WO2008038778A1 - Élément de commande de la lumière - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light control element, and in particular, to control a light plate having an electrooptic effect and having a thickness of lO ⁇ m or less, an optical waveguide formed on the thin plate, and light passing through the optical waveguide. And a light control element having a high-impedance of 70 ⁇ or more at least part of a signal line formed by the signal electrode in the control electrode.
- Fig. 1 (a) many forms of currently used light control elements include an electro-optic crystal substrate 1 having a thickness of about 0.5 to 1 mm, an optical waveguide 2, a signal electrode 4, and a ground electrode. 5 is formed.
- Fig. 1 (a) shows an example of an optical modulator using a Z-cut substrate, and symbol 3 indicates a buffer layer such as a SiO film.
- a microwave signal is applied to a control electrode in order to modulate and control a light wave propagating in the optical waveguide.
- the microwave in order for the microwave to propagate efficiently through the control electrode, it is necessary to match the impedance between the signal line such as a coaxial cable for introducing the microwave to the optical modulator and the control electrode in the optical modulator.
- the signal line such as a coaxial cable
- FIG. 1 (a) a stripline-shaped signal electrode 4 is sandwiched between ground electrodes 5, and a so-called coplanar control electrode is used! /.
- Patent Document 1 describes a method for improving the confinement of light waves in an optical waveguide and more efficiently applying an electric field generated by a control electrode to the optical waveguide.
- a configuration has been proposed in which the waveguide is a ridge-type waveguide 20 and the ground electrodes 5, 51, 52 are arranged closer to the signal electrodes 4 and 41. With this configuration, a certain amount of drive voltage can be reduced. However, in order to realize high-speed modulation in a high frequency band, it is indispensable to further reduce the drive voltage.
- Patent Document 1 U.S. Pat.No. 6,580,843
- Patent Document 2 Japanese Patent No. 3638300
- the refractive index of the microwave is high, and it is difficult to achieve speed matching between the light wave propagating through the optical waveguide and the microwave that is the modulation signal. It becomes.
- the impedance is low, it is difficult to achieve impedance matching with the microwave signal line.
- Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-202530
- Patent Document 3 As shown in FIG. 2 (a), a part of a Z-cut substrate is inverted in polarization, and a Mach-Zehnder optical waveguide (100, 101, 102) is formed on the substrate.
- signal electrodes 103, 104, 105 and ground electrodes 106, 107, 108 are arranged.
- the signal electrode is branched into two on the way to form two branched signal lines (signal electrodes 104 and 105).
- FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the one-dot chain spring A in FIG. 2 (a).
- Each branch waveguide 101, 102 is placed in a different polarization region (110, 111) of the Z-cut substrate, respectively. Has been placed.
- the impedance of the signal line is, for example, 50 ⁇ in the signal line of the signal electrode 103 and in the branched signal line of the branch signal electrodes 104 and 105. Is set to 100 ⁇ , but it is necessary to set different impedances even though it is a signal spring in the same light control element, and for branch signal lines! It is required to adjust to have high! / Impedance.
- Patent Document 4 or 5 an optical waveguide and a modulation electrode are incorporated into an extremely thin thin plate having a thickness of 30 m or less, and another substrate having a dielectric constant lower than that of the thin plate is joined. Therefore, the effective refractive index for microwaves is lowered to achieve speed matching between microwaves and light waves.
- Patent Document 4 JP-A-64-18121
- Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-215519
- the problem to be solved by the present invention is to solve the above-described problems, and even when a signal line having a high impedance of 70 ⁇ or higher is required, a microwave and a light wave
- the object is to provide an optical control element that can realize speed matching and impedance matching of microwaves and can reduce drive voltage.
- Another object of the present invention is to provide a light control element capable of suppressing the temperature rise of the light control element by reducing the drive voltage and capable of stable operation. It is to provide a control element.
- the control electrode comprises a first electrode and a second electrode arranged so as to sandwich the thin plate,
- the first electrode has a coplanar electrode structure including at least a signal electrode and a ground electrode, and the second electrode has at least a ground electrode and cooperates with the signal electrode of the first electrode.
- An electric field is applied to the optical waveguide, and the signal electrode of the first electrode has a branched signal line in which at least one signal line is branched into two or more in the middle .
- the “coplanar electrode” in the present invention means a stripline signal electrode sandwiched between ground electrodes.
- the signal electrode is formed of a plurality of striplines, and the plurality of striplines are formed. This includes things that are sandwiched between ground electrodes, and those that additionally place ground electrodes between multiple strip lines.
- the invention according to claim 3 is characterized in that, in the light control element according to claim 1 or 2, the optical waveguide is a ridge-type optical waveguide.
- a buffer layer is formed between the thin plate and the first electrode or the second electrode. It is characterized by being.
- the signal electrode or the ground electrode is a transparent electrode or an electrode in which a transparent electrode is disposed on a thin plate side. It is composed of the poles! / And the deviations! /.
- the invention according to claim 6 is the light control element according to any one of claims 3 to 5, wherein at least the grooves disposed on both sides of the ridge-type waveguide are filled with a low dielectric constant film. It is characterized by that.
- the signal line for supplying power to the signal electrode is disposed so as to straddle or submerge the ground electrode of the first electrode.
- the low dielectric constant film is disposed between the signal line and the ground electrode.
- the second electrode is a patterned electrode having a shape corresponding to the shape of the optical waveguide. It is characterized by that.
- the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode are electrically connected. It is characterized by
- the electrical connection between the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode is provided on the thin plate. It is carried out through the through hole! /.
- the thin plate in the light control element according to any one of claims 1 to 10, is interposed via an adhesive layer so as to sandwich the first electrode or the second electrode. It is characterized by being bonded to a support substrate.
- the light control element in the light control element according to any one of claims 1 to 10, includes a support substrate that reinforces the thin plate, and the first electrode or the second electrode is It is arranged on the support substrate! /.
- the impedance of the branch signal line is 70 ⁇ or more.
- the ridge depth D is such that the half-wave voltage Vpai at the branch signal line is 12 V'cm or less, and the impedance Z is 70 ⁇ or more and 130 ⁇ or less.
- the product of the difference in refractive index ⁇ between light and microwave and the length L of the working part that the electric field of the branch signal line acts on the optical waveguide is set to be 1.3 cm or less. It is characterized by this.
- the control electrode includes a first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the thin plate, and the first electrode includes at least a signal electrode and a ground electrode.
- the second electrode has at least a ground electrode and is configured to apply an electric field to the optical waveguide in cooperation with the signal electrode of the first electrode.
- the signal electrode of the first electrode has a branch signal line in which at least one signal line is branched into two or more in the middle, so that the light control element having a high-impedance branch signal line is used.
- the thin plate since at least a part of the action region where the electric field by the branch signal line acts on the thin plate, the thin plate is inverted in polarization, so that each branch signal line has the same direction. Even when an electric field is applied, it is possible to apply different light modulation to the optical waveguide formed on the thin plate, and the differential drive of the light control element can be easily realized with simple control electrodes and drive circuits. It is also possible to reduce the voltage.
- the optical waveguide is a ridge optical waveguide, the confinement efficiency of the light wave is high, and the electric field formed by the control electrode can be concentrated on the optical waveguide.
- a light control element with a lower driving voltage can be realized.
- the buffer layer is formed between the thin plate and the first electrode or the second electrode, the control is performed while suppressing the propagation loss of the light wave propagating through the optical waveguide.
- the electrode can be arranged closer to the optical waveguide.
- the signal electrode or the ground electrode is transparent to the transparent electrode or the thin plate side. Since it is composed of one of the electrodes with a bright electrode, the control electrode is placed closer to the optical waveguide while suppressing the propagation loss of the light wave propagating through the optical waveguide even when there is no buffer layer. It becomes possible.
- At least the grooves disposed on both sides of the ridge-type waveguide are filled with the low dielectric constant film, and therefore, the microwave refractive index and impedance of the control electrode are reduced. Adjustment is possible, and a more appropriate microwave refractive index and impedance can be obtained.
- the signal line for supplying power to the signal electrode is disposed so as to straddle or submerge the ground electrode of the first electrode, and the low dielectric constant is provided between the signal line and the ground electrode. Since the rate film is arranged, the degree of freedom of wiring of the control electrode is increased, and complicated wiring such as an optical integrated circuit becomes possible. Also, the wiring can be made three-dimensional, and a more appropriate microwave refractive index and impedance can be obtained.
- the second electrode is a patterned electrode having a shape corresponding to the shape of the optical waveguide, it is possible to concentrate force S on the electric field applied to the optical waveguide.
- the drive voltage can be further reduced.
- the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode are electrically connected, the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode are connected to each other. Deviation of stray charges that occur can be suppressed, and a more appropriate electric field can be applied to the optical waveguide.
- the thin plate is bonded to the support substrate via the adhesive layer so as to sandwich the first electrode or the second electrode, the mechanical strength of the thin plate can be reinforced, and the reliability is improved. It is possible to provide a high light control element.
- the support substrate for reinforcing the thin plate is provided, and the first electrode or the second electrode is disposed on the support substrate, the degree of freedom of the arrangement relating to the control electrode is increased. , Light collection Complex wiring such as a product circuit is also possible. Furthermore, the number of control electrodes arranged on the thin plate can be reduced, and the risk of the thin plate being damaged by thermal stress applied to the thin plate can be reduced.
