特開 2022-155576 光変調器

(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】P2022155576

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20221005BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056246

(22)【出願日】2022-03-30

(31)【優先権主張番号】202110341976.5

(32)【優先日】2021-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202210296417.1

(32)【優先日】2022-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100169694

【弁理士】

【氏名又は名称】荻野 彰広

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 健司

(72)【発明者】

【氏名】田家 裕

(72)【発明者】

【氏名】アンソニー・レイモンド・メラド・ビナラオ

(72)【発明者】

【氏名】王 進武

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA04

2K102CA30

2K102DA05

2K102DB05

2K102DB08

2K102DC08

2K102DD05

2K102EA03

2K102EA17

(57)【要約】

【課題】本発明は光変調器を提供する。
【解決手段】光変調器は、基板と、基板の所定の領域上に形成された電気光学材料層と、電気光学材料層を覆うように基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成された電極とを有し、電気光学材料層は、変調信号が印加されるパターニングされたＲＦ部光導波路と、直流電圧が印加されるパターニングされたＤＣ部光導波路とを有し、電極は、ＲＦ部光導波路が位置するバッファ層上に形成されたＲＦ部電極と、ＤＣ部光導波路が位置するバッファ層上に形成されたＤＣ部電極とを有し、ＤＣ部電極の膜厚は、ＲＦ部電極の膜厚よりも薄くなっている。本発明によれば、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号による電気的クロストークを抑制し、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善し光帯域の広帯域化を図ることができる光変調器を提供することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の所定の領域上に形成された電気光学材料層と、
前記電気光学材料層を覆うように前記基板上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された電極と、を有し、
前記電気光学材料層は、変調信号が印加されるパターニングされたＲＦ部光導波路と、直流電圧が印加されるパターニングされたＤＣ部光導波路とを有し、
前記電極は、前記ＲＦ部光導波路が位置する前記バッファ層上に形成されたＲＦ部電極と、前記ＤＣ部光導波路が位置する前記バッファ層上に形成されたＤＣ部電極とを有し、
前記ＤＣ部電極の膜厚は、前記ＲＦ部電極の膜厚よりも薄くなっていることを特徴とする光変調器。

【請求項2】

前記ＤＣ部電極の膜厚は、前記ＲＦ部電極の膜厚の１/２以下になっていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記ＤＣ部電極の膜厚が０．１～３．２μｍであり、前記ＲＦ部電極の膜厚が１～８μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。

【請求項4】

前記ＤＣ部光導波路と前記ＲＦ部光導波路のうち、少なくともいずれか一方は、折り返して形成され、
前記ＤＣ部電極と前記ＲＦ部電極も、それぞれ前記ＤＣ部光導波路と前記ＲＦ部光導波路に沿って折り返して形成され、
前記ＤＣ部電極と前記ＲＦ部電極は、その折り返しにより隣接していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光通信または光学計測の分野において使用される光変調器に関するものであり、特にマッハツェンダー型光変調器の電極構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

インターネットの普及に伴い、通信量が急激に増加し、光ファイバー通信の重要性が非常に高まっている。光ファイバー通信は電気信号を光信号に変換し、光ファイバーにより光信号を伝搬するものであり、広帯域、低損失、ノイズに強いという特徴を有する。

【0003】

電気信号を光信号に変換する方式としては、半導体レーザを利用した直接変調方式と光変調器を使用した外部変調方式が知られている。直接変調は光変調器を必要とせずかつ低コストであるが、高速変調には限界があり、高速かつ長距離の応用においては、外部変調方式を採用している。

【0004】

光変調器としては、ニオブ酸リチウム単結晶基板の表面付近にＴｉ（チタン）拡散により光導波路を形成したマッハツェンダー型光変調器が実用化されている（例えば特許文献１参照）。マッハツェンダー型光変調器は、１つの光源から出た光を２つに分け、異なる経路を通過させた後、再び重ね合わせて干渉を起こさせるマッハツェンダー干渉計の構造を有する光導波路（マッハツェンダー光導波路）を用いるものであり、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速の光変調器が商用化されているが、全長が１０ｃｍ前後と長いことが大きな欠点になっている。

