特表 2024-524644 電気光学変調器、光変調システム、及び集積光チップ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-05

(54)【発明の名称】電気光学変調器、光変調システム、及び集積光チップ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20240628BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501630

(86)(22)【出願日】2021-07-16

(85)【翻訳文提出日】2024-02-13

(86)【国際出願番号】 CN2021106805

(87)【国際公開番号】W WO2023283938

(87)【国際公開日】2023-01-19

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504161984

【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェン、ホンミン

(72)【発明者】

【氏名】スン、メンディエ

(72)【発明者】

【氏名】リ、グアンペン

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA20

2K102DA04

2K102DA05

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA08

2K102EA12

2K102EA21

2K102EB20

2K102EB22

(57)【要約】

本願は、電気光学変調器を提供する。電気光学変調器は、第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、第１入力電極は、第１変調信号を受信するように構成されており、第２入力電極は、第２変調信号を受信するように構成されている；及び、第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、第１変調アームは、第１変調電極及び第２変調電極の間にあり、第２変調アームは、第１変調電極及び第３変調電極の間にある；を備え、ここで、第１変調電極は、第１入力電極に結合されており、第１変調信号を受信するように構成されており、第２変調電極及び第３変調電極はそれぞれ第２入力電極に結合されており、第２変調信号をそれぞれ受信するように構成されており、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極は、第１変調信号及び第２変調信号に基づいて、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を変調するように構成されている。本願はさらに、光変調システム及び集積光チップを提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、前記第１入力電極は、電気チップによって出力された第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２入力電極は、前記電気チップによって出力された第２変調信号を受信するように構成されている；及び、
第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、前記第１変調電極は、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間にあり、前記第１変調アームは、前記第１変調電極及び前記第２変調電極の間にあり、前記第２変調アームは、前記第１変調電極及び前記第３変調電極の間にある
を備え、
前記第１変調電極は、前記第１入力電極に結合されており、前記第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２変調電極及び前記第３変調電極はそれぞれ前記第２入力電極に結合されており、前記第２変調信号をそれぞれ受信するように構成されており、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記第１変調信号及び前記第２変調信号に基づいて、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームにおける入力光を変調するように構成されており；前記変調された入力光は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームから変調光として出力される、電気光学変調器。

【請求項2】

前記電気光学変調器はさらに、基板を備え、前記電極変換部分及び前記光変調部分は前記基板の同一の表面上にある、請求項１に記載の電気光学変調器。

【請求項3】

前記電極変換部分はさらに、ブリッジ部を有し、前記ブリッジ部は、前記基板に組み込まれており、前記ブリッジ部の一部は、前記基板の、前記電極変換部分が設けられている前記表面に露出されており；
前記基板に露出されている前記ブリッジ部の前記一部は、前記第１変調電極及び前記第１入力電極にそれぞれ結合されている、請求項２に記載の電気光学変調器。

【請求項4】

前記第２入力電極の２つの端部はそれぞれ、前記第２変調電極及び前記第３変調電極に結合されており、前記第２変調電極、前記第２入力電極及び前記第３変調電極は、開口部を有する収容エリアを形成するように包囲されており、
前記第１入力電極は前記収容エリア内にあり、前記第１変調電極は、前記開口部を介して前記収容エリアの外部から前記収容エリアに延在し且つ前記第１入力電極に結合されている、請求項２に記載の電気光学変調器。

【請求項5】

前記電極変換構造は軸対称構造である、請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項6】

前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、金属であり；
前記光変調部分はさらに、前記基板上の透明導電層を含み、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記透明導電層の、前記基板から離れた表面上にあり、前記透明導電層と電気的に接触している、請求項２から５のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項7】

前記透明導電層は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームと直接接触している、請求項６に記載の電気光学変調器。

【請求項8】

第１インピーダンス板、第２インピーダンス板及び第３インピーダンス板をさらに含み、
前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板は、互いに直列に接続されており、次いで、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間で結合されており、前記第１変調電極は、前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板の間のノードに結合されており、前記第３インピーダンス板は前記第１変調電極及び前記ノードの間で結合されている、請求項６から７のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項9】

前記第１変調信号及び前記第２変調信号は無線周波数信号である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項10】

前記第１変調アーム及び前記第２変調アームはニオブ酸リチウムである、請求項１から９のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器；及び
第１入力電極及び第２入力電極にそれぞれ結合されており、第１変調信号を前記第１入力電極に出力するとともに第２変調信号を前記第２入力電極に出力するように構成された電気チップ
を備える、光変調システム。

【請求項12】

入力光を発するように構成されたレーザ；及び
前記レーザに結合されており、且つ前記入力光を受光し、前記入力光を変調し、変調光を出力するように構成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器
を備える、集積光チップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電気光学変調器、電気光学変調器を含む光変調システム及び集積光チップに関する。

【背景技術】

【0002】

光通信システムにおいて、電気光学変調器は、電気信号を光信号に変換するためのコアコンポーネントである。薄膜ニオブ酸リチウム（ｔｈｉｎｆｉｌｍ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ、ＴＦＬＮ）変調器は、優れた線形性、冷却なし、低い光消費、及び高い帯域幅などの利点を有する。従って、それは、通信速度が１３０Ｇより高いコヒーレント光通信シナリオにおいて使用されることができる。

【0003】

ＴＦＬＮ変調器は、電気チップに電気的に接続されている。電気チップは、交流信号を出力することで薄膜ニオブ酸リチウム変調器を動作するように駆動するように構成されており、電気チップそのものは、直流信号の駆動下で動作する必要がある。従って、電気チップは、複雑な周辺回路（コンデンサ、及びインダクタ等を含む）を含むことで直流信号の伝送チャネル及び交流信号の伝送チャネルを区別して、直流信号がＴＦＬＮ変調器に伝送されることを防止して、交流信号が直流信号を提供するノードに伝送されることを防止する必要がある。周辺回路は、電気チップの全体的なサイズを大きくし、コストを高くする。これは、電気チップの小型化及びコスト制御に資さなく、電気チップ及びＴＦＬＮ変調器のパッケージングに資さない。

【発明の概要】

【0004】

第１態様によると、本願は、第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、前記第１入力電極は、電気チップによって出力された第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２入力電極は、前記電気チップによって出力された第２変調信号を受信するように構成されている；及び、第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、前記第１変調電極は、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間にあり、前記第１変調アームは、前記第１変調電極及び前記第２変調電極の間にあり、前記第２変調アームは、前記第１変調電極及び前記第３変調電極の間にある、を備える電気光学変調器を提供し、前記第１変調電極は、前記第１入力電極に結合されており、前記第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２変調電極及び前記第３変調電極はそれぞれ前記第２入力電極に結合されており、前記第２変調信号を受信するように構成されており、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記第１変調信号及び前記第２変調信号に基づいて、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームにおける入力光を変調するように構成されており；前記変調された入力光は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームから変調光として出力される。

【0005】

現在、電気光学変調器は、２つの運転方式で電気チップによって駆動されており、電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。方式１において、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された３つの出力端を有し、ここで、１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧を保つ。この駆動方式では、電気チップは、周辺回路を含むことで、直流信号及び交流信号をそれぞれフィルタリングする。方式２では、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された２つの出力端を有し、ここで、２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともに別々に変化し、同時、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。電気光学変調器は、電極変換部分を含む。電極変換部分は、第１入力電極及び第２入力電極を第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に変換し、その結果、第１入力電極及び第２入力電極に伝送された信号はそれぞれ、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を使用することによって光変調部分にロードされ、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を変調し得る。従って、電気光学変調器は方式２で駆動され得る。言い換えれば、電気光学変調器は、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップを使用することによって駆動され得る。これは、電気光学変調器を駆動する電気チップのサイズの低減に役立ち、電気光学変調器を駆動する電気チップのコストの低減に役立ち、光変調システムにおける電気光学変調器及び電気チップのパッケージングを容易にする。

【0006】

いくつかの実装において、前記電気光学変調器はさらに、基板を備え、前記電極変換部分及び前記光変調部分は前記基板の同一表面上にある。

【0007】

このように、電極変換部分は、光変調部分に電気的に接続され得る。

【0008】

いくつかの実装において、前記電極変換部分はさらに、ブリッジ部を有し、ここで、前記ブリッジ部は、前記基板に組み込まれており、前記ブリッジ部の部品は、前記基板の、前記電極変換部分がセットされている前記表面に対して露出されており；前記基板に対して露出されている前記ブリッジ部の前記部品は、前記第１変調電極及び前記第１入力電極にそれぞれ結合されている。

【0009】

このように、第１入力電極は、第１変調電極に電気的に接続され得、ブリッジ部を基板に組み込むことで電気接続を実装する方式を介して、第１入力電極及び第２入力電極は、電気光学変調器の端面と位置合わせされ得、電気光学変調器のパッケージングプロセスが容易になる。

【0010】

いくつかの実装において、前記第２入力電極の２つの端部はそれぞれ、前記第２変調電極及び前記第３変調電極に結合されており、前記第２変調電極、前記第２入力電極及び前記第３変調電極は、開口部を有する収容エリアを形成するように包囲されており、前記第１入力電極は前記収容エリア内にあり、前記第１変調電極は、前記開口部を介して前記収容エリアの外部から前記収容エリアに延在し且つ前記第１入力電極に結合されている。

