JP5195998B2

JP5195998B2 - 光デバイス

Info

Publication number: JP5195998B2
Application number: JP2011261207A
Authority: JP
Inventors: 昌樹杉山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: JP2012053487A

Description

本発明は、光デバイスに関し、特に誘電体基板に光導波路が形成されて光通信制御を行う光デバイスに関する。

光通信で広く用いられる光デバイスに光変調器がある。光変調器は、基板上に光導波路を形成し、その光導波路にかける電圧によって、光導波路上での光の吸収量を変化させる外部変調を行って、電気信号を光信号に変換するデバイスである。

図２７は光変調器を示す図であり、図２８は光変調器の断面図である。光変調器１００では、ＬｉＮｂＯ₃（またはＬｉＴａＯ₂）を用いた結晶基板１０１上の一部に、Ｔｉ（チタン）などの金属膜を形成して熱拡散させる、あるいはパターニング後に安息香酸中でプロトン交換するなどして、マッハツェンダ干渉計型の光導波路１１０が形成される。

光導波路１１０は、入射導波路１１１、平行導波路１１２ａ、１１２ｂ、出射導波路１１３からなり、平行導波路１１２ａ上には信号電極１０２が設けられ、平行導波路１１２ｂ上には接地電極１０３が設けられて、コプレーナ（Coplanar）電極を形成する。

Ｚカット（Z cut）基板を用いる場合は、Ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するため、図２８に示すように、導波路の真上に電極を配置してパターニングを行う。また、平行導波路１１２ａ、１１２ｂ中を伝搬する光が信号電極１０２、接地電極１０３によって吸収されるのを防ぐために、結晶基板１０１と信号電極１０２、接地電極１０３の間にバッファ層１０４が設けられる。

光変調器１００を高速で駆動する場合、信号電極１０２と接地電極１０３の終端を抵抗Ｒ０で接続して進行波電極とし、入力側からマイクロ波信号を印加する。このとき、電界によって平行導波路１１２ａ、１１２ｂの屈折率がそれぞれ＋Δｎａ、−Δｎｂのように変化し、平行導波路１１２ａ、１１２ｂ間の位相差が変化するため、マッハツェンダ干渉によって、出射導波路１１３から強度変調された信号光が出力される。

また、電極の断面形状を変化させることで、マイクロ波の実効屈折率を制御し、光とマイクロ波の速度を整合させることによって、高速の光応答特性を得ることが可能になる。なお、商用として用いられる光変調器１００では、チャネル当たりの速度が、１０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓのビットレートでの駆動が一般的である。

一方、光変調器１００を応用したデバイスとして、ＲＺ（Return to Zero：データ値が０であっても１であっても一端０レベルに戻る符号化形式）の光信号を生成するＲＺ変調器がある。

図２９はＲＺ変調器を示す図である。ＲＺ変調器５０は、２つのマッハツェンダ干渉計型の光導波路を、折り返し導波路５３で連結した構成を有する。
光導波路は、入射導波路５１、平行導波路５２ａ−１、５２ｂ−１、折り返し導波路５３、平行導波路５２ａ−２、５２ｂ−２、出射導波路５４からなり、２つのマッハツェンダ変調器５ａ、５ｂが折り返し導波路５３で接続する。

平行導波路５２ａ−１上には信号電極５５−１が設けられ、平行導波路５２ｂ−１上には接地電極５６が設けられる。平行導波路５２ａ−２上には信号電極５５−２が設けられ、平行導波路５２ｂ−２上には接地電極５６が設けられる。

図３０は折り返し導波路５３を示す図である。折り返し導波路５３は、直線部分の直線導波路５３ａと、曲率半径の小さな円弧状の曲がり導波路５３ｂとからなり、曲がり導波路５３ｂに対しては、放射による光損失が小さいことが要求される。

ここで、マッハツェンダ変調器５ａの入射導波路５１に、連続光が入射するとＹ分岐されて、平行導波路５２ａ−１、５２ｂ−１上を光が流れる。このとき、信号電極５５−１にＮＲＺ（Non Return to Zero）電気信号を入力してマッハツェンダ変調器５ａを駆動することで、マッハツェンダ変調器５ａの合波部においてＮＲＺ光信号が生成される。

また、ＮＲＺ光信号は、折り返し導波路５３を介してマッハツェンダ変調器５ｂに入射し、Ｙ分岐された後に、平行導波路５２ａ−２、５２ｂ−２を流れる。このとき、信号電極５５−２にはクロック電気信号を入力してマッハツェンダ変調器５ｂを駆動することで、マッハツェンダ変調器５ｂの合波部においてＲＺ変調された光信号が生成し、出射導波路５４からＲＺ光信号を得ることができる。

このように、２つのマッハツェンダ変調器５ａ、５ｂを、折り返し導波路５３を介して接続することで、細長いマッハツェンダ変調器５ａ、５ｂを並列に配置することができるので、コンパクトなデバイス構造を実現することが可能になる。

折り返し導波路を持つ従来の光変調器として、折り返し導波路の外周側に溝を設けて、折り返し導波路で生じる放射損失を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２８７０９３号公報（段落番号〔００１２〕、〔００１３〕、第１図）

光導波路は、例えば、基板の表面にＴｉを１０００℃以上の高温下で拡散させると、その金属部分の屈折率が周囲と比べて高くなるために、光を閉じ込めて伝搬することを可能にするものである。

光導波路の製造方法としては、伝搬損失を小さくできるＴｉ拡散またはプロトン交換が一般に用いられるが、これらの方法で製造した光導波路であっても、光の閉じ込めが決して十分であるとはいえないので、光導波路の曲がり部分において放射損失が生じるといった欠点があった。

例えば、上述のＲＺ変調器５０では、折り返し導波路５３、特に曲がりの大きな（曲率半径が小さい）曲がり導波路５３ｂを光が伝搬すると、曲がり導波路５３ｂの外側へ光の放射が顕著に現れてしまう。