- the impedance of the branch signal line is 70 ⁇ or more, the speed matching between the microwave and the light wave is applied even to the light control element having the signal line of high impedance.
- the drive voltage can be reduced, it is possible to drive at high speed using an existing inexpensive drive device, and the cost associated with the drive device can also be reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional light control element.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a light control element using a branched signal line.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a light control element of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of a light control element having a ridge-type waveguide.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of a light control element having a low dielectric constant film.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of a light control element in which an optical waveguide is formed on the back side of a thin plate.
- FIG. 7 is a diagram showing an example of a light control element using a transparent electrode.
- FIG. 8 A diagram showing an example of a light control element using a patterned electrode for the second electrode.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a light control element using a through hole.
- FIG. 10 is a diagram for explaining a simulation model.
- the basic configuration of the light control element according to the present invention has an electro-optic effect, and controls a thin plate having a thickness of 10 m or less, an optical waveguide formed on the thin plate, and light passing through the optical waveguide.
- the control electrode comprises a first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the thin plate, and the first electrode includes at least a signal electrode and a ground electrode.
- the second electrode has at least a ground electrode, and is configured to apply an electric field to the optical waveguide in cooperation with the signal electrode of the first electrode, and the second electrode has a ground electrode.
- the signal electrode of the first electrode has a branched signal line in which at least one signal line is branched into two or more in the middle.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the light control element of the present invention.
- a part of a branched signal line that is branched into two or more signal lines along the way as shown in FIG. 2 is extracted. It is shown.
- Fig. 3 shows the force when using a Z-cut substrate (thin plate) 1 If necessary, even for light control elements using an X-cut substrate, such as a branch signal line
- the technique of the present invention can be similarly applied when an impedance line is present.
- the thickness of the thin plate is preferably 10 in or less.
- the optical waveguide 2 is formed on the thin plate 1, and the control electrodes are arranged so as to sandwich the thin plate 1.
- the control electrode includes a first electrode disposed on the upper side of the thin plate 1 and a second electrode disposed on the lower side of the thin plate.
- a signal electrode 4 and a ground electrode 5 (51) are provided on the first electrode, and a ground electrode 54 is provided on the second electrode.
- necessary electrodes such as a DC electrode can be appropriately added to the first electrode and the second electrode in addition to the illustrated electrodes.
- the light control element of FIG. 3 is characterized in that an electric field by the signal electrode 4 and the ground electrode 54 is applied to the optical waveguide 2 in addition to the electric field by the signal electrode 4 and the ground electrode 5 (51). It is. As a result, the electric field in the vertical direction in the figure in the optical waveguide 2 can be strengthened, and the drive voltage can be reduced.
- the refractive index and impedance of the microwave at the control electrode are Since it is determined by the ground electrodes 5 (51) and 54, for example, it is possible to set the impedance value to 70 ⁇ or more while realizing the optimum microwave refractive index 2.14.
- Each electrode is disposed between the thin plate via a buffer layer 3 or 31 such as a SiO film.
- the buffer layer has an effect of preventing light waves propagating through the optical waveguide from being absorbed or scattered by the control electrode.
- a Si film or the like can be incorporated as necessary in order to reduce the pyroelectric effect of the thin plate 1.
- the buffer layer existing between the ground electrode 5 (51) or 54 and the thin plate 1 can be omitted, but the buffer layer between the optical waveguide of the thin plate 1 and the ground electrode 54 is not necessary.
- the mode diameter of the light wave propagating through the optical waveguide becomes almost equal to the thickness of the thin plate, so that the light wave is absorbed or scattered by the ground electrode 54. It is preferable to leave it.
- the substrate of the light control element is a thin plate, even if the arrangement of the first electrode and the second electrode with respect to the thin plate 1 is reversed, the light control element operates as in the case of FIG. It is possible to make it.
- the thin plate 1 is bonded to the support substrate 7 via the adhesive layer 6 after the second electrode is formed.
- the thin plate 1 is 10 ⁇ or less, it is possible to ensure sufficient mechanical strength as a light control element.
- the second electrode (or the first electrode when the arrangement of the first electrode and the second electrode is reversed) is placed on the force support substrate 7 arranged in contact with the thin plate 1 side. It is also possible to form the second electrode (or the first electrode) on the thin plate 1 and bond it to the thin plate 1 through the adhesive layer.
- the crystalline substrate having an electro-optic effect used for the thin plate for example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), quartz-based materials, and combinations thereof can be used. Is available. In particular, lithium niobate (LN) or lithium tantalate (LT) crystals having a high electro-optic effect are preferably used.
- LN lithium niobate
- LT lithium tantalate
- the optical waveguide can be formed by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or a proton exchange method. Also, as in Patent Document 6, it is possible to form an optical waveguide by forming a ridge on the surface of the thin plate 1 according to the shape of the optical waveguide.
- Control electrodes such as signal electrodes and ground electrodes can be formed by forming Ti'Au electrode patterns and gold plating methods.
- ITO or a composite oxide film of In and Ti that is an infrared transparent conductive film can be used.
- Patent Document 6 JP-A-6-289341
- the manufacturing method of the thin plate 1 including the light control element is such that the above-described optical waveguide is formed on a substrate having a thickness of several hundreds m, the back surface of the substrate is polished, and a thin plate having a thickness of 10 ⁇ or less is obtained. create. Thereafter, control electrodes are formed on the surface of the thin plate. It is also possible to polish the back surface of the substrate after making the optical waveguide, control electrode, and the like. In addition, there is a risk of damage to the thin plate when subjected to thermal shock when forming the optical waveguide or mechanical shock due to handling of the thin film during various treatments. It is preferable to do this before polishing and thinning the substrate!
- the dielectric material has a lower dielectric than that of the thin plate such as quartz, glass, and alumina. It is also possible to use a material with a refractive index or a material having a crystal orientation different from that of a thin plate. However, it is preferable to select a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the thin plate in order to stabilize the modulation characteristics of the light control element with respect to temperature changes. If it is difficult to select an equivalent material, a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the thin plate is selected as an adhesive for joining the thin plate and the support substrate.
- an epoxy adhesive for bonding of the thin plate 1 and the support substrate 7, as the adhesive layer 6, an epoxy adhesive, a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, solder glass, thermosetting, photocurable, or optical Various adhesive materials such as a thickened resin adhesive sheet can be used.
- FIG. 4 shows an example of application of the light control element of the present invention, in which an optical waveguide is formed by a ridge-type waveguide.
- an optical waveguide is formed by a ridge-type waveguide.
- FIG. 4A shows a ridge-type waveguide 20 as the optical waveguide of the light control element in FIG. 3, and confines the light wave propagating to the ridge portion 20. Since the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 5 (51) and the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 54 are intensively applied to the ridge portion 20, the light control element is driven. It also contributes to reducing the voltage.
- FIG. 4 (b) applies the structure of FIG. 4 (a) according to the present invention to an optical control element having two branched signal lines as shown in FIG. 2 (b).
- FIG. 4 (b) applies the structure of FIG. 4 (a) according to the present invention to an optical control element having two branched signal lines as shown in FIG. 2 (b).
- FIG. 4 (b) shows two optical waveguides 2 as ridge-type waveguides 20, and a ridge corresponding to the ground electrode 51 is formed between the two optical waveguides.
- Signal electrodes 4 and 41 are arranged corresponding to the ridge-type waveguide 20, and the same signal is applied to the signal electrodes.
- the polarization directions of the substrates (10, 11) are different from each other in each optical waveguide, the phase change of the light wave propagating through the optical waveguide is reversed, and as a result, the same results as in the differential drive are obtained. You can get power.
- the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 5 As for the left ridge portion 20, the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 5, the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 54, and further, the signal electrode 4 and the ground electrode 51 are The electric field to be formed is applied intensively.
- FIG. 5 shows an application example of the light control element according to the present invention, in which a low dielectric constant is formed between a groove forming a ridge-type waveguide and between the signal electrode 4 and the ground electrode 5 (51) constituting the first electrode.
- a film is arranged.
- Benzocyclobutene (BCB) or the like can be used as a material for the low dielectric constant film, and a coating method or the like can be used as a method for producing the low dielectric constant film.
- a coating method or the like can be used as a method for producing the low dielectric constant film.
- the power feeding portion 43 of the signal electrode 4 is disposed so as to straddle the ground electrode 5, and the low dielectric constant film 8 is disposed between the ground electrode 4 and the power feeding portion 43.
- FIG. 6 shows an application example according to the light control element of the present invention, in which an optical waveguide 2 (ridge-type waveguide 20) is formed on the back surface (the lower side of the figure) of the thin plate 1.
- an optical waveguide 2 ridge-type waveguide 20
- the optical waveguide 2 is formed on the back surface of the thin plate 1, and the signal electrode 4 and the ground electrode 5 (51) as the first electrode are formed on the thin plate. Even if the ground electrode 54 as the second electrode is formed on the front surface and the back surface of the thin plate 1, it is possible to apply an electric field to the ridge portion 20 by the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 54 in particular.
- a low dielectric constant film 81 is formed in the groove forming the ridge portion 20 as necessary.
