特許 7585773 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(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 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020214027

(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公開番号】P2022099941

(43)【公開日】2022-07-05

【審査請求日】2023-08-24

(73)【特許権者】

【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】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 徳一

(72)【発明者】

【氏名】菅又 徹

【審査官】奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１９４５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６６１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２６０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３７５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６４９７２６６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特許第６９３３２８７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－ １／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－ ７／００

Ｇ０２Ｂ ６／１２－ ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光導波路が形成された基板と、
前記基板の上に形成された中間層と、
前記中間層の上に形成された信号電極およびグランド電極と、
を有する光導波路素子であって、
前記光導波路は、前記基板上に延在する凸部により構成され、
前記信号電極は、前記光導波路に沿って延在して前記光導波路を伝搬する光波を制御する作用部と、前記光導波路の上を交差する交差部と、を有し、
前記中間層は、
前記作用部の下部及び前記交差部の下部に形成され、
前記交差部における厚さが、前記作用部における厚さより厚く形成されており、
前記交差部における層数が前記作用部における層数よりも多く、前記交差部において樹脂から成る感光性永久膜の層を含む、
光導波路素子。

【請求項2】

前記中間層は、その厚さが、前記作用部から前記交差部へ向かって段階的に及び又は連続的に厚くなるように形成されている、
請求項１に記載の光導波路素子。

【請求項3】

前記中間層は、前記交差部における厚さが、前記光導波路を構成する凸部の高さよりも厚く形成されている、
請求項１または２に記載の光導波路素子。

【請求項4】

前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部におけるよりも前記交差部において広く形成されている、
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】

前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部におけるよりも前記交差部において広く形成されている、
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】

前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部から前記交差部に向かって段階的に及び又は連続的に広くなるように形成されている、
請求項５に記載の光導波路素子。

【請求項7】

前記グランド電極は、前記交差部における前記信号電極との間の間隔が、前記光導波路を構成する凸部の幅の３倍よりも広く形成されている、
請求項５または６に記載の光導波路素子。

【請求項8】

光の変調を行う光変調素子である請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光導波路素子と、
前記光導波路素子を収容する筐体と、
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筐体の外部へ導く光ファイバと、
を備える光変調器。

【請求項9】

光の変調を行う光変調素子である請求項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10】

請求項８に記載の光変調器または請求項９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と、光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、で構成される光導波路素子としての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。

【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】

また、近年では、光変調器自身を小型化しつつ更なる低電圧駆動および高速変調を実現するため、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薄膜化（又は薄板化）したＬＮ基板（例えば、厚さ２０μｍ以下）の表面に帯状の凸部を形成して構成されるリブ型光導波路またはリッジ型光導波路（以下、総称して凸状光導波路という）を用いた光変調器も実用化されつつある（例えば、特許文献１、２）。

【0005】

また、光変調素子そのものの小型化に加えて、電子回路と光変調素子とを一つの筐体に収容し、光変調モジュールとして集積化する等の取り組みも進められている。例えば、光変調素子と当該光変調素子を駆動する高周波ドライバアンプとを一つの筐体内に集積して収容し、光入出力部を当該筐体の一の面に並列配置することで、小型・集積化を図った光変調モジュールが提案されている。このような光変調モジュールに用いられる光変調素子では、当該光変調素子を構成する基板の一の辺に光導波路の光入力端と光出力端とが配されるように、光導波路は、基板上において光の伝搬方向が折り返されるように形成される（例えば、特許文献３）。以下、このような光伝搬方向の折返し部分を含む光導波路で構成される光変調素子を折返し型光変調素子という。

【0006】

ところで、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、高周波信号が印加される信号電極を少なくとも一つ備える。基板上に形成される信号電極は、基板面内において当該信号電極を挟んで延在するグランド電極と共に、例えばコプレーナ伝送線路を構成するのが一般的である。この場合、コプレーナ伝送線路のインピーダンスを基板面内において一定に保つべく、信号電極とグランド電極とは、基板面内において一定の間隔を保つように形成される（例えば、特許文献３の図１参照）。また、基板面上に形成したバッファ層等の中間層の上に信号電極およびグランド電極を形成する場合には、上記と同様の理由から、中間層は基板面内において一様な厚さで形成されるのが一般的である。

【0007】

また、これらの信号電極は、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信号電極とが複雑に交差し、光導波路の上を信号電極が横断する複数の交差部が形成される。

【0008】

このような交差部では、光導波路の上を交差する信号電極から当該信号電極の下部にある光導波路の部分に電界が印加されることとなり、当該光導波路を伝搬する光の位相を僅かながら変化させて当該位相を変調することとなる。このような交差部における光の位相変化ないし位相変調は、信号電極によって光導波路内に発生する正常な変調のための光位相変化に対する雑音として働き、光変調動作を擾乱し得る。以下、このような交差部において発生する雑音としての位相変調を、擾乱変調と称する。

【0009】

光変調器における光変調動作に対する擾乱変調の雑音効果の程度は、交差部において信号電極から光導波路に加わる電界が強いほど大きく、また、交差部の数に比例した加算効果によっても（例えば、信号電極に沿った交差部の長さ（交差長）の総和に応じて）大きくなる。

