特開 2022-185695 光デバイス及び光通信装置

(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】P2022185695

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】光デバイス及び光通信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20221208BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021093469

(22)【出願日】2021-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牧野 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】土居 正治

(72)【発明者】

【氏名】吉田 寛彦

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA00

2K102DA04

2K102DB04

2K102DB08

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA12

2K102EA16

2K102EA21

(57)【要約】

【課題】変調効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。
【解決手段】光デバイスは、Ｘカットの基板と、基板上に形成された２本の折り返し構造の第１の光導波路及び第２の光導波路とを有する。更に、光デバイスは、基板上に配置され、第１の電界を発生する第１の信号電極と、基板上に配置され、第１の電界と逆相の前記第２の電界を発生する第２の信号電極とを有する。第１の光導波路は、第１の信号電極からの第１の電界が印加される往路側の第１の光導波路と、第２の信号電極からの第２の電界が印加される復路側の第１の光導波路とを有する。第２の光導波路は、第１の信号電極からの第１の電界が印加される往路側の第２の光導波路と、第２の信号電極からの第２の電界が印加される復路側の第２の光導波路とを有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘカットの基板と、
前記基板上に形成された２本の折り返し構造の第１の光導波路及び第２の光導波路と、
前記基板上に配置され、第１の電界を発生する第１の信号電極と、
前記基板上に配置され、前記第１の電界と逆相の第２の電界を発生する第２の信号電極と、を有し、
前記第１の光導波路は、
前記第１の信号電極からの前記第１の電界が印加される往路側の第１の光導波路と、
前記第２の信号電極からの前記第２の電界が印加される復路側の第１の光導波路と、を有し、
前記第２の光導波路は、
前記第１の信号電極からの前記第１の電界が印加される往路側の第２の光導波路と、
前記第２の信号電極からの前記第２の電界が印加される復路側の第２の光導波路と、を有することを特徴とする光デバイス。

【請求項2】

前記往路側の第１の光導波路に印加する前記第１の電界の方向と、前記復路側の第１の光導波路に印加する前記第２の電界の方向とが同一であると共に、
前記往路側の第２の光導波路に印加する前記第２の電界の方向と、前記復路側の第２の光導波路に印加する前記第１の電界の方向とが同一であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項3】

前記基板の結晶の方向と、前記往路側の第１の光導波路に印加する前記第１の電界の方向と、前記復路側の第１の光導波路に印加する前記第２の電界の方向とが同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。

【請求項4】

往路側の第１の接地電極及び復路側の第１の接地電極を有する、折り返し構造の第１の接地電極と、往路側の第２の接地電極及び復路側の第２の接地電極を有する、折り返し構造の第２の接地電極と、第３の接地電極とが前記基板上に並列に配置され、
往路側の第１の信号電極及び復路側の第１の信号電極を有する、折り返し構造の第１の信号電極と、往路側の第２の信号電極及び復路側の第２の信号電極を有する、折り返し構造の第２の信号電極とが前記基板上に並列に配置され、
前記往路側の第１の光導波路は、
前記往路側の第２の接地電極と前記往路側の第２の信号電極との間に配置され、
前記往路側の第２の光導波路は、
前記往路側の第２の信号電極と前記第３の接地電極との間に配置され、
前記復路側の第１の光導波路は、
前記復路側の第１の接地電極と前記復路側の第１の信号電極との間に配置され、
前記復路側の第２の光導波路は、
前記復路側の第１の信号電極と復路側の第２の接地電極との間に配置されることを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の光デバイス。

【請求項5】

往路側の第１の接地電極及び復路側の第１の接地電極を有する、折り返し構造の第１の接地電極と、第３の接地電極とが前記基板上に並列に配置され、
往路側の第１の信号電極及び復路側の第１の信号電極を有する、折り返し構造の第１の信号電極と、往路側の第２の信号電極及び復路側の第２の信号電極を有する、折り返し構造の第２の信号電極とが前記基板上に並列に配置され、
前記往路側の第１の光導波路は、
前記往路側の第１の信号電極と前記往路側の第２の信号電極との間に配置され、
前記往路側の第２の光導波路は、
前記往路側の第２の信号電極と前記第３の接地電極との間に配置され、
前記復路側の第１の光導波路は、
前記復路側の第１の接地電極と前記復路側の第１の信号電極との間に配置され、
前記復路側の第２の光導波路は、
前記復路側の第１の信号電極と前記復路側の第２の信号電極との間に配置されることを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の光デバイス。

