特開 2023-51482 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

(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】P2023051482

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20230404BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021162200

(22)【出願日】2021-09-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度国立研究開発法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／高い環境性を有するキャリイアコンバータ技術の研究開発／５Ｇ時代に対応した大容量・低遅延・シームレスな光／ミリ波変換デバイスの開発と実証評価」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(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】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】本谷 将之

(72)【発明者】

【氏名】片岡 利夫

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA07

2K102DA04

2K102DB04

2K102DC04

2K102DD04

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA12

(57)【要約】

【課題】
周波数特性のディップ現象を抑制し、しかも、製造コストの増加も抑えた光導波路素子を提供すること。
【解決手段】
電気光学効果を有する基板１と、該基板に形成された光導波路２と、該基板１上に配置され、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極を有する光導波路素子において、該制御電極は、信号電極Ｓと接地電極とを有し、該光導波路の変調を行う変調作用部分に沿って該信号電極Ｓと該接地電極が配置され、該接地電極の該基板に対向する底面の形状は、該接地電極を該信号電極Ｓに近い第１接地電極Ｇ１と該信号電極Ｓから遠い第２接地電極Ｇ２とに分離するスリットＳＬが、該変調作用部分に対応する範囲に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該基板上に配置され、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極を有する光導波路素子において、
該制御電極は、信号電極と接地電極とを有し、
該光導波路の変調を行う変調作用部分に沿って該信号電極と該接地電極が配置され、
該接地電極の該基板に対向する底面の形状は、該接地電極を該信号電極に近い第１接地電極と該信号電極から遠い第２接地電極とに分離するスリットが、該変調作用部分に対応する範囲に形成されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項2】

請求項１に記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該スリットの幅は４０μｍ以上であることを特徴とする光導波路素子。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該第１接地電極の底面部分の幅は１００μｍ以下であることを特徴とする光導波路素子。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該スリットの幅（ＷＳＬ）と該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該第１接地電極の底面部分の幅（ＷＧ１）との比（ＷＳＬ／ＷＧ１）は、０．４以上であることを特徴とする光導波路素子。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、
該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における、該下側部分が該上側部分よりも該信号電極側に突出している幅は、該信号電極の幅の２０～７０％の範囲に設定されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、
該下側部分の高さは２～１０μｍであり、
該下側部分と該上側部分の全体の高さは２０～５０μｍであることを特徴とする光導波路素子。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極と該第２接地電極とは、該光導波路の該変調作用部分に対応する範囲以外で互いに電気的に接続されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載の光導波路素子において、該基板は２０μｍ以下の厚みであり、
該基板の裏面側には接着層を介して保持基板が配置されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかに記載の光導波路素子は、筐体内に収容され、該光導波路に光波を入力又は出力する光ファイバを備えることを特徴とする光変調デバイス。

【請求項10】

請求項９に記載の光変調デバイスにおいて、該光導波路素子の該信号電極に入力する変調信号を増幅する電子回路を該筐体の内部に有することを特徴とする光変調デバイス。

【請求項11】

請求項９は１０に記載の光変調デバイスと、該光変調デバイスに変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路とを有することを特徴とする光送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置に関し、特に、高周波特性のディップ現象を抑制した光導波路素子に関する。

【背景技術】

【0002】

光計測技術分野や光通信技術分野において、光変調器など、光導波路を形成した基板を用いた光導波路素子が多用されている。近年は、移動通信のトラフィック量の増大に対応するため、より高い周波数帯（例えば、３０～３００ＧＨｚ）で光変調器を使用することが求められている。

【0003】

図１は、従来の光導波路素子の一例を示す断面図である。図１では、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）などの電気光学効果を有する基板１に、Ｔｉなどを熱拡散して光導波路２を形成している。基板１上には、光導波路に電界を印加するための制御電極が形成され、具体的には、信号電極Ｓとこれを挟むように接地電極Ｇが形成されている。

【0004】

接地電極の下部は信号電極側に突出した形状をしている。これは、光導波路の近傍で信号電極と接地電極との間隔を狭くすることで、光導波路に加える電界を強くするためである。一方、電極上部は、信号電極と接地電極との間隔を広くすることで、光導波路を伝搬する光波と信号電極を伝搬するマイクロ波との速度整合を図ると共に、制御電極のインピーダンスを増加し、例えば入力インピーダンスの５０Ωに近づけるためである。

