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WO2004086126A1 - 導波路型光変調器 - Google Patents

導波路型光変調器 Download PDF

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WO2004086126A1
WO2004086126A1 PCT/JP2003/003540 JP0303540W WO2004086126A1 WO 2004086126 A1 WO2004086126 A1 WO 2004086126A1 JP 0303540 W JP0303540 W JP 0303540W WO 2004086126 A1 WO2004086126 A1 WO 2004086126A1
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WO
WIPO (PCT)
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waveguide
optical
electrode
waveguides
signal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2003/003540
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masaki Sugiyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to PCT/JP2003/003540 priority patent/WO2004086126A1/ja
Publication of WO2004086126A1 publication Critical patent/WO2004086126A1/ja
Priority to US11/057,141 priority patent/US6980706B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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 
    • G02F1/21—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  by interference
    • G02F1/225—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  by interference in an optical waveguide structure
    • G02F1/2255—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  by interference in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic component in an electric waveguide structure

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide-type optical modulator that modulates the intensity (power) of light output from a light source. Old days! : Technology
  • optical transmitters are being put to practical use in which an external modulator, which in principle is unlikely to cause chabing, acts on CW (continuous wave) light from a light source.
  • This type of external modulator forms a Mach-Zehnder interferometer by forming an optical waveguide with a predetermined pattern on a waveguide substrate, and a waveguide in which an electrode for applying an electric field is provided.
  • Type optical modulators are known.
  • the waveguide type optical modulator includes a first Y-branch optical waveguide for providing an input port, a second Y-branch optical waveguide for providing an output port, and first and second Y-branch optical waveguides. Between the first and second optical waveguides, the first and second signal electrodes provided on the first and second optical waveguides, respectively, and the first and second signal electrodes. And a ground electrode for applying an electric field to the first and second optical waveguides together with the first and second signal electrodes.
  • the light whose power is bisected by the first Y-branch optical waveguide propagates through the first and second optical waveguides, and is in-phase by the second Y-branch optical waveguide (the phase difference is 2 ⁇ ⁇ (where ⁇ is an integer)) )),
  • the optical output is turned on, and when the optical output is merged in the opposite phase (phase difference of (2 ⁇ + 1) ⁇ ), the optical output is turned off.
  • FIGS. 1A and 1B there are shown a plan view and a b-b cross-sectional view of a conventional waveguide type optical modulator constituted by using a Z-cut LiNb ⁇ 3 substrate.
  • This optical modulator comprises a Y-branch optical waveguide 4 that provides an input port 2, a Y-branch optical waveguide 8 that provides an output port 6, and optical waveguides 10 and 1 that connect the Y-branch optical waveguides 4 and 8. 2 and are formed on a waveguide substrate 14.
  • the detailed structure and operating principle are explained based on the manufacturing process.
  • L i N b O 3 waveguide substrate 1 4 waveguide on 4 consisting of 8, 1 0 ⁇ Pi 1 2 in the same shape as in a state of putter Jung the T i 1 0 5 0 ° C
  • the waveguides 4, 8, 10, 10 and 12 having a high refractive index are formed by heating and diffusing by heating for 10 hours.
  • a transparent layer is formed on each of the waveguides 4, 8, 10 and 12.
  • S i 0 2 is formed as a buffer layer 20 with a thickness of 0.2 to 1.. ⁇ , and electrodes 16 and 18 of Au having a thickness of 3 to 20 / im are formed thereon. Is formed.
  • the ends of the signal electrode 10 and the ground electrode 12 are connected by a resistor R to form a traveling wave electrode, and several GHz to
  • a microwave input signal V such as 100 GHz is applied to generate an electric field 22 between the electrodes 16 and 18, the refractive index of the optical waveguides 16 and 18 becomes + ⁇ Therefore, the input light having the wavelength ⁇ is output from the output port 6 in a state where the input light V is modulated on and off by the input signal V.
