JP2016194537A - Waveguide-type optical element - Google Patents

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市川　潤一郎
Junichiro Ichikawa
潤一郎 市川
勝利 近藤
Katsutoshi Kondo
勝利 近藤
利夫 片岡
Toshio Kataoka
利夫 片岡
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide-type optical element that effectively prevents crosstalk between control electrodes formed next to each other without damaging a base plate.SOLUTION: A waveguide-type optical element comprises: a base plate (100); a plurality of optical waveguides (108-114) formed on the surface of the base plate; a plurality of operation part electrodes (118a and 120a) for propagating an electric signal which controls an optical wave propagating through the optical waveguides; and a ground electrode (126s or the like) sandwiched between one of the operation part electrodes and another of the operation part electrodes along the surface of the base plate. The ground electrode is formed such that its structure changes periodically or non-periodically along the length direction of the operation part electrodes.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導波路型光素子に関し、特に、基板上に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御電極とを複数組備えた導波路型光素子に関する。   The present invention relates to a waveguide optical device, and more particularly to a waveguide optical device including a plurality of sets of optical waveguides formed on a substrate and control electrodes for controlling light waves propagating through the optical waveguides.

近年、光通信や光計測の分野においては、電気光学効果を有する基板上に光導波路を形成した光変調器などの導波路型光素子が多く用いられている。導波路型光素子は、一般に、上記光導波路と、当該光導波路内を伝搬する光波を制御するための制御電極を備える。   In recent years, in the fields of optical communication and optical measurement, waveguide-type optical elements such as an optical modulator in which an optical waveguide is formed on a substrate having an electro-optic effect are often used. A waveguide-type optical element generally includes the optical waveguide and a control electrode for controlling a light wave propagating through the optical waveguide.

このような導波路型光素子として、例えば強誘電体結晶であるニオブ酸リチウム（LiNbO3）（「ＬＮ」とも称する）を基板に用いたマッハツェンダ型光変調器が広く用いられている。マッハツェンダ型光変調器は、外部から光を導入するための入射導波路と、当該入射導波路により導入された光を２つの経路に分けて伝搬させるための分岐部と、分岐部の後段に分岐されたそれぞれの光を伝搬させる２本の並行導波路と、当該２本の並行導波路を伝搬した光を合波して外部へ出力するための出射導波路とにより構成されるマッハツェンダ型光導波路を備える。また、マッハツェンダ型光変調器は、電圧を印加することで、電気光学効果を利用して、上記並行導波路内を伝搬する光波の位相を変化させて制御するための制御電極を備える。当該制御電極は、一般に、上記並行導波路の上部又はその近傍に形成されたＲＦ（高周波）信号電極（以下、「ＲＦ電極」と称する）と、当該ＲＦ電極に離間して配置された接地電極とで構成されている。 As such a waveguide type optical element, for example, a Mach-Zehnder type optical modulator using a ferroelectric crystal lithium niobate (LiNbO 3 ) (also referred to as “LN”) as a substrate is widely used. The Mach-Zehnder type optical modulator includes an incident waveguide for introducing light from the outside, a branching unit for propagating the light introduced by the incident waveguide in two paths, and a branching unit after the branching unit. Mach-Zehnder type optical waveguide composed of two parallel waveguides for propagating each of the generated light and an output waveguide for combining the light propagated through the two parallel waveguides and outputting them to the outside Is provided. In addition, the Mach-Zehnder optical modulator includes a control electrode for applying a voltage to change the phase of the light wave propagating in the parallel waveguide using the electro-optic effect. The control electrode generally includes an RF (high frequency) signal electrode (hereinafter referred to as an “RF electrode”) formed on or near the parallel waveguide, and a ground electrode spaced apart from the RF electrode. It consists of and.

ところで、近年、光通信分野では、大容量高速光伝送のニーズに応えるべく、位相変調を用いた多値変調方式が検討され、一部商用化している。例えば、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調、Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（直角位相振幅変調、Quadrature Amplitude Modulation）と称される光変調方式では、複数のマッハツェンダ型光変調器で構成されるネスト型光変調器が用いられている。   Incidentally, in recent years, in the field of optical communication, in order to meet the needs for large-capacity high-speed optical transmission, a multi-level modulation method using phase modulation has been studied and partially commercialized. For example, in an optical modulation system called QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), a nested type light composed of a plurality of Mach-Zehnder optical modulators is used. A modulator is used.

このようなネスト型光変調器のサイズを小さくするための方法としては、複数のマッハツェンダ型光変調器を同一基板上に集積することが考えられる。しかしながら、同一基板上において、複数のマッハツェンダ型光変調器が近接すると、マッハツェンダ型光変調器の制御電極が互いに近接することとなり、隣接するマッハツェンダ型光変調器の制御電極間において電気信号同士のクロストーク（漏話）が生じやすくなる。広帯域光変調器における電極構造としては、ＣＰＷ（Coplanar Waveguide）が用いられることが一般的である。しかしニオブ酸リチウムなどのような高誘電率材料を基板に用いて広帯域動作を実現するためには、信号電極（センターストリップライン）とその両側の接地電極の間隔を広くし、光と制御電気信号の速度を合わせる必要がある。そのようなＣＰＷでは、信号電極（センターストリップライン）と接地電極との電磁界の結合(閉じ込め)が弱く、電磁界がＣＰＷ上方の空間やＣＰＷ下部の基板に大きく浸みだしているため、隣接する信号電極間でクロストークが特に発生しやすい。ＣＰＷの上方の空間も基板も導体で仕切る等の構造を採らない限り、クロストークを完全に抑えることはできない。また、クロストークの大きさは電気信号の周波数に依存し、特定の周波数で顕著となりやすい。   As a method for reducing the size of such a nested optical modulator, it is conceivable to integrate a plurality of Mach-Zehnder optical modulators on the same substrate. However, when a plurality of Mach-Zehnder optical modulators are close to each other on the same substrate, the control electrodes of the Mach-Zehnder optical modulators are close to each other, and the electrical signals cross between the control electrodes of adjacent Mach-Zehnder optical modulators. Talk (crosstalk) is likely to occur. As an electrode structure in the broadband optical modulator, CPW (Coplanar Waveguide) is generally used. However, in order to realize a broadband operation using a high dielectric constant material such as lithium niobate for the substrate, the distance between the signal electrode (center strip line) and the ground electrode on both sides thereof is increased, and the light and control electric signal It is necessary to adjust the speed. In such a CPW, the coupling (confinement) of the electromagnetic field between the signal electrode (center strip line) and the ground electrode is weak, and the electromagnetic field is soaked in the space above the CPW and the substrate below the CPW. Crosstalk is particularly likely to occur between signal electrodes. Unless the space above the CPW and the substrate are partitioned by a conductor, the crosstalk cannot be suppressed completely. Moreover, the magnitude of the crosstalk depends on the frequency of the electric signal, and tends to be prominent at a specific frequency.