【0011】

このように、第１入力電極は、第１変調電極に電気的に接続され得る。

【0012】

いくつかの実装において、電極変換構造は全体として軸対称構造である。

【0013】

いくつかの実装において、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、金属であり；前記光変調部分はさらに、前記基板上の透明導電層を含み；前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記透明導電層の、前記基板から離れた表面上にあり、前記透明導電層と電気的に接触している。

【0014】

金属材料で作製された第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極は、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を容易に吸収する。従って、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極による入力光の吸収量を低減するためには、第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、及び、隣接して配列された第１変調アーム及び第２変調アームの間では予め設定された距離が保たれるべきである。金属材料と比較して、透明な導電性材料は、光に対する吸収機能が小さい。第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極が透明導電材料で作製された場合、光に対する第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極の吸収機能は低減し得、第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、及び、第１変調アーム及び第２変調アームの間の予め設定された距離が低減し得る。しかしながら、金属材料と比較して、透明導電材料は導電性が弱く、これは、電気信号（第１変調信号及び第２変調信号を含む）の伝導に資さない。従って、いくつかの実施形態において、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極は、金属材料で作製されており、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に直接電気的に接触されている透明導電層が追加されることで、透明導電層、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極が電気信号を共に伝送することを可能とする。一方で、優れた導電性は、金属材料で作製された第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を介して実装され得る。その一方、透明導電層は光に対する吸収機能が小さいので、透明導電層及び第１変調アームの間の距離及び透明導電層及び第２変調アームの間の距離は低減し得る。透明導電層及び第１変調アームの間の距離及び透明導電層及び第２変調アームの間の距離が低減したとき、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極によって第１変調アーム及び第２変調アーム上に生成された第１電界及び第２電界の影響が向上し、電気光学変調器の変調効率が向上する。

【0015】

いくつかの実装において、前記透明導電層は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームと直接接触している。

【0016】

このように、透明導電層及び第１変調アームの間の距離及び透明導電層及び第２変調アームの間の距離は０であり、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極によって第１変調アーム及び第２変調アーム上に生成された第１電界及び第２電界の影響はより大きく、電気光学変調器の変調効率はより高い。

【0017】

いくつかの実装において、電気光学変調器はさらに、第１インピーダンス板、第２インピーダンス板及び第３インピーダンス板を含み、ここで、前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板は、互いに直列に接続されており、次いで、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間で結合されており、前記第１変調電極は、前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板の間のノードに結合されており、前記第３インピーダンス板は前記第１変調電極及び前記ノードの間で結合されている。第１インピーダンス板、第２インピーダンス板、第３インピーダンス板、第１インピーダンス板、第２インピーダンス板、第１インピーダンス板及び第２インピーダンス板。

【0018】

このように、第１変調信号及び第２変調信号は、第１インピーダンス板、第２インピーダンス板及び第３インピーダンス板を使用することによって終端されて、第１変調信号及び第２変調信号が反映されるケースを回避して、それにより、入力光の変調プロセスに影響を与え得る。

【0019】

いくつかの実装において、第１変調信号及び第２変調信号は、無線周波数信号である。

【0020】

いくつかの実装において、第１変調アーム及び第２変調アームは、ニオブ酸リチウムである。

【0021】

第２態様によると、本願はさらに、第１態様の実装のいずれか１つに係る電気光学変調器；及び、第１入力電極及び第２入力電極にそれぞれ結合されており、第１変調信号を前記第１入力電極に出力するとともに第２変調信号を前記第２入力電極に出力するように構成された電気チップを含む、光変調システムを提供する。

【0022】

光変調システムは、互いに電気的に接続された電気チップ及び光チップを含む。光チップ内の電極変換部分を使用することによって、周辺回路は、直流信号の伝送チャネル及び交流信号の伝送チャネルを区別する必要がなくなる。これは、光変調システムのサイズを低減するとともに光変調システムのコストを低減することに役立つ。

【0023】

現在、電気光学変調器は、２つの運転方式で電気チップによって駆動されており、電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。方式１において、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された３つの出力端を有し、ここで、１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧を保つ。この駆動方式では、電気チップは、周辺回路を含むことで、直流信号及び交流信号をそれぞれフィルタリングする。方式２では、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された２つの出力端を有し、ここで、２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともにそれぞれ変化し、同時、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。電気光学変調器は、電極変換部分を含む。電極変換部分は、第１入力電極及び第２入力電極を第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に変換し、その結果、第１入力電極及び第２入力電極に伝送された信号はそれぞれ、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を使用することによって光変調部分にロードされ、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を変調し得る。従って、電気光学変調器は方式２で駆動され得る。言い換えれば、電気光学変調器は、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップを使用することによって駆動され得る。これは、光変調システムの全体的なサイズを小さくすることを可能とし、光変調システムのコストを低減することに役立つ。

【0024】

第３態様によると、本願はさらに、入力光を発するように構成されたレーザを含む集積光チップ；及び、前記レーザに結合されており、且つ前記入力光を受光し、前記入力光を変調し、変調光を出力するように構成された、前述の実装のいずれか１つに係る電気光学変調器を提供する。

【0025】

集積光チップは、電気光学変調器を統合し、電気光学変調器の全ての有益な効果を実装することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本願の実施形態１に係る光変調システムのモジュール構造の概略図である。

【0027】

【図2】図１の電気光学変調器の平面構造の概略図である。

【0028】

【図3】線Ａ－Ａに沿った図２における電極変換部分の断面構造の概略図である。

【0029】

【図4】Ｂ－Ｂ線に沿った図２の光変調部分の断面構造の概略図である。

【0030】

【図5】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る図２におけるＢ－Ｂ線に沿った電気光学変調器の断面構造の概略図である。

【0031】

【図6】本願の実施形態１に係る電気光学変調器及び電気チップの等価回路図である。

【0032】

【図7】本願の実施形態１に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0033】

【図8】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0034】

【図9】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0035】

【図10】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0036】

【図11】本願の実施形態２に係る光変調システムにおける電気光学変調器のローカル平面構造の概略図である。

【0037】

【図12】線Ｃ－Ｃに沿った図１１の断面構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下では、本願の実施形態の添付図面を参照しながら、本願の実施形態について説明する。
［実施形態１］

【0039】

図１を参照すると、この実施形態において、光変調システム１は、電気光学変調器１０及び電気チップ２０を含み、電気光学変調器１０は電気チップ２０に結合されている。電気チップ２０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を電気光学変調器１０に出力するように構成されている。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、高周波数（１０Ｋｈｚより大きい周波数）交流信号である。同時に、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、等しい振幅及び反対の方向を有する。電気光学変調器１０はさらに、外部光源（例えば、レーザ）からの入力光Ｌ１を受光するように構成されており、電気光学変調器１０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調し、変調された入力光を出力するように構成されている。この実施形態において、電気光学変調器１０によって変調及び出力された光は、変調光Ｌ２と定義される。入力光Ｌ１は、固有光である。電気光学変調器１０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を入力光Ｌ１にロードし、入力光Ｌ１の関連パラメータ（例えば、位相、強度及び偏光状態）を変化させて、変調情報を保持した変調光Ｌ２を取得し、変調光Ｌ２を出力する。この実施形態において、電気光学変調器１０は、薄膜ニオブ酸リチウム変調器である。

【0040】

図２を参照すると、この実施形態において、電気光学変調器１０は、電極変換部分１１、光変調部分１２及び基板１３を含み、電極変換部分１１及び光変調部分１２は、基板１３の同一表面上にある。電極変換部分１１は、電気チップ２０及び光変調部分１２にそれぞれ結合されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を受信し、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を光変調部分１２に伝送するように構成されている。光変調部分１２は、第１変調信号Ｓ＋、第２変調信号Ｓ－及び入力光Ｌ１を受信するように構成されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力するように構成されている。

【0041】

電極変換部分１１は、互いに離間された第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２を含む。第１入力電極２１及び第２入力電極２２は、電気チップ２０にそれぞれ結合されている。第１入力電極１１１は、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されており、第２入力電極２２は、電気チップ２０によって出力された第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0042】

光変調部分１２は、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５を含む。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は互いに離間され且つ並列であり、第１変調電極１２１は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間にある。電気信号が第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３にそれぞれ印加されたとき、第１変調電極１２１及び第２変調電極１２２は、第１コンデンサを形成して第１電界を生成し；第１変調電極１２１及び第３変調電極１２３は、第２コンデンサを形成して第２電界を生成する。

【0043】

第１変調アーム１２４は、第１変調電極１２１及び第２変調電極１２２の間にあり、第２変調アーム１２５は、第１変調電極１２１及び第３変調電極１２３の間にある。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、入力端Ｐ１及び出力端Ｐ２でそれぞれ収束する。言い換えれば、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、共通の入力端Ｐ１及び共通の出力端Ｐ２を有する。入力端Ｐ１は、入力光Ｌ１を受光するように構成されている。入力光Ｌ１の一部が伝送及び変調のために第１変調アーム１２４に入射し、別の部分が伝送及び変調のために第２変調アーム１２５に入射する。電気信号が第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３にそれぞれ印加されたとき、第１変調アーム１２４は第１電界内にあり、第１変調アーム１２４において伝送された入力光Ｌ１の一部は第１電界によって変調され、第２変調アーム１２５において伝送された入力光Ｌ１の別の部分は第２フィールドによって変調される。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５によって変調された入力光Ｌ１は、出力端Ｐ２において収束し、次いで変調光Ｌ２として出力される。

