JPH04304415A - 光制御素子 - Google Patents
光制御素子Info
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- JPH04304415A JPH04304415A JP9475391A JP9475391A JPH04304415A JP H04304415 A JPH04304415 A JP H04304415A JP 9475391 A JP9475391 A JP 9475391A JP 9475391 A JP9475391 A JP 9475391A JP H04304415 A JPH04304415 A JP H04304415A
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- optical waveguide
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- electrode
- traveling wave
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0356—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動作速度が極めて速い
光変調器、光スイッチなどの光制御素子に関するもので
ある。
光変調器、光スイッチなどの光制御素子に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】高速かつ大容量の光ファイバ通信システ
ム、特にコヒーレント光ファイバ通信システムにおいて
は、高速で駆動電圧が小さい高性能な光制御素子が有用
である。この種の光制御素子の一例としては、外部変調
器、例えば光強度変調器、光位置変調器等がある。
ム、特にコヒーレント光ファイバ通信システムにおいて
は、高速で駆動電圧が小さい高性能な光制御素子が有用
である。この種の光制御素子の一例としては、外部変調
器、例えば光強度変調器、光位置変調器等がある。
【0003】従来の外部光変調器としては、例えばマッ
ハツェンダ形光強度変調器がある。図8(a) および
(b) は、従来の報告の中で、約20 GHzの光3
dB変調帯域を達成したマッハツェンダ形光変調器の一
例の平面図およびそのA−A′における一部分の拡大断
面図である(河野他:Electron. Lett.
, vol. 25. pp.1382−1383.
1989 )。なお、図8(a) の平面図ではシール
ド導体は省略してある。この例では、電気光学効果を有
するz板 LiNbO3基板701 に、Ti熱拡散に
よりマッハツェンダ形光導波路702 が形成されてい
る。基板701 の上には厚さDのSiO2バッファ層
703 が1μm 程度形成され、そのバッファ層70
3 の上に中心電極704 およびアース電極705
から構成されるコプレーナウェーブガイド (co−p
lanar waveguide,CPW) が形成さ
れている。さらに、光導波路702 と進行波電極70
4, 705が相互作用する領域の近傍にオーバレイ7
06 を介してシールド導体707 が配置されている
。 電極704 および705 は CPW電極と総称され
ており、進行波電極として構成されている。709 は
CPW電極704 と705 との間に接続された終
端抵抗であり、708 は電極704 および705
に接続されて、制御用マイクロ波信号を、これら電極7
04 および705 に供給する給電線である。電極7
04 と705 の寸法としては、厚さは通常1〜4μ
m であり、中心電極704 の幅Wは8μm であり
、中心電極704 とアース電極705 とのギャップ
Gは15μm である。オーバレイ706 の厚みは、
信号波の実効屈折率が光導波路を伝搬する光の実効屈折
率とほぼ等しくなるように、4μm 程度に設定されて
いる。一般に、バッファ層703 の厚さが厚い場合、
光導波路に印加される実効的な電界が弱くなり、単位長
あたりの駆動電圧が大きくなることが知られている。こ
のため、電極長を長くして駆動電圧を小さくするように
してある。この構造を用いることにより、これまで信号
波の実効屈折率と光導波路を伝搬する光の実効屈折率と
の不一致、つまり信号波と光との位相速度の不整合によ
る帯域制限 (数GHz 程度) がほぼ解消され、光
3dB変調帯域として20GHz 程度まで高速化され
た。
ハツェンダ形光強度変調器がある。図8(a) および
(b) は、従来の報告の中で、約20 GHzの光3
dB変調帯域を達成したマッハツェンダ形光変調器の一
例の平面図およびそのA−A′における一部分の拡大断
面図である(河野他:Electron. Lett.
, vol. 25. pp.1382−1383.
