JPH05264937A - 光制御デバイス - Google Patents
光制御デバイスInfo
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- JPH05264937A JPH05264937A JP6532592A JP6532592A JPH05264937A JP H05264937 A JPH05264937 A JP H05264937A JP 6532592 A JP6532592 A JP 6532592A JP 6532592 A JP6532592 A JP 6532592A JP H05264937 A JPH05264937 A JP H05264937A
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- 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】
【目的】 変調信号波の位相速度と光導波路を伝わる光
の位相速度との不整合による動作速度の制限を受けるこ
となく、極めて高速の光制御デバイスを実現する。 【構成】 熱拡散光導波路１１を表面近傍に備えた電気
光学効果を有するＬｉＮｂＯ3基板１０と、ＬｉＮｂＯ3
基板１０の表面上に配置された中心電極１４，アース電
極１５とで構成される光変調器の中心電極１４，アース
電極１５上部に誘電体からなる補強板１２を配置し、中
心電極１４に印加されるマイクロ波に対する中心電極１
４の実効屈折率ｎmが熱拡散光導波路１１の光に対する
実効屈折率ｎoとほぼ等しくなるように、補強板１２の
誘電率とＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈを設定する。
の位相速度との不整合による動作速度の制限を受けるこ
となく、極めて高速の光制御デバイスを実現する。 【構成】 熱拡散光導波路１１を表面近傍に備えた電気
光学効果を有するＬｉＮｂＯ3基板１０と、ＬｉＮｂＯ3
基板１０の表面上に配置された中心電極１４，アース電
極１５とで構成される光変調器の中心電極１４，アース
電極１５上部に誘電体からなる補強板１２を配置し、中
心電極１４に印加されるマイクロ波に対する中心電極１
４の実効屈折率ｎmが熱拡散光導波路１１の光に対する
実効屈折率ｎoとほぼ等しくなるように、補強板１２の
誘電率とＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈを設定する。
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、光スイッチ等の光制御デバイスに関する。
光変調器、光スイッチ等の光制御デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、光通信システムにおいては、電気
光学効果を有する強誘電体、半導体、あるいは、有機材
料等を利用し、電気信号によって光の変調やスイッチン
グ、あるいは、偏波制御等を行う光変調器や光スイッ
チ、あるいは、偏波制御器等の光制御デバイスが多く用
いられている。
光学効果を有する強誘電体、半導体、あるいは、有機材
料等を利用し、電気信号によって光の変調やスイッチン
グ、あるいは、偏波制御等を行う光変調器や光スイッ
チ、あるいは、偏波制御器等の光制御デバイスが多く用
いられている。
【０００３】ここで、図８および図９に、進行波電極が
形成されたＬｉＮｂＯ3基板からなり、動作速度が速い
従来の光変調器の構成例を示す。これらの図において、
図８は光変調器の平面図、図９は図８のＡ−Ａ’断面図
である。この光変調器においては、電気光学効果を有す
るｚ板ＬｉＮｂＯ3基板（厚さｈ＝１ｍｍ）１上にＴｉ
を熱拡散することにより、マッハツェンダ形の熱拡散光
導波路２が形成されている。
形成されたＬｉＮｂＯ3基板からなり、動作速度が速い
従来の光変調器の構成例を示す。これらの図において、
図８は光変調器の平面図、図９は図８のＡ−Ａ’断面図
である。この光変調器においては、電気光学効果を有す
るｚ板ＬｉＮｂＯ3基板（厚さｈ＝１ｍｍ）１上にＴｉ
を熱拡散することにより、マッハツェンダ形の熱拡散光
導波路２が形成されている。
【０００４】また、ＬｉＮｂＯ3基板１上には、中心電
極４およびアース電極５から構成される進行波電極によ
る光の伝搬損失を抑制するために、図９に示すように、
ＳｉＯ2などの絶縁体からなるバッファ層（光導波路の
クラッド層）３が厚さｄ（１μｍ程度）形成され、その
バッファ層３上に進行波電極として中心電極４およびア
ース電極５から構成されるコプレーナウェーブガイド電
極（Co-Planer Waveguide：ＣＰＷ電極）が形成されて
いる。
極４およびアース電極５から構成される進行波電極によ
る光の伝搬損失を抑制するために、図９に示すように、