【0010】

例えば、従来の、ＬＮ基板の平らな表面にＴｉ等の金属を拡散して形成された光導波路（いわゆる、平面光導波路）と、そのＬＮ基板の基板平面に形成される信号電極と、が交差する構成においては、信号電極は光導波路の上面（基板面）にのみ形成されるのに対し、上述のような凸状光導波路と信号電極とが交差する構成では、信号電極は凸状光導波路の凸部の上面及び２つの側面にも形成され得る。このため、交差部において信号電極から光導波路に加わる電界は、平面導波路の場合に比べて凸状光導波路の場合に強くなり、したがって、擾乱変調による雑音は、平面光導波路の場合に比べて凸状光導波路においてより大きく発生し得る。

【0011】

また、上述したような折返し型光変調素子では、光の折返し部を含まない光導波路で構成される非折返し型の光変調素子に比べて、電極と光導波路との交差部はより多く存在することとなり（例えば、特許文献３の図１参照）、擾乱変調による雑音もより大きなものとなり得る。例えば、上述したＤＰ－ＱＰＳＫ変調素子の場合、非折返し型の光変調素子では、一つの電極における交差部の数は２ないし４個程度であって交差長の総和は数十ミクロン（例えば２０μｍから４０μｍの範囲）であるのに対し、折返し型光変調素子では、一つの電極における交差部の数は十数か所に及ぶ場合があり、交差長の総和は数百ミクロンから数ミリとなり得る。

【0012】

したがって、特に凸状光導波路を用いて構成される折返し型光変調素子においては、交差部で発生する擾乱変調による雑音は、正常な光変調動作に対し無視し得ないほど大きなものとなり得る。

【0013】

また、上記のような交差部は、ＬＮ基板に限らずＩｎＰ等の半導体を基板に用いた光導波路素子や、Ｓｉを基板に用いるシリコン・フォトニクス導波路デバイスなどの、種々の光導波路素子でも同様に形成され得る。また、そのような光導波路素子は、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、あるいは光スイッチ等の種々の光導波路素子であり得る。

【0014】

そして、光導波路素子の更なる小型化、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、基板上における交差部の数は増々増加し、擾乱変調による雑音は、無視し得ない要因となって光導波路素子の性能を制限することとなり得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】特開２００７－２６４５４８号公報

【文献】国際公開第２０１８／１０３１９１６号明細書

【文献】特開２０１９－１５２７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

上記背景より、凸状光導波路と電気信号を伝搬する信号電極との複数の交差部を有する光導波路素子において、交差部における擾乱変調の発生を効果的に抑制して、良好な動作特性を実現することが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の一の態様は、光導波路が形成された基板と、前記基板の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成された信号電極およびグランド電極と、を有する光導波路素子であって、前記光導波路は、前記基板上に延在する凸部により構成され、前記信号電極は、前記光導波路に沿って延在して前記光導波路を伝搬する光波を制御する作用部と、前記光導波路の上を交差する交差部と、を有し、前記中間層は、前記作用部の下部及び前記交差部の下部に形成され、前記交差部における厚さが、前記作用部における厚さより厚く形成されており、前記交差部における層数が前記作用部における層数よりも多く、前記交差部において樹脂から成る感光性永久膜の層を含む。
本発明の他の態様によると、前記中間層は、その厚さが、前記作用部から前記交差部へ向かって段階的に及び又は連続的に厚くなるように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記中間層は、前記交差部における厚さが、前記光導波路を構成する凸部の高さよりも厚く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部におけるよりも前記交差部において広く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部におけるよりも前記交差部において広く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記グランド電極は、前記信号電極との間の間隔が、前記作用部から前記交差部に向かって段階的に及び又は連続的に広くなるように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記グランド電極は、前記交差部における前記信号電極との間の間隔が、前記光導波路を構成する凸部の幅の３倍よりも広く形成されている。
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筐体と、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筐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】

【0018】

本発明によれば、凸状光導波路と電気信号を伝搬する電極との複数の交差部を有する光導波路素子において、交差部における擾乱変調の発生を効果的に抑制して、良好な動作特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【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光変調部Ａの部分詳細図である。

【図4】図２に示す光折り返し部Ｂの部分詳細図である。

【図5】図３に示す光変調部ＡのＶ－Ｖ断面矢視図である。

【図6】図４に示す光折り返し部ＢのＶＩ－ＶＩ断面矢視図である。

【図7】図４に示す光折り返し部ＢのＶＩＩ－ＶＩＩ断面矢視図である。

【図8】図２に示す光変調素子の変形例に係る、図５に示すＶ－Ｖ断面矢視図に相当する図である。

【図9】図２に示す光変調素子の変形例に係る、図６に示すＶＩ－ＶＩ断面矢視図に相当する図である。

【図10】図２に示す光変調素子の変形例に係る、図７に示すＶＩＩ－ＶＩＩ断面矢視図に相当する図である。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

【図12】図１１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13】図１２に示す光変調素子の光変調部Ｃの部分詳細図である。

【図14】図１２に示す光変調素子の光折り返し部Ｄの部分詳細図である。

【図15】図１３に示す光変調部ＣのＸＶ－ＸＶ断面矢視図である。

【図16】図１４に示す光折り返し部ＤのＸＶＩー－ＸＶＩ断面矢視図である。

【図17】図１２に示す光変調素子から、一の信号電極と、これに隣接するグランド電極と、を取り出して示した図である。

【図18】本発明の第３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19】本発明の第４の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［１．第１の実施形態］
まず、第１の実施形態について説明する。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、筐体１０２と、当該筐体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変調器構成である。筐体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。