このため、上述の従来技術（特開２００４−２８７０９３号公報）では、折り返し導波路５３の外周側の基板に溝を掘って、放射損失の抑制を図っている。図３１は折り返し導波路５３の外周に溝が設けられた構成を示す図であり、図３２は折り返し導波路５３と溝との断面図である。

折り返し導波路５３の外周側の基板をエッチングなどで掘り下げて溝５７を生成する。また、溝側面の荒れによる散乱損失を防ぐため、溝５７の側面にはバッファ層５８を設ける。このような構造にすることにより、光の閉じ込めを強化して放射損失を防いでいる。

しかし、上記のような従来技術では、デバイス製造時、折り返し導波路５３のパターンと溝５７のパターンとの位置関係が、製造誤差によって設計値から外れた場合、放射損失が増加してしまい、所望の品質を保てないといった問題があった。

図３３は折り返し導波路５３と溝５７との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。縦軸は損失ｄＢ、横軸は溝５７のずれμｍである。折り返し導波路５３に対して上下方向に、溝５７のずれが生じた場合の放射損失の増加傾向を示している。

溝５７のずれが０μｍの場合は、損失は１．４ｄＢであり、所望の設計値となる。また、溝５７が０μｍからプラス方向（折り返し導波路５３の光出力側の導波路と溝５７とが近づき、折り返し導波路５３の光入力側の導波路と溝５７とが離れる方向）、またはマイナス方向（折り返し導波路５３の光入力側の導波路と溝５７とが近づき、折り返し導波路５３の光出力側の導波路と溝５７とが離れる方向）にずれてくると、放物線状に放射損失が増加していくことがわかる。

図３４は折り返し導波路５３と溝５７との位置関係がずれた場合に放射損失が生じる原因を示す図である。折り返し導波路５３と溝５７との相対位置が設計値からずれると、直線導波路５３ａと曲がり導波路５３ｂとの結合部において、光のモードが合わなくなり（例えば、直線導波路５３ａを伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路５３ｂを伝搬するときの光の光軸との間にミスマッチが起きるなど）、散乱が生じて放射損失が増加することになる。

このように、従来技術に示される、折り返し導波路５３の外周に溝５７を設けた構成にすることで、理想的には放射損失を抑制することは可能ではあるが、デバイス製造時に必ずしも設計値どおりに製造できるわけではないので、製造誤差によって設計値から外れた場合は、放射損失が増加して品質劣化が生じるといった問題があった。したがって、製造誤差に対するトレランスを高めて、製造誤差があった場合でも、効果的に放射損失を抑制する改善策が必要となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、折り返し導波路と、折り返し導波路の外周に設けた溝との相対位置に誤差が生じて、設計値からずれて製造された場合でも、放射損失の増加を抑制する光デバイスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、光デバイスが提供される。この光デバイスは、入射光を２分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第１の導波路と前記第１の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第２の導波路とから構成され２分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第１の導波路と前記第２の導波路とから構成され２分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、前記外側導波路の上に形成された信号電極と、前記信号電極の両側に形成された接地電極と、前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第１の溝と、前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第２の溝と、前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第３の溝と、前記第３の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第４の溝と、を備え、前記第１の溝と前記第２の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第１のリッジ、前記第２の溝と前記第３の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第２のリッジ、前記第３の溝と前記第４の溝とで形成されるリッジを第３のリッジとし、前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷａとし、前記結合部の近傍に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｂとし、前記第２の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｃとした場合、Ｗａ＝Ｗｃ＞Ｗｂとなるようにリッジ幅を形成する。

曲率半径が小さな曲線形状の導波路と、該当導波路の外周に設けた溝との相対位置に誤差が生じて、所望の設計値からずれて製造された場合でも、光放射損失の増加を抑制することが可能になる。また、電極の特性インピーダンスを一定値に保つことができるので、マイクロ波の損失を低減することが可能になる。

光デバイスの構成を示す図である。直線導波路と曲がり導波路との光入力側の結合部周辺を示す図である。光入力側の結合部の断面を示す図である。直線導波路と曲がり導波路との光出力側の結合部周辺を示す図である。光出力側の結合部の断面を示す図である。内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれがない状態を示す図である。内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれがない状態を示す図である。内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。内溝がなく、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。内溝があって、折り返し導波路と外溝とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路と外溝との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。リッジ側面のバッファ層の厚みを大きくした状態を示す図である。曲率半径と放射損失との関係を示す図である。モードフィールド径を示す図である。リッジ幅およびリッジ深さを示す図である。リッジ上部全体を光導波路とした結合部断面を示す図である。延伸内溝を示す図である。延伸内溝の外周と曲がり導波路の内周との比が損失に及ぼす影響を示す図である。結合部近傍において直線導波路の形状をテーパ状にした構成を示す図である。光変調器を示す図である。光変調器を示す図である。直線導波路と曲がり導波路の結合部近傍を示す図である。結合部近傍の断面を示す図である。結合部近傍の断面を示す図である。結合部近傍の断面を示す図である。光変調器を示す図である。光変調器の断面図である。ＲＺ変調器を示す図である。折り返し導波路を示す図である。折り返し導波路の外周に溝が設けられた構成を示す図である。折り返し導波路と溝との断面図である。折り返し導波路と溝との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。折り返し導波路と溝との位置関係がずれた場合に放射損失が生じる原因を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光デバイスの構成を示す図である。光デバイス１は、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）結晶基板のような誘電体の基板３００に光導波路が設けられて光変調などの光通信制御を行うデバイスである。

なお、図では光導波路としては折り返し導波路１０のみ示しており、入射／出射導波路など他の導波路部分の図示は省略している（光変調器を例にして、光デバイス１の光導波路全体を示した構造は図２１で後述する）。