1989 )。なお、図8(a) の平面図ではシール
ド導体は省略してある。この例では、電気光学効果を有
するz板 LiNbO3基板701 に、Ti熱拡散に
よりマッハツェンダ形光導波路702 が形成されてい
る。基板701 の上には厚さDのSiO2バッファ層
703 が1μm 程度形成され、そのバッファ層70
3 の上に中心電極704 およびアース電極705
から構成されるコプレーナウェーブガイド (co−p
lanar waveguide,CPW) が形成さ
れている。さらに、光導波路702 と進行波電極70
4, 705が相互作用する領域の近傍にオーバレイ7
06 を介してシールド導体707 が配置されている
。 電極704 および705 は CPW電極と総称され
ており、進行波電極として構成されている。709 は
CPW電極704 と705 との間に接続された終
端抵抗であり、708 は電極704 および705
に接続されて、制御用マイクロ波信号を、これら電極7
04 および705 に供給する給電線である。電極7
04 と705 の寸法としては、厚さは通常1〜4μ
m であり、中心電極704 の幅Wは8μm であり
、中心電極704 とアース電極705 とのギャップ
Gは15μm である。オーバレイ706 の厚みは、
信号波の実効屈折率が光導波路を伝搬する光の実効屈折
率とほぼ等しくなるように、4μm 程度に設定されて
いる。一般に、バッファ層703 の厚さが厚い場合、
光導波路に印加される実効的な電界が弱くなり、単位長
あたりの駆動電圧が大きくなることが知られている。こ
のため、電極長を長くして駆動電圧を小さくするように
してある。この構造を用いることにより、これまで信号
波の実効屈折率と光導波路を伝搬する光の実効屈折率と
の不一致、つまり信号波と光との位相速度の不整合によ
る帯域制限 (数GHz 程度) がほぼ解消され、光
3dB変調帯域として20GHz 程度まで高速化され
た。
【0004】図9は、Second Optoelec
tronics Conference (OEC′8
8) Post−Deadline Papers T
echnical Digest, PD−1 (Oc
tober1988 , Tokyo )において提案
された光変調器の例である。この例では、進行波電極
(ここでは非対称コプレーナストリップ:ACPSを例
として用いた)を電極幅または電極間隔と同程度以上に
厚く形成することにより、信号波の実効屈折率を低減で
き、信号波と光との位相速度の差を緩和できる。
tronics Conference (OEC′8
8) Post−Deadline Papers T
echnical Digest, PD−1 (Oc
tober1988 , Tokyo )において提案
された光変調器の例である。この例では、進行波電極
(ここでは非対称コプレーナストリップ:ACPSを例
として用いた)を電極幅または電極間隔と同程度以上に
厚く形成することにより、信号波の実効屈折率を低減で
き、信号波と光との位相速度の差を緩和できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、進行波電極を
伝搬する信号波の伝搬損失は、信号波周波数の平方根お
よび電極長に比例する。このため、信号波の周波数がマ
イクロ波領域からミリ波領域と高くなるにつれ、信号波
の伝搬損失が新たな帯域制限の要因となる。進行波電極
の特性インピーダンスと外部回路の特性インピーダンス
が等しい場合、電極を伝搬する信号波と光導波路内を伝
搬する光とが相互作用を始める位置での信号波の電力に
対し、その相互作用が終わる位置での信号波の電力が約
14dB減衰する信号波周波数が光3dB帯域となる。 図8の従来例では、バッファ層703 が一様であるた
め、バッファ層形状による信号波の実効屈折率の低減効
果を有効に活用していない。このため、オーバレイ70
8 の厚さが電極の幅または間隔と比較して小さく、信
号波の伝搬損失が大きくなり、広帯域化、高速化を阻ん
でいる。一方、前述したように電極長を短くすれば、伝
搬損失が小さくなって帯域が延びるが、電極長と駆動電
圧の積が一定であるので、駆動電圧が増加してしまう欠
点がある。また、図9の場合、信号波と光の位相速度整
合をとるためには、電極804, 805の厚みを、電
極の幅または間隔より大きく、数10μm 程度形成す
