JP2002049016A - Optical modulator - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測分
野で使用されている光変調器であって、変調周波数特性
と該特性の長時間にわたる安定性を改善した光変調器に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator used in the field of optical communication and optical measurement, and to an optical modulator having improved modulation frequency characteristics and long-term stability of the characteristics.
【０００２】特に、信号電圧の印加によって光を変調す
る形式の光変調器に対して、光波と電気信号の伝搬速度
の整合（速度整合）と最適な直流バイアス電圧の変動
（ＤＣドリフト）を改善するための光変調器の構造に関
する。In particular, for an optical modulator of the type that modulates light by applying a signal voltage, the matching between the propagation speeds of light waves and electric signals (speed matching) and the optimum fluctuation of DC bias voltage (DC drift) are improved. To a structure of an optical modulator.
【０００３】[0003]
【従来の技術】光の強度や位相を最も高速に変調するた
めの手段としては、印加した信号電圧によって外部から
入射した光を制御する装置、即ち外部光変調器が現在の
ところ最も有力である。外部光変調器の中でも、ニオブ
酸リチウム（LiNbO3）の電気光学効果（ポッケルス効
果）を利用した外部光変調器は、特に高速光通信の分野
で使用される場合が増えてきている。また、かかる外部
光変調器は光計測の分野でも高速光通信で使用される光
受信素子の応答特性や光伝送路の群遅延特性を測定する
機器等に実際に使用され始めている。2. Description of the Related Art As a means for modulating the intensity and phase of light at the highest speed, a device for controlling light incident from the outside by an applied signal voltage, that is, an external light modulator is currently the most influential. . Among external optical modulators, external optical modulators utilizing the electro-optical effect (Pockels effect) of lithium niobate (LiNbO 3 ) have been increasingly used especially in the field of high-speed optical communication. In addition, such external optical modulators have also begun to be actually used in the field of optical measurement, such as devices for measuring response characteristics of optical receiving elements used in high-speed optical communication and group delay characteristics of optical transmission lines.
【０００４】一般にポッケルス効果を利用して光を変調
する場合、特にLiNbO3を光変調素子として使用する場合
には、十分な変調を生じさせるためには、（１）非常に
高い電圧の電気信号を印加する、或いは、（２）非常に
長い光路長に渡って電気信号を印加する、必要がある。
高速な電気信号で変調する場合には、一般に電圧が高く
高速な電気信号を得ることは困難である。よって、長い
光路（光導波路）に沿って配置した電極を用いて変調す
る方が容易である。In general, when light is modulated by utilizing the Pockels effect, particularly when LiNbO 3 is used as an optical modulation element, in order to generate sufficient modulation, (1) an electric signal of a very high voltage is required. Or (2) applying an electrical signal over a very long optical path length.
When modulating with a high-speed electric signal, it is generally difficult to obtain a high-speed electric signal with a high voltage. Therefore, it is easier to modulate using an electrode arranged along a long optical path (optical waveguide).
【０００５】長い光路（光導波路）に沿って配置した電
極を用いて変調するためには、電極を光導波路に沿った
伝送線路として構成する必要がある。電気信号が伝送線
路を伝搬する速度と光が光導波路を伝搬する速度とに大
きな差があれば、電極を伝送線路として構成すると印加
電気信号の周波数が高くなるにつれて効率の良い変調が
得られなくなる。[0005] In order to perform modulation using an electrode arranged along a long optical path (optical waveguide), it is necessary to configure the electrode as a transmission line along the optical waveguide. If there is a large difference between the speed at which an electric signal propagates through a transmission line and the speed at which light propagates through an optical waveguide, if the electrodes are configured as a transmission line, efficient modulation will not be obtained as the frequency of the applied electric signal increases. .
【０００６】よって、印加電気信号の周波数が高くなっ
ても効率の良い変調を得るためには、電気信号が伝送線
路を伝搬する速度を光が光導波路を伝搬する速度に近づ
ける必要がある。これを速度整合という。Therefore, in order to obtain efficient modulation even when the frequency of the applied electric signal increases, it is necessary to make the speed at which the electric signal propagates through the transmission line close to the speed at which light propagates through the optical waveguide. This is called speed matching.
