JP4170376B1 - 光変調器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気光学効果を有する基板1と、基板に形成された2本の光導波路3a、3bと、基板の上に形成されたバッファ層2と、該バッファ層の上方に配置された中心導体4aと接地導体4b、4cからなる進行波電極4と、進行波電極を伝搬する高周波電気信号の電界強度が強い領域における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9a〜9cにより構成されるリッジ部とを具備し、該リッジ部は中心導体が上方に形成された中心導体用リッジ部8aと、接地導体が上方に形成された接地導体用リッジ部8bからなり、中心導体用リッジ部に2本の光導波路のうちの1本が形成されている光変調器において、2本の光導波路の中間に設けた中心線に対して凹部が実質的に対称な配置であり、かつ進行波電極は中心導体の中心線に対して実質的に対称な構造である。
【選択図】図1
Description
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12にその斜視図を示す。なお、図13は図12のA−A´線における断面図である。
この第1の従来技術の問題点を解決するために、特許文献2に開示された第2の従来技術の相互作用部における断面図を図14に示す。この図14からわかるように、リッジ部8bの上に形成された接地導体4b´と外周部10bの上に形成された接地導体4b´´の厚みは厚いが、凹部9cに形成された接地導体4b´´´の厚みを例えば約300nm以下と薄くしている。このように凹部9cにおける接地導体4b´´´の厚みを薄くすることにより、広い面積を有する接地導体4b´´がリッジ部8bへ与える応力を小さくすることができるので、温度安定性を改善できるという考え方である。
図15に特許文献3に開示された第3の従来技術の上面図を示す。なお、z−カットLN基板1の幅は数ミリメートルあり、相互作用光導波路3aと3bのギャップは15μm程度である。またz−カットLN基板1の長さは5cm〜7cm程度である。
図1に本発明の第1の実施形態についてその上面図を示す。また、D−D´、E−E´における断面図を各々図2と図3に示す。ここで、11a、11b、11c、及び11eは空隙部である。なお、4b(4)、4b(5)、4b(6)、4c(4)、4c(5)、4c(6)は接地導体である。接地導体4b(5)は接地導体4b(4)と4b(6)を、また接地導体4c(5)は接地導体4c(4)と4c(6)を接続している(接地導体4b(5)と接地導体4c(5)は接続用接地導体とも呼ばれる)。
図5に本発明の第2の実施形態についてその上面図を示す。また、F−F´、G−G´における断面図を各々図6と図7に示す。ここで、11a、11b、11c、及び11fは空隙部である。なお、4b(7)、4b(8)、4b(9)、4c(7)、4c(8)、4c(9)は接地導体である。接地導体4b(8)は接地導体4b(7)と4b(9)を、また接地導体4c(8)は接地導体4c(7)と4c(9)を接続している(接地導体4b(8)と接地導体4c(8)は接続用接地導体とも呼ばれる)。また、10bと10dは外周部である。8aと8bはリッジ部である。空隙部11aと11fは接地導体において導体が欠落した部位(あるいは、接地導体に開けた窓)とも言える。
図8に本発明の第3の実施形態についてその上面図を示す。また、H−H´、I−I´における断面図を各々図9と図10に示す。ここで、11a、11b、11c、及び11eは空隙部である。なお、4b(10)、4b(12)、4b(13)、4c(10)、4c(12)、4c(13)は接地導体である。接地導体4b(11)は接地導体4b(10)と4b(12)を、また接地導体4c(11)は接地導体4c(10)と4c(12)を接続している(接地導体4b(11)と接地導体4c(11)は接続用接地導体とも呼ばれる)。また、10b、10dは高周波電気信号が小さくなった部位、つまり外周部である。8aと8bはリッジ部である。空隙部11aと11eは接地導体において導体が欠落した部位(あるいは、接地導体に開けた窓)とも言える。
なお、本発明において進行波電極は中心導体の中心線に対して左右対称と述べてきたが、これは主要な構造についてのことである。例えば図1において切り欠き部11aと11e、及び接続用接地導体4b(5)と4c(5)は中心導体4aの中心線に対して完全に対称である。この完全に対称であることは高周波電気信号の安定な伝搬の観点から最も望ましいが、例えば接続用接地導体4b(5)と4c(5)が互いに(図1の紙面では上下方向に)ずれていても良いし、相互作用部の長手方向のぎりぎりまで空隙部を形成しても良いことは言うまでもない。つまり、厳密には対称でない構造であっても主要な部位でほぼ対称であれば、それも本発明に属することは言うまでもない。
2、14、15: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:中心導体
4b、4b´、4b´´、4b´´´、4b(4)、4b(5)、4b(6)、4b(7)、4b(8)、4b(9)、4b(10)、4b (11) 、4b(12)、4b(13)、4c、4c(4)、4c(5)、4c(6)、4c(7)、4c(8)、4c(9)、4c(10)、4c(11)、4c(12)、4c(13):接地導体
5:Si導電層
6:高周波(RF)電気信号給電線
7:高周波(RF)電気信号出力線