折り返し導波路１０は、第１の導波路１１と第２の導波路１２から構成される。第１の導波路１１は、直線形状または曲率半径が一定値以上（例えば、４ｍｍ以上）の曲線形状を持つ導波路である。以下、第１の導波路１１を直線導波路１１と呼ぶ。

第２の導波路１２は、直線導波路１１よりも曲率半径が小さな、すなわち曲がりの大きな円弧状の曲線形状を持つ導波路である。以下、第２の導波路１２を曲がり導波路１２と呼ぶ。

外溝２１は、折り返し導波路１０の外周に沿って基板３００を掘り下げて形成した溝である。光入力側内溝２２ａは、直線導波路１１の内側に設けられ、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光入力側の結合部近傍の基板３００を掘り下げて形成した溝である。光出力側内溝２２ｂは、直線導波路１１の内側に設けられ、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光出力側の結合部近傍の基板３００を掘り下げて形成した溝である。

図２は直線導波路１１と曲がり導波路１２との光入力側の結合部周辺を示す図であり、図３は光入力側の結合部の断面を示す図である。折り返し導波路１０の外周に外溝２１が形成され、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光入力側の結合部近傍に光入力側内溝２２ａが形成されることにより、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光入力側の結合部近傍は、図３のようなリッジ構造となる。すなわち、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部Ａ１−Ａ２で折り返し導波路１０の両側に溝（外溝２１と光入力側内溝２２ａ）を設けてリッジを形成している。

また、光入力側の結合部近傍において、直線導波路１１の外周と外溝２１の内周との間隔Ｂ１と、直線導波路１１の内周と光入力側内溝２２ａの外周との間隔Ｂ２とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、外溝２１と光入力側内溝２２ａとの形状をテーパ状に形成する。

なお、外溝２１および光入力側内溝２２ａの側面に細かい荒れが存在する場合は、荒れによって光の散乱損失が発生する。この散乱損失を減らすために、外溝２１および光入力側内溝２２ａの側面にはバッファ層４０を設ける。バッファ層４０には、基板３００よりも屈折率が小さく導波路中を伝搬する光に対して透明な材料を使用し、例えば、ＳｉＯ₂等を使用する。

図４は直線導波路１１と曲がり導波路１２との光出力側の結合部周辺を示す図であり、図５は光出力側の結合部の断面を示す図である。折り返し導波路１０の外周に外溝２１が形成され、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光出力側の結合部近傍に光出力側内溝２２ｂが形成されることにより、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光出力側の結合部近傍は、図５のようなリッジ構造となる。すなわち、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部Ａ１−Ａ２で折り返し導波路１０の両側に溝（外溝２１と光出力側内溝２２ｂ）を設けてリッジを形成している。

また、光出力側の結合部近傍において、直線導波路１１の外周と外溝２１の内周との間隔Ｂ３と、直線導波路１１の内周と光出力側内溝２２ｂの外周との間隔Ｂ４とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、外溝２１と光出力側内溝２２ｂとの形状をテーパ状に形成する。なお、図３と同様に、光出力側内溝２２ｂの側面にもバッファ層４０が設けられる。

次に内溝が設けられていない構成（例えば、従来技術（特開２００４−２８７０９３号公報）のような構成）と、光デバイス１のように内溝を設けた構成との相違について詳しく説明する。なお、光入力側の結合部と光出力側の結合部は同じ構成なので、以降の説明では、光入力側の結合部のみ示して説明する。また、光入力側内溝２２ａと光出力側内溝２２ｂを区別せずに説明する場合は、単に内溝２２と呼ぶ。

（１）折り返し導波路１０と外溝２１とにずれがない状態（製造誤差がない場合）
図６は内溝２２がなく、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれがない状態を示す図である。直線導波路１１を伝搬する光のモードと、曲がり導波路１２を伝搬する光のモードとが、結合部においてほぼ一致するように設計され、折り返し導波路１０と外溝２１との位置関係が設計値どおりに製造されれば、放射損失は低減できる（なお、光のモードは０次光モードを対象とする）。

図７は内溝２２があって、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれがない状態を示す図である。折り返し導波路１０と外溝２１とにずれがない状態を製造できれば、放射損失は低減する。

（２）折り返し導波路１０が外溝２１から離れた状態（製造誤差がある場合）
図８は内溝２２がなく、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路１０と外溝２１との間隔が設計値よりも離れてしまった状態を示している。

曲がり導波路１２では、曲がり導波路自体の光の閉じ込めよりも外溝２１での光の閉じ込めが強く影響するため、光のモードは外溝２１の側面に沿って分布することになる。光が曲がり導波路１２を流れる際のイメージとしては、光のモードの端部が外溝２１の側面に接するように、光進行方向の左側に寄った形で伝搬するイメージとなる。

したがって、外溝２１を設計する際には、曲がり導波路１２を伝搬する光のモード端部が外溝２１の側面に接したときに、直線導波路１１を伝搬する光と、曲がり導波路１２を伝搬する光とが、結合部において光軸がミスマッチしないように、外溝２１の位置を求めて形成するものである（例えば、上述の図６は設計どおりに外溝２１が位置している場合である）。

一方、図８のように、折り返し導波路１０と外溝２１との間隔が設計値よりも離れてしまうと、直線導波路１１を伝搬する光の変化はないが（直線導波路１１では、直線導波路１１の中心が光の中心となり、この状態に変化はない）、曲がり導波路１２における光のモード端部は、外溝２１の側面に接して伝搬するので、曲がり導波路１２と外溝２１との間隔が所定値よりも大きくなると、曲がり導波路１２を流れる光は、図６の場合と比べて、より光進行方向の左側に寄って伝搬することになる。このため、直線導波路１１を伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路１２を伝搬するときの光の光軸との間にミスマッチが起き、放射損失が増加してしまう。

図９は内溝２２があって、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路１０と外溝２１との間隔が設計値よりも離れてしまった状態を示している。