【0021】

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１０８と、光変調素子１０４の動作点の調整等に用いる電気信号を入力するための信号ピン１１０と、を有する。

【0022】

さらに、光変調器１００は、筐体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筐体１０２の外部へ導く出力光ファイバ１２０と、を筐体１０２の同一面に有する。

【0023】

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を介して筐体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を介して筐体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２２０（後述）の端面に接続することで行うものとすることもできる。

【0024】

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。

【0025】

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１０８から入力される高周波電気信号および信号ピン１１０から入力される動作点調整用等の電気信号を、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終端器１１２を筐体１０２内に備える。

【0026】

図２は、図１に示す光変調器１００の筐体１０２内に収容される光変調素子１０４の、構成の一例を示す図である。また、図３および図４は、それぞれ、図２に示す光変調素子１０４の光変調部Ａ及び光折り返し部Ｂの部分詳細図である。

【0027】

光変調素子１０４は、基板２２０上に形成された光導波路２３０（図示太線点線の全体）で構成され、例えば２００ＧのＤＰ－ＱＰＳＫ変調を行う。基板２２０は、例えば、２０μｍ以下（例えば２μｍ）の厚さに加工され薄膜化された、電気光学効果を有するＸカットのＬＮ基板である。また、光導波路２３０は、薄膜化された基板２２０の表面に形成された、帯状に延在する凸部で構成された凸状光導波路（例えば、リブ型光導波路又はリッジ型光導波路）である。ここで、ＬＮ基板は、応力が加わると光弾性効果により屈折率が局所的に変化し得るため、基板全体の機械強度を補強すべく、一般的にはＳｉ（シリコン）基板やガラス基板、ＬＮ等の支持板に接着される。本実施形態では、後述するように、基板２２０は、支持板５００に接着されている。

【0028】

基板２２０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。

【0029】

光導波路２３０は、基板２２０の図示左方の辺２８０ａの図示上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、光導波路２３０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を含む。

【0030】

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、２４４ｂ、および２４４ｃ、２４４ｄを含む。図３に示すように、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ及び２４４ｂは、それぞれ、並行導波路２４６ａ－１と２４６ａ－２、及び並行導波路２４６ｂ－１と２４６ｂ－２、を有する。また、マッハツェンダ型光導波路２４４ｃ及び２４４ｄは、それぞれ、並行導波路２４６ｃ－１と２４６ｃ－２、及び並行導波路２４６ｄ－１と２４６ｄ－２、を有する。

【0031】

以下、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａおよび２４０ｂを総称してネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ともいい、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、および２４４ｄを総称してマッハツェンダ型光導波路２４４ともいうものとする。また、並行導波路２４６ａ－１、２４６ａ－２、２４６ｂ－１、２４６ｂ－２、２４６ｃ－１、２４６ｃ－２、２４６ｄ－１、および２４６ｄ－２を総称して、並行導波路２４６ともいうものとする。

【0032】

図２に示すように、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０は、光変調部Ａと光折り返し部Ｂとを含む（それぞれ、図示二点鎖線の矩形で示された部分）。ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０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について、光折り返し部Ｂにおいて光の伝搬方向を１８０度折り返したのち、光変調部ＡにおいてＱＰＳＫ変調し、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。これら２つの出力光は、その後、基板２２０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。

【0033】

基板２２０上には、後述する中間層５０２が形成されており（図５）、中間層５０２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、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄのそれぞれに変調動作を行わせるための、高周波電気信号が入力される４つの信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄが設けられている（図２）。

【0034】

具体的には、図３に示す光変調部Ａにおいて、信号電極２５０ａは、マッハツェンダ型光導波路２４４ａを構成する並行導波路２４６ａ－１と２４６ａ－２との間にあって、これらの並行導波路に沿って延在する作用部３００ａ（図示斜線ハッチング部分）を有し、マッハツェンダ型光導波路２４４ａに変調動作を行わせる。同様に、信号電極２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄは、それぞれ、光変調部Ａにおいて、マッハツェンダ型光導波路２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄを構成するそれぞれ２つの並行導波路２４６との間にあってこれらの並行導波路に沿って延在する作用部３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを有し、マッハツェンダ型光導波路２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄに変調動作を行わせる。以下、作用部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを総称して、作用部３００ともいうものとする。

【0035】

図２において、信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄは、それぞれ、基板２２０の図示右方へ延在し、光折り返し部Ｂにおいて８本の並行導波路２４６の上を交差したのち、辺２８０ｂまで延在してパッド２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄに接続されている（図２、図４）。図４に示すように、信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄは、光折り返し部Ｂにおいて、それぞれ８本の並行導波路２４６の上を交差して、それぞれ８個の交差部４００（図示点線楕円で示す部分）を形成する。ここで、図４においては、冗長な表現を避けて理解を容易にするため、信号電極２５０と並行導波路２４６ａ－１および２４６ａ－２との交差部についてのみ符号４００を付しているが、図示において同様の点線楕円で示す信号電極２５０と他の並行導波路２４６との交差部も、交差部４００であるものと理解されたい。したがって、図４においては、合計３２個の交差部４００が存在している。