- the width of the signal electrodes 4 and 41 is set to be equal to or larger than the width of the ridge waveguide, and an electric field can be efficiently applied to the ridge even if a slight misalignment occurs between the two. It has the advantage of being able to.
- FIG. 7 shows an application example relating to the light control element of the present invention, and shows an example in which transparent electrodes (9 and 91 to 94) are used as electrodes.
- FIG. 7 (a) is an example in which the transparent electrode 9 is used as the ground electrode of the second electrode
- FIG. 7 (b) is an example in which the transparent electrodes 91 and 92 are used as the first electrode.
- the buffer layers 31 and 3 shown in FIG. 4 (a) are not necessary, and the electrodes can be disposed close to the optical waveguide.
- the ground electrode (transparent electrode 91) constituting the first electrode in FIG. 7 (b) has no optical waveguide in the vicinity of the electrode, so it may be formed of a normal metal electrode.
- FIG. 7 (c) shows an example in which a transparent electrode is used for a part of the control electrode (the side in contact with the thin plate 1). Since the transparent electrode generally has a higher electrical resistivity than a metal electrode such as Au, the metal electrode 140, 150, 151 comes into contact with the transparent electrode 9 or 93 to 94 for the purpose of reducing the electric resistance of the electrode. , 152 can be placed.
- the transparent electrode can be disposed in the vicinity of the ridge-type waveguide or on the side surface of the ridge-type optical waveguide as shown in 93, and an electric field can be applied to the waveguide very effectively. .
- FIG. 8 shows an application example relating to the light control element of the present invention, and shows an example in which the ground electrode forming the second electrode is composed of a pattern electrode.
- FIG. 8 shows a configuration in which the ground electrode 57 is a strip-shaped electrode along the optical waveguide 2 and the electric field formed by the signal electrode 4 and the ground electrode 57 is more concentrated on the optical waveguide 2. Yes.
- FIG. 9 shows an application example according to the light control element of the present invention, in which a through hole is used for electrical connection between the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode.
- Fig. 9 is an example using a Z-cut type thin plate 1, and the first electrode ground electrode 5 (51) and the second electrode. It is maintained in a conducting state by the ground electrode 54 and the force S, and the connecting line 200 arranged in the through hole of the thin plate 1.
- the ground electrode of the first electrode and the ground electrode of the second electrode illustrated in FIG. 3 to FIG. 8 are the periphery of the thin plate or the force signal that is electrically connected to the outside is controlled by a high-frequency signal. As the wave is generated, timing deviation is likely to occur in the floating charges induced in the ground electrode. For this reason, as shown in FIG. 9, it is possible to suppress this timing shift by conducting both at a location close to the optical waveguide.
- the control electrode includes a first electrode and a second electrode disposed so as to sandwich the thin plate, and the first electrode is at least a signal electrode and a ground.
- the second electrode has at least a ground electrode and is configured to apply an electric field to the optical waveguide in cooperation with the signal electrode of the first electrode. At least the width W and height T of the signal electrode, the gap G between the signal electrode and the ground electrode, and
- optical waveguide cage type optical waveguide it is possible to design an optical control element that satisfies the following conditions required for a high impedance line by adjusting the depth D of the ridge. Confirmed using simulation.
- Impedance Z is 70 ⁇ or more and 130 ⁇ or less
- the optical band of the light control element can be made 10 GHz or more.
- a ridge-type optical waveguide as shown in FIG. 10 is assumed, the width of the signal electrode 4 is W, the distance between the signal electrode 4 and the ground electrode 5 (51) is G, and the signal electrode 4 And the height of the ground electrode 5 (51) is T, the depth of the ridge of the ridge-type optical waveguide 20 is D, and the thickness of the substrate 1
- the width W of the signal electrode was set so that W / t was 0.2, 0.5, 0.8, 1. 1, 1.4, 1.7, and 2.0, using a value normalized by the substrate thickness t.
- the ridge depth D was set so that D / t would be 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 using values normalized by the substrate thickness t.
- the electrode height T was set to 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 m).
- the electrode spacing G is a value normalized by the substrate thickness t, and G / t (in the figure below, ⁇ Gap
- the light control element satisfying the above-described high impedance line condition is represented by the width W of the signal electrode, the interval 0 between the signal electrode and the ground electrode, and the signal electrode. And the height of the ground electrode T, the ridge depth D of the ridge-type optical waveguide, and
- the part that satisfies the above evaluation condition exists in the range of W / t ⁇ 2 regardless of the substrate thickness t is 2, 4, or 10 m.
- the upper limit of W is defined by the fact that Z deviates from the above evaluation conditions.
- the lower limit of W may be specified when Vpai falls outside the above evaluation conditions.
- the upper limit value of D is near the upper limit or lower limit of W, and the limited conditions are different! /.
