特開 2021-105631 光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-105631(P2021-105631A)

(43)【公開日】2021年7月26日

(54)【発明の名称】光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20210625BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-235614(P2019-235614)

(22)【出願日】2019年12月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡橋 宏佑

(72)【発明者】

【氏名】菅又 徹

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA22

2K102BA03

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA11

2K102CA23

2K102DA04

2K102DB05

2K102DC08

2K102DD01

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA12

(57)【要約】

【課題】光導波路素子において、光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、光導波路と電極との交差部に発生し得る導波光の光吸収損失を効果的に低減すること。
【解決手段】基板に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極であって、当該光導波路の上を交差する交差部を有する電極と、を有する光導波路素子において、上記基板のうち上記交差部を含む部分には、上記光導波路と電極との間に樹脂層が部分的に設けられており、樹脂層は、電極の延在方向に沿った断面において、その電極の側の隅が曲線で構成されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に形成された光導波路と、
当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極であって、前記光導波路の上を交差する交差部を有する電極と、
を有する光導波路素子において、
前記基板のうち前記交差部を含む部分には、前記光導波路と前記電極との間に樹脂層が部分的に設けられており、
前記樹脂層は、前記電極の延在方向に沿った断面において、前記電極の側の隅が曲線で構成されている、
光導波路素子。

【請求項2】

前記樹脂層は、前記断面において、前記隅を構成する曲線の開始点から端部までの、前記電極の延在方向に測った距離が、前記基板の面から測った当該樹脂層の高さよりも大きい、
請求項１に記載の光導波路素子。

【請求項3】

前記樹脂層は、前記電極の延在方向に沿って、前記交差部における前記光導波路の幅の３倍以上の距離に亘って設けられている、
請求項１または２に記載の光導波路素子。

【請求項4】

前記交差部には、前記光導波路と前記電極との間に、複数の前記樹脂層が、前記電極の延在方向に沿って階段状に積層して設けられている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項5】

前記交差部には、前記光導波路と前記樹脂層との間にＳｉＯ_２から成る絶縁層が形成されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項6】

前記樹脂層を構成する樹脂は、架橋剤を含んだフォトレジストを用いて形成される樹脂である、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項7】

前記樹脂層は、隣接する前記交差部にまたがって形成されている、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項8】

前記電極は、少なくとも前記交差部において１０μｍより厚く形成されている、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項9】

前記基板は、２０μｍ以下の厚さである、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光導波路素子。

【請求項10】

光の変調を行う光変調素子である請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光導波路素子と、
前記光導波路素子を収容する筺体と、
前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと
前記光導波路素子が出力する光を前記筺体の外部へ導く光ファイバと、
を備える光変調器。

【請求項11】

光の変調を行う光変調素子である請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光導波路素子と、前記光導波路素子を駆動する駆動回路と、を備える光変調モジュール。

【請求項12】

請求項１０に記載の光変調器、または請求項１１に記載の光変調モジュールと、
前記光導波路素子に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路と、
を備える、
光送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、基板上に形成された光導波路で構成される光導波路素子である光変調素子を組み込んだ光変調器が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ_３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調素子は、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速／大容量光ファイバ通信システムに広く用いられている。このようなＬＮ基板を用いた光変調素子では、例えば、マッハツェンダ型光導波路と、当該光導波路に変調信号である高周波電気信号を印加するための信号電極が設けられる。

【0003】

特に、光ファイバ通信システムにおける変調方式は、近年の伝送容量の増大化の流れを受け、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ − Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等、多値変調や、多値変調に偏波多重を取り入れた伝送フォーマットが主流となっており、基幹光伝送ネットワークにおいて用いられるほか、メトロネットワークにも導入されつつある。

【0004】

ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＱＰＳＫ光変調器）やＤＰ−ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器）は、所謂ネスト型と呼ばれる入れ子構造になった複数のマッハツェンダ型光導波路を備え、そのそれぞれが少なくとも一つの信号電極を備える。また、このようなマッハツェンダ型光導波路を用いた光変調器では、一般的には、いわゆるＤＣドリフトによるバイアス点の変動を補償するためのバイアス電極も形成される。

【0005】

これらの信号電極やバイアス電極（以下、総称して単に電極ともいう）は、基板外部の電気回路との接続のため、ＬＮ基板の外周近傍まで延在するように形成される。このため、基板上には、複数の光導波路と複数の電極とが複雑に交差し、光導波路の上を電極が横断する複数の交差部が形成される。

【0006】

上記交差部において光導波路と電極とが直接接するように形成されると、これらの交差部では、光導波路を伝搬する光が電極を構成する金属に吸収されることにより光損失（光吸収損失）が発生する。この光損失は、例えば、マッハツェンダ型光導波路を構成する２つの並行導波路間での光損失差を生み、変調された光の消光比を劣化させ得る。消光比に対する要求条件は、光変調器に求められる変調速度が高いほど厳しいため、このような消光比の劣化は、伝送容量の増大化に伴う変調速度の高速化に伴って増々顕在化することが予想される。

【0007】

また、上記のような交差部は、マッハツェンダ型光導波路を用いる光変調器だけでなく、方向性結合器やＹ分岐を構成する光導波路を用いた光変調器及び又は光スイッチ等の光導波路素子において、広く一般に形成され得るものである。そして、基板上における交差部の数は、光導波路素子の更なる小型化や、多チャンネル化、及び又は高集積化に伴って光導波路パターン及び電極パターンが複雑化すれば増々増加し、無視し得ない損失要因となって当該光導波路素子の性能を制限することとなり得る。

【0008】

このような、光導波路上に形成された電極金属による光吸収損失を低減する技術として、従来、光導波路を形成した基板の表面にＳｉＯ_２から成るバッファ層を設け、当該バッファ層の上部に電極金属を形成することが知られている（例えば、特許文献１）。

【0009】

しかしながら、ＳｉＯ_２は、ＬＮ基板に比べて剛性が高いため、ＬＮ基板上にＳｉＯ_２層を形成した場合には、ＳｉＯ_２層自身から基板へ応力がかかるのみならず、その上部に形成された電極金属からもＳｉＯ_２層を介して基板に応力が付与されることとなる。そして、このような応力は、ＬＮ基板の光弾性効果を介して光導波路素子の光学特性や電気特性にも悪影響を及ぼし得る。