【0036】

すなわち、信号電極２５０は、並行導波路２４６に沿って延在して当該並行導波路２４６を伝搬する光波を制御する作用部３００と、並行導波路２４６の上を交差する交差部４００と、を有する。

【0037】

図２を参照し、信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄの図示左方は、図示下方へ折れ曲がって基板２２０の辺２８０ｄまで延在し、パッド２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄに接続されている。

【0038】

信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄは、従来技術に従い、基板２２０の面上においてこれら信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄのそれぞれを挟むように形成されたグランド電極２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃ、２７０ｄ、２７０ｅ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。以下、グランド電極２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃ、２７０ｄ、２７０ｅを総称してグランド電極２７０ともいうものとする。

【0039】

図２の図示右側の辺２８０ｂに配されたパッド２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄは、ワイヤボンディング等により、中継基板１０６と接続される。また、図示下側の辺２８０ｄに配されたパッド２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄは、終端器１１２を構成する４つの終端抵抗（不図示）にそれぞれ接続される。これにより、信号ピン１０８から中継基板１０６を介してパッド２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄに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、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄを伝搬し、作用部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄにおいてマッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄを伝搬する光波をそれぞれ変調する。

【0040】

ここで、信号電極２５０が基板２２０内に形成する電界と、マッハツェンダ型光導波路２４４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２２０は、２０μｍ以下の厚さ、好適には１０μｍ以下の厚さに形成される。本実施形態では、例えば、基板２２０の厚さは１．２μｍ、光導波路２３０を構成する凸部の高さは０．８μｍである。なお、基板２２０は、後述するように、その裏面（図２に示す面に対向する面）が、ガラス等の支持板５００に接着されている（図５参照）。

【0041】

光変調素子１０４には、また、基板２２０上に形成された中間層５０２の上に、いわゆるＤＣドリフトによるバイアス点の変動を補償して動作点を調整するためのバイアス電極２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃが設けられている。バイアス電極２６２ａは、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０ａ、２４０ｂ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２６２ｂおよび２６２ｃは、それぞれ、マッハツェンダ型光導波路２４４ａ、２４４ｂ、および２４４ｃ、２４４ｄのバイアス点変動の補償に用いられる。

【0042】

これらのバイアス電極２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、それぞれ、基板２２０の図示上側の辺２８０ｃまで延在し、中継基板１０６を介して信号ピン１１０のいずれかと接続される。対応する信号ピン１１０は、筐体１０２の外部に設けられる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、２６２ｂ、２６２ｃが駆動されて、対応する各マッハツェンダ型光導波路に対しバイアス点変動を補償するように動作点が調整される。

【0043】

バイアス電極２６２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、基板２２０の厚さが２０μｍの場合、０．３μｍ以上、５μｍ以下の範囲の厚さで形成される。これに対し、信号電極２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄは、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。尚、信号電極２５０ａ等の厚さは、インピーダンスやマイクロ波実効屈折率を所望の値に設定するため基板２２０の厚さに応じて決定され、基板２２０の厚さが厚い場合にはより厚く、基板２２０の厚さが薄い場合にはより薄く決定され得る。

【0044】

上記のように構成される光変調素子１０４では、信号電極２５０のそれぞれは、並行導波路２４６上を交差する８つの交差部４００を含む。そして、これらの交差部４００のそれぞれにおいて、上述した擾乱変調が発生し、光変調素子１０４としての変調動作を劣化させ得る。このため、光変調素子１０４では、特に、基板２２０上に設けられる中間層５０２が、作用部３００と交差部４００との間において互いに異なる厚さで形成されており、具体的には、交差部４００における厚さが、作用部３００における厚さより厚く形成されている。

【0045】

作用部３００における断面構造は、作用部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄにおいて互いに同じであるので、ここでは、作用部３００ｃを例にとり、作用部３００の断面構造について説明する。図５は、図３に示す光変調部ＡのＶ－Ｖ断面矢視図であり、作用部３００ｃの断面構造を示す図である。

【0046】

基板２２０は、補強のためガラス等の支持板５００に接着固定されている。基板２２０上には、凸状光導波路であるマッハツェンダ型光導波路２４４ｃの並行導波路２４６ｃ－１および２４６ｃ－２を構成する凸部５０４ｃ－１、５０４ｃ－２が形成されている。ここで、図５に示す破線円形は、並行導波路２４６ｃ－１および２４６ｃ－２を伝搬する光波のフィールド径を模式的に示している。

【0047】

基板２２０上には中間層５０２が形成され、その上に信号電極２５０ｃおよびグランド電極２７０ｃ、２７０ｄが形成されている。中間層５０２は、例えばＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）であり、作用部３００ｃにおいては厚さｔ１を有する。信号電極２５０ｃとグランド電極２７０ｃ及び２７０ｄとの間隔Ｗ１は、従来技術に従い、これらが構成するコプレーナ伝送線路に求められるインピーダンス、および並行導波路２４６ｃ－１、２４６ｃ－２を構成する凸部５０４ｃ－１、５０４ｃ－２の幅ａを含む、種々の設計条件から定められる。

【0048】

図６は、図４に示す光折り返し部Ｂにおける、信号電極２５０ｃと並行導波路２４６ａ－１及び２４６ａ－２との２つの交差部４００の部分の、信号電極２５０ｃに沿ったＶＩ－ＶＩ断面矢視図である。また、図７は、図４に示す光折り返し部Ｂにおける、信号電極２５０ｃと並行導波路２４６ａ－１との交差部４００の部分の、並行導波路２４６ａ－１に沿ったＶＩＩ－ＶＩＩ断面矢視図である。ここで、光折り返し部Ｂにおける他の交差部４００の断面構造も、図６及び図７に示す断面構造と同じであるものと理解されたい。