直線導波路１１上を結合部へ向かって進む光は、内溝２２にガイドされて、外溝２１の側面に沿って分布することになる。イメージとしては、直線導波路１１上を結合部へ向かって進む光は、内溝２２が存在することで、光進行方向の左側（図９の上方向）に押し上げられるイメージとなる。

曲がり導波路１２を伝搬する光は、外溝２１側に沿って伝搬するが、図９に示す位置に内溝２２が設けられることにより、直線導波路１１を伝搬する光も外溝２１側に寄せられることになる。このため、結合部における光の軸ずれを補正することができ、放射損失を低減することが可能になる。

（３）折り返し導波路１０に外溝２１が近づいた状態（製造誤差がある場合）
図１０は内溝２２がなく、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路１０と外溝２１との間隔が設計値よりも近づいてしまった状態を示している。

図１０に示すように、折り返し導波路１０の一部が外溝２１により削られてしまうと、導波路の幅が狭くなる、すると、狭くなった部分では、光の閉じ込めが弱くなる。このことは特に直線部の導波路で顕著であり、直線導波路１１での光のモードフィールド径が大きく広がってしまう。これに対し、曲がり導波路１２では、外溝２１の閉じ込めによる影響が大きいので、光のモードフィールド径の変化は小さい。

このため、直線導波路１１を伝搬するときの光のモードフィールド径と、曲がり導波路１２を伝搬するときの光のモードフィールド径とが異なり、光軸のミスマッチが生じることにより放射損失が増加することになる（なお、モードフィールド径については図１５で後述する）。

図１１は内溝２２があって、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれが生じている状態を示す図である。折り返し導波路１０と外溝２１との間隔が設計値よりも近づいてしまった状態を示している。

図１１に示す位置に内溝２２があると、直線導波路１１を流れる光のモードフィールド径の広がりを抑えることができる。このため、直線導波路１１を伝搬するときの光の光軸と、曲がり導波路１２を伝搬するときの光の光軸が一致することになり、放射損失を低減することができる。

図１２は折り返し導波路１０と外溝２１との位置関係のずれに対して生じる放射損失の増加を示す図である。縦軸は損失ｄＢ、横軸は外溝２１のずれμｍである。内溝２２が設けられた場合は、折り返し導波路１０と外溝２１とにずれが生じた場合であっても放射損失は低減しており、放射損失の増加が抑制されることがわかる。

以上説明したように、光デバイス１によれば、折り返し導波路１０の外周には外溝２１を設け、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍の折り返し導波路１０の内周側には内溝２２を設けて、折り返し導波路１０の光入力側と光出力側とをリッジ構造にした。

このような構成により、外溝２１と折り返し導波路１０との相対位置関係がずれて製造された場合でも放射損失の増加を防ぐことができ、プロセス誤差に対するトレランスを高めて、高品質の光通信を実現することが可能になる。

次に光デバイス１に関して、その他の特徴（製造する上での特徴または構成上の特徴）を以下の（ａ１）〜（ｇ１）において説明する。
（ａ１）基板３００（ＺカットのＬＮ基板）に、外溝２１および内溝２２を形成する場合は、基板３００の表面に光導波路（折り返し導波路１０を含む）を形成した後、ドライエッチング等で基板３００に外溝２１、内溝２２を形成し、さらにバッファ層４０を設ける。

また、放射損失を減らすためには、光導波路の伝搬損失が小さく、かつ閉じ込めが強い製造法が望まれる。そこで、Ｔｉ拡散またはプロトン交換で光導波路を形成する。
（ｂ１）リッジによる水平方向の光の閉じ込めを強くするためには、リッジの両脇の屈折率が小さくなければならない。また、モードフィールド径を小さくするためにはリッジの幅をある程度狭くする必要があるが、リッジ幅が狭くなりすぎるとリッジ側面に加わる応力の影響を受ける可能性がある。

そこで、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍において、リッジの両側が気体となるようにする。気体としては、空気やＮ₂ガスを用いる。具体的には、光デバイス１を内蔵する光モジュールを製造する場合に、空気またはＮ₂ガスをモジュール内部に充填して製造すればよい。

空気やＮ₂ガスなどの気体は屈折率が小さいので、リッジによる水平方向の光の閉じ込めの強化に寄与することができ、また、リッジ幅が狭くても気体の充填圧力により、応力による影響を軽減することが可能になる。

（ｃ１）バッファ層４０は、厚みが大きく、または屈折率がＬＮに近いほうが、散乱損失を抑えられるが、同時に光の閉じ込めが弱くなるので、曲がり導波路１２での放射損失は大きくなる。また、散乱損失は、曲がり導波路１２と外溝２１が接近した部分で大きくなるので、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍では散乱損失が大きくなる。

そこで、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍のみ、リッジ側面のバッファ層４０を厚くする。また、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍のみ、リッジ側面のバッファ層４０の屈折率を大きくする。このようにすることで、結合部近傍での散乱損失を抑える。図１３にリッジ側面のバッファ層４０の厚みを大きくした状態を示す。

（ｄ１）図１４は曲率半径と放射損失との関係を示す図である。縦軸は放射損失ｄＢ、横軸は曲率半径ｍｍである。外溝２１がない場合の曲がり導波路１２の曲率半径が変化したときの放射損失と、外溝２１がある場合の曲がり導波路１２の曲率半径が変化したときの放射損失とを示している。

図１４から、曲率半径が４ｍｍ以下では、外溝２１がある場合の放射損失は、外溝２１がない場合の放射損失よりも小さくなっており、外溝２１による放射損失低減の効果は、曲率半径が４ｍｍ以下で現れることがわかる。なお、曲率半径４ｍｍ以上になると、溝の側面の荒れ等によって散乱損失が発生し、損失がかえって増加することもある。

