特表 2025-501344 電気光学変調器

(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】2025-01-17

(54)【発明の名称】電気光学変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024540654

(86)(22)【出願日】2023-02-08

(85)【翻訳文提出日】2024-07-03

(86)【国際出願番号】 CN2023074961

(87)【国際公開番号】W WO2023160392

(87)【国際公開日】2023-08-31

(31)【優先権主張番号】202210179793.2

(32)【優先日】2022-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523470821

【氏名又は名称】スーチョウ、リコア、テクノロジーズ、カンパニー、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＺＨＯＵ ＬＹＣＯＲＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100217940

【弁理士】

【氏名又は名称】三並 大悟

(74)【代理人】

【識別番号】100220630

【弁理士】

【氏名又は名称】河崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】リャン、ハンシアオ

(72)【発明者】

【氏名】ソン、イーピン

(72)【発明者】

【氏名】チョウ、インツォン

(72)【発明者】

【氏名】ウー、ハイツァン

(72)【発明者】

【氏名】マオ、ウェンハオ

(72)【発明者】

【氏名】ソン、シーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】スン、ウェイチー

(72)【発明者】

【氏名】ユイ、チンヤン

(72)【発明者】

【氏名】チャン、チョウユイ

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA18

2K102DA04

2K102DB04

2K102EA02

2K102EA12

2K102EA17

(57)【要約】

電気光学変調器が提供され、電気光学変調器が：光分割素子と；光結合素子と；平行に配置され、光分割素子と光結合素子との間に接続された第１の導波路アームおよび第２の導波路アームと；順番に配置された、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極であって、第１の導波路アームが第１の接地電極と第１の信号電極との間に位置し、第２の導波路アームが第２の接地電極と第２の信号電極との間に位置し、第１の信号電極および第２の信号電極が差分信号を受信するように構成される、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極と、を含む。本開示の実施形態の技術的解決策は、電気光学変調器の動作性能を向上させることができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光分割素子と、
光結合素子と、
平行に配置され、前記光分割素子と前記光結合素子との間に接続された第１の導波路アームおよび第２の導波路アームと、
順番に配置された、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極であって、前記第１の信号電極および前記第２の信号電極が差分信号を受信するように構成され、前記第１の導波路アームが前記第１の接地電極と前記第１の信号電極との間に位置し、前記第２の導波路アームが前記第２の接地電極と前記第２の信号電極との間に位置する、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極と、
を備える、電気光学変調器。

【請求項2】

前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームのそれぞれと平行に配置された第１の独立導波路セクションおよび第２の独立導波路セクション、
をさらに備え、
前記第１の独立導波路セクションが前記第１の信号電極と前記第２の接地電極との間に位置し、前記第２の独立導波路セクションが前記第２の信号電極と前記第３の接地電極との間に位置する、
請求項１に記載の電気光学変調器。

【請求項3】

順番に配置された、基板、絶縁層、導波路層、および電極層を備え、
前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームが前記導波路層内に位置し、
前記第１の接地電極、前記第１の信号電極、前記第２の接地電極、前記第２の信号電極、および前記第３の接地電極が、前記電極層内に位置する、
請求項１に記載の電気光学変調器。

【請求項4】

前記第１の信号電極および前記第２の信号電極が、各々、前記基板からｈ１の距離を有する第１の主電極を備え、前記第１の接地電極、前記第２の接地電極、および前記第３の接地電極が、各々、前記基板からｈ２の距離を有する第２の主電極を備え、ｈ１≠ｈ２である、
請求項３に記載の電気光学変調器。

【請求項5】

前記導波路層と前記電極層との間に位置する誘電体層をさらに備え、前記誘電体層の誘電率が前記導波路層の誘電率より小さく、
前記導波路層が、平板層と、前記基板から離れた前記平板層の側に位置する隆起層と、を備え、前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームが前記隆起層内に位置し、前記第１の主電極が前記基板から離れた前記誘電体層の側の表面上に形成され、前記第２の主電極が前記基板から離れた前記平板層の前記側の表面上に形成される、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項6】

前記導波路層と前記電極層との間に位置する誘電体層をさらに備え、前記誘電体層の誘電率が前記導波路層の誘電率より小さく、
前記導波路層が隆起パターン層であり、前記第１の主電極が前記基板から離れた前記誘電体層の側の表面上に形成され、前記第２の主電極が前記基板から離れた前記絶縁層の側の表面上に形成される、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項7】