【0049】

図６において、基板２２０上には、凸状光導波路であるマッハツェンダ型光導波路２４４ａの並行導波路２４６ａ－１および２４６ａ－２を構成する凸部５０４ａ－１、５０４ａ－２が形成されている。ここで、図６に示す破線円形は、図５と同様に、並行導波路２４６ａ－１および２４６ａ－２を伝搬する光波のフィールド径を模式的に示している。

【0050】

図６及び図７に示すこれらの交差部４００では、図４に示す作用部３００ｃと同様に、基板２２０上に中間層５０２が形成され、その上に信号電極２５０ｃおよびグランド電極２７０ｃ、２７０ｄが形成されている。ただし、図４に示す作用部３００ｃの構成とは異なり、図６及び図７に示す交差部４００では、中間層５０２は、作用部３００ｃにおける厚さｔ１より厚い厚さｔ２（＞ｔ１）で形成されている。

【0051】

上記構成により、交差部４００において信号電極２５０から並行導波路２４６に印加される電界は、作用部３００において信号電極２５０から並行導波路２４６に印加される電界に比べて低減されるので、個々の交差部４００において生じる擾乱変調の程度ないし強度が、作用部３００における正常な光変調の強度に対して効果的に低減される。そして、個々の交差部４００における擾乱変調が低減される結果、それぞれの並行導波路２４６にそって形成される複数の交差部４００からの擾乱変調の加算効果も低減されることとなり、光変調素子１０４全体として、良好な動作特性を実現することができる。

【0052】

ここで、交差部４００において並行導波路２４６に発生する電界強度を効果的に低減するため、電界効率を高めるために形成した凸部の高さを実効的に半減若しくは相殺するよう、例えば交差部４００における中間層５０２の厚さｔ２は、作用部３００における並行導波路２４６の凸部（凸部５０４ｃ－１等）の高さｂの１／２倍より大きいことが望ましく、高さｂより厚くするとより好ましい。

【0053】

なお、中間層５０２の厚さが作用部３００と交差部４００とにおいてそれぞれｔ１及びｔ２（＞ｔ１）となるように、中間層５０２は、例えば、基板２２０上において光変調部Ａが形成された部分と光折り返し部Ｂが形成された部分との間の任意の位置、例えば図２に示すライン２８２の位置を境に、図示左側において厚さｔ１、図示右側において厚さｔ２となるように形成され得る。

【0054】

ただし、基板２２０上の面内における中間層５０２の厚みの変化の態様は、上記には限られず、作用部３００及び交差部４００においてその厚さがそれぞれｔ１及びｔ２で形成される限りにおいて、任意の態様であるものとすることができる。中間層５０２の厚さは、その上に設けられる信号電極２５０とグランド電極２７０とが構成するコプレーナ伝送線路のインピーダンスに影響することから、中間層５０２は、当該インピーダンスが基板２２０上の面内の位置に依存して急峻に変化しないように、その厚さがｔ１からｔ２へ段階的に又は連続的に変化するよう形成されることが好ましい。具体的には、例えば、図２において光変調部Ａと光折り返し部Ｂとの間の任意の位置に設けられた２つのライン２８２および２８４で挟まれた領域を、中間層５０２の厚さを変化させる遷移領域として用いて、当該領域において、中間層５０２を、図示左方から図示右方へ向かって厚さがｔ１からｔ２へ段階的に又は連続的に増加するよう形成するものとすることができる。

【0055】

ここで、上述した第１の実施形態では、中間層５０２は単一の層で形成されるものとしたが、中間層５０２の構成はこれには限られない。中間層５０２は、複数の層により構成されていてもよい。また、例えば、中間層５０２は、交差部４００において、作用部３００における層数よりも多くの層で構成されていてもよい。

【0056】

図８、図９、及び図１０は、第１の実施形態に係る光変調素子１０４において用いることのできる、中間層５０２の変形例である中間層５０２－１の構成を示す図であり、それぞれ、図２に示す光変調素子１０４についての図５（Ｖ－Ｖ断面矢視図）、図６（ＶＩ－ＶＩ断面矢視図）および図７（ＶＩＩ－ＶＩＩ断面矢視図）に相当する。なお、図８、図９、および図１０において、図５、図６、及び図７に示す構成要素と同じ構成要素については、図５、図６、及び図７における符号と同一の符号を用いて示し、上述した図５、図６、及び図７についての説明を援用する。

【0057】

中間層５０２－１は、作用部３００においては単層（層数１）で形成され、交差部４００においては、作用部３００における層数１よりも多い２つの層で構成されている。具体的には、中間層５０２－１は、図８に示す作用部３００ｃにおいては、図５に示す中間層５０２と同様に、厚さｔ１を有する１つの層で形成されている。これに対し、図９および図１０に示す交差部４００においては、図６および図７に示す中間層５０２とは異なり、中間層５０２－１は、第１層９００ａと第２層９００ｂと、の２つの層で構成されている。