【請求項6】

前記第１の光導波路は、
往路側の第１の光導波路と、復路側の第１の光導波路と、往路側の第１の光導波路と復路側の第１の光導波路との間を接続する中間の第１の光導波路とを有し、
前記第２の光導波路は、
往路側の第２の光導波路と、復路側の第２の光導波路と、往路側の第２の光導波路と復路側の第２の光導波路との間を接続する中間の第２の光導波路とを有し、
前記中間の第１の光導波路の光導波路長と前記中間の第２の光導波路の光導波路長とを調整して前記第１の光導波路の光導波路長と前記第２の光導波路の光導波路長とを同一にすることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の光デバイス。

【請求項7】

往路側の第４の接地電極及び復路側の第４の接地電極を有する、折り返し構造の第４の接地電極と、往路側の第５の接地電極及び復路側の第５の接地電極を有する、折り返し構造の第５の接地電極とが前記基板上に配置され、
２か所の折り返し構造の第１の信号電極と、２か所の折り返し構造の第２の信号電極とが前記基板上に並列に配置され、
前記第１の光導波路は、
第１の往路側の第１の光導波路と、第２の往路側の第１の光導波路と、前記第１の往路側の第１の光導波路と前記第２の往路側の第１の光導波路との間を接続する復路側の第１の光導波路とを有し、
前記第２の光導波路は、
第１の往路側の第２の光導波路と、第２の往路側の第２の光導波路と、前記第１の往路側の第２の光導波路と前記第２の往路側の第２の光導波路との間を接続する復路側の第２の光導波路とを有し、
前記第１の信号電極は、
第１の往路側の第１の信号電極と、第２の往路側の第１の信号電極と、前記第１の往路側の第１の信号電極と前記第２の往路側の第１の信号電極との間を接続する復路側の第１の信号電極とを有し、
前記第２の信号電極は、
第１の往路側の第２の信号電極と、第２の往路側の第２の信号電極と、前記第１の往路側の第２の信号電極と前記第２の往路側の第２の信号電極との間を接続する復路側の第２の信号電極とを有し、
前記第１の往路側の第１の光導波路は、
前記第１の往路側の第１の信号電極と前記第１の往路側の第２の信号電極との間に配置され、
前記第１の往路側の第２の光導波路は、
前記第１の往路側の第２の信号電極と前記往路側の第５の接地電極との間に配置され、
前記復路側の第１の光導波路は、
前記復路側の第４の接地電極と前記復路側の第１の信号電極との間に配置され、
前記復路側の第２の光導波路は、
前記復路側の第１の信号電極と前記復路側の第２の信号電極との間に配置され、
前記第２の往路側の第１の光導波路は、
前記第２の往路側の第１の信号電極と前記第２の往路側の第２の信号電極との間に配置され、
前記第２の往路側の第２の光導波路は、
前記第２の往路側の第２の信号電極と前記復路側の第５の接地電極との間に配置され、
前記復路側の第１の光導波路の光導波路長は、
前記第１の往路側の第１の光導波路の光導波路長又は前記第２の往路側の第１の光導波路の光導波路長に比較して長くすると共に、
前記復路側の第２の光導波路の光導波路長は、
前記第１の往路側の第２の光導波路の光導波路長又は前記第２の往路側の第２の光導波路の光導波路長に比較して長くすることを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の光デバイス。

【請求項8】

電気信号に対する信号処理を実行するプロセッサと、
光を発生させる光源と、
前記プロセッサから出力される電気信号を用いて、前記光源から発生する光を変調する光デバイスとを有し、
前記光デバイスは、
Ｘカットの基板と、
前記基板上に形成された２本の折り返し構造の第１の光導波路及び第２の光導波路と、
前記基板上に配置され、第１の電界を発生する第１の信号電極と、
前記基板上に配置され、前記第１の電界と逆相の第２の電界を発生する第２の信号電極と、を有し、
前記第１の光導波路は、
前記第１の信号電極からの前記第１の電界が印加される往路側の第１の光導波路と、
前記第２の信号電極からの前記第２の電界が印加される復路側の第１の光導波路と、を有し、
前記第２の光導波路は、
前記第１の信号電極からの前記第１の電界が印加される往路側の第２の光導波路と、
前記第２の信号電極からの前記第２の電界が印加される復路側の第２の光導波路と、を有することを特徴とする光通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光デバイス及び光通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、光変調器のような光デバイスは、表面の光導波路上に信号電極が配置され、信号電極に電圧が印加されると、光変調器の表面に対して垂直方向の電界が光導波路内に発生する。この電界によって光導波路の屈折率が変化するため、光導波路を伝搬する光の位相が変化し、光を変調することが可能となる。すなわち、光変調器の光導波路は、例えば、マッハツェンダ干渉計を構成し、平行に配置された複数の光導波路間の光の位相差により、例えば、ＸＹ偏波多重されるＩＱ信号を出力することができる。