前記第１の信号電極および前記第２の信号電極の各々が、それぞれの前記第１の主電極に対応するように接続された第１の拡張電極をさらに備える、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項8】

前記第１の接地電極、前記第２の接地電極、および前記第３の接地電極の各々が、それぞれの前記第２の主電極に対応するように接続された第２の拡張電極をさらに備える、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項9】

前記第１の信号電極および前記第２の信号電極の各々が、それぞれの前記第１の主電極に対応するように接続された第１の拡張電極をさらに備え、前記第１の拡張電極が前記第１の主電極と同じ延在方向を有する表面を成形された拡張電極であるか、または、前記第１の拡張電極が前記第１の主電極の前記延在方向に間隔を置いて配置された複数の第１のサブ電極を備え、
前記第１の接地電極、前記第２の接地電極、および前記第３の接地電極の各々が、それぞれの前記第２の主電極に対応するように接続された第２の拡張電極をさらに備え、前記第２の拡張電極が前記第２の主電極と同じ延在方向を有する表面を成形された拡張電極であるか、または、前記第２の拡張電極が前記第２の主電極の前記延在方向に間隔を置いて配置された複数の第２のサブ電極を備え、
前記第１の拡張電極の少なくとも一部分および前記第２の拡張電極の少なくとも一部分が同じ平面内に位置する、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項10】

前記導波路層が、平板層と、前記基板から離れた前記平板層の側に位置する隆起層と、を備え、前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームが前記隆起層内に位置し、前記第１の拡張電極の少なくとも一部分および前記第２の拡張電極の少なくとも一部分が前記基板から離れた前記平板層の前記側の表面上に形成される、
請求項９に記載の電気光学変調器。

【請求項11】

前記導波路層が隆起パターン層であり、前記第１の拡張電極の少なくとも一部分および前記第２の拡張電極の少なくとも一部分が前記基板から離れた前記絶縁層の側の表面上に形成される、
請求項９に記載の電気光学変調器。

【請求項12】

前記第１の接地電極が、前記第１の信号電極に近い前記第１の接地電極の側に配置された１つの第２の拡張電極を備え、
前記第１の信号電極が、前記第１の信号電極の両側に分布する２つの第１の拡張電極を備え、
前記第２の接地電極が、前記第２の接地電極の両側に分布する２つの第２の拡張電極を備え、
前記第２の信号電極が、前記第２の信号電極の両側に分布する２つの第１の拡張電極を備え、
前記第３の接地電極が、前記第２の信号電極に近い前記第３の接地電極の側に配置された１つの第２の拡張電極を備える、
請求項９に記載の電気光学変調器。

【請求項13】

前記導波路層が、平板層と、前記基板から離れた前記平板層の側に位置する隆起層と、を備え、前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームが前記隆起層内に位置し、前記第１の主電極または前記第２の主電極が前記平板層を貫通し、前記絶縁層に接触する、
請求項４に記載の電気光学変調器。

【請求項14】

前記導波路層と前記電極層との間に位置する誘電体層をさらに備え、前記誘電体層の誘電率が前記導波路層の誘電率より小さく、前記誘電体層が前記第１の導波路アームおよび前記第２の導波路アームを覆う、請求項３から１３までのいずれか一項に記載の電気光学変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、「ＥＬＥＣＴＲＯ－ＯＰＴＩＣ ＭＯＤＵＬＡＴＯＲ」と題される、２０２２年２月２５日に出願した特許出願第２０２２１０１７９７９３．２号の優先権を主張するものである。本出願によって主張される優先権の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、光通信の技術分野に関し、より詳細には、電気光学変調器に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、モノのインターネット、自動運転、テレメディスン、および遠隔教育などの、新たに出現したネットワーク応用サービスの急速な発展により、高速で大容量の通信技術に対しての要求が強くなっている。光通信は、大きい帯域幅、高い信頼性、低コスト、および高い混信防止能力などのそれらの特性により、高速で大容量の通信の方向における急速な発展を達成する。高速電気信号を光搬送波に乗せる（ｌｏａｄ）ための手法が１つの中核的な研究内容である。

【0004】

電気光学変調器は、電気光学材料の電気光学効果に基づいて作られる変調器である。電気光学効果は、ニオブ酸リチウム結晶、ガリウムヒ素結晶、またはタンタル酸リチウム結晶などの電気光学材料に対して電圧が印加されるときに電気光学材料の屈折率が変化し、それにより電気光学材料を通過する光波の特性が変化する、ことを意味する。電気光学効果を利用することにより、光信号の位相、振幅、強度、および偏光状態などの、パラメータを変調することが可能となる。