すなわち、曲がり導波路１２の曲率半径をＲとすると、Ｒ≦４ｍｍの場合は、外溝２１が必要となり、Ｒ＞４ｍｍの場合は外溝２１が不要となる。したがって、光デバイス１の折り返し導波路１０では、曲がり導波路１２の曲率半径を４ｍｍ以下とし、直線導波路１１の曲率半径は４ｍｍを超えるように製造する。

（ｅ１）直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部では、光のモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）は１０μｍ程度以下である。図１５はモードフィールド径を示す図である。縦軸は光強度、横軸は導波路の直径（導波路径）である。

信号光は、広がりを持った放射光となって伝搬する。ＭＦＤとは、導波路径に対する光分布の広がり具合を表す指標である。光強度分布は、ガウス分布形状の曲線となり、導波路の中心部が最も光強度が高く、導波路の外側に向かう程光強度は落ちてくる。

このような曲線に対して、光強度の最大値を１としたときに、導波路の中心の最大値１の１／ｅ²（ｅは自然対数の底（＝２．７１８・・・））となるところ（約１３．５％）の導波路径がモードフィールド径として一般的に定義される。

一方、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部の垂直方向（基板深さ方向）での光パワーのピーク位置は基板表面（リッジ上面）から３μｍ程度下がった位置にある。そこで、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部においては、リッジの幅を１０μｍ以下とし、リッジの深さを３μｍ以下とする。図１６にリッジ幅およびリッジ深さを示す。

（ｆ１）曲がり導波路１２は、曲率半径が小さいため、光の閉じ込めが弱い。このとき、光のモードフィールド径が広がるため、直線導波路１１とのモードミスマッチが発生する。これを防ぐために、直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍において、曲がり導波路１２の幅が直線導波路１１の幅よりも大きくなるように形成する。

（ｇ１）直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍では両脇が溝のため、光の閉じ込めが強くなるので、マルチモード導波路になる。０次モードの光が高次モードに結合すると、シングルモード導波路に再結合した際に損失となってしまう。そこで、直線導波路１１から外溝２１までの距離と、直線導波路１１から内溝２２までの距離とが等しくなるように形成する（直線導波路１１を挟んで外溝２１と内溝２２とが対称的になるように形成する）。

すなわち、図２で上述したように、光入力側の結合部近傍において、直線導波路１１と外溝２１との間隔Ｂ１と、直線導波路１１と光入力側内溝２２ａとの間隔Ｂ２とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、外溝２１と光入力側内溝２２ａとの形状をテーパ状に形成するが、このとき、間隔Ｂ１、Ｂ２が対称的に等しくなるように形成する。

同様に、図４で上述したように、光出力側の結合部近傍において、直線導波路１１と外溝２１との間隔Ｂ３と、直線導波路１１と光出力側内溝２２ｂとの間隔Ｂ４とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、外溝２１と光出力側内溝２２ｂとの形状をテーパ状に形成するが、このとき、間隔Ｂ３、Ｂ４が対称的に等しくなるように形成する。このような構成にすることで、直線導波路１１を伝搬する光の対称性が良好となり、高次モードの励起の発生を防ぐことができる。

次に光デバイス１の変形例として、変形例（ａ２）〜（ｄ２）について以下説明する。
（ａ２）図１７はリッジ上部全体を光導波路とした結合部断面を示す図である。直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍の断面において、リッジ上部全体を光導波路（折り返し導波路１０）とする。

このような形状にすることで、外溝２１と折り返し導波路１０との位置ずれに対してよりトレランスを高めることが可能になる。直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部で光導波路の幅がリッジの幅より大きくなるようにすると、外溝２１が多少ずれても、リッジ内部全体が導波路領域となるため、リッジ内の屈折率分布が変化しなくなるからである。

（ｂ２）曲がり導波路１２が外溝２１と接するように形成する。これにより、外溝２１と曲がり導波路１２とのずれに対してよりトレランスを高くすることができる。
（ｃ２）図１８は延伸内溝を示す図である。上述してきた内溝２２では、内溝２２の角によって散乱損失が発生する可能性がある。これを防ぐため、内溝２２が曲がり導波路１２の内周側に延伸して、延伸した部分である延伸内溝２２−１を構成し、曲がり導波路１２の内周から延伸内溝２２−１の外周までの距離（幅）が連続的に変化するように形成する。

すなわち、光入力側であれば、曲がり導波路１２の内周から延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に広くなるように、光出力側であれば、曲がり導波路１２の内周から延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に狭くなるように形成する。

ここで、延伸内溝２２−１の外周が曲がり導波路１２の内周に比べて小さすぎると延伸内溝２２−１の効果が得られず、また、大きすぎると延伸内溝２２−１の側面の荒れによる散乱損失が放射損失を増大させることになる。

図１９は延伸内溝２２−１の外周と曲がり導波路１２の内周との比が損失に及ぼす影響を示す図である。折り返し導波路１０に対する外溝２１の相対位置が設計通りの場合（位置ずれ０）と、設計値から１．５μｍずれた場合（位置ずれ１．５μｍ）の２通りについての曲がり導波路１２の損失を示している。縦軸は曲がり導波路１２の損失ｄＢ、横軸は延伸内溝２２−１の外周と曲がり導波路１２の内周との比（延伸内溝２２−１の外周／曲がり導波路１２の内周）である。

位置ずれ０の場合は、比率（延伸内溝２２−１の外周／曲がり導波路１２の内周）が０．３よりも小さいと損失が増加し、位置ずれ１．５μｍの場合は０．６以上で損失が増加することがわかる。この関係から、曲がり導波路１２の内周側に延伸した延伸内溝２２−１の外周の半径が、曲がり導波路１２の内周の半径の３０〜６０％となるように設計するのが望ましい。

（ｄ２）図２０は結合部近傍において直線導波路１１の形状をテーパ状にした構成を示す図である。直線導波路１１と曲がり導波路１２との結合部近傍では光のモードを合わせる設計となるため、結合部付近と結合部から離れたところで直線導波路１１の幅を変える必要が生じることがある。

