JP5853880B2 - 光変調器 - Google Patents
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Description
以下、実施形態について図面を参照して説明する。図1は、実施形態1の、マッハツェンダ型の光変調器の平面図である。以後、光変調器と呼ぶ。光変調器10は、電気光学効果を有する光導波路1で形成されたマッハツェンダ干渉計に、電圧を印加して光導波路1内を伝搬する光を変調するデバイスである。光導波路1は、2本の光導波路1a、1bに分岐され、光導波路1a、1b上には、それぞれ1本ずつ、すなわち、2本の信号電極2a、2bが設けられていて、デュアル電極構造となっている。
db≧k/(nc−nb) <式1>
となることが分かった。ここで、kは、損失の仕様値、波長、導波路形状により算出され、nb、ncとは独立な係数である。
V1=(d1/ε1)V/(d1/ε1+d2/ε2) <式2>
である。d2/ε2が小さい程、V1は大きくなる。
db/εb = k/{εb(nc−nb)} <式3>
と変形できるので、εb(nc−nb)が大きいほど、db/εbが小さくなり、望ましいことが分かる。
実施例1として、実施形態1における光変調器10を以下の手順で作製した。図2において、単結晶基板4として、サファイア基板を用意し、その単結晶基板4の表面に電気光学膜5としてc軸配向のLN薄膜をスパッタ法により成膜した。LN薄膜の膜厚は1.0μmとした。次に、フォト工程とミリング工程によりリッジ形状7に加工し、光導波路1を形成した。リッジ幅は2.0μm、リッジの高さは0.2μmとした。
実施例1において、バッファ層6として、Al2O3膜の代わりに、SiO2膜を用い、バッファ層の膜厚を、電極付の光導波路1の光吸収損失が1dB/cm以下を満足するように0.8μmとした。表1に示すように、間隔Gを3μmとし、他は同条件である。SiO2膜の光学屈折率、比誘電率は、nb=1.45、εb=4であった。また、(nc−nb)εb=2.8であり、3.5以上の条件を満足していない。
実施例2として、バッファ層6を、実施例1のAl2O3膜から、MgF2膜に変更した。バッファ層6の膜厚は、電極付の光導波路1の光吸収損失が1dB/cm以下を満足するように0.7μmに設定した。また、信号電極と接地電極との間隔Gは進行波電極8のインピーダンスがほぼ50Ωとなるように3μmに設定した。(nc−nb)εb=3.8であり、(nc−nb)εb>3.5の条件を満足している。波長1550nmの光を用いて、光変調器の特性を評価した所、帯域は20GHz以上、VπL=3.9Vcm であった。
実施例3として、バッファ層6を、実施例1のAl2O3膜から、La2O3膜に変更した。バッファ層6の膜厚は、電極付の光導波路1の光吸収損失が1dB/cm以下を満足するように1.0μmに設定した。また、信号電極と接地電極との間隔Gは進行波電極8のインピーダンスがほぼ50Ωとなるように8μmに設定した。(nc−nb)εb=11.9であり、(nc−nb)εb>3.5の条件を満足している。波長1550nmの光を用いて、光変調器の特性を評価した所、帯域は20GHz以上、VπL=3.9Vcm であった。
比較例2として、バッファ層6を、実施例1のAl2O3膜から、ZnO膜に変更した。バッファ層6の膜厚は、電極付の光導波路1の光吸収損失が1dB/cm以下を満足するように1.6μmに設定した。また、信号電極と接地電極との間隔Gは進行波電極8のインピーダンスがほぼ50Ωとなるように4μmに設定した。波長1550nmの光を用いて、光変調器の特性を評価した所、帯域は20GHz以上、VπL=4.8Vcm であった。なお、(nc−nb)εb=2.2であり、(nc−nb)εb>3.5の条件を満足していない。
1、1a、1b 光導波路
2a、2b 信号電極
3a、3b、3c 接地電極
4 単結晶基板
5 電気光学膜
6 バッファ層
7 リッジ形状
8 進行波電極
9 終端抵抗
11 入力側
12 出力側
13a、13b 入力側
21 サファイア基板
22a、22b 光導波路
23 SiO2バッファ層
24a 信号電極
24b 接地電極
Claims (1)
- 比誘電率が17以下である単結晶基板と、
前記単結晶基板上に形成された光学屈折率がncであり、膜厚が2μm以下であり、主成分組成がLiNbO 3 である電気光学膜と、
前記電気光学膜に電圧を印加するための、信号電極と接地電極からなる進行波電極と、
前記電気光学膜と前記進行波電極の間に、比誘電率がεbであり、光学屈折率がnbであるバッファ層を備え、
(nc−nb)εb>3.5を満足することを特徴とする光変調器。
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