- the lower limit of G is defined by the fact that Z or NM deviates from the above evaluation conditions.
- the upper limit of G cannot be judged from the data setting range, but the electric field becomes weaker as the electrode spacing increases, so it is likely to be limited by an increase in Vpai.
- the upper limit of T is NM near the lower boundary of W.
- Z is defined by the fact that it deviates from the above evaluation conditions.
- the lower limit of T cannot be judged from the data setting range, but the electrode becomes thinner.
- the light control element of the present invention even when a signal line having a high impedance of 70 ⁇ or more is required, speed matching between the microwave and the light wave and impedance matching of the microwave are performed.
- the ability to provide a light control element that can reduce the drive voltage can be realized.
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Description
明 細 書
光制御素子
技術分野
[0001] 本発明は、光制御素子に関し、特に、電気光学効果を有し、厚みが lO ^ m以下の 薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路を通過する光を制御するため の制御電極とを有する光制御素子であり、制御電極中の信号電極が形成する信号 線路の少なくとも一部が 70 Ω以上のハイ'インピーダンスとなる光制御素子に関する
〇
背景技術
[0002] 従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導 波路や制御電極を形成した導波路型光変調器や導波路型光スィッチなどの各種の 光制御素子が多用されている。
現在利用されている光制御素子の多くの形態は、図 1 (a)に示すような、厚さ 0. 5〜 lmm程度の電気光学結晶基板 1に、光導波路 2や信号電極 4及び接地電極 5を形 成したものである。なお、図 1 (a)は Zカット型基板を用いた光変調器の例であり、符 号 3は SiO膜などのバッファ層を示している。
2
[0003] 特に、導波路型光変調器にお!/、ては、光導波路内を伝搬する光波を変調制御す るため、マイクロ波信号が制御電極に印加されている。このため、マイクロ波が効率的 に制御電極を伝搬するためには、マイクロ波を光変調器に導入する同軸ケーブルな どの信号線路と光変調器内の制御電極とのインピーダンス整合を図る必要がある。 このため、図 1 (a)に示すように、ストリップライン状の信号電極 4を接地電極 5で挟 み込む形状、 V、わゆるコプレーナ型の制御電極が利用されて!/、る。
[0004] しかしながら、コプレーナ型制御電極の場合には、基板 1の電気光学効果の効率 が高い方向(図 1 (a)の Zカット型基板の場合には、上下方向が該当する)に、効率的 に外部電界が作用しないため、必要な光変調度を得るために、より大きな電圧が必 要となる。具体的には、 LiNbO (以下、「LN」という)基板を利用し、光導波路に沿つ
3
た電極長が lcmの場合には、約 10〜; 15V程度の半波長電圧が必要となる。
[0005] また、図 1 (b)に示すように、特許文献 1には、光導波路の光波の閉じ込めを改善し 、制御電極が生成する電界をより効率良く光導波路に印加するために、光導波路を リッジ型導波路 20とし、信号電極 4及び 41に対して、接地電極 5, 51 , 52をより近接 配置する構成が提案されている。この構成により、ある程度の駆動電圧の低減は実 現できるが、特に、高周波帯域における高速変調を実現するには、より一層の駆動 電圧の低減が不可欠である。
特許文献 1 :米国特許明細書第 6, 580, 843号
[0006] また、特許文献 2には、図 1 (c)に示すように、基板を制御電極で挟み込み、電気光 学効果の効率が高い方向(図 1 (c)の Zカット型基板の場合には、上下方向が該当す る)に電界を印加することが提案されている。し力、も、図 1 (c)の光変調器は、電気光 学効果を有する基板を分極反転し、 自発分極の方向(図中の矢印方向)が異なる基 板領域 10及び 11を形成すると共に、各基板領域には光導波路 2が形成されており、 共通の信号電極 42と接地電極 53で各光導波路に電界を印加した場合には、各光 導波路を伝搬する光波には逆向きの位相変化を発生させることが可能となる。このよ うな差動駆動により、駆動電圧をより一層低下させることが可能となる。
特許文献 2:特許第 3638300号公報
[0007] しかしな力 、図 1 (c)のような電極構造では、マイクロ波の屈折率が高くなり、光導 波路を伝搬する光波と変調信号であるマイクロ波との速度整合を取ることが困難とな る。しかも、インピーダンスは逆に低くなるため、マイクロ波の信号線路とのインピーダ ンス整合を取ることも難しくなるという欠点がある。
[0008] また、分極反転を用いた光制御素子として、特許文献 3に示すように、制御電極を 構成する信号電極を途中で 2つ以上に分岐させ、同一の信号電界を複数の光導波 路に印加するものが提案されて!/、る。
特許文献 3:特開 2003— 202530号公報
[0009] 特許文献 3では、図 2 (a)に示すように Zカット型基板の一部を分極反転させ、該基 板上にマッハツェンダー型の光導波路(100, 101 , 102)を形成し、さらに、信号電 極 103, 104, 105や接地電極 106, 107, 108を配置している。信号電極は、途中 で 2つに分岐し、 2つの分岐信号線路(信号電極 104, 105)を形成している。
また、図 2 (b)は、図 2 (a)の一点鎖泉 Aにおける断面図であり、各分岐導波路 101 , 102は、 Zカット型基板の異なる分極領域(110, 111)に、各々配置されている。
[0010] このように、信号線路を途中で複数に分岐する場合では、信号線路のインピーダン スは、例えば、信号電極 103の信号線路においては 50 Ω、分岐信号電極 104, 105 の分岐信号線路においては 100 Ωに設定するなど、同一の光制御素子内の信号泉 路であるにも拘らず、異なるインピーダンスに設定する必要がある上、分岐信号線路 にお!/、ては 70 Ω以上の極めて高!/、インピーダンスを有するように調整することが求 められる。
このため、このようなインピーダンス調整を行いながら、駆動電圧の低減やマイクロ 波と光波との速度整合を図ることは、極めて困難な問題となってレ、る。
[0011] 他方、以下の特許文献 4又は 5においては、 30 m以下の厚みを有する極めて薄 い薄板に、光導波路並びに変調電極を組み込み、該薄板より誘電率の低い他の基 板を接合し、マイクロ波に対する実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合 を図ることが行われている。
特許文献 4:特開昭 64— 18121号公報
特許文献 5 :特開 2003— 215519号公報
[0012] しかしながら、このような薄板を用いた光変調器に対して、図 1 (a)乃至(c)のような 構造の制御電極を形成した場合であっても、依然として、上述した問題は、根本的に 解消されていない。図 1 (c)のような制御電極で基板を挟み込む場合には、基板の厚 みを薄くした場合、マイクロ波屈折率は下がる傾向にある力 光波とマイクロ波との速 度整合を実現するのは困難である。電極の幅にも依存するが、例えば、 LNの薄板を 用いた場合で、実効屈折率が約 5程度であり、最適値である 2. 14には及ばない。他 方、インピーダンスは、基板が薄くなるに従い下がる傾向となり、インピーダンス不整 合が拡大する原因となる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 本発明が解決しょうとする課題は、上述したような問題を解決し、 70 Ω以上のハイ' インピーダンスを有する信号線路を必要とする場合であっても、マイクロ波と光波との
速度整合やマイクロ波のインピーダンス整合が実現でき、しかも、駆動電圧の低減が 可能な光制御素子を提供することである。
また、駆動電圧の低減により、光制御素子の温度上昇を抑制でき安定動作が可能 な光制御素子を提供することであり、さらには、コストのより安い低駆動電圧型駆動装 置を利用できる光制御素子を提供することである。
課題を解決するための手段
[0014] 上記課題を解決するため、請求項 1に係る発明では、電気光学効果を有し、厚み 力 S lO ^ m以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路を通過する 光を制御するための制御電極とを有する光制御素子にお!/、て、該制御電極は、該薄 板を挟むように配置された第 1電極と第 2電極とからなり、該第 1電極は、少なくとも信 号電極と接地電極とからなるコプレーナ型の電極構造を有し、該第 2電極は、少なく とも接地電極を有すると共に、第 1電極の信号電極と協働して該光導波路に電界を 印加するように構成され、かつ該第 1電極の信号電極は、少なくとも 1つの信号線路 が途中で 2つ以上に分岐される分岐信号線路を有していることを特徴とする。
本発明における「コプレーナ型の電極」とは、ストリップライン状の信号電極を接地 電極で挟んだものを意味し、例えば、信号電極を複数のストリップラインで形成し、こ れら複数のストリップラインを接地電極で挟むものや、さらに、複数のストリップライン の間に接地電極を追加配置するものなども含むものである。
[0015] 請求項 2に係る発明では、請求項 1に記載の光制御素子において、該分岐信号泉 路による電界が該薄板に作用する作用領域の少なくとも一部は、該薄板が分極反転 されていることを特徴とする。
[0016] 請求項 3に係る発明では、請求項 1又は 2に記載の光制御素子において、該光導 波路はリッジ型光導波路であることを特徴とする。
[0017] 請求項 4に係る発明では、請求項 1乃至 3のいずれかに記載の光制御素子におい て、該薄板と、該第 1電極又は該第 2電極との間にはバッファ層が形成されていること を特徴とする。
[0018] 請求項 5に係る発明では、請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光制御素子におい て、該信号電極又は該接地電極は、透明電極又は薄板側に透明電極を配置した電
極の!/、ずれかで構成されて!/、ることを特徴とする。
[0019] 請求項 6に係る発明は、請求項 3乃至 5のいずれかに記載の光制御素子において 、少なくとも該リッジ型導波路の両側に配置された溝には、低誘電率膜が充填されて いることを特徴とする。
[0020] 請求項 7に係る発明では、請求項 6に記載の光制御素子において、該信号電極に 給電する信号線は、該第 1電極の接地電極を跨ぐあるいは潜るように配置され、該信 号線と該接地電極との間には該低誘電率膜が配置されていることを特徴とする。
[0021] 請求項 8に係る発明では、請求項 1乃至 7のいずれかに記載の光制御素子におい て、該第 2電極は、該光導波路の形状に対応した形状を有するパターン状電極であ ることを特徴とする。
[0022] 請求項 9に係る発明では、請求項 1乃至 8のいずれかに記載の光制御素子におい て、該第 1電極の接地電極と該第 2電極の接地電極とは電気的に接続されていること を特徴とする。
[0023] 請求項 10に係る発明では、請求項 9に記載の光制御素子において、該第 1電極の 接地電極と該第 2電極の接地電極との電気的接続は、該薄板に設けられたスルーホ ールを介して行われて!/、ることを特徴とする。
[0024] 請求項 11に係る発明では、請求項 1乃至 10のいずれかに記載の光制御素子にお いて、該薄板は該第 1電極又は該第 2電極を挟むように接着層を介して支持基板に 接着されてレ、ることを特徴とする。
[0025] 請求項 12に係る発明では、請求項 1乃至 10のいずれかに記載の光制御素子にお いて、該薄板を補強する支持基板を有し、該第 1電極又は該第 2電極は該支持基板 上に配置されて!/、ることを特徴とする。