【0010】

特に、基板中における信号電界と導波光との相互作用をより強めるべく（すなわち、電界効率を高めるべく）ＬＮ基板が薄く（例えば、厚さ２０μｍ以下で）形成されるような光導波路素子では、ＳｉＯ_２層及びその上部の電極金属から基板に付与される応力は、光学特性及び又は電気的特性に無視し得ない影響を与え得ると共に、ＳｉＯ_２層とＬＮ基板との線膨張係数差による局所的な歪の発生にも起因して、ＳｉＯ_２層自身やその上部の電極にひび割れや断線等の損傷を、製造時に及び又は経時的に誘発する要因ともなり得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００９−１８１１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上記背景より、光導波路素子において、当該光導波路素子の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、光導波路と電極との交差部に発生し得る電極金属による導波光の光吸収損失を効果的に低減することが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一の態様は、基板に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極であって、前記光導波路の上を交差する交差部を有する電極と、を有する光導波路素子において、前記基板のうち前記交差部を含む部分には、前記光導波路と前記電極との間に樹脂層が部分的に設けられており、前記樹脂層は、前記電極の延在方向に沿った断面において、前記電極側の隅が曲線で構成されている。
本発明の他の態様によると、前記樹脂層は、前記断面において、前記隅を構成する曲線の開始点から端部までの、前記電極の延在方向に測った距離が、前記基板の面から測った当該樹脂層の高さよりも大きい。
本発明の他の態様によると、前記樹脂層は、前記電極の延在方向に沿って、前記交差部における前記光導波路の幅の３倍以上の距離に亘って設けられている。
本発明の他の態様によると、前記交差部には、前記光導波路と前記電極との間に、複数の前記樹脂層が、前記電極の延在方向に沿って階段状に積層して設けられている。
本発明の他の態様によると、前記交差部には、前記光導波路と前記樹脂層との間にＳｉＯ_２から成る絶縁層が形成されている。
本発明の他の態様によると、前記樹脂層を構成する樹脂は、架橋剤を含んだフォトレジストを用いて形成される樹脂である。
本発明の他の態様によると、前記樹脂層は、隣接する前記交差部にまたがって形成されている。
本発明の他の態様によると、前記電極は、少なくとも前記交差部において１０μｍより厚く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記基板は、２０μｍ以下の厚さである。
本発明の他の態様は、光の変調を行う光変調素子である上記いずれかの光導波路素子と、前記光導波路素子を収容する筺体と、前記光導波路素子に光を入力する光ファイバと、前記光導波路素子が出力する光を前記筺体の外部へ導く光ファイバと、を備える光変調器である。
本発明の他の態様は、光の変調を行う光変調素子である上記いずれかの光導波路素子と、前記光導波路素子を駆動する駆動回路と、を備える光変調モジュールである。
本発明の更に他の態様は、前記光変調器または前記光変調モジュールと、前記光導波路素子に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路と、を備える光送信装置である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、光導波路素子において、当該光導波路素子の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、基板上の光導波路と電極との交差部に発生し得る電極金属による導波光の光吸収損失を効果的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

【図2】図１に示す光変調器に用いられる光変調素子の構成を示す図である。

【図3】図２に示す光変調素子のＡ部の部分詳細図である。

【図4】図３に示すＢ部の平面図である。

【図5】図４に示すＢ部のＶ−Ｖ断面矢視図である。

【図6】図３に示すＣ部のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。

【図7】図３に示すＤ部のＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。

【図8】図３に示すＥ部のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面矢視図である。

【図9】図３に示すＦ部のＩＸ−ＩＸ断面矢視図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る光変調モジュールの構成を示す図である。

【図11】本発明の第３の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。

【図12】従来の光導波路素子における光導波路と電極との交差部の構成の一例を示す、当該電極の延在方向に沿った当該交差部の断面図である。

【図13】従来の光導波路素子における光導波路と電極との交差部の構成の他の一例を示す、当該電極の延在方向に沿った当該交差部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

上述した従来技術の構成におけるＳｉＯ_２層から基板にかかる応力を低減する策として、基板の全面にＳｉＯ_２層を設けるのではなく、光導波路と電極とが交差する基板部分にのみＳｉＯ_２層を形成し、当該ＳｉＯ_２層の上部に電極を形成する構成が考えられる。

【0017】

しかしながら、図１２に示すように、交差部２１４０において基板２１３０上に部分的にＳｉＯ_２層２１３８を形成した場合には、当該ＳｉＯ_２層２１３８の段差部分での急峻な形状の変化や、ＳｉＯ_２層２１３８と基板２１３０との間の線膨張係数差に起因する局所的な歪によって、電極２１３６には、ＳｉＯ_２層２１３８の角部近傍において断線２１５０、２１５２が生じ得る。

【0018】

なお、図１２において、光導波路２１３４は、図示右上に示す座標軸のＹ方向に延在している。また、金属層で構成される電極（又は信号線路）２１３６は、Ｚ方向に延在して、光導波路２１３４の上を交差し、交差部２１４０を形成している。

【0019】

また、電極がより厚く構成される場合には、図１３に示すように、交差部２２４０において、電極２２３６からの応力（金属層である電極２２３６の形成時に当該金属層の内部またはＳｉＯ_２層２１３８との界面に蓄積される応力等）によって、及び又はＳｉＯ_２層２１３８と基板２１３０との間の線膨張係数差に起因する局所的な歪によって、ＳｉＯ_２層２１３８の角部にひび割れ２２５４、２２５６が生じ得る。

【0020】

なお、図１３において、光導波路２１３４は、図示右上に示す座標軸のＹ方向に延在している。また、金属層で構成される電極２２３６は、Ｚ方向に延在して、光導波路２１３４の上を交差し、交差部２２４０を形成している。

【0021】

なお、図１２および図１３において、基板２１３０は、２０μｍ以下（例えば１０μｍ）の厚さに薄板化されたＬＮ基板であり、接着層２１４２を介して支持基板２１４４上に固定されている。支持基板２１４４は、例えばガラス基板、ＬＮ基板、Ｓｉ基板等である。

【0022】

以下に示す実施形態のようにマッハツェンダ型光導波路を用いた光変調素子では、一般に、バイアス電極等の低周波信号を伝搬する電極は、０．３から５μｍ程度の厚さで形成され、図１２のような電極金属層の破断の発生が懸念される。また、変調信号を伝搬する高周波信号電極は、一般に、２０から４０μｍ程度の厚さで形成され、図１３のようなＳｉＯ_２層のひび割れを生じさせることが懸念される。

【0023】

本発明に係る光導波路素子は、このような、光導波路と当該光導波路の上を交差する電極との交差部における断線やひび割れの発生を防止して、当該光導波路素子の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、当該交差部での電極金属による導波光の光吸収損失を効果的に低減する。

【0024】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子である光変調素子を用いた光変調器１００の構成を示す図である。光変調器１００は、筺体１０２と、当該筺体１０２内に収容された光変調素子１０４と、中継基板１０６と、を有する。光変調素子１０４は、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器である。筺体１０２は、最終的にはその開口部に板体であるカバー（不図示）が固定されて、その内部が気密封止される。

【0025】

光変調器１００は、また、光変調素子１０４の変調に用いる高周波電気信号を入力するための信号ピン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと、これらの信号ピン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを筺体１０２内に導入するためのフィードスルー部１０８と、を有する。

【0026】

さらに、光変調器１００は、筺体１０２内に光を入力するための入力光ファイバ１１４と、光変調素子１０４により変調された光を筺体１０２の外部へ導く出力光ファイバ１２０と、を筺体１０２の同一面に有する。

【0027】

ここで、入力光ファイバ１１４及び出力光ファイバ１２０は、固定部材であるサポート１２２及び１２４を介して筺体１０２にそれぞれ固定されている。入力光ファイバ１１４から入力された光は、サポート１２２内に配されたレンズ１３０によりコリメートされた後、レンズ１３４を介して光変調素子１０４へ入力される。ただし、これは一例であって、光変調素子１０４への光の入力は、従来技術に従い、例えば、入力光ファイバ１１４を、サポート１２２を介して筺体１０２内に導入し、当該導入した入力光ファイバ１１４の端面を光変調素子１０４の基板２３０の端面に接続することで行うものとすることもできる。

