特許 7476343 電気光学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】電気光学デバイス

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20240422BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20240422BHJP

   G02B 6/125 20060101ALI20240422BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

G02B6/12 363

G02B6/12 371

G02B6/125 301

G02B6/122

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022558521

(86)(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-15

(86)【国際出願番号】 JP2021013931

(87)【国際公開番号】W WO2021201130

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-27

(31)【優先権主張番号】202010241133.3

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(74)【代理人】

【識別番号】100127177

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 貴子

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 健司

(72)【発明者】

【氏名】田家 裕

【審査官】林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１５９６９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第００７３８９０７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００２８３３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－００６３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０４８４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２４２３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２３－５１１８６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－１／３３５

Ｇ０２Ｂ ６／１２－６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上の所定の領域に設けられており、ニオブ酸リチウムから形成される光導波路膜であって、少なくとも互いに隣り合う第１及び第２の光導波路膜を有する光導波路膜と、
前記光導波路膜に隣接して形成されるバッファ層であって、酸化ケイ素から形成されるバッファ層と、
前記光導波路膜に電界を印加する電極と、
前記基板上に形成された未透光の光導波路膜であって、平面視で前記光導波路膜と重ならないように前記基板上の前記所定の領域以外の領域に設けられる未透光の光導波路膜と、を備え、
前記未透光の光導波路膜は、少なくとも前記第１の光導波路膜と前記第２の光導波路膜との間に介在する
ことを特徴とする電気光学デバイス。

【請求項2】

前記光導波路膜は直線部を有し、その直線部の近傍に、前記未透光の光導波路膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気光学デバイス。

【請求項3】

前記未透光の光導波路膜を複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学デバイス。

【請求項4】

前記未透光の光導波路膜は前記直線部に沿って設けられることを特徴とする請求項２に記載の電気光学デバイス。

【請求項5】

前記未透光の光導波路膜と前記光導波路膜との膜厚は略同一であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の電気光学デバイス。

【請求項6】

前記未透光の光導波路膜を複数備え、
複数の前記未透光の光導波路膜は、平面視で前記光導波路膜の幅方向において、複数の前記未透光の光導波路膜の間に前記光導波路膜を介在させるように設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電気光学デバイス。

【請求項7】

光の伝送方向に垂直する断面において、前記基板上に設けられた前記未透光の光導波路膜は、バッファ層に囲まれていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の電気光学デバイス。

【請求項8】

前記第１及び第２の光導波路膜はマッハツェンダー光導波路であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の電気光学デバイス。

【請求項9】

前記未透光の光導波路膜を複数備え、
前記未透光の光導波路膜は、少なくとも前記光導波路膜と前記基板の端部との間に形成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電気光学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001] 本発明は、光通信及び光学計測分野において用いられる電気光学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

[0002] インターネット利用の普及に伴い、通信トラフィックは著しく増大しており、光ファイバ通信は極めて重要になりつつある。光ファイバ通信は、電気信号を光信号に変換し、光ファイバを通して光信号を伝送する技術であり、広い帯域幅、低い損失、及びノイズへの耐性を有する。

【0003】

[0003] 電気信号を光信号に変換するための方法として、半導体レーザを用いる直接変調システム、及び光変調器を用いる外部変調方法が知られている。直接変調は光変調器を必要とせず、それゆえ、低コストであるが、高速変調の点で限界を有し、それゆえ、高速及び長距離の用途では外部変調方法が用いられる。

【0004】

[0004] 特許文献１は、ニオブ酸リチウム膜を用いたマッハツェンダー光変調器を開示している。ニオブ酸リチウム膜（ＬＮ膜）を用いた光変調器は、ニオブ酸リチウム単結晶基板を用いた光変調器と比べて、サイズ及び駆動電圧の大幅な低減を達成する。図５は、特許文献１において説明される従来の光変調器４００の断面構造を示す。ニオブ酸リチウム膜の光導波路２２ａ及び２２ｂの対がサファイア基板２１上に形成されており、信号電極２４ａ及び接地電極２４ｂがバッファ層２３を通じて光導波路２２ａ及び２２ｂの上にそれぞれ配設されている。光変調器４００は、１つの信号電極２４ａを有する、いわゆるシングルドライブ型のものであり、信号電極２４ａ及び接地電極２４ｂは対称構造を有し、これにより、光導波路２２ａ及び２２ｂに印加される電界は大きさが同じであり、極性が反対である。