【0044】

第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は互いに離間され且つ略並列であり、第１変調電極１２１は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間にある。第１変調電極１２１は、第１入力電極１１１に結合されており、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されている。第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第２入力電極１１２にそれぞれ結合されており、それぞれ、第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調するように構成されている。

【0045】

図３を参照すると、基板１３は、積層された基板層１３１及び誘電体層１３２を含み、基板層１３１は、誘電体層１３２の、電極変換部分１１及び光変調部分１２から離れた表面上にある。言い換えれば、誘電体層１３２は２つの反対する表面を有しており、電極変換部分１１及び光変調部分１２は２つの表面のうち１つに位置付けられており、基板層１３１は他の表面に位置付けられている。この実施形態において、基板層１３１の材料はシリコン（Ｓｉ）であり、誘電体層１３２の材料は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である。別の実施形態において、基板層１３１の材料はさらに、リン酸インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、又はそれらの組み合わせであり得、誘電体層１３２の材料はさらに、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、又はそれらの組み合わせであり得る。

【0046】

図２及び図３を共に参照すると、この実施形態において、電極変換部分１１はさらに、ブリッジ部１１６を含む。第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全て、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上にセットされている。ブリッジ部１１６は、誘電体層１３２に組み込まれており、ブリッジ部の部品は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面に露出されている。誘電体層１３２の表面に露出されたブリッジ部１１６の部品は、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１にそれぞれ結合されて、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１の間の電気接続を確立する。

【0047】

第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全て、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上にセットされている。従って、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１が、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上にセットされた導電性構造を使用することによって直接電気的に接続されている場合、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２は容易に短絡される。絶縁層を追加する方式が短絡を回避するために使用された場合、それは電気光学変調器１０の総厚を低減するのに資さない。従って、ブリッジ部１１６は、誘電体層１３２に組み込まれて、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１の間の電気接続を確立し、これは、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２の間の短絡を回避することに役立ち、さらに、電気光学変調器１０の総厚を低減することに役立つ。

【0048】

図４を参照すると、この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上にセットされている。光変調部分１２はさらに、光導波路１２６を含み、光導波路１２６は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面と直接接触している。光導波路１２６は、ベース１２６１、及び、ベース１２６１の表面から、誘電体層１３２から離れた方向に向かって突出する第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５を含む。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面上にある。この実施形態において、ベース１２６１、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は全てがニオブ酸リチウムである。別の実施形態において、光導波路１２６はベース１２６１を含まない場合がある。

【0049】

この実施形態において、第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全てが、例えば、金、アルミニウム、銅、チタン及び白金のような導電性金属で作製されている。

【0050】

図５を参照すると、変更された実施形態において、光変調部分１２はさらに、透明導電層１２７を含む。透明導電層１２７は、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面上にセットされており、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面を部分的にカバーしている。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、透明導電層１２７に露出されている。言い換えれば、透明導電層１２７は、ベース１２６１、及び、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３の間にある。透明導電層１２７は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜又はタングステンドープ酸化インジウム（ＩＷＯ）膜のような透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）膜であり得る。

【0051】

この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は金属材料で作製されており、金属材料は、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５において入力光Ｌ１を容易に吸収する。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３による入力光Ｌ１の吸収量を低減するべく、図４に示されるように、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、及び、隣接して配列された第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５の間では予め設定された距離が保たれるべきである。

【0052】

金属材料と比較して、透明導電材料は、光に対する吸収機能が小さい。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３が透明導電材料で作製された場合、光に対する第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の吸収機能は低減し得、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、及び、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５の間の予め設定された距離が低減し得る。しかしながら、金属材料と比較して、透明導電材料は導電性が弱く、これは、電気信号（第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を含む）の伝導に資さない。

【0053】

従って、前述の変更された実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は金属材料で作製されており、透明導電層１２７が追加されることで、透明導電層１２７、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３が電気信号を共に伝送することが可能となる。一方で、優れた導電性は、金属材料で作製された第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３を使用することによって実装され得る。その一方、透明導電層１２７は光に対する吸収機能が小さいので、透明導電層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明導電層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離は低減し得る。この変更された実施形態（図６）において、透明導電層１２７は、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５と直接接触している。言い換えれば、透明導電層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明導電層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離は０である。

【0054】

透明導電層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明導電層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離が低減したとき、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３によって第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５上に生成された第１電界及び第２電界の影響はより大きく、電気光学変調器１０の変調効率はより高い。

【0055】

従って、この変更された実施形態において、透明導電層１２７は追加され、これは、優れた導電性を確保しながら、電気光学変調器１０の変調効率を向上させることに役立つ。

【0056】

図４及び図５を参照すると、この実施形態において、電気光学変調器１０はさらに、絶縁カバー層１４を含む。絶縁カバー層１４及び誘電体層１３２の材料は同じである。絶縁カバー層１４は、電極変換部分１１及び光変調部分１２の、基板１３から離れた表面をカバーし、外部の導電性構造から電極変換部分１１及び光変調部分１２を電気的に絶縁すること、及び電極変換部分１１及び光変調部分１２をスクラッチから保護することを行うように構成されている。この実施形態において、電極変換部分１１及び光変調部分１２の構造をより良く示すべく、絶縁カバー層１４はいくつかの添付図面では示されていない。

【0057】

以下では、電気光学変調器１０及び電気チップ２０の等価回路図を参照して、光変調システム１の動作プロセスを説明する。

【0058】

図６を参照すると、この実施形態において、電気チップ２０は、増幅器２１を含み、増幅器２１は、第１の出力端２１１及び第２の出力端２１２を有する。第１の出力端２１１は、第１入力電極１１１に結合されており、第２の出力端２１２は、第２入力電極１１２に結合されている。増幅器２１の正相入力端２１３は、初期変調信号Ｓ_０を受信するように構成されており、増幅器２１は、初期の変調された信号Ｓ_０の振幅を増幅させ、それぞれ、第１の出力端２１１において第１変調信号Ｓ＋を出力し、第２の出力端２１２において第２変調信号Ｓ－を出力するように構成されている。電気光学変調器１０は、駆動端１２８を含む。駆動端１２８はフローティング接続状態にあり、直流駆動信号Ｄを受信するように構成されている。駆動端１２８は、電気光学変調器１０上の信号入力ピンである。電気光学変調器１０の動作プロセスにおいて、電気光学変調器１０の外部のリードは、駆動端１２８に接続されて、駆動信号Ｄを駆動端１２８に入力し得る。駆動端１２８は、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３にそれぞれ結合されており、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３を使用することによって駆動信号Ｄを増幅器２１に伝送するように構成されている。言い換えれば、駆動端１２８は、駆動信号Ｄを電気チップ２０に伝送して、電気チップ２０を動作し始めるように駆動するように構成されている。この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３はコンデンサを形成し、その結果、直流駆動信号Ｄは、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間を流れず、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３からのみ電気チップ２０に伝送される。このように、交流変調信号（第１変調信号及び第２変調信号を含む）及び直流駆動信号Ｄの伝送チャネルは区別され得る。

【0059】

電気チップ２０が動作し始めたとき、電気チップ２０は初期変調信号Ｓ_０を受信し、第１の出力端２１１において第１変調信号Ｓ＋を出力し、第２の出力端２１２において第２変調信号Ｓ－を出力する。第１変調信号Ｓ＋は、第１入力電極１１１によって第１変調電極１２１に伝送され、第２変調信号Ｓ－は、第２入力電極１１２によって第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３にそれぞれ伝送され、同時に、光変調部分１２の入力端Ｐ１は、外部光源によって入力された入力光Ｌ１を受光する。

【0060】

この実施形態において、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は正弦信号である。別の実施形態において、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、例えば方形波信号のような他の形態の交流信号であってもよい。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の具体的な形態は本願において限定されるものではない。光変調部分１２の動作プロセスにおいて、同時に、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、同じ振幅及び反対の方向を有する。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を同時に変化させることによって、第１電界及び第２電界はそれぞれ変化されて、第１電界及び第２電界内の第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５をそれぞれ、入力光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力するように制御し得る。言い換えれば、前述のプロセスにおいて、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の変化は、光のパラメータ（例えば、位相、強度又は偏光状態）の変化に反映され、その結果、変調された光、すなわち、変調光Ｌ２は、変調情報を保持する。

【0061】

この実施形態において、光変調部分１２はさらに、基板１３の表面上にある第１インピーダンス板Ｒ１、第２インピーダンス板Ｒ２及び第３インピーダンス板Ｒ３を含む。第１インピーダンス板Ｒ１、第２インピーダンス板Ｒ２及び第３インピーダンス板Ｒ３は、具体的なインピーダンス値を有する材料層、例えば、チタンで作製された材料層である。第１インピーダンス板Ｒ１及び第２インピーダンス板Ｒ２は、第２変調電極１２２の一端及び第３変調電極１２３の一端の間で結合されており、第１インピーダンス板Ｒ１及び第２インピーダンス板Ｒ２は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の端部であり且つ出力端Ｐ２に近い端部に結合されている。第１インピーダンス板Ｒ１及び第２インピーダンス板Ｒ２の間のノードは、駆動端１２８、及び第１変調電極１２１の一端に結合されており、第３インピーダンス板Ｒ３は、第１変調電極１２１及び上記ノードの間において結合されている。第１インピーダンス板Ｒ１、第２インピーダンス板Ｒ２及び第３インピーダンス板Ｒ３はそれぞれ、高周波数信号であり且つ第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３上で伝送される第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を終端することで、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－が反映され、それにより、入力光Ｌ１の変調プロセスに影響を与えるというケースを回避するように構成されている。