【0058】

より具体的には、第１層９００ａは、図８に示す作用部３００ｃにおける中間層５０２－１の層が交差部４００の部分にまで延在したものである。その意味では、中間層５０２－１は、交差部４００では第１層９００ａと第２層９００ｂの２つの層で構成され、作用部３００ｃにおいては第１層９００ａのみで構成されている、ということもできる。

【0059】

このように、中間層５０２－１を交差部４００において第１層９００ａと第２層９００ｂとの２層で構成することにより、例えば、第１層９００ａを無機材料で構成して絶縁性や誘電率等の電気的特性の要求条件を満たしつつ、第２層９００ｂを厚膜形成に適した材料で構成して交差部４００における中間層５０２－１を容易に厚く形成することができる。

【0060】

中間層５０２－１の構成としては、例えば、第１層９００ａをＳｉＯ_２により構成し、第２層９００ｂを樹脂で構成するものとすることができる。第２層９００ｂを構成する樹脂は、例えば、フォトレジストであって、カップリング剤（架橋剤）を含み、熱により架橋反応が進行して硬化する、いわゆる感光性永久膜であるものとすることができる。

【0061】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器１００－１の構成を示す図である。また、図１２は、図１１に示す光変調器１００が備える光変調素子１０４－１の構成を示す図である。図１３および図１４は、それぞれ、図１２に示す光変調素子１０４－１の光変調部Ｃおよび光折り返し部Ｄの部分詳細図である。また、図１５は、図１３に示す光変調部ＣのＸＶ－ＸＶ断面矢視図であり、図１６は、図１４に示す光折り返し部ＤのＸＶＩ－ＸＶＩ断面矢視図である。

【0062】

なお、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６においては、それぞれ、図１、図２、図３、図４、図５、図７に示す第１の実施形態に係る光変調器１００と同じ構成要素については、図１、図２、図３、図４、図５、図７おける符号と同じ符号を用いるものとして、上述したこれらの図についての説明を援用する。

【0063】

光変調器１００－１は、図１に示す光変調器１００と同様の構成を有するが、光導波路素子として光変調素子１０４に代えて光変調素子１０４－１を備える点が異なる。光変調素子１０４－１は、図２に示す第１の実施形態に係る光変調素子１０４と同様の構成を有し、ネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０は、光変調部Ｃと光折り返し部Ｄとを含む。図１２に示すネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０の光変調部Ｃおよび光折り返し部Ｄは、図２に示すネスト型マッハツェンダ型光導波路２４０の光変調部Ａおよび光折り返し部Ｂと同様であるが、並行導波路２４６の周辺の構成（具体的には、中間層、信号電極、及びグランド電極の構成）が光変調部Ａおよび光折り返し部Ｂと異なっている。

【0064】

光変調素子１０４－１は、図２に示す第１の実施形態に係る光変調素子１０４と同様の構成を有するが、中間層５０２に代えて中間層５０２－２を備える点、および、グランド電極２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃ、２７０ｄ、２７０ｅに代えてグランド電極２７０－１ａ、２７０－１ｂ、２７０－１ｃ、２７０－１ｄ、２７０－１ｅを備える点が異なる。以下、グランド電極２７０－１ａ、２７０－１ｂ、２７０－１ｃ、２７０－１ｄ、２７０－１ｅを総称してグランド電極２７０－１ともいうものとする。

【0065】

中間層５０２－２は、中間層５０２と同様の構成を有するが、その厚さが、作用部３００および交差部４００において同じ厚さｔ１となっている（図１５、図１６）。

【0066】

グランド電極２７０－１は、図２に示す光変調素子１０４のグランド電極２７０と同様の構成を有するが、交差部４００における信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間の距離が、作用部３００における信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間の距離Ｗ１（図１５）より大きいな値Ｗ２（＞Ｗ１）となっている点が異なる（図１６）。ここで、図１５には、作用部３００ｃにおける断面構成が示されているが、他の作用部３００ａ、３００ｂ、３００ｄも、図１５と同様の断面構成を有するものと理解されたい。また、図１６には、並行導波路２４６ａ－１と信号電極２５０ｃとの交差部４００の断面構成が示されているが、他の並行導波路２４６と信号電極２５０との交差部４００も、図１６と同様の断面構成を有するものと理解されたい。

【0067】

上記の構成を有する光変調素子１０４－１は、並行導波路２４６と信号電極２５０との交差部４００において、信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間の距離Ｗ２が、作用部３００における信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間の距離Ｗ１よりも広く設定されているので、交差部４００において信号電極２５０から並行導波路２４６に印加される電界は、作用部３００において信号電極２５０から並行導波路２４６に印加される電界に比べて低減される。このため、個々の交差部４００において生じる擾乱変調の程度ないし強度は、信号電極２５０の全体に亘ってグランド電極２７０との間隔が同じ間隔で設けられる従来の構成に比べて低減されることとなり、光変調素子１０４－１全体としての良好な動作特性が実現され得る。

【0068】

なお、交差部４００において並行導波路２４６に発生する電界強度を効果的に低減するため、交差部４００における信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間隔Ｗ２は、作用部３００における並行導波路２４６の凸部（例えば凸部５０４ｃ－１等）の幅ａの１．５倍以上であることが望ましく、幅ａの３倍以上であればより好適である。