【0028】

光変調器１００は、また、光変調素子１０４から出力される２つの変調された光を偏波合成する光学ユニット１１６を有する。光学ユニット１１６から出力される偏波合成後の光は、サポート１２４内に配されたレンズ１１８により集光されて出力光ファイバ１２０へ結合される。

【0029】

中継基板１０６は、当該中継基板１０６に形成された導体パターン（不図示）により、信号ピン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄから入力される高周波電気信号を光変調素子１０４へ中継する。中継基板１０６上の上記導体パターンは、例えばワイヤボンディング等により、光変調素子１０４の信号電極の一端を構成するパッド（後述）にそれぞれ接続される。また、光変調器１００は、所定のインピーダンスを有する２つの終端器１１２ａおよび１１２ｂを筺体１０２内に備える。

【0030】

図２は、図１に示す光変調器１００の筺体１０２内に収容される光導波路素子である光変調素子１０４の、構成の一例を示す図である。光変調素子１０４は、例えばＬＮで構成される基板２３０上に形成された光導波路（図示太線の点線）で構成され、例えば２００ＧのＤＰ−ＱＰＳＫ変調を行う。これらの光導波路は、基板２３０の表面にＴｉを熱拡散することにより形成されるものとすることができる。

【0031】

基板２３０は、例えば矩形であり、図示上下方向に延在して対向する図示左右の２つの辺２８０ａ、２８０ｂ、および図示左右方向に延在して対向する図示上下の辺２８０ｃ、２８０ｄを有する。なお、図２においては、図示左上部に示す座標軸に示すとおり、図２の紙面の奥へ（オモテ面からウラ面へ）向かう法線方向をＸ方向、図示右方向をＹ方向、図示下方向をＺ方向とする。

【0032】

光変調素子１０４は、基板２３０の図示左方の辺２８０ｂの図示下側において入力光ファイバ１１４からの入力光（図示右方を向く矢印）を受ける入力導波路２３２と、入力された光を同じ光量を有する２つの光に分岐する分岐導波路２３４と、を含む。また、光変調素子１０４は、分岐導波路２３４により分岐されたそれぞれの光を変調する２つの変調部である、いわゆるネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂ（それぞれ、図示一点鎖線で囲まれた部分）を含む。

【0033】

ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂは、それぞれ、一対の並行導波路を成す２つの導波路部分に設けられたそれぞれ２つのマッハツェンダ型光導波路２４４ａ（図示破線内部分）、２４６ａ（図示二点鎖線内部分）、および２４４ｂ（図示破線内部分）、２４６ｂ（図示二点鎖線内部分）を含む。これにより、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂは、分岐導波路２３４により２つに分岐された入力光のそれぞれをＱＰＳＫ変調した後、変調後の光（出力）をそれぞれの出力導波路２４８ａ、２４８ｂから図示左方へ出力する。

【0034】

これら２つの出力光は、その後、基板２３０外に配された光学ユニット１１６により偏波合成されて一つの光ビームにまとめられる。以下、光変調素子１０４の基板２３０上に形成された入力導波路２３２、分岐導波路２３４、並びにネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂ及びこれらに含まれるマッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４６ａ、２４４ｂ、２４６ｂ等々の光導波路を、総称して光導波路２３２等ともいうものとする。

【0035】

基板２３０上には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂを構成する合計４つのマッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４６ａ、２４４ｂ、２４６ｂのそれぞれに変調動作を行わせるための信号電極２５０ａ、２５２ａ、２５０ｂ、２５２ｂが設けられている。信号電極２５０ａ、２５２ａは、図示左方が屈曲して、基板２３０の図示上方の辺２８０ｃまで延在し、パッド２５４ａ、２５６ａに接続されている。また、信号電極２５０ａ、２５２ａの図示右方は、基板２３０の図示右方の辺２８０ａまで延在し、パッド２５８ａ、２６０ａに接続されている。

【0036】

同様に、信号電極２５０ｂ、２５２ｂの図示左方は、基板２３０の図示下方の辺２８０ｄまで延在して、パッド２５４ｂ、２５６ｂに接続され、信号電極２５０ｂ、２５２ｂの図示右方は、基板２３０の図示右方の辺２８０ａまで延在し、パッド２５８ｂ、２６０ｂに接続されている。パッド２５８ａ、２６０ａ、２５８ｂ、２６０ｂは、ワイヤボンディング等により、上述した中継基板１０６と接続される。

【0037】

なお、信号電極２５０ａ、２５２ｂ、２５０ｂ、２５２ｂは、従来技術に従い、基板２３０上に形成されたグランド導体パターン（不図示）と共に、例えば、所定のインピーダンスを有するコプレーナ伝送線路を構成している。グランド導体パターンは、例えば、光導波路２３２等の上には形成されないように設けられ、グランド導体パターンのうち光導波路２３２等により分割されて形成される複数の領域間は、例えばワイヤボンディング等により互いに接続されるものとすることができる。

【0038】

パッド２５４ａ、２５６ａおよび２５４ｂ、２５６ｂは、上述した終端器１１２ａおよび１１２ｂに接続される。これにより、パッド２５８ａ、２６０ａ、２５８ｂ、２６０ｂに接続された中継基板１０６から入力される高周波電気信号は、進行波となって信号電極２５０ａ、２５２ａ、２５０ｂ、２５２ｂを伝搬し、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４６ａ、２４４ｂ、２４６ｂを伝搬する光波をそれぞれ変調する。

【0039】

ここで、信号電極２５０ａ、２５２ａ、２５０ｂ、２５２ｂが基板２３０内に形成する電界と、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４６ａ、２４４ｂ、２４６ｂを伝搬する導波光と、の相互作用をより強めて高速変調動作をより低電圧で行い得るように、基板２３０は、２０μｍ以下の厚さ、好適には１０μｍ以下の厚さに形成される。なお、基板２３０は、その裏面（図２に示す面に対向する面）が、接着層を介してガラス等の支持基板に接着されている（図２では不図示。後述する図４等において、接着層５９０および支持基板５９２として記載されている）。

【0040】

光変調素子１０４には、また、いわゆるＤＣドリフトによるバイアス点の変動を補償するためのバイアス電極２６２ａ、２６４ａ、および２６２ｂ、２６４ｂが設けられている。バイアス電極２６２ａ、２６２ｂは、それぞれ２組の電極ペアで構成されており、それぞれ、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４６ａおよび２４４ｂ、２４６ｂのバイアス点変動の補償に用いられる。また、バイアス電極２６４ａおよび２６４ｂは、それぞれ、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａおよび２４０ｂのバイアス点変動の補償に用いられる。

【0041】

これらのバイアス電極２６２ａ、２６４ａ、および２６２ｂ、２６４ｂも、それぞれ、基板２３０の辺２８０ｃおよび２８０ｄまで延在し、当該辺２８０ｃおよび２８０ｄの近傍部分において、例えば筺体１０２の側面に設けられたリードピン（不図示）を介して、筺体外部のバイアス制御回路と接続される。これにより、当該バイアス制御回路によりバイアス電極２６２ａ、２６４ａ、２６２ｂ、２６４ｂが駆動されて、対応する各マッハツェンダ型光導波路のバイアス点変動が補償される。以下、信号電極２５０ａ、２５２ａ、２５０ｂ、２５２ｂおよびバイアス電極２６２ａ、２６４ａ、２６２ｂ、２６４ｂを、総称して電極２５０ａ等という。