【0005】

[0005] ＬＮ膜を用いた光導波路では、光の閉じ込めが、駆動電圧を低減するために非常に重要である。したがって、ＬＮ膜の品質及びＬＮ膜のマイクロクラックに注意を払わなければならない。

【0006】

[0006] 例えば、低い屈折率を有する酸化ケイ素が、光導波路としてのＬＮ膜に隣接したバッファ層として形成されるため、ＬＮ膜の熱膨張係数と酸化ケイ素の熱膨張係数との差によって生じる応力の影響が光導波路膜にクラックを生じさせ、これにより、光伝送損失を生じさせ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００６－１９５３８３号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

[0008] 本発明は上述の問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、基板と、基板上の所定領域に設けられ、ニオブ酸リチウム又はニオブ酸タンタルから形成される光導波路膜と、光導波路膜に隣接して形成されるバッファ層と、光導波路膜に電界を印加するための電極と、を備え、所定領域外に未透光の光導波路膜を備えることを特徴とする、光伝送損失の少ない電気光学デバイスを提供することである。本発明の電気光学デバイスによれば、未透光の光導波路膜を備えることによって、バッファ層から光導波路膜に印加される応力を低減することができ、光導波路膜のクラックを抑制することができ、光伝送損失を低減することができる。

【0009】

[0009] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、光導波路膜は直線部を有し、その直線部の近傍に、未透光の光導波路膜を備えることが好ましい。その結果、光導波路膜のクラックの発生がさらに抑制され、これにより、光伝送損失を低減する。

【0010】

[0010] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、未透光の光導波路膜を複数有することが好ましい。それにより、未透光の光導波路膜は光導波路膜の設置位置に基づいて適切に設けられ、光導波路膜のクラックの発生をさらに抑制することができ、これにより、光伝送損失を低減する。

【0011】

[0011] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、未透光の光導波路膜は直線部に沿って設けられることが好ましい。その結果、光導波路膜のクラックの発生がさらに抑制され、これにより、光伝送損失を低減する。

【0012】

[0012] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、光導波路膜と未透光の光導波路膜との膜厚は略同一であることが好ましい。その結果、光導波路膜のクラックの発生がさらに抑制され、これにより、光伝送損失を低減する。

【0013】

[0013] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、光の伝送方向に垂直する断面において、光導波路膜は、未透光の光導波路膜の間に介在することが好ましい。その結果、光導波路膜のクラックの発生がさらに抑制され、これにより、光伝送損失を低減する。

【0014】

[0014] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、光の伝送方向に垂直する断面において、基板上に設けられた未透光の光導波路膜は、バッファ層に囲まれていることが好ましい。その結果、未透光の光導波路膜及びその周囲のバッファ層の構造を光導波路膜及びその周囲のバッファ層の構造と一貫させることができ、バッファ層から光導波路膜に印加される応力がさらに低減され、これにより、光導波路膜上のクラックの発生を抑制し、光伝送損失を低減する。

【0015】

[0015] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、光導波路膜は互いに隣り合う第１の光導波路膜及び第２の光導波路膜を有し、未透光の光導波路膜は、少なくとも第１の光導波路膜と第２の光導波路膜との間に介在することが好ましい。その結果、バッファ層から光導波路膜に印加される応力をさらに低減することができ、光導波路膜上のクラックの発生を抑制することができ、光伝送損失を低減することができる。

【0016】

[0016] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、第１の光導波路膜及び第２の光導波路膜はマッハツェンダー光導波路であることが好ましい。その結果、高速の電気光学デバイスを実現することができる。

【0017】

[0017] 加えて、本発明の電気光学デバイスでは、未透光の光導波路膜は、少なくとも光導波路膜と基板の端部との間に形成されていることが好ましい。これにより、基板の端部からの応力が光導波路膜に印加されることを抑制し、光導波路膜のクラックの発生を抑制し、光伝送損失を低減することが可能である。

【発明の効果】

【0018】

[0018] 本発明の電気光学デバイスによれば、バッファ層から光導波路膜に印加される応力を低減することができ、光導波路膜のクラックの生成を抑制することができ、光伝送損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1a】[0019]図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器１００の平面図であり、図１（ａ）は光導波路のみを示す。

【図1b】[0019]図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器１００の平面図であり、図１（ｂ）は、進行波電極を含む光変調器１００の全体構成を示す。