ＳｉＯ2などの絶縁体からなるバッファ層（光導波路の
クラッド層）３が厚さｄ（１μｍ程度）形成され、その
バッファ層３上に進行波電極として中心電極４およびア
ース電極５から構成されるコプレーナウェーブガイド電
極（Co-Planer Waveguide：ＣＰＷ電極）が形成されて
いる。
【０００５】中心電極４およびアース電極５は、通常、
それぞれの厚さが１〜１０μｍであり、中心電極４の幅
ｗeが１０μｍ、中心電極４とアース電極５との間のギ
ャップｇeが１５μｍ程度である。また、中心電極４と
熱拡散光導波路２との結合部分の長さＬは、通常、数ｍ
ｍ〜数ｃｍ程度である。なお、中心電極４およびアース
電極５には、ＣＰＷ電極以外に、非対称コプレーナスト
リップ線路やマイクロストリップ線路等のマイクロ波線
路が用いられる。
それぞれの厚さが１〜１０μｍであり、中心電極４の幅
ｗeが１０μｍ、中心電極４とアース電極５との間のギ
ャップｇeが１５μｍ程度である。また、中心電極４と
熱拡散光導波路２との結合部分の長さＬは、通常、数ｍ
ｍ〜数ｃｍ程度である。なお、中心電極４およびアース
電極５には、ＣＰＷ電極以外に、非対称コプレーナスト
リップ線路やマイクロストリップ線路等のマイクロ波線
路が用いられる。
【０００６】さらに、６は終端抵抗、７はマイクロ波信
号源８において発生されたマイクロ波によってＤＣバイ
アス電源９の直流電圧が変調されて生成されたマイクロ
波変調信号を中心電極４に入力する給電線である。
号源８において発生されたマイクロ波によってＤＣバイ
アス電源９の直流電圧が変調されて生成されたマイクロ
波変調信号を中心電極４に入力する給電線である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光変調器においては、マイクロ波変調信号に対する
実効屈折率ｎeと熱拡散光導波路２の実効屈折率ｎoとが
異なるために、マイクロ波変調信号の位相速度と熱拡散
光導波路２を伝わる光の位相速度とが異なってしまう。
たとえば、ＬｉＮｂＯ3基板からなる光変調器におい
て、マイクロ波変調信号および光の波長λがともに１．
５μｍ帯である場合、マイクロ波変調信号に対する実効
屈折率ｎeが３〜４であるのに対して、熱拡散光導波路
２の実効屈折率ｎoが〜２．２であるため、マイクロ波
変調信号の位相速度と熱拡散光導波路２を伝わる光の位
相速度とは、２倍程度異なってしまう。したがって、こ
の位相速度の不整合が、光変調器の動作速度の上限、あ
るいは、動作帯域を制限してしまうという欠点があっ
た。本発明は、このような背景の下になされたもので、
マイクロ波変調信号の位相速度と光導波路を伝わる光の
位相速度との不整合による動作速度の制限を取り除い
て、高速動作が可能な光制御デバイスを提供することを
目的とする。
来の光変調器においては、マイクロ波変調信号に対する
実効屈折率ｎeと熱拡散光導波路２の実効屈折率ｎoとが
異なるために、マイクロ波変調信号の位相速度と熱拡散
光導波路２を伝わる光の位相速度とが異なってしまう。
たとえば、ＬｉＮｂＯ3基板からなる光変調器におい
て、マイクロ波変調信号および光の波長λがともに１．
５μｍ帯である場合、マイクロ波変調信号に対する実効
屈折率ｎeが３〜４であるのに対して、熱拡散光導波路
２の実効屈折率ｎoが〜２．２であるため、マイクロ波
変調信号の位相速度と熱拡散光導波路２を伝わる光の位
相速度とは、２倍程度異なってしまう。したがって、こ
の位相速度の不整合が、光変調器の動作速度の上限、あ
るいは、動作帯域を制限してしまうという欠点があっ
た。本発明は、このような背景の下になされたもので、
マイクロ波変調信号の位相速度と光導波路を伝わる光の
位相速度との不整合による動作速度の制限を取り除い
て、高速動作が可能な光制御デバイスを提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
少なくとも１本の光導波路を表面近傍に備えた電気光学
効果を有する基板と、該基板表面上に配置された電極と
で構成される光制御デバイスにおいて、前記電極上部に
誘電体からなる補強板を配置し、前記電極に印加される
変調信号波に対する前記電極の実効屈折率が前記光導波
路の光に対する実効屈折率とほぼ等しくなるように、前
記補強板の誘電率と前記基板の厚さを設定したことを特
徴としている。
少なくとも１本の光導波路を表面近傍に備えた電気光学
効果を有する基板と、該基板表面上に配置された電極と
で構成される光制御デバイスにおいて、前記電極上部に
誘電体からなる補強板を配置し、前記電極に印加される
変調信号波に対する前記電極の実効屈折率が前記光導波
路の光に対する実効屈折率とほぼ等しくなるように、前
記補強板の誘電率と前記基板の厚さを設定したことを特