【0042】

バイアス電極２６２ａ、２６４ａ、および２６２ｂ、２６４ｂは、直流ないし低周波の電気信号が印加される電極であり、例えば、０．３μｍ以上、５μｍ以下の範囲の厚さで形成される。これに対し、上述した信号電極２５０ａ、２５２ｂ、２５０ｂ、２５２ｂは、当該信号電極に印加される高周波電気信号の導体損失を低減するべく、例えば２０μｍ以上、４０μｍ以下の範囲で形成される。

【0043】

上記のように構成される光変調素子１０４は、電極２５０ａ等が光導波路２３２等の上を交差する（横断する）多くの交差部分を含んでいる。図２の記載から容易に理解されるように、図２において光導波路２３２等を示す図示太線点線と電極２５０ａ等を示す図示帯状部分とが交差する部分は、すべて、光導波路２３２等の上を電極２５０ａ等が交差する交差部分である。本実施形態では、光変調素子１０４は、全部で５０箇所の交差部分を含んでいる。

【0044】

図３は、図２に示す光変調素子１０４のＡ部の部分詳細図である。
以下、図３に示された交差部分であるＢ部、Ｃ部、Ｄ部、Ｅ部、及びＦ部を例にとり、これら交差部分における構成について説明する。

【0045】

まず、交差部分の第１の構成例としての、図３に示すＢ部の構成について説明する。図４および図５は、バイアス電極２６４ｂの一部であるバイアス電極２６４ｂ−１が入力導波路２３２の上を交差するＢ部の構成を示す部分詳細図である。ここに、図４は、Ｂ部の平面図、図５は、図４に示すＢ部のＶ−Ｖ断面矢視図である。

【0046】

なお、図４、図５に示す構成は、光変調素子１０４における光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する部分の構成の一例であって、Ｂ部以外の、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する任意の部分にも同様に用いることができる。

【0047】

図４において、図示上下方向（Ｚ方向）に延在するバイアス電極２６４ｂ−１は、図示左右方向（Ｙ方向）に延在する入力導波路２３２と交差して、交差部４７０（図示一点鎖線の矩形で囲まれた部分）を形成している。

【0048】

特に、図５に示すように、本実施形態では、基板２３０のうち交差部４７０を含む基板部分には、入力導波路２３２とバイアス電極２６４ｂ−１との間に樹脂層４５２が部分的に設けられている。そして、樹脂層４５２は、バイアス電極２６４ｂ−１の延在方向に沿った断面（すなわち、例えば図５に示す断面）において、バイアス電極２６４ｂ−１の側の隅が曲線４５２−１、４５２−２で構成されている。すなわち、樹脂層４５２は、バイアス電極２６４ｂ−１との境界線が、樹脂層４５２の端部と、曲線４５２−１、４５２−２でつながるように構成されている。

【0049】

ここで、樹脂層４５２は、例えば、電極２５０ａ等のパターンニング工程に用いられるフォトレジストであるものとすることができる。また、バイアス電極２６４ｂ−１の側の角を構成する曲線４５２−１、４５２−２の部分は、例えば、上記フォトレジストの、パターンニング後の高温処理時の温度上昇率を通常の１℃／分より大きな速度（例えば、５℃／分）とすることにより形成され得る。あるいは、曲線４５２−１、４５２−２の部分は、例えば、樹脂層４５２を構成するフォトレジストをプラズマ処理（例えば、アッシング処理）することにより形成することができる。

【0050】

また、上述の如くバイアス電極２６４ｂ−１は厚さ０．３μｍから５μｍの範囲であって比較的薄く形成されることから、樹脂層４５２は、従来技術におけるＳｉＯ_２層の厚さと同程度の、厚さ０．３μｍから１μｍの範囲で形成されている。

【0051】

なお、図５において、基板２３０は、接着層５９０を介して支持基板５９２に固定されている。ここで、接着層５９０は、例えば熱硬化性樹脂等で構成され、支持基板５９２は、例えばガラス基板、ＬＮ基板、Ｓｉ基板等で構成される。

【0052】

上記の構成を有する光変調素子１０４のＢ部では、交差部４７０において、入力導波路２３２とバイアス電極２６４ｂ−１との間に、樹脂層４５２が設けられている。これにより、入力導波路２３２の導波光の、バイアス電極２６４ｂ−１を構成する金属による吸収損失の発生が防止される。

【0053】

特に、樹脂層４５２を構成する例えばフォトレジストのような樹脂は、そのヤング率が、上述した従来技術において電極と光導波路との間に用いられるＳｉＯ_２のヤング率７２ＧＰａから７４ＧＰａに対し、一桁小さい１から２ＧＰａ程度であり、ＳｉＯ_２に比べて剛性が低い。このため、光変調素子１０４のＢ部では、樹脂層４５２自身から基板２３０に加わる応力が、ＳｉＯ_２層を用いる従来技術の構成に比べて低減されるとともに、バイアス電極２６４ｂ−１から基板２３０へ伝わる応力も軽減される。また、樹脂層４５２自身が有する上記のような低剛性のため、樹脂層４５２と基板２３０との間の線膨張係数差に起因して当該樹脂層４５２の端部近傍に発生し得る局所的な歪の発生も抑制される。

【0054】

さらに、樹脂層４５２は、図５に示すバイアス電極２６４ｂ−１の延在方向に沿った断面において、バイアス電極２６４ｂ−１の側の隅が曲線４５２−１、４５２−２で構成されているので、当該隅の周辺におけるバイアス電極２６４ｂ−１の形状の連続性が高まる（すなわち、形状の急峻な変化が緩和される）。このため、樹脂層４５２の上記低剛性による歪の抑制とも相まって、バイアス電極２６４ｂ−１の断線の発生が抑制される。また、上記歪の抑制に加えて、上記曲線４５２−１、４５２−２により、バイアス電極２６４ｂ−１から樹脂層４５２の隅部への応力の集中が防止されるので、樹脂層４５２のひび割れの発生が抑制される。

【0055】

その結果、光変調素子１０４では、Ｂ部と同様の構成を電極２５０ａ等と光導波路２３２等との他の交差部にも用いることで、当該光変調素子１０４の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、基板２３０上の光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部に発生し得る電極２５０ａ等を構成する金属による導波光の光吸収損失を効果的に低減することができる。

【0056】

なお、樹脂層４５２の隅におけるひび割れの発生および当該隅の周辺におけるバイアス電極２６４ｂ−１の断線の発生を抑制する観点からは、上記隅を構成する曲線４５２−１、４５２−２の開始点から樹脂層４５２の端部までの、バイアス電極２６４ｂ−１の延在方向に測った距離Ｌ１、Ｌ２は、樹脂層４５２の厚さｔ１よりも大きいことが望ましい。すなわち、Ｌ１≧ｔ１、Ｌ２≧ｔ１であることが望ましい。

【0057】

次に、交差部分の第２の構成例としての、図３に示すＣ部の構成について説明する。図６は、入力導波路２３２と信号電極２５２ｂとが交差するＣ部の、ＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。

【0058】

なお、図６に示す構成は、光変調素子１０４における光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する部分の構成の一例であって、Ｃ部以外の、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する任意の部分にも同様に用いることができる。