[0026] 請求項 13に係る発明では、請求項 1乃至 12のいずれかに記載の光制御素子にお
V、て、該分岐信号線路のインピーダンスは 70 Ω以上であることを特徴とする。
[0027] 請求項 14に係る発明では、請求項 13に記載の光制御素子において、少なくとも該 分岐信号線路の信号電極の幅 W、高さ T 、該信号電極と接地電極との間隔 G、及
EL
び光導波路がリッジ型光導波路である場合にはリッジの深さ Dは、該分岐信号線路 における半波長電圧 Vpaiが 12V'cm以下、インピーダンス Zが 70 Ω以上 130 Ω以
下、及び光とマイクロ波との屈折率差 Δ ηと該分岐信号線路の電界が光導波路に作 用する作用部分の長さ Lとの積が 1. 3cm以下となるように設定されていることを特徴 とする。
発明の効果
[0028] 請求項 1に係る発明により、電気光学効果を有し、厚みが 10 m以下の薄板と、該 薄板に形成された光導波路と、該光導波路を通過する光を制御するための制御電 極とを有する光制御素子において、該制御電極は、該薄板を挟むように配置された 第 1電極と第 2電極とからなり、該第 1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とからな るコプレーナ型の電極構造を有し、該第 2電極は、少なくとも接地電極を有すると共 に、第 1電極の信号電極と協働して該光導波路に電界を印加するように構成され、か っ該第 1電極の信号電極は、少なくとも 1つの信号線路が途中で 2つ以上に分岐さ れる分岐信号線路を有しているため、ハイ'インピーダンスな分岐信号線路を有する 光制御素子に対しても、マイクロ波と光波との速度整合やマイクロ波のインピーダンス 整合が実現でき、高速動作が可能な光制御素子を提供することができる。しかも、駆 動電圧の低減が可能なため、既存の廉価な駆動装置を用いて高速駆動が可能とな り、駆動装置に係るコストも削減できる。
[0029] 請求項 2に係る発明により、該分岐信号線路による電界が該薄板に作用する作用 領域の少なくとも一部は、該薄板が分極反転されているため、各分岐信号線路が同 一方向の電界を印加した場合でも薄板に形成された光導波路に異なる光変調を付 与すること力 Sでき、光制御素子の差動駆動が、簡便な制御電極や駆動回路で容易に 実現できる上、駆動電圧を低減することも可能となる。
[0030] 請求項 3に係る発明により、光導波路はリッジ型光導波路であるため、光波の閉じ 込め効率が高ぐまた、制御電極が形成する電界を光導波路に集中させることが可 能となり、より低駆動電圧の光制御素子を実現することができる。
[0031] 請求項 4に係る発明により、薄板と、第 1電極又は第 2電極との間にはバッファ層が 形成されているため、光導波路を伝搬する光波の伝搬損失を抑制しながら、制御電 極を光導波路のより近傍に配置することが可能となる。
[0032] 請求項 5に係る発明により、信号電極又は接地電極は、透明電極又は薄板側に透
明電極を配置した電極のいずれかで構成されているため、バッファ層が無い場合で も、光導波路を伝搬する光波の伝搬損失を抑制しながら、制御電極を光導波路のよ り近傍に配置することが可能となる。
[0033] 請求項 6に係る発明により、少なくともリッジ型導波路の両側に配置された溝には、 低誘電率膜が充填されてレ、るため、制御電極におけるマイクロ波屈折率やインピー ダンスの調整が可能となり、より適切なマイクロ波屈折率やインピーダンスを得ること ができる。
[0034] 請求項 7に係る発明により、信号電極に給電する信号線は、第 1電極の接地電極を 跨ぐあるいは潜るように配置され、該信号線と該接地電極との間には該低誘電率膜 が配置されているため、制御電極の配線の自由度が増し、光集積回路などの複雑な 配線も可能となる。また、配線を立体化することができ、より適切なマイクロ波の屈折 率やインピーダンスを得ることも可能となる。
[0035] 請求項 8に係る発明により、第 2電極は、光導波路の形状に対応した形状を有する パターン状電極であるため、光導波路に印加される電界を、より集中させること力 Sでき 、駆動電圧をより一層低減させることが可能なる。
[0036] 請求項 9に係る発明により、第 1電極の接地電極と第 2電極の接地電極とは電気的 に接続されているため、第 1電極の接地電極と第 2電極の接地電極とに発生する浮 遊電荷のズレを抑制でき、より適切な電界を光導波路に印加させることが可能となる
[0037] 請求項 10に係る発明により、第 1電極の接地電極と第 2電極の接地電極との電気 的接続は、該薄板に設けられたスルーホールを介して行われているため、上述したよ うに適切な電界を光導波路に印加することが可能となると共に、光制御素子に係る電 気配線を簡略化することも可能となる。
[0038] 請求項 11に係る発明により、薄板は第 1電極又は第 2電極を挟むように接着層を介 して支持基板に接着されているため、薄板の機械的強度を補強でき、信頼性の高い 光制御素子を提供することが可能となる。
[0039] 請求項 12に係る発明により、薄板を補強する支持基板を有し、第 1電極又は第 2電 極は支持基板上に配置されているため、制御電極に係る配置の自由度が増し、光集
積回路などの複雑な配線も可能となる。さらに、薄板に配置される制御電極の数が減 少でき、薄板に加わる熱応力などにより薄板が破損する危険性を減少させることも可 能となる。
[0040] 請求項 13に係る発明により、分岐信号線路のインピーダンスは 70 Ω以上であるた め、ハイ'インピーダンスの信号線路を有する光制御素子に対しても、マイクロ波と光 波との速度整合やマイクロ波のインピーダンス整合が実現でき、高速動作が可能な 光制御素子を提供することができる。しかも、駆動電圧の低減が可能なため、既存の 廉価な駆動装置を用いて高速駆動が可能となり、駆動装置に係るコストも削減できる
[0041] 請求項 14に係る発明により、少なくとも分岐信号線路の信号電極の幅 W、高さ T
EL
、該信号電極と接地電極との間隔 G、及び光導波路がリッジ型光導波路である場合 にはリッジの深さ Dは、該分岐信号線路における半波長電圧 Vpaiが 12V'cm以下、 インピーダンス Zが 70 Ω以上 130 Ω以下、及び光とマイクロ波との屈折率差 Δ nと該 分岐信号線路の電界が光導波路に作用する作用部分の長さ Lとの積が 1. 3cm以下 となるように設定されているため、信号電極の幅や高さ、また、信号電極と接地電極と の間隔やリッジの深さなどを調整するだけで、極めて容易に、ハイ'インピーダンスの 信号線路を有する光制御素子に対しても、マイクロ波と光波との速度整合やマイクロ 波のインピーダンス整合が実現でき、高速動作が可能な光制御素子を提供すること 力できる。しかも、駆動電圧の低減が可能なため、既存の廉価な駆動装置を用いて 高速駆動が可能となり、駆動装置に係るコストも削減できる。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]従来の光制御素子の例を示す図である。
[図 2]分岐した信号線路を用いた光制御素子の例を示す図である。
[図 3]本発明の光制御素子の実施例を示す図である。
[図 4]リッジ型導波路を有する光制御素子の例を示す図である。
[図 5]低誘電率膜を有する光制御素子の例を示す図である。
[図 6]薄板の裏面側に光導波路を形成した光制御素子の例を示す図である。
[図 7]透明電極を利用した光制御素子の例を示す図である。
園 8]第 2電極にパターン状電極を用いた光制御素子の例を示す図である。 園 9]スルーホールを利用した光制御素子の例を示す図である。
[図 10]シミュレーションのモデルを説明する図である。
[図 11]シミュレーション結果(t = 2 m, D/t = 0.2)を示す表である。
[図 12]シミュレーション結果(t = 2 m, D/t = 0.4)を示す表である。
[図 13]シミュレーション結果(t = 2 m, D/t = 0.6)を示す表である。
[図 14]シミュレーション結果(t = 2 m, D/t = 0.8)を示す表である。
[図 15]シミュレーション結果(t = 411 m, D/t = 0.2)を示す表である。
[図 16]シミュレーション結果(t = 411 m, D/t = 0.4)を示す表である。
[図 17]シミュレーション結果(t = 411 m, D/t = 0.6)を示す表である。
[図 18]シミュレーション結果(t = 411 m, D/t = 0.8)を示す表である。
[図 19]シミュレーション結果(t = 10 m, D/t = 0.2)を示す表である。
[図 20]シミュレーション結果(t = 10 m, D/t = 0.4)を示す表である。
[図 21]シミュレーション結果(t = 10 m, D/t = 0.6)を示す表である。
[図 22]シミュレーション結果(t = 10 m, D/t = 0.8)を示す表である。 符号の説明
1 zカット型結晶基板
2 光導波路
3, 31 バッファ層
4, 41 , 42 信号電極
5, 51 , 52, 53, 54 接地電極
6 接着層
7 支持基板
8, 81 低誘電率膜
9, 91 , 92, 93, 94 透明電極
11 Xカット型結晶基板
20 リッジ型導波路(リッジ部)
200 スルーホールに形成された接続線路
発明を実施するための最良の形態
[0044] 以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明に係る光制御素子の基本的な構成は、電気光学効果を有し、厚みが 10 m以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路を通過する光を制御 するための制御電極とを有する光制御素子において、該制御電極は、該薄板を挟む ように配置された第 1電極と第 2電極とからなり、該第 1電極は、少なくとも信号電極と 接地電極とからなるコプレーナ型の電極構造を有し、該第 2電極は、少なくとも接地 電極を有すると共に、第 1電極の信号電極と協働して該光導波路に電界を印加する ように構成され、かつ該第 1電極の信号電極は、少なくとも 1つの信号線路が途中で 2つ以上に分岐される分岐信号線路を有していることを特徴とする。
[0045] 図 3は、本発明の光制御素子に係る実施例を示す断面図であり、特に、図 2のよう に信号線路を途中で 2つ以上に分岐した分岐信号線路の一部を抽出して示したもの である。なお、図 3は Zカット型基板(薄板) 1を利用した場合を示している力 必要に 応じて Xカット型の基板を利用した光制御素子に対しても、分岐信号線路などのよう なハイ'インピーダンス線路が存在する場合には、本発明の技術が同様に適用できる ことは言うまでもない。
本発明の光制御素子においては、薄板の厚みは 10 in以下が好ましい。 図 3では、薄板 1に光導波路 2が形成され、該薄板 1を挟むように制御電極が配置さ れている。制御電極としては、薄板 1の上側に配置された第 1電極と、薄板、下側に 配置された第 2電極とがある。第 1電極には、信号電極 4と接地電極 5 (51)が設けら れ、また、第 2電極には接地電極 54が設けられている。第 1電極及び第 2電極には、 図示した電極以外に DC電極など、必要な電極を適宜付加できることは言うまでもな い。
[0046] 図 3の光制御素子の特徴は、光導波路 2に対して信号電極 4と接地電極 5 (51)に よる電界以外に、信号電極 4と接地電極 54とによる電界が印加されることである。これ により、光導波路 2をおける図の縦方向の電界を強くすることができ、駆動電圧を低 減させることが可能となる。
しかも、制御電極におけるマイクロ波の屈折率及びインピーダンスは、信号電極 4と
接地電極 5 (51)及び 54により決定されるため、例えば、最適値であるマイクロ波屈折 率 2. 14を実現しながら、インピーダンス値を 70 Ω以上に設定することも可能となる。
[0047] 各電極は、薄板との間に SiO膜などのバッファ層 3又は 31を介して配置されている
2
。 ノ^ファ層には、光導波路を伝搬する光波が、制御電極により吸収又は散乱される ことを防止する効果を有している。また、バッファ層の構成としては、必要に応じ、薄 板 1の焦電効果を緩和するため、 Si膜などを組み込むことも可能である。
なお、接地電極 5 (51)又は 54と薄板 1との間に存在するバッファ層は、省略するこ とも可能であるが、薄板 1の光導波路と接地電極 54との間にあるバッファ層について は、薄板の厚みが薄くなるに従い、光導波路を伝搬する光波のモード径は薄板の厚 みとほぼ等しくなることから、接地電極 54による光波の吸収又は散乱も発生するため 、この部分のバッファ層は残しておくことが好ましい。
[0048] また、光制御素子の基板は薄板であるため、薄板 1に対する第 1電極と第 2電極と の配置を、逆にした場合でも、図 3のものと同様に、光制御素子を動作させることが可 能である。
[0049] 薄板 1は、第 2電極が形成された後に、接着層 6を介して支持基板 7に接合される。