【0005】

また、図１では、基板１の厚みを薄くすることで、光導波路に掛かる電界効率を向上させている。薄板である基板１の機械的強度を補強するため、接着層３を介して、保持基板４が接合されている。

【0006】

図１のような光導波路素子の周波数特性を図２に示す。図２の横軸は光導波路素子に印加するマイクロ波の周波数であり、縦軸は、光導波路素子の透過特性（Ｓ２１）の損失（挿入損失）を示す。図２の周波数特性を見ると、高周波帯で波形が大きく窪む（下がる）、所謂、ディップ現象が発生している。

【0007】

これは、図１のように、制御電極が形成する電界（電気力線ＥＦ）が、基板１だけでなく、保持基板４を含む全体に広がっており、信号電極に印加した高周波のマイクロ波が、基板内の共振モード（基板モード）と結合することが原因となっている。

【0008】

特許文献１では、このようなディップ（リップル）現象を抑制するため、保持基板（補強基板）に低誘電率部を局所的に形成することが開示されている。特許文献１に示す方法では、保持基板４の製造工程が複雑化する上、製造コストが増加するという問題を生ずる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１９－１７４５８８号公報

【特許文献2】特開平５－１９６９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、周波数特性のディップ現象を抑制し、しかも、製造コストの増加も抑えた光導波路素子を提供することである。また、その光導波路素子を利用した光変調デバイス及び光送信装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明の光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置は、以下の技術的特徴を有する。
（１） 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該基板上に配置され、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極を有する光導波路素子において、該制御電極は、信号電極と接地電極とを有し、該光導波路の変調を行う変調作用部分に沿って該信号電極と該接地電極が配置され、該接地電極の該基板に対向する底面の形状は、該接地電極を該信号電極に近い第１接地電極と該信号電極から遠い第２接地電極とに分離するスリットが、該変調作用部分に対応する範囲に形成されていることを特徴とする。

【0012】

（２） 上記（１）に記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該スリットの幅は４０μｍ以上であることを特徴とする。

【0013】

（３） 上記（１）又は（２）に記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該第１接地電極の底面部分の幅は１００μｍ以下であることを特徴とする。

【0014】

（４） 上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光導波路素子において、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該スリットの幅（ＷＳＬ）と該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における該第１接地電極の底面部分の幅（ＷＧ１）との比（ＷＳＬ／ＷＧ１）は、０．４以上であることを特徴とする。

【0015】

（５） 上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における、該下側部分が該上側部分よりも該信号電極側に突出している幅は、該信号電極の幅の２０～７０％の範囲に設定されていることを特徴とする。

【0016】

（６） 上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、該下側部分の高さは２～１０μｍであり、該下側部分と該上側部分の全体の高さは２０～５０μｍであることを特徴とする。

【0017】

（７） 上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光導波路素子において、該第１接地電極と該第２接地電極とは、該光導波路の該変調作用部分に対応する範囲以外で互いに電気的に接続されていることを特徴とする。

【0018】

（８） 上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の光導波路素子において、該基板は２０μｍ以下の厚みであり、該基板の裏面側には接着層を介して保持基板が配置されていることを特徴とする。

【0019】

（９） 上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の光導波路素子は、筐体内に収容され、該光導波路に光波を入力又は出力する光ファイバを備えることを特徴とする光変調デバイスである。

【0020】

（１０） 上記（９）に記載の光変調デバイスにおいて、該光導波路素子の該信号電極に入力する変調信号を増幅する電子回路を該筐体の内部に有することを特徴とする。

【0021】

（１１） 上記（９）又は（１０）に記載の光変調デバイスと、該光変調デバイスに変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路とを有することを特徴とする光送信装置である。