【0062】

上述のように、この実施形態における電気光学変調器１０は、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。電気光学変調器１０はさらに、入力光Ｌ１を受光するように構成されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力するように構成されている。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、交流信号である。動作しているとき、電気チップ２０は、直流駆動信号Ｄの駆動下で動作する必要がある。

【0063】

現在、電気光学変調器は、２つの運転方式で電気チップによって駆動されており、電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。

【0064】

方式１において、電気チップは、電気光学変調器に結合された３つの出力端を有し、ここで、１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧を保つ。この駆動方式では、電気チップは、周辺回路を含むことで、直流信号及び交流信号をそれぞれフィルタリングする。この方式は、コプレーナ導波路（ｃｏｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ、ＣＰＷ）電極構造に基づいた信号伝送方式でもある。

【0065】

方式２では、電気チップは、電気光学変調器に結合された２つの出力端を有し、ここで、２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともに別々に変化し、同時に、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。この方式は、平面ストリップ（ｃｏｐｌａｎａｒ ｓｔｒｉｐ、ＣＰＳ）電極構造に基づいた信号伝送方式でもある。

【0066】

電気光学変調器１０は、電極変換部分１１を含む。電極変換部分１１は、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２を第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に変換し、その結果、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２に伝送された信号はそれぞれ、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３を使用することによって光変調部分１２にロードされ、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５における入力光Ｌ１を変調し得る。言い換えれば、この実施形態において、電気光学変調器１０は、ＣＰＳベースの電極構造をＣＰＷベースの電極構造に変換して、その結果、動作のために電気光学変調器１０が電気チップ２０に結合されたとき、電気光学変調器１０は方式２で駆動され得る。言い換えれば、電気光学変調器１０は、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップ２０を使用することによって駆動され得る。これは、光変調システム１の全体的なサイズが小さくなることを可能とし、光変調システム１のコストの低減に役立ち、光変調システム１内の電気光学変調器１０及び電気チップ２のパッケージングを容易にする。

【0067】

これに基づいて、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３がコンデンサを形成するので、電気光学変調器１０の駆動端１２８において入力された駆動信号Ｄは、コンデンサによってフィルタリングされ、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３から伝送されず、第１変調電極１２１のパスに沿ってのみ電気チップ２０にロードされる。

【0068】

図７を参照すると、この実施形態はさらに、集積光チップ１００を提供する。集積光チップ１００は、少なくとも１つの電気光学変調器１０、１つのレーザ４０、及び１つの半導体光増幅器５０（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＳＯＡ）を含む。レーザ４０は、電気光学変調器１０に結合されている。レーザ４０は、入力光Ｌ１を電気光学変調器１０に出力するように構成されている。電気光学変調器１０は半導体光増幅器５０に結合されており、入力光Ｌ１を変調し、変調光Ｌ２を半導体光増幅器５０に出力するように構成されている。半導体光増幅器５０は、変調光Ｌ２を増幅させ、増幅済みの変調光Ｌ２を出力するように構成されている。出力された変調光Ｌ２は光ファイバにおいて継続して伝播され得、後続の光パスにおいて変調器又は検出器などのデバイスによって受信され得る。

【0069】

いくつかの変更実施形態において、集積光チップ１００の具体的な構造は図８から１０にも示され得る。

【0070】

図７における集積光チップと比較して、図８における集積光チップ１００はさらに、半導体光増幅器５０に結合された受信器６０を含む。受信器６０は、半導体光増幅器５０によって出力された増幅済みの変調光Ｌ２を受光し、増幅済みの変調光Ｌ２に基づいて対応する電気信号を生成し、電気信号を出力するように構成されている。

【0071】

図８における集積光チップと比較して、図９における集積光チップ１００はさらに、レーザ４０及び電気光学変調器１０の間で結合された半導体光増幅器５０を含む。レーザ４０及び電気光学変調器１０の間における半導体光増幅器５０は、レーザ４０によって出力されたレーザ光を受光し、レーザ光を増幅し、レーザ光を入力光Ｌ１として電気光学変調器１０に出力するように構成されている。

【0072】

図９における集積光チップと比較して、図１０における集積光チップ１００はさらに、レーザ４０に結合された受信器６０を含む。受信器６０は、変調光Ｌ２を復調して、変調光Ｌ２に保持された変調情報を取得するように構成されている。

【0073】

図７から図１０に示された集積光チップ１００は、この実施形態における前述の電気光学変調器１０を統合し、前述の電気光学変調器１０の全ての有益な効果を実装することができる。
［実施形態２］

【0074】

図１１及び図１２を共に参照すると、この実施形態における光変調システムは、電気光学変調器を含み、ここで、電気光学変調器は、電極変換部分３１を含む。この実施形態における光変調システムは、以下の点で第１実施形態における光変調システム１とは異なる：電極変換部分３１の構造は、第１実施形態における電極変換部分１１の構造とは異なる。

【0075】

この実施形態において、電極変換部分３１は、互いに離間された第１入力電極３１１及び第２入力電極３１２を含む。第１入力電極３１１及び第２入力電極３１２は、電気チップにそれぞれ結合されている。第１入力電極３１１は、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されており、第２入力電極３１２は、電気チップ２０によって出力された第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0076】

第２入力電極３１２の２つの端部はそれぞれ、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に結合されている。言い換えれば、第２変調電極１２２、第２入力電極３１２及び第３変調電極１２３は、ヘッドツーテール方式で順次結合されている。第２変調電極１２２、第２入力電極３１２及び第３変調電極１２３は、開口部３１６を有する収容エリア３１７を形成するように包囲されている。第１入力電極３１１は、収容エリア３１７内にある。第１変調電極１２１は、収容エリア３１７の外部から開口部３１６を介して収容エリア３１７に延在しており、第１入力電極３１１に結合されている。この実施形態において、電極変換部分３１は全体として軸対称構造である。具体的には、電極変換部分３１は、第１変調電極１２１に軸対称である。電極変換部分３１は軸対称にセットされ、これは、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の対称性を確保することに役立つ。

【0077】

第１変調電極１２１は、第１入力電極３１１に結合されており、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されている。第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第２入力電極３１２にそれぞれ結合されており、それぞれ、第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0078】

この実施形態において、電気光学変調器はさらに、基板３３を含む。電極変換部分３１は、基板３３と同一表面上にある。基板３３は、積層された基板層３３１及び誘電体層３３２を含み、基板層３３１は、誘電体層３３２上の、電極変換部分３１から離れた表面上にある。この実施形態において、基板３３の材料は実施形態１における基板１３の材料と同じである。詳細は、改めて説明されない。

【0079】

この実施形態における電気光学変調器は、実施形態１における電気光学変調器１０の全ての有益な効果を実装することができる。

【0080】

前述の説明は、単に本願の具体的な実装に過ぎず、本願の保護範囲を限定することを意図するものではないことに留意されたい。本願に開示された技術的範囲内において当業者によって容易に想到される任意の変形又は置換は、本願の保護範囲に含まれるものとする。矛盾がない場合、本願の実装及び実装における特徴は、互いに組み合わせることができる。従って、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、前記第１入力電極は、電気チップによって出力された第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２入力電極は、前記電気チップによって出力された第２変調信号を受信するように構成されている；及び、
第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、前記第１変調電極は、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間にあり、前記第１変調アームは、前記第１変調電極及び前記第２変調電極の間にあり、前記第２変調アームは、前記第１変調電極及び前記第３変調電極の間にある
を備え、
前記第１変調電極は、前記第１入力電極に結合されており、前記第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は別々に前記第２入力電極に結合されており、前記第２変調信号を別々に受信するように構成されており、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームにおける入力光を、前記第１変調信号及び前記第２変調信号に基づいて変調するように構成されており；変調された入力光は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームから変調された光として出力される、電気光学変調器。

【請求項2】

前記電気光学変調器はさらに、基板を備え、前記電極変換部分及び前記光変調部分は前記基板の同一の表面上にある、請求項１に記載の電気光学変調器。

【請求項3】

前記電極変換部分はさらに、ブリッジ部を有し、前記ブリッジ部は、前記基板に組み込まれており、前記ブリッジ部の一部は、前記基板の、前記電極変換部分が位置している前記表面に対して露出されており；
前記基板に対して露出されている前記ブリッジ部の前記一部は、前記第１変調電極及び前記第１入力電極に別々に結合されている、請求項２に記載の電気光学変調器。

【請求項4】

前記第２入力電極の２つの端部はそれぞれ、前記第２変調電極及び前記第３変調電極に結合されており、前記第２変調電極、前記第２入力電極及び前記第３変調電極は、開口部を有する収容エリアを形成するように包囲されており、
前記第１入力電極は前記収容エリア内にあり、前記第１変調電極は、前記開口部を介して前記収容エリアの外部から前記収容エリアに延在し且つ前記第１入力電極に結合されている、請求項２に記載の電気光学変調器。

【請求項5】

前記電極変換部分は軸対称構造である、請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項6】

前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、金属で作製されており；
前記光変調部分はさらに、前記基板上の透明伝導層を含み、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記透明伝導層の、前記基板から離れた表面上にあり、前記透明伝導層と電気的に接触している、請求項２から５のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項7】