  • the waveguide substrate sometimes acts as a resonance box for the microwave aperture, and the microwave in a specific frequency band resonates, and the frequency response characteristic is reduced. May deteriorate. That is, as shown in FIG. 2, for example, a dip occurs in the frequency response characteristic in a graph representing the relationship between the transmission loss from the input to the output of the optical modulator and the frequency.
  • Patent Document 2
  • an object of the present invention is to provide a waveguide type optical modulator having a structure capable of effectively suppressing a dip in the frequency response characteristic in a dual drive type optical modulator having two pairs of signal electrodes.
  • the first Y-branch optical waveguide that provides an input port, the second Y-branch optical waveguide that provides an output port, and the first and second Y-branch optical waveguides are connected.
  • a waveguide type optical modulator comprising: a first and a second signal electrode; and a ground electrode for applying an electric field to the first and the second optical waveguides.
  • the ground electrode includes a central ground electrode provided between the first and second optical waveguides, and the central ground electrode has an opening.
  • the central ground electrode provided between the first and second optical waveguides has an opening, the characteristics of the waveguide substrate as a microphone open-wave resonance box are improved, The dip in the frequency response characteristics can be effectively suppressed.
  • the first and second signal electrodes are provided independently, dual drive becomes possible by using these as traveling-wave electrodes, respectively.
  • 1A and 1B are a plan view and a sectional view, respectively, of a conventional single-drive type optical modulator
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between transmission loss and frequency of the optical modulator shown in Figures 1A and 1B;
  • Figure 3 is a plan view of a conventional dual-drive optical modulator
  • FIG. 4 is a plan view showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing a third embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the transmission loss and the frequency of the optical modulator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 there is shown a plan view of a conventional dual-drive type optical modulator.
  • the Y-branch optical waveguides 4 and 8 and the optical waveguides 10 and 12 formed on the waveguide substrate 14 are the same as those shown in FIGS. 1A and 1B.
  • Signal electrodes 16 1 and 16 2 are provided on the optical waveguides 10 and 12 in a traveling wave form, respectively.
  • Ground electrodes 18 1 and 18 2 are formed on both sides of the signal electrodes 16 1 and 16 2, and a central ground electrode 18 between the signal electrodes 16 1 and 16 2. 3 is formed.
  • FIG. 4 is a plan view showing a first embodiment of the waveguide type optical modulator according to the present invention.
  • Y-branch optical waveguides 4 and 8 and optical waveguides 10 and 12 are formed on waveguide substrate 14, and signal electrodes 16 1 and 16 2 are formed on optical waveguides 10 and 12, respectively.
  • signal electrodes 16 1 and 16 2 are formed on optical waveguides 10 and 12, respectively. This is the same as that shown in Fig. 3 in that it is provided in a traveling wave type.
  • each electrode is arranged as follows in order to obtain the configuration of the center ground electrode which is a feature of the present invention. That is, the ground electrodes 1884 and 1885 are provided so as to sandwich the signal electrode 161, and the ground electrodes 1886 and 1887 are provided so as to sandwich the signal electrode 162. ing. There is a gap 24 between the signal electrodes 16 1 and 16 2 between the ground electrodes 18 5 and 18 7 where no electrode is formed. Therefore, the ground electrodes 185 and 187 correspond to the center ground electrode, and the gap 24 corresponds to the opening of the center electrode.
  • the central ground electrode located between the signal electrodes 16 1 and 16 2 is composed of the two ground electrodes 18 5 and 18 6, and a gap 2 4 (opening) is formed between them.
  • the characteristics of the waveguide substrate 14, which also functions as a microphone mouth-wave resonance box, differ from those of the prior art shown in FIG. 3, and the dip in the frequency response characteristics is effectively reduced. Can be suppressed.
  • Waveguide substrate 1 For example, the thickness at the 4 0 mm X 2 mm size is provided a L i N b 0 3 of the surface of 1 mm by the child mirror polishing.