【0005】

これに対して、特許文献２にｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜を使用したマッハツェンダー型光変調器が開示されている。ニオブ酸リチウム膜を使用した光変調器は、ニオブ酸リチウム単結晶基板を使用した光変調器と比べて、大幅な小型化、低駆動電圧化を可能にした。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４４８５２１８号公報

【特許文献2】特開２０１９-７４５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明者らは、特許文献１および２に開示されている光変調器の電極構造について繰り返し研究した結果、当業者がこれまで考慮していない下記の課題を発見した。即ち、特許文献１および２に開示されているような複数の電極を有する光変調器において、電極間が互いに近接しているため、隣り合うＤＣ部電極におけるノイズ信号はＲＦ部電極に影響を与え、電気的クロストークを発生させ、かつ、ＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善できず、帯域を狭めるという不具合が発生していた。

【0008】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号による電気的クロストークを抑制し、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善し光帯域の広帯域化を図ることができる光変調器を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明の一側面に係る光変調器は、基板と、前記基板の所定の区域上に形成された電気光学材料層と、前記電気光学材料層を覆うように前記基板上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成された電極とを有し、前記電気光学材料層は、変調信号が印加されるパターニングされたＲＦ部光導波路と、直流電圧が印加されるパターニングされたＤＣ部光導波路とを有し、前記電極は、前記ＲＦ部光導波路が位置する前記バッファ層上に形成されたＲＦ部電極と前記ＤＣ部光導波路が位置する前記バッファ層に形成されたＤＣ部電極とを有し、前記ＤＣ部電極の膜厚は前記ＲＦ部電極の膜厚よりも薄くなっていることを特徴としている。

【0010】

上記のＲＦ部電極とＤＣ部電極を有する光変調器において、ＤＣ部電極の膜厚をＲＦ部電極の膜厚に対して薄くすることで、電気的クロストークの低減効果を十分に発揮することができ、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号によるクロストークを効果的に抑えることができ、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善し光帯域の広帯域化を図ることが可能である。また、上記の光変調器において、薄いＤＣ部電極を使用することで、電極に使用する材料を低減し光変調器の低コスト化を図ることも可能である。

【0011】

また、上記の本発明の一側面に係る光変調器は、前記ＤＣ部電極の膜厚が前記ＲＦ部電極の膜厚の１/２以下であることが好ましい。このように、ＤＣ部電極の膜厚をＲＦ部電極の膜厚に対して１/２以下まで薄くすることで、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号によるクロストークをより効果的に抑えることができ、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号においてより高周波特性を改善し光帯域のさらなる広帯域化を図ることが可能である。

【0012】

また、上記の本発明の一側面に係る光変調器は、前記ＤＣ部電極の膜厚が０．１～３．２μｍであり、前記ＲＦ部電極の膜厚が１～８μｍであることが好ましい。

【0013】

また、上記の本発明の一側面に係る光変調器は、前記ＤＣ部光導波路と前記ＲＦ部光導波路のうち、少なくともいずれか一方は、折り返して形成され、前記ＤＣ部電極と前記ＲＦ部電極も、それぞれ前記ＤＣ部光導波路と前記ＲＦ部光導波路に沿って折り返して形成され、前記ＤＣ部電極と前記ＲＦ部電極は、その折り返しによって隣り合うことが好ましい。ここで、本発明者らは特許文献１に開示した光変調器の電極の構造について更に深く研究し、その結果、新たに下記のことを発見した。即ち、特許文献１に開示された折り返す２つの電極を有する光変調器において、電極間は互いに近づきやすくなっているため、本発明の上記作用効果は、ＤＣ部光導波路とＲＦ部光導波路のうち、少なくともいずれか一方は、折り返して形成され、ＤＣ部電極とＲＦ部電極も、それぞれＤＣ部光導波路とＲＦ部光導波路に沿って折返して形成され、ＤＣ部電極とＲＦ部電極がその折り返しによって隣り合う構造において、より顕著になる。