【0059】

図６において、図示左右方向（Ｚ方向）に延在する信号電極２５２ｂは、紙面法線方向（Ｙ方向）に延在する入力導波路２３２の上を交差（横断）して、交差部６７０（図示一点鎖線の矩形で囲まれた部分）を形成している。

【0060】

図６に示すＣ部の構成は、図５に示すＢ部の構成と同様に、基板２３０のうち交差部６７０を含む基板部分には、信号電極２５２ｂと入力導波路２３２との間に樹脂層６５２が部分的に設けられている。

【0061】

一般に、電極２５０ａ等から基板２３０に伝わる応力は、電極２５０ａ等の厚さが厚くなるにしたがって増加するため、電極２５０ａ等と光導波路２３２等との間に設ける樹脂層の厚さｔ１は、電極２５０ａ等の厚さが厚い程、厚くすることが望ましい。信号電極２５２ｂは、上述したように、０．３から５μｍ程度の厚さで形成されるバイアス電極２６４ｂ等に比べて一桁程度厚い２０から４０μｍ程度の厚さで形成される。このため、図６に示す樹脂層６５２は、その厚さｔ１が、従来技術におけるＳｉＯ_２層の厚さより一桁程度大きな厚さ２μｍから７．５μｍの範囲で形成され、従来技術に比べ非常に分厚い層となっている。

【0062】

また、樹脂層６５２は、図５に示す樹脂層４５２と同様に、信号電極２５２ｂの延在方向に沿った当該樹脂層６５２の断面（すなわち、例えば図６に示す断面）において、信号電極２５２ｂの側の隅が曲線６５２−１、６５２−２で構成されている。すなわち、樹脂層６５２は、信号電極２５２ｂとの境界線が、樹脂層６５２の端部と、曲線６５２−１、６５２−２でつながるように構成されている。

【0063】

また、樹脂層６５２は、上述した望ましい形態として、曲線６５２−１、６５２−２の開始点から端部までの、信号電極２５２ｂの延在方向に測った距離Ｌ１、Ｌ２が、樹脂層５５２の厚さｔ１よりも大きく（すなわち、Ｌ１≧ｔ１、Ｌ２≧ｔ１となるように）形成されている。これにより、交差部６７０では、図５に示す交差部４７０と同様に、信号電極２５２ｂの形状の連続性を高めて樹脂層６５２の隅部近傍における信号電極２５２ｂの断線の発生を抑制すると共に、信号電極２５２ｂから樹脂層６５２の隅部への応力の集中を抑制して当該隅部のひび割れの発生を防止することができる。

【0064】

また、光導波路２３２等の光伝搬特性の安定化の観点からは、樹脂層６５２から光導波路２３２等へ加わる応力は均一であることが望ましいことから、樹脂層６５２の上面（すなわち、信号電極２５２ｂと接触する面）のうち、入力導波路２３２の上部に当たる範囲（すなわち、図示の幅Ｗの範囲）は、平坦（すなわち、当該範囲における樹脂層６５２の厚さが一定）となるように形成されている。

【0065】

そして、特に、樹脂層６５２は、望ましい構成として、信号電極２５２ｂの延在方向に測った長さＬｚが、交差部６７０における入力導波路２３２の幅Ｗの３倍以上の値、すなわち、Ｌｚ≧３Ｗとなっている。これにより、交差部６７０では、樹脂層６５２と基板２３０との接触面積が大きくなるので、樹脂層６５２を介して信号電極２５２ｂから入力導波路２３２に伝わる応力が更に低減される。このため、例えばＬＮで構成される基板２３０における光弾性効果を介して上記応力により入力導波路２３２の実効屈折率が変化するのを抑制することができる。その結果、例えば１０μｍを超えるような分厚い信号電極２５２ｂを形成する場合にも、当該分厚い信号電極２５２ｂからの応力に起因する光変調素子１０４の光学特性の劣化ないし悪化を防止することができる。

【0066】

さらに、樹脂層６５２は、望ましい構成として、曲線６５２−１、６５２−２の開始点から端部までの、信号電極２５２ｂの延在方向に測った距離Ｌ１、Ｌ２が、樹脂層５５２の厚さｔ１よりも大きいだけでなく、交差部６７０における入力導波路２３２の幅Ｗよりも大きく（すなわち、Ｌ１≧Ｗ、Ｌ２≧Ｗとなるように）形成されている。

【0067】

これにより、信号電極２５２ｂからの応力が集中し易い樹脂層６５２の隅部は、入力導波路２３２から遠ざかることとなるので、樹脂層６５２を介して入力導波路２３２に加わる上記応力を更に軽減することができる。

【0068】

なお、樹脂層６５２は、例えば、架橋剤を含んだフォトレジストを用いて、例えば高温加熱による架橋反応を経て形成されるものとすることができる。架橋剤を含んだフォトレジストで形成される樹脂は、架橋反応と高温処理（例えば２００℃）により変形の程度を通常の微細加工用のフォトレジストより大きくすることができるので、樹脂層６５２のように１μｍを超える厚さで形成される樹脂層の隅部を広範囲に容易に曲線化することができる。架橋剤を含んだフォトレジストは、架橋反応に伴う収縮が避けられないため、サブミクロン精度が要求される微細加工には不向きであるものの、経時的な物性変化（変質）やガスの発生が少ないので、光導波路２３２等と比べて高精度な加工精度が要求されない樹脂層６５２においては、筺体１０２のような気密筐体内において長期に亘って使用する樹脂として好適である。

【0069】

樹脂層６５２が有する曲線６５２−１、６５２−２の部分は、上記高温処理のほか、樹脂層４５２と同様に、パターンニング後の高温処理時の温度上昇率を通常の１℃／分より大きな速度（例えば、５℃／分）とすることにより、及び又は樹脂層６５２を構成するフォトレジストをプラズマ処理（例えば、アッシング処理）することにより、形成することができる。

【0070】

なお、本実施形態では、信号電極２５０ａ、２５２ｂ、２５０ｂ、２５２ｂは、例えば２０μｍ以上、４０μｍ以下の範囲で形成されるものとしたが、これには限られない。図１３に示すようなＳｉＯ_２層の角部におけるひび割れ２２５４、２２５６は、その上部の電極の厚さが１０μｍより厚い場合に、その発生確率が徐々に高まり得る。したがって、電極２５０ａ等の厚さが少なくとも光導波路２３２等との交差部において１０μｍより厚い場合には、図５又は後述する図６ないし図９に示す構成により、ＳｉＯ_２層を用いる従来構成に比べて、光変調素子１０４の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を効果的に防止しつつ、電極２５０ａ等による導波光の光吸収損失を低減することができる。

【0071】

次に、交差部分の第３の構成例としての、図３に示すＤ部の構成について説明する。図７は、入力導波路２３２と信号電極２５０ｂとが交差するＤ部の、ＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。なお、図７に示す構成は、光変調素子１０４における光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する部分の構成の一例であって、Ｄ部以外の、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する任意の部分にも同様に用いることができる。

【0072】

図７において、図示左右方向（Ｚ方向）に延在する信号電極２５０ｂは、紙面法線方向（Ｙ方向）に延在する入力導波路２３２の上を交差（横断）して、交差部７７０（図示一点鎖線の矩形で囲まれた部分）を形成している。