これにより、薄板 1が 10 πι以下の場合でも、光制御素子として十分な機械的強度を 確保することが可能となる。
また、図 3では、第 2電極(第 1電極と第 2電極との配置を逆にした場合には、第 1電 極)は、薄板 1側に接して配置されている力 支持基板 7上に第 2電極(又は第 1電極 )を形成し、接着層を介して薄板 1に接合することも可能である。
[0050] 薄板に使用される電気光学効果を有する結晶性基板としては、例えば、ニオブ酸リ チウム、タンタル酸リチウム、 PLZT (ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の 材料及びこれらの組み合わせが利用可能である。特に、電気光学効果の高いニオブ 酸リチウム(LN)やタンタル酸リチウム(LT)結晶が好適に利用される。
[0051] 光導波路の形成方法としては、 Tiなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表 面に拡散させることにより形成すること力 Sできる。また、特許文献 6のように薄板 1の表 面に光導波路の形状に合わせてリッジを形成し、光導波路を構成することも可能であ
信号電極や接地電極などの制御電極は、 Ti'Auの電極パターンの形成及び金メッ キ方法などにより形成することが可能である。また、後述する透明電極については、 I TOや赤外透明導電膜である Inと Tiの複合酸化物膜などが利用可能であり、フォトリ ソグラフィ一法により電極パターンを形成しリフトオフ法によって形成する方法や、所 定の電極パターンが残るようにマスク材を形成し、ドライエッチング、あるいはウエット エッチングにて形成する方法などが使用可能である。
特許文献 6 :特開平 6— 289341号公報
[0052] 光制御素子を含む薄板 1の製造方法は、数百 mの厚さを有する基板に上述した 光導波路を形成し、基板の裏面を研磨して、 10 πι以下の厚みを有する薄板を作 成する。その後薄板の表面に制御電極を作り込む。また、光導波路や制御電極など の作り込みを行った後に、基板の裏面を研磨することも可能である。なお、光導波路 形成時の熱的衝撃や各種処理時の薄膜の取り扱いによる機械的衝撃などが加わる と、薄板が破損する危険性もあるため、これらの熱的又は機械的衝撃が加わり易い 工程は、基板を研磨して薄板化する前に行うことが好まし!/、。
[0053] 支持基板 7に使用される材料としては、種々のものが利用可能であり、例えば、薄 板と同様の材料を使用する他に、石英、ガラス、アルミナなどのように薄板より低誘電 率の材料を使用したり、薄板と異なる結晶方位を有する材料を使用することも可能で ある。ただし、線膨張係数が薄板と同等である材料を選定することが、温度変化に対 する光制御素子の変調特性を安定させる上で好ましい。仮に、同等の材料の選定が 困難である場合には、薄板と支持基板とを接合する接着剤に、薄板と同等な線膨張 係数を有する材料を選定する。
[0054] 薄板 1と支持基板 7との接合には、接着層 6として、エポキシ系接着剤、熱硬化性接 着剤、紫外線硬化性接着剤、半田ガラス、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の 樹脂接着剤シートなど、種々の接着材料を使用することが可能である。
[0055] 以下に、本発明に係る光制御素子の応用例について説明する。なお、以下の図面 には、前出した部材と同じ部材を用いる場合には、可能な限り同じ符号を用い、さら に、構成の特徴を明確にするため、必要に応じ接着層や支持基板を省略して記載し ている。
(リッジ ¾j 波 を する W卸 )
図 4は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、光導波路をリッジ型導波路で形 成した例を示す。光導波路をリッジ型光導波路で形成することにより、光波の閉じ込 め効率が高くなり、また、制御電極が形成する電界を光導波路に集中させることが可 能となるため、より低駆動電圧の光制御素子を実現することができる。
[0056] 図 4 (a)は、図 3の光制御素子の光導波路をリッジ型導波路 20としたものであり、リツ ジ部 20に伝搬する光波を閉じ込めている。リッジ部 20には、信号電極 4と接地電極 5 (51 )とが形成する電界と、信号電極 4と接地電極 54とが形成する電界とが集中的に 印加されるため、光制御素子の駆動電圧を低減させることにも寄与する。
[0057] 図 4 (b)は、図 2 (b)に示したような、分岐した 2つの分岐信号線路を有する光制御 素子に対して、本発明に係る図 4 (a)の構造を適用した場合の断面図である。
図 4 (b)は、 2つの光導波路 2をリッジ型導波路 20とすると共に、 2つの光導波路間 に、接地電極 51に対応したリッジ部を形成したものである。リッジ型導波路 20に対応 して信号電極 4及び 41が配置され、信号電極には同一の信号が印加されている。た だし、各光導波路においては互いに基板(10, 11)の分極方向が異なるため、光導 波路を伝搬する光波の位相変化が逆の状態となり、結果として、差動駆動と同様の ¾]果を得ること力できる。
また、左側のリッジ部 20についてみると、信号電極 4と接地電極 5とが形成する電界 と、信号電極 4と接地電極 54とが形成する電界と、さらには信号電極 4と接地電極 51 とが形成する電界とが集中的に印加される。
[0058] (低 刺尊を する 制御 子)
図 5は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、リッジ型導波路を形成する溝や 、第 1電極を構成する信号電極 4と接地電極 5 (51)との間に低誘電率膜を配置した 例を示す。このような低誘電率膜の配置により、制御電極におけるマイクロ波屈折率 やインピーダンスの調整が可能となり、また、制御電極の配線の自由度を増加させる ことが可能となる。
低誘電率膜の材料としては、ベンゾシクロブテン (BCB)などが使用でき、低誘電率 膜の製造方法として、塗付法などが利用できる。
[0059] 図 5 (a)に示すように、リッジ型導波路 20の両側に形成される溝や、信号電極 4と接 地電極 5 (51)との間、あるいは第 1電極を覆うように低誘電率膜 8を形成することがで きる。
また、図 5 (b)に示すように、接地電極 5を跨ぐように信号電極 4の給電部 43を配置 し、接地電極 4と給電部 43との間には低誘電率膜 8が配置される。これにより、制御 電極の立体的な配線が可能となり、制御電極に係る配線設計の自由度が増加する。 さらに、接地電極を信号電極の上方(薄板から離れる位置)を通過させることも可能 である。
[0060] の 佃 Iに 波 を开成,した l!lW卸 )
図 6は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、光導波路 2 (リッジ型導波路 20) を薄板 1の裏面(図の下側)に形成した例を示す。
厚みが 10 πι以下の薄板を使用する場合には、図 6のように、光導波路 2を薄板 1 の裏面に形成し、第 1電極である信号電極 4及び接地電極 5 (51)を薄板の表面に、 また、第 2電極である接地電極 54を薄板 1の裏面に形成しても、特に信号電極 4と接 地電極 54とが形成する電界により、リッジ部 20に電界を印加させることが可能となる なお、リッジ部 20を形成する溝には、必要に応じて低誘電率膜 81が形成されてい
[0061] 図 4のような光制御素子の場合には、リッジ型導波路のリッジ部の頂上に信号電極 4や 41を正確に配置することが必要である力 図 6のような光制御素子の場合には、 信号電極 4や 41の幅をリッジ型導波路の幅以上に設定するだけで、両者間に若干 の位置ズレが発生しても、効率よくリッジ部に電界を印加することができるという利点 を有している。
[0062] (诱明電極を利用した光制御素子)
図 7は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、透明電極(9及び 91至 94)を電 極に使用した例を示す。信号電極又は接地電極に、透明電極又は薄板側に透明電 極を配置した電極のいずれかを用いることにより、ノ ッファ層が無い場合でも、光導 波路を伝搬する光波の伝搬損失を抑制しながら、制御電極を光導波路のより近傍に
配置することが可能となり、駆動電圧を低減させることができる。
[0063] 図 7 (a)は、第 2電極の接地電極に透明電極 9を使用する例であり、図 7 (b)は第 1 電極に透明電極 91 , 92を使用する例である。これらの場合には、図 4 (a)で示したバ ッファ層 31や 3が不要となり、電極を光導波路に近接して配置することが可能となる。 なお、図 7 (b)の第 1電極を構成する接地電極 (透明電極 91)は、電極の近傍に光 導波路が無!/、ため、通常の金属電極で形成しても良レ、。
[0064] 図 7 (c)は、制御電極の一部(薄板 1に接する側)に、透明電極を使用する例を示す ものである。透明電極は、一般的に Auなどの金属電極と比較して電気抵抗率が高 いため、電極の電気抵抗を下げる目的で、透明電極 9や 93乃至 94に接触して金属 電極 140, 150, 151 , 152を酉己置することカできる。
また、透明電極は、 93に示したようにリッジ型導波路の近傍又はリッジ型光導波路 の側面に配置することも可能であり、極めて効果的に電界を導波路に作用させること が可能となる。
[0065] (第 2雷極にパターン状雷極を用いた光制御素子)
図 8は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、第 2電極を形成する接地電極を パターン状電極で構成した例を示す。第 2電極を、光導波路の形状に対応した形状 を有するパターン状電極とすることにより、光導波路に印加される電界を、より適切な 形状に調整でき、駆動電圧をより一層低減させることが可能となる。
[0066] 図 8は、接地電極 57を光導波路 2に沿ったストリップ状の電極とし、信号電極 4と接 地電極 57とが形成する電界を、より光導波路 2に集中するように構成している。
[0067] (スルーホールを利用した光制御素子)
図 9は、本発明の光制御素子に係る応用例であり、第 1電極の接地電極と第 2電極 の接地電極との電気的接続に、スルーホールを利用した例である。第 1電極の接地 電極と第 2電極の接地電極とを、薄板に設けられたスルーホールを介して電気的に 接続することにより、光制御素子に係る電気配線を簡略化できると共に、第 1電極の 接地電極と第 2電極の接地電極とに発生する浮遊電荷のズレを抑制でき、より適切 な電界を光導波路に印加させることが可能となる。
[0068] 図 9は、 Zカット型の薄板 1を利用した例であり、第 1電極の接地電極 5 (51)と第 2電
極の接地電極 54と力 S、薄板 1のスルーホール内に配置された接続線路 200により導 通状態に維持されている。
図 3乃至図 8に例示した第 1電極の接地電極と第 2電極の接地電極とは、薄板の周 囲又は外部で電気的に導通されている力 制御電極に印加される変調信号が高周 波になるに従い、接地電極に誘起される浮遊電荷にタイミングのズレが生じ易くなる 。このため、図 9のように、光導波路に近い場所で両者を導通することで、このタイミン グのズレを抑制することが可能となる。
実施例
[0069] 本発明の光制御素子の構成のように、制御電極は、該薄板を挟むように配置され た第 1電極と第 2電極とからなり、該第 1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とから なるコプレーナ型の電極構造を有し、該第 2電極は、少なくとも接地電極を有すると 共に、第 1電極の信号電極と協働して該光導波路に電界を印加するように構成した 場合に、少なくとも信号電極の幅 W、高さ T 、信号電極と接地電極との間隔 G、及
EL
び光導波路カ^ッジ型光導波路である場合にはリッジの深さ Dを調整することで、ハイ •インピーダンス線路に必要となる以下の条件を満足した光制御素子が設計できるこ とを、シミュレーションを用いて確認した。
[0070] (ハイ.インピーダンス線路の条件)
(1)信号線路における半波長電圧 Vpaiが 12V'cm以下
(2)インピーダンス Zが 70 Ω以上 130 Ω以下
(3)光とマイクロ波との屈折率差 Δ ηと信号線路の電界が光導波路に作用する作用 部分の長さ(作用長) Lとの積が 1. 3cm以下
なお、 A n X L^ l . 3cmの場合には、光制御素子の光帯域を 10GHz以上とするこ とが可能となる。
[0071] シミュレーションのモデルとしては、図 10に示すようなリッジ型光導波路を仮定し、 信号電極 4の幅を W、信号電極 4と接地電極 5 (51)との間隔を G、信号電極 4や接地 電極 5 (51)の高さを T 、リッジ型光導波路 20のリッジの深さを D、そして基板 1の厚
EL
さを tとした。
[0072] 基板の厚み tが、 2 ^ 111, 4 ^ 111, 10 mの 3つの場合について、シミュレーションを