【0014】

本発明の一側面によれば、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号による電気的クロストークを抑制し、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善し光帯域の広帯域化を図ることができる光変調器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る光変調器の上面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光変調器の図１のＡ-Ａ’線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。ここで、図面の説明において、同じまたは同等な要素に対して同じ符号を割り当て、重複する説明を省略する。

【0017】

（第１の実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る光変調器の上面図である。図２は本発明の実施形態にかかる光変調器の図１のＡ-Ａ’線断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光変調器１００は基板１上に形成された４つの光導波路１０を有する。ただし、光導波路１０の数は特に限定されず、１～３あるいは５以上の光導波路１０を有してもよい。

【0018】

光導波路１０は平面上に折り返して形成されている。例えば、本実施形態において、光導波路１０は平面上に２回折り返して形成されており、互いに平行に配置された第１から第３直線部１０ｅ_１、１０ｅ_２、１０ｅ_３と、第１直線部１０ｅ_１と第２直線部１０ｅ_２とを連結する第１湾曲部１０ｆ_１と、第２直線部１０ｅ_２と第３直線部１０ｅ_３とを連結する第２湾曲部１０ｆ_２とを含む。ただし、これに限らず、光導波路１０は平面上に３回以上折り返して形成してもよい。

【0019】

光変調器において、素子の長さが長いことは、実用上の大きな課題であったが、図１に示すように、光導波路を折り返すように構成することで、大幅に素子の長さを縮めることができ、顕著な効果が得られる。特に、ニオブ酸リチウム膜からなる光導波路は、曲率半径を例えば５０μｍ程度まで小さくしても、損失が小さいという特徴を有しており、本実施形態に適している。

【0020】

光導波路１０は第１光導波路１０ａと第２光導波路１０ｂを有するマッハツェンダー光導波路である。マッハツェンダー光導波路１０はマッハツェンダー干渉計の構造を有する光導波路である。一本の入力光導波路１０ｉから分波部１０ｃにより分岐した第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを有し、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂは合波部１０ｄを介して複数本の出力光導波路１０ｏ_１、１０ｏ_２、１０ｏ_３、１０ｏ_４を有している。入力光Ｓｉは分波部１０ｃで分波されて第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂをそれぞれ進行した後、合波部１０ｄで合波され、変調光Ｓｏは複数の出力光導波路１０ｏ_１、１０ｏ_２、１０ｏ_３、１０ｏ_４から出力される。具体的には、入力光Ｓｉは第１直線部１０ｅ_１の一端に入力されて、第１直線部１０ｅ_１の一端から他端へ向かって進行し、第１湾曲部１０ｆ_１で折り返して、第２直線部１０ｅ_２の一端から他端へ向かって第１直線部１０ｅ_１と反対の方向に進行し、さらに、第２湾曲部１０ｆ_２で折り返して第３直線部１０ｅ_３の一端から他端へ向かって、第１直線部１０ｅ_１と同じ方向に進行する。

【0021】

図２に示すように、光変調器１００は基板１、電気光学材料層としての導波層２、バッファ層３及び電極層４がこの順に積層してなる多層構造を有する。基板１は例えばサファイア基板である。基板１の表面上には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３、以下「ＬＮ」と称する）に代表される電気光学材料からなる導波層２が形成される。導波層２はリッジ部２ｒからなる第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを有する。

【0022】

バッファ層３は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂ中で伝搬される光が電極４ａ、４ｂに吸収されることを防ぐため、導波層２の上表面のうちリッジ部が形成されていない区域の全面、および、リッジ部２ｒの側面と上表面を覆うように、基板１上に形成された層である。バッファ層３は光導波路と電極との間の中間層としての役割を果たせばよく、かつ、バッファ層３の材料が非金属であれば、幅広く選択できる。例えば、バッファ層３は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物などの絶縁材料からなるセラミック層を使用してもよい。バッファ層３の材料は結晶性の材料であってよく、非晶質の材料でもよい。バッファ層３は、屈折率が導波層２より低くかつ透明性が高い材料より構成されることが好ましく、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＬａＡｌＯ_３、ＬａＹＯ_３、ＺｎＯ、ＨｆＯ_２、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３等を使用してよい。光導波路上に形成されるバッファ層３の厚みは０．２～１．２μｍ程度であっても良い。本実施形態において、バッファ層３は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの上表面だけでなく、導波層２の上表面のうちリッジ部２ｒが形成されていない区域の全面、およびリッジ部２ｒの側面を覆うが、バッファ層３は少なくとも導波層２のリッジ部２ｒの上表面に形成すればよく、バッファ層３は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの上表面付近だけを選択的に覆うようにパターニングされてもよい。