前記透明伝導層は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームと直接接触している、請求項６に記載の電気光学変調器。

【請求項8】

第１インピーダンスシート、第２インピーダンスシート及び第３インピーダンスシートをさらに含み、
前記第１インピーダンスシート及び前記第２インピーダンスシートは、互いに直列に接続されており、次いで、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間で結合されており、前記第１変調電極は、前記第１インピーダンスシート及び前記第２インピーダンスシートの間のノードに結合されており、前記第３インピーダンスシートは前記第１変調電極及び前記ノードの間で結合されている、請求項６又は７に記載の電気光学変調器。

【請求項9】

前記第１変調信号及び前記第２変調信号は無線周波数信号である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項10】

前記第１変調アーム及び前記第２変調アームはニオブ酸リチウムで作製されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器；及び
第１入力電極及び第２入力電極に別々に結合されており、第１変調信号を前記第１入力電極に出力するとともに第２変調信号を前記第２入力電極に出力するように構成された電気チップ
を備える、光変調システム。

【請求項12】

入力光を発するように構成されたレーザ；及び
前記レーザに結合されており、且つ前記入力光を受光し、前記入力光を変調し、変調された光を出力するように構成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器
を備える、集積光チップ。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電気光学変調器、電気光学変調器を含む光変調システム及び集積光チップに関する。

【背景技術】

【0002】

光通信システムにおいて、電気光学変調器は、電気信号を光信号に変換するためのコアコンポーネントである。薄膜ニオブ酸リチウム（ＴＦＬＮ）変調器は、優れた線形性、冷却不要、低い光損失、及び高い帯域幅などの利点を有する。従って、薄膜ニオブ酸リチウム変調器は、通信速度が１３０Ｇより高いコヒーレント光通信などのシナリオにおいて使用されることができる。

【0003】

ＴＦＬＮ変調器は、電気チップに電気的に接続されている。電気チップは、交流信号を出力することで薄膜ニオブ酸リチウム変調器を動作するように駆動するように構成されており、電気チップは、直流信号の駆動下で動作する必要がある。従って、電気チップは、複雑な周辺回路（コンデンサ、及びインダクタ等を含む）を含むことで直流信号の伝送チャネル及び交流信号の伝送チャネルを区別して、直流信号がＴＦＬＮ変調器に伝送されることを防止するとともに、交流信号が直流信号を提供するノードに伝送されることを防止する必要がある。周辺回路は、電気チップの全体的なサイズを大きくし、コストを高くする。これは、電気チップの小型化及びコスト制御に資さなく、電気チップ及びＴＦＬＮ変調器のパッケージングに資さない。

【発明の概要】

【0004】

第１態様によると、本願は、第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、前記第１入力電極は、電気チップによって出力された第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２入力電極は、前記電気チップによって出力された第２変調信号を受信するように構成されている；及び、第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、前記第１変調電極は、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間にあり、前記第１変調アームは、前記第１変調電極及び前記第２変調電極の間にあり、前記第２変調アームは、前記第１変調電極及び前記第３変調電極の間にある、を備える電気光学変調器を提供する。前記第１変調電極は、前記第１入力電極に結合されており、前記第１変調信号を受信するように構成されている。前記第２変調電極及び前記第３変調電極は別々に前記第２入力電極に結合されており、前記第２変調信号を受信するように別々に構成されている。前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームにおける入力光を、前記第１変調信号及び前記第２変調信号に基づいて変調するように構成されており；変調された入力光は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームから変調された光として出力される。

【0005】

現在、電気チップが電気光学変調器を動作するように駆動する運転方式は主に２つある。電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。方式１において、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された３つの出力端を有する。１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧をそれぞれ維持する。この駆動方式では、電気チップは、直流信号及び交流信号を別々にフィルタリングするために、周辺回路を含む。方式２では、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された２つの出力端を有する。２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともに別々に変化し、同時、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。電気光学変調器は、電極変換部分を含む。第１入力電極及び第２入力電極は、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に変換され、その結果、第１入力電極及び第２入力電極に伝送された信号は別々に、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を介して光変調部分にロードされ、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を変調し得る。従って、電気光学変調器は方式２で駆動され得る。言い換えれば、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップは、電気光学変調器を駆動させるために使用され得る。これは、電気光学変調器を駆動する電気チップのサイズの低減に役立ち、電気光学変調器を駆動する電気チップのコストの低減に役立ち、光変調システムにおける電気光学変調器及び電気チップのパッケージングを容易にする。

【0006】

いくつかの実装において、前記電気光学変調器はさらに、基板を備え、前記電極変換部分及び前記光変調部分は前記基板の同一表面上にある。

【0007】

このように、電極変換部分は、光変調部分に電気的に接続され得る。

【0008】

いくつかの実装において、前記電極変換部分はさらに、ブリッジ部を有する。前記ブリッジ部は、前記基板に組み込まれており、前記ブリッジ部の一部は、前記基板の、前記電極変換部分が位置している前記表面に対して露出されている。前記基板に対して露出されている前記ブリッジ部の前記一部は、前記第１変調電極及び前記第１入力電極に別々に結合されている。

【0009】

このように、第１入力電極及び第１変調電極の間に電気接続が確立され、当該電気接続は、基板に組み込まれたブリッジ部を介して実装され、その結果、第１入力電極及び第２入力電極は、電気光学変調器の端面と同一平面にあり得、電気光学変調器のパッケージングプロセスが容易になる。

【0010】

いくつかの実装において、前記第２入力電極の２つの端部はそれぞれ、前記第２変調電極及び前記第３変調電極に結合されており、前記第２変調電極、前記第２入力電極及び前記第３変調電極は、開口部を有する収容エリアを形成するように包囲されている。前記第１入力電極は前記収容エリア内にあり、前記第１変調電極は、前記開口部を介して前記収容エリアの外部から前記収容エリアに延在し且つ前記第１入力電極に結合されている。

【0011】

このように、第１入力電極及び第１変調電極の間に電気接続が確立される。

【0012】

いくつかの実装において、電極変換部分は全体として軸対称構造である。

【0013】

いくつかの実装において、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、金属で作製されている。前記光変調部分はさらに、前記基板上の透明伝導層を含む。前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記透明伝導層の、前記基板から離れた表面上にあり、前記透明伝導層と電気的に接触している。

【0014】

金属材料で作製された第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極は、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を容易に吸収するので、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極による入力光の吸収量を低減するためには、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極、及び、隣接して配列された第１変調アーム及び第２変調アームの間では予め設定された距離が保たれるべきである。金属材料と比較して、透明導電材料は、光に対する吸収機能が小さい。第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極が透明導電材料で作製されるようにセットされている場合、光に対する第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極の吸収機能は低減し得、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極、及び、第１変調アーム及び第２変調アームの間の予め設定された距離が低減し得る。しかしながら、金属材料と比較して、透明導電材料は導電性が弱い。これは、電気信号（第１変調信号及び第２変調信号を含む）の伝導に資さない。従って、いくつかの実施形態において、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極は、金属材料で作製されるようにセットされており、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に直接電気的に接触されている透明伝導層が追加されることで、透明伝導層、及び第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極が電気信号を共に伝送することを可能とする。ある態様において、優れた導電性は、金属材料で作製された第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を介して実装され得る。別の態様において、透明伝導層は光に対する吸収機能が小さいので、透明伝導層及び第１変調アームの間の距離及び透明伝導層及び第２変調アームの間の距離は低減できる。透明伝導層及び第１変調アームの間の距離及び透明伝導層及び第２変調アームの間の距離が低減したとき、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極によって第１変調アーム及び第２変調アーム上に生成された第１電界及び第２電界の影響が向上する。従って、電気光学変調器の変調効率が向上する。

【0015】

いくつかの実装において、前記透明伝導層は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームと直接接触している。

【0016】

このように、透明伝導層及び第１変調アームの間の距離及び透明伝導層及び第２変調アームの間の距離は０であり、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極によって第１変調アーム及び第２変調アーム上に生成された第１電界及び第２電界の影響はより大きく、電気光学変調器の変調効率はより高い。

【0017】

いくつかの実装において、電気光学変調器はさらに、第１インピーダンスシート、第２インピーダンスシート及び第３インピーダンスシートを含む。前記第１インピーダンスシート及び前記第２インピーダンスシートは、互いに直列に接続されており、次いで、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間で結合されている。前記第１変調電極は、前記第１インピーダンスシート及び前記第２インピーダンスシートの間のノードに結合されている。前記第３インピーダンスシートは前記第１変調電極及び前記ノードの間で結合されている。

【0018】

このように、第１変調信号及び第２変調信号は、第１インピーダンスシート、第２インピーダンスシート及び第３インピーダンスシートを介して終端されて、第１変調信号及び第２変調信号が反映されるケースを回避して、結果的に、入力光の変調プロセスが影響され得る。

【0019】

いくつかの実装において、第１変調信号及び第２変調信号は、無線周波数信号である。

【0020】

いくつかの実装において、第１変調アーム及び第２変調アームは、ニオブ酸リチウムで作製されている。

【0021】

第２態様によると、本願はさらに、第１態様の実装のいずれか１つに係る電気光学変調器；及び、第１入力電極及び第２入力電極に別々に結合されており、第１変調信号を前記第１入力電極に出力するとともに第２変調信号を前記第２入力電極に出力するように構成された電気チップを含む、光変調システムを提供する。