【0073】

そして、基板２３０のうち交差部７７０を含む基板部分には、信号電極２５０ｂと入力導波路２３２との間に、複数の（例えば３つの）樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３が部分的に設けられている。そして、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３のそれぞれは、信号電極２５０ｂの側の隅が曲線で構成されている。また、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３は、信号電極２５０ｂの延在方向に沿って、基板２３０の面から測った高さが階段状となるように、積層して設けられている。なお、上述したＬ１、Ｌ２、Ｌｚ等の望ましい条件は、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３のそれぞれについて適用され得る。

【0074】

図７に示す構成は、複数の樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３が、信号電極２５０ｂの延在方向に沿って階段状に形成されているので、これら樹脂層の隅部が曲線で形成されることとあいまって、交差部７７０における信号電極２５０ｂの形状の連続性を更に高めて（すなわち、形状の変化の程度を更に緩和して）、交差部７７０における信号電極２５０ｂの断線の発生を更に抑制することができる。また、隅部が曲線で形成された樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３が階段状に形成されるので、信号電極２５０ｂからの応力は樹脂層のそれぞれの隅部へ分散して加わることとなり、これら隅部におけるひび割れの発生が更に抑制される。

【0075】

また、複数の樹脂層を用いることから、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３の全体としての厚さを所望の厚さとしつつ、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３のそれぞれの層厚を一定の厚さ以下とすることができる。このため、例えば、それぞれの樹脂層を、サブミクロン加工精度を有する通常のフォトレジストにより構成して、樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３の全体としての位置や形状を高精度に定めつつ、それら全体の厚さを、信号電極２５０ｂの厚さに応じた大きな値とすることができる。

【0076】

次に、交差部分の第４の構成例としての、図３に示すＥ部の構成について説明する。本構成例では、２つの交差部にまたがって一つの樹脂層が設けられている。図８は、マッハツェンダ型光導波路２４４ｂを構成する２本の並行導波路２４４ｂ−１及び２４４ｂ−２のそれぞれの上を信号電極２５２ｂが交差する２つの交差部８７０−１、８７０−２を含むＥ部の、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

【0077】

なお、図８に示す構成は、マッハツェンダ型光導波路を構成する並行導波路と電極との交差部のみならず、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する任意の交差部分であって隣接する複数の交差部に、同様に適用することができる。

【0078】

図８において、図示左右方向（Ｚ方向）に延在する信号電極２５２ｂは、紙面法線方向（Ｙ方向）に延在する並行導波路２４４ｂ−１および２４４ｂ−２の上を交差（横断）して、それぞれ交差部８７０−１及び８７０−２を形成している。

【0079】

そして、信号電極２５２ｂと基板２３０との間に設けられた樹脂層８５２は、隣接する交差部８７０−１及び８７０−２にまたがって延在するよう形成されている。これにより、交差部８７０−１及び８７０−２において、信号電極２５２ｂと、並行導波路２４４ｂ−１及び２４４ｂ−２との間に、それぞれ樹脂層８５２が設けられる。

【0080】

また樹脂層８５２は、信号電極２５２ｂの延在方向に沿った断面（すなわち、例えば図８に示す断面）において、信号電極２５２ｂの側の隅が曲線８５２−１、８５２−２で構成されている。すなわち、樹脂層８５２は、信号電極２５２ｂとの境界線が、当該樹脂層８５２の端部と、曲線８５２−１、８５２−２でつながるように構成されている。

【0081】

上記の構成によれば、一つの樹脂層８５２が複数の交差部８７０−１、８７０−２にまたがって設けられるので、基板２３０上に形成する樹脂層の数を低減して製造歩留まりを向上することができる。また、一つの樹脂層８５２が複数の交差部８７０−１、８７０−２にまたがって設けられる結果、当該樹脂層８５２の、基板２３０の面と接する部分の面積が大きくなるため、基板２３０に対する樹脂層８５２の密着性を向上することができる。

【0082】

さらに、交差部８７０−１、８７０−２にまたがって樹脂層８５２を形成する場合には、樹脂層８５２のうち交差部８７０−１及び８７０−２を含む幅Ｆｗの範囲の厚さを、均一な厚さに容易に形成することができる。このため、図８に示す構成のように、隣接する２つの交差部８７０−１、８７０−２が並行導波路２４４ｂ−１、２４４ｂ−２を含むものである場合には、２つの並行導波路２４４ｂ−１、２４４ｂ−２のそれぞれが樹脂層８５２から（及び又は樹脂層８５２を介して）受ける応力等の条件を均一化して、当該応力等の不均一に起因する並行導波路２４４ｂ−１、２４４ｂ−２間の付加的な光位相差を抑制し、樹脂層８５２を設けたことによるマッハツェンダ型光導波路２４４ｂの付加的な動作点変動を抑制することができる。

【0083】

次に、交差部分の第５の構成例としての、図３に示すＦ部の構成について説明する。本構成例では、光導波路２３２等の上に、電極２５０ａ等による光吸収損失を低減するために、従来技術と同様のＳｉＯ_２層が設けられ、その上に、図１２、図１３に示すようなＳｉＯ_２層のひび割れ及び又は電極の断線防止のための保護層としての、樹脂層が設けられている。

【0084】

図９は、マッハツェンダ型光導波路２４４ａの一方の並行導波路２４４ａ−１の上を信号電極２５２ａが交差するＥ部のＩＸ−ＩＸ断面図である。なお、図９に示す構成は、光変調素子１０４における光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する部分の構成の一例であって、Ｅ部以外の、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とが交差する任意の部分にも同様に用いることができる。

【0085】

図９において、図示左右方向（Ｚ方向）に延在する信号電極２５２ａは、紙面法線方向（Ｙ方向）に延在する並行導波路２４４ａ−１の上を交差（横断）して、交差部９７０（図示一点鎖線の矩形で囲まれた部分）を形成している。

【0086】

交差部９７０には、並行導波路２４４ａ−１の上に、従来技術と同様にＳｉＯ_２層９９０が形成されている。ただし、従来技術と異なり、交差部９７０では、ＳｉＯ_２層９９０と信号電極２５２ａとの間に樹脂層９５２が設けられている。これにより、交差部９７０は、図５に示す交差部４７０と同様に、当該交差部９７０を含む基板部分に信号電極２５２ａと並行導波路２４４ａ−１との間に樹脂層９５２が部分的に設けられた構成となっている。そして、樹脂層９５２は、信号電極２５２ａの側の隅が、曲線９５２−１、９５２−２で構成されている。ここで、ＳｉＯ_２層の厚さは、従来技術と同様に、信号電極２５２ａによる並行導波路２４４ａ−１における光吸収損失を低減するのに十分な厚さである例えば０．５μｍである。また、樹脂層９５２は、例えば厚さ３μｍで形成される。

【0087】

上記構成により、交差部９７０では、並行導波路２４４ａ−１上に設けられたＳｉＯ_２層９９０は樹脂層９５２により保護されることとなり、信号電極２５２ａからの応力によりＳｉＯ_２層９９０の角部にひび割れが発生するのを防止することができる。また、図５に示す交差部４７０および図６に示す交差部６７０と同様に、樹脂層９５２の隅を構成する曲線９５２−１、９５２−２により、信号電極２５２ａからの応力により樹脂層９５２にひび割れが発生するのを防止することができ、且つ、樹脂層９５２の隅部近傍の信号電極２５２ａの部分に断線が発生するのを防止することができる。