【0023】

電極による光吸収を低減するために、バッファ層３の膜厚は厚いほどよく、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂに高い電場を加えるためには、バッファ層３の膜厚は薄いほどよい。電極の光吸収と電極の印加電圧はいわゆる「トレードオフ」関係にあるため、目的に応じて適切な膜厚を設定する必要がある。バッファ層３の誘電率が高いほどＶπＬ（電場効率を表す指標）を減らすことができるため好ましく、バッファ層３の屈折率が低いほど、バッファ層３を薄くすることができるため好ましい。用途に合わせ誘電率や屈折率を適宜選択することが好ましい。光変調器用途においては、比誘電率を配慮して設計するのが好ましい。本実施形態ではＶπＬ低減のため比誘電率は６～１８であることが好ましい。その際、好ましく使用可能な材料は、ＬａＡｌＯ_３、ＬａＹＯ_３等の材料が挙げられる。もちろん記載した組成に限られず比誘電率の比較的高いものがより好ましい。

【0024】

電極層４はバッファ層３上に設置されている。電極層４にＲＦ部電極４ａとＤＣ部電極４ｂが設置されている。ＲＦ部電極４ａは、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂ対応するリッジ部２ｒと重ねて設置されており、バッファ層３を介して第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂと対向している。ＤＣ部電極４ｂは、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂに対応するリッジ部２ｒと重ねて設置されており、バッファ層３を介して第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂと対向している。

【0025】

図示していないが、電極４の周りを比較的誘電率の低い材料で覆うこともできる。特に限定されるものではないが、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、樹脂（ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、アクリル)で覆うことができる。

【0026】

ＲＦ部電極４ａに変調信号（交流信号）を入力した場合、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂがニオブ酸リチウムなど、電気光学効果を有する材料からなるため、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂに与える電場により、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの屈折率がそれぞれ、＋Δｎ、－Δｎのように変化し、一対の光導波路１０ａ、１０ｂの間の位相差が変化する。当該位相差の変化により変調された信号光は出力光導波路から出力される。

【0027】

ＤＣ部電極４ｂに直流変圧（ＤＣ変圧）を入力した場合、ＤＣ部電極４ｂの形成区域はマッハツェンダー光導波路１０の出力端側に近いように設置されるが、入力端側に近いように設置してもよい。図１に示したように、ＤＣ部電極はＲＦ部電極よりも外側に配置されることが好ましい。さらに、ＲＦ部電極は複数のＤＣ部電極によって挟まれているように配置されている形態がより好ましい。

【0028】

導波層２は電気光学材料から構成される電気光学材料層であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）からなることが好ましい。これはニオブ酸リチウムが大きな電気光学定数を有し、光変調器などの光学デバイスの構成材料に適したためである。以下、導波層２をニオブ酸リチウム膜とした場合の本実施形態の構造について詳しく説明する。

【0029】

基板１としてはニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板が好ましく、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されない。ニオブ酸リチウム膜はさまざまな結晶方位の単結晶基板に対して、ｃ軸配向のエピタキシャル膜として形成されやすいという性質を持っている。ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。

【0030】

ここで、エピタキシャル膜とは、下地の基板もしくは下地膜の結晶方位に対して、そろって配向している膜のことである。膜面内をＸ－Ｙ面とし、膜厚方向をＺ軸としたとき、結晶がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向にともにそろって配向しているものである。例えば、第１に２θ－θＸ線回折による配向位置でのピーク強度の確認と、第２に極点の確認を行うことで、エピタキシャル膜を証明できる。