る必要があり、電極804,805 間で短絡が生じる
等、製作上極めて高度な技術を要する。従って、現状の
技術では駆動電圧が同等で動作速度が極めて速い光制御
素子を実現することは困難である。 本発明の目的は、前述した従来の問題点を解消し、動作
速度が極めて速く高効率な光制御素子を提供することに
ある。
伝搬する信号波の伝搬損失は、信号波周波数の平方根お
よび電極長に比例する。このため、信号波の周波数がマ
イクロ波領域からミリ波領域と高くなるにつれ、信号波
の伝搬損失が新たな帯域制限の要因となる。進行波電極
の特性インピーダンスと外部回路の特性インピーダンス
が等しい場合、電極を伝搬する信号波と光導波路内を伝
搬する光とが相互作用を始める位置での信号波の電力に
対し、その相互作用が終わる位置での信号波の電力が約
14dB減衰する信号波周波数が光3dB帯域となる。 図8の従来例では、バッファ層703 が一様であるた
め、バッファ層形状による信号波の実効屈折率の低減効
果を有効に活用していない。このため、オーバレイ70
8 の厚さが電極の幅または間隔と比較して小さく、信
号波の伝搬損失が大きくなり、広帯域化、高速化を阻ん
でいる。一方、前述したように電極長を短くすれば、伝
搬損失が小さくなって帯域が延びるが、電極長と駆動電
圧の積が一定であるので、駆動電圧が増加してしまう欠
点がある。また、図9の場合、信号波と光の位相速度整
合をとるためには、電極804, 805の厚みを、電
極の幅または間隔より大きく、数10μm 程度形成す
る必要があり、電極804,805 間で短絡が生じる
等、製作上極めて高度な技術を要する。従って、現状の
技術では駆動電圧が同等で動作速度が極めて速い光制御
素子を実現することは困難である。 本発明の目的は、前述した従来の問題点を解消し、動作
速度が極めて速く高効率な光制御素子を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決すべく提案されたもので、少なくとも1本の光導波路
を具えた電気光学効果を有する基板と、基板の上に配置
されたバッファ層と、バッファ層の上に配置された進行
波電極と、光導波路と進行波電極とが相互作用する領域
の近傍にオーバレイを介して配置したシールド導体とを
具えた光制御素子において、バッファ層の厚さを場所に
より異なるように形成し、さらに電極の厚さおよびオー
バレイの厚さを厚く設定する。
決すべく提案されたもので、少なくとも1本の光導波路
を具えた電気光学効果を有する基板と、基板の上に配置
されたバッファ層と、バッファ層の上に配置された進行
波電極と、光導波路と進行波電極とが相互作用する領域
の近傍にオーバレイを介して配置したシールド導体とを
具えた光制御素子において、バッファ層の厚さを場所に
より異なるように形成し、さらに電極の厚さおよびオー
バレイの厚さを厚く設定する。
【0007】本発明によれば、高度な製作技術を必要と
しないで、信号波の実効屈折率を光導波路を伝搬する光
の実効屈折率に近くすること、進行波電極の特性インピ
ーダンスを外部回路の特性インピーダンスに近くするこ
と、および信号波の伝搬損失を低減することを同時に行
うことが可能である。
しないで、信号波の実効屈折率を光導波路を伝搬する光
の実効屈折率に近くすること、進行波電極の特性インピ
ーダンスを外部回路の特性インピーダンスに近くするこ
と、および信号波の伝搬損失を低減することを同時に行
うことが可能である。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1(a) および(b) は、本発明に
よる光制御素子の実施例を説明するための平面図、およ
びそのA−A′における一部分の拡大断面図である。な
お、図1(a)の平面図ではシールド導体は省略して示
している。 この実施例では、図8(a) および(b) に示した
従来例と同様にTi熱拡散により形成した2本の光導波
路102 を具えた電気光学効果を有するZ板LiNb
O3基板101(誘電率ε=36)の上に、進行波電極
としての中心電極104 およびアース電極105 を
配置する。導波路102 を伝搬する光が電極104,
105に吸収されることによる損失を少なくするため
に、例えばSiO2バッファ層103 ( 誘電率ε=
4)を、必ず基板101 、電極104, 105間に