【0005】

高速で大容量の通信技術に対しての、その深刻度がますます増している要求により、電気光学変調器の動作性能に対してより高度な要求が存在する。

【発明の概要】

【0006】

本開示の実施形態は電気光学変調器を提供し、電気光学変調器は：光分割素子と；光結合素子と；平行に配置され、光分割素子と光結合素子との間に接続された第１の導波路アームおよび第２の導波路アームと；順番に配置された、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極であって、第１の信号電極および第２の信号電極が差分信号を受信するように構成され、第１の導波路アームが第１の接地電極と第１の信号電極との間に位置し、第２の導波路アームが第２の接地電極と第２の信号電極との間に位置する、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極と、を含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器は：第１の導波路アームおよび第２の導波路アームと平行に配置された第１の独立導波路セクションおよび第２の独立導波路セクションをさらに含み、第１の独立導波路セクションが第１の信号電極と第２の接地電極との間に位置し、第２の独立導波路セクションが第２の信号電極と第３の接地電極との間に位置する。

【0008】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器は：順番に配置された、基板、絶縁層、導波路層、および電極層を含み、第１の導波路アームおよび第２の導波路アームが導波路層内に位置し、第１の接地電極、第１の信号電極、第２の接地電極、第２の信号電極、および第３の接地電極が、電極層内に位置する。

【0009】

いくつかの実施形態では、第１の信号電極および第２の信号電極が、各々、基板からｈ１の距離を有する第１の主電極を含み、第１の接地電極、第２の接地電極、および第３の接地電極が、各々、基板からｈ２の距離を有する第２の主電極を含み、ｈ１≠ｈ２である。

【0010】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器は、導波路層と電極層との間に位置する誘電体層をさらに含み、誘電体層の誘電率が導波路層の誘電率より小さく、導波路層が、平板層と、基板から離れた平板層の側に位置する隆起層（ｒｉｄｇｅｄ ｌａｙｅｒ）と、を含み、第１の導波路アームおよび第２の導波路アームが隆起層内に位置し、第１の主電極が基板から離れた誘電体層の側の表面上に形成され、第２の主電極が基板から離れた平板層の側の表面上に形成される。

【0011】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器は、導波路層と電極層との間に位置する誘電体層をさらに含み、誘電体層の誘電率が導波路層の誘電率より小さく、導波路層が隆起パターン層であり、第１の主電極が基板から離れた誘電体層の側の表面上に形成され、第２の主電極が基板から離れた絶縁層の側の表面上に形成される。

【0012】

いくつかの実施形態では、第１の信号電極および第２の信号電極の各々が、それぞれの第１の主電極に対応するように接続された第１の拡張電極をさらに含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、第１の接地電極、第２の接地電極、および第３の接地電極の各々が、それぞれの第２の主電極に対応するように接続された第２の拡張電極をさらに含む。

【0014】

いくつかの実施形態では、第１の信号電極および第２の信号電極の各々が、それぞれの第１の主電極に対応するように接続された第１の拡張電極をさらに含み、第１の拡張電極が第１の主電極と同じ延在方向を有する表面を成形された（ｓｕｒｆａｃｅ－ｓｈａｐｅｄ）拡張電極であるか、または、第１の拡張電極が第１の主電極の延在方向に間隔を置いて配置された複数の第１のサブ電極を含み；第１の接地電極、第２の接地電極、および第３の接地電極の各々が、それぞれの第２の主電極に対応するように接続された第２の拡張電極をさらに含み、第２の拡張電極が第２の主電極と同じ延在方向を有する表面を成形された拡張電極であるか、または、第２の拡張電極が第２の主電極の延在方向に間隔を置いて配置された複数の第２のサブ電極を含み、第１の拡張電極の少なくとも一部分および第２の拡張電極の少なくとも一部分が同じ平面内に位置する。

【0015】

いくつかの実施形態では、導波路層が、平板層と、基板から離れた平板層の側に位置する隆起層と、を含み、第１の導波路アームおよび第２の導波路アームが隆起層内に位置し、第１の拡張電極の少なくとも一部分および第２の拡張電極の少なくとも一部分が基板から離れた平板層の側の表面上に形成される。

【0016】

いくつかの実施形態では、導波路層が隆起パターン層であり、第１の拡張電極の少なくとも一部分および第２の拡張電極の少なくとも一部分が基板から離れた絶縁層の側の表面上に形成される。