行い、各パラメータについては、以下の範囲で離散的に条件となる数値を設定した。 (信号電極の幅 W)
信号電極の幅 Wは、基板の厚さ tで規格化した値を用い、 W/tが 0.2, 0.5, 0.8, 1. 1, 1.4, 1.7, 2.0となるように設定した。
[0073] (リッジの深さ D)
リッジの深さ Dは、基板の厚さ tで規格化した値を用い、 D/tが 0.2, 0.4, 0.6, 0.8と なるように設定した。
(電極の高さ T )
EL
電極の高さ T は、 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 m)となるように設定した。
EL
[0074] (電極の間隔 G)
電極の間隔 Gは、基板の厚さ tで規格化した値を用い、 G/t (以下の図では「Gap
/t」と表記)が 1.0, 2.25, 3.5, 4.75, 6.0となるように設定した。
[0075] 各パラメータに設定された数値から、半波長電圧 Vpai (以下の図では「Vpi」と表記
)、インピーダンス Z (以下の図では「ZO」と表記)、マイクロ波屈折率 NMを算出し、次 の条件を満足する結果にっレ、ては「〇」を、同条件を満足しな!/、結果につ!/、ては「 X
」を付与した。
(評価条件)
(1) Vpai≤12 (V-cm)
(2) 70 Ω≤Ζ≤130 Ω
(3) 1. 5≤ΝΜ≤2. 8
ただし、マイクロ波屈折率 ΝΜの範囲については、作用長 Lが 2cm≤L≤6cmであ る場合には、 A n X Lは 1. 3以下となる。
[0076] 上記評価条件で評価した結果を、図 11乃至 22に示す。
t = 2 mの場合の結果は、図 11 (D/tが 0.2) ,図 12 (同 0.4) ,図 13 (同 0.6) ,及び 図 14 (同 0.8)に示す。
1=4 111の場合の結果は、図 15 (D/tが 0.2) ,図 16 (同 0.4) ,図 17 (同 0.6) ,及び 図 18 (同 0.8)に示す。
t= 10 mの場合の結果は、図 19 (D/tが 0.2) ,図 20 (同 0.4) ,図 21 (同 0.6) ,及
び図 22 (同 0.8)に示す。
[0077] また、上記評価条件の(1)乃至(3)の全ての条件を満足している部分に、網掛けを 施している。
図 11乃至 22から、本発明の光制御素子において、上述したハイ'インピーダンス線 路の条件を満足する光制御素子を、信号電極の幅 W、信号電極と接地電極との間 隔0、信号電極や接地電極の高さを T 、リッジ型光導波路のリッジの深さ D、そして
EL
基板の厚さ tを調整することで、容易に実現であることが理解される。
[0078] さらに、図 11乃至 22の結果から、各パラメータについては、以下のことも理解できる
(信号電極幅 Wの範囲)
基板の厚み tが 2, 4, 10 mのいずれにおいても、上記評価条件を満足する部分 は、 W/t≤2の範囲に存在する。
Wの上限値は、 Zが上記評価条件を外れることにより規定されている。
また、 Wの下限値は、 Vpaiが上記評価条件を外れることにより規定される可能性が ある。ただし、 Wは小さいほど良い結果となる可能性もあり、その場合には、電極の製 造限界によって規定されることとなる。
[0079] (リッジの深さ Dの範囲)
t = 2や 4 111のデータを見ると、 Dの上限値は、 Wの上限付近又は下限付近で、制 限される条件が異なって!/、る。
具体的には、 Wの下限の境界付近では、 Vpaiが上記評価条件を外れることにより、 Dの上限値が規定され、 Wの上限の境界付近では、 Zが上記評価条件を外れること により規定されている。
また、 Dの下限ィ直は、データを見る限りでは、一般的に小さいほど良いということに なる力 S、製造上 D/t = 0はありえないため、基板が壊れない範囲でリッジを深く形成 することが好ましいといえる。
[0080] (電極間隔 Gの範囲)
t = 2や 4 111のデータを見ると、 Gの下限値は、 Z又は NMが上記評価条件を外れ ることにより規定される。
また、 Gの上限値については、データの設定範囲からは判断できないが、電極間隔 が大きくなると電界が弱くなるため、 Vpaiの増加により制限される可能性が高い。
[0081] (電極高さ T の範囲)
EL
t = 2や 4 mのデータを見ると、 T の上限値は、 Wの下限の境界付近では、 NM
EL
が上記評価条件を外れることにより規定され、 Wの上限の境界付近では、 Zが上記評 価条件を外れることにより規定される。
T の下限値については、データの設定範囲から判断できないが、電極が薄くなり
EL
過ぎると電気抵抗が増大するため、 Vpaiの増加により制限される可能性が高い。 産業上の利用可能性
[0082] 本発明に係る光制御素子によれば、 70 Ω以上のハイ'インピーダンスを有する信号 線路を必要とする場合であっても、マイクロ波と光波との速度整合やマイクロ波のイン ピーダンス整合が実現でき、しかも、駆動電圧の低減が可能な光制御素子を提供す ること力 S可倉 となる。
また、駆動電圧の低減により、光制御素子の温度上昇を抑制でき安定動作が可能 な光制御素子を提供でき、さらには、コストのより安い低駆動電圧型駆動装置を利用 できる光制御素子を提供することが可能となる。
Claims
[1] 電気光学効果を有し、厚みが 10 m以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路 と、該光導波路を通過する光を制御するための制御電極とを有する光制御素子にお いて、
該制御電極は、該薄板を挟むように配置された第 1電極と第 2電極とからなり、 該第 1電極は、少なくとも信号電極と接地電極とからなるコプレーナ型の電極構造 を有し、
該第 2電極は、少なくとも接地電極を有すると共に、第 1電極の信号電極と協働して 該光導波路に電界を印加するように構成され、
かつ該第 1電極の信号電極は、少なくとも 1つの信号線路が途中で 2つ以上に分岐 される分岐信号線路を有していることを特徴とする光制御素子。
[2] 請求項 1に記載の光制御素子において、該分岐信号線路による電界が該薄板に 作用する作用領域の少なくとも一部は、該薄板が分極反転されてレ、ることを特徴とす る光制御素子。
[3] 請求項 1又は 2に記載の光制御素子において、該光導波路はリッジ型光導波路で あることを特徴とする光制御素子。
[4] 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の光制御素子において、該薄板と、該第 1電極 又は該第 2電極との間にはバッファ層が形成されていることを特徴とする光制御素子
[5] 請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光制御素子において、該信号電極又は該接 地電極は、透明電極又は薄板側に透明電極を配置した電極の!/、ずれかで構成され て!/、ることを特徴とする光制御素子。
[6] 請求項 3乃至 5のいずれかに記載の光制御素子において、少なくとも該リッジ型導 波路の両側に配置された溝には、低誘電率膜が充填されていることを特徴とする光 制御素子。
[7] 請求項 6に記載の光制御素子において、該信号電極に給電する信号泉は、該第 1 電極の接地電極を跨ぐある!/、は潜るように配置され、該信号線と該接地電極との間 には該低誘電率膜が配置されていることを特徴とする光制御素子。
[8] 請求項 1乃至 7のいずれかに記載の光制御素子において、該第 2電極は、該光導 波路の形状に対応した形状を有するパターン状電極であることを特徴とする光制御 素子。
[9] 請求項 1乃至 8のいずれかに記載の光制御素子において、該第 1電極の接地電極 と該第 2電極の接地電極とは電気的に接続されていることを特徴とする光制御素子。
[10] 請求項 9に記載の光制御素子において、該第 1電極の接地電極と該第 2電極の接 地電極との電気的接続は、該薄板に設けられたスルーホールを介して行われて!/、る ことを特徴とする光制御素子。
[11] 請求項 1乃至 10のいずれかに記載の光制御素子において、該薄板は該第 1電極 又は該第 2電極を挟むように接着層を介して支持基板に接着されていることを特徴と する光制御素子。
[12] 請求項 1乃至 10のいずれかに記載の光制御素子において、該薄板を補強する支 持基板を有し、該第 1電極又は該第 2電極は該支持基板上に配置されていることを 特徴とする光制御素子。
[13] 請求項 1乃至 12のいずれかに記載の光制御素子において、該分岐信号線路のィ ンピーダンスは 70 Ω以上であることを特徴とする光制御素子。
[14] 請求項 13に記載の光制御素子において、少なくとも該分岐信号線路の信号電極 の幅 W、高さ T 、該信号電極と接地電極との間隔 G、及び光導波路がリッジ型光導
EL
波路である場合にはリッジの深さ Dは、該分岐信号線路における半波長電圧 Vpaiが 12V'cm以下、インピーダンス Zが 70 Ω以上 130 Ω以下、及び光とマイクロ波との屈 折率差 Δ ηと該分岐信号線路の電界が光導波路に作用する作用部分の長さしとの 積が 1. 3cm以下となるように設定されていることを特徴とする光制御素子。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012078376A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光制御素子 |
JP2015118371A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-06-25 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4445977B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2010-04-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
JP2012078473A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
JP5773440B2 (ja) | 2012-01-31 | 2015-09-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
JP2013246320A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Japan Oclaro Inc | 半導体光素子、及び光モジュール |
TW201426151A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-07-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 電光調製器 |
JP5711287B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2015-04-30 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御デバイス |
CN104155779A (zh) * | 2013-05-14 | 2014-11-19 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 电光调变器 |
JP2015172629A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器 |
GB201611576D0 (en) * | 2016-07-01 | 2016-08-17 | Oclaro Tech Ltd | Ground structure in RF waveguide array |
EP3477362B1 (en) | 2016-07-21 | 2022-01-12 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Electro-optic modulator |
US10295849B2 (en) * | 2016-12-16 | 2019-05-21 | Lumentum Operations Llc | Optical modulator |
CN111051970B (zh) * | 2017-08-24 | 2023-08-11 | Tdk株式会社 | 光调制器 |
JP7073963B2 (ja) * | 2018-07-24 | 2022-05-24 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
CN109031708A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-18 | 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 | 一种具有预相位调制功能的光波导相位调制器芯片 |