徴としている。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記補強板の誘電率を前記基板の誘電率よ
り小さくしたことを特徴としている。請求項３記載の発
明は、請求項１または２記載の発明において、前記基板
と前記電極との間に、前記基板の誘電率より低い誘電率
を有するバッファ層を形成したことを特徴としている。
明において、前記補強板の誘電率を前記基板の誘電率よ
り小さくしたことを特徴としている。請求項３記載の発
明は、請求項１または２記載の発明において、前記基板
と前記電極との間に、前記基板の誘電率より低い誘電率
を有するバッファ層を形成したことを特徴としている。
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
いずれかに記載の発明において、前記基板に形成した前
記光導波路の近傍をリッジ形状にしたことを特徴として
いる。請求項５記載の発明は、請求項１ないし４いずれ
かに記載の発明において、前記光導波路のコア部に前記
基板の屈折率より高い屈折率を有する装荷材を用いたこ
とを特徴としている。
いずれかに記載の発明において、前記基板に形成した前
記光導波路の近傍をリッジ形状にしたことを特徴として
いる。請求項５記載の発明は、請求項１ないし４いずれ
かに記載の発明において、前記光導波路のコア部に前記
基板の屈折率より高い屈折率を有する装荷材を用いたこ
とを特徴としている。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、電気光学効果を有する基板
の表面上に配置された電極上に補強板を配置したので、
基板の厚さに対する自由度が増加する。また、補強板の
誘電率と基板の厚さとを適宜設定することにより、電極
に印加される変調信号波に対する電極の実効屈折率を光
導波路の光に対する実効屈折率とほぼ等しくすることが
できるので、この光制御デバイスは、変調信号波の位相
速度と光導波路を伝わる光の位相速度との不整合による
動作速度の制限を受けることなく、極めて高速に動作す
る。
の表面上に配置された電極上に補強板を配置したので、
基板の厚さに対する自由度が増加する。また、補強板の
誘電率と基板の厚さとを適宜設定することにより、電極
に印加される変調信号波に対する電極の実効屈折率を光
導波路の光に対する実効屈折率とほぼ等しくすることが
できるので、この光制御デバイスは、変調信号波の位相
速度と光導波路を伝わる光の位相速度との不整合による
動作速度の制限を受けることなく、極めて高速に動作す
る。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例によるｘ板
ＬｉＮｂＯ3基板１０からなる光変調器の構成を示す断
面図である。なお、光変調器の平面図は、図８と同様で
あり、後述する他の実施例においても同様である。この
光変調器においても、ＬｉＮｂＯ3基板１０上にＴｉを
熱拡散することにより、熱拡散光導波路１１が形成され
ている。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例によるｘ板
ＬｉＮｂＯ3基板１０からなる光変調器の構成を示す断
面図である。なお、光変調器の平面図は、図８と同様で
あり、後述する他の実施例においても同様である。この
光変調器においても、ＬｉＮｂＯ3基板１０上にＴｉを
熱拡散することにより、熱拡散光導波路１１が形成され
ている。
【００１３】また、ＬｉＮｂＯ3基板１０上には、直
接、中心電極１４およびアース電極１５から構成される
ＣＰＷ電極が形成されている。そして、ＬｉＮｂＯ3基
板１０は、その厚さｈが従来例より薄いので、その機械
的強度を保つために、ＳｉＯ2等の誘電体で構成される
補強板１２に、たとえば、光学接着剤１３等によって貼
合わされている。
接、中心電極１４およびアース電極１５から構成される
ＣＰＷ電極が形成されている。そして、ＬｉＮｂＯ3基
板１０は、その厚さｈが従来例より薄いので、その機械
的強度を保つために、ＳｉＯ2等の誘電体で構成される
補強板１２に、たとえば、光学接着剤１３等によって貼
合わされている。
【００１４】ここで、図２および図３は、それぞれ本発
明の原理を説明するための図であり、図１の第１の実施
例において、光学接着剤１３と補強板１２の誘電率がと
もに３．８の場合について、中心電極１４の幅ｗe、中
心電極１４とアース電極１５との間のギャップｇe、中
心電極１４およびアース電極１５の厚さｔeをパラメー
タとしたときのＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈに対する
中心電極１４およびアース電極１５のマイクロ波特性を
等角写像法で計算した結果を示している。図２は特性イ
ンピーダンスＺに関するものであり、図３はマイクロ波
実効屈折率ｎmに関するものである。