【0017】

いくつかの実施形態では、第１の接地電極が、第１の信号電極に近い第１の接地電極の側に配置された１つの第２の拡張電極を含み；第１の信号電極が、第１の信号電極の両側に分布する２つの第１の拡張電極を含み；第２の接地電極が、第２の接地電極の両側に分布する２つの第２の拡張電極を含み；第２の信号電極が、第２の信号電極の両側に分布する２つの第１の拡張電極を含み；第３の接地電極が、第２の信号電極に近い第３の接地電極の側に配置された１つの第２の拡張電極を含む。

【0018】

いくつかの実施形態では、導波路層が、平板層と、基板から離れた平板層の側に位置する隆起層と、を含み、第１の導波路アームおよび第２の導波路アームが隆起層内に位置し、第１の主電極または第２の主電極が平板層を貫通し、絶縁層に接触する。

【0019】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器が、導波路層と電極層との間に位置する誘電体層をさらに含み、誘電体層の誘電率が導波路層の誘電率よりも小さく、誘電体層が第１の導波路アームおよび第２の導波路アームを覆う。

【0020】

本開示のこれらのおよび他の態様が以下で説明される実施形態から明らかとなり、以下で説明される実施形態を参照して明確化される。

【0021】

本開示のさらなる細部、特徴、および利点が、添付図面を参照する例示の実施形態の以下の記述で開示される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】関連の技術の従来の電気光学変調器を示す概略構造図である。

【図2】本開示のいくつかの例示の実施形態による電気光学変調器の概略構造図である。

【図3】本開示のいくつかの他の例示の実施形態による電気光学変調器を示す概略構造図である。

【図4】本開示のいくつかの例示の実施例による電気光学変調器を示す概略構造断面図である。

【図5】本開示のいくつかの例示の実施形態による電気光学変調器を示す概略構造断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下ではいくつかの例示の実施形態のみを簡単に説明する。当業者には認識され得るように、説明される実施形態は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく多様な手法で修正され得る。したがって、添付図面および本記述は本質的に例示であるとみなされ、限定的であるとみなされない。

【0024】

電気光学変調関連の技術は広く開発されており、光通信、マイクロ波フォトニクス、レーザー・ビーム偏向、波面変調などの分野に適用されている。マッハ・ツェンダー変調器は１つの種類の電気光学変調器であり、ここでは、入力光信号が２つの分岐光信号に等しく分割され、分岐光信号がそれぞれ２つの導波路アームに入る。２つの導波路アームは電気光学材料で作られ、印加される変調電圧と共に変化する屈折率を有する。導波路アームの屈折率の変化が分岐光信号の位相の変化を引き起こし得る。したがって、２つの分岐光信号の収束からの出力は、変調電圧と共に変化する強度を有する干渉信号である。手短に言うと、マッハ・ツェンダー変調器は、２つの導波路アームに印加される変調電圧を制御することにより多様な側波帯の変調を実施することができる。電気信号を光信号に変換するためのデバイスとして、マッハ・ツェンダー変調器は、光相互接続、光コンピューティング、および光通信システムにおける一般的なコア・デバイスの１つである。

【0025】

図１に示すように、従来のマッハ・ツェンダー変調器の概略構造図を示す。理想的には、マッハ・ツェンダー変調器００１は厳密に互いに等しい２つの導波路アーム０２を有する。マッハ・ツェンダー変調器００１が作動していないとき、２つの導波路アーム０２のいずれも電気光学効果を受けない。入力光が光分割素子０１を通過し、次いで、２つの分岐光信号に等しく分割される。２つの分岐光信号は、対応する導波路アーム０２をそれぞれ通過した後でも同じ位相にあり、したがって、２つの分岐光信号のためのコヒーレントに増強された信号が光結合素子０５から出力されることになる。マッハ・ツェンダー変調器００１が作動しているとき、変調電極０４（例えば、信号電極０４０、第１の接地電極０４１、および第２の接地電極０４２を含む）が変調電圧を２つの導波路アーム０２に印加し、２つの分岐光信号の各々が１つの導波路アーム０２を通過した後のΠの奇数倍または偶数倍で２つの分岐光信号の位相が異なるようになることができる。Πの偶数倍で２つの分岐光信号の位相が異なる場合、光結合素子０５が２つの分岐光信号のためのコヒーレントに増強された信号を出力する。Πの奇数倍で２つの分岐光信号の位相が異なる場合、光結合素子０５が２つの分岐光信号のためのコヒーレントキャンセル信号を出力する。