JP7118844B2 (ja) * | 2018-10-03 | 2022-08-16 | 株式会社日本製鋼所 | 光変調器、光変調器用基板、光変調器の製造方法及び光変調器用基板の製造方法 |
JP7463722B2 (ja) * | 2019-12-26 | 2024-04-09 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子および光変調器 |
JP7419806B2 (ja) * | 2019-12-26 | 2024-01-23 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子および光変調器 |
US11693291B2 (en) | 2020-04-21 | 2023-07-04 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical waveguide device and method of manufacturing optical waveguide device |
US11693290B2 (en) | 2020-04-21 | 2023-07-04 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical waveguide device |
JP2021179569A (ja) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光デバイス、及びこれを用いた光送受信機 |
US20220221744A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-14 | Zhuohui Chen | Integrated compact z-cut lithium niobate modulator |
JP2022123249A (ja) | 2021-02-12 | 2022-08-24 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光デバイス、及びこれを用いた光送受信機 |
US20240241396A1 (en) * | 2021-09-30 | 2024-07-18 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device, and optical transmission apparatus and optical modulation device using same |
CN117501170A (zh) * | 2022-03-30 | 2024-02-02 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03229214A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調素子 |
JPH06130338A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-05-13 | Fujitsu Ltd | 光導波路デバイス |
JPH07199134A (ja) * | 1993-11-22 | 1995-08-04 | At & T Corp | 光導波路変調器中の温度効果を減すための光電子デバイス構造及び方法 |
JP2002182173A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
JP2003075790A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Ngk Insulators Ltd | 進行波形光変調器 |
JP2003156723A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-05-30 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路デバイス、光変調器、光変調器の実装構造および光導波路基板の支持部材 |
JP2004163859A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-06-10 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
JP2005274793A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路および光導波路デバイス |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0343210Y2 (ja) | 1987-07-21 | 1991-09-10 | ||
JP3638300B2 (ja) | 1993-12-27 | 2005-04-13 | 三菱電線工業株式会社 | 光導波路型デバイス |
US6580843B2 (en) * | 2001-04-05 | 2003-06-17 | Fujitsu Limited | Optical device |
JP4375597B2 (ja) | 2001-11-16 | 2009-12-02 | 日本碍子株式会社 | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
JP2003202530A (ja) | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
JP3640390B2 (ja) * | 2002-09-12 | 2005-04-20 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
JP4137680B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2008-08-20 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子の製造方法 |
US7174059B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-02-06 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical device |
US7324257B2 (en) * | 2004-07-27 | 2008-01-29 | Jds Uniphase Corporation | Low bias drift modulator with buffer layer |
US7408693B2 (en) * | 2004-07-27 | 2008-08-05 | Jds Uniphase Corporation | Electro-optic device |
JP4587762B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2010-11-24 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調素子モジュール |
JP4847177B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-12-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調素子 |
JP4187771B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-26 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
JP4445977B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2010-04-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光制御素子 |
JP4589354B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2010-12-01 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調素子 |
JP4954958B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2012-06-20 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
-
2006
- 2006-09-30 JP JP2006270181A patent/JP4110182B2/ja active Active
-
2007
- 2007-09-28 WO PCT/JP2007/068999 patent/WO2008038778A1/ja active Application Filing
- 2007-09-28 EP EP07828740.6A patent/EP2071388B1/en not_active Not-in-force
- 2007-09-28 CN CN2007800323650A patent/CN101512416B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-28 US US12/311,442 patent/US7873244B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03229214A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調素子 |
JPH06130338A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-05-13 | Fujitsu Ltd | 光導波路デバイス |
JPH07199134A (ja) * | 1993-11-22 | 1995-08-04 | At & T Corp | 光導波路変調器中の温度効果を減すための光電子デバイス構造及び方法 |
JP2002182173A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
JP2003075790A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Ngk Insulators Ltd | 進行波形光変調器 |
JP2003156723A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-05-30 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路デバイス、光変調器、光変調器の実装構造および光導波路基板の支持部材 |
JP2004163859A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-06-10 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
JP2005274793A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路および光導波路デバイス |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012078376A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光制御素子 |
US8983239B2 (en) | 2010-09-30 | 2015-03-17 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical control element having a plurality of optical control portions |
JP2015118371A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-06-25 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101512416A (zh) | 2009-08-19 |
JP4110182B2 (ja) | 2008-07-02 |
JP2008089936A (ja) | 2008-04-17 |
EP2071388B1 (en) | 2018-03-28 |
US7873244B2 (en) | 2011-01-18 |
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EP2071388A1 (en) | 2009-06-17 |
CN101512416B (zh) | 2011-09-21 |
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