そのようなクロストークを防止する技術として、例えば隣接する２つのマッハツェンダ型光変調器の間に形成されたグランド電極上にボンディングワイヤを、連続するブリッジ状の形状に立てて設けることで、当該隣接する光変調器間に設けられた上記グランド電極の高さを等価的に高くする、構成が知られている（特許文献１）。このような構成の光変調器では、上記のようにグランド電極の高さを等価的に高くすることにより、隣接する一方の光変調器の制御電極から生ずる放射電界に対し他方の光変調器の制御電極をシールドして、これら隣接する２つの光変調器の制御電極間のクロストークを防止する。   As a technique for preventing such crosstalk, for example, a bonding wire is provided on a ground electrode formed between two adjacent Mach-Zehnder optical modulators in a continuous bridge shape so that the adjacent A configuration is known in which the height of the ground electrode provided between the optical modulators is equivalently increased (Patent Document 1). In the optical modulator having such a configuration, by making the height of the ground electrode equivalently high as described above, the other optical modulator has an electric field generated from the control electrode of one adjacent optical modulator. The control electrode is shielded to prevent crosstalk between the control electrodes of these two adjacent light modulators.

しかしながら、上記従来の技術では、グランド電極上に多数のワイヤボンディングを施した場合、光変調器が形成されている基板に歪や割れを生じさせやすい。特に、制御電極を伝搬する高周波信号の伝搬速度と光導波路内を伝搬する光の速度とを一致させて変調帯域を広帯域化するため、基板厚さを１０μｍ程度まで薄くして（薄板化して）用いる場合には、上記ボンディングによる基板の歪や割れにより、製造歩留りは大きく低下し得る。   However, in the above conventional technique, when a large number of wire bondings are performed on the ground electrode, the substrate on which the optical modulator is formed is likely to be distorted or cracked. In particular, in order to increase the modulation band by matching the propagation speed of the high-frequency signal propagating through the control electrode with the speed of light propagating through the optical waveguide, the substrate thickness is reduced to about 10 μm (thinned). When used, the manufacturing yield can be greatly reduced due to distortion and cracking of the substrate due to the bonding.

特開２０１２−１６３８４０号公報JP 2012-163840 A

本発明が解決しようとする課題は、導波路型光素子において、薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることなく、隣接して形成された制御電極間のクロストークを効果的に防止し得る構成の導波路型光素子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that, even when a thin substrate is used in a waveguide type optical element, crosstalk between adjacent control electrodes is effective without causing damage to the substrate. It is an object of the present invention to provide a waveguide-type optical element having a configuration that can be prevented.

本発明の一の態様は、基板と、前記基板の表面に形成された複数の光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号が伝搬する複数の作用部電極と、前記基板の表面に沿って形成され一の前記作用部電極と他の一の前記作用部電極とに挟まれた第１のグランド電極と、を備える導波路型光素子であり、前記第１のグランド電極は、前記作用部電極の長さ方向に沿って周期的又は非周期的にその構造が変化するよう形成されている。
本発明の他の態様によると、前記構造の変化は、前記第１のグランド電極の、前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面に、前記作用部電極の長さ方向に沿ってそれぞれ設けられた周期的な又は非周期的な凹凸形状である。
本発明の他の態様によると、前記凹凸形状は、波型形状である。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面にそれぞれ設けられた前記凹凸形状である前記波型形状は、互いに、同一の周期、同一の振幅、同一の位相を持つように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第２のグランド電極と、前記他の一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第３のグランド電極と、を備え、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状であり、前記第３のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第１のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記他の一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状である。
本発明の他の態様によると、前記構造の変化は、前記作用部電極の長さ方向に沿って前記第１のグランド電極に周期的に配置された複数の矩形中空部である。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランド電極は、前記一の作用部電極に対向する部分と、前記他の一の作用部電極に対向する部分とに分割されており、前記構造の変化は、前記一の作用部電極に対向する部分と前記他の一の作用部電極に対向する部分の、互いに対向する面のそれぞれに、前記作用部電極の長さ方向に沿って設けられた周期的又は非周期的な凹凸形状である。 One aspect of the present invention includes a substrate, a plurality of optical waveguides formed on a surface of the substrate, a plurality of action part electrodes through which an electric signal for controlling a light wave propagating through the optical waveguide propagates, A waveguide-type optical element including a first ground electrode formed along one surface and sandwiched between one working part electrode and the other working part electrode, wherein the first ground electrode is The structure is formed so that its structure changes periodically or aperiodically along the length direction of the working part electrode.
According to another aspect of the present invention, the change in the structure causes the action of the first ground electrode on the surface facing the one action part electrode and the face facing the other action part electrode. It is a periodic or non-periodic uneven shape provided along the length direction of the partial electrodes.
According to another aspect of the invention, the irregular shape is a corrugated shape.
According to another aspect of the present invention, the first ground electrode has the concavo-convex shape provided on the surface facing the one action part electrode and the face facing the other action part electrode, respectively. The corrugated shapes are formed so as to have the same period, the same amplitude, and the same phase.
According to another aspect of the present invention, the second ground electrode provided on the side facing the first ground electrode with the one action part electrode interposed therebetween, and the other one action part electrode sandwiched. A third ground electrode provided on a side facing the first ground electrode, and a shape of a surface of the second ground electrode facing the one action part electrode is the second ground electrode. The other working part electrode of the third ground electrode is symmetrical with respect to the shape of the surface of the electrode facing the one working part electrode along the length direction of the one working part electrode. The surface of the first ground electrode is symmetrical with respect to the shape of the surface of the first ground electrode facing the other working part electrode along the length direction of the other working part electrode. is there.
According to another aspect of the present invention, the structural change is a plurality of rectangular hollow portions periodically disposed on the first ground electrode along the length direction of the working portion electrode.
According to another aspect of the present invention, the first ground electrode is divided into a part facing the one action part electrode and a part facing the other action part electrode, and the structure Is provided along the length direction of the action part electrode on each of the opposing faces of the part facing the one action part electrode and the part facing the other action part electrode. A periodic or aperiodic uneven shape.