【0003】

図１０は、光変調器１００の構成の一例を示す平面模式図、図１１は、図１０に示すＣ－Ｃ線断面部位の一例を示す略断面図である。図１０及び図１１に示す光変調器１００は、基板１０１と、基板１０１上に積層された中間層１０２と、中間層１０２上に積層されたＬＮ（LiNbO₃）材料の薄膜ＬＮ基板１０３とを有する。更に、光変調器１００は、薄膜ＬＮ基板１０３で形成された２本の第１１の光導波路１０４Ａ及び第１２の光導波路１０４Ｂと、薄膜ＬＮ基板１０３上に形成された一対の第１１の接地電極１０５Ａ及び第１２の接地電極１０５Ｂとを有する。更に、光変調器１００は、一対の第１１の接地電極１０５Ａ及び第１２の接地電極１０５Ｂに挟まれるように配置され、薄膜ＬＮ基板１０３上に形成された第１１の信号電極１０６とを有する。

【0004】

基板１０１は、例えば、Ｓｉ又はＬＮ等の材料の基板である。中間層１０２は、ＬＮよりも光屈折率の低い、例えば、ＳｉＯ_２の層である。薄膜ＬＮ基板１０３は、光の閉じ込めが強く小型化が有利となる薄膜基板である。

【0005】

第１１の光導波路１０４Ａ及び第１２の光導波路１０４Ｂは、薄膜ＬＮ基板１０３で形成されるため、例えば、挿入損失や伝送特性の面で優れている。薄膜ＬＮ基板１０３は、Ｘカット基板であるため、構造対称性によりチャープフリー動作が可能であり、長距離伝送に適している。

【0006】

第１１の光導波路１０４Ａは、第１１の接地電極１０５Ａと第１１の信号電極１０６との間に配置される。更に、第１２の光導波路１０４Ｂは、第１２の接地電極１０５Ｂと第１１の信号電極１０６との間に配置される。

【0007】

薄膜ＬＮ基板１０３の結晶方向は、進行方向（Ｙ方向）と直交する幅方向（Ｚ方向）である。第１１の光導波路１０４Ａは、第１１の接地電極１０５Ａから第１１の信号電極１０６への電界方向ａ１１の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、第１２の光導波路１０４Ｂは、第１２の接地電極１０５Ｂから第１１の信号電極１０６への電界方向ｂ１１の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0008】

光変調器１００の変調効率は、電界を印加する第１１の光導波路１０４Ａ及び第１２の光導波路１０４Ｂ等の相互作用部の長さの影響が大きく、変調効率を維持したまま、小型化を図るためには相互作用部を折り返す構造が求められている。

【0009】

図１２は、折り返し構造の光変調器１００Ａの構成の一例を示す平面模式図、図１３は、図１２に示すＤ－Ｄ線断面部位の一例を示す略断面図である。尚、図１０及び図１１に示す光変調器１００と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１２に示す光変調器１００Ａは、第１１の光導波路１０４Ａ、第１２の光導波路１０４Ｂ、第１１の接地電極１０５Ａ、第１２の接地電極１０５Ｂ及び第１１の信号電極１０６を折り返す折り返し構造である。光変調器１００Ａは、往路の相互作用部１１０Ａと、復路の相互作用部１１０Ｂとを有する。

【0010】

第１１の光導波路１０４Ａは、往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１と、復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２とを有する。第１２の光導波路１０４Ｂは、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１と、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２とを有する。第１１の接地電極１０５Ａは、往路側の第１１の接地電極１０５Ａ１と、復路側の第１１の接地電極１０５Ａ２とを有する。第１２の接地電極１０５Ｂは、往路側の第１２の接地電極１０５Ｂ１と、復路側の第１２の接地電極１０５Ｂ２とを有する。