設ける必要がある。さらに光導波路102 と進行波電
極104, 105が相互作用する領域の近傍に、オー
バレイ106 を介してシールド導体107 を配置す
る。以上のように構成した光変調器において、進行波電
極104, 105に給電線108 から印加された信
号波に対する基板101 の実効屈折率nmが、光導波
路102 を伝搬する光の実効屈折率noに近くなると
ともに、進行波電極104, 105の特性インピーダ
ンスZo が、外部回路の特性インピーダンスに近くな
るように、バッファ層103 の形状とオーバレイ10
6 の厚さを設定する。
に説明する。図1(a) および(b) は、本発明に
よる光制御素子の実施例を説明するための平面図、およ
びそのA−A′における一部分の拡大断面図である。な
お、図1(a)の平面図ではシールド導体は省略して示
している。 この実施例では、図8(a) および(b) に示した
従来例と同様にTi熱拡散により形成した2本の光導波
路102 を具えた電気光学効果を有するZ板LiNb
O3基板101(誘電率ε=36)の上に、進行波電極
としての中心電極104 およびアース電極105 を
配置する。導波路102 を伝搬する光が電極104,
105に吸収されることによる損失を少なくするため
に、例えばSiO2バッファ層103 ( 誘電率ε=
4)を、必ず基板101 、電極104, 105間に
設ける必要がある。さらに光導波路102 と進行波電
極104, 105が相互作用する領域の近傍に、オー
バレイ106 を介してシールド導体107 を配置す
る。以上のように構成した光変調器において、進行波電
極104, 105に給電線108 から印加された信
号波に対する基板101 の実効屈折率nmが、光導波
路102 を伝搬する光の実効屈折率noに近くなると
ともに、進行波電極104, 105の特性インピーダ
ンスZo が、外部回路の特性インピーダンスに近くな
るように、バッファ層103 の形状とオーバレイ10
6 の厚さを設定する。
【0009】この実施例では、中心電極104 の幅W
を8μm 、電極104 と電極105 との間隔Gを
15μm とし、光導波路102 の幅を、中心電極1
04 の幅とほぼ等しい7μm とした。さらに Si
O2 バッファ層103 の厚みは、中心電極104
およびアース電極105 と基板101 との間 (バ
ッファ層の厚さ) D1では 1.2μm 、電極10
4, 105間と基板101 との間 (バッファ層の
厚さ) D2ではD1より薄くした。オーバレイ106
(ここでは、空気 (ε=1)としている)の厚みH
と、近似計算による信号波の実効屈折率nmおよび特性
インピーダンスZoとの関係を図2に、また信号波の伝
搬損失αとの関係を図3に示す。図2、図3中の実線お
よび破線はそれぞれこの実施例および従来例 (図7)
の値を示している。図2からわかるように、オーバレイ
106 の厚みHを薄くすると、信号波の実効屈折率n
mの値は小さくなり、光導波路102 の実効屈折率n
oに近づくとともに、特性インピーダンスZoも小さく
なる性質がある。また図3からオーバレイ106 の厚
みHを薄くすると、信号波の伝搬損失αは急激に増加す
ることがわかる。しかしながら、バッファ層103 の
厚さD2がD1と等しい従来例の構造においては、nm
をno(=2.15) に一致させるようにオーバレイ
の厚みを選ぶ (Hb 点)と、Zoは約45Ωとなる
が、αは約
を8μm 、電極104 と電極105 との間隔Gを
15μm とし、光導波路102 の幅を、中心電極1
04 の幅とほぼ等しい7μm とした。さらに Si
O2 バッファ層103 の厚みは、中心電極104
およびアース電極105 と基板101 との間 (バ
ッファ層の厚さ) D1では 1.2μm 、電極10
4, 105間と基板101 との間 (バッファ層の
厚さ) D2ではD1より薄くした。オーバレイ106
(ここでは、空気 (ε=1)としている)の厚みH
と、近似計算による信号波の実効屈折率nmおよび特性
インピーダンスZoとの関係を図2に、また信号波の伝
搬損失αとの関係を図3に示す。図2、図3中の実線お
よび破線はそれぞれこの実施例および従来例 (図7)
の値を示している。図2からわかるように、オーバレイ
106 の厚みHを薄くすると、信号波の実効屈折率n