【０００７】速度整合を改善したLiNbO3光変調器は従来
にもあり、その一例を図５に示す。ｚ板LiNbO3基板１０
１には、Ti（チタン）が熱拡散されて光導波路１０２が
形成されている。TiとLiNbO3とは屈折率が異なるためTi
が光導波路の役割を果たす。電極１０４は、ｚ板LiNbO3
基板１０１が光変調器に使用されているため、光導波路
１０２の真上に配置される。バッファ層１０３は、光導
波路１０２と電極１０４との間に配置され、光導波路１
０２のクラッドの機能を果たす。バッファ層１０３は、
通常のSiO2のようなLiNbO3より誘電率が小さい絶縁体で
作製される。バッファ層１０３の厚さは、電気信号の伝
搬速度の高速化の役目も果たすように設定される。A LiNbO 3 optical modulator with improved speed matching has been known in the prior art, an example of which is shown in FIG. z-plate LiNbO 3 substrate 10
1, an optical waveguide 102 is formed by thermally diffusing Ti (titanium). Since Ti and LiNbO 3 have different refractive indexes, Ti
Plays the role of an optical waveguide. The electrode 104 is a z-plate LiNbO 3
Since the substrate 101 is used for an optical modulator, it is disposed directly above the optical waveguide 102. The buffer layer 103 is disposed between the optical waveguide 102 and the electrode 104, and the optical waveguide 1
02 performs the function of the cladding. The buffer layer 103
It is made of an insulator having a lower dielectric constant than LiNbO 3 such as ordinary SiO 2 . The thickness of the buffer layer 103 is set so as to also serve to increase the propagation speed of the electric signal.
【０００８】そして、更なる電気信号の伝搬速度の高速
化のために、光導波路１０２以外のｚ板LiNbO3基板１０
１の表面を削ってリッジ型に加工したり、電極１０４の
厚みを増加させることも行われている。このような構造
の光変調器では、遮断周波数が100GHzのものも作製され
ている。詳細は、K.Noguchi, O.Mitomi, and H. Miyaza
wa, “Millimeter-wave Ti: LiNbO3 optical modulator
s,” J. Lightwave Technol. ,vol. 16, pp. 615-619,
Apr. 1998.に記載されている。In order to further increase the propagation speed of the electric signal, the z-plate LiNbO 3 substrate 10 other than the optical waveguide 102 is used.
The surface of the electrode 104 is cut into a ridge shape and the thickness of the electrode 104 is increased. Some optical modulators having such a structure have a cutoff frequency of 100 GHz. See K. Noguchi, O. Mitomi, and H. Miyaza for details.
wa, “Millimeter-wave Ti: LiNbO 3 optical modulator
s, ”J. Lightwave Technol., vol. 16, pp. 615-619,
Apr. 1998.
【０００９】しかし、上記の構成では、ｚ板LiNbO3基板
１０１の表面を削ってリッジ型に加工する工程や電極１
０４の加工工程が複雑になる。However, in the above-described configuration, the step of shaving the surface of the z-plate LiNbO 3 substrate 101 to form a ridge shape or the electrode 1
The processing step of Step 04 becomes complicated.