【0011】

往路の相互作用部１１０Ａは、往路側の第１１の接地電極１０５Ａ１と、往路側の第１１の信号電極１０６Ａ１と、往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１と、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１と、往路側の第１２の接地電極１０５Ｂ１とを有する。往路側の第１１の接地電極１０５Ａ１と往路側の第１１の信号電極１０６Ａ１との間に往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１を配置する。往路側の第１２の接地電極１０５Ｂ１と往路側の第１１の信号電極１０６Ａ１との間に往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１を配置する。

【0012】

薄膜ＬＮ基板１０３の結晶方向は、進行方向（Ｙ方向）と直交する幅方向（Ｚ方向）である。往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１は、往路側の第１１の接地電極１０５Ａ１から往路側の第１１の信号電極１０６Ａ１への電界方向ａ１０１の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１は、往路側の第１２の接地電極１０５Ｂ１から往路側の第１１の信号電極１０６Ａ１への電界方向ｂ１０１の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0013】

復路の相互作用部１１０Ｂは、復路側の第１１の接地電極１０５Ａ２と、復路側の第１１の信号電極１０６Ａ２と、復路側の第１２の接地電極１０５Ｂ２と、復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２と、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２とを有する。復路側の第１１の接地電極１０５Ａ２と復路側の第１１の信号電極１０６Ａ２との間に復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２を配置する。復路側の第１２の接地電極１０５Ｂ２と復路側の第１１の信号電極１０６Ａ２との間に復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２を配置する。

【0014】

復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２は、復路側の第１１の接地電極１０５Ａ２から復路側の第１１の信号電極１０６Ａ２への電界方向ａ１０２の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２は、復路側の第１２の接地電極１０５Ｂ２から復路側の第１１の信号電極１０６Ａ２への電界方向ｂ１０２の電界に応じて光屈折率が変化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】国際公開第２００７／０５８３６６号公報

【特許文献2】米国特許第７２１２３２６号明細書

【特許文献3】特開２００５－２２１８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

しかしながら、折り返し構造の光変調器１００Ａでは、復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２の電界方向ａ１０２がＬＮ結晶の結晶方向（Ｚ方向）と同一であるのに対し、往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１の電界方向ａ１０１がＬＮ結晶の結晶方向（Ｚ方向）と異なる。そして、往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１の電界方向ａ１０１は、復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２の電界方向ａ１０２と反対方向である。従って、往路側の第１１の光導波路１０４Ａ１の電界方向ａ１０１の電界は、復路側の第１１の光導波路１０４Ａ２の電界方向ａ１０２の電界に打ち消されるため、変調効率が低下してしまう。

【0017】

同様に、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１の電界方向ｂ１０１がＬＮ結晶の結晶方向（Ｚ方向）と同一であるのに対し、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２の電界方向ｂ１０２がＬＮ結晶の結晶方向（Ｚ方向）と異なる。更に、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１の電界方向ｂ１０１は、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２の電界方向ｂ１０２と反対方向である。従って、往路側の第１２の光導波路１０４Ｂ１の電界方向ｂ１０１の電界は、復路側の第１２の光導波路１０４Ｂ２の電界方向ｂ１０２の電界に打ち消されるため、変調効率が低下してしまう。

【0018】

１本の信号電極によるシングルエンド駆動のＸカットのＬＮ変調器である光変調器１００Ａでは、往路と復路とで伝搬方向（Ｙ方向）に対して結晶軸が反転することになる。その結果、逆方向の位相変化が生じ、往路の位相変化が復路の位相変化で打ち消されて変調効率が低下してしまう。

【0019】

また、往路と復路とで進行方向に対する光導波路の左右の位置関係を入れ替える方法も考えられるが、光導波路を入れ替えるための交差導波路や外部ミラーによる反射構造は光信号の反射や減衰等を引き起こす。