【図2】[0019]図２は、図１（ｂ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器１００の概略断面図である。

【図3a】[0019]図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器２００の光導波路のみを示す平面図である。

【図3b】[0019]図３（ｂ）は、図３（ａ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器２００の概略断面図である。

【図4a】[0019]図４（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器３００の光導波路のみを示す平面図である。

【図4b】[0019]図４（ｂ）は、図４（ａ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器３００の概略断面図である。

【図5】[0019]図５は従来の光変調器４００の断面構造である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

実施形態の説明
[0020] 本発明の好ましい実施形態が添付の図面を参照して詳細に説明される。

【0021】

[0021] 図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器（電気光学デバイス）１００の平面図であり、図１（ａ）は光導波路のみを示し、図１（ｂ）は、進行波電極を含む光変調器１００の全体を示す。

【0022】

[0022] 図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、光変調器１００は、基板１上に形成されており、互いに平行に設けられた第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを有するマッハツェンダー光導波路１０、第１の光導波路１０ａに沿って設けられた第１の電極７、並びに第２の光導波路１０ｂに沿って設けられた第２の電極８を含む。

【0023】

[0023] マッハツェンダー光導波路１０は、例えば、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。マッハツェンダー光導波路１０は、分波部１０ｃにおいて単一の入力光導波路１０ｉから分岐させられる第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において単一の出力光導波路１０ｏに組み合わせられる。入力光Ｓｉは分波部１０ｃによって分波され、それぞれ第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを通って進行し、その後、合波部１０ｄにおいて合波され、合波された光は変調光Ｓｏとして出力光導波路１０ｏから出力される。

【0024】

[0024] 第１の電極７は平面図において第１の光導波路１０ａを覆っており、第２の電極８も平面図において第２の光導波路１０ｂを覆っている。すなわち、第１の電極７は（後述されることになる）バッファ層を介して第１の光導波路１０ａ上に形成されており、第２の電極８もバッファ層を介して第２の光導波路１０ｂ上に形成されている。第１の電極７は、例えば、ＡＣ信号に接続されており、信号電極と称され得る。第２の電極は、例えば、接地されており、「接地」電極と称され得る。

【0025】

[0025] 電気信号（変調信号）は第１の電極７に入力される。第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂは、電気光学効果を有するニオブ酸リチウムなどの材料で作製されており、これにより、第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂの屈折率は、第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂに印加される電界によって＋Δｎ及び－Δｎのように変化させられ、その結果、光導波路の対の間の位相差が変化する。位相差の変化によって変調された信号光は出力光導波路１０ｏから出力される。

【0026】

[0026] 加えて、第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂが設けられた領域（所定の領域）以外の領域内には、基板１上に形成された未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚも設けられている。ここで、未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚは、実際の動作において光を伝送しない光導波路であり得る。すなわち、入力光Ｓｉは未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ内を伝搬せず、これにより、未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、１０ｚは、それらに電界を印加するための電極を設けられる必要がない。図１（ａ）において、未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚは、例えば、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの直線部分に沿って設けられており、複数の（３本の）光導波路が設けられている。具体的には、未透光の光導波路１０ｙは第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの間に介在している。未透光の光導波路１０ｘ及び１０ｙは、それらの間に第１の光導波路１０ａを介在させて設けられている。未透光の光導波路１０ｙ及び１０ｚは、それらの間に第２の光導波路１０ｂを介在させて設けられている。未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚは全て、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの延長方向に沿って延び得る。

【0027】

[0027] 図２は、図１（ｂ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器１００の概略断面図である。

【0028】

[0028] 図２に示されるように、本実施形態の光変調器１００は、基板１、導波路層２、バッファ層３、及び電極層４を、この順序で積層されて含む多層構造を有する。基板１は、例えば、サファイア基板であり、ニオブ酸リチウム膜又はニオブ酸タンタルで作製された導波路層２が基板１の表面上に形成されている。導波路層２は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを有する。第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの幅は、例えば、１μｍであり得る。