【００１０】そこで、光導波路と電極とを別々の基板に
作製する発明がなされている。そのような発明の例が特
開平６−５１２５４号公報に記載されており、図６を参
照して説明する。ｘ板LiNbO3基板２０１の底面には、Ti
（チタン）が熱拡散されて光導波路２０２が形成されて
いる。TiとLiNbO3とは屈折率が異なるためTiが光導波路
の役割を果たす。SiO2などで形成された電極用基板２０
５の表面には電極２０４が形成されている。光導波路２
０２と電極２０４とは向かい合っており、その間にはバ
ッファ層２０３が形成されている。Therefore, an invention has been made in which the optical waveguide and the electrode are formed on separate substrates. An example of such an invention is described in JP-A-6-51254, which will be described with reference to FIG. On the bottom of the x-plate LiNbO 3 substrate 201, Ti
The optical waveguide 202 is formed by thermally diffusing (titanium). Since Ti and LiNbO 3 have different refractive indexes, Ti plays a role of an optical waveguide. Electrode substrate 20 formed of SiO 2 or the like
The electrode 204 is formed on the surface of No. 5. Optical waveguide 2
02 and the electrode 204 face each other, and a buffer layer 203 is formed between them.
【００１１】バッファ層２０３は、LiNbO3よりも誘電率
が小さい接着剤を厚めに充填したものである。バッファ
層２０３は、クラッドとしてではなく、速度整合の改善
のために設けられたものである。すなわち、ｘ板LiNbO3
基板２０１を光変調器に使用したので、電極２０４を光
導波路２０２の真下に配置する必要はない。よって、光
導波路２０２のクラッドは必要ない。The buffer layer 203 is formed by filling an adhesive having a dielectric constant smaller than that of LiNbO 3 with a large thickness. The buffer layer 203 is provided not for cladding but for improving speed matching. That is, x-plate LiNbO 3
Since the substrate 201 is used for the optical modulator, it is not necessary to arrange the electrode 204 directly below the optical waveguide 202. Therefore, the cladding of the optical waveguide 202 is not required.
【００１２】なお、ｘ板LiNbO3基板２０１と電極用基板
２０５との二枚の基板を用いたことにより、電極用基板
２０５が補強の役目を果たすので、ｘ板LiNbO3基板２０
１を充分薄くすることができ、速度整合を改善できる。
また、別の厚い基板を張り合わせて補強し、LiNbO3基板
の方を十分薄くする発明は特開平９−２１１４０２号公
報にも記載がある。[0012] Note that by using two substrates with the x plate LiNbO 3 substrate 201 and the electrode substrate 205, the electrode substrate 205 plays a role of reinforcing, x plate LiNbO 3 substrate 20
1 can be made sufficiently thin, and the speed matching can be improved.
An invention in which another thick substrate is bonded and reinforced to make the LiNbO 3 substrate sufficiently thinner is also described in JP-A-9-212402.
【００１３】このように、光導波路と電極とを別々の基
板に作製することで、ｘ板LiNbO3基板２０１の表面を削
ってリッジ型に加工する工程は必要なく、電極２０４の
加工工程も容易になる。As described above, since the optical waveguide and the electrode are formed on separate substrates, the step of shaving the surface of the x-plate LiNbO 3 substrate 201 to form a ridge is not required, and the processing step of the electrode 204 is easy. become.
【００１４】なお、歪みが少なく変調効率の良い状態で
光変調器を使用するためには、一般に直流電圧を電気信
号と同時に印加して使用する必要がある。In order to use an optical modulator with little distortion and good modulation efficiency, it is generally necessary to apply a DC voltage simultaneously with an electric signal and use it.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光導波
路と電極とを別々の基板に作製する発明をもってして
も、バッファ層１０３、２０３による悪影響は避けられ
ない。However, even with the invention in which the optical waveguide and the electrode are formed on separate substrates, the adverse effects of the buffer layers 103 and 203 cannot be avoided.
【００１６】すなわち、バッファ層１０３、２０３は絶
縁抵抗であるが、不純物等により劣化することがある。
絶縁抵抗が劣化すると、電荷が直流電圧によりバッファ
層１０３、２０３とLiNbO3基板１０１、２０１との界面
に次第に集まり、光導波路１０２、２０２の直流電界を
強める。これは、比較的短い時間に発生する直流電界の
変動で、負のＤＣドリフトと呼ばれて問題となってい
る。That is, although the buffer layers 103 and 203 have insulation resistance, they may be deteriorated by impurities or the like.