【0088】

特に図９に示す構成は、ＳｉＯ_２層が持つ高い電気的絶縁性、透明性、経時安定性を利用しつつ、交差部における電極２５０ａ等の断線を抑制したい場合に好適である。

【0089】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態に係る光変調器１００が備える光変調素子１０４を用いた光変調モジュール１０００である。図１０は、本実施形態に係る光変調モジュール１０００の構成を示す図である。図１０において、図１に示す第１の実施形態に係る光変調器１００と同一の構成要素については、図１に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１についての説明を援用する。

【0090】

光変調モジュール１０００は、図１に示す光変調器１００と同様の構成を有するが、中継基板１０６に代えて、回路基板１００６を備える点が、光変調器１００と異なる。回路基板１００６は、駆動回路１００８を備える。駆動回路１００８は、信号ピン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを介して外部から供給される例えば変調信号に基づいて、光変調素子１０４を駆動する高周波電気信号を生成し、当該生成した高周波電気信号を光変調素子１０４へ出力する。

【0091】

上記の構成を有する光変調モジュール１０００は、上述した第１の実施形態に係る光変調器１００と同様に、光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部分において図４ないし図９に示す構成を有する光変調素子１０４を備える。このため、光変調モジュール１０００では、光変調器１００と同様に、光変調素子１０４の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、基板２３０上の光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部分に発生し得る導波光の光吸収損失を効果的に低減して、良好な変調特性を実現して、良好な光伝送を行うことができる。

【0092】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態に係る光変調器１００を搭載した光送信装置１１００である。図１１は、本実施形態に係る光送信装置１１００の構成を示す図である。この光送信装置１１００は、光変調器１００と、光変調器１００に光を入射する光源１１０４と、変調器駆動部１１０６と、変調信号生成部１１０８と、を有する。なお、光変調器１００及び変調器駆動部１１０６に代えて、上述した光変調モジュール１０００を用いることもできる。

【0093】

変調信号生成部１１０８は、光変調器１００に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路であり、外部から与えられる送信データに基づき、光変調器１００に当該変調データに従った光変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成して、変調器駆動部１１０６へ出力する。

【0094】

変調器駆動部１１０６は、変調信号生成部１１０８から入力される変調信号を増幅して、光変調器１００が備える光変調素子１０４の４つの信号電極２５０ａ、２５２ａ、２５０ｂ、２５２ｂを駆動するための４つの高周波電気信号を出力する。

【0095】

当該４つの高周波電気信号は、光変調器１００の信号ピン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄに入力されて、光変調素子１０４を駆動する。これにより、光源１１０４から出力された光は、光変調器１００により、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調され、変調光となって光送信装置１１００から出力される。

【0096】

特に、光送信装置１１００では、光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部分の光吸収損失を効果的に低減し得る光変調素子１０４を備えた光変調器１００を用いているので、良好な変調特性を実現して、良好な光伝送を行うことができる。

【0097】

なお、本発明は上記実施形態の構成およびその代替構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

【0098】

例えば、上述した第１の実施形態では、光変調素子１０４において、入力導波路２３２とバイアス電極２６４ｂ−１との交差部分であるＢ部、入力導波路２３２と信号電極２５２ｂとの交差部分であるＣ部、入力導波路２３２と信号電極２５０ｂとの交差部分であるＤ部、並行導波路２４４ｂ−１及び２４４ｂ−２と信号電極２５２ｂとの２つの交差部分を含むＥ部、および並行導波路２４４ａ−１と信号電極２５２ａとの交差部分であるＦ部について、それぞれ、図４及び図５、図６、図７、図８、並びに図９に示す構成を有するものとしたが、これらには限られない。

【0099】

光導波路素子である光変調素子１０４は、光導波路２３２等と電極２５０ａ等との一部又は全部の交差部分について、図４及び図５、図６、図７、図８、並びに図９に示すいずれかの構成を有するものとすることができる。従って、例えば、信号電極２５０ｂ、２５２ｂ、又は２５２ａを含む交差部について示した図６ないし図９に示すいずれかの構成を、バイアス電極２６４ｂ等を含むいずれかの交差部に適用することができる。

【0100】

また、当業者において容易に理解されるように、図４及び図５、図６、図７、図８、並びに図９に示したＢ部、Ｃ部、Ｄ部、Ｅ部、Ｆ部の特徴構成を組み合わせて、光導波路２３２等と電極２５０ａ等とのいずれかの交差部に適用するものとすることができる。例えば、図７の構成と図９の構成とを組み合わせて、ＳｉＯ_２層が形成された光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部分に多段に積層された複数の樹脂層を形成するものとすることができる。

【0101】

また、例えば、図７の構成と図８の構成とを組み合わせて、多段に積層された複数の樹脂層を２つの交差部にまたがって形成してもよい。あるいは、図８と図９とを組み合わせて、ＳｉＯ_２層が形成された光導波路２３２等と電極２５０ａ等との、隣接する２つの交差部にまたがって、多段に積層された複数の樹脂層を形成してもよい。

【0102】

また、図７に示すＤ部の構成では、多段に積層される複数の樹脂層として樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３の３つの樹脂層から成る構成を示したが、これには限られない。多段に積層する樹脂層の数は、２つあついは４つ以上であるものとすることができる。

【0103】

また、図９に示すＦ部の構成では、並行導波路２４４ａ−１上にＳｉＯ_２層９９０が設けられる構成を示したが、これには限られない。光導波路２３２等の上部には、ＳｉＯ_２のほか、ＳｉＮなどの、当該光導波路２３２等よりも大きな屈折率と電気的絶縁性を有する任意の材料で構成される絶縁層または透明絶縁層（例えばＳｉＮ等で構成される層）を形成するものとすることができる。

【0104】

また、上述した第１の実施形態においては、Ｂ部ないしＦ部が含む交差部は、電極２５０ａ等と光導波路２３２等とが直交することで構成されるものとしたが、これには限られない。上述した図３ないし図９に示した交差部の構成は、電極２５０ａ等が光導波路２３２等の上を横断することで形成される当該電極２５０ａ等と光導波路２３２等との交差部であって、電極２５０ａ等が光導波路２３２等に対し（平行でない）任意の角度を持って交差する交差部に適用することができる。

【0105】

また、上述した実施形態では、光導波路素子の一例として、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）である基板２３０により形成された光変調素子１０４を示したが、これには限られない、光導波路素子は、任意の材料（ＬＮのほか、ＩｎＰ、Ｓｉなど）の基板で構成される、任意の機能（光変調のほか、光スイッチ、光方向性結合器など）を有する素子であるものとすることができる。

【0106】

以上説明したように、上述した第１の実施形態に係る光変調器１００は、光変調素子１０４を備える。光導波路素子である光変調素子１０４は、基板２３０に形成された光導波路２３２等と、当該光導波路２３２等を伝搬する光波を制御する電極であって、光導波路２３２等の上を交差する交差部４７０等を有する電極２５０ａ等と、を有する。そして、基板２３０のうち交差部４７０等を含む部分には、光導波路２３２等と電極２５０ａ等との間に樹脂層４５２等が部分的に設けられており、樹脂層４５２等は、電極２５０ａ等の延在方向に沿った断面において、電極２５０ａ等の側の隅が曲線で構成されている。