【0029】

[0029] バッファ層３は、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂを通って伝搬する光が第１の電極７又は第２の電極８によって吸収されることを防止するために、少なくとも、導波路層２の第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂの上面上に形成されている。したがって、バッファ層３は光導波路と信号電極との間の中間層として機能するだけでよく、バッファ層の材料は、それが非金属である限り、幅広く選択することができる。例えば、バッファ層には、金属酸化物、金属窒化物、及び金属炭化物などの絶縁材料で作製されたセラミック層を用い得る。バッファ層の材料は結晶質材料又は非晶質材料であり得る。バッファ層３は、好ましくは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＬａＡｌＯ₃、ＬａＹＯ₃、ＺｎＯ、ＨｆＯ₂、ＭｇＯ、Ｙ₂Ｏ₃などの、導波路層２よりも低い屈折率を有する材料で形成されている。光導波路上に形成されたバッファ層の厚さは約０．２μｍ～１．２μｍであり得る。本実施形態では、バッファ層３は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの上面を覆うだけでなく、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの間にも埋められている。すなわち、バッファ層３は、平面図において第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂと重なり合わない領域内にも形成されている。バッファ層３は、導波路層２が形成されていない基板１を覆っており、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂの側面もバッファ層３で覆われており、これにより、第１及び第２の光導波路１０ａ及び１０ｂの側面の粗さに起因する散乱損失を防止することができる。

【0030】

[0030] 電極層４には、第１の電極７及び第２の電極８が設けられている。第１の電極７は、第１の光導波路１０ａの内部を進行する光を変調するために、バッファ層３を通して第１の光導波路１０ａと対向し、第１の光導波路１０ａに対応する導波路層２と重なり合うように設けられている。第２の電極８は、第２の光導波路１０ｂの内部を進行する光を変調するために、バッファ層３を通して第２の光導波路１０ｂと対向し、第２の光導波路１０ｂに対応する導波路層２と重なり合うように設けられている。

【0031】

[0031] 図２に示されるように、未透光の光導波路１０ｘ、第１の光導波路１０ａ、未透光の光導波路１０ｙ、第２の光導波路１０ｂ、及び未透光の光導波路１０ｚは光の伝送方向と垂直に順次に配置されている。第１の電極７及び第２の電極８はバッファ層３を通じて第１の光導波路１０ａ及び第２の光導波路１０ｂ上に設けられている。未透光の光導波路１０ｘ、未透光の光導波路１０ｙ、及び未透光の光導波路１０ｚの上にはバッファ層３が設けられているが、電極は設けられていない。これは、未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚは実際の動作においてダミー光導波路として機能するのみであり、光信号を実際に伝送しないためである。図２に示されるように、基板１上に設けられた未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚはバッファ層３に囲まれており、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂと未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚとの膜厚は略同一である。それゆえ、未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ及びそれらの上のバッファ層３の構造は第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂ及びそれらの上のバッファ層３のものと実質的に同じであり、これは、バッファ層３から光導波路１０ａ、１０ｂに印加される応力を低減し、光導波路１０ａ、１０ｂのクラックの発生を抑制することができ、これにより、信頼性を改善し、光伝送損失を低減する。

【0032】

[0032] 導波路層２は、電気光学材料である限り、特に限定されないが、好ましくは、ニオブ酸リチウム又はニオブ酸タンタルで作製される。これは、ニオブ酸リチウム又はニオブ酸タンタルは大きい電気光学定数を有し、それゆえ、光変調器などの光学デバイスの構成材料として適しているためである。

【0033】

[0033] 基板１は、それが、ニオブ酸リチウム膜又はニオブ酸タンタル膜よりも低い屈折率を有する限り、特に材料を限定されないが、基板１は、好ましくは、ニオブ酸リチウム膜又はニオブ酸タンタル膜がエピタキシャル膜として形成され得る基板である。具体的には、基板１は、好ましくは、サファイア単結晶基板又はシリコン単結晶基板である。単結晶基板の結晶方位は特に限定されない。

【0034】

[0034] ニオブ酸リチウム膜又はニオブ酸タンタル膜は、好ましくは、２μｍ以下の膜厚を有する。これは、２μｍよりも大きい膜厚を有する高品質ニオブ酸リチウム膜は形成が困難であるためである。他方で、過度に小さい膜厚を有する光導波路膜は光を完全に閉じ込めることができず、光が基板又はバッファ層へ漏れて、そこから導光され得る。光導波路膜に電界を印加しても、光導波路（１ａ、１ｂ）の実効屈折率の変化を低下させ得る。したがって、光導波路膜は、好ましくは、用いられることになる光の波長の少なくともおよそ１０分の１である膜厚を有する。