明の原理を説明するための図であり、図１の第１の実施
例において、光学接着剤１３と補強板１２の誘電率がと
もに３．８の場合について、中心電極１４の幅ｗe、中
心電極１４とアース電極１５との間のギャップｇe、中
心電極１４およびアース電極１５の厚さｔeをパラメー
タとしたときのＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈに対する
中心電極１４およびアース電極１５のマイクロ波特性を
等角写像法で計算した結果を示している。図２は特性イ
ンピーダンスＺに関するものであり、図３はマイクロ波
実効屈折率ｎmに関するものである。
【００１５】図３からわかるように、ＬｉＮｂＯ3基板
１０の厚さｈが薄くなればなるほど、マイクロ波実効屈
折率ｎmが小さくなるため、ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さ
ｈを適当に選ぶことより、マイクロ波実効屈折率ｎmを
光の実効屈折率ｎo（〜２．２）とほぼ等しく（０．５
倍から２倍）なるようにすることができる。しかも、図
２からわかるように、補強板１２の誘電率や、中心電極
１４の幅ｗe、中心電極１４とアース電極１５との間の
ギャップｇe、中心電極１４およびアース電極１５の厚
さｔeを選ぶことにより、特性インピーダンスＺの大き
さも適当な大きさ（たとえば、５０Ω）に設定すること
が可能である。
１０の厚さｈが薄くなればなるほど、マイクロ波実効屈
折率ｎmが小さくなるため、ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さ
ｈを適当に選ぶことより、マイクロ波実効屈折率ｎmを
光の実効屈折率ｎo（〜２．２）とほぼ等しく（０．５
倍から２倍）なるようにすることができる。しかも、図
２からわかるように、補強板１２の誘電率や、中心電極
１４の幅ｗe、中心電極１４とアース電極１５との間の
ギャップｇe、中心電極１４およびアース電極１５の厚
さｔeを選ぶことにより、特性インピーダンスＺの大き
さも適当な大きさ（たとえば、５０Ω）に設定すること
が可能である。
【００１６】図２および図３によると、たとえば、中心
電極１４の幅ｗeを８μｍ、中心電極１４とアース電極
１５との間のギャップｇeを３０μｍ、中心電極１４お
よびアース電極１５の厚さｔeを２０μｍ、ＬｉＮｂＯ3
基板１０の厚さｈを３μｍ程度に設定することにより、
マイクロ波実効屈折率ｎmが光の実効屈折率ｎoとほぼ同
じ大きさになり、特性インピーダンスＺの大きさも約５
０Ωになるので、従来のマイクロ波変調信号の位相速度
と光導波路を伝わる光の位相速度との不整合の問題は解
消され、高速の光変調器が実現できる。
電極１４の幅ｗeを８μｍ、中心電極１４とアース電極
１５との間のギャップｇeを３０μｍ、中心電極１４お
よびアース電極１５の厚さｔeを２０μｍ、ＬｉＮｂＯ3
基板１０の厚さｈを３μｍ程度に設定することにより、
マイクロ波実効屈折率ｎmが光の実効屈折率ｎoとほぼ同
じ大きさになり、特性インピーダンスＺの大きさも約５
０Ωになるので、従来のマイクロ波変調信号の位相速度
と光導波路を伝わる光の位相速度との不整合の問題は解
消され、高速の光変調器が実現できる。
【００１７】等角写像法による計算結果によると、中心
電極１４およびアース電極１５に金を用いた場合、１Ｇ
Ｈｚにおけるマイクロ波減衰定数αは、〜０．３ｄＢ／
ｃｍ程度になるので、中心電極１４と熱拡散光導波路１
１との結合部分の長さＬを１ｃｍとすると、この光変調
器の動作帯域（３ｄＢ帯域）は、４００ＧＨｚ以上にな
り、極めて広帯域な特性となる。
電極１４およびアース電極１５に金を用いた場合、１Ｇ
Ｈｚにおけるマイクロ波減衰定数αは、〜０．３ｄＢ／
ｃｍ程度になるので、中心電極１４と熱拡散光導波路１
１との結合部分の長さＬを１ｃｍとすると、この光変調
器の動作帯域（３ｄＢ帯域）は、４００ＧＨｚ以上にな
り、極めて広帯域な特性となる。
【００１８】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図４は本発明の第２の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図４において、図１の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図４に示す光変調器においては、図１の熱拡散光導
波路１１に代えて、ＬｉＮｂＯ3基板１０より屈折率が
高い装荷材料１７が光導波路１６のコア部として新たに
設けられている。
する。図４は本発明の第２の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図４において、図１の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図４に示す光変調器においては、図１の熱拡散光導