When the insulation resistance is deteriorated, electric charges are gradually collected at the interface between the buffer layers 103 and 203 and the LiNbO 3 substrates 101 and 201 by a DC voltage, and the DC electric field of the optical waveguides 102 and 202 is strengthened. This is a fluctuation of the DC electric field generated in a relatively short time, which is called a negative DC drift, and poses a problem.
【００１７】さらに、LiNbO3基板１０１、２０１と電極
１０４、２０４とがバッファ層１０３、２０３とを介し
て接合されているので、電気信号を印加した時に電極１
０４、２０４で発生した熱が、光導波路１０２、２０２
が形成されているLiNbO3基板１０１、２０１に伝わりや
すい。そのため、光導波路１０２、２０２が形成されて
いるLiNbO3基板１０１、２０１に熱で活性化された不要
な電荷が生じて、別のタイプのＤＣドリフトを引き起こ
す可能性もある。Further, since the LiNbO 3 substrates 101 and 201 and the electrodes 104 and 204 are joined via the buffer layers 103 and 203, the electrodes 1 and 2 are not connected when an electric signal is applied.
The heat generated in the optical waveguides 102 and 202
Are easily transmitted to the LiNbO 3 substrates 101 and 201 on which is formed. Therefore, unnecessary electric charges activated by heat are generated in the LiNbO 3 substrates 101 and 201 on which the optical waveguides 102 and 202 are formed, which may cause another type of DC drift.
【００１８】このように、バッファ層１０３、２０３に
用いられるSiO2により、直流電圧の効果が長時間に渡っ
て安定しないＤＣドリフトが発生する。ＤＣドリフトが
大きい場合には、頻繁に直流電圧を最適値の設定し直す
必要があり、光変調器を使用する場合には問題である。
光計測器のように、装置の安定性や信頼性を特に重視す
る分野では、よりＤＣドリフトの少ない光変調器が必要
である。As described above, due to the SiO 2 used for the buffer layers 103 and 203, a DC drift in which the effect of the DC voltage is not stable for a long time occurs. If the DC drift is large, it is necessary to frequently reset the DC voltage to an optimum value, which is a problem when using an optical modulator.
In fields where the stability and reliability of the device are particularly emphasized, such as optical measuring instruments, an optical modulator with less DC drift is required.
【００１９】そこで、本発明は、ＤＣドリフト特性が改
善された光変調器を提供することを課題とする。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical modulator having an improved DC drift characteristic.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光導波路が形成された第一基板と、電極が形成され
た第二基板と、第一基板と第二基板とを隔てる基板隔離
手段と、を備え、第一基板と第二基板との間に空隙を設
ける、ように構成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first substrate having an optical waveguide formed thereon, a second substrate having electrodes formed thereon, and a substrate separating the first substrate and the second substrate. And an isolation means, and a gap is provided between the first substrate and the second substrate.
【００２１】上記のように構成された光変調器によれ
ば、空隙の部分においては直流電圧の印加による電荷の
集中が起きないため、光導波路の直流電界の変動を防止
できる。しかも、空隙の部分は熱が伝導しにくいため、
電極の熱が光導波路に伝わりにくく、第一基板における
不要な電荷の発生を防止できる。よって、ＤＣドリフト
を防止でき、ＤＣドリフト特性が改善された光変調器を
提供できる。According to the optical modulator configured as described above, the concentration of electric charges due to the application of the DC voltage does not occur in the gap, so that the fluctuation of the DC electric field of the optical waveguide can be prevented. Moreover, heat is difficult to conduct in the voids,
The heat of the electrodes is not easily transmitted to the optical waveguide, and the generation of unnecessary charges on the first substrate can be prevented. Therefore, a DC drift can be prevented, and an optical modulator with improved DC drift characteristics can be provided.