【0031】

具体的には、第１に２θ－θＸ線回折による測定を行ったとき、目的とする面以外の全てのピーク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である必要がある。例えば、ニオブ酸リチウムのｃ軸配向エピタキシャル膜では、（００Ｌ）面以外のピーク強度が、（００Ｌ）面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。（００Ｌ）は、（００１）や（００２）などの等価な面を総称する表示である。

【0032】

第２に、極点測定において、極点が見えることが必要である。前述の第１の配向位置でのピーク強度の確認の条件においては、一方向における配向性を示しているのみであり、前述の第１の条件を得たとしても、面内において結晶配向がそろっていない場合には、特定角度位置でＸ線の強度が高まることはなく、極点は見られない。ＬｉＮｂＯ_３は三方晶系の結晶構造であるため、単結晶におけるＬｉＮｂＯ_３（０１４）の極点は３つとなる。ニオブ酸リチウム膜の場合、ｃ軸を中心に１８０°回転させた結晶が対称的に結合した、いわゆる双晶の状態にてエピタキシャル成長することが知られている。この場合、３つの極点が対称的に２つ結合した状態になるため、極点は６つとなる。また、（１００）面のシリコン単結晶基板上にニオブ酸リチウム膜を形成した場合は、基板が４回対称となっているため、４×３＝１２個の極点が観測される。なお、本発明では、双晶の状態にてエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜もエピタキシャル膜に含める。

【0033】

ニオブ酸リチウム膜の組成はＬｉ_ｘＮｂＡ_ｙＯ_ｚである。Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏ以外の元素を表している。ｘは０．５～１．２であり、好ましくは、０．９～１．０５である。ｙは、０～０．５である。ｚは１．５～４であり、好ましくは２．５～３．５である。Ａの元素としては、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅなどがあり、２種類以上の組み合わせでも良い。

【0034】

ニオブ酸リチウム膜の膜厚は２μｍ以下であることが望ましい。膜厚が２μｍよりも厚くなると、高品質な膜を形成することが困難になるからである。一方、ニオブ酸リチウム膜の膜厚が薄すぎる場合は、ニオブ酸リチウム膜における光の閉じ込めが弱くなり、基板１やバッファ層３に光が漏れることになる。ニオブ酸リチウム膜に電界を印加しても、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの実効屈折率の変化が小さくなるおそれがある。そのため、ニオブ酸リチウム膜は、使用する光の波長の１／１０程度以上の膜厚が望ましい。

【0035】

ニオブ酸リチウム膜の形成方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの膜形成方法を利用するのが望ましい。ニオブ酸リチウムのｃ軸が基板１の主面に垂直に配向されており、ｃ軸に平行に電界を印加することで、電界に比例して光学屈折率が変化する。単結晶基板としてサファイアを用いる場合は、サファイア単結晶基板上に直接、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル成長させることができる。単結晶基板としてシリコンを用いる場合は、クラッド層（図示せず）を介して、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル成長により形成する。クラッド層（図示せず）としては、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低く、エピタキシャル成長に適したものを用いる。例えば、クラッド層（図示せず）としてＹ_２Ｏ_３を用いると、高品質のニオブ酸リチウム膜を形成できる。

【0036】

なお、ニオブ酸リチウム膜の形成方法として、ニオブ酸リチウム単結晶基板を薄く研磨したりスライスしたりする方法も知られている。この方法は、単結晶と同じ特性が得られるという利点があり、本発明に適用することが可能である。

【0037】

本実施形態において、導波層２は基板１の所定の区域上に形成され、変調信号が印加されるパターニングされたＲＦ部光導波路２ａと直流電圧が印加されるパターニングされたＤＣ部光導波路２ｂを有する。図２において、ＲＦ部光導波路２ａは４つのリッジ部２ｒを有し、ＤＣ部光導波路２ｂは２つのリッジ部２ｒを有することを図示した。

【0038】

電極は、ＲＦ部光導波路２ａが位置するバッファ３層上に形成されたＲＦ部電極４ａと、ＤＣ部光導波路２ｂが位置するバッファ３層上に形成されたＤＣ部電極４ｂを有する。ＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１はＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２より薄い。