波路１１に代えて、ＬｉＮｂＯ3基板１０より屈折率が
高い装荷材料１７が光導波路１６のコア部として新たに
設けられている。
【００１９】このような構成によれば、装荷材料１７の
材質や幅ｗoおよび厚さｔoを適当に選ぶことにより、図
１に示す熱拡散導波路１１を用いた第１の実施例と比較
して、閉じ込めの強い光導波路１６を製作できるので、
ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈが数μｍ程度の場合で
も、単一モード（０次モード）の伝搬性がよく、モード
変換損失の小さい特性を得ることが可能である。
材質や幅ｗoおよび厚さｔoを適当に選ぶことにより、図
１に示す熱拡散導波路１１を用いた第１の実施例と比較
して、閉じ込めの強い光導波路１６を製作できるので、
ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈが数μｍ程度の場合で
も、単一モード（０次モード）の伝搬性がよく、モード
変換損失の小さい特性を得ることが可能である。
【００２０】しかも、補強板１２、光学接着剤１３、Ｌ
ｉＮｂＯ3基板１０、装荷材料１７の屈折率をそれぞれ
ｎro、ｎao、ｎo、ｎcoとした場合、ｎro，ｎao＜ｎo＜
ｎcoの関係になるように、それぞれの材質を選ぶことに
より、光導波路１６中の光パワーの多くをＬｉＮｂＯ3
基板１０内に分布させることも可能であるので、ＬｉＮ
ｂＯ3基板１０の実効的な電気光学効果は、ほとんど低
下しない。また、モードサイズを小さくできるので、駆
動電圧も比較的小さくできるという特長がある。
ｉＮｂＯ3基板１０、装荷材料１７の屈折率をそれぞれ
ｎro、ｎao、ｎo、ｎcoとした場合、ｎro，ｎao＜ｎo＜
ｎcoの関係になるように、それぞれの材質を選ぶことに
より、光導波路１６中の光パワーの多くをＬｉＮｂＯ3
基板１０内に分布させることも可能であるので、ＬｉＮ
ｂＯ3基板１０の実効的な電気光学効果は、ほとんど低
下しない。また、モードサイズを小さくできるので、駆
動電圧も比較的小さくできるという特長がある。
【００２１】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図５は本発明の第３の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図５において、図１の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図５に示す光変調器においては、図１のＬｉＮｂＯ
3基板１０に代えて、−ｚ板ＬｉＮｂＯ3基板１８が新た
に使用され、ＬｉＮｂＯ3基板１８上にＴｉを熱拡散す
ることにより、熱拡散光導波路１１が形成されている。
また、ＬｉＮｂＯ3基板１８上には、ＳｉＯ2、あるい
は、テフロンなどのＬｉＮｂＯ3基板１８より誘電率が
低い絶縁体からなるバッファ層１９が形成されている。
する。図５は本発明の第３の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図５において、図１の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図５に示す光変調器においては、図１のＬｉＮｂＯ
3基板１０に代えて、−ｚ板ＬｉＮｂＯ3基板１８が新た
に使用され、ＬｉＮｂＯ3基板１８上にＴｉを熱拡散す
ることにより、熱拡散光導波路１１が形成されている。
また、ＬｉＮｂＯ3基板１８上には、ＳｉＯ2、あるい
は、テフロンなどのＬｉＮｂＯ3基板１８より誘電率が
低い絶縁体からなるバッファ層１９が形成されている。
【００２２】このような構成によれば、図１に示す第１
の実施例の場合と比較して、中心電極１４およびアース
電極１５の寸法、すなわち、中心電極１４の幅ｗe、中
心電極１４とアース電極１５との間のギャップｇe、中
心電極１４およびアース電極１５の厚さｔeが同じ場合
において、マイクロ波実効屈折率ｎmを同じ値とするた
めには、ＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを比較的大きく
することができるので、製作性が良い。
の実施例の場合と比較して、中心電極１４およびアース
電極１５の寸法、すなわち、中心電極１４の幅ｗe、中
心電極１４とアース電極１５との間のギャップｇe、中
心電極１４およびアース電極１５の厚さｔeが同じ場合
において、マイクロ波実効屈折率ｎmを同じ値とするた
めには、ＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを比較的大きく
することができるので、製作性が良い。