本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the waveguide type optical element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す導波路型光素子のＡＡ矢視断面の斜視図である。It is a perspective view of the AA arrow cross section of the waveguide type optical element shown in FIG. 本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the waveguide type optical element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the waveguide type optical element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the waveguide type optical element which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図５に示す導波路型光素子のＢＢ矢視断面の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a cross section taken along line BB of the waveguide type optical element shown in FIG. 5.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、導波路型光素子において、光導波路を伝搬する光波を制御する２つの制御電極（例えば、高周波（ＲＦ）電極）の作用部（当該制御電極が光導波路に作用する部分）によって挟まれたグランド電極（中間ＧＮＤ電極）に、これら作用部の長さ方向に沿って周期的又は非周期的な構造変化（側面の形状変化、中空部分等）を設けることにより、作用部を伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部と中間ＧＮＤ電極との間の電磁的結合を局所的に乱すことにより、及び又は各作用部を伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極の各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合を局所的に乱すことにより、上記２つの作用部をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制するものである。また作用部の長手方向の場所によって、クロストークが発生しやすい周波数が異なるため、特定の周波数においてクロストークが顕著に発生することはなくなる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
According to the present invention, in a waveguide-type optical element, sandwiched between two control electrodes (for example, radio frequency (RF) electrodes) that control light waves propagating through an optical waveguide (the portion where the control electrode acts on the optical waveguide). Propagating the action part by providing a periodic or non-periodic structural change (a shape change of the side surface, a hollow part, etc.) along the length direction of these action parts in the ground electrode (intermediate GND electrode) By locally disturbing the electromagnetic coupling between each action part along the length direction and the intermediate GND electrode at the frequency of the high-frequency signal, and / or by the high-frequency signal propagating through each action part, the intermediate GND electrode Prevents or suppresses crosstalk between high-frequency signals propagating through the two action parts by locally disturbing electromagnetic coupling between the edge parts of potential fluctuations occurring at each side edge. Is shall. Further, since the frequency at which crosstalk is likely to occur differs depending on the position in the longitudinal direction of the action portion, crosstalk does not occur significantly at a specific frequency.

〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第１の実施形態における、中間ＧＮＤ電極の上記構造変化は、当該中間ＧＮＤ電極の側面に設けられた周期的な波型の凹凸である。 [First Embodiment]
First, the waveguide type optical device according to the first embodiment of the present invention will be described. The structural change of the intermediate GND electrode in the first embodiment is a periodic corrugated unevenness provided on the side surface of the intermediate GND electrode.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
導波路型光素子１０は、例えばＱＰＳＫ光変調器（９０°位相シフト用電極は不図示）であり、ＬＮ基板１００上に形成された２つのＭＺ導波路１０２、１０４で構成されるネスト型ＭＺ導波路１０６により構成されている。ＭＺ導波路１０２及び１０４は、それぞれ並行導波路１０８、１１０及び１１２、１１４を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a waveguide type optical element according to the first embodiment of the present invention.
The waveguide type optical element 10 is, for example, a QPSK optical modulator (a 90 ° phase shift electrode is not shown), and is a nested type MZ composed of two MZ waveguides 102 and 104 formed on the LN substrate 100. A waveguide 106 is used. The MZ waveguides 102 and 104 include parallel waveguides 108, 110 and 112, 114, respectively.

ＬＮ基板１００上には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）あるいはそれらを含む合金等の導電性の高い金属から成る制御電極である高周波（ＲＦ）電極１１８、１２０が形成され、当該ＲＦ電極１１８、１２０をそれぞれ基板面方向に沿って挟むようにグランド（ＧＮＤ）電極１２２、１２４、１２６が形成されている。これにより、ＲＦ電極１１８は、ＧＮＤ電極１２２、１２４に挟まれて一のＣＰＷ（Coplanar Waveguide）電極を構成し、ＲＦ電極１２０は、ＧＮＤ電極１２４、１２６に挟まれて他のＣＰＷ電極を構成する。   On the LN substrate 100, radio frequency (RF) electrodes 118 and 120, which are control electrodes made of highly conductive metal such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), or an alloy containing them, are formed. The ground (GND) electrodes 122, 124, 126 are formed so as to sandwich the RF electrodes 118, 120 along the substrate surface direction, respectively. Thus, the RF electrode 118 is sandwiched between GND electrodes 122 and 124 to form one CPW (Coplanar Waveguide) electrode, and the RF electrode 120 is sandwiched between GND electrodes 124 and 126 to form another CPW electrode. .

ここで、ネスト型ＭＺ導波路１０６は、例えば基板１００に金属チタン（Ｔｉ）を熱拡散する方法等、既知の種々の方法を用いて作製することができる。また、基板１００は、例えばＸカットのＬＮ基板であり、したがって、印加電界に対して最大の屈折率変化を得るべく、並行導波路１０８〜１１４内において基板１００の基板面に平行に電界が印加されるよう、ＲＦ電極１１８、１２０がそれぞれ並行導波路１０８、１１０の間及び並行導波路１１２、１１４の間に形成されており、且つ、ＲＦ電極１１８とＧＮＤ電極１２２及び１２４との間に並行導波路１０８、１１０が、ＲＦ電極１２０とＧＮＤ電極１２４及び１２６との間に並行導波路１１２、１１４が配されるように、ＧＮＤ電極１２２、１２４、１２６が配されている。   Here, the nested MZ waveguide 106 can be manufactured using various known methods such as a method of thermally diffusing metal titanium (Ti) on the substrate 100. The substrate 100 is, for example, an X-cut LN substrate. Therefore, an electric field is applied parallel to the substrate surface of the substrate 100 in the parallel waveguides 108 to 114 in order to obtain the maximum refractive index change with respect to the applied electric field. The RF electrodes 118 and 120 are formed between the parallel waveguides 108 and 110 and between the parallel waveguides 112 and 114, respectively, and between the RF electrode 118 and the GND electrodes 122 and 124, respectively. The GND electrodes 122, 124, and 126 are arranged so that the waveguides 108 and 110 are arranged with the parallel waveguides 112 and 114 between the RF electrode 120 and the GND electrodes 124 and 126.

ＲＦ電極１１８は、並行導波路１０８、１１０に沿って略平行に形成された作用部１１８ａ（斜線部）を有し、同様に、ＲＦ電極１２０は、並行導波路１１２、１１４に沿って略平行に形成された作用部１２０ａ（斜線部）を有する。   The RF electrode 118 has an action portion 118a (shaded portion) formed substantially parallel along the parallel waveguides 108 and 110. Similarly, the RF electrode 120 is substantially parallel along the parallel waveguides 112 and 114. It has the action part 120a (shaded part) formed in this.