  • Ti is vacuum-deposited on the waveguide substrate 14 to a thickness of about 100 nm, and is processed by a normal photoetching method so that a portion corresponding to the waveguide remains. in a 1 0-hour heating to T i that is thermally diffused into L i N b 0 3, Y branching optical waveguide 4 ⁇ Pi 8 and the optical waveguide 1 0 ⁇ Pi 1 2 is formed.
  • a buffer layer composed of S i ⁇ 2 is vacuum-deposited with a thickness of, for example, 500 nm, Then, for example, Au having a thickness of 15 O nm is deposited as a metal underlayer. Thereafter, the metal underlayer other than the electrode formation region is removed by photoetching.
  • a resist having the same thickness as the electrode to be formed is spin-coated on the waveguide substrate 14 processed in this manner, and the resist is formed in a region other than the electrode forming region by a usual photolithographic method. Form a pattern. Then, an Au plating is applied on the metal base layer on which the resist pattern is not formed, for example, to a thickness corresponding to the upper surface of the resist pattern, and the signal electrodes 16 1 and 16 2 and the ground electrode 1 are formed. 8 4 to 1 8 7 are formed.
  • FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment of the waveguide type optical modulator according to the present invention.
  • the distance between the optical waveguides 10 and 12 is relatively large, and accordingly, the optical waveguides 10 and 12 are parallel to each other and are curved portions connecting these to the Y-branch optical waveguides 4 and 6. Consists of
  • the signal electrodes 16 3 and 16 4 formed on the optical waveguides 10 and 12 are not only parallel portions of the optical waveguides 10 and 12 but also curved portions. It is also formed on the substrate, whereby the length of the waveguide substrate 14 can be shortened.
  • Ground electrodes 188 and 189 are formed on both sides of the signal electrodes 163 and 164, respectively, and a central ground electrode 190 between the signal electrodes 163 and 164 is formed. It is formed.
  • the center ground electrode 190 has an opening 26 characteristic of the present invention.
  • the characteristics of the waveguide substrate 14 acting as a microwave resonance box are different from those of the prior art shown in FIG. 3, and the dip in the frequency response characteristics is effectively reduced. Can be suppressed.
  • FIG. 6 is a plan view showing a third embodiment of the waveguide type optical modulator according to the present invention.
  • the Y-branch optical waveguides 4 and 8 and the optical waveguides 10 and 12 are formed on the waveguide substrate 14 .
  • the signal electrodes 16 5 and 16 6 and the contact The ground electrodes 19 1 and 19 2 and the center ground electrode 19 3 are formed.
  • An opening 26 is provided in the center ground electrode 1993.
  • both ends 1 65 A and 1 65 B of signal electrode 1 65 are connected to facilitate electrical wiring of the microwave circuit associated with signal electrodes 1 65 and 1 66. It is exposed on both sides of the waveguide substrate 14, and both ends 1666A and 1666B of the signal electrode 166 are exposed on the side where one end 165B of the signal electrode 165 is exposed.
  • the shape of the signal electrodes 165 and 166 becomes asymmetric, and there is a concern about delay of the microphone mouth wave.
  • one of the signal electrodes 166 A delay section 166C is formed near one end 166B of the first section.
  • Microphone mouth waves for modulation are supplied to signal electrodes 165 and 166 formed in the form of traveling waves from ends 165B and 166B, respectively.
  • ground electrodes 19 1 to 19 3 are provided so as to sandwich the optical waveguide 12 with the first and second portions W 1 and W 2 provided so as to sandwich the optical waveguide 10. And third and fourth portions W 3 and W 4, and their widths are set substantially equal. This stabilizes the mode of the microphone mouth wave propagating through the signal electrodes 165 and 166, and can effectively suppress the dip in the frequency response characteristic.
  • the first and second signal electrodes and the ground electrode are provided substantially symmetrically with respect to the center line of the waveguide substrate in the light propagation direction as in the first and second embodiments. Thereby, the dip in the frequency response characteristic can be suppressed more effectively.