【００２３】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図６は本発明の第４の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図６において、図５の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図６に示す光変調器においては、図５の熱拡散光導
波路１１に代えて、ＬｉＮｂＯ3基板１８より屈折率が
高い装荷材料２１が光導波路２０のコア部として新たに
設けられている。なお、この実施例の効果については、
上述した第２の実施例と同様であるので、その説明を省
略する。
する。図６は本発明の第４の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図６において、図５の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図６に示す光変調器においては、図５の熱拡散光導
波路１１に代えて、ＬｉＮｂＯ3基板１８より屈折率が
高い装荷材料２１が光導波路２０のコア部として新たに
設けられている。なお、この実施例の効果については、
上述した第２の実施例と同様であるので、その説明を省
略する。
【００２４】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。図７は本発明の第５の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図７において、図６の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図７に示す光変調器においては、ＬｉＮｂＯ3基板
１８がリッジ形状にされている。このような構成によれ
ば、リッジ部周辺に低誘電率の光学接着剤１３およびバ
ッファ層２２が配置されるので、マイクロ波実効屈折率
ｎmを上述した他の実施例と同じ値とするためには、他
の実施例よりＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを比較的大
きくすることができる。また、補強板１２の誘電率をＬ
ｉＮｂＯ3基板１８の誘電率より小さくすることによっ
て、マイクロ波実効屈折率ｎmが上述した他の実施例と
同じ値でありながら、ＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを
さらに大きくできるので、製作性が良くなる。
する。図７は本発明の第５の実施例による光変調器の構
成を示す断面図である。図７において、図６の各部に対
応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す
る。図７に示す光変調器においては、ＬｉＮｂＯ3基板
１８がリッジ形状にされている。このような構成によれ
ば、リッジ部周辺に低誘電率の光学接着剤１３およびバ
ッファ層２２が配置されるので、マイクロ波実効屈折率
ｎmを上述した他の実施例と同じ値とするためには、他
の実施例よりＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを比較的大
きくすることができる。また、補強板１２の誘電率をＬ
ｉＮｂＯ3基板１８の誘電率より小さくすることによっ
て、マイクロ波実効屈折率ｎmが上述した他の実施例と
同じ値でありながら、ＬｉＮｂＯ3基板１８の厚さｈを
さらに大きくできるので、製作性が良くなる。
【００２５】なお、上述した各実施例においては、中心
電極１４およびアース電極１５として、ＣＰＷ電極から
なる進行波形電極を用いた例を説明したが、これらの電
極以外に非対称コプレーナストリップ線路やスロット線
路等のマイクロ波線路を用いても上述した各実施例と同
様の効果を得ることができる。
電極１４およびアース電極１５として、ＣＰＷ電極から
なる進行波形電極を用いた例を説明したが、これらの電
極以外に非対称コプレーナストリップ線路やスロット線
路等のマイクロ波線路を用いても上述した各実施例と同
様の効果を得ることができる。
【００２６】また、電極を集中定数形で構成した光制御
デバイスにおいても、基板の厚さを薄くすることによ
り、電極の単位長当りの静電容量を小さくできるので、
動作の高速化が可能であることはもちろんである。さら
に、上述した各実施例においては、ＬｉＮｂＯ3基板を
用いた光変調器を例として本発明の原理および効果につ
いて説明したが、このほか、電気光学効果を有する強誘
電体、半導体、あるいは、有機材料等を利用して、光変
調器や光スイッチ、あるいは、偏波制御器等のような、
電気信号によって光出力を制御するあらゆる光制御デバ
イスに、本発明を適用できることはもちろんである。
デバイスにおいても、基板の厚さを薄くすることによ
り、電極の単位長当りの静電容量を小さくできるので、