【0107】

この構成によれば、光変調素子１０４の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を招くことなく、基板２３０上の光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部４７０等に発生し得る電極金属による導波光の光吸収損失を効果的に低減することができる。

【0108】

また、光変調素子１０４では、樹脂層４５２等は、上記断面において、上記隅を構成する曲線の開始点から端部までの、電極２５０ａ等の延在方向に測った距離が、基板２３０の面から測った当該樹脂層４５２等の高さの値よりも大きい。この構成によれば、樹脂層４５２等の隅を一定値以上の曲率をもった曲線で構成して、交差部４７０等における電極２５０ａ等の形状の連続性を更に高めると共に、電極２５０ａ等から樹脂層の隅部に加わる応力をさらに分散することができる。このため、交差部４７０等における電極２５０ａ等の断線や、樹脂層４５２等の隅部におけるひび割れの発生を更に効果的に抑制することができる。その結果、光変調素子１０４の光学特性の劣化および長期信頼性の低下を更に効果的に防止して、基板２３０上の光導波路２３２等と電極２５０ａ等との交差部４７０等に発生し得る電極金属による導波光の光吸収損失を低減することができる。

【0109】

また、例えば光変調素子１０４の樹脂層６５２は、信号電極２５２ｂの延在方向に沿って、交差部６７０における入力導波路２３２の幅の３倍以上の距離に亘って設けられる。この構成によれば、信号電極２５２ｂの応力が光導波路に対し集中的に作用することが抑制されるので、例えばＬＮで構成される基板２３０における光弾性効果を介して光導波路の実効屈折率が変化するのを抑制することができる。その結果、例えば１０μｍを超えるような分厚い信号電極２５２ｂを形成する場合にも、当該分厚い信号電極２５２ｂからの応力に起因する光変調素子１０４の光学特性の劣化ないし悪化を防止することができる。

【0110】

また、例えば光変調素子１０４の交差部７７０では、入力導波路２３２と信号電極２５０ｂとの間に、複数の樹脂層７５２−１、７５２−２、７５２−３が、信号電極２５０ｂの延在方向に沿って階段状に積層して設けられている。この構成によれば、交差部７７０又は周辺における信号電極２５０ｂの形状の連続性を更に高めて、交差部７７０における信号電極２５０ｂの断線の発生や樹脂層７５２−１等の隅部のひび割れ発生を、さらに抑制することができる。

【0111】

また、例えば光変調素子１０４の交差部９７０には、並行導波路２４４ａ−１と樹脂層９５２との間に絶縁層であるＳｉＯ_２層９９０が形成されている。この構成によれば、ＳｉＯ_２の持つ高い電気的絶縁性、透明性、経時安定性を利用しつつ、例えば信号電極２５２ａの断線の発生を抑制すると共に、ＳｉＯ_２層９９０および樹脂層９５２におけるひび割れの発生を防止することができる。

【0112】

また、例えば光変調素子１０４の樹脂層６５２を構成する樹脂は、架橋剤を含んだフォトレジストを用いて形成される樹脂である。この構成によれば、通常の微細加工用のフォトレジストを用いる場合に比べて容易に、樹脂層６５２の隅部に曲線部分を広範囲に形成することできる。

【0113】

また、例えば光変調素子１０４の樹脂層８５２は、隣接する交差部８７０−１、８７０−２にまたがって形成されている。この構成によれば、樹脂層８５２と基板２３０との接触面積を広くして、基板２３０に対する樹脂層８５２の密着性を向上することができる。また、２つの交差部を含む範囲において樹脂層８５２を均等な厚さで容易に形成することができるので、例えばマッハツェンダ型光導波路２４４ｂの２つの並行導波路２４４ｂ−１、２４４ｂ−２をそれぞれ含む２つの交差部８７０−１、８７０−２において樹脂層８５２の厚さを同じ厚さに形成し、上記２つの並行導波路のそれぞれが樹脂層８５２から受ける応力等の条件を均一化することができる。その結果、マッハツェンダ型光導波路２４４ｂの付加的な動作点変動を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。

【0114】

また、光変調素子１０４では、電極２５０ａ等は、少なくとも光導波路２３２等との交差部において、１０μｍより厚く形成されている。また、光変調素子１０４では、基板２３０は２０μｍ以下の厚さである。これらの構成によれば、従来技術のようにＳｉＯ_２層を用いた場合に電極の断線や当該ＳｉＯ_２層の隅部のひび割れの発生頻度が比較的高くなりやすい電極構成および基板構成を採用した場合にも、これらの断線およびひび割れの発生を効果的に抑制することができる。

【0115】

また、第１の実施形態に係る光変調器は、光導波路素子である上記いずれかの光変調素子１０４と、光変調素子１０４を収容する筺体１０２と、光変調素子１０４に光を入力する入力光ファイバ１１４と、光変調素子１０４が出力する光を筺体１０２の外部へ導く出力光ファイバ１２０と、を備える。

【0116】

また、第２の実施形態に係る光変調モジュール１０００は、光導波路素子である光の変調を行う光変調素子１０４と、当該光変調素子１０４を駆動する駆動回路１００８と、を備える。

【0117】

また、第３の実施形態に係る光送信装置１１００は、光変調器１００または光変調モジュール１０００と、光変調素子１０４に変調動作を行わせるための電気信号を生成する電子回路である変調信号生成部１１０８と、を備える。

【0118】

これらの構成によれば、良好な特性を有する光変調器１００、光変調モジュール１０００、又は光送信装置１１００を実現することができる。

【符号の説明】

【0119】

１００…光変調器、１０２…筺体、１０４…光変調素子、１０６…中継基板、１０８…フィードスルー部、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ…信号ピン、１１２ａ、１１２ｂ…終端器、１１４…入力光ファイバ、１１６…光学ユニット、１１８、１３０、１３４…レンズ、１２０…出力光ファイバ、１２２、１２４…サポート、２３０、２１３０…基板、２３２…入力導波路、２３４…分岐導波路、２４０ａ、２４０ｂ…ネスト型マッハツェンダ型光導波路、２４４ａ、２４４ｂ、２４６ａ、２４６ｂ…マッハツェンダ型光導波路、２４４ａ−１、２４４ｂ−１、２４４ｂ−２…並行導波路、２４８ａ、２４８ｂ…出力導波路、２５０ａ、２５０ｂ、２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｂ…信号電極、２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｂ−１、２５６ａ、２５６ｂ、２５８ａ、２５８ｂ、２６０ａ、２６０ｂ…パッド、２６２ａ、２６２ｂ、２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｂ−１…バイアス電極、２８０ａ、２８０ｂ、２８０ｃ、２８０ｄ…辺、４５２、６５２、７５２−１、７５２−２、７５２−３、８５２、９５２…樹脂層、４５２−１、４５２−２、６５２−１、６５２−１、８５２−１、８５２−２、９５２−１、９５２−２…曲線、４７０、６７０、７７０、８７０，９７０、２１４０、２１４０、２２４０…交差部、５９０、２１４２…接着層、５９２、２１４４…支持基板、９９０、２１３８…ＳｉＯ_２層、１０００…光変調モジュール、１００６…回路基板、１００８…駆動回路、１１００…光送信装置、１１０４…光源、１１０６…変調器駆動部、１１０８…変調信号生成部、２１３４…光導波路、２１３６、２２３６…電極、２１５０、２１５２…断線、２２５４、２２５６…ひび割れ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】