【0020】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、変調効率の向上を図る光デバイス等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本願が開示する光デバイスは、１つの態様において、Ｘカットの基板と、基板上に形成された２本の折り返し構造の第１の光導波路及び第２の光導波路とを有する。更に、光デバイスは、基板上に配置され、第１の電界を発生する第１の信号電極と、基板上に配置され、第１の電界と逆相の第２の電界を発生する第２の信号電極とを有する。第１の光導波路は、第１の信号電極からの第１の電界が印加される往路側の第１の光導波路と、第２の信号電極からの第２の電界が印加される復路側の第１の光導波路とを有する。第２の光導波路は、第１の信号電極からの第１の電界が印加される往路側の第２の光導波路と、第２の信号電極からの第２の電界が印加される復路側の第２の光導波路とを有する。

【発明の効果】

【0022】

本願が開示する光デバイス等の１つの態様によれば、変調効率の向上を図る。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本実施例の光通信装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施例１の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図3】図３は、図２に示すＡ－Ａ線断面部位の一例を示す略断面図である。

【図4】図４は、実施例２の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図5】図５は、図４に示すＢ－Ｂ線断面部位の一例を示す略断面図である。

【図6】図６は、実施例３の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図7】図７は、実施例４の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図8】図８は、実施例５の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図9】図９は、実施例６の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図10】図１０は、光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図11】図１１は、図１０に示すＣ－Ｃ線断面部位の一例を示す略断面図である。

【図12】図１２は、折り返し構造の光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図13】図１３は、図１２に示すＤ－Ｄ線断面部位の一例を示す略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本願が開示する光デバイス等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【実施例0025】

図１は、本実施例の光通信装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す光通信装置１は、出力側の光ファイバ２Ａ（２）及び入力側の光ファイバ２Ｂ（２）と接続する。光通信装置１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、光源４と、光変調器５と、光受信器６とを有する。ＤＳＰ３は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ３は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、送信データを含む電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調器５に出力する。また、ＤＳＰ３は、受信データを含む電気信号を光受信器６から取得し、取得した電気信号の復号等の処理を実行して受信データを得る。

【0026】

光源４は、例えば、レーザダイオード等であって、所定の波長の光を発生させて光変調器５及び光受信器６へ供給する。光変調器５は、ＤＳＰ３から出力される電気信号によって、光源４から供給される光を変調し、得られた光送信信号を光ファイバ２Ａに出力する光デバイスである。光変調器５は、例えば、ＬＮ（Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム）の光導波路とコプレーナ（ＣＰＷ：Coplanar Waveguide）構造の信号電極とを備えるＬＮ光変調器等の光デバイスである。

【0027】

光受信器６は、光ファイバ２Ｂから光信号を受信し、光源４から供給される光を用いて受信光信号を復調する。そして、光受信器６は、復調した受信光信号を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＤＳＰ３に出力する。

【0028】

図２は、実施例１の光変調器５の構成の一例を示す平面模式図、図３は、図２に示すＡ－Ａ線断面部位の一例を示す略断面図である。図２及び図３に示す光変調器５は、基板１１と、基板１１上に積層された中間層１２と、中間層１２上に積層されたＬＮ（LiNbO₃）材料の薄膜ＬＮ基板１３とを有する。更に、光変調器５は、薄膜ＬＮ基板１３で形成された２本の折り返し構造の第１の光導波路１４Ａ及び第２の光導波路１４Ｂと、薄膜ＬＮ基板１３上に形成された第１の接地電極１５Ａ、第２の接地電極１５Ｂ及び第３の接地電極１５Ｃとを有する。更に、光変調器５は、薄膜ＬＮ基板１０３上に形成された第１の信号電極１６Ａ及び第２の信号電極１６Ｂを有する。

【0029】

基板１１は、例えば、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）、ＴｉＯ₂（二酸化チタン）、Ｓｉ又はＬＮ等の材料の基板である。中間層１２は、ＬＮよりも光屈折率の低い、例えば、ＳｉＯ_２又はＴｉＯ₂の層である。薄膜ＬＮ基板１３は、ＬＮ結晶の薄膜を用いた基板であって、所定箇所を上方へ突起する凸形状の第１の光導波路１４Ａ及び第２の光導波路１４Ｂが形成される。ＬＮ材料であるため、光の閉じ込めが強く小型化が有利となる。薄膜ＬＮ基板１３は、Ｘカット基板である。