このような場合には図２０のように、直線導波路１１ａは、結合部に近づくにつれて徐々に導波路幅が広くなるように、結合部付近に向けて導波路の幅をテーパ状に変化させる形状とする。このような構成にすることで、損失を増加させずに導波路幅を変化させることができる。

次に光デバイス１を適用した光変調器について説明する。図２１は光変調器を示す図である。図２９で上述したＲＺ変調器に対して、光デバイス１の構成を適用したものである。光変調器３は、基板３０上に２つのマッハツェンダ干渉計型の光導波路を、折り返し導波路１０で連結した構成を有する。

光導波路は、光入力側マッハツェンダ干渉計型導波路３ａ、折り返し導波路１０、光出力側マッハツェンダ干渉計型導波路３ｂから構成される。光入力側マッハツェンダ干渉計型導波路３ａは、入射導波路３１と光入力側平行導波路３２ａ−１、３２ｂ−１からなり、折り返し導波路１０は、直線導波路１１と曲がり導波路１２からなり、光出力側マッハツェンダ干渉計型導波路３ｂは、光出力側平行導波路３２ａ−２、３２ｂ−２と出射導波路３４からなる。

光入力側平行導波路３２ａ−１上には信号電極３５−１が設けられ、光入力側平行導波路３２ｂ−１上には接地電極３６が設けられる。光出力側平行導波路３２ａ−２上には信号電極３５−２が設けられ、光出力側平行導波路３２ｂ−２上には接地電極３６が設けられる。

外溝２１は、折り返し導波路１０の外周に沿って基板３０を掘り下げて形成される。光入力側内溝２２ａは、直線導波路１１の内側に設けられ、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光入力側の結合部近傍の基板３０を掘り下げて形成される。光出力側内溝２２ｂは、直線導波路１１の内側に設けられ、直線導波路１１と曲がり導波路１２との光出力側の結合部近傍の基板３０を掘り下げて形成される。

このように、光変調器３では、折り返し導波路１０に対して、外溝２１、光入力側内溝２２ａ、光出力側内溝２２ｂを設ける構成により、曲がり導波路１２と外溝２１との相対位置に誤差が生じて、所望の設計値からずれて製造された場合でも、放射損失の増加を抑制することができ、高品質の光変調を行うことが可能になる。

図２２は光変調器を示す図である。光変調器４は、１つのマッハツェンダ変調器の光導波路を折り返した構成を有するデバイスである。光変調器４は、基板４ａ上に、マッハツェンダ干渉計型折り返し導波路４−１、信号電極４５、接地電極４６、溝ｍ１〜ｍ４（第１の溝〜第４の溝）が形成される。

マッハツェンダ干渉計型光導波路４−１は、入射導波路４１、内側導波路４２、外側導波路４３、出射導波路４４から構成される。入射導波路４１は、入射光を２分岐する導波路である。

内側導波路４２は、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である直線導波路４２ａと、直線導波路４２ａよりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である曲がり導波路４２ｂとから構成され、２分岐された一方の内側に位置する導波路である。

外側導波路４３は、直線導波路４３ａと曲がり導波路４３ｂとから構成され、２分岐された他方の外側に位置する導波路である。出射導波路４４は、内側導波路４２を伝搬する光と、外側導波路４３を伝搬する光とを合波して出射する導波路である。

信号電極４５は、外側導波路４３上に設けられ、接地電極４６は、信号電極４５の両側に設けられる。溝ｍ１は、内側導波路４２の内周に沿って基板４ａを掘り下げて形成した溝である。溝ｍ２は、内側導波路４２の外周および外側導波路４３の内周に沿って基板４ａを掘り下げて形成した溝である。溝ｍ３は、外側導波路４３の外周に沿って基板４ａを掘り下げて形成した溝である。溝ｍ４は、溝ｍ３の外周に沿って基板４ａを掘り下げて形成した溝である。

図２３は直線導波路と曲がり導波路の結合部近傍を示す図である。内側導波路４２の直線導波路４２ａと曲がり導波路４２ｂとの結合部近傍および外側導波路４３の直線導波路４３ａと曲がり導波路４３ｂとの結合部近傍を示している。

図２４〜図２６は結合部近傍の断面を示す図である。図２４は図２３のＡ１−Ａ２の断面を示し、図２５は図２３のＢ１−Ｂ２の断面を示し、図２６は図２３のＣ１−Ｃ２の断面を示す。

光変調器４は、直線導波路４２ａ、４３ａの全域または一部、および曲がり導波路４２ｂ、４３ｂの全域にわたり、これら導波路の両側に溝を設けてリッジ構造を形成する。なお、基板４ａの表面にはバッファ層４７が設けられる。

溝を形成する場合は、断面図に示すように、信号電極４５の両側に溝を２本ずつ設けて、すなわち、信号電極４５の内側に溝ｍ１、ｍ２を設け、外側に溝ｍ３、ｍ４を設けて、リッジ形状を、信号電極４５を中心にして対称となるような構造とする。

一方、溝ｍ１と溝ｍ２とで形成され内側導波路４２が存在するリッジをリッジＲ１、溝ｍ２と溝ｍ３とで形成され外側導波路４３が存在するリッジをリッジＲ２、溝ｍ３と溝ｍ４とで形成されるリッジをリッジＲ３とし、直線導波路４２ａ、４３ａと曲がり導波路４２ｂ、４３ｂとの結合部に対して、結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域を光入力側導波路区域とし、結合部から光が伝搬される平行導波路区域を光出力側導波路区域とする。