【0022】

光変調システムは、互いに電気的に接続された電気チップ及び光チップを含む。光チップ内の電極変換部分が使用され、その結果、周辺回路は、直流信号の伝送チャネル及び交流信号の伝送チャネルを区別する必要がなくなる。これは、光変調システムのサイズを低減するとともに光変調システムのコストを低減することに役立つ。

【0023】

現在、電気チップが電気光学変調器を動作するように駆動する運転方式は主に２つある。電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。方式１において、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された３つの出力端を有する。１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧をそれぞれ維持する。この駆動方式では、電気チップは、直流信号及び交流信号を別々にフィルタリングするために、周辺回路を含む。方式２では、電気チップは、電気光学変調器に電気的に接続された２つの出力端を有する。２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともに別々に変化し、同時、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。電気光学変調器は、電極変換部分を含む。第１入力電極及び第２入力電極は、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極に変換され、その結果、第１入力電極及び第２入力電極に伝送された信号は別々に、第１変調電極、第２変調電極及び第３変調電極を介して光変調部分にロードされ、第１変調アーム及び第２変調アームにおける入力光を変調し得る。従って、電気光学変調器は方式２で駆動され得る。言い換えれば、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップは、電気光学変調器を駆動させるために使用され得る。これは、光変調システムの全体的なサイズを小さくすることを可能とし、光変調システムのコストを低減することに役立つ。

【0024】

第３態様によると、本願はさらに、入力光を発するように構成されたレーザを含む集積光チップ；及び、前記レーザに結合されており、且つ前記入力光を受光し、前記入力光を変調し、変調された光を出力するように構成された、前述の実装のいずれか１つに係る電気光学変調器を提供する。

【0025】

集積光チップは、電気光学変調器を統合し、電気光学変調器の全ての有益な効果を実装することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本願の実施形態１に係る光変調システムのモジュール構造の概略図である。

【0027】

【図2】図１の電気光学変調器の平面構造の概略図である。

【0028】

【図3】線Ａ－Ａに沿った図２における電極変換部分の断面構造の概略図である。

【0029】

【図4】Ｂ－Ｂ線に沿った図２の光変調部分の断面構造の概略図である。

【0030】

【図5】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る図２におけるＢ－Ｂ線に沿った電気光学変調器の断面構造の概略図である。

【0031】

【図6】本願の実施形態１に係る電気光学変調器及び電気チップの等価回路図である。

【0032】

【図7】本願の実施形態１に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0033】

【図8】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0034】

【図9】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0035】

【図10】本願の実施形態１の変更された実施形態に係る集積光チップのモジュール構造の概略図である。

【0036】

【図11】本願の実施形態２に係る光変調システムにおける電気光学変調器のローカル平面構造の概略図である。

【0037】

【図12】線Ｃ－Ｃに沿った図１１の断面構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下では、本願の実施形態の添付図面を参照しながら、本願の実施形態について説明する。
［実施形態１］

【0039】

図１を参照されたい。この実施形態において、光変調システム１は、電気光学変調器１０及び電気チップ２０を含み、電気光学変調器１０は電気チップ２０に結合されている。電気チップ２０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を電気光学変調器１０に出力するように構成されている。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、高周波数（１０Ｋｈｚより大きい周波数）交流信号である。同時に、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、等しい振幅及び反対の方向を有する。電気光学変調器１０はさらに、外部光源（例えば、レーザ）からの入力光Ｌ１を受光するように構成されており、電気光学変調器１０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調して、変調された入力光を出力するように構成されている。この実施形態において、電気光学変調器１０によって変調及び出力された光は、変調された光Ｌ２と定義される。入力光Ｌ１は、固有光である。電気光学変調器１０は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を入力光Ｌ１にロードし、入力光Ｌ１の関連パラメータ（例えば、位相、強度及び偏光状態）を変化させて、変調情報を保持した変調された光Ｌ２を取得し、変調された光Ｌ２を出力する。この実施形態において、電気光学変調器１０は、薄膜ニオブ酸リチウム変調器である。

【0040】

図２を参照されたい。この実施形態において、電気光学変調器１０は、電極変換部分１１、光変調部分１２及び基板１３を含み、電極変換部分１１及び光変調部分１２は、基板１３の同一表面上にある。電極変換部分１１は、電気チップ２０及び光変調部分１２にそれぞれ結合されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を受信し、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を光変調部分１２に伝送するように構成されている。光変調部分１２は、第１変調信号Ｓ＋、第２変調信号Ｓ－及び入力光Ｌ１を受信するように構成されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調して、変調された光Ｌ２を出力するように構成されている。

【0041】

電極変換部分１１は、間隔を置いて配置された第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２を含む。第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２は、電気チップ２０に別々に結合されている。第１入力電極１１１は、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されており、第２入力電極１１２は、電気チップ２０によって出力された第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0042】

光変調部分１２は、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５を含む。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は互いに間隔を置いて配置され且つ並列であり、第１変調電極１２１は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間にある。電気信号が第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に別々に印加されたとき、第１変調電極１２１及び第２変調電極１２２は、第１コンデンサを形成して第１電界を生成し；第１変調電極１２１及び第３変調電極１２３は、第２コンデンサを形成して第２電界を生成する。

【0043】

第１変調アーム１２４は、第１変調電極１２１及び第２変調電極１２２の間にあり、第２変調アーム１２５は、第１変調電極１２１及び第３変調電極１２３の間にある。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、入力端Ｐ１及び出力端Ｐ２で収束する。言い換えれば、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、共通の入力端Ｐ１及び共通の出力端Ｐ２を有する。入力端Ｐ１は、入力光Ｌ１を受光するように構成されている。入力光Ｌ１の一部が伝送及び変調のために第１変調アーム１２４に入射し、他方の一部が伝送及び変調のために第２変調アーム１２５に入射する。電気信号が第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に別々に印加されたとき、第１変調アーム１２４は第１電界内にあり、第１変調アーム１２４において伝送された入力光Ｌ１の一部は第１電界によって変調され、第２変調アーム１２５において伝送された入力光Ｌ１の他方の一部は第２電界によって変調される。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５によって変調された入力光Ｌ１は、出力端Ｐ２において収束し、次いで変調された光Ｌ２として出力される。

【0044】

第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は互いに間隔を置いて配置され且つ略並列であり、第１変調電極１２１は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間にある。第１変調電極１２１は、第１入力電極１１１に結合されており、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されている。第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第２入力電極１１２に別々に結合されており、別々に、第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調するように構成されている。

【0045】

図３を参照されたい。基板１３は、積層された基板層１３１及び誘電体層１３２を含み、基板層１３１は、誘電体層１３２の、電極変換部分１１及び光変調部分１２から離れた表面上にある。言い換えれば、誘電体層１３２は２つの反対する表面を有しており、電極変換部分１１及び光変調部分１２は２つの表面のうち１つにあり、基板層１３１は他の表面にある。この実施形態において、基板層１３１の材料はシリコン（Ｓｉ）であり、誘電体層１３２の材料は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である。別の実施形態において、基板層１３１の材料は代替的に、リン酸インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、又はそれらの組み合わせなどであり得、誘電体層１３２の材料は代替的に、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、又はそれらの組み合わせなどであり得る。

【0046】

図２及び図３を共に参照されたい。この実施形態において、電極変換部分１１はさらに、ブリッジ部１１６を含む。第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全て、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上に配置されている。ブリッジ部１１６は、誘電体層１３２に組み込まれており、ブリッジ部の一部は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面に対して露出されている。誘電体層１３２の表面に対して露出されたブリッジ部１１６の一部は、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１に別々に結合されて、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１の間の電気接続を確立する。

【0047】

第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全て、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上に配置されているので、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１の間に電気接続が、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上に配置された伝導構造を介して直接確立されている場合、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２は容易に短絡される。絶縁層を追加する方式が短絡を回避するために使用された場合、それは電気光学変調器１０の総厚を低減するのに資さない。このように、ブリッジ部１１６は、誘電体層１３２に組み込まれて、第１入力電極１１１及び第１変調電極１２１の間の電気接続を確立する。これは、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２の間の短絡を回避することに役立ち、さらに、電気光学変調器１０の総厚を低減することに役立つ。

【0048】

図４を参照されたい。この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２、第３変調電極１２３、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面上に配置されている。光変調部分１２はさらに、光導波路１２６を含み、光導波路１２６は、誘電体層１３２の、基板層１３１から離れた表面と直接接触している。光導波路１２６は、ベース１２６１、及び、ベース１２６１の表面から、誘電体層１３２から離れた方向に向かって突出する第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５を含む。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面上にある。この実施形態において、ベース１２６１、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は全てがニオブ酸リチウムで作製されている。別の実施形態において、光導波路１２６は代替的に、ベース１２６１を含まない場合がある。

【0049】

この実施形態において、第１入力電極１１１、第２入力電極１１２、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は全てが、例えば、金、アルミニウム、銅、チタン及び白金のような導電性金属で作製されている。

【0050】

図５を参照されたい。変更された実施形態において、光変調部分１２はさらに、透明伝導層１２７を含む。透明伝導層１２７は、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面上に配置されており、ベース１２６１の、誘電体層１３２から離れた表面を部分的にカバーしている。第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５は、透明伝導層１２７に対して露出されている。言い換えれば、透明伝導層１２７は、ベース１２６１、及び、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間にある。透明伝導層１２７は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜又はタングステンドープ酸化インジウム（ＩＷＯ）膜などの透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）膜であり得る。