【発明の効果】

【0022】

本発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該基板上に配置され、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極を有する光導波路素子において、該制御電極は、信号電極と接地電極とを有し、該光導波路の変調を行う変調作用部分に沿って該信号電極と該接地電極が配置され、該接地電極の該基板に対向する底面の形状は、該接地電極を該信号電極に近い第１接地電極と該信号電極から遠い第２接地電極とに分離するスリットが、該変調作用部分に対応する範囲に形成されるため、基板モードとの結合が抑制され、周波数特性のディップ現象を抑制した光導波路素子が提供できる。しかも、制御電極の形状を変更するだけであるため、製造コストの増加も抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来の光導波路素子の構造を説明する断面図である。

【図2】図１の光導波路素子に係る周波数特性を示すグラフである。

【図3】本発明の光導波路素子に係る実施例を説明する断面図である。

【図4】図３の光導波路素子に係る電気力線（電界分布）の様子を説明する図である。

【図5】本発明の光導波路素子に係る周波数特性を示すグラフである。

【図6】本発明の光導波路素子に係るシミュレーション・モデルを説明する図である。

【図7】図６の信号電極Ｓの近傍の拡大図である。

【図8】周波数特性を評価する方法を説明するグラフであり、（ａ）は、好適な周波数特性とそれを近似曲線（フィッティングカーブ）、（ｂ）は（ａ）の近似曲線と評価する対象の周波数特性、を各々示す。

【図9】本発明の光導波路素子に使用するスリットの幅と近似曲線（フィッティングカーブ）からのずれ量との関係を説明するグラフである。

【図10】本発明の光導波路素子に使用する第１接地電極の幅と近似曲線（フィッティングカーブ）からのずれ量との関係を説明するグラフである。

【図11】本発明の光導波路素子における変調作用部分とスリットとの配置関係を説明する図である。

【図12】本発明の光導波路素子に係る第１接地電極Ｇ１と第２接地電極Ｇ２との他の電気的接続の様子説明する図である。

【図13】本発明の光導波路素子において、複数のマッハツェンダー型光導波路を設ける場合の応用例を説明する図である。

【図14】本発明の光変調デバイス及び光送信装置を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の光導波路素子について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光導波路素子は、図３に示すように、電気光学効果を有する基板１と、該基板に形成された光導波路２と、該基板１上に配置され、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極を有する光導波路素子において、該制御電極は、信号電極Ｓと接地電極とを有し、該光導波路の変調を行う変調作用部分に沿って該信号電極Ｓと該接地電極が配置され、該接地電極の該基板に対向する底面の形状は、該接地電極を該信号電極Sに近い第１接地電極Ｇ１と該信号電極Ｓから遠い第２接地電極Ｇ２とに分離するスリットＳＬが、該変調作用部分に対応する範囲に形成されていることを特徴とする。

【0025】

本発明の光導波路素子に使用される基板１の材料としては、電気光学効果を有する強誘電体材料、具体的には、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）やタンタル酸リチウム（ＬＴ）、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）などの基板や、これらの材料による気相成長膜などが利用可能である。また、半導体材料や有機材料など種々の材料も光導波路素子の基板として利用可能である。

【0026】

光導波路を形成した基板１の厚さは、光導波路に掛かる電界効率を向上させるために、２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下又は２μｍ以下に設定される場合がある。このような場合には、基板１の機械的強度を補強するため、０．２～１ｍｍ厚の保持基板１１を、例えば、２０～８０μｍ程度の厚みの接着層（接着剤）を介して貼り合わせることや、保持基板と基板との直接接合が行われる。保持基板としては、ＬＮなどが利用可能である。

【0027】

基板１に光導波路を形成する方法としては、Ｔｉなどの高屈折率材料を基板に熱拡散する方法やプロトン交換法によって高屈折率型の光導波路を形成したり、基板のエッチングや光導波路の両側に溝を形成して、基板の光導波路に対応する部分を凸状としたリブ型光導波路を形成する方法などがある。

【0028】

本発明の光導波路素子の特徴は、図３に示すように、信号電極Ｓに対向する接地電極を、スリットを用いて第１接地電極Ｇ１と第２接地電極Ｇ２とに分離したことである。スリットの形状としては、図３に示すように、スリットＳＬが、接地電極を貫通しているものがある。