【0030】

第１の光導波路１４Ａ及び第２の光導波路１４Ｂは、薄膜ＬＮ基板１３で形成され、その材料は、ＬＮであるため、例えば、挿入損失や伝送特性の面で優れている。光変調器５は、構造対称性によりチャープフリー動作が可能であり、長距離伝送に適している。第１の信号電極１６Ａ及び第２の信号電極１６Ｂは、例えば、金や銅等の金属材料の電極である。第１の接地電極１５Ａ、第２の接地電極１５Ｂ及び第３の接地電極１５Ｃは、例えば、アルミニウム等の金属材料の電極である。

【0031】

第１の信号電極１６Ａは、薄膜ＬＮ基板１３上に配置され、第１の光導波路１４Ａ又は第２の光導波路１４Ｂに印加する第１の電界を発生する。第２の信号電極１６Ｂは、薄膜ＬＮ基板１３上に配置され、第１の光導波路１４Ａ又は第２の光導波路１４Ｂに印加する第２の電界を発生する。第２の電界は、第１の電界の電界方向と逆相の電界方向の電界である。

【0032】

光変調器５は、第１の光導波路１４Ａ、第２の光導波路１４Ｂ、第１の接地電極１５Ａ、第２の接地電極１５Ｂ、第１の信号電極１６Ａ及び第２の信号電極１６Ｂを往路と復路に折り返す折り返し構造を有する。光変調器５は、往路の第１の相互作用部２０Ａと、復路の第２の相互作用部２０Ｂと、往路の第１の相互作用部２０Ａと復路の第２の相互作用部２０Ｂとの間を接続する中間部２０Ｃとを有する。

【0033】

折り返し構造の第１の光導波路１４Ａは、往路側の第１の光導波路１４Ａ１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２と、往路側の第１の光導波路１４Ａ１と復路側の第１の光導波路１４Ａ２との間を接続する中間側の第１の光導波路１４Ａ３とを有する。折り返し構造の第２の光導波路１４Ｂは、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２と、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１と復路側の第２の光導波路１４Ｂ２との間を接続する中間側の第２の光導波路１４Ｂ３とを有する。

【0034】

折り返し構造の第１の接地電極１５Ａは、往路側の第１の接地電極１５Ａ１と、復路側の第１の接地電極１５Ａ２と、往路側の第１の接地電極１５Ａ１と復路側の第１の接地電極１５Ａ２との間を接続する中間側の第１の接地電極１５Ａ３とを有する。折り返し構造の第２の接地電極１５Ｂは、往路側の第２の接地電極１５Ｂ１と、復路側の第２の接地電極１５Ｂ２と、往路側の第２の接地電極１５Ｂ１と復路側の第２の接地電極１５Ｂ２との間を接続する中間側の第２の接地電極１５Ｂ３とを有する。

【0035】

折り返し構造の第１の信号電極１６Ａは、往路側の第１の信号電極１６Ａ１と、復路側の第１の信号電極１６Ａ２と、往路側の第１の信号電極１６Ａ１と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間を接続する中間側の第１の信号電極１６Ａ３とを有する。折り返し構造の第２の信号電極１６Ｂは、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１と、復路側の第２の信号電極１６Ｂ２と、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１と復路側の第２の信号電極１６Ｂ２との間を接続する中間側の第２の信号電極１６Ｂ３とを有する。

【0036】

往路の第１の相互作用部２０Ａは、往路側の第１の接地電極１５Ａ１と、往路側の第１の光導波路１４Ａ１と、往路側の第１の信号電極１６Ａ１と、往路側の第２の接地電極１５Ｂ１と、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。往路側の第２の接地電極１５Ｂ１と往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第１の光導波路１４Ａ１を配置する。第３の接地電極１５Ｃと往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第２の光導波路１４Ｂ１を配置する。

【0037】

薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向は、進行方向（Ｙ方向）と直交する幅方向（Ｚ方向）である。往路側の第１の光導波路１４Ａ１は、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１から往路側の第２の接地電極１５Ｂ１へ向かう電界方向ａ１１の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１は、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１から第３の接地電極１５Ｃへ向かう電界方向ｂ１１の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0038】

中間部２０Ｃは、中間側の第１の接地電極１５Ａ３と、中間側の第１の信号電極１６Ａ３と、中間側の第２の接地電極１５Ｂ３と、中間側の第１の光導波路１４Ａ３と、中間側の第２の光導波路１４Ｂ３とを有する。更に、中間部２０Ｃは、中間側の第２の信号電極１６Ｂ３と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。