  • the dip in the frequency response characteristic is further improved. Can be suppressed. >
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the transmission loss and the frequency of the waveguide optical modulator according to the embodiment of the present invention. In comparison with the characteristics shown in Fig. 2, it is clear that dips in the frequency response characteristics are effectively suppressed. Industrial applicability

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Abstract

　本発明による導波路型光変調器は、入力ポートを提供する第１のＹ分岐光導波路と、出力ポートを提供する第２のＹ分岐光導波路と、第１及び第２のＹ分岐光導波路間を接続する第１及び第２の光導波路と、第１及び第２の光導波路上にそれぞれ設けられた第１及び第２の信号電極と、第１及び第２の信号電極との間に電位差を与えられ第１及び第２の信号電極と共に第１及び第２の光導波路に電界を与えるための接地電極とを備えている。そして、接地電極は第１及び第２の光導波路の間に設けられる中央接地電極を含み、中央接地電極は開口を有している。この構成によると、第１及び第２の光導波路の間に設けられる中央接地電極が開口を有しているので、マイクロ波共振箱としての導波路基板の特性が向上し、周波数応答特性におけるディップを有効に抑制し得るようになる。

Description

導波路型光変調器 技 術 分 野
本発明は、 光源から出力された光を強度 （パワー） を変調する導波路型光変調 器に関する。 昔 ！： 技 術
従来、 光ファイバ通信システムに使用される光送信機においては、 レーザダイ オー ドに流れる電流をデータ信号によ り変調する直接変調方式が採用されていた。 しかし、 直接変調方式では、 光ファイバ内で生じる波長分散により、 伝送速度が 高くなるのに従って出力される光信号の動的波長変動 （チヤ一ビング） の影響が 大きく なるので、 長距離伝送が困難となってきた。
このような事情に鑑み、 原理的にチヤ一ビングが生じにくい外部変調器を光源 からの C W (連続波） 光に作用させるよ うにした光送信機が実用に供されている。 この種の外部変調器と して、 導波路基板上に予め定められたパターンの光導波路 を形成するこ とでマッハツエンダ干渉計を構成し、 それに電界をかけるための電 極を設けてなる導波路型光変調器が知られている。
この導波路型光変調器は、 入力ポー トを提供する第 1 の Y分岐光導波路と、 出 力ポー トを提供する第 2の Y分岐光導波路と、 第 1及び第 2の Y分岐光導波路間 を接続する第 1及び第 2の光導波路と、 第 1及び第 2の光導波路上にそれぞれ設 けられた第 1及び第 2の信号電極と、 第 1及び第 2の信号電極との間に電位差を 与えられ第 1及び第 2の信号電極と共に第 1及び第 2の光導波路に電界を与える ための接地電極とを備えている。
第 1 の Y分岐光導波路でパワーを 2等分された光が第 1及び第 2の光導波路を 伝搬し、 第 2の Y分岐光導波路で同相 （位相差が 2 η π ( ηは整数） ) で合流す ると光出力はオンになり、 逆相 （位相差が （ 2 η + 1 ) π ) で合流する と光出力 はオフになるから、 各電極に与える電圧を入力信号に従って変化させることによ つて、 チヤ一ビングが少ない強度変調が可能になる。 ·