【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明であって、電極に印加される電気信号に対する電
極の実効屈折率と、光導波路を伝搬する光に対する光導
波路の実効屈折率との差が所定の値以内になるように、
第一基板と第二基板との間隔が決められている、もので
ある。The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the effective refractive index of the electrode with respect to an electric signal applied to the electrode and the effective refractive index of the optical waveguide with respect to light propagating through the optical waveguide. So that the difference from the rate is within a predetermined value,
The distance between the first substrate and the second substrate is determined.
【００２３】差が所定の値以内になるということは、差
が無い、すなわち等しいことも含む。The fact that the difference is within a predetermined value includes that there is no difference, that is, the difference is equal.
【００２４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明であって、光導波路と電極とが対向す
る、ものである。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the optical waveguide and the electrode face each other.
【００２５】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか一項に記載の発明であって、空隙が基板隔
離手段によって封じられている、ものである。The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the gap is sealed by a substrate isolating means.
【００２６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明であって、空隙は真空である、ものである。A fifth aspect of the present invention is the invention according to the fourth aspect, wherein the gap is a vacuum.
【００２７】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の発明であって、空隙には窒素ガスが封入されている、
ものである。The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4, wherein nitrogen gas is sealed in the voids.
Things.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２９】第一の実施形態 第一の実施形態にかかる光変調器は、図１に示すよう
に、ｘ板LiNbO3基板１１、光導波路１２、接着剤１３、
電極１４、電極用基板１５、中空部１６、スペーサー材
１７を備える。First Embodiment As shown in FIG. 1, an optical modulator according to a first embodiment comprises an x-plate LiNbO 3 substrate 11, an optical waveguide 12, an adhesive 13,
An electrode 14, an electrode substrate 15, a hollow portion 16, and a spacer material 17 are provided.
【００３０】ｘ板LiNbO3基板１１は、第一基板に相当す
る。光導波路１２は、光が伝搬する通路である。光導波
路１２は、ｘ板LiNbO3基板１１の底面に、Ti（チタン）
を熱拡散して形成したものである。Tiが添加されたLiNb
O3とLiNbO3とは屈折率が異なるためTiが添加されたLiNb
O3が光導波路の役割を果たす。The x-plate LiNbO 3 substrate 11 corresponds to a first substrate. The optical waveguide 12 is a path through which light propagates. The optical waveguide 12 is provided on the bottom surface of the x-plate LiNbO 3 substrate 11 by Ti (titanium).
Is formed by heat diffusion. LiNb with Ti added
O 3 and LiNbO 3 have different refractive indices.
O 3 plays the role of an optical waveguide.
【００３１】電極１４は、光導波路１２を伝搬する光を
変調するための電気信号が伝搬する部分である。電極１
４は伝送線路として構成される。なお、ｘ板LiNbO3基板
１１の性質から、光導波路１２の真下には電極１４が配
置されない。電極用基板１５は、電極１４を支持するた
めの基板であり、第二基板に相当する。電極用基板１５
は、SiO2などで形成される。光導波路１２と電極１４と
が向かい合うように、電極用基板１５は配置される。The electrode 14 is a portion through which an electric signal for modulating light propagating through the optical waveguide 12 propagates. Electrode 1
4 is configured as a transmission line. Note that, due to the properties of the x-plate LiNbO 3 substrate 11, the electrode 14 is not disposed directly below the optical waveguide 12. The electrode substrate 15 is a substrate for supporting the electrode 14, and corresponds to a second substrate. Electrode substrate 15
Is formed of SiO 2 or the like. The electrode substrate 15 is arranged so that the optical waveguide 12 and the electrode 14 face each other.
【００３２】ｘ板LiNbO3基板１１と電極用基板１５とが
所定の間隔ｔを保つように、スペーサー材１７はｘ板Li
NbO3基板１１と電極用基板１５との間に配置される。ス
ペーサー材１７は円筒状又は球状のものであり、円筒を
寝かせた状態で配置する。スペーサー材１７は、接着剤
１３によりｘ板LiNbO3基板１１と電極用基板１５とに固
定される。スペーサー材１７および接着剤１３は第一基
板たるｘ板LiNbO3基板１１と第二基板たる電極用基板１
５とを隔てる基板隔離手段を構成する。The spacer material 17 is made of x-plate LiNbO 3 so that the x-plate LiNbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 15 maintain a predetermined interval t.
