加を小さくすることができる。好適にはＶ´として１μｍは必要であり、２μｍ以上あると特性的に著しく改善され、３μｍ以上あると最も好適である。
【００３３】
なお、図６は本発明の第１の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面）である。上記説明はリッジ部８ａ´を用いて説明してきたが、リッジ部８ｂ´にも本構成を適用できることは言うまでも無く、図６はそれを示した態様である。
【００３４】
なお、以上の説明はリッジ部の側壁と頂面とが平坦な面同士で交わる構成として説明してきたが、これに限られるものではない。図５のリッジ部の部分拡大図に示すように、側壁と頂面との交わり部がＲ状になっていてもよい。この場合には、頂面の端は、頂面を延長した面と頂面近傍の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面に相当）である。本実施形態では相互作用光導波路３ｂについては８ａ´のように両側に凹部が形成された完全なリッジ構造であるが、相互作用光導波路３ａは８ｂ´´のように一方側のみに凹部が形成されており、完全なリッジ構造とはなっていない。
【００３６】
このように完全なリッジ構造となっていなくても、リッジ部８ｂ´´における（凹部９ｂ´側の）距離Ｖ´を設定することで本発明を適用可能である。
【００３７】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面に相当）である。本実施形態では相互作用光導波路３ａ、３ｂが形成されたリッジ部８ａ´´、８ｂ´´はともに完全なリッジ構造となっていない。
【００３８】
本実施形態においても第２の実施形態と同様に、（凹部９ｂ´側の）距離Ｖ´を設定することで本発明を適用可能である。
【００３９】
（各実施形態）
本発明の特徴は高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス部における光導波路からリッジの側壁までの距離（換言すると、光導波路を伝搬する光からリッジ部の側壁までの距離）を異ならしめることが特徴であり、高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス部においてリッジ部の頂面の幅を各々異ならしめる構造が好適である。
【００４０】
なお、実際にはリッジ部の側壁のラフネスによる挿入損失の増加は、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離により決定されるが、上記では説明を簡単にするために、「相互作用部ＩとＤＣバイアス部ＩＩにおける相互作用光導波路の端とリッジの側壁との距離についての大小関係」と「相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離についての大小関係」とが同じであると仮定して議論してきた。従って、本発明においては、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離を、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離で置き換えてもよい。
【００４１】
また、相互作用部ＩとＤＣバイアス部ＩＩでの光導波路の幅は等しいとして議論してきたが、これらを異ならしめた態様としてもよく、その場合には、相互作用光導波路とリッジ部側壁との距離あるいはリッジ部の頂面の幅を所定値に設定することで本発明を適用することが可能となる。
【００４２】
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、本発明の思想は３本以上の光導波路にも適用可能である。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Ａｌ２Ｏ３等のＳｉＯ２以外の各種材料も適用できる。
【００４３】
また、本発明はＤＣバイアス部の電極構造に依存せず、ＣＰＷ構造や非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）構造、あるいは対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）構造など、各種の電極構造について成り立つことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１：ｚ−カットＬＮ基板（ＬＮ基板）
２：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、４ａ´：中心導体
４ｂ、４ｂ´、４ｃ、４ｃ´：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：高周波電気信号給電線
７：高周波電気信号出力線
８ａ、８ｂ：相互作用部Ｉにおけるリッジ部
８ａ´、８ａ´´、８ｂ´、８ｂ´´：ＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部
９ａ、９ｂ、９ｃ：相互作用部Ｉにおける凹部
９ａ´、９ｂ´、９ｃ´：ＤＣバイアス部ＩＩにおける凹部
１１ａ、１１ｂ：ＤＣバイアス電極
１２、１２´：リッジ部の側壁
１３、１３´：リッジ部の頂面
１４、１４´：光の電界分布
Ｉ：高周波電気信号用相互作用部（相互作用部）
ＩＩ：ＤＣバイアス用相互作用部（ＤＣバイアス部）
Ｕ、Ｕ´、Ｖ、Ｖ´：相互作用光導波路とリッジ部側壁との距離
【技術分野】
【０００１】
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し、光の挿入損失が小さな光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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（ＬｉＮｂＯ３）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。
【０００４】
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。
【０００５】
（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９にその概略斜視図を示す。ここで、図１０は図９の概略上面図であり、図１１は図９と図１０のＡ−Ａ´線における概略断面図である。
【０００６】
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位（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。
【０００７】
この光導波路３の上面にＳｉＯ２バッファ層２が形成され、このＳｉＯ２バッファ層２の上面に導電層５を介して進行波電極４が形成されている。導電層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。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は貴金属材料であるＡｕにより形成されている。中心導体４ａは各種の値をとるが、多くの場合７μｍ程度であり、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップも各種の値をとるが、１５μｍ程度であることが多い。なお、説明を簡単にするために、図９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１０や図１１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。６は高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）の給電線であり、高周波コネクタやマイクロ波線路である。７は高周波電気信号の出力線路であり、通常電気的終端が使われるが、高周波コネクタやマイクロ波線路でも良い。