【0051】

この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は金属材料で作製されており、金属材料は、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５において入力光Ｌ１を容易に吸収する。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３による入力光Ｌ１の吸収量を低減するべく、図４に示されるように、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３、及び、隣接して配列された第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５の間では予め設定された距離が保たれるべきである。

【0052】

金属材料と比較して、透明導電材料は、光に対する吸収機能が小さい。第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３が透明導電材料で作製されるようにセットされている場合、光に対する第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の吸収機能は低減し得、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３、及び、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５の間の予め設定された距離が低減し得る。しかしながら、金属材料と比較して、透明導電材料は導電性が弱い。これは、電気信号（第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を含む）の伝導に資さない。

【0053】

従って、前述の変更された実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は金属材料で作製されるようにセットされており、透明伝導層１２７が追加されることで、透明伝導層１２７、及び第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３が電気信号を共に伝送することが可能となる。ある態様において、優れた導電性は、金属材料で作製された第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３を介して実装され得る。別の態様において、透明伝導層１２７は光に対する吸収機能が小さいので、透明伝導層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明伝導層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離は低減し得る。この変更された実施形態（図６）において、透明伝導層１２７は、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５と直接接触している。言い換えれば、透明伝導層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明伝導層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離は０である。

【0054】

透明伝導層１２７及び第１変調アーム１２４の間の距離及び透明伝導層１２７及び第２変調アーム１２５の間の距離が低減したとき、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３によって第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５上に生成された第１電界及び第２電界の影響はより大きく、電気光学変調器１０の変調効率はより高い。

【0055】

従って、この変更された実施形態において、透明伝導層１２７は追加されて、優れた導電性を確保しながら、電気光学変調器１０の変調効率を向上させることに役立つ。

【0056】

図４及び図５を参照されたい。この実施形態において、電気光学変調器１０はさらに、絶縁カバレッジ層１４を含む。絶縁カバレッジ層１４及び誘電体層１３２の材料は同じである。絶縁カバレッジ層１４は、電極変換部分１１及び光変調部分１２の、基板１３から離れた表面をカバーし、外部の伝導構造から電極変換部分１１及び光変調部分１２を電気的に絶縁すること、及び電極変換部分１１及び光変調部分１２をスクラッチから保護することを行うように構成されている。この実施形態において、絶縁カバレッジ層１４がいくつかの添付図面では示されていないことで、電極変換部分１１及び光変調部分１２の構造をより良く示す。

【0057】

以下では、電気光学変調器１０及び電気チップ２０の等価回路図を参照して、光変調システム１の動作プロセスを説明する。

【0058】

図６を参照されたい。この実施形態において、電気チップ２０は、増幅器２１を含み、増幅器２１は、第１の出力端２１１及び第２の出力端２１２を有する。第１の出力端２１１は、第１入力電極１１１に結合されており、第２の出力端２１２は、第２入力電極１１２に結合されている。増幅器２１の正相入力端２１３は、初期変調信号Ｓ_０を受信するように構成されており、増幅器２１は、初期変調信号Ｓ_０の振幅を増幅させ、別々に、第１の出力端２１１から第１変調信号Ｓ＋を出力し、第２の出力端２１２から第２変調信号Ｓ－を出力するように構成されている。電気光学変調器１０は、駆動端１２８を含む。駆動端１２８はフローティング接続状態にあり、直流駆動信号Ｄを受信するように構成されている。駆動端１２８は、電気光学変調器１０上の信号入力ピンである。電気光学変調器１０の動作プロセスにおいて、電気光学変調器１０の外部のリード線は、駆動端１２８に接続されて、駆動信号Ｄを駆動端１２８に入力し得る。駆動端１２８は、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に別々に結合されており、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３を介して駆動信号Ｄを増幅器２１に伝送するように構成されている。言い換えれば、駆動端１２８は、駆動信号Ｄを電気チップ２０に伝送して、電気チップ２０を動作し始めるように駆動するように構成されている。この実施形態において、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３はコンデンサを形成し、その結果、直流駆動信号Ｄは、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の間のコンデンサを流れず、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３上でのみ電気チップ２０に伝送される。このように、交流変調信号（第１変調信号及び第２変調信号を含む）及び直流駆動信号Ｄの伝送チャネルは区別され得る。

【0059】

動作し始めたとき、電気チップ２０は初期変調信号Ｓ_０を受信し、第１の出力端２１１を介して第１変調信号Ｓ＋を出力し、第２の出力端２１２を介して第２変調信号Ｓ－を出力する。第１変調信号Ｓ＋は、第１入力電極１１１によって第１変調電極１２１に伝送され、第２変調信号Ｓ－は、第２入力電極１１２によって第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に別々に伝送される。同時に、光変調部分１２の入力端Ｐ１は、外部光源によって入力された入力光Ｌ１を受光する。

【0060】

この実施形態において、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は正弦信号である。別の実施形態において、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は代替的に、例えば方形波信号のような他の形態の交流信号であってよい。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の具体的な形態は本願において限定されるものではない。光変調部分１２の動作プロセスにおいて、同時に、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、同じ振幅及び反対の方向を有する。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を同時に変化させることによって、第１電界及び第２電界はそれぞれ変化されて、第１電界及び第２電界内の第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５をそれぞれ、入力光Ｌ１を変調して、変調された光Ｌ２を出力するように制御し得る。言い換えれば、前述のプロセスにおいて、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の変化は、光のパラメータ（例えば、位相、強度又は偏光状態）の変化に反映され、その結果、変調された光、すなわち、変調された光Ｌ２は、変調情報を保持する。

【0061】

この実施形態において、光変調部分１２はさらに、基板１３の表面上にある第１インピーダンスシートＲ１、第２インピーダンスシートＲ２及び第３インピーダンスシートＲ３を含む。第１インピーダンスシートＲ１、第２インピーダンスシートＲ２及び第３インピーダンスシートＲ３はそれぞれ、具体的なインピーダンス値を有する材料層、例えば、チタンで作製された材料層である。第１インピーダンスシートＲ１及び第２インピーダンスシートＲ２は、第２変調電極１２２の一端及び第３変調電極１２３の一端の間で結合されており、第１インピーダンスシートＲ１及び第２インピーダンスシートＲ２は、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３の端部であり且つ出力端Ｐ２に近い端部に結合されている。第１インピーダンスシートＲ１及び第２インピーダンスシートＲ２の間のノードは、駆動端１２８、及び第１変調電極１２１の一端に結合されており、第３インピーダンスシートＲ３は、第１変調電極１２１及び上記ノードの間において結合されている。第１インピーダンスシートＲ１、第２インピーダンスシートＲ２及び第３インピーダンスシートＲ３は別々に、高周波数信号であり且つ第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３上で伝送される第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を終端することで、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－が反映され、結果的に、入力光Ｌ１の変調プロセスが影響されるというケースを回避するように構成されている。

【0062】

上述のように、この実施形態における電気光学変調器１０は、電気チップ２０によって出力された第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。電気光学変調器１０はさらに、入力光Ｌ１を受光するように構成されており、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－に基づいて入力光Ｌ１を変調して、変調された光Ｌ２を出力するように構成されている。第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－は、交流信号である。電気チップ２０は、直流駆動信号Ｄの駆動下で動作する必要がある。

【0063】

現在、電気チップが電気光学変調器を動作するように駆動する運転方式は主に２つある。電気チップは、２つの運転方式において異なる回路構造を有する。

【0064】

方式１において、電気チップは、電気光学変調器に結合された３つの出力端を有する。１つの出力端は時間とともに変化する変調信号を出力し、２つの他の出力端は接地電圧をそれぞれ維持する。この駆動方式では、電気チップは、直流信号及び交流信号を別々にフィルタリングするために、周辺回路を含む。この方式は、コプレーナ導波路ベースの（ＣＰＷ）電極構造の信号伝送方式とも称される。

【0065】

方式２では、電気チップは、電気光学変調器に結合された２つの出力端を有する。２つの出力端はそれぞれ、第１変調信号及び第２変調信号を出力する。第１変調信号及び第２変調信号は時間とともに別々に変化し、同時に、第１変調信号及び第２変調信号は同じ振幅及び反対の方向を有する。この駆動方式では、電気チップは周辺回路を含まない。この方式は、コプレーナストリップベースの（ＣＰＳ）電極構造の信号伝送方式とも称される。

【0066】

この実施形態における電気光学変調器１０は、電極変換部分１１を含む。第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２は、第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に変換され、その結果、第１入力電極１１１及び第２入力電極１１２に伝送された信号は別々に、光変調部分１２の第１変調電極１２１、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３にロードされ、第１変調アーム１２４及び第２変調アーム１２５における入力光Ｌ１を変調し得る。言い換えれば、この実施形態において、電気光学変調器１０は、ＣＰＳベースの電極構造をＣＰＷベースの電極構造に変換して、その結果、動作のために電気光学変調器１０が電気チップ２０に結合されたとき、電気光学変調器１０は方式２で駆動され得る。言い換えれば、は、直流信号及び交流信号をフィルタリングするための周辺回路を含まない電気チップ２０は、電気光学変調器１０を駆動させるために使用され得る。これは、光変調システム１の全体的なサイズが小さくなることを可能とし、光変調システム１のコストの低減に役立ち、光変調システム１内の電気光学変調器１０及び電気チップ２０のパッケージングを容易にする。