図 1 A及び 1 Bを参照する と、 Zカツ ト L i N b 〇 3基板を用いて構成される 従来の導波路型光変調器の平面図及び b — b断面図が示されている。 この光変調 器は、 入力ポー ト 2を提供する Y分岐光導波路 4 と、 出力ポー ト 6 を提供する Y 分岐光導波路 8 と、 Y分岐光導波路 4及び 8を接続する光導波路 1 0及び 1 2 と を導波路基板 1 4上に形成して構成されている。 製造プロセスをふまえて、 詳細 な構造及び動作原理を説明しておく。
例えば、 L i N b O 3からなる導波路基板 1 4上に導波路 4 , 8 , 1 0及ぴ 1 2 と同じ形状に T i をパターユングした状態で 1 0 5 0 °Cで 7〜 1 0時間加熱し て熱拡散させることによ り屈折率の高い導波路 4 , 8 , 1 0及び 1 2が形成され る。 L i N b 03が Zカツ トである場合には、 厚み方向である Z方向に強い電界 が必要なので、 光導波路 1 0及び 1 2の真上にそれぞれ信号電極 1 6及ぴ接地電 極 1 8がパターニングされる。 この場合、 光導波路 1 0及ぴ 1 2を伝搬する光が 電極 1 6及び 1 8に吸収されることを防止するために、 各導波路 4 , 8 , 1 0及 ぴ 1 2上に透明なバッファ層 2 0 と して S i 02が 0. 2〜1. Ο μ πιの厚みで 成膜され、 その上に 3〜2 0 /i m厚の A uからなる電極 1 6及ぴ 1 8が形成され る。
この光変調器を駆動するには、 図 1 Aに示されるよ うに、 信号電極 1 0 と接地 電極 1 2の終端を抵抗 Rで接続して進行波型電極と し、 一端から数 GH z〜1 0 0 GH z といったマイクロ波の入力信号 Vを印加して、 両電極 1 6及ぴ 1 8間に 電界 2 2を発生させると、 光導波路 1 6及ぴ 1 8の屈折率が + Δ η及び一 Δ ηの ように変化するので、 波長 λの入力光が入力信号 Vによってオン · オフ変調され た状態で出力ポー ト 6から出力される。
このよ うな進行波型電極を有する光変調器においては、 導波路基板がマイ ク口 波の共振箱と して作用することがあり、 特定の周波数帯域のマイクロ波が共振し て周波数応答特性が劣化することがある。 即ち、 例えば図 2に示されるよ う に、 光変調器の入力から出力に至る透過損失と周波数との関係を表すグラフにおいて、 周波数応答特性にディ ップが生じたりするものである。
図 1 Α及ぴ 1 Bに示されるよ うな信号電極及び接地電極を一組だけ有するシン グルドライブ型の光変調器では、 接地電極の幅を狭く してチップの表面に電極が 無い部分を設けるこ とにより周波数応答特性におけるディ ップを抑制することが できる。 しかしながら、 後述するよ うな信号電極を 2組有するデュアルドライブ 型の光変調器ではシングルドライブ型での対処法を揉用するこ とができずに、 周 波数応答特性におけるディ ップを抑圧することができないという問題があった。 特許文献 1
特開平 5— 2 1 0 0 7 2号公報
特許文献 2
特開平 7— 2 6 1 1 3 5号公報
特許文献 3
特許第 2 7 2 5 3 4 1号公報
特許文献 4
特開平 5 - 1 4 2 5 0 4号公報 発明の開示
よって、 本発明の目的は、 信号電極を 2組有するデュアルドライブ型の光変調 器において周波数応答特性のディ ップを有効に抑圧し得る構造の導波路型光変調 器を提供することである。
本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
本発明による と、 入力ポー トを提供する第 1 の Y分岐光導波路と、 出力ポー ト を提供する第 2の Y分岐光導波路と、 第 1及ぴ第 2の Y分岐光導波路間を接続す る第 1及ぴ第 2の光導波路と、 第 1及び第 2の光導波路上にそれぞれ設けられた 第 1及び第 2の信号電極と、 第 1及び第 2の信号電極との間に電位差を与えられ 第 1及び第 2の信号電極と共に第 1及び第 2の光導波路に電界を与えるための接 地電極とを備えた導波路型光変調器が提供される。 そして、 接地電極は第 1及び 第 2の光導波路の間に設けられる中央接地電極を含み、 中央接地電極は開口を有 している。