【0026】

電気光学変調器では、電気信号の伝送速度は主として誘電率および材料の構造の影響を受け、光信号の伝送速度は主として屈折率および材料の構造の影響を受ける。関連の技術分野の電気光学変調器は比較的小さい屈折率および比較的大きい誘電率を有する電気光学材料で作られ、それにより光信号の伝送速度が上がって電気信号の伝送速度が下がり、それによりこれらの２つの伝送速度の間でのより良好な適合を達成することが困難となり、それにより電気光学変調器の伝送損失が相対的に大きくなり、デバイスの動作性能が準最適となる。

【0027】

これを鑑みて、本開示の実施形態は、電気光学変調器の伝送損失を低減するために、電気光学変調器を提供し、こうして電気光学変調器の動作性能を向上させることができる。

【0028】

図２に示されるように、本開示のいくつかの実施形態に従って提供される電気光学変調器１００は、光分割素子１１０と；光結合素子１２０と；平行に配置された第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２と；順番に配置された、第１の接地電極１５１、第１の信号電極１５２、第２の接地電極１５３、第２の信号電極１５４、および第３の接地電極１５５と、を含む。第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４は差分信号を受信するように構成される。第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２は、光分割素子１１０と光結合素子１２０との間に接続される。さらに、第１の導波路アーム１３１は第１の接地電極１５１と第１の信号電極１５２との間に位置し、第２の導波路アーム１３２は第２の接地電極１５３と第２の信号電極１５４との間に位置する。

【0029】

光分割素子１１０は特には種類を限定されるわけではなく、少なくとも、１つの入力ポートおよび２つの出力ポートを含み、例えば、１つの入力部および２つの出力部を有する光分割素子となり得る。光結合素子１２０は特には種類を限定されるわけではなく、少なくとも、２つの入力ポートおよび１つの出力ポートを含み、例えば、２つの入力部および１つの出力部を有する光結合素子または２つの入力部および３つの出力部を有する光結合素子などとなり得る。第１の導波路アーム１３１は光分割素子１１０の１つの出力ポートと光結合素子１２０の１つの入力ポートとの間に接続され、第２の導波路アーム１３２は光分割素子１１０の他の出力ポートと光結合素子１２０の他の入力ポートとの間に接続される。

【0030】

第１の接地電極１５１、第１の信号電極１５２、第２の接地電極１５３、第２の信号電極１５４、および第３の接地電極１５５は並置されるように配置され、例えば平行に配置される。第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４は差分信号を受信するように構成される。つまり、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４は、それぞれ、等しい振幅および逆位相の無線周波数電圧信号Ｓ１およびＳ２を受信し、無線周波数電圧信号Ｓ１およびＳ２は差分信号である。

【0031】

第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２の材料は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、またはチタンリン酸カリウムなどの、電気光学材料を含むことができる。差分信号（上で説明した無線周波数電圧信号Ｓ１およびＳ２など）が第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４に入力され、第１の接地電極１５１、第２の接地電極１５３および第３の接地電極１５５が接地されると、第１の導波路アーム１３１が第１の信号電極１５２および第１の接地電極１５１の間の電界Ｅ１内に位置し、第２の導波路アーム１３２が第２の信号電極１５４および第２の接地電極１５３の間の電界Ｅ２内に位置する。電界Ｅ１の方向は電界Ｅ２の方向と反対である。第１の導波路アーム１３１の屈折率および第２の導波路アーム１３２の屈折率は、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４により受信される差分信号Ｓ１およびＳ２と共に変化し、それにより中で伝送される分岐光信号の位相を変調するのを可能にし、その結果、２つの分岐光信号が光結合素子１２０に到達するときに目標位相差を達成する。目標位相差は、例えば、Πの奇数倍または偶数倍である。

【0032】

本開示の実施形態では、第２の接地電極１５３は、２つの信号電極の間で発生し得るクロストークが遮断され得るかまたは低減され得ることになるように、第１の信号電極１５２と第２の信号電極１５４との間に配置される。従来の電気光学変調器とは対照的に、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４は互いに独立し、互いから比較的離れており、これは、２つの信号電極の間で発生し得るクロストークを低減することにとっても有益である。第１の信号電極１５２は第１の接地電極１５１と第２の接地電極１５３との間に位置し、第２の信号電極１５４は第２の接地電極１５３と第３の接地電極１５５との間に位置し、それにより、このグループの電極とは関係ない要因によって信号電極に対して発生し得るクロストークを遮断または低減することができる。クロストークが低減された後では、電気信号伝送の安定性が向上し、その結果、デバイスの伝送損失が低減され、それにより、電気光学変調器１００の変調出力の精度および安定性を向上させ、動作性能を向上させる。