また、ＲＦ電極１１８の作用部１１８ａの図示右側端部１１８ａＲは、基板１００端部まで延在し、当該端部部分が信号出力端１１８ｃを構成する。当該信号出力端１１８ｃは、基板１００の外部に設けられた終端抵抗（不図示）に接続されており、これにより、ＲＦ電極１１８の信号入力端１１８ｂから入力された高周波信号は、作用部１１８ａを通り、信号出力端１１８ｃから上記終端抵抗に至って無反射終端される。   Further, the right end portion 118aR in the figure of the action portion 118a of the RF electrode 118 extends to the end portion of the substrate 100, and the end portion constitutes the signal output end 118c. The signal output end 118c is connected to a termination resistor (not shown) provided outside the substrate 100, so that a high-frequency signal input from the signal input end 118b of the RF electrode 118 passes through the action portion 118a. As a result, the signal output terminal 118c reaches the terminal resistor and is terminated without reflection.

同様に、ＲＦ電極１２０の作用部１２０ａの図示右側端部１２０ａＲは、基板１００端部まで延在し、当該端部部分が信号出力端１２０ｃを構成する。当該信号出力端１２０ｃは、基板１００の外部に設けられた終端抵抗（不図示）に接続されており、これにより、ＲＦ電極１２０の信号入力端１２０ｂから入力された高周波信号は、作用部１２０ａを通って信号出力端１２０ｃから上記終端抵抗に至って無反射終端される。   Similarly, the illustrated right end portion 120aR of the action portion 120a of the RF electrode 120 extends to the end portion of the substrate 100, and the end portion constitutes the signal output end 120c. The signal output terminal 120c is connected to a termination resistor (not shown) provided outside the substrate 100, so that a high-frequency signal input from the signal input terminal 120b of the RF electrode 120 passes through the action part 120a. Through the signal output terminal 120c, the terminal resistor is reached and the reflection-free termination is performed.

本実施形態の導波路型光素子１０では、ＲＦ電極１１８、１２０を伝搬する高周波信号の伝搬速度と並行導波路１０８〜１１４を伝搬する光波の伝搬速度を整合しつつ、ＲＦ電極１１８、１２０の導体損失を低減すべく、ＲＦ電極１１８、１２０の厚さを、上記伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さに加えて、導体損失の低減のための所定の厚さを加えた厚さとしている。これに対応し、ＧＮＤ電極１２２〜１２６を、それぞれ、上記伝搬速度整合の制約から決定される厚さの層（下部ＧＮＤ層）１２２ａ、１２４ａ、１２６ａと、当該下部ＧＮＤ層１２２ａ、１２４ａ、１２６ａの上の一部分に形成された上記導体損失を低減するための所定の厚さの層（上部ＧＮＤ層）１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂと、で構成される２段構成の電極としている。   In the waveguide type optical device 10 of the present embodiment, the propagation speed of the high-frequency signal propagating through the RF electrodes 118 and 120 is matched with the propagation speed of the light wave propagating through the parallel waveguides 108 to 114, while the RF electrodes 118 and 120. In order to reduce the conductor loss, the thickness of the RF electrodes 118 and 120 is added to the electrode thickness determined from the above-mentioned propagation velocity matching constraint, and a predetermined thickness for reducing the conductor loss is added. It is said. Corresponding to this, the GND electrodes 122 to 126 are respectively connected to layers (lower GND layers) 122a, 124a, 126a having thicknesses determined from the above-described restrictions on propagation velocity matching and the lower GND layers 122a, 124a, 126a. A two-stage electrode composed of layers (upper GND layers) 122b, 124b, 126b having a predetermined thickness for reducing the conductor loss formed in a part of the upper electrode is formed.

上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ、から作用部１１８ａ、１２０ａまでの距離は、一般に、下部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂから作用部１１８ａ、１２０ａまでの距離よりも大きく設定される（例えば、特開平８−１２２７２２号公報参照）。   The distances from the upper GND layers 122b, 124b, 126b to the action portions 118a, 120a are generally set to be larger than the distances from the lower GND layers 122b, 124b, 126b to the action portions 118a, 120a (see, for example, 8-127222).

特に、本実施形態の導波路型光素子１０は、ＧＮＤ電極１２６のうち作用部１１８ａと１２０ａとに挟まれた部分１２６ｓ（図１において点線で示された部分。以下、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓという）の上部ＧＮＤ層１２６ｂが、平面視において波型形状を呈するように形成されている。また、上部ＧＮＤ層１２６ｂは、作用部１１８ａ、１２０の長さ方向に沿って当該作用部１１８ａ及び１２０ａと当該上部ＧＮＤ層１２６ｂとの間の距離をそれぞれ平均化した値（平均距離）が、互いに等しくなるように形成されている。なお、図１においては、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓ以外のＧＮＤ電極１２６においても、上部ＧＮＤ層１２６ｂが同様の波型形状を呈しているが、二つの作用部１１８ａ、１２０ａを伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制する目的においては、上記波型形状は、少なくとも作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおける上部ＧＮＤ層１２６ｂの形状が波形形状を呈していればよい。   In particular, the waveguide type optical element 10 of the present embodiment includes a portion 126s sandwiched between the action portions 118a and 120a (a portion indicated by a dotted line in FIG. 1) of the GND electrode 126. Hereinafter, referred to as an intermediate GND electrode portion 126s. ) Upper GND layer 126b is formed to have a wave shape in plan view. Further, the upper GND layer 126b has values (average distances) obtained by averaging the distances between the action portions 118a and 120a and the upper GND layer 126b along the length direction of the action portions 118a and 120, respectively. It is formed to be equal. In FIG. 1, the GND electrode 126 other than the intermediate GND electrode portion 126s also has the same wave shape in the upper GND layer 126b, but between the high-frequency signals propagating through the two action portions 118a and 120a. For the purpose of preventing or suppressing crosstalk, it is sufficient that the wave shape is such that the shape of the upper GND layer 126b in the intermediate GND electrode portion 126s sandwiched between at least the action portions 118a and 120a has a waveform shape.

図２は、図１に示す導波路型光素子１０のＡＡ矢視断面の斜視図であり、ＡＡ断面と共に当該ＡＡ断面に繋がる基板１００の上面の一部が示されている。上述のように、ＲＦ電極１１８、１２０（より詳細には、それらの作用部１１８ａ、１２０ａ）が、伝搬速度整合の制約から決定される厚さに対し、導体損失の低減のための所定の厚さを加えた厚さで形成されており、ＧＮＤ電極１２２は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２２ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２２ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部電極層１２２ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっている。   FIG. 2 is a perspective view of the cross section taken along the line AA of the waveguide type optical element 10 shown in FIG. 1 and shows a part of the upper surface of the substrate 100 connected to the AA cross section along with the AA cross section. As described above, the RF electrodes 118, 120 (more specifically, their working portions 118a, 120a) have a predetermined thickness for conductor loss reduction relative to the thickness determined from propagation velocity matching constraints. The GND electrode 122 includes a portion of only the lower GND layer 122a having an electrode thickness determined from propagation speed matching restrictions, and conductor loss on the lower GND layer 122a. This is a two-stage electrode composed of a portion where the upper electrode layer 122b having a predetermined thickness for reduction is formed.