このとき、光入力側導波路区域および光出力側導波路区域に存在するリッジＲ１、リッジＲ２およびリッジＲ３のそれぞれのリッジ幅をＷａとし、結合部の近傍に存在するリッジＲ１、リッジＲ２およびリッジＲ３のそれぞれのリッジ幅をＷｂとし、曲がり導波路４２ｂ、４３ｂが位置する曲がり導波路区域に存在するリッジＲ１、リッジＲ２およびリッジＲ３のそれぞれのリッジ幅をＷｃとした場合、Ｗａ＝Ｗｃ＞Ｗｂとなるように、各導波路区域においてリッジ幅を形成する（図２３）。

このような構成にすることにより、電極（信号電極４５、接地電極４６）の対称性が良好となり、電極の特性インピーダンスを一定値に保つことができるので、マイクロ波の損失を低減することが可能になる。

一方、光導波路を形成する場合は、直線導波路４２ａ、４３ａは、リッジ幅よりも導波路幅を小さく形成し（図２４）、直線導波路４２ａ、４３ａと曲がり導波路４２ｂ、４３ｂとの結合部近傍は、リッジ幅よりも導波路幅を大きく形成し（図２５）、曲がり導波路４２ｂ、４３ｂは、リッジ上面の基板４ａの外側方向へ片寄らせて形成する。このように形成することでさらに放射損失を低減させる。

また、結合部のＢ１−Ｂ２付近では、リッジ幅が狭くなり、プロセスエラーなどでリッジ上の信号電極４５がリッジから外れやすくなるおそれがあるので、これを防ぐために、直線導波路４２ａ、４３ａと曲がり導波路４２ｂ、４３ｂとの結合部近傍（Ｂ１−Ｂ２）のみ、信号電極４５の幅を狭くする構造にしてもよい。

さらにまた、電極の特性インピーダンスは、信号電極４５の幅、電極の厚み、信号電極４５と接地電極４６の間隔などのほか、リッジの幅や高さにも依存する。リッジの幅が狭く、または信号電極４５の幅が狭い部分では、インピーダンスが他の部分よりも高くなる。そのため、インピーダンスの不連続によってマイクロ波が反射し、変調特性を悪化させるおそれがある。

したがって、これを防ぐために、直線導波路４２ａ、４３ａと曲がり導波路４２ｂ、４３ｂとの結合部近傍のみに対して、電極を厚くする、信号電極４５と接地電極４６の間隔を狭くする、溝ｍ１〜ｍ４を浅く形成する、基板４ａと電極との間のバッファ層４７を薄くするなどの、少なくとも１つの対策を行うことが有効である。

（付記１）光導波路を有する光デバイスにおいて、
直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第１の導波路と、前記第１の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第２の導波路と、から構成されて基板に形成される折り返し導波路と、
前記折り返し導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である外溝と、
前記第１の導波路の内側に設けられ、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光入力側内溝と、
前記第１の導波路の内側に設けられ、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光出力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光出力側内溝と、
を備え、
前記外溝および前記光入力側内溝を形成することで、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍をリッジ構造とし、
前記外溝および前記光出力側内溝を形成することで、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光出力側の結合部近傍をリッジ構造とする、
ことを特徴とする光デバイス。

（付記２）前記光入力側の結合部近傍で、前記第１の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第１の導波路の内周と前記光入力側内溝の外周との間隔とは、光進行方向に向かって連続的に狭くなるように、前記外溝と前記光入力側内溝とを形成し、
前記光出力側の結合部近傍で、前記第１の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第１の導波路の内周と光出力側内溝の外周との間隔とは、光進行方向に向かって連続的に広くなるように、前記外溝と前記光出力側内溝とを形成する、
ことを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記３）前記光入力側の結合部近傍で、前記第１の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第１の導波路の内周と前記光入力側内溝の外周との間隔とは、対称的に等しくなるように形成し、
前記光出力側の結合部近傍で、前記第１の導波路の外周と前記外溝の内周との間隔と、前記第１の導波路の内周と光出力側内溝の外周との間隔とは、対称的に等しくなるように形成する、
ことを特徴とする付記２記載の光デバイス。

（付記４）前記基板の表面にバッファ層を形成する際、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジのみ、リッジ側面の前記バッファ層を厚くし、かつ屈折率を大きくすることを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記５）前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジの両側を気体で充填することを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記６）前記第２の導波路の曲率半径を４ｍｍ以下とし、前記第１の導波路の曲率半径は４ｍｍを超えるように形成することを特徴とする付記１記載の光デバイス。
（付記７）前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍のリッジの幅を１０μｍ以下とし、リッジの深さを３μｍ以下となるように形成することを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記８）前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍および光出力側の結合部近傍では、前記第２の導波路の幅が前記第１の導波路の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記９）前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のリッジ上部全体を導波路とすることを特徴とする付記１記載の光デバイス。
（付記１０）前記第２の導波路に前記外溝が接することを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記１１）前記光入力側内溝を前記第２の導波路の内周側へ延伸させ、
延伸させた内溝部分である光入力側延伸内溝に対しては、前記第２の導波路の内周から前記光入力側延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に広くなるように形成し、
前記光出力側内溝を前記第２の導波路の内周側へ延伸させ、
延伸させた内溝部分である光出力側延伸内溝に対しては、前記第２の導波路の内周から前記光出力側延伸内溝の外周までの幅が、光進行方向に対して連続的に狭くなるように形成する、
ことを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記１２）前記光入力側延伸内溝と前記光出力側延伸内溝との外周の曲率半径が、前記第２の導波路の内周の曲率半径の３０％〜６０％であることを特徴とする付記１１記載の光デバイス。

（付記１３）光入力側の前記第１の導波路は、光進行方向に対し、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部に近づくにつれて連続的に導波路幅が広くなるように前記第１の導波路の幅をテーパ状に変化させ、
光出力側の前記第１の導波路は、光進行方向に対し、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光出力側の結合部から離れるにつれて連続的に導波路幅が狭くなるように前記第１の導波路の幅をテーパ状に変化させる、
ことを特徴とする付記１記載の光デバイス。