【０００８】
また、図１０のＩとして示された領域では、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとを伝搬する高周波電気信号と２本の相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光とが相互作用するので、高周波電気信号用相互作用部（あるいは簡単に相互作用部）と呼ばれる。
【０００９】
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、１２はリッジ部（ここでは８ａ）の側壁である。
【００１０】
このリッジ構造をとることにより、高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）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１１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、実際には数μｍ程度の深さであり、中心導体４ａや接地導体４ｂ、４ｃの厚み数十μｍに比較するとその値は小さい。
【００１１】
次に、この第１の従来技術からなるＬＮ光変調器の動作について説明する。このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にＤＣバイアス電圧と高周波電気信号とを印加する必要がある。
【００１２】
図１２に示す電圧−光出力特性はＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。この図１２に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。この第１の従来技術では高周波電気信号と光とが相互作用する相互作用部ＩにＤＣバイアス電圧も印加するので、高周波電気信号の出力部に設ける不図示の電気的終端にコンデンサーを具備させることによりバイアスＴの機能を持たせる必要があり、構造が複雑となってしまう。
【００１３】
（第２の従来技術）
図１３は第２の従来技術であり、第１の従来技術において必要であったバイアスＴを無くすために、不図示の電気的終端を抵抗のみとし、ＤＣバイアスを新たに設けたＤＣバイアス用相互作用部（あるいは簡単にＤＣバイアス部）ＩＩに印加する構造とした、いわゆるバイアス分離構造のＬＮ光変調器である。この構造では高周波電気信号が相互作用光導波路３ａ、３ｂと相互作用する高周波電気信号用相互作用部Ｉと、ＤＣバイアス電圧が相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加されるＤＣバイアス部ＩＩを具備しており、バイアス分離型構造と呼ばれる。その一例が特許文献２に開示されている。
【００１４】
図１３のＢ−Ｂ´とＣ−Ｃ´における断面図を各々図１４（ａ）と（ｂ）に示す。ここで、４ａ´は中心導体、４ｂ´と４ｃ´は接地導体である。９ａ´、９ｂ´、及び９ｃ´はＤＣバイアス部の凹部であり、リッジ部８ａ´、８ｂ´を形成している。１１ａと１１ｂはＤＣバイアス電極である。
【００１５】
ここで、図１３、図１４に示した第２の従来技術の問題点について考察する。図１４（ａ）のＩＩＩ及び図１４（ｂ）のＩＶとして示した領域の拡大図を各々図１５（ａ）と（ｂ）に示す。但し、議論をわかり易くするためにＳｉＯ２バッファ層２、中心導体４ａ´、及びバイアス電極１１ａ、１１ｂは図示を省力した。また、１２は高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの側壁であり、１２´はＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部８ａ´の側壁を表している。
【００１６】
図１５（ａ）においてＵは相互作用部Ｉにおける相互作用光導波路３ｂの端とリッジ部の側壁１２との距離（リッジ部８ａの頂面１３における相互作用光導波路３ｂの端から頂面の端までの距離）を、またＶはＤＣバイアス電圧が印加されるＤＣバイアス部ＩＩにおける相互作用光導波路３ｂの端とリッジ部の側壁１２´との距離（リッジ部８ａ´の頂面１３´における相互作用光導波路３ｂの端から頂面の端までの距離）を表している。また、Ｗ１とＷ２は各々リッジ部８ａと８ａ´の頂面１３と１３´の幅である。また、図１６（ａ）と（ｂ）には相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の界分布をリッジ部８ａとリッジ部８ａ´に対して各々１４、１４´として示している（図１５と同一断面）。
【００１７】
この図１６に示す第２の従来技術においては、相互作用部Ｉの頂面１３の幅Ｗ１とＤＣバイアス部ＩＩの頂面１３´の幅Ｗ２は等しく、そのため相互作用部ＩにおけるＵと相互作用部ＩＩにおけるＶとは互いに等しい。一般に、高周波電気信号の実効屈折率を光の等価屈折率に近づけるには、相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１は狭い方が望ましい。上述のようにこれまでの従来技術ではＤＣバイアス部ＩＩのリッジ部８ａ´のＷ２幅も狭くしていた（あるいは、ＵとＶがほぼ等しく、かつ小さい）ので、リッジ部８ａ´の側壁１２´が有する表面ラフネスのために光が散乱され、その結果光の挿入損失が増加する要因の一つとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平４−２８８５１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上のように、ＤＣバイアス部のリッジ部の側壁に起因する光の挿入損失の増加を低減した光変調器の開発が急務となっている。
【００２０】
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、光の挿入損失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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴としている。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項２に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の前記頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴としている。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項３に記載の光変調器は、請求項１または２に記載の光変調器において、前記相互作用光導波路の全てが、光の導波方向に沿う方向の両側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の請求項４に記載の光変調器は、請求項１または２に記載の光変調器において、前記相互作用光導波路の少なくとも１つが、光の導波方向に沿う方向の一方側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴としている。
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項５に記載の光変調器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光変調器において、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している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る光変調器では、ＤＣバイアス部における光導波路とリッジ部の側壁との距離を高周波電気信号用相互作用部における光導波路とリッジ部の側壁との距離よりも広くする、あるいは、ＤＣバイアス部におけるリッジ部の頂面の幅を高周波電気信号と光が相互作用する高周波電気信号用相互作用部におけるリッジ部の頂面の幅よりも広くすることにより、ＤＣバイアス部における光の伝搬損失を低減し、ひいては光変調器としての光の挿入損失を小さくするという優れた利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】（ａ）図１のＤ−Ｄ´における断面図、（ｂ）図１のＥ−Ｅ´における断面図
【図３】（ａ）図２（ａ）に伝搬する光の界分布を加えた図、（ｂ）図２（ｂ）に伝搬する光の界分布を加えた図
【図４】本発明の原理を説明する図
【図５】リッジ部の部分拡大図
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図８】本発明の第３の実施形態に係わる光変調器のＤＣバイアス部の断面図
【図９】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１０】第１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】図９のＡ−Ａ´における断面図
【図１２】光変調器の動作原理を説明する図
【図１３】第２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１４】（ａ）図１３のＢ−Ｂ´における断面図、（ｂ）図１３のＣ−Ｃ´における断面図
【図１５】（ａ）図１４のＩＩＩについての拡大図、（ｂ）図１４のＩＶについての拡大図
【図１６】（ａ）図１５（ａ）に伝搬する光の界分布を加えた図、（ｂ）図１５（ｂ）に伝搬する光の界分布を加えた図、
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について説明するが、図９から図１６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。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は本発明における第１の実施形態の上面図である。図１のＤ−Ｄ´とＥ−Ｅ´における断面図を各々図２（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図２（ａ）、（ｂ）は図１５（ａ）、（ｂ）と同様に相互作用光導波路３ｂにおける断面図を示したものである。高周波電気信号用相互作用部Ｉに対応する図２（ａ）からわかるように第１の従来技術や第２の従来技術と同様に、中心導体４ａ´と接地導体４ｂ´、４ｃ´とからなる進行波電極を伝搬する高周波電気信号の実効屈折率が高周波電気信号用相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の等価屈折率に近くなるように、リッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１を細くしている。これにより、従来技術と同じく高速光変調が可能となる。
【００３０】
一方、ＤＣバイアス部ＩＩに対応する図２（ｂ）の相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を、高周波電気信号用相互作用部Ｉに対応する図２（ａ）の相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａの側壁１２との距離Ｕよりも充分広くしている。あるいは、ＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部８ａ´の頂面１３´の幅Ｗ２´を相互作用部Ｉにおけるリッジ部８ａの頂面１３の幅Ｗ１よりも充分広くしている（Ｗ１＜Ｗ２´）。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）は各々図２（ａ）、（ｂ）に対応しており、各々伝搬する光の界分布１４、１４´を示している。図３（ｂ）からわかるように、本実施形態ではリッジ部８ａ´の頂面１３´の幅Ｗ２´がＤＣバイアス部における光導波路３ｂを伝搬する光の界分布１４´よりも充分広い。
【００３２】
図４には相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を変数とした場合における相互作用光導波路３ｂでの光の伝搬損失を表わす（点は第２の従来技術の同特性）。この図からわかるように、この第１の実施形態では、相互作用光導波路３ｂとリッジ部８ａ´の側壁１２´との距離Ｖ´を充分大きくすることができるので、リッジ部の側壁１２´のラスネスによる光の挿入損失の増加を小さくすることができる。好適にはＶ´として１μｍは必要であり、２μｍ以上あると特性的に著しく改善され、３μｍ以上あると最も好適である。
【００３３】
なお、図６は本発明の第１の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面）である。上記説明はリッジ部８ａ´を用いて説明してきたが、リッジ部８ｂ´にも本構成を適用できることは言うまでも無く、図６はそれを示した態様である。
【００３４】
なお、以上の説明はリッジ部の側壁と頂面とが平坦な面同士で交わる構成として説明してきたが、これに限られるものではない。図５のリッジ部の部分拡大図に示すように、側壁と頂面との交わり部がＲ状になっていてもよい。この場合には、頂面の端は、頂面を延長した面と頂面近傍の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面に相当）である。本実施形態では相互作用光導波路３ｂについては８ａ´のように両側に凹部が形成された完全なリッジ構造であるが、相互作用光導波路３ａは８ｂ´´のように一方側のみに凹部が形成されており、完全なリッジ構造とはなっていない。
【００３６】
このように完全なリッジ構造となっていなくても、リッジ部８ｂ´´における（凹部９ｂ´側の）距離Ｖ´を設定することで本発明を適用可能である。
【００３７】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態におけるＤＣバイアス部の断面図（図１のＥ−Ｅ´断面に相当）である。本実施形態では相互作用光導波路３ａ、３ｂが形成されたリッジ部８ａ´´、８ｂ´´はともに完全なリッジ構造となっていない。
【００３８】
本実施形態においても第２の実施形態と同様に、（凹部９ｂ´側の）距離Ｖ´を設定することで本発明を適用可能である。
【００３９】