動作の高速化が可能であることはもちろんである。さら
に、上述した各実施例においては、ＬｉＮｂＯ3基板を
用いた光変調器を例として本発明の原理および効果につ
いて説明したが、このほか、電気光学効果を有する強誘
電体、半導体、あるいは、有機材料等を利用して、光変
調器や光スイッチ、あるいは、偏波制御器等のような、
電気信号によって光出力を制御するあらゆる光制御デバ
イスに、本発明を適用できることはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極上の補強板の誘電率と、電気光学効果を有する基板
の厚さを適当な大きさに設定することによって、変調信
号波の実効屈折率の値を光の実効屈折率の値に合わせる
ことができるので、変調信号波の位相速度と光導波路を
伝わる光の位相速度との不整合による動作速度の制限を
受けることなく、極めて高速の光制御デバイスが実現で
きるという効果がある。
電極上の補強板の誘電率と、電気光学効果を有する基板
の厚さを適当な大きさに設定することによって、変調信
号波の実効屈折率の値を光の実効屈折率の値に合わせる
ことができるので、変調信号波の位相速度と光導波路を
伝わる光の位相速度との不整合による動作速度の制限を
受けることなく、極めて高速の光制御デバイスが実現で
きるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例による光変調器の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈに対する中心電
極１４およびアース電極１５の特性インピーダンスＺの
特性の一例を示す図である。
極１４およびアース電極１５の特性インピーダンスＺの
特性の一例を示す図である。
【図３】ＬｉＮｂＯ3基板１０の厚さｈに対する中心電
極１４およびアース電極１５のマイクロ波実効屈折率ｎ
mの特性の一例を示す図である。
極１４およびアース電極１５のマイクロ波実効屈折率ｎ
mの特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例による光変調器の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例による光変調器の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例による光変調器の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】本発明の第５の実施例による光変調器の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図８】従来の光変調器の構成例を示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’断面図である。
１，１０，１８ ＬｉＮｂＯ3基板 ２，１１ 熱拡散光導波路 ３，１９ バッファ層 ４，１４ 中心電極 ５，１５ アース電極 ６ 終端抵抗 ７ 給電線 ８ マイクロ波信号源 ９ ＤＣバイアス電源 １２ 補強板 １３ 光学接着剤 １６，２０ 光導波路 １７，２１ 装荷材料
フロントページの続き (72)発明者 柳橋 光昭 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも１本の光導波路を表面近傍に
備えた電気光学効果を有する基板と、該基板表面上に配
置された電極とで構成される光制御デバイスにおいて、 前記電極上部に誘電体からなる補強板を配置し、前記電
極に印加される変調信号波に対する前記電極の実効屈折
率が前記光導波路の光に対する実効屈折率とほぼ等しく
なるように、前記補強板の誘電率と前記基板の厚さを設
定したことを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項２】 前記補強板の誘電率を前記基板の誘電率
より小さくしたことを特徴とする請求項１記載の光制御
デバイス。 - 【請求項３】 前記基板と前記電極との間に、前記基板
の誘電率より低い誘電率を有するバッファ層を形成した
ことを特徴とする請求項１または２記載の光制御デバイ
ス。 - 【請求項４】 前記基板に形成した前記光導波路の近傍
をリッジ形状にしたことを特徴とする請求項１ないし３
いずれかに記載の光制御デバイス。 - 【請求項５】 前記光導波路のコア部に前記基板の屈折
率より高い屈折率を有する装荷材を用いたことを特徴と
する請求項１ないし４いずれかに記載の光制御デバイ