【0035】

[0035] 本発明の発明者は、未透光の光導波路膜と光の伝搬損失との間の関係を検証するために以下の実験を行った。それらのうち、サンプル１は、未透光の光導波路膜を有する電気光学デバイスである。サンプル２は、未透光の光導波路膜が設けられていないことを除いて、サンプル１と同じ構造を有する電気光学デバイスである。

【0036】

【表1】

【0037】

[0037] 表から、未透光の光導波路膜が設けられているときには、光導波路膜上のマイクロクラックは存在せず、光の伝搬損失は小さいことが窺える。未透光の光導波路膜（ダミー光導波路膜）が設けられていないときには、マイクロクラックが光導波路膜上に出現し、「無光」の問題が生じる。したがって、第１の実施形態の光変調器１００によれば、バッファ層３から光導波路１０ａ、１０ｂに印加される応力を低減することができ、光導波路１０ａ、１０ｂのクラックの発生を抑制することができ、これにより、信頼性を改善し、光伝送損失を低減する。

【0038】

[0038] 図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器２００の光導波路のみを示す平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器２００の概略断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、第２の実施形態に係る光変調器２００は、マッハツェンダー光導波路１０が直線部及び曲線部の組み合わせによって構築されていることを特徴とする。より具体的には、マッハツェンダー光導波路１０は、互いに平行に設けられた第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、１０ｅ₃、第１及び第２の直線部１０ｅ₁及び１０ｅ₂を接続する第１の曲線部１０ｆ₁、並びに第２及び第３の直線部１０ｅ₂及び１０ｅ₃を接続する第２の曲線部分１０ｆ₂を有する。

【0039】

[0039] 本実施形態に係る光変調器２００において、図３（ａ）における線Ａ－Ａ’に沿って見たマッハツェンダー光導波路１０のそれぞれの直線部１０ｅ₁の断面構造が図３（ｂ）に示されている。さらに、第１の電極７は、バッファ層３を通じて第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、及び１０ｅ₃において第１の光導波路１０ａを覆っている。加えて、第２の電極８は、バッファ層３を通じて第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、及び１０ｅ₃において第２の光導波路１０ｂを覆っている。第１の電極７及び第２の電極８は、好ましくは、全ての第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、及び１０ｅ₃を各々覆っているが、例えば、第１の直線部１０ｅ₁のみを各々覆っていてもよい。

【0040】

[0040] 本実施形態では、入力光Ｓｉは、第１の直線部１０ｅ₁の一方の端部に入力され、第１の直線部１０ｅ₁の一方の端部からその他方の端部に向かって進行し、第１の曲線部１０ｆ₁においてＵターンし、第１の直線部１０ｅ₁内のものと反対の方向に第２の直線部１０ｅ₂の一方の端部からその他方の端部に向かって進行し、第２の曲線部１０ｆ₂においてＵターンし、第１の直線部１０ｅ₁内のものと同じ方向に第３の直線部１０ｅ₃の一方の端部からその他方の端部に向かって進行する。

【0041】

[0041] 光変調器はデバイスの長さが長いという問題を有する。しかし、図示のように光導波路を折り曲げることによって、デバイスの長さを大幅に短くすることができ、優れた効果を得ることができる。特に、ニオブ酸リチウム膜で形成された光導波路は、たとえ、その曲率半径が、例えば、約５０μｍに低減されても、損失が小さいという特徴があり、それゆえ、本実施形態のために適している。