【0029】

本発明のように、接地電極を第１接地電極と第２接地電極とに分離することで、図４に示すように、信号電極Ｓと接地電極とが形成する電界（電気力線ＥＦ）が、第１接地電極の方に集中し、保持基板４を含む基板全体（基板１、接着層３、保持基板４を含むもの）の共振モードである基板モードと変調信号の周波数とが結合することが抑制される。

【0030】

図５は、図３の第１接地電極Ｇ１の幅を４８μｍ、スリット幅４１０μｍとした場合の本発明の周波数特性のシミュレーション結果と図１の従来構造の周波数特性（シミュレーション結果）とを重ね合わせて表示したグラフである。図５のグラフを見ると、本発明の光導波路素子の方が、効果的にディップ現象が抑制できているのが容易に理解される。

【0031】

本発明の光導波路素子に適した制御電極の形状を探るため、図６及び図７に示すモデルを設定し、シミュレーションを行った。
図６は、信号電極Ｓを挟むように第１接地電極Ｇ１を設け、第１接地電極Ｇ１の信号電極Ｓと反対側に第２接地電極Ｇ２を設けた。第１接地電極Ｇ１と第２接地電極Ｇ２との間にあるスリットＳＬの幅をＷＳＬとした。また、第１接地電極Ｇ１の幅とスリットＳＬの幅とを合計した幅（長さ）をＷとした。

【0032】

図７は、信号電極Ｓ及び第１接地電極Ｇ１の形状を規定する各種のパラメータを説明する図である。
各パラメータの定義は以下のとおりである。
・ＷＳ：信号電極の幅
・ＷＧ１：第１接地電極の幅
・Ｗ１：第１接地電極の下側部分で信号電極側に突出した部分（Ｇ１ｔ）の幅
・Ｈ１：第１接地電極の下側部分で信号電極側に突出した部分（Ｇ１ｔ）の高さ
・Ｈ２：第１接地電極の高さ
・ＧＰ１：信号電極と第１接地電極の突出した部分（Ｇ１ｔ）との間の距離（ギャップ）
・ＧＰ２：信号電極と第１接地電極の上側部分との間の距離（ギャップ）
・ＷＳＬ：スリットの幅
・Ｗ：ＷＧ１＋ＷＳＬ

【0033】

（スリットの幅について）
スリットＳＬの幅について、最適値を調べるため、次のシミュレーションを行った。
各パラメータを以下のように設定し、スリット幅ＷＳＬを０～８０μｍの範囲で変化させた。
・ＷＳ：３０μｍ
・ＷＧ１：４８μｍ
・Ｗ１：１８μｍ
・Ｈ１：４．５μｍ
・Ｈ２：４０μｍ
・ＧＰ１：２０μｍ
・ＧＰ２：３８μｍ
また、基板１の厚みを９μｍ、接着層３の厚みを５５μｍ、保持基板４の厚みを５００μｍに設定した。

【0034】

周波数特性を評価するため、図８に示すように、近似曲線（フィッティングカーブ）を用いて、ディップの大きさを計測した。具体的には、図８（ａ）は、ＷＳＬ＝８０μｍの周波数特性であり、このグラフから近似曲線を設定した。次に、図８（ｂ）に示すように、スリット幅ＷＳＬを変化させた場合の周波数特性に対して、図８（ａ）で求めた近似曲線を当て嵌め、当該近似曲線から周波数特性の最大のずれ量（δｍａｘ）を計測した。このずれ量（δｍａｘ）が多きい程、周波数特性の改善効果が低いという評価となる。

【0035】

図９は、スリット幅ＷＳＬに対するずれ量を示すグラフであり、スリット幅ＷＳＬが大きくなるに従い、ずれ量は減少傾向にある。具体的には、スリット幅ＷＳＬが２０μｍ以上になると、減少傾向が顕著になり、特に、スリット幅ＷＳＬが４０μｍ以上の場合は、ずれ量の変化も殆ど無く、効果が安定していることが分かる。これは、スリット幅が狭くなると、第１接地電極と第２接地電極とを分離する効果が薄れるためと想定される。
以上のことから、スリット幅ＷＳＬは２０μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上に設定することが好ましい。