【0039】

復路の第２の相互作用部２０Ｂは、復路側の第１の接地電極１５Ａ２と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２と、復路側の第１の信号電極１６Ａ２と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２と、復路側の第２の接地電極１５Ｂ２とを有する。更に、復路の第２の相互作用部２０Ｂは、復路側の第２の信号電極１６Ｂ２と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。復路側の第１の接地電極１５Ａ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第１の光導波路１４Ａ２を配置する。復路側の第２の接地電極１５Ｂ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第２の光導波路１４Ｂ２を配置する。

【0040】

復路側の第１の光導波路１４Ａ２は、復路側の第１の接地電極１５Ａ２から復路側の第１の信号電極１６Ａ２へ印加する電界方向ａ１２の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２は、復路側の第２の接地電極１５Ｂ２から復路側の第１の信号電極１６Ａ２へ印加する電界方向ｂ１２の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0041】

つまり、第１の光導波路１４Ａは、往路側の第１の光導波路１４Ａ１に印加する電界の電界方向ａ１１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２に印加する電界の電界方向ａ１２とが薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向と同一となる。また、第２の光導波路１４Ｂは、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１に印加する電界の電界方向ｂ１１と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２に印加する電界の電界方向ｂ１２とが薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向と同一となる。

【0042】

実施例１の光変調器５は、往路側の第２の接地電極１５Ｂ１と往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第１の光導波路１４Ａ１を配置し、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１と第３の接地電極１５Ｃとの間に往路側の第２の光導波路１４Ｂ１を配置する。光変調器５は、復路側の第１の接地電極１５Ａ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第１の光導波路１４Ａ２を配置し、復路側の第１の信号電極１６Ａ２と復路側の第２の接地電極１５Ｂ２との間に復路側の第２の光導波路１４Ｂ２を配置する。その結果、第１の光導波路１４Ａは、往路側の第１の光導波路１４Ａ１に印加する電界の電界方向ａ１１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２に印加する電界の電界方向ａ１２と同一となるため、変調効率が高くなる。同様に、第２の光導波路１４Ｂは、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１に印加する電界の電界方向ｂ１１と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２に印加する電界の電界方向ｂ１２とが同一となるため、変調効率が高くなる。

【0043】

更に、Ｘカット基板の結晶の方向は、往路側の第１の光導波路１４Ａ１に印加する第１の電界の方向ａ１１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２に印加する第２の電界の方向とａ１２が同一である。その結果、信号電極からそれぞれの光導波路に印可される電界の向きがＬＮ結晶Ｚ軸に対して折り返しの往路と復路とで同じ方向となるため、変調効率を維持したまま相互作用部の長さを短くすることで装置の小型化を図ることができる。しかも、光導波路の交差や外部ミラーによる反射構造を必要とせず、折り返し部での光信号の反射や減衰等を抑制できる。

【0044】

往路ではＬＮ結晶Ｚ軸方向に対して第１の光導波路１４Ａが＋Ｚ側、第２の光導波路１４Ｂが－Ｚ側にあり、復路では、第１の光導波路１４Ａが－Ｚ側、第２の光導波路１４Ｂが＋Ｚ側となる。従って、ＬＮ結晶Ｚ軸方向及び単一の信号電極から接地電極の方向へ印加される電界の向きは往路と復路とで入れ変わらない。その結果、信号電極からそれぞれの光導波路に印可される電界の向きがＬＮ結晶Ｚ軸に対して往路と復路とで同じ方向となるため、変調効率を維持したまま相互作用部の長さを短縮化できる。

【実施例0045】

図４は、実施例２の光変調器５Ａの構成の一例を示す平面模式図、図５は、図４に示すＢ－Ｂ線断面部位の一例を示す略断面図である。尚、実施例１の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

【0046】

図４及び図５に示す光変調器５Ａは、基板１１と、中間層１２と、薄膜ＬＮ基板１３と、２本の第１の光導波路１４Ａ及び第２の光導波路１４Ｂとを有する。更に、光変調器５Ａは、薄膜ＬＮ基板１３上に形成された第１の接地電極１５Ａ及び第３の接地電極１５Ｃと、薄膜ＬＮ基板１０３上に形成された第１の信号電極１６Ａ及び第２の信号電極１６Ｂとを有する。尚、実施例１の光変調器５と実施例２の光変調器５Ａとが異なるところは、第１の信号電極１６Ａと第２の信号電極１６Ｂとの間に第２の接地電極１５Ｂがない点である。