この構成によると、 第 1及び第 2の光導波路の間に設けられる中央接地電極が 開口を有しているので、 マイク口波共振箱と しての導波路基板の特性が向上し、 周波数応答特性におけるディ ップを有効に抑制し得るよ う になる。 また、 第 1及 び第 2 の信号電極が独立に設けられているので、 これらを進行波型電極と してそ れぞれ使用することで、 デュアルドライブが可能になる。 図面の簡単な説明
図 1 A及び 1 Bはそれぞれ従来のシングルドライブ型光変調器の平面図及び断 面図 ；
図 2は図 1 A及び 1 Bに示される光変調器の透過損失と周波数の関係を表すグ ラフ ；
図 3は従来のデュアルドライブ型光変調器の平面図 ；
図 4は本発明による光変調器の第 1実施形態を示す平面図
図 5は本発明による光変調器の第 2実施形態を示す平面図
図 6 は本発明による光変調器の第 3実施形態を示す平面図 ； そして
図 7は本発明の実施形態における光変調器の透過損失と周波数の関係を示すグ ラフである。 発明を実施するための最良の形餱
以下、 添付図面を参照して本発明の望ま しい実施形態を詳細に説明する。 本発 明の実施形態を説明するのに先立ち、 本発明の有用性を理解する上で有用と思わ れる従来技術に関して説明する。
図 3を参照すると、 従来のデュアルドライブ型の光変調器の平面図が示されて いる。 導波路基板 1 4上に Y分岐光導波路 4及ぴ 8並びに光導波路 1 0及び 1 2 が形成されているのは図 1 A及び 1 Bに示されているものと同じである。 光導波 路 1 0及ぴ 1 2上にはそれぞれ信号電極 1 6 1及ぴ 1 6 2が進行波型に設けられ ている。 また、 信号電極 1 6 1及ぴ 1 6 2の両側には接地電極 1 8 1及ぴ 1 8 2 が形成されており、 信号電極 1 6 1及び 1 6 2の間には中央接地電極 1 8 3が形 成されている。
信号電極 1 6 1及び 1 6 2のそれぞれの一端には互いに逆相のマイク口波の信 号が印加され、 それぞれの他端は図示しない終端抵抗によ り終端されているので、 効率的な 2値変調が可能になる。 しかしながら、 シングルドライブ型の光変調器 では、 接地電極の幅を狭く してチップの表面に電極が無い部分を設けることによ り周波数応答特性におけるディ ップを抑制することができるのに対して、 図 3に 示されるよ うなデュアルドライブ型の光変調器では、 このような非対称な構造を 両方の光導波路 1 0及び 1 2に採用することができないので、 周波数応答特性に おけるディ ップを効果的に抑制することができない。
図 4は本発明による導波路型光変調器の第 1実施形態を示す平面図である。 こ こで、 導波路基板 1 4上に Y分岐光導波路 4及ぴ 8並びに光導波路 1 0及び 1 2 が形成され、 光導波路 1 0及び 1 2上にそれぞれ信号電極 1 6 1及び 1 6 2が進 行波型に設けられている点は図 3に示されるものと同じである。
この実施形態では、 本願発明で特徴となる中央接地電極の構成を得るために、 次のよ うにして各電極が配置されている。 即ち、 信号電極 1 6 1 を挟むよ う に接 地電極 1 8 4及ぴ 1 8 5が設けられ、 信号電極 1 6 2 を挟むよ う に接地電極 1 8 6及ぴ 1 8 7が設けられている。 信号電極 1 6 1及び 1 6 2の間に位置する接地 電極 1 8 5及ぴ 1 8 7の間には電極の形成されていない隙間 2 4がある。 従って、 接地電極 1 8 5及び 1 8 7が中央接地電極に相当 し、 隙間 2 4が中央電極の開口 に相当している。