【0069】

ここで、信号電極２５０とグランド電極２７０との間の間隔は、これらが構成するコプレーナ伝送線路のインピーダンスに影響することから、当該間隔は、上記インピーダンスが基板２２０上の面内の位置に依存して急峻に変化しないように、段階的に及び又は連続的に変化する態様で設けられることが好ましい。

【0070】

本実施形態では、グランド電極２７０－１は、信号電極２５０とグランド電極２７０－１との間の間隔が交差部４００から作用部３００へ向かってＷ２からＷ１へ段階的に及び又は連続的に減少するように形成されている。具体的には、本実施形態では、グランド電極２７０－１は、信号電極２５０に沿って４つの部分に分けて、信号電極２５０との間隔が段階的に又は連続的に変化するように異なるように形成されている。

【0071】

一例として、図１７は、図１２に示す光変調素子１０４－１の、信号電極２５０ａ及びグランド電極２７０－１ａ、２７０－１ｂの部分を取り出して示した図である。他の信号電極２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄと、対応するグランド電極２７０－１と、の間隔も、図１７に示す信号電極２５０ａとグランド電極２７０－１ａ、２７０－１ｂとの間隔と同様の態様で設けられているものと理解されたい。

【0072】

図１７において、グランド電極２７０－１ａ、２７０－１ｂは、４つの区間Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４に分けて、それぞれの区間において、信号電極２５０ａとの間隔が、Ｗ２からＷ１に向かって段階的に又は連続的に狭くなるように形成されている。より具体的には、交差部４００を含む区間Ｓ１ではＷ２に設定され、作用部３００を含む区間Ｓ４ではＷ１に設定されている。また、区間Ｓ１とＳ４との間には、区間Ｓ１からＳ４に向かって順に区間Ｓ２及びＳ３が設けられている。間隔Ｗ２を有する区間Ｓ１に隣接する区間Ｓ２では、上記間隔はＷ２より小さくＷ１より大きな中間的な間隔Ｗ３に設定されている。また、区間Ｓ２と区間Ｓ４との間にある区間Ｓ３では、上記間隔は、区間Ｓ２からＳ１に向かってＷ３からＷ１へ連続的に変化するように、当該間隔がテーパ状に設けられている。

【0073】

なお、図１２及び図１７では、グランド電極２７０－１は、区間Ｓ１と区間Ｓ２との境界において、信号電極２５０と対向するエッジが平面視直角の角部を有するように描かれているが、これらの角部は、上述したインピーダンスがこれらの位置において急峻に変化しないように、例えば曲線的に設けられていることが好ましい。

【0074】

［第３の実施形態］
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１８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１８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。

【0075】

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１０８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。

【0076】

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、光変調素子１０４を備えるので、光変調器１００と同様に、交差部４００において発生する擾乱変調を低減して良好な変調動作を実現することができる。

【0077】

なお、本実施形態では、光変調モジュール１０００は、一例として光変調素子１０４を備えるものとしたが、図８及び図９に示す変形例に係る光変調素子や、図１２に示す第２の実施形態に係る光変調素子１０４－１を備えるものとしてもよい。

【0078】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４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１９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、第２の実施形態に係る光変調器１００－１又は第３の実施形態に係る光変調モジュール１０００を用いることもできる。

【0079】

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。

【0080】

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、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄを駆動するための４つの高周波電気信号を出力する。尚、上述したように、光変調器１００および変調器駆動部１１０６に代えて、例えば変調器駆動部１１０６に相当する回路を含む駆動回路１００８を筐体１０２の内部に備えた、光変調モジュール１０００を用いることもできる。

【0081】

当該４つの高周波電気信号は、光変調器１００の信号ピン１０８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。

【0082】

特に、光送信装置１１００では、上述した第１の実施形態に係る光変調器１００と同様に、光変調素子１０４を備えた光変調器１００、光変調素子１０４－１を備えた光変調器１００－１、又は光変調モジュール１０００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。

【0083】

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。

【0084】

例えば、上述した実施形態においては、中間層５０２、５０２－２、及び中間層５０２－１の第１層９００ａの素材としてＳｉＯ_２、中間層５０２－１の第２層９００ｂとして感光性永久膜を用いるものとしたが、中間層５０２、５０２－１、５０２－２を構成する素材は、これらには限られない。中間層５０２、５０２－１、５０２－２には、それぞれ、光変調素子１０４および１０４－１の設計から定まる電気的特性及び又は機械的特性の要求条件を満たす限りにおいて、任意の材料を用いることができる。そのような材料には、例えば、窒化ケイ素等の無機物や、感光性永久膜以外の熱硬化性又は熱可塑性の樹脂が含まれ得る。

【0085】

また、第１の実施形態に係る光変調素子１０４の特徴構成と、第２の実施形態に係る光変調素子１０４－１とを組み合わせて用いて、一つの光変調素子を構成してもよい。例えば、光変調素子１０４－１において、中間層５０２－２を、中間層５０２または中間層５０２－１と同様に、交差部４００における厚さが作用部に３００おける厚さｔ１よりも厚くなるよう構成してもよい。これにより、交差部４００における擾乱変調の発生を更に抑制して、さらに良好な光変調動作を実現することができる。

【0086】

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２２０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。そのような素子は、例えば、いわゆるシリコン・フォトニクス導波路デバイスであり得る。

【0087】

また、上述した実施形態では、基板２２０は、一例としてＸカット（基板法線方向が結晶軸のＸ軸）のＬＮ基板（いわゆるＸ板）であるものしたが、ＺカットのＬＮ基板を基板２２０として用いることもできる。