（各実施形態）
本発明の特徴は高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス部における光導波路からリッジの側壁までの距離（換言すると、光導波路を伝搬する光からリッジ部の側壁までの距離）を異ならしめることが特徴であり、高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス部においてリッジ部の頂面の幅を各々異ならしめる構造が好適である。
【００４０】
なお、実際にはリッジ部の側壁のラフネスによる挿入損失の増加は、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離により決定されるが、上記では説明を簡単にするために、「相互作用部ＩとＤＣバイアス部ＩＩにおける相互作用光導波路の端とリッジの側壁との距離についての大小関係」と「相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離についての大小関係」とが同じであると仮定して議論してきた。従って、本発明においては、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離を、相互作用光導波路を伝搬する光の界分布のエッジとリッジ部の側壁との距離で置き換えてもよい。
【００４１】
また、相互作用部ＩとＤＣバイアス部ＩＩでの光導波路の幅は等しいとして議論してきたが、これらを異ならしめた態様としてもよく、その場合には、相互作用光導波路とリッジ部側壁との距離あるいはリッジ部の頂面の幅を所定値に設定することで本発明を適用することが可能となる。
【００４２】
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、本発明の思想は３本以上の光導波路にも適用可能である。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Ａｌ２Ｏ３等のＳｉＯ２以外の各種材料も適用できる。
【００４３】
また、本発明はＤＣバイアス部の電極構造に依存せず、ＣＰＷ構造や非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）構造、あるいは対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）構造など、各種の電極構造について成り立つことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１：ｚ−カットＬＮ基板（ＬＮ基板）
２：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、４ａ´：中心導体
４ｂ、４ｂ´、４ｃ、４ｃ´：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：高周波電気信号給電線
７：高周波電気信号出力線
８ａ、８ｂ：相互作用部Ｉにおけるリッジ部
８ａ´、８ａ´´、８ｂ´、８ｂ´´：ＤＣバイアス部ＩＩにおけるリッジ部
９ａ、９ｂ、９ｃ：相互作用部Ｉにおける凹部
９ａ´、９ｂ´、９ｃ´：ＤＣバイアス部ＩＩにおける凹部
１１ａ、１１ｂ：ＤＣバイアス電極
１２、１２´：リッジ部の側壁
１３、１３´：リッジ部の頂面
１４、１４´：光の電界分布
Ｉ：高周波電気信号用相互作用部（相互作用部）
ＩＩ：ＤＣバイアス用相互作用部（ＤＣバイアス部）
Ｕ、Ｕ´、Ｖ、Ｖ´：相互作用光導波路とリッジ部側壁との距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、
前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、
前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、
前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の前記頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴とする光変調器。
【請求項３】
前記相互作用光導波路の全てが、光の導波方向に沿う方向の両側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記相互作用光導波路の少なくとも１つが、光の導波方向に沿う方向の一方側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項５】
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乃至４のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、
前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び接地導体からなる進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するための中心導体及び接地導体からなるバイアス電極とを有し、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とが具備され、
前記高周波電気信号用相互作用部と前記バイアス用相互作用部の両方に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凹部により構成されるリッジ部を具備する光変調器において、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、
前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面の端は、前記リッジ部の前記頂面を延長した面と前記頂面近傍の前記リッジ部の側壁面を延長した面とが交わる位置で定まり、
前記バイアス用相互作用部に形成された前記リッジ部の前記頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離が、前記高周波電気信号用相互作用部に形成された前記リッジ部の頂面における前記相互作用光導波路の端から当該頂面の端までの距離よりも大きいことを特徴とする光変調器。
【請求項３】
前記相互作用光導波路の全てが、光の導波方向に沿う方向の両側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記相互作用光導波路の少なくとも１つが、光の導波方向に沿う方向の一方側に前記凹部を持つ前記リッジ部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項５】
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乃至４のいずれか一項に記載の光変調器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１１８３８４（Ｐ２０１２−１１８３８４Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９２８６（Ｐ２０１０−２６９２８６）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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