このよ う に信号電極 1 6 1及ぴ 1 6 2の間に位置する中央接地電極を二つの接 地電極 1 8 5及ぴ 1 8 6から構成してこれらの間に隙間 2 4 (開口） を設けるこ とによって、 マイク口波共振箱と しても作用する導波路基板 1 4の特性が図 3に 示される従来技術のものと異なるよ う になり、 周波数応答特性におけるディ ップ を効果的に抑制することができる。
この導波路型光変調器の製造方法について説明する。 導波路基板 1 4は、 例え ば、 大きさが 4 0 m m X 2 m mで厚みが 1 m mの L i N b 0 3の表面を鏡面研磨 するこ とによって提供される。 導波路基板 1 4上には約 1 0 0 n mの厚みで T i が真空蒸着され、 導波路に相当する部分が残るよ うに通常のフォ 卜エッチング法 で処理され、 約 1 0 5 0 °Cで 1 0時間加熱して T i を L i N b 0 3中に熱拡散さ せることで、 Y分岐光導波路 4及ぴ 8並びに光導波路 1 0及ぴ 1 2が形成される。 次いで S i 〇 2からなるバッファ層が例えば 5 0 0 n mの厚みで真空蒸着され、 その上に例えば厚み 1 5 O n mの A uを金属下地層と して蒸着する。 しかる後、 電極形成領域を残してそれ以外の部分の金属下地層をフォ トエッチング法によ り 除去する。
このよ う に処理された導波路基板 1 4上に、 形成すべき電極と同じ厚みでレジ ス トをスピンコー ト し、 通常のフォ ト リ ソグラフ法によつて電極形成領域以外の 領域にレジス トパターンを形成する。 そして、 レジス トパターンが形成されてい ない金属下地層の上に例えばレジス トパターンの上面に一致する程度の厚みで A uメ ッキを施し、 信号電極 1 6 1及び 1 6 2並びに接地電極 1 8 4〜 1 8 7を形 成する。
図 5は本発明による導波路型光変調器の第 2実施形態を示す平面図である。 こ こでは、 光導波路 1 0及び 1 2間の間隔が比較的に大きく 、 それに伴い光導波路 1 0及び 1 2は互いに平行な部分とこれらを Y分岐光導波路 4及び 6 に接続する 湾曲した部分とからなる。
光導波路 1 0及ぴ 1 2上にそれぞれ形成される信号電極 1 6 3及び 1 6 4は、 この実施形態では、 光導波路 1 0及ぴ 1 2の互いに平行な部分だけでなく湾曲し た部分の上にも形成されており、 これによ り導波路基板 1 4の長さを短くするこ とができる。
信号電極 1 6 3及ぴ 1 6 4の両側にはそれぞれ接地電極 1 8 8及び 1 8 9が形 成され、 信号電極 1 6 3及ぴ 1 6 4の間には中央接地電極 1 9 0が形成されてい る。 そして、 中央接地電極 1 9 0は本発明において特徴的な開口 2 6 を有してい る。
この実施形態によっても、 マイクロ波共振箱と しても作用する導波路基板 1 4 の特性が図 3に示される従来技術のものと異なるよ うになり、 周波数応答特性に おけるディ ップを効果的に抑制することができる。
図 6 は本発明による導波路型光変調器の第 3実施形態を示す平面図である。 導 波路基板 1 4上には Y分岐光導波路 4及ぴ 8並びに光導波路 1 0及び 1 2が形成 されており、 これらに電界を印加するために信号電極 1 6 5及ぴ 1 6 6並びに接 地電極 1 9 1及ぴ 1 9 2並びに中央接地電極 1 9 3が形成されている。 中央接地 電極 1 9 3には開口 2 6 が設けられている。 この実施形態では、 信号電極 1 6 5及び 1 6 6 に関連するマイク ロ波回路の電 気的配線を容易にするために、 信号電極 1 6 5 の両端 1 6 5 A及び 1 6 5 Bは導 波路基板 1 4の両側部に露出しており 、 信号電極 1 6 6 の両端 1 6 6 A及び 1 6 6 Bは信号電極 1 6 5の一端 1 6 5 Bが露出している側に露出している。 この場 合、 信号電極 1 6 5及ぴ 1 6 6の形状が非対称となり、 マイク 口波の遅延が懸念 されるので、 これを回避するために、 この実施形態では、 一方の信号電極 1 6 6 の一端 1 6 6 Bの近傍に遅延部 1 6 6 Cが形成されている。 変調のためのマイク 口波は進行波型に形成された信号電極 1 6 5及ぴ 1 6 6にそれぞれ端 1 6 5 B及 ぴ 1 6 6 Bから供給される。