【0042】

[0042] 加えて、本実施形態では、第１及び第２の光導波路１０ａ、１０ｂが設けられた領域（所定の領域）以外の領域内に、基板１上に形成された未透光の光導波路１０ｊ、１０ｋも設けられている。未透光の光導波路１０ｊは（図３（ｂ）に示されるように）第１の直線部１０ｅ₁と基板１の端部との間に形成されている。好ましくは、未透光の光導波路１０ｊは第１の直線部１０ｅ₁に沿って形成されている。加えて、図３（ａ）に示される未透光の光導波路１０ｊは連続的に形成されているが、これに限定されず、断続的に形成されていてもよい。例えば、未透光の光導波路１０ｊは島形パターンで形成されていてもよく、個々の島形パターンは直線に沿って配置されていてもよい。同様に、未透光の光導波路１０ｋは、好ましくは、第３の直線部１０ｅ₃と基板１の端部との間に形成されている。好ましくは、未透光の光導波路１０ｋは第３の直線部１０ｅ₃に沿って配置されている。加えて、図３（ａ）に示される未透光の光導波路１０ｋは連続的に形成されているが、これに限定されず、断続的に形成されていてもよい。例えば、未透光の光導波路１０ｋは島形パターンとして形成されていてもよく、個々の島形パターンは直線に沿って配置されていてもよい。未透光の光導波路１０ｊ、１０ｋの断面構造は、図２に示される未透光の光導波路１０ｘ、１０ｙ、及び１０ｚと同じ構造であり得る。第２の実施形態の光変調器２００によれば、第１の実施形態の光変調器１００と同じ効果を得ることが可能であり、バッファ層３から光導波路１０ａ、１０ｂ（第１の直線部１０ｅ₁及び第３の直線部１０ｅ₃）に印加される応力を低減し、光導波路１０ａ、１０ｂのクラックの発生を抑制することが可能であり、これにより、信頼性を改善し、光伝送損失を低減する。加えて、基板の端部は、特に、外部応力を受けやすいため、未透光の光導波路１０ｊ、１０ｋを基板の端部の近くに配置することによって、光導波路１０ａ、１０ｂのクラックの発生をさらに抑制することが可能であり、これにより、信頼性を改善し、光伝送損失を低減する。

【0043】

[0043] 図４（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器３００の光導波路のみを示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の線Ａ－Ａ’に沿って見た光変調器３００の概略断面図である。第３の実施形態の光変調器３００は、それが、第１の直線部１０ｅ₁と第２の直線部１０ｅ₂との間に設けられた未透光の光導波路１０ｐ、及び第２の直線部１０ｅ₂と第３の直線部１０ｅ₃との間に設けられた未透光の光導波路１０ｑをさらに含むという点で、第２の実施形態の光変調器２００とは異なる。具体的には、未透光の光導波路１０ｊ及び未透光の光導波路１０ｐは、それらの間に第１の直線部１０ｅ₁を介在させて互いに向かい合うように配置されている。未透光の光導波路１０ｐ及び未透光の光導波路１０ｑは、それらの間に第２の直線部１０ｅ₂を介在させて互いに向かい合うように配置されている。未透光の光導波路１０ｑ及び未透光の光導波路１０ｋは、それらの間に第３の直線部分１０ｅ₃を介在させて互いに向かい合うように配置されている。図４（ｂ）に、未透光の光導波路１０ｊ、１０ｐの断面構造が示されている。第３の実施形態の光変調器３００によれば、第１の実施形態の光変調器１００と同じ効果を得ることが可能であり、バッファ層３から光導波路１０ａ、１０ｂ（第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、１０ｅ₃）に印加される応力を低減し、光導波路１０ａ、１０ｂ（第１～第３の直線部１０ｅ₁、１０ｅ₂、１０ｅ₃）のクラックの発生を抑制することが可能であり、これにより、信頼性を改善し、光伝送損失を低減する。本発明は以上において図面及び実施形態と併せて具体的に説明されたが、上述の説明は本発明をいかなる形態でも限定しないことが理解され得る。例えば、上述の説明では、第１の電極は信号電極として用いられ、第２の電極は接地電極として用いられている。しかし、それはこれに限定されず、第１及び第２の電極は、電界を光導波路に印加する任意の電極であり得る。加えて、上述の説明では、未透光の光導波路は光導波路の直線部の近傍に設けられているが、それはこれに限定されず、未透光の光導波路はまた、光導波路の屈曲部又は曲線部に設けられていてもよい。

【0044】

[0044] 当業者は、本発明の本質的な趣旨及び範囲から逸脱することなく、必要に応じて本発明に対して修正及び変更を行うことができ、これらの修正及び変更は本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0045】

[0045] １ 基板
２ 導波路層
３ バッファ層
４ 電極層
７ 第１の電極
８ 第２の電極
１０ マッハツェンダー光導波路
１０ａ 第１の光導波路
１０ｂ 第２の光導波路
１０ｃ 分波部
１０ｄ 合波部
１０ｉ 入力光導波路
１０ｏ 出力光導波路
１０ｅ₁ マッハツェンダー光導波路の第１の直線部
１０ｅ₂ マッハツェンダー光導波路の第２の直線部
１０ｅ₃ マッハツェンダー光導波路の第３の直線部
１０ｆ₁ マッハツェンダー光導波路の第１の曲線部
１０ｆ₂ マッハツェンダー光導波路の第２の曲線部

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】