【0039】

上記のＲＦ部電極とＤＣ部電極を有する光変調器において、ＤＣ部電極の膜厚をＲＦ部電極の膜厚に対して薄くすることで、クロストークの低減効果を十分に発揮することができ、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号によるクロストークを効果的に抑えることができ、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号において高周波特性を改善し光帯域の広帯域化を図ることが可能である。また、上記の光変調器において、薄いＤＣ部電極を使用することで、電極に使用する材料を低減し光変調器の低コスト化を図ることができるも可能である。

【0040】

また、本実施形態において、ＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１はＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２の１/２以下であることが好ましい。このように、ＤＣ部電極の膜厚をＲＦ部電極の膜厚に対して１/２以下まで薄くすることで、ＤＣ部電極で発生したノイズ信号によるクロストークをより効果的に抑えることができ、かつＲＦ部電極中で伝搬される高周波信号においてより高周波特性を改善し光帯域のさらなる広帯域化を図ることが可能である。

【0041】

また、本実施形態において、ＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１は０．１～３．２μｍであることが好ましく、ＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２は１～８μｍであることが好ましい。

【0042】

また、図２において、４つに配列されたＲＦ部電極４ａの外側の電極を接地電極として使用することもできることにより、より高いクロストーク低減効果が得られる。

【0043】

（実施例）
下記の表１に示すようにそれぞれ実施例１～７および比較例１の光変調器を作成し、それらの電気的クロストークを測定し、その結果を表１に示した。

【0044】

【表1】

【0045】

上記の表１から、実施例１～７と比較例１とを比較すると、実施例１～７においてＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２に対してＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１を薄くしたこと（即ち、ＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１とＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２との比ｔ１/ｔ２を「ｔ１/ｔ２＜１」とすること）で、ＤＣ部電極４ｂにおいて発生したノイズ信号に起因する電気的クロストークを効果的に抑えられたこと（電気的クロストークを「－４５．０ｄＢ以下」に抑えられたこと）がわかった。また、上記の表１から、実施例１～５においてＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１をＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２の１/２以下としたこと（即ち、ＤＣ部電極４ｂの膜厚ｔ１とＲＦ部電極４ａの膜厚ｔ２との比ｔ１/ｔ２を「ｔ１/ｔ２≦０．５」とすること）で、ＤＣ部電極４ｂにおいて発生したノイズ信号に起因する電気的クロストークをより効果的に抑えられたこと（電気的クロストークを「－５５．０ｄＢ以下」に抑えられたこと）がわかった。また、上記の表１から、好ましい範囲としては、ＤＣ部電極の膜厚ｔ１が０．１～３．２μｍの範囲内であり、ＲＦ部電極の膜厚が１～８μｍ範囲内であることがわかった。

【0046】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて様々な変更や変形を実施してもよく、これらも本発明の範囲内に含まれていることは勿論である。

【0047】

例えば、上記の実施形態において、基板１上にエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜からなる一対の光導波路１０ａ、１０ｂをそれぞれ有する４つの光導波路１０を備える光変調器を例示したが、本発明はこの構造に限定されず、チタン酸バリウム、ジルコンチタン酸鉛などの電気光学材料で光導波路を形成した光変調器であってもよい。また、導波層２として、電気光学効果を有する半導体材料、高分子材料などを使用してもよい。

【0048】

また、上記の実施形態において、光導波路が平面上に折り返して形成される例を示したが、これに限定されず、光導波路は平面上に折り返さず、直線状に延伸してもよい。この場合、入力光は、直線状の光導波路の一端から入力され、光導波路中で伝搬された後、他端から出力されることができる。

【0049】

また、ＲＦ部電極はＤＣ部電極よりも厚く形成すればよく、その電極形状は問わない。ＲＦ部電極の上部が金属キノコ上にオーバーハングしてもよいし、逆台形の電極としてもよい。逆に上部の小さな台形型でもよい。なかでも、断面を見たときに電極の上部の幅が大きい電極が好ましい。

【0050】

また、その電極はメッキで形成されることが好ましい。

【図1】

【図2】