【0036】

（第１接地電極の幅について）
次に、第１接地電極の幅ＷＧ１について、最適値を調べるため、以下の条件でシミュレーションを行った。第１接地電極の幅ＷＧ１は４８（３０＋１８）μｍ～４１８（４００＋１８）μｍの範囲で変化させた。
・ＷＳ：３０μｍ
・Ｗ１：１８μｍ
・Ｈ１：４．５μｍ
・Ｈ２：４０μｍ
・ＧＰ１：２０μｍ
・ＧＰ２：３８μｍ
・ＷＳＬ：８０μｍ
また、基板１の厚みを９μｍ、接着層３の厚みを５５μｍ、保持基板４の厚みを５００μｍに設定した。
さらに、得られた周波数特性の評価については、上述した近似曲線（フィッティングカーブ）を用いた評価と同様に行った。

【0037】

図１０は、第１接地電極の幅ＷＧ１に対するずれ量を示すグラフであり、第１接地電極の幅は、突出した部分Ｇ１ｔを除いた底面部分の幅（ＷＧ１－Ｗ１）の値を横軸に示している。
図１０を見ると、底面部分の幅（ＷＧ１－Ｗ１）が１５０μｍ（ＷＧ１＝１６８μｍ）の辺りからずれ量の減少傾向が始まり、特に、８０μｍ（ＷＧ１＝９８μｍ）以下の場合は、ずれ量がより効果的に低く抑えられており、周波数特性の改善効果が期待される。これは、電気力線の広がりを押え、電界を局所的に形成するには、第１接地電極の幅もより狭く設定することが好ましいためと想定される。
以上のことから、第１接地電極の幅（第１接地電極の底面部分の幅）ＷＧ１は、１７０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下に設定することが好ましい。

【0038】

以上では、スリット幅（ＷＳＬ）と第１接地電極の底面部分の幅（ＷＧ１）とを別々に検討したが、一般的に、スリット幅が第１接地電極の幅に対して大きくなるほど、第１接地電極に電界が集中し、スリット幅が第１接地電極の幅に対して小さくなるほど、第２接地電極にも電界が分布することとなる。このため、スリット幅（ＷＳＬ）と第１接地電極の底面部分の幅（ＷＧ１）との間には、一定の相関関係があり、上記シミュレーション結果を参考に、両者の比（ＷＳＬ／ＷＧ１）を計算すると、０．４以上でスリットの効果が発現しはじめ、０．８以上になるとその効果はより顕著になることが理解される。

【0039】

なお、特許文献２では、速度整合や低スイッチング電圧（低駆動電圧）、インピーダンス整合を目的として、アース電極（接地電極）の幅を熱電極（信号電極）の幅の３倍以下に設定することが開示されいる。しかしながら、特許文献２では、本発明の光導波路素子の課題であるディップ現象の抑制や、本発明の構成に必要な第２接地電極や第１接地電極と第２接地電極との間のスリットについても、全く言及されていない。

【0040】

また、ＬＮなどの基板は、切断時にクラックが発生し易い。特に、薄板のＬＮ基板を用いる場合には、この現象が顕著となる。クラック発生を防止するには、図１に示すように基板の表面全体に、また、基板の端まで電極を設置することが好ましい。本発明では、接地電極にスリットを設けることで、ディップ現象を抑制し、クラック発生の防止も実現している。

【0041】

（第１接地電極のその他の形状について）
図７に示すように、第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、該変調作用部分が延在する方向に垂直な方向における、該下側部分が該上側部分よりも該信号電極側に突出している部分Ｇ１ｔの幅Ｗ１は、該信号電極の幅ＷＳの２０～７０％の範囲に設定されていることが好ましい。

【0042】

また、図７に示すように、第１接地電極の形状は、下側部分が上側部分よりも該信号電極に近接したＬ字形状の多段構造を備え、該下側部分の高さＨ１は２～１０μｍであり、該下部分と該上側部分の全体の高さは２０～５０μｍであることが好ましい。