mの値は小さくなり、光導波路102 の実効屈折率n
oに近づくとともに、特性インピーダンスZoも小さく
なる性質がある。また図3からオーバレイ106 の厚
みHを薄くすると、信号波の伝搬損失αは急激に増加す
ることがわかる。しかしながら、バッファ層103 の
厚さD2がD1と等しい従来例の構造においては、nm
をno(=2.15) に一致させるようにオーバレイ
の厚みを選ぶ (Hb 点)と、Zoは約45Ωとなる
が、αは約
【数1】
であり、電極と光導波路の相互作用長を2.7cm と
すると、光3dB帯域として約19GHz となる。
すると、光3dB帯域として約19GHz となる。
【0010】一方、バッファ層103 の厚さD2をD
1より薄くした場合では、従来例の場合と比較して、バ
ッファ層103 のみを通過する電気力線によって生ず
る容量が小さくなるので、シールド導体107 が存在
しない (オーバレイ106 の厚さHが無限大となる
)時の信号波の実効屈折率nmが低減する。したがって
、nmを no(=2.15) に一致させるのに必要
なオーバレイ106 の厚みは、Ha 点で示すように
Hb 点より厚くなる。このとき、Zoは約53Ωとな
り、αは約
1より薄くした場合では、従来例の場合と比較して、バ
ッファ層103 のみを通過する電気力線によって生ず
る容量が小さくなるので、シールド導体107 が存在
しない (オーバレイ106 の厚さHが無限大となる
)時の信号波の実効屈折率nmが低減する。したがって
、nmを no(=2.15) に一致させるのに必要
なオーバレイ106 の厚みは、Ha 点で示すように
Hb 点より厚くなる。このとき、Zoは約53Ωとな
り、αは約
【数2】
と小さくなる。よって、光3dB帯域として30GHz
以上の値が得られることになる。このように、シール
ド導体107 が存在しない場合の信号波の実効屈折率
nmを僅かに小さくすることでも、nmをnoと一致さ
せるオーバレイ106 の厚さを厚くすることができ、
信号波の伝搬損失を低減することができる。したがって
、超高速化を図ることが可能となる。
以上の値が得られることになる。このように、シール
ド導体107 が存在しない場合の信号波の実効屈折率
nmを僅かに小さくすることでも、nmをnoと一致さ
せるオーバレイ106 の厚さを厚くすることができ、
信号波の伝搬損失を低減することができる。したがって
、超高速化を図ることが可能となる。
【0011】この実施例では SiO2 バッファ層1
03 の厚さD1を 1.2μm としたが、所望する
変調帯域に応じてZoが50Ωとなり、αが小さくなる
ように、D1, D2, H,W,Gの値を調整すれば
よい。なお、図2および図3に示す計算値は、概算によ
る結果であり、構造設計の目安を与えるものであるが、
例えば有限要素法等の構造解析法により厳密な構造設計
が可能である。
03 の厚さD1を 1.2μm としたが、所望する
変調帯域に応じてZoが50Ωとなり、αが小さくなる
ように、D1, D2, H,W,Gの値を調整すれば
よい。なお、図2および図3に示す計算値は、概算によ
る結果であり、構造設計の目安を与えるものであるが、
例えば有限要素法等の構造解析法により厳密な構造設計
が可能である。
【0012】図4(a) , (b) は本発明の他の
実施例の断面図である。図4(a) は、光導波路40
2 に近接していないアース電極405 の下のバッフ
ァ層403 の厚さを、光導波路402 に近接してい
るアース電極405 の下のバッファ層の厚さより厚く
した場合である。前述の実施例と同様にバッファ層40
3 のみを通過する電気力線によって生ずる容量が小さ
くなり、シールド導体407 が存在しない場合の信号
波の実効屈折率nmが小さくなる。したがって、前述し
たように超高速化が可能となる。また、図4(b) に
示すように、電極404, 405のエッジ近傍とバッ
ファ層403 ′とが接触しないように構成することに
より、電極404, 405のエッジ近傍とバッファ層
403′との電気的結合が弱くなり、信号波の実効屈折
率nmがオーバレイ406 の屈折率に近づくので、図
1に示す実施例と同様の効果が得られる。
実施例の断面図である。図4(a) は、光導波路40
2 に近接していないアース電極405 の下のバッフ
ァ層403 の厚さを、光導波路402 に近接してい