【0067】

これに基づいて、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３がコンデンサを形成するので、電気光学変調器１０の駆動端１２８において入力された駆動信号Ｄは、コンデンサによってフィルタリングされ、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３上で伝送されない。駆動信号Ｄは、第１変調電極１２１のパスに沿ってのみ電気チップ２０にロードされる。

【0068】

図７を参照されたい。この実施形態はさらに、集積光チップ１００を提供する。集積光チップ１００は、少なくとも１つの電気光学変調器１０、１つのレーザ４０、及び１つの半導体光増幅器５０（ＳＯＡ）を含む。レーザ４０は、電気光学変調器１０に結合されている。レーザ４０は、入力光Ｌ１を電気光学変調器１０に出力するように構成されている。電気光学変調器１０は半導体光増幅器５０に結合されており、入力光Ｌ１を変調し、変調された光Ｌ２を半導体光増幅器５０に出力するように構成されている。半導体光増幅器５０は、変調された光Ｌ２を増幅させ、増幅済みの変調された光Ｌ２を出力するように構成されている。出力された変調された光Ｌ２は光ファイバにおいて継続して伝播され得、後続の光パスにおいて変調器又は検出器などのデバイスによって受信され得る。

【0069】

いくつかの変更された実施形態において、集積光チップ１００の具体的な構造は代替的に、図８から１０に示され得る。

【0070】

図７における集積光チップと比較して、図８における集積光チップ１００はさらに、半導体光増幅器５０に結合された受信器６０を含む。受信器６０は、半導体光増幅器５０によって出力された増幅済みの変調された光Ｌ２を受光し、増幅済みの変調された光Ｌ２に基づいて対応する電気信号を生成し、電気信号を出力するように構成されている。

【0071】

図８における集積光チップと比較して、図９における集積光チップ１００はさらに、レーザ４０及び電気光学変調器１０の間で結合された半導体光増幅器５０を含む。レーザ４０及び電気光学変調器１０の間における半導体光増幅器５０は、レーザ４０によって出力されたレーザ光を受光し、レーザ光を増幅し、増幅済みのレーザ光を入力光Ｌ１として電気光学変調器１０に出力するように構成されている。

【0072】

図９における集積光チップと比較して、図１０における集積光チップ１００はさらに、レーザ４０に結合された受信器６０を含む。受信器６０は、変調された光Ｌ２を復調して、変調された光Ｌ２に保持された変調情報を取得するように構成されている。

【0073】

図７から図１０に示された集積光チップ１００は、この実施形態における前述の電気光学変調器１０を統合し、前述の電気光学変調器１０の全ての有益な効果を実装することができる。
［実施形態２］

【0074】

図１１及び図１２を共に参照されたい。この実施形態における光変調システムは、電気光学変調器を含み、ここで、電気光学変調器は、電極変換部分３１を含む。この実施形態における光変調システムは、以下の点で実施形態１における光変調システム１とは異なる：電極変換部分３１の構造は、実施形態１における電極変換部分１１の構造とは異なる。

【0075】

この実施形態において、電極変換部分３１は、間隔を置いて配置された第１入力電極３１１及び第２入力電極３１２を含む。第１入力電極３１１及び第２入力電極３１２は、電気チップに別々に結合されている。第１入力電極３１１は、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されており、第２入力電極３１２は、電気チップ２０によって出力された第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0076】

第２入力電極３１２の２つの端部はそれぞれ、第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３に結合されている。言い換えれば、第２変調電極１２２、第２入力電極３１２及び第３変調電極１２３は、ヘッドツーテール方式で順次結合されている。第２変調電極１２２、第２入力電極３１２及び第３変調電極１２３は、開口部３１６を有する収容エリア３１７を形成するように包囲されている。第１入力電極３１１は、収容エリア３１７内にある。第１変調電極１２１は、収容エリア３１７の外部から開口部３１６を介して収容エリア３１７に延在しており、第１入力電極３１１に結合されている。この実施形態において、電極変換部分３１は全体として軸対称構造である。具体的には、電極変換部分３１は、第１変調電極１２１に対して軸対称である。電極変換部分３１は軸対称にセットされている。これは、第１変調信号Ｓ＋及び第２変調信号Ｓ－の間の対称性を確保することに役立つ。

【0077】

第１変調電極１２１は、第１入力電極３１１に結合されており、第１変調信号Ｓ＋を受信するように構成されている。第２変調電極１２２及び第３変調電極１２３は、第２入力電極３１２に別々に結合されており、別々に、第２変調信号Ｓ－を受信するように構成されている。

【0078】

この実施形態において、電気光学変調器はさらに、基板３３を含む。電極変換部分３１及び光変調部分は、基板３３と同一表面上にある。基板３３は、積層された基板層３３１及び誘電体層３３２を含み、基板層３３１は、誘電体層３３２上の、電極変換部分３１から離れた表面上にある。この実施形態において、基板３３の材料は実施形態１における基板１３の材料と同じである。詳細は、改めて説明されない。

【0079】

この実施形態における電気光学変調器は、実施形態１における電気光学変調器１０の全ての有益な効果を実装することができる。

【0080】

前述の説明は、単に本願の具体的な実装に過ぎず、本願の保護範囲を限定することを意図するものではないことに留意されたい。本願に開示された技術的範囲内において当業者によって容易に想到される任意の変形又は置換は、本願の保護範囲に含まれるものとする。矛盾が発生しない場合、本願の実装及び実装における特徴は、互いに組み合わせることができる。従って、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
（他の可能な項目）
（項目１）
第１入力電極及び第２入力電極を有する電極変換部分、ここで、前記第１入力電極は、電気チップによって出力された第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２入力電極は、前記電気チップによって出力された第２変調信号を受信するように構成されている；及び、
第１変調電極、第２変調電極、第３変調電極、第１変調アーム、及び第２変調アームを有する光変調部分、ここで、前記第１変調電極は、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間にあり、前記第１変調アームは、前記第１変調電極及び前記第２変調電極の間にあり、前記第２変調アームは、前記第１変調電極及び前記第３変調電極の間にある
を備え、
前記第１変調電極は、前記第１入力電極に結合されており、前記第１変調信号を受信するように構成されており、前記第２変調電極及び前記第３変調電極はそれぞれ前記第２入力電極に結合されており、前記第２変調信号をそれぞれ受信するように構成されており、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記第１変調信号及び前記第２変調信号に基づいて、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームにおける入力光を変調するように構成されており；前記変調された入力光は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームから変調光として出力される、電気光学変調器。
（項目２）
前記電気光学変調器はさらに、基板を備え、前記電極変換部分及び前記光変調部分は前記基板の同一の表面上にある、項目１に記載の電気光学変調器。
（項目３）
前記電極変換部分はさらに、ブリッジ部を有し、前記ブリッジ部は、前記基板に組み込まれており、前記ブリッジ部の一部は、前記基板の、前記電極変換部分が設けられている前記表面に露出されており；
前記基板に露出されている前記ブリッジ部の前記一部は、前記第１変調電極及び前記第１入力電極にそれぞれ結合されている、項目２に記載の電気光学変調器。
（項目４）
前記第２入力電極の２つの端部はそれぞれ、前記第２変調電極及び前記第３変調電極に結合されており、前記第２変調電極、前記第２入力電極及び前記第３変調電極は、開口部を有する収容エリアを形成するように包囲されており、
前記第１入力電極は前記収容エリア内にあり、前記第１変調電極は、前記開口部を介して前記収容エリアの外部から前記収容エリアに延在し且つ前記第１入力電極に結合されている、項目２に記載の電気光学変調器。
（項目５）
前記電極変換構造は軸対称構造である、項目４に記載の電気光学変調器。
（項目６）
前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、金属であり；
前記光変調部分はさらに、前記基板上の透明導電層を含み、前記第１変調電極、前記第２変調電極及び前記第３変調電極は、前記透明導電層の、前記基板から離れた表面上にあり、前記透明導電層と電気的に接触している、項目２から５のいずれか一項に記載の電気光学変調器。
（項目７）
前記透明導電層は、前記第１変調アーム及び前記第２変調アームと直接接触している、項目６に記載の電気光学変調器。
（項目８）
第１インピーダンス板、第２インピーダンス板及び第３インピーダンス板をさらに含み、
前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板は、互いに直列に接続されており、次いで、前記第２変調電極及び前記第３変調電極の間で結合されており、前記第１変調電極は、前記第１インピーダンス板及び前記第２インピーダンス板の間のノードに結合されており、前記第３インピーダンス板は前記第１変調電極及び前記ノードの間で結合されている、項目６から７のいずれか一項に記載の電気光学変調器。
（項目９）
前記第１変調信号及び前記第２変調信号は無線周波数信号である、項目１から８のいずれか一項に記載の電気光学変調器。
（項目１０）
前記第１変調アーム及び前記第２変調アームはニオブ酸リチウムである、項目１から９のいずれか一項に記載の電気光学変調器。
（項目１１）
項目１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器；及び
第１入力電極及び第２入力電極にそれぞれ結合されており、第１変調信号を前記第１入力電極に出力するとともに第２変調信号を前記第２入力電極に出力するように構成された電気チップ
を備える、光変調システム。
（項目１２）
入力光を発するように構成されたレーザ；及び
前記レーザに結合されており、且つ前記入力光を受光し、前記入力光を変調し、変調光を出力するように構成された、項目１から１０のいずれか一項に記載の電気光学変調器
を備える、集積光チップ。

【国際調査報告】