【0033】

図３に示されるように、本開示のいくつかの実施形態では、電気光学変調器１００は、第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２と平行に配置された第１の独立導波路セクション１３３および第２の独立導波路セクション１３４をさらに含み、ここでは、第１の独立導波路セクション１３３は第１の信号電極１５２と第２の接地電極１５３との間に位置し、第２の独立導波路セクション１３４は第２の信号電極１５４と第３の接地電極１５５との間に位置する。

【0034】

第１の独立導波路セクション１３３および第２の独立導波路セクション１３４は、主として第１の独立導波路セクションおよび第２の独立導波路セクションが他の素子に接続されず、光信号を伝送するように構成されない、という点で第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２とは異なる。第１の独立導波路セクション１３３は第１の信号電極１５２と第２の接地電極１５３との間の電界Ｅ３内に位置し、第２の独立導波路セクション１３４は第２の信号電極１５４と第３の接地電極１５５との間の電界Ｅ４内に位置する。独立導波路セクションのこの配置では、信号電極の両側における電界の効果が平衡化され得る。例えば、電界Ｅ１は第１の導波路アーム１３１に作用し、電界Ｅ３は電界Ｅ１とは反対の方向であり、第１の独立導波路セクション１３３に作用する。第１の独立導波路セクション１３３は光信号を伝送するように構成されないが、第１の独立導波路セクションは電界Ｅ１およびＥ３の効果を対称にし、それにより、２つの信号電極の電気信号の伝送をより安定させることができ、これは、デバイスの伝送損失をさらに低減することにとって有益である。

【0035】

電気光学変調器１００の具体的な構造形態は限定されない。図４に示されるように、いくつかの実施形態では、電気光学変調器１００は、順番に配置された、基板２１０と、絶縁層２２０と、導波路層２３０と、電極層２５０と、を含み、ここでは、第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２は導波路層２３０内に位置し、第１の接地電極１５１、第１の信号電極１５２、第２の接地電極１５３、第２の信号電極１５４、および第３の接地電極１５５は、電極層２５０内に位置する。上で言及した第１の独立導波路セクション１３３および第２の独立導波路セクション１３４を含む実施形態では、第１の独立導波路セクション１３３および第２の独立導波路セクション１３４は別法として導波路層２３０内に位置してもよい（この図には示されない）。

【0036】

本開示の実施形態では、導波路層２３０は図４に示されるように突出する（ｒｉｄｇｅ）導波路層となり得る。突出する導波路層は、平板層２３００と、基板２１０から離れた平板層２３００の側に位置する隆起層２３１０と、を含む。平板層２３００および隆起層２３１０はエッチングによって形成される統合構造であり、第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２は隆起層２３１０内に位置する。上で言及した第１の独立導波路セクション１３３および第２の独立導波路セクション１３４は別法として隆起層２３１０内に位置してもよい（この図には示されない）。第１の接地電極１５１、第１の信号電極１５２、第２の接地電極１５３、第２の信号電極１５４、および第３の接地電極１５５は、基板２１０から離れた平板層２３００の側の表面上に形成され、同じ平面内に位置する。

【0037】

本開示のいくつかの実施形態では、導波路層は別法として隆起パターン層となり得、つまり、導波路層は平板層を含まず、上で言及した第１の導波路アーム、第２の導波路アーム、第１の独立導波路セクション、および第２の独立導波路セクションは、基板から離れた絶縁層の表面上に直接に形成され得る。

【0038】

図５に示されるように、本開示のいくつかの実施形態による電気光学変調器１００では、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４は、各々、基板２１０からｈ１の距離を有する第１の主電極５１０１を含み、第１の接地電極１５１、第２の接地電極１５３、および第３の接地電極１５５は、各々、基板２１０からｈ２の距離を有する第２の主電極５１０２を含み、ここでは、ｈ１≠ｈ２であり、ｈ１＞ｈ２であるかまたはｈ１＜ｈ２である。