るアース電極405 の下のバッファ層の厚さより厚く
した場合である。前述の実施例と同様にバッファ層40
3 のみを通過する電気力線によって生ずる容量が小さ
くなり、シールド導体407 が存在しない場合の信号
波の実効屈折率nmが小さくなる。したがって、前述し
たように超高速化が可能となる。また、図4(b) に
示すように、電極404, 405のエッジ近傍とバッ
ファ層403 ′とが接触しないように構成することに
より、電極404, 405のエッジ近傍とバッファ層
403′との電気的結合が弱くなり、信号波の実効屈折
率nmがオーバレイ406 の屈折率に近づくので、図
1に示す実施例と同様の効果が得られる。
【0013】図5は、光導波路をリッジ型光導波路とし
た本発明の他の実施例の断面図である。前述の実施例に
おける光導波路内の光電界分布が閉じ込められるので、
超高速化と同時に低駆動電圧が可能である。図6(a)
は、電極604, 605の厚さを電極62と電極6
5との間隔程度に厚くした場合の本発明の他の実施例の
断面図である。 この場合、電極604, 605間を平行板のコンデン
サとみなすことができ、信号波の実効屈折率nmがオー
バレイ606 の屈折率に近づくので、前記実施例と同
様の効果が得られる。また、図6(a) の実施例にお
いて、図6(b) に示すように、電極形状をオーバハ
ング状にすることにより、電極604, 605間の電
気的結合が強くなり(特願昭62−248153) 、
電極厚を厚くすることと同様の効果を得ることができる
。なお、バッファ層の厚さは均一である必要はなく、電
極が形成されていない部分の最も厚い部分が、電極が形
成されている部分よりも薄ければよい。
た本発明の他の実施例の断面図である。前述の実施例に
おける光導波路内の光電界分布が閉じ込められるので、
超高速化と同時に低駆動電圧が可能である。図6(a)
は、電極604, 605の厚さを電極62と電極6
5との間隔程度に厚くした場合の本発明の他の実施例の
断面図である。 この場合、電極604, 605間を平行板のコンデン
サとみなすことができ、信号波の実効屈折率nmがオー
バレイ606 の屈折率に近づくので、前記実施例と同
様の効果が得られる。また、図6(a) の実施例にお
いて、図6(b) に示すように、電極形状をオーバハ
ング状にすることにより、電極604, 605間の電
気的結合が強くなり(特願昭62−248153) 、
電極厚を厚くすることと同様の効果を得ることができる
。なお、バッファ層の厚さは均一である必要はなく、電
極が形成されていない部分の最も厚い部分が、電極が形
成されている部分よりも薄ければよい。
【0014】以上では、Ti 熱拡散やリッジ加工によ
る光導波路について説明したが、例えばイオン交換法に
より形成してもよい。さらに光導波路として直線導波路
や方向性結合器等を用いることによって、位相変調器や
スイッチ等を構成できる。オーバレイが空気の場合につ
いて説明したが、オーバレイとしては、ポリイミドや
ITO等誘電体や半絶縁体を用いてもよい。またバッフ
ァ層材料についても、SiO2の場合について説明した
が、アルミナやテフロン等の誘電体や半絶縁体を用いて
もよい。さらにまた、光導波路を形成する基板としては
、Z板のほかに他の方位面、例えばX板等を用いてもよ
い。LiNbO3基板以外の電気光学効果を有する基板
、例えば LiTaO3, KTiOPO4 等の基
板を用いてもよい。本発明の実施例では、進行波電極と
して CPW電極について説明したが、ACPS電極等
の電極構造を用いてもよい。
る光導波路について説明したが、例えばイオン交換法に
より形成してもよい。さらに光導波路として直線導波路
や方向性結合器等を用いることによって、位相変調器や
スイッチ等を構成できる。オーバレイが空気の場合につ
いて説明したが、オーバレイとしては、ポリイミドや
ITO等誘電体や半絶縁体を用いてもよい。またバッフ
ァ層材料についても、SiO2の場合について説明した
が、アルミナやテフロン等の誘電体や半絶縁体を用いて
もよい。さらにまた、光導波路を形成する基板としては
、Z板のほかに他の方位面、例えばX板等を用いてもよ
い。LiNbO3基板以外の電気光学効果を有する基板
、例えば LiTaO3, KTiOPO4 等の基
板を用いてもよい。本発明の実施例では、進行波電極と
して CPW電極について説明したが、ACPS電極等