【0043】

図１１に示すように、光導波路がマッハツェンダー型光導波路である場合には、信号電極と２本の分岐導波路が互いに平行になる部分が「変調作用部分（ＦＰ）」となる。接地電極のスリットは、変調作用部分の全域に渡って形成されていることが好ましい。接地電極のスリットが変調作用部分の全域に渡って形成されることにより、基板モードとの結合が抑制され、周波数特性のディップ現象を抑制した光導波路素子が提供できる。

【0044】

接地電極は、上述したように、スリットによって第１接地電極と第２接地電極に分離されるが、両者は電気的な接続を行い、同じ電位に保持されることが好ましい。このため、図１１に示すように、第１接地電極と第２接地電極との電気的接続部分（図１１の点線の枠Ａ）を、光導波路の変調作用部分に対応する範囲ＦＰ以外に設けることも可能である。また、図１２に示すように、第１接地電極Ｇ１と第２接地電極Ｇ２とを、ワイヤーボンディング（ＷＢ）で電気的に接続することも可能である。ワイヤーボンディング以外にも、第１接地電極Ｇ１と第２接地電極Ｇ２を、少なくとも一部において互いに電気的に接続する種々の構成が利用可能である。

【0045】

基板内に光導波路を複数並べて配置する場合や、マッハツェンダー型光導波路を複数並べて配置する場合には、図１３に示すように、光導波路間（２２と２３の間）で接地電極（Ｇ３１，３２）が配置される場合がある。このような場合には、信号電極Ｓ１から見て接地電極Ｇ３１が第１接地電極であり、接地電極Ｇ３２が第２接地電極の役割を果たす。そしてスリットＳＬ３が設けられている。他方、信号電極Ｓ２から見ると、接地電極Ｇ３２が第１接地電極であり、接地電極Ｇ３１が第２接地電極の役割を果たす。このため、スリットＳＬの幅は４０μｍ以上が好ましく、各接地電極（Ｇ３１，Ｇ３２）の幅は、１００μｍ以下が好ましい。なお、図１３の他の符号については、Ｇ１１とＧ１２は第１接地電極であり、Ｇ２１とＧ２２は第２接地電極である。ＳＬ１とＳＬ２はスリットである。光導波路は２１～２４であり、例えば、２１と２２は、一つのマッハツェンダー型光導波路の分岐導波路を示し、２３と２４は他のマッハツェンダー型光導波路の分岐導波路を示している。

【0046】

図１４に示すように、本発明の光導波路素子ＯＥは、基板に光導波路ＯＷを伝搬する光波を変調する変調電極（制御電極。不図示）を設け、筐体ＣＳ内に収容される。さらに、光導波路ＯＷに光波を入出力（入力光Ｌｉｎ、出力光Ｌｏｕｔ）する光ファイバＦＢを設けることで、光変調デバイスＭＤを構成することができる。光ファイバは、図１４のように筐体ＣＳの外側に配置するだけでなく、筐体の側壁を貫通する貫通孔を介して筐体内に導入して配置固定することも可能である。符号ＰＣは偏波合成手段を示している。

【0047】

光変調デバイスＭＤに変調動作を行わせる変調信号Ｓ_０を出力する電子回路（デジタル信号プロセッサーＤＳＰ）を、光変調デバイスＭＤに接続することにより、光送信装置ＯＴＡを構成することが可能である。光導波路素子に印加する変調信号Ｓｉｎは増幅する必要があるため、ドライバ回路ＤＲＶが使用される。ドライバ回路ＤＲＶやデジタル信号プロセッサーＤＳＰは、筐体ＣＳの外部に配置することも可能であるが、筐体ＣＳ内に配置することも可能である。特に、ドライバ回路ＤＲＶを筐体内に配置することで、ドライバ回路からの変調信号の伝搬損失をより低減することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

以上説明したように、本発明によれば、周波数特性のディップ現象を抑制し、しかも、製造コストの増加も抑えた光導波路素子を提供することが可能となる。また、その光導波路素子を利用した光変調デバイス及び光送信装置を提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0049】

１ 基板
２ 光導波路
３ 接着層
４ 保持基板
ＳＬ スリット
Ｇ１ 第１接地電極
Ｇ２ 第２接地電極
ＯＥ 光導波路素子
ＭＤ 光変調デバイス
ＯＴＡ 光送信装置

【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】

【図14】