It is arranged between the NbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 15. The spacer member 17 is cylindrical or spherical, and is arranged in a state where the cylinder is laid down. The spacer material 17 is fixed to the x-plate LiNbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 15 by the adhesive 13. The spacer material 17 and the adhesive 13 are an x-plate LiNbO 3 substrate 11 as a first substrate and an electrode substrate 1 as a second substrate.
5 is formed as a substrate separating means.
【００３３】電極１４に印加される電気信号に対する電
極１４の実効屈折率と、光導波路１２を伝搬する光に対
する光導波路１２の実効屈折率との差が所定の値以内に
なるように、好ましくは等しくなるように、所定の間隔
ｔは設定されている。これにより、電極１４に印加され
る電気信号の伝搬速度と、光導波路１２を伝搬する光の
伝搬速度との差が所定の値以内あるいは等しくなる。す
なわち速度整合がとれる。なお、後述する中空部１６の
誘電率は接着剤よりも小さくできるため、所定の間隔ｔ
を調節することにより速度整合がとれる。The difference between the effective refractive index of the electrode 14 with respect to the electric signal applied to the electrode 14 and the effective refractive index of the optical waveguide 12 with respect to the light propagating through the optical waveguide 12 is preferably within a predetermined value. The predetermined interval t is set so as to be equal. Thereby, the difference between the propagation speed of the electric signal applied to the electrode 14 and the propagation speed of the light propagating through the optical waveguide 12 becomes equal to or less than a predetermined value. That is, speed matching can be achieved. Since the dielectric constant of the hollow portion 16 described later can be smaller than that of the adhesive, the predetermined interval t
By adjusting the speed, the speed can be matched.
【００３４】スペーサー材１７は、ｘ板LiNbO3基板１１
および電極用基板１５の周辺部に配置されており、ｘ板
LiNbO3基板１１および電極用基板１５の中央部分に中空
部１６が形成される。中空部１６は、スペーサー材１７
および接着剤１３により密封された空隙である。中空部
１６は真空にするか、あるいは窒素ガスなどの気体を封
入しておくことが好ましいが、空気が封入されていても
よい。The spacer material 17 is made of the x-plate LiNbO 3 substrate 11
And at the periphery of the electrode substrate 15,
A hollow portion 16 is formed at a central portion of the LiNbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 15. The hollow portion 16 is made of a spacer material 17
And a gap sealed by the adhesive 13. It is preferable that the hollow portion 16 be evacuated or sealed with a gas such as nitrogen gas, but air may be sealed.
【００３５】ここで、中空部１６には空気が封入されて
おり、電極用基板１５がSiO2で形成され、電極１４が５
０Ωのコプレーナ電極であるときの所定の間隔ｔとマイ
クロ波実効屈折率nmの関係を計算したものを図２に示
す。なお、マイクロ波実効屈折率nmが電極１４に印加さ
れる電気信号に対する電極１４の実効屈折率に相当す
る。nmがおよそ2.2であるときに完全に速度整合がとれ
る。このとき所定の間隔ｔは図２のグラフによればおよ
そ2μｍである。所定の間隔ｔがおよそ2μｍであるよう
にすることは、強誘電体の液晶ディスプレイの研究で使
用されたような直径2μｍのスペーサー材をスペーサー
材１７として使用すれば達成できる。Here, air is sealed in the hollow portion 16, the electrode substrate 15 is formed of SiO 2 ,
A material obtained by calculating the relationship between the predetermined distance t and the microwave effective index n m of the time which is coplanar electrodes of 0Ω shown in FIG. Incidentally, the microwave effective index n m corresponds to the effective refractive index of the electrode 14 to the electrical signal applied to the electrode 14. Complete speed matching is achieved when nm is approximately 2.2. At this time, the predetermined interval t is approximately 2 μm according to the graph of FIG. Making the predetermined interval t approximately 2 μm can be achieved by using a spacer material 17 having a diameter of 2 μm as used in research on ferroelectric liquid crystal displays as the spacer material 17.