同様に、ＧＮＤ電極１２４は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２４ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２４ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部ＧＮＤ層１２４ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっており、ＧＮＤ電極１２６は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２６ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２６ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部ＧＮＤ層１２６ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっている。   Similarly, the GND electrode 124 has only a lower GND layer 124a having an electrode thickness determined from propagation speed matching restrictions, and a predetermined thickness for reducing conductor loss on the lower GND layer 124a. It is a two-stage electrode composed of a portion in which the upper GND layer 124b is formed, and the GND electrode 126 is a portion of only the lower GND layer 126a having an electrode thickness determined from propagation velocity matching restrictions. And a portion in which an upper GND layer 126b having a predetermined thickness for reducing conductor loss is formed on the lower GND layer 126a.

上記の構成を有する導波路型光素子１０は、隣接する２つのマッハツェンダ型光導波路１０２、１０４をそれぞれ制御するＲＦ電極１１８、１２０の作用部１１８ａ、１２０ａによって挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおける上部ＧＮＤ層１２６ｂの両側面に、これら作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的な波型の凹凸が設けられているため、作用部１１８ａ、１２０ａを伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部１１８ａ、１２０ａと中間ＧＮＤ電極部１２６ｓとの間の電磁的結合が局所的に乱されることとなり、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。   The waveguide type optical element 10 having the above-described configuration is an upper part of the intermediate GND electrode part 126s sandwiched between the action parts 118a and 120a of the RF electrodes 118 and 120 that respectively control two adjacent Mach-Zehnder type optical waveguides 102 and 104. Since both side surfaces of the GND layer 126b are provided with periodic corrugated irregularities along the length direction of the action portions 118a and 120a, the above-mentioned frequency at the frequency of the high-frequency signal propagating through the action portions 118a and 120a. Electromagnetic coupling between the action portions 118a and 120a and the intermediate GND electrode portion 126s along the length direction is locally disturbed, and crosstalk between high-frequency signals propagating through the action portions 118a and 120a, respectively. Is prevented or suppressed. In addition, since the effect of preventing or suppressing the crosstalk is brought about only by the structure of the GND electrode in the intermediate GND electrode portion 126 s without involving many wire bonding and substrate processing with respect to the substrate 100, for example, to a thickness of about 10 μm. Even when a thinned substrate is used, the substrate is not damaged.

なお、本実施形態では、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓの上部ＧＮＤ層１２６ｂは、その平面視が波型形状として構成されている。すなわち、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１１８ａ側の側面、及び上部ＧＮＤ層１２６ｂの１２０ａ側の側面の両側面に、同じ周期、同じ位相、及び同じ振幅を持つ波型形状の凹凸が形成されている。尚、本発明は、これに限らず、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓの上部ＧＮＤ層１２６ｂの各側面に、互いに異なる周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を設ける構成としても、上記と同様に、作用部１１８ａ、１２０ａ間における高周波信号のクロストークの、防止又は抑制の効果を得ることができる。例えば、上記凹凸は、各側面において、同一又は互いに異なるランダムな周期、及び又はランダムな振幅を持ち、及び又は同じ位相又は互いに異なる位相を持つ波型の凹凸として形成されるものとすることができる。また、波型形状に代えて、方形の凹凸等とすることもできる。   In the present embodiment, the upper GND layer 126b of the intermediate GND electrode portion 126s sandwiched between the action portions 118a and 120a is configured in a wave shape in plan view. That is, corrugated irregularities having the same period, the same phase, and the same amplitude are formed on the side surface of the upper GND layer 126b on the action portion 118a side and the both side surfaces of the upper GND layer 126b on the 120a side surface. . The present invention is not limited to this, and the same configuration as described above may be adopted in which irregularities of arbitrary shapes that are different from each other are formed on the respective sides of the upper GND layer 126b of the intermediate GND electrode portion 126s. Thus, the effect of preventing or suppressing the crosstalk of the high-frequency signal between the action portions 118a and 120a can be obtained. For example, the concavo-convex portions may be formed as wave-shaped concavo-convex portions having the same or different random periods and / or random amplitudes and / or having the same phase or different phases on each side surface. . Moreover, it can replace with a waveform shape and can also be set as a square unevenness | corrugation.

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。
上述した第１の実施形態では、図１に示すように、上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂについては波型の平面視形状を有さず、それらのエッジは作用部１１８ａ、１２０ａに沿って直線で構成されている。この場合、例えば作用部１１８ａと共にＣＰＷ電極を構成するＧＮＤ電極１２２、１２６は、ＣＰＷ電極の中心導体を為す作用部１１８ａを挟んだ対称性が局所的に崩れることとなり、作用部１１８ａを伝搬する高周波信号のＣＰＷモードが局所的に崩れる結果となり得る（作用部１２０ａについても同様である）。以下に示す第２の実施形態の導波路型光素子は、上述したようなＣＰＷモードの局所的な崩れを回避しつつ、第１の実施形態と同様に、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制するものである。 [Second Embodiment]
Next, a waveguide type optical element according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the upper GND layers 122b and 124b do not have a corrugated plan view shape, and their edges are configured with straight lines along the action portions 118a and 120a. Has been. In this case, for example, the GND electrodes 122 and 126 that constitute the CPW electrode together with the action part 118a locally break the symmetry with respect to the action part 118a that forms the central conductor of the CPW electrode, and the high frequency that propagates through the action part 118a. The CPW mode of the signal may be locally broken (the same applies to the action unit 120a). The waveguide type optical element of the second embodiment described below propagates through the action portions 118a and 120a, respectively, as in the first embodiment, while avoiding the local collapse of the CPW mode as described above. This prevents or suppresses crosstalk between high-frequency signals.

図３は、本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図３において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a waveguide type optical element according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description in FIG.