の電極構造を用いてもよい。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッファ層の形状および電極の厚さにより、オーバレイ
の厚みを厚くできるので、信号波の伝搬損失が低減され
、高度な技術を必要としないで光変調の超高速化が可能
となる。また、一般に50Ω系で設計されている外部回
路とのインピーダンス整合の点で有利である。
バッファ層の形状および電極の厚さにより、オーバレイ
の厚みを厚くできるので、信号波の伝搬損失が低減され
、高度な技術を必要としないで光変調の超高速化が可能
となる。また、一般に50Ω系で設計されている外部回
路とのインピーダンス整合の点で有利である。
【図1】(a) は、本発明の一実施例の平面図である
。 (b) は、図1(a) に示すA−A′における一部
分の拡大断面図である。
。 (b) は、図1(a) に示すA−A′における一部
分の拡大断面図である。
【図2】本発明の実施例における信号波の実効屈折率n
mおよび特性インピーダンスZoとオーバレイの厚みH
との関係を示す特性図である。
mおよび特性インピーダンスZoとオーバレイの厚みH
との関係を示す特性図である。
【図3】本発明の実施例における進行波電極を伝搬する
信号波の伝搬損失αとオーバレイの厚みHとの関係を示
す特性図である。
信号波の伝搬損失αとオーバレイの厚みHとの関係を示
す特性図である。
【図4】(a) は、光導波路に近接していないアース
電極の下のバッファ層の厚さを光導波路に近接している
アース電極の下のバッファ層の厚さより厚くした本発明
の実施例の断面図なある。 (b)は、電極のエッジ近接とバッファ層とが接触しな
いようにした本発明の実施例の断面図である。
電極の下のバッファ層の厚さを光導波路に近接している
アース電極の下のバッファ層の厚さより厚くした本発明
の実施例の断面図なある。 (b)は、電極のエッジ近接とバッファ層とが接触しな
いようにした本発明の実施例の断面図である。
【図5】基板の形状を変えた本発明の他の実施例の断面
図である。
図である。
【図6】(a) は、電極の厚さを電極間の間隔程度に
厚くした本発明の実施例の断面図である。 (b) は、図6(a) において、電極形状をオーバ
ハンク状にした本発明の実施例の断面図である。
厚くした本発明の実施例の断面図である。 (b) は、図6(a) において、電極形状をオーバ
ハンク状にした本発明の実施例の断面図である。
【図7】(a) は、従来のマッハツェンダ強度光変調
器の一例を示す平面図である。 (b) は、図7(a) のA−A′における一部分の
拡大断面図である。
器の一例を示す平面図である。 (b) は、図7(a) のA−A′における一部分の
拡大断面図である。
【図8】従来のマッハツェンダ強度光変調器の他の例の
断面図である。
断面図である。
101, 401, 501, 601, 701,
801 LiNbO3基板102, 402,
502, 602, 702, 802 光導波
路103, 403, 403 ′, 503, 60
3, 703, 803 SiO2バッファ層 104, 404, 504, 604, 704
CPWの中心電極105, 405, 505, 6
05, 705 CPWのアースの電極804
ACPSの中心電極 805 ACPSのアース電極 106, 406, 506, 606, 706
オーバレイ (空気)107, 407, 507,
607, 707 シールド導体108, 70
8 信号波給電線 109, 709 終端抵抗
801 LiNbO3基板102, 402,
502, 602, 702, 802 光導波
路103, 403, 403 ′, 503, 60
3, 703, 803 SiO2バッファ層 104, 404, 504, 604, 704
CPWの中心電極105, 405, 505, 6
05, 705 CPWのアースの電極804
ACPSの中心電極 805 ACPSのアース電極 106, 406, 506, 606, 706
オーバレイ (空気)107, 407, 507,
607, 707 シールド導体108, 70
8 信号波給電線 109, 709 終端抵抗
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも1本の光導波路を具えた電