【００３６】第一の実施形態によれば、中空部１６にお
いては直流電圧の印加による電荷の集中が起きないた
め、光導波路１２の直流電界の変動を防止できる。しか
も、中空部１６の部分は熱が伝導しにくいため、電極１
４の熱が光導波路１２に伝わりにくく、第一基板である
ｘ板LiNbO3基板１１における不要な電荷の発生を防止で
きる。よって、ＤＣドリフトを防止できる。According to the first embodiment, in the hollow portion 16, the charge does not concentrate due to the application of the DC voltage, so that the fluctuation of the DC electric field of the optical waveguide 12 can be prevented. Moreover, since heat is difficult to conduct in the hollow portion 16, the electrode 1
The heat of No. 4 is not easily transmitted to the optical waveguide 12, and the generation of unnecessary charges on the x-plate LiNbO 3 substrate 11 as the first substrate can be prevented. Therefore, DC drift can be prevented.
【００３７】しかも、ｘ板LiNbO3基板１１と電極用基板
１５との間隔ｔを調整することで、速度整合をとること
ができるため、速度整合をとるためにｘ板LiNbO3基板１
１を薄くする必要がなく、ひいては光変調器の機械的強
度の向上につながる。[0037] Moreover, by adjusting the distance t between the x plate LiNbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 15, it is possible to take a velocity matching, x plate LiNbO 3 substrate 1 in order to take velocity matching
It is not necessary to make 1 thinner, which leads to an improvement in the mechanical strength of the optical modulator.
【００３８】また、ｘ板LiNbO3基板１１と電極用基板１
５とを貼り合わせているため、光変調器の機械的強度が
向上する。さらに、電極１４は外部に露出しないため、
電極１４が保護される。Further, the x-plate LiNbO 3 substrate 11 and the electrode substrate 1
5 is bonded, the mechanical strength of the optical modulator is improved. Further, since the electrode 14 is not exposed to the outside,
The electrode 14 is protected.
【００３９】第二の実施形態 第二の実施形態は、第一の実施形態におけるｘ板LiNbO3
基板１１のかわりにｚ板LiNbO3基板３１を使用したもの
である。以下、第一の実施形態と同様な部分は第一の実
施形態と同一の番号を付して説明を省略する。Second Embodiment A second embodiment is an x-plate LiNbO 3 according to the first embodiment.
A z-plate LiNbO 3 substrate 31 is used instead of the substrate 11. Hereinafter, portions similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
【００４０】第二の実施形態にかかる光変調器を図３に
示す。ｚ板LiNbO3基板３１に光導波路１２が形成されて
いるため、電極１４は光導波路１２の真下に形成されな
ければならない。しかし、ｚ板LiNbO3基板３１と電極用
基板１５とが、スペーサー材１７および接着剤１３とに
より所定の間隔ｔだけ離れているので、接着剤によって
バッファ層を形成しなくてもよい。FIG. 3 shows an optical modulator according to the second embodiment. Since the optical waveguide 12 is formed on the z-plate LiNbO 3 substrate 31, the electrode 14 must be formed directly below the optical waveguide 12. However, since the z-plate LiNbO 3 substrate 31 and the electrode substrate 15 are separated by the predetermined distance t by the spacer material 17 and the adhesive 13, the buffer layer need not be formed by the adhesive.
【００４１】第三の実施形態 第三の実施形態は、第一の実施形態におけるスペーサー
材１７を、スペーサー層４７にしたものである。Third Embodiment In a third embodiment, the spacer material 17 in the first embodiment is replaced with a spacer layer 47.
【００４２】図４に示すように、スペーサ−としては、
SiO2膜であるスペーサー層４７を使用することもでき
る。As shown in FIG. 4, as the spacer,
It is also possible to use a spacer layer 47 which is an SiO 2 film.