本導波路型光素子３０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂを備えるＧＮＤ電極１２２、１２４に代えて、上部ＧＮＤ層３２２ｂ、３２４ｂを備えるＧＮＤ電極３２２、３２４を備える。上部ＧＮＤ層３２２ｂの作用部１１８ａに隣接する面の形状は、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１１８ａに隣接する面の形状と、作用部１１８ａの長手方向に対して対称な形状に形成されている。また上部ＧＮＤ層３２４ｂの作用部１２０ａに隣接する面の形状は、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１２０ａに隣接する面の形状と、作用部１２０ａの長手方向に対して対称な形状に形成されている。   The waveguide type optical element 30 has the same configuration as the waveguide type optical element 10 according to the first embodiment, but instead of the GND electrodes 122 and 124 including the upper GND layers 122b and 124b, an upper GND layer is provided. GND electrodes 322 and 324 including 322b and 324b are provided. The shape of the surface adjacent to the action portion 118a of the upper GND layer 322b is formed in a shape symmetrical to the shape of the surface adjacent to the action portion 118a of the upper GND layer 126b with respect to the longitudinal direction of the action portion 118a. Further, the shape of the surface of the upper GND layer 324b adjacent to the action portion 120a is symmetric with respect to the shape of the surface of the upper GND layer 126b adjacent to the action portion 120a and the longitudinal direction of the action portion 120a. .

上記の構成を有する導波路型光素子３０は、ＣＰＷ電極の中心導体を為す作用部１１８ａ、１２０ａから見た各ＧＮＤ電極１２６、３２２、３２４のエッジ部の形状が、当該作用部１１８ａ、１２０ａを挟んで対称である。このため作用部１１８ａ、１２０の長さ方向にそった任意の局所部においても作用部１１８ａ、１２０ａを挟んだ各ＧＮＤ電極１２６、３２２、３２４の対称性は崩れず、ＣＰＷモードの局所的な崩れが防止される。   In the waveguide type optical element 30 having the above-described configuration, the shape of the edge portion of each GND electrode 126, 322, 324 as viewed from the action portions 118a, 120a that form the central conductor of the CPW electrode is different from the action portions 118a, 120a. It is symmetrical on both sides. Therefore, the symmetry of the GND electrodes 126, 322, and 324 sandwiching the action portions 118a and 120a is not broken even in any local portion along the length direction of the action portions 118a and 120, and the CPW mode is locally broken. Is prevented.

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第３の実施形態における、ＲＦ電極作用部の長さ方向に沿った中間ＧＮＤ電極部の構造変化は、当該中間ＧＮＤ電極部の上部ＧＮＤ層に上記長さ方向に沿って周期的に設けられた多数の矩形中空部（平面視が梯子状の構造変化）である。 [Third Embodiment]
Next, a waveguide type optical element according to the third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the structural change of the intermediate GND electrode portion along the length direction of the RF electrode action portion is periodically provided along the length direction in the upper GND layer of the intermediate GND electrode portion. There are a number of rectangular hollow parts (ladder-like structural change in plan view).

図４は、本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図４において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a waveguide type optical element according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description in FIG.

本導波路型光素子４０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、ＧＮＤ電極１２６に代えて、ＧＮＤ電極４２６を有する。当該ＧＮＤ電極４２６は、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部４２６ｓに設けられた上部ＧＮＤ層４２６ｂが梯子状の平面視形状を有する。すなわち、上部ＧＮＤ層４２６ｂに、作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的に配された矩形の中空部分を有する。   The waveguide optical element 40 has the same configuration as that of the waveguide optical element 10 according to the first embodiment, but includes a GND electrode 426 instead of the GND electrode 126. In the GND electrode 426, an upper GND layer 426b provided in an intermediate GND electrode part 426s sandwiched between the action parts 118a and 120a has a ladder-like plan view shape. In other words, the upper GND layer 426b has rectangular hollow portions periodically arranged along the length direction of the action portions 118a and 120a.

これにより、導波路型光素子４０では、作用部１１８ａ，１２０ａを伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極部４２６ｓの上部ＧＮＤ層４２６ｂの各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合が、当該上部ＧＮＤ層４２６ｂに設けられた周期的な中空部分により局所的に乱される結果、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様に、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部４２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。   As a result, in the waveguide type optical element 40, the electromagnetic fluctuation between the edge portions of the potential fluctuation generated at each side edge of the upper GND layer 426b of the intermediate GND electrode portion 426s by the high frequency signal propagating through the action portions 118a and 120a. The coupling is locally disturbed by the periodic hollow portion provided in the upper GND layer 426b. As a result, crosstalk between high-frequency signals propagating through the action portions 118a and 120 is prevented or suppressed. Further, similar to the waveguide type optical element 10 according to the first embodiment, the effect of preventing or suppressing the crosstalk is not accompanied by a large number of wire bonding and substrate processing on the substrate 100, and the intermediate GND electrode portion 426s. For example, even when a substrate thinned to a thickness of about 10 μm is used, the substrate is not damaged.

なお、本実施形態では、上部ＧＮＤ層４２６ｂに形成される中空部が矩形であって且つ周期的に配されるものとしたが、これに限らず、任意の形状の中空部を周期的又は非周期的に配するものとしてもよい。   In the present embodiment, the hollow portions formed in the upper GND layer 426b are rectangular and periodically arranged. However, the present invention is not limited to this, and the hollow portions having an arbitrary shape are periodically or non-circularly formed. It may be arranged periodically.

また、本実施形態では、上部ＧＮＤ層４２６ｂの作用部１１８ａ，１２０ａに対向する面が平坦に形成されているが、これに限らず、これらの面に、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０のように、周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を形成するものとしてもよい。これにより、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークは、更に防止又は抑制される。   In the present embodiment, the surfaces of the upper GND layer 426b facing the action portions 118a and 120a are formed flat. However, the present invention is not limited to this, and the waveguide type according to the first embodiment is formed on these surfaces. As in the optical element 10, irregularities of arbitrary shapes that are periodic or aperiodic may be formed. Thereby, the crosstalk between the high frequency signals propagating through the action portions 118a and 120 is further prevented or suppressed.

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第４の実施形態では、中間ＧＮＤ電極部が、一方の作用部と対向する部分と、他方の作用部と対向する部分とに分割されており、これら２つの部分が互いに対向する面に、上記長さ方向に沿って周期的な方形の凹凸が形成されている。 [Fourth Embodiment]
Next, a waveguide type optical element according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In 4th Embodiment, the intermediate | middle GND electrode part is divided | segmented into the part which opposes one action part, and the part which opposes the other action part. Periodic square irregularities are formed along the length direction.

図５は、本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図５において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a waveguide optical device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description in FIG.