【0047】

光変調器５Ａは、往路の第１の相互作用部２０Ａ１と、復路の第２の相互作用部２０Ｂ１と、往路の第１の相互作用部２０Ａ１と復路の第２の相互作用部２０Ｂ１との間を接続する中間部２０Ｃ１とを有する。往路の第１の相互作用部２０Ａ１は、往路側の第１の接地電極１５Ａ１と、往路側の第１の信号電極１６Ａ１と、往路側の第１の光導波路１４Ａ１と、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１と、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。往路側の第１の信号電極１６Ａ１と往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第１の光導波路１４Ａ１を配置する。第３の接地電極１５Ｃと往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第２の光導波路１４Ｂ１を配置する。

【0048】

薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向は、進行方向（Ｙ方向）と直交する幅方向（Ｚ方向）である。往路側の第１の光導波路１４Ａ１は、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１から往路側の第１の信号電極１６Ａ１へ向かう電界方向ａ２１の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１は、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１から第３の接地電極１５Ｃへ向かう電界方向ｂ２１の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0049】

中間部２０Ｃ１は、中間側の第１の接地電極１５Ａ３と、中間側の第１の信号電極１６Ａ３と、中間側の第１の光導波路１４Ａ３と、中間側の第２の光導波路１４Ｂ３と、中間側の第２の信号電極１６Ｂ３と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。

【0050】

復路の第２の相互作用部２０Ｂ１は、復路側の第１の接地電極１５Ａ２と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２と、復路側の第１の信号電極１６Ａ２と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２と、復路側の第２の信号電極１６Ｂ２と、第３の接地電極１５Ｃとを有する。復路側の第１の接地電極１５Ａ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第１の光導波路１４Ａ２を配置する。復路側の第２の信号電極１６Ｂ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第２の光導波路１４Ｂ２を配置する。

【0051】

復路側の第１の光導波路１４Ａ２は、復路側の第１の信号電極１６Ａ２から復路側の第１の接地電極１５Ａ２へ向かう電界方向ａ２２の電界に応じて光屈折率が変化する。更に、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２は、復路側の第２の信号電極１６Ｂ２から復路側の第１の信号電極１６Ａ２へ向かう電界方向ｂ２２の電界に応じて光屈折率が変化する。

【0052】

つまり、第１の光導波路１４Ａは、往路側の第１の光導波路１４Ａ１に印加する電界の電界方向ａ２１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２に印加する電界の電界方向ａ２２とが薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向と同一となる。また、第２の光導波路１４Ｂは、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１に印加する電界の電界方向ｂ２１と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２に印加する電界の電界方向ｂ２２とが薄膜ＬＮ基板１３の結晶方向と同一となる。

【0053】

実施例２の光変調器５Ａは、往路側の第１の信号電極１６Ａ１と往路側の第２の信号電極１６Ｂ１との間に往路側の第１の光導波路１４Ａ１を配置し、往路側の第２の信号電極１６Ｂ１と第３の接地電極１５Ｃとの間に往路側の第２の光導波路１４Ｂ１を配置する。光変調器５Ａは、復路側の第１の接地電極１５Ａ２と復路側の第１の信号電極１６Ａ２との間に復路側の第１の光導波路１４Ａ２を配置し、復路側の第１の信号電極１６Ａ２と復路側の第２の信号電極１６Ｂ２との間に復路側の第２の光導波路１４Ｂ２を配置する。その結果、第１の光導波路１４Ａは、往路側の第１の光導波路１４Ａ１に印加する電界の電界方向ａ２１と、復路側の第１の光導波路１４Ａ２に印加する電界の電界方向ａ２２と同一となるため、変調効率が高くなる。同様に、第２の光導波路１４Ｂは、往路側の第２の光導波路１４Ｂ１に印加する電界の電界方向ｂ２１と、復路側の第２の光導波路１４Ｂ２に印加する電界の電界方向ｂ２２とが同一となるため、変調効率が高くなる。しかも、第１の光導波路１４Ａと第２の光導波路１４Ｂとの間に第２の接地電極１５Ｂが配置されていないため、Ｚ軸方向の幅を小さくして小型化を図ることができる。