【0039】

この実施形態では、電気光学変調器１００は、導波路層２３０と電極層２５０との間に位置する誘電体層２４０をさらに含み、誘電体層２４０の誘電率は導波路層２３０の誘電率より小さい。誘電体層２４０は、図に示されるように、第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２を覆うことができる。加えて、第１の主電極５１０１と第２の主電極５１０２との間の高さの差は誘電体層２４０のパターン・デザインによって形成され得る。例えば、この実施形態では、導波路層２３０は、平板層２３００と、基板２１０から離れた平板層２３００の側に位置する隆起層２３１０と、を含み、第１の主電極５１０１は基板２１０から離れた誘電体層２４０の側の表面上に形成され、第２の主電極５１０２は基板２１０から離れた平板層２３００の側の表面上に形成される。いくつかの他の実施形態では、導波路層が隆起パターン層である場合、第１の主電極は基板から離れた誘電体層の側の表面上に形成され、第２の主電極は基板から離れた絶縁層の側の表面上に形成される。

【0040】

本開示のいくつかの実施形態では、第１の主電極と第２の主電極との間の高さの差は、別法として、異なる領域にある導波路層の平板層の厚さの差によって形成されてもよい。このデザインでは、電気光学変調器は誘電体層を含んでもまたは含まなくてもよい。

【0041】

いくつかの実施形態では、導波路層は、平板層と、基板から離れた平板層の側に位置する隆起層と、を含み、ここでは、第１の導波路アームおよび第２の導波路アームは隆起層内に位置し、第１の主電極または第２の主電極は平板層を貫通して絶縁層に接触する。第１の主電極と第２の主電極との間の高さの差はこのデザインによっても実装され得る。

【0042】

本開示の実施形態では、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４の主電極（すなわち、第１の主電極５１０１）は同じ高さのところに配置され、第１の接地電極１５１、第２の接地電極１５３、および第３の接地電極１５５の主電極（すなわち、第２の主電極５１０２）は別の高さのところに配置され、これは、信号電極および接地電極のそれぞれの調節にとって有益であり、電気信号伝送の調節をより柔軟で正確なものとし、それにより、光信号と電気信号との間の伝送速度の差をより容易に低減し、それらの間での良好な適合を達成する。第１の主電極５１０１が、小さい誘電率を有する誘電体層２４０により、大きい誘電率を有する導波路層２３０から適切に離されると、電気信号の伝送速度に対しての電気光学材料の制約が有意に低減され得、その結果、電気信号の伝送の速度を上げるという効果が達成され得る。

【0043】

いくつかの実施形態では、電気光学変調器１００の第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４の各々が、それぞれの第１の主電極５１０１に対応するように接続された第１の拡張電極５２０１をさらに含み；ならびに／あるいは、第１の接地電極１５１、第２の接地電極１５３、および第３の接地電極１５５の各々が、それぞれの第２の主電極５１０２に対応するように接続された第２の拡張電極５２０２をさらに含む。

【0044】

図５に示されるように、いくつかの実施形態では、第１の信号電極１５２および第２の信号電極１５４の各々が、それぞれの第１の主電極５１０１に対応するように接続された第１の拡張電極５２０１をさらに含み、ここでは、第１の拡張電極５２０１は、第１の主電極５１０１の延在方向に間隔を置いて配置された複数の第１のサブ電極５２１１（例えば、Ｔ形またはＬ形の第１のサブ電極５２１１）を含む。第１の接地電極１５１、第２の接地電極１５３、および第３の接地電極１５５の各々が、それぞれの第２の主電極５１０２に対応するように接続された第２の拡張電極５２０２をさらに含み、ここでは、第２の拡張電極５２０２は、第２の主電極５１０２の延在方向に間隔を置いて配置された複数の第２のサブ電極５２１２（例えば、Ｔ形またはＬ形の第２のサブ電極５２１２）を含む。この実施形態では、第１の拡張電極５２０１の少なくとも一部分および第２の拡張電極５２０２の少なくとも一部分が同じ平面内に位置する。

【0045】

第１の拡張電極５２０１および第２の拡張電極５２０２の形状は図に示される形状のみに限定されない。例えば、第１の拡張電極５２０１および第２の拡張電極５２０２の各々は、別法として、それぞれの主電極と同じ延在方向における表面を成形された拡張電極であってもよい。

【0046】

図５に示されるように、第１の導波路アーム１３１および第２の導波路アーム１３２は隆起層２３１０内に位置し、第１の拡張電極５２０１の少なくとも一部分および第２の拡張電極５２０２の少なくとも一部分は基板２１０から離れた平板層２３００の側の表面上に形成される。第１の主電極５１０１が誘電体層２４０により平板層２３００から分離されることから、第１の主電極５１０１は隆起し、したがって、第１の拡張電極５２０１は、誘電体層２４０のエッチング断面に沿って高い部分をさらに含む。