本導波路型光素子５０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、ＧＮＤ電極１２６に代えて、下部ＧＮＤ層５２６ａと上部ＧＮＤ層５２６ｂ、５２６ｃとにより構成されるＧＮＤ電極５２６を有する。ＧＮＤ電極５２６のうちの、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部５２６ｓにおいて、ＧＮＤ電極５２６は、作用部１１８ａに対向する部分と、作用部１２０ａに対向する部分とに分割されている。作用部１１８ａに対向する部分に上部ＧＮＤ層５２６ｂが形成され、作用部１２０ａに対向する部分に上部ＧＮＤ層５２６ｃが形成されている。そして、中間ＧＮＤ電極部５２６ｓの、作用部１１８ａに対向する部分である上部ＧＮＤ層５２６ｂと作用部１２０ａに対向する部分である上部ＧＮＤ層５２６ｃは、互いに対向する面に、作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的な方形の凹凸が形成されている。   The waveguide type optical element 50 has the same configuration as that of the waveguide type optical element 10 according to the first embodiment, but instead of the GND electrode 126, a lower GND layer 526a and upper GND layers 526b and 526c are used. A GND electrode 526 is provided. Among the GND electrodes 526, in the intermediate GND electrode part 526s sandwiched between the action parts 118a and 120a, the GND electrode 526 is divided into a part facing the action part 118a and a part facing the action part 120a. . An upper GND layer 526b is formed in a part facing the action part 118a, and an upper GND layer 526c is formed in a part facing the action part 120a. The upper GND layer 526b, which is the part facing the action part 118a, and the upper GND layer 526c, which is the part facing the action part 120a, of the intermediate GND electrode part 526s are arranged on the surfaces facing each other. Periodic square irregularities are formed along the length direction.

図６は、図５に示す導波路型光素子５０のＢＢ矢視断面の斜視図である。図６には、ＢＢ断面と、当該ＢＢ断面に繋がる基板１００の上面の一部とが示されている。下部ＧＮＤ層５２６ａは、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分とに分割され、当該分割された下部ＧＮＤ層５２６ａの上部に、それぞれ上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃとが設けられている。また、上記分割された下部ＧＮＤ層５２６ａが互いに対向する面及び上部ＧＮＤ層５２６ｂ、５２６ｃが互いに対向する面に、方形の凹凸が形成されている。   FIG. 6 is a perspective view of the waveguide type optical element 50 shown in FIG. FIG. 6 shows a BB cross section and a part of the upper surface of the substrate 100 connected to the BB cross section. The lower GND layer 526a is divided into a part facing the action part 118a and a part facing the action part 120a, and upper GND layers 526b and 526c are respectively provided on the divided lower GND layer 526a. Yes. In addition, square unevenness is formed on the surface where the divided lower GND layer 526a faces each other and the surface where the upper GND layers 526b and 526c face each other.

導波路型光素子５０では、中間ＧＮＤ電極部５２６ｓが分割されていることにより、当該中間ＧＮＤ電極部５２６ｓにおける、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分との間の電磁的結合が弱められるので、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、これらの部分の互いに対向する面に設けられた方形の凹凸により、当該電磁的結合が局所的に乱されるので、上記クロストークが更に防止又は抑制される。また、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様に、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部４２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。   In the waveguide type optical element 50, since the intermediate GND electrode portion 526s is divided, the electromagnetic between the portion facing the action portion 118a and the portion facing the action portion 120a in the intermediate GND electrode portion 526s is separated. Since the coupling is weakened, crosstalk between the high-frequency signals propagating through the action portions 118a and 120a is prevented or suppressed. Further, the electromagnetic coupling is locally disturbed by the rectangular irregularities provided on the mutually opposing surfaces of these portions, so that the crosstalk is further prevented or suppressed. Further, similar to the waveguide type optical element 10 according to the first embodiment, the effect of preventing or suppressing the crosstalk is not accompanied by a large number of wire bonding and substrate processing on the substrate 100, and the intermediate GND electrode portion 426s. For example, even when a substrate thinned to a thickness of about 10 μm is used, the substrate is not damaged.

なお、本実施形態では、中間ＧＮＤ電極５２６ｓのうち作用部１１８ａに対向する部分と、作用部１２０ａに対向する部分とが互いに対向する面に、周期的な凹凸を互いに対称に設けるものとしたが（図５）、これに限らず、これらの面に形成する凹凸は、方形以外の任意の形状とすることができ、且つ、互いに非対称でも良いし、非周期的であってもよい。   In the present embodiment, periodic unevenness is provided symmetrically on the surface of the intermediate GND electrode 526s where the portion facing the action portion 118a and the portion facing the action portion 120a face each other. (FIG. 5) The present invention is not limited to this, and the unevenness formed on these surfaces can be any shape other than a square, and may be asymmetric with each other or aperiodic.

また、本実施形態では下部ＧＮＤ層５２６ａは、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分とに分割される構成として説明したが、下部ＧＮＤ層５２６ａを分割せず、分割されない下部ＧＮＤ層５２６ａの上部に、それぞれ上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃとを設け、上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃが互いに対向する面に、周期的又は非周期的な凹凸形状を形成してもよい。   In the present embodiment, the lower GND layer 526a has been described as being divided into a part facing the action part 118a and a part facing the action part 120a. However, the lower GND layer 526a is not divided and is not divided. Upper GND layers 526b and 526c may be provided on the upper portion of the GND layer 526a, respectively, and a periodic or aperiodic uneven shape may be formed on a surface where the upper GND layers 526b and 526c face each other.

また、本実施形態では、上部ＧＮＤ層５２６ｂの作用部１１８ａ側の面、及び上部ＧＮＤ層５２６ｃの作用部１２０ａ側の面は、平坦に形成されているが、これに限らず、これらの面に、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０のように、周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を形成するものとしてもよい。これにより、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークは、更に防止又は抑制される。   In the present embodiment, the surface on the action portion 118a side of the upper GND layer 526b and the surface on the action portion 120a side of the upper GND layer 526c are formed flat, but not limited to this. As in the waveguide type optical element 10 according to the first embodiment, irregularities having an arbitrary shape that are periodic or aperiodic may be formed. Thereby, the crosstalk between the high frequency signals propagating through the action portions 118a and 120 is further prevented or suppressed.