（付記１４）光変調を行う光デバイスにおいて、
マッハツェンダ干渉計型の光導波路であって、光入力側に位置する光入力側マッハツェンダ干渉計型光導波路と、
マッハツェンダ干渉計型の光導波路であって、光出力側に位置する光出力側マッハツェンダ干渉計型光導波路と、
直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第１の導波路と、前記第１の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第２の導波路と、から構成され、前記光入力側マッハツェンダ干渉計型光導波路を伝搬する光を、前記光出力側マッハツェンダ干渉計型光導波路へ折り返す折り返し導波路と、
前記折り返し導波路の外側に沿って基板に形成した溝である外溝と、
前記第１の導波路の内側に設けられ、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光入力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光入力側内溝と、
前記第１の導波路の内側に設けられ、前記第１の導波路と前記第２の導波路との光出力側の結合部近傍の前記基板に形成した溝である光出力側内溝と、
を有することを特徴とする光デバイス。

（付記１５）光変調を行う光デバイスにおいて、
入射光を２分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第１の導波路と前記第１の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第２の導波路とから構成され２分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第１の導波路と前記第２の導波路とから構成され２分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、
前記外側導波路の上に形成された信号電極と、
前記信号電極の両側に形成された接地電極と、
前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第１の溝と、
前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第２の溝と、
前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第３の溝と、
前記第３の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第４の溝と、
を有することを特徴とする光デバイス。

（付記１６）前記第１の溝と前記第２の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第１のリッジ、前記第２の溝と前記第３の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第２のリッジ、前記第３の溝と前記第４の溝とで形成されるリッジを第３のリッジとし、
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷａとし、
前記結合部の近傍に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｂとし、
前記第２の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｃとした場合、
Ｗａ＝Ｗｃ＞Ｗｂとなるようにリッジ幅を形成することを特徴とする付記１５記載の光デバイス。

（付記１７）前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極の幅を狭くすることを特徴とする請求項１５記載の光デバイス。
（付記１８）前記基板上に平行に形成される前記第１の導波路は、リッジ幅よりも前記第１の導波路の導波路幅を小さく形成し、
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍に位置する、前記第１の導波路の導波路幅と前記第２の導波路の導波路幅は、リッジ幅より大きく形成し、
曲率半径の小さな導波路部分の前記第２の導波路は、リッジ上面の前記基板の外側方向へ片寄らせて形成する、
ことを特徴とする付記１５記載の光デバイス。

（付記１９）前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極および前記接地電極の高さを厚くすることを特徴とする付記１５記載の光デバイス。
（付記２０）前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極と前記接地電極との間隔を狭くすることを特徴とする付記１５記載の光デバイス。

（付記２１）前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記第１溝、前記第２の溝、前記第３の溝、前記第４の溝を浅く形成することを特徴とする付記１５記載の光デバイス。

（付記２２）前記基板の表面にバッファ層を形成する際、前記基板と前記信号電極との間の前記バッファ層を薄く形成し、かつ前記基板と前記接地電極との間の前記バッファ層を薄く形成することを特徴とする付記１５記載の光デバイス。

１光デバイス
１０折り返し導波路
１１第１の導波路
１２第２の導波路
２１外溝
２２ａ光入力側内溝
２２ｂ光出力側内溝
３０基板

Claims

光変調を行う光デバイスにおいて、
入射光を２分岐する入射導波路と、直線形状または曲率半径が一定値以上の曲線形状を持つ導波路である第１の導波路と前記第１の導波路よりも曲率半径が小さな曲線形状を持つ導波路である第２の導波路とから構成され２分岐された内側の導波路である内側導波路と、前記第１の導波路と前記第２の導波路とから構成され２分岐された外側の導波路である外側導波路と、前記内側導波路を伝搬する光と前記外側導波路を伝搬する光とを合波して出射する出射導波路と、を含み、基板に形成されて信号光を伝搬するマッハツェンダ干渉計型折り返し導波路と、
前記外側導波路の上に形成された信号電極と、
前記信号電極の両側に形成された接地電極と、
前記内側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第１の溝と、
前記内側導波路の外側および前記外側導波路の内側に沿って前記基板に形成した溝である第２の溝と、
前記外側導波路の外側に沿って前記基板に形成した溝である第３の溝と、
前記第３の溝の外側に沿って前記基板に形成した溝である第４の溝と、
を備え、
前記第１の溝と前記第２の溝とで形成され前記内側導波路が存在するリッジを第１のリッジ、前記第２の溝と前記第３の溝とで形成され前記外側導波路が存在するリッジを第２のリッジ、前記第３の溝と前記第４の溝とで形成されるリッジを第３のリッジとし、
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部に対して、前記結合部へ光が到達するまでの平行導波路区域である光入力側導波路区域と、前記結合部から光が伝搬される平行導波路区域である光出力側導波路区域とに存在する、前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷａとし、
前記結合部の近傍に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｂとし、
前記第２の導波路が位置する導波路区域である曲がり導波路区域に存在する前記第１のリッジ、前記第２のリッジおよび前記第３のリッジのそれぞれのリッジ幅をＷｃとした場合、
Ｗａ＝Ｗｃ＞Ｗｂとなるようにリッジ幅を形成することを特徴とする光デバイス。
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極の幅を狭くすることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
前記基板上に平行に形成される前記第１の導波路は、リッジ幅よりも前記第１の導波路の導波路幅を小さく形成し、
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍に位置する、前記第１の導波路の導波路幅と前記第２の導波路の導波路幅は、リッジ幅より大きく形成し、
曲率半径の小さな導波路部分の前記第２の導波路は、リッジ上面の前記基板の外側方向へ片寄らせて形成する、
ことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極および前記接地電極の高さを厚くすることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
前記第１の導波路と前記第２の導波路との結合部近傍のみ、前記信号電極と前記接地電極との間隔を狭くすることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。