【００４３】[0043]
【発明の効果】本発明によれば、空隙の部分においては
直流電圧の印加による電荷の集中が起きないため、光導
波路の直流電界の変動を防止できる。しかも、空隙の部
分は熱が伝導しにくいため、電極の熱が光導波路に伝わ
りにくく、第一基板における不要な電荷の発生を防止で
きる。よって、ＤＣドリフトを防止でき、ＤＣドリフト
特性が改善された光変調器を提供できる。According to the present invention, since the concentration of electric charges does not occur in the gap due to the application of the DC voltage, the fluctuation of the DC electric field of the optical waveguide can be prevented. In addition, since heat is hardly conducted in the gap, heat of the electrode is hardly transmitted to the optical waveguide, and generation of unnecessary charges on the first substrate can be prevented. Therefore, a DC drift can be prevented, and an optical modulator with improved DC drift characteristics can be provided.
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる光変調器の構
成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an optical modulator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】所定の間隔ｔとマイクロ波実効屈折率nmの関係
を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between the predetermined distance t and the microwave effective index n m.
【図３】本発明の第二の実施形態にかかる光変調器の構
成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical modulator according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第三の実施形態にかかる光変調器の構
成を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of an optical modulator according to a third embodiment of the present invention.
【図５】従来技術における速度整合を改善したLiNbO3光
変調器を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a LiNbO 3 optical modulator with improved speed matching in the prior art.
【図６】従来技術における速度整合および加工工程の困
難性を改善したLiNbO3光変調器を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a LiNbO 3 optical modulator in which the speed matching and the difficulty of the processing steps in the related art are improved.
１１ ｘ板LiNbO3基板 １２ 光導波路 １３ 接着剤 １４ 電極 １５ 電極用基板 １６ 中空部 １７ スペーサー材 ３１ ｚ板LiNbO3基板 ４７ スペーサー層Reference Signs List 11 x-plate LiNbO 3 substrate 12 optical waveguide 13 adhesive 14 electrode 15 electrode substrate 16 hollow portion 17 spacer material 31 z-plate LiNbO 3 substrate 47 spacer layer
Claims (6)
と、 を備え、 前記第一基板と前記第二基板との間に空隙を設ける、 光変調器。A first substrate on which an optical waveguide is formed; a second substrate on which electrodes are formed; and a substrate separating means for separating the first substrate and the second substrate. An optical modulator, wherein an air gap is provided between the light modulator and the second substrate.
記電極の実効屈折率と、前記光導波路を伝搬する光に対
する前記光導波路の実効屈折率との差が所定の値以内に
なるように、前記第一基板と前記第二基板との間隔が決
められている、請求項１に記載の光変調器。2. The method according to claim 1, wherein a difference between an effective refractive index of the electrode with respect to an electric signal applied to the electrode and an effective refractive index of the optical waveguide with respect to light propagating through the optical waveguide is within a predetermined value. The optical modulator according to claim 1, wherein a distance between the first substrate and the second substrate is determined.
求項１または２に記載の光変調器。3. The optical modulator according to claim 1, wherein said optical waveguide and said electrode face each other.
られている、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の
光変調器。4. The optical modulator according to claim 1, wherein said gap is sealed by said substrate isolating means.
光変調器。5. The optical modulator according to claim 4, wherein said gap is a vacuum.
請求項４に記載の光変調器。6. A nitrogen gas is sealed in the space.
The optical modulator according to claim 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238407A JP2002049016A (en) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Optical modulator |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000238407A JP2002049016A (en) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Optical modulator |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002049016A true JP2002049016A (en) | 2002-02-15 |
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ID=18730111
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| JP2000238407A Withdrawn JP2002049016A (en) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Optical modulator |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002049016A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012234223A (en) * | 2012-09-07 | 2012-11-29 | Ricoh Co Ltd | Electro-optical element |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000238407A patent/JP2002049016A/en not_active Withdrawn
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