以上、説明したように、本実施形態の導波路型光素子は、光導波路（１０８〜１１４）を伝搬する光波を制御する２つのＲＦ電極（１１８、１２０）の作用部（１１８ａ、１２０ａ）によって挟まれた中間ＧＮＤ電極部（１２６ｓ等）に、これら作用部の長さ方向に沿って周期的又は非周期的な構造変化（側面の形状変化、中空部分等）を設けることにより、作用部を伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部と中間ＧＮＤ電極部との電磁的結合を局所的に乱すことにより、及び又は各作用部を伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極部の各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合を局所的に乱すことにより、上記２つの作用部をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制することができる。また、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部におけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。なお、特許文献１に示されるように、ＣＰＷの信号電極よりも接地電極の一部を高くして（嵩上げして）ＣＰＷの信号電極間を仕切ることは、クロストーク低減に有効である。本件の構造においても、上部ＧＮＤ層をＲＦ電極より高くすれば、さらに高いクロストーク抑制作用があることは言うまでもない。   As described above, the waveguide type optical element of the present embodiment has the action portions (118a, 120a) of the two RF electrodes (118, 120) that control the light waves propagating through the optical waveguides (108 to 114). By providing a periodic or non-periodic structural change (a shape change of the side surface, a hollow part, etc.) along the length direction of these action parts on the sandwiched intermediate GND electrode part (126s etc.) The intermediate GND electrode by locally disturbing the electromagnetic coupling between each action part and the intermediate GND electrode part along the length direction at the frequency of the propagating high-frequency signal and / or by the high-frequency signal propagating through each action part By locally disturbing the electromagnetic coupling between the edge portions of potential fluctuations occurring at each side edge of the portion, crosstalk between high-frequency signals propagating through the two action portions can be prevented or prevented. It can be suppressed. In addition, since the effect of preventing or suppressing the crosstalk is brought about only by the structure of the GND electrode in the intermediate GND electrode part without involving many wire bonding and substrate processing on the substrate, the thickness is reduced to, for example, about 10 μm. Even when the formed substrate is used, the substrate is not damaged. As shown in Patent Document 1, partitioning between CPW signal electrodes by raising (raising) a part of the ground electrode higher than the CPW signal electrode is effective in reducing crosstalk. Needless to say, even in the structure of the present case, if the upper GND layer is made higher than the RF electrode, there is an even higher crosstalk suppressing effect.

１０、３０、４０、５０・・・導波路型光素子、１００・・・ＬＮ基板、１０２、１０４・・・ＭＺ導波路、１０６・・・ネスト型ＭＺ導波路、１０８、１２０・・・ＲＦ電極、１１８ａ、１２０ａ・・・作用部、１１８ｂ、１２０ｂ・・・信号入力端、１１８ｃ、１２０ｃ・・・信号出力端、１２２、１２４、１２６、４２６、５２６・・・ＧＮＤ電極、１２２ａ、１２４ａ、１２６ａ、５２６ａ・・・下部ＧＮＤ層、１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ、４２６ｂ、５２６ｂ、５２６ｃ・・・上部ＧＮＤ層、１２６ｓ、４２６ｓ、５２６ｓ・・・中間ＧＮＤ電極部。   10, 30, 40, 50 ... waveguide type optical element, 100 ... LN substrate, 102, 104 ... MZ waveguide, 106 ... nested MZ waveguide, 108, 120 ... RF Electrode, 118a, 120a ... action part, 118b, 120b ... signal input end, 118c, 120c ... signal output end, 122, 124, 126, 426, 526 ... GND electrode, 122a, 124a, 126a, 526a, lower GND layer, 122b, 124b, 126b, 426b, 526b, 526c, upper GND layer, 126s, 426s, 526s, intermediate GND electrode portion.

Claims (7)

基板と、
前記基板の表面に形成された複数の光導波路と、
前記光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号が伝搬する複数の作用部電極と、
前記基板の表面に沿って一の前記作用部電極と他の一の前記作用部電極とに挟まれた第１のグランド電極と、
を備え、
前記第１のグランド電極は、前記作用部電極の長さ方向に沿って周期的又は非周期的にその構造が変化するよう形成されている、
導波路型光素子。 A substrate,
A plurality of optical waveguides formed on the surface of the substrate;
A plurality of working part electrodes through which an electrical signal for controlling a light wave propagating through the optical waveguide propagates;
A first ground electrode sandwiched between one working part electrode and the other working part electrode along the surface of the substrate;
With
The first ground electrode is formed such that its structure changes periodically or aperiodically along the length direction of the working part electrode.
Waveguide type optical element. 前記構造の変化は、前記第１のグランド電極の、前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面に、前記作用部電極の長さ方向に沿ってそれぞれ設けられた周期的な又は非周期的な凹凸形状である、
請求項１に記載の導波路型光素子。 The change in the structure occurs along the length direction of the action part electrode on the surface of the first ground electrode facing the one action part electrode and the face facing the other action part electrode. Each is provided with a periodic or aperiodic uneven shape,
The waveguide type optical device according to claim 1. 前記凹凸形状は、波型形状である、請求項２に記載の導波路型光素子。   The waveguide optical device according to claim 2, wherein the uneven shape is a wave shape. 前記第１のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面にそれぞれ設けられた前記凹凸形状である前記波型形状は、互いに、同一の周期、同一の振幅、同一の位相を持つように形成されている、
請求項３に記載の導波路型光素子。 The corrugated shapes that are the concave and convex shapes provided on the surface of the first ground electrode facing the one working part electrode and the surface facing the other working part electrode are identical to each other. It is formed to have a period, the same amplitude, and the same phase,
The waveguide type optical device according to claim 3. 前記一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第２のグランド電極と、
前記他の一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第３のグランド電極と、
を備え、
前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状であり、
前記第３のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第１のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記他の一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状である、
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の導波路型光素子。 A second ground electrode provided on the side facing the first ground electrode across the one action part electrode;
A third ground electrode provided on the side facing the first ground electrode across the other working part electrode;
With
The shape of the surface of the second ground electrode facing the one action part electrode is longer than the shape of the surface of the second ground electrode facing the one action part electrode. It is a symmetrical shape along the direction,
The shape of the surface of the third ground electrode facing the other action part electrode is different from the shape of the surface of the first ground electrode facing the other action part electrode. A symmetric shape along the length direction of the working part electrode,
The waveguide type optical device according to any one of claims 2 to 4. 前記構造の変化は、前記作用部電極の長さ方向に沿って前記第１のグランド電極に周期的に配置された複数の矩形中空部である、
請求項１に記載の導波路型光素子。 The structural change is a plurality of rectangular hollow portions periodically disposed on the first ground electrode along the length direction of the working portion electrode.
The waveguide type optical device according to claim 1. 前記第１のグランド電極は、前記一の作用部電極に対向する部分と、前記他の一の作用部電極に対向する部分とに分割されており、
前記構造の変化は、前記一の作用部電極に対向する部分と前記他の一の作用部電極に対向する部分とが、互いに対向する面のそれぞれに、前記作用部電極の長さ方向に沿って設けられた周期的又は非周期的な凹凸形状である、
請求項１に記載の導波路型光素子。 The first ground electrode is divided into a part facing the one action part electrode and a part facing the other action part electrode,
The change in the structure is that along the length direction of the action part electrode, each of the part facing the one action part electrode and the part facing the other action part electrode faces each other. Is a periodic or aperiodic uneven shape provided,
The waveguide type optical device according to claim 1.
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