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6532592A JPH05264937A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6532592A JPH05264937A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 光制御デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264937A true JPH05264937A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13283654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6532592A Pending JPH05264937A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05264937A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001489A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光変調器 |
| WO2005019913A1 (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Ngk Insulators, Ltd. | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
| WO2005069071A1 (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 電気光学デバイス及びその製造方法 |
| CN100447615C (zh) * | 2003-08-21 | 2008-12-31 | 日本碍子株式会社 | 光波导器件以及行波型光学调制器 |
| JP2014066941A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| JP2020134874A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| WO2025203412A1 (ja) * | 2024-03-28 | 2025-10-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、光変調器および光送信装置 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP6532592A patent/JPH05264937A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001489A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光変調器 |
| WO2005019913A1 (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Ngk Insulators, Ltd. | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
| CN100447615C (zh) * | 2003-08-21 | 2008-12-31 | 日本碍子株式会社 | 光波导器件以及行波型光学调制器 |
| US7502530B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-03-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators |
| WO2005069071A1 (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 電気光学デバイス及びその製造方法 |
| JP2014066941A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| US9235066B2 (en) | 2012-09-26 | 2016-01-12 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical modulator |
| JP2020134874A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| WO2025203412A1 (ja) * | 2024-03-28 | 2025-10-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、光変調器および光送信装置 |
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