8a:リッジ部(中心導体用リッジ部)
8b、8c:リッジ部(接地導体用リッジ部)
9a、9b、9c、9d:凹部
10a、10b、10c、10d:外周部
11a、11b、11c、11d、11e、11f:空隙部(導体が欠落した部位)
13a:埋め込み部
Claims (8)
- 電気光学効果を有する基板と、前記基板に形成された2本の光導波路と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、該バッファ層の上方に配置された中心導体と接地導体からなる進行波電極と、前記進行波電極を伝搬する高周波電気信号の電界強度が強い領域における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とを具備し、該リッジ部は前記中心導体が上方に形成された中心導体用リッジ部と、前記接地導体が上方に形成された接地導体用リッジ部からなり、前記中心導体用リッジ部に前記2本の光導波路のうちの1本が形成され、前記接地導体用リッジ部にもう1本の光導波路が形成されている光変調器において、
前記凹部は第1、第2および第3の凹部でなり、前記第1の凹部の中心線に対して対称な位置に前記第2および第3の凹部が形成されており、前記第1の凹部と前記第2の凹部との間に前記中心導体用リッジ部が形成され、前記第1の凹部と前記第3の凹部との間に前記接地導体用リッジ部が形成されており、
前記第1の凹部および前記第2の凹部の上方には前記接地導体が形成されておらず、
前記第3の凹部の上方には、前記接地導体が形成された部分と形成されていない部分とが光導波路方向に交互に形成されており、
また、前記第2の凹部に隣接する前記中心導体用リッジ部でない側の基板上に形成された接地導体には、前記中心導体の中心線で前記第3の凹部と対称となる位置に、前記接地導体が形成された部分と形成されていない部分とが前記第3の凹部と同様に光導波路方向に交互に形成されており、前記接地導体が前記中心導体の中心線に対して対称な構造となっていることを特徴とする光変調器。 - 前記第3の凹部の上方に形成された接地導体が、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一部とほぼ同じ厚みを持つことを特徴とする請求項1に記載の光変調器。
- 前記第3の凹部の上方に形成された接地導体が、前記中心導体の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の光変調器。
- 電気光学効果を有する基板と、前記基板に形成された2本の光導波路と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、該バッファ層の上方に配置された中心導体と接地導体からなる進行波電極と、前記進行波電極を伝搬する高周波電気信号の電界強度が強い領域における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とを具備し、該リッジ部は前記中心導体が上方に形成された中心導体用リッジ部と、前記接地導体が上方に形成された接地導体用リッジ部からなり、前記中心導体用リッジ部に前記2本の光導波路のうちの1本が形成され、前記接地導体用リッジ部にもう1本の光導波路が形成されている光変調器において、
前記凹部は第1、第2および第3の凹部でなり、前記第1の凹部の中心線に対して対称な位置に前記第2および第3の凹部が形成されており、前記第1の凹部と前記第2の凹部との間に前記中心導体用リッジ部が形成され、前記第1の凹部と前記第3の凹部との間に前記接地導体用リッジ部が形成されており、
前記第1の凹部および前記第2の凹部の上方には前記接地導体が形成されておらず、
前記第3の凹部の上方には、前記接地導体が前記中心導体の厚みよりも薄い厚さで全面に形成されており、
また、前記第2の凹部に隣接する前記中心導体用リッジ部でない側の基板上に形成された接地導体には、前記中心導体の中心線で前記第3の凹部と対称となる位置に、前記接地導体が前記中心導体の厚みよりも薄い厚さで全面に形成されており、前記接地導体が前記中心導体の中心線に対して対称な構造となっていることを特徴とする光変調器。 - 前記第3の凹部に隣接する前記接地導体用リッジ部でない側の基板上に形成された接地電極の、前記高周波電気信号の電磁界が小さくなった領域である前記第3の凹部から所定距離離れた領域における厚みを、当該領域以外の領域における接地導体の厚みよりも薄く構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の光変調器。
- 前記第2の凹部に隣接する前記中心導体用リッジ部でない側の基板上に形成された接地電極の、前記高周波電気信号の電磁界が小さくなった領域である前記第2の凹部から所定距離離れた領域における厚みを、当該領域以外の領域における接地導体の厚みよりも薄く構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の光変調器。
- 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乃至請求項6の何れか1項に記載の光変調器。
- 前記基板が半導体からなることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の光変調器。
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