気光学効果を有し、変調用信号波に対する実効屈折率が
、光導波路の光に対する実効屈折率よりも大きい基板と
、該基板の上に配置されたバッファ層と、該バッファ層
の上に配置された進行波電極と、該光導波路と該進行波
電極とが相互作用する領域の近傍にオーバレイを介して
配置したシールド導体とを具えた光制御素子において、
該進行波電極に印加される変調用信号波に対する実効屈
折率が前記光導波路の光に対する実効屈折率に近くなる
とともに、該進行波電極の特性インピーダンスが外部回
路の特性インピーダンスに近くなるように、かつ該信号
波の伝搬損失が小さくなるように、該バッファ層および
該オーバレイの厚さが定められており、さらに該バッフ
ァ層の厚さは、進行波電極の形成さていない部分が、バ
ッファ層の他の部分よりも薄く形成されていることを特
徴とする光制御素子。 - 【請求項2】 前記光導波路に接近していないアース
電極の下のバッファ層の厚さを、前記光導波路に近接し
ているアース電極の下のバッファ層の厚さより厚くした
ことを特徴とする請求項1に記載の光制御素子。 - 【請求項3】 前記進行波電極のエッジ近傍とバッフ
ァ層とが接触してないようにしたことを特徴とする請求
項1に記載の光制御素子。 - 【請求項4】 前記光導波路をリッジ型光導波路とし
たことを特徴とする請求項1に記載の光制御素子。 - 【請求項5】 前記進行波電極の厚さを、電極間の間
隔程度に厚くしたことを特徴とする請求項1に記載の光
制御素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9475391A JPH04304415A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 光制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9475391A JPH04304415A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 光制御素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04304415A true JPH04304415A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=14118878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9475391A Pending JPH04304415A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 光制御素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04304415A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016224315A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 導波路型光素子の駆動方法、及び当該駆動方法に用いる導波路型光素子 |
JPWO2019039215A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2020-09-17 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP9475391A patent/JPH04304415A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016224315A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 導波路型光素子の駆動方法、及び当該駆動方法に用いる導波路型光素子 |
JPWO2019039215A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2020-09-17 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
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