【0047】

いくつかの実施形態では、導波路層が隆起パターン層である場合、第１の拡張電極の少なくとも一部分および第２の拡張電極の少なくとも一部分は基板から離れた絶縁層の側の表面上に形成される。第１の主電極が誘電体層により絶縁層から分離されることから、第１の主電極は隆起し、したがって、第１の拡張電極は、誘電体層のエッチング断面に沿って高い部分をさらに含む。

【0048】

この実施形態では、第１の接地電極１５１は、第１の信号電極１５２に近い第１の接地電極１５１の側に配置された１つの第２の拡張電極５２０２（複数の第２のサブ電極５２１２を含む）を含み、第１の信号電極１５２は、第１の信号電極５１２の両側に分布する２つの第１の拡張電極５２０１（各々、複数の第１のサブ電極５２１１を含む）を含む。第２の接地電極１５３は、第２の接地電極１５３の両側に分布する２つの第２の拡張電極５２０２（各々、複数の第２のサブ電極５２１２を含む）を含み、第２の信号電極１５４は、第２の信号電極１５４の両側に分布する２つの第１の拡張電極５２０１（各々、複数の第１のサブ電極５２１１）を含む。第３の接地電極１５５は、第２の信号電極１５４に近い第３の接地電極１５５の側に配置された１つの第２の拡張電極５２０２（複数の第２のサブ電極５２１２を含む）を含む。一部のサブ電極のみが参照符号によって示される。

【0049】

拡張電極のこの配置では、信号電極と接地電極との間の間隔は短縮され得、それにより、電界の強さを向上させることができ、電気信号の伝送損失を低減することができる。加えて、電極構造のいくつかの特性（インピーダンスおよび伝送速度など）は、拡張電極の特定の設計パラメータ（形状、寸法、および数など）に密に関連する。拡張電極の設計パラメータは実際の設計要求に従って柔軟的に調整され得、その結果、電気光学変調器１００のインピーダンスが、可能な限り、電気光学変調器の入力端部のところのインピーダンスと等しくなるかそれに近づき、光信号および電気信号の伝送速度の差が一定程度補償され、その結果、光信号および電気信号の伝送が可能な限り適合され得るようになり、それにより電気光学変調器１００の性能をさらに向上させることができる。

【0050】

本記述では、「中心」、「長手方向の」、「横方向の」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上側」、「下側」、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「垂直の」、「水平の」、「頂部」、「底部」、「内側の」、「外側の」、「時計回りの」、「反時計回りの」、「軸方向の」、「径方向の」、および「円周方向の」などの用語によって示される向きまたは位置関係あるいは寸法は、添付図面に基づいて示される向きまたは位置関係あるいは寸法であり、これらの用語は、言及するデバイスまたは素子が特定の向きを有さなればならず、この特定の向きで構築されて動作させられなければならない、ことを示したりまたは暗に意味したりするのではなく、単に説明の容易さのために使用されるものであり、したがって、本開示の保護範囲を限定するものとして解釈されるべきではない、ことを理解すべきである。

【0051】

加えて、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は単に説明を目的とするものであり、相対的重要性を示したりまたは暗に意味したりするものとして、あるいは、示される技術的特徴の数を暗に示したりするものとして、解釈されるべきではない。したがって、「第１の」、「第２の」、および「第３の」を用いて定義される特徴は、明示的であれまたは黙示的であれ、１つまたは複数の特徴を含むことができる。本開示の記述では、「複数の」という用語は、明確にまたは具体的に別途定義されない限り、２つ以上を意味する。

【0052】

本開示では、明記されたりまたは別途定義されたりしない限り、「設置する」、「接続」、「接続される」、および「固定する」などの用語は広い意味で解釈されるべきであり、例えば、これらの用語は、固定的な接続、着脱自在な接続、または一体的な接続であってよいか、機械的接続もしくは電気接続、または通信であってよくかつ直接的な接続または中間媒体による間接的な接続であってよいか、あるいは、２つの素子の間の内部通信または２つの素子の間の相互作用であってよい。当業者であれば、特定の環境に従って本開示の上記の用語の具体的な意味を理解することができる。

【0053】

本開示では、明記されたりまたは別途定義されたりしない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上方」または「下方」にあるという表現は、第１の特徴が第２の特徴に直接に接触する事例、または、第１の特徴および第２の特徴が直接には接触しないがそれらの間にある別の特徴を介して接続される事例を含むことができる。さらに、第１の特徴が第２の特徴の「上」にあるか、「上方」にあるか、または「接触して上」にあるということは、