【0088】

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を構成する光導波路素子である光変調素子１０４は、光導波路２３０が形成された基板２２０と、基板２２０の上に形成された中間層５０２と、中間層５０２の上に形成された信号電極２５０およびグランド電極２７０と、を有する。光導波路２３０は、基板２２０上に延在する凸部（例えば、凸部５０４ｃ－１、５０４ｃ－２）により構成される。また、信号電極２５０は、光導波路２３０の一部である例えば並行導波路２４６に沿って延在して当該並行導波路２４６を伝搬する光波を制御する作用部３００と、並行導波路２４６の上を交差する交差部４００と、を有する。そして、中間層５０２は、交差部４００における厚さｔ２が、作用部３００における厚さｔ１より厚く形成されている。

【0089】

この構成によれば、凸状光導波路と信号電極との交差部における擾乱変調の発生を効果的に抑制して、良好な変調動作特性を実現することができる。

【0090】

また、中間層５０２は、その厚さが、作用部３００から交差部４００へ向かって段階的に及び又は連続的に厚くなるように形成されている。この構成によれば、例えばコプレーナ伝送線路を構成する信号電極２５０のインピーダンスが、基板２２０の平面内において急峻に変化してしまうのを防止することができる。

【0091】

また、中間層５０２、５０２－１は、一つ又は複数の層により形成され得る。中間層５０２－１は、交差部４００における層数が、作用部３００における層数よりも多く形成されている。具体的には、中間層５０２－１は、作用部３００においては第１層９００ａのみの単層であり、交差部４００においては第１層９００ａ及び第２層９００ｂの２層で構成されている。中間層５０２－１は、交差部４００において、例えば樹脂から成る第２層９００ｂを含む。この構成によれば、例えば第１層９００ａを無機材料で構成して絶縁性や誘電率等の電気的特性の要求条件を満たしつつ、第２層９００ｂを厚膜形成に適した樹脂材料等で構成して、交差部４００における中間層５０２－１を容易に厚く形成することができる。

【0092】

また、中間層５０２は、交差部４００における厚さｔ２が、光導波路２３０を構成する凸部（例えば、凸部５０４ｃ－１等）の高さｂよりも厚く形成されている。この構成によれば、交差部４００において光導波路２３０（具体的には、並行導波路２４６）に印加される電界の強度を十分に低減して、当該交差部４００において発生する擾乱変調を効果的に低減することができる。

【0093】

また、グランド電極２７０－１は、信号電極２５０との間隔が、作用部３００における間隔Ｗ１に対し交差部４００においてより広い間隔Ｗ２で形成されている。この構成によれば、中間層５０２－２を基板２２０の全体において一様な厚さで容易に形成しつつ、交差部４００における擾乱変調の発生を効果的に抑制して、良好な変調動作特性を実現することができる。

【0094】

また、グランド電極２７０－１は、信号電極２５０との間隔が、作用部３００から交差部４００に向かって、Ｗ１からＷ２へ段階的に及び又は連続的に広くなるように形成されている。この構成によれば、例えばコプレーナ伝送線路を構成する信号電極２５０のインピーダンスが、基板２２０の平面内において急峻に変化してしまうのを防止することができる。

【0095】

また、グランド電極２７０は、交差部４００における信号電極２５０との間隔Ｗ２が、光導波路２３０を構成する凸部（例えば、並行導波路２４６を構成する凸部５０４ｃ－１等）の幅ａの３倍よりも広く形成されている。この構成によれば、交差部４００において光導波路２３０（具体的には、並行導波路２４６）に印加される電界の強度を十分に低減して、当該交差部４００において発生する擾乱変調を効果的に低減することができる。

【0096】

また、第１の実施形態に係る光変調器１００は、光の変調を行う光導波路素子である上述の光変調素子１０４（上述した変形例を含む）および光変調素子１０４－１のいずれかの光変調素子と、その光導波路素子を収容する筐体１０２と、光導波路素子に光を入力する入力光ファイバ１１４と、光導波路素子が出力する光を筐体１０２の外部へ導く出力光ファイバ１２０と、を備える。

【0097】

また、第３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（上述した変形例を含む）および光変調素子１０４－１のいずれかの光変調素子と、当該光導波路素子を駆動する駆動回路１００８と、を備える。

【0098】

また、第４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。

【0099】

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】

【0100】

１００、１００－１…光変調器、１０２…筐体、１０４、１０４－１…光変調素子、１０６…中継基板、１０８、１１０…信号ピン、１１２…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、２２０…基板、２３０…光導波路、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、２４４ｃ、２４４ｄ…マッハツェンダ型光導波路、２４６ａ－１、２４６ａ－２、２４６ｂ－１、２４６ｂ－２、２４６ｃ－１、２４６ｃ－２、２４６ｄ－１、２４６ｄ－２…並行導波路、２４８ａ、２４８ｂ…出力導波路、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ…信号電極、２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ、２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄ…パッド、２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ…バイアス電極、３００，３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ…作用部、４００…交差部、５００…支持板、５０２、５０２－１、５０２－２…中間層、５０４ａ－１、５０４ａ－２、５０４ｃ－１、５０４ｃ－２…凸部、９００ａ…第１層、９００ｂ…第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。

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】