また、 接地電極 1 9 1〜 1 9 3は、 光導波路 1 0を挟むよ う に設けられた第 1 及ぴ第 2の部分 W 1及ぴ W 2 と光導波路 1 2を挟むよ うに設けられた第 3及ぴ第 4の部分 W 3及び W 4 とを含み、 これらの幅は概ね等しく設定される。 これによ り信号電極 1 6 5及び 1 6 6 を伝搬するマイク口波のモー ドが安定し、 周波数応 答特性におけるディ ップを効果的に抑制することができる。
尚、 本発明を実施する場合、 第 1及び第 2実施形態のよ う に、 第 1及び第 2の 信号電極並びに接地電極を導波路基板の光伝搬方向の中心線に対して概ね対称に 設けることによって、 周波数応答特性におけるディ ップを更に効果的に抑制する こ とができる。
また、 接地電極の開口を横断する断面において電極が付着していない部分が導 波路基板の幅の 1 / 3以上になるよ う にすることによって、 周波数応答特性にお けるディ ップを更に効果的に抑制するこ とができる。 >
図 7は本発明の実施形態における導波路型光変調器の透過損失と周波数の関係 を示すグラフである。 図 2に示される特性との対比において、 周波数応答特性に おけるディ ップが効果的に抑制されていることが明らかである。 産業上の利用可能性
以上詳述したよ うに、 本発明による と、 周波数応答特性におけるディ ップを効 果的に抑制することができるデュアルドライブ型の導波路型光変調器の提供が可 能になるという効果が生じる。

Claims

請 求 の 範 囲 入力ポ トを提供する第 1 の Y分岐光導波路と、
出力ポー トを提供する第 2の Y分岐光導波路と、
前記第 1及び第 2の Y分岐光導波路間を接続する第 1及び第 2の光導波路と、 前記第 1及び第 2の光導波路上にそれぞれ設けられた第 1及ぴ第 2の信号 と
前記第 1及ぴ第 2の信号電極との間に電位差を与えられ前記第 1及ぴ第 2の信 号電極と共に目 1及び第 2の光導波路に電界を与えるための接地電極とを衞 え
前記接地電極は前記第 1及び第 2の光導波路の間に設けられる中央接地電極を 含み、
HU B己中央接地 は開口を有している導波路型光;
、
刖記第 1及び第 2の Y分岐光 波路並びに
Figure imgf000010_0001
及び第 2の光導波路は
：波路: 板の表面又は表面近傍に形成されている 15 求の: 囲第 1項記載の導波路 光変;
、
3 刖記 及び第 2の信号電極並びに前記接地 刖記導波路基板の光伝 搬方向の中心線に対して概ね対称に けられている 5 求 範囲第 2項記載の導波 路型光変 ¾5
4 刖 i 接地電極の開口を横断する断面において が付着して い部分が 目 U ：波 j 基板の幅の 1 3以上である請求の範囲
Figure imgf000010_0002
項記載の導 型光変調
SB.
5 第 1 の信号電:極の一端及びこれに対応する前記第 2の信号電極の一端 は前記 路基板の両側 :部に露出しており、
肓 U記 の信号電極の他端及びこれに対応する前記第 2の信 極の他端は前 記導波路: 板の一方の側部に露出している請求の範囲第 2項記載の； ：波路型光変 Θ S3.
：
6 IU i 第 1及び第 2の信号電極の一方は、 前記第 1及び第 2の信号電極を進 行するマ ク 口波の遅延を補償するための遅延部を含む請求の範囲第 5項記載の 導波路型光変調器。
7 . 前記接地電極は、 前記第 1 の光導波路を挟むよ うに設けられた第 1及び第 2の部分と前記第 2の光導波路を挟むよ うに設けられた第 3及ぴ第 4の部分とを 含み、
前記第 1乃至第 4の部分は概ね同じ幅を有している請求の範囲第 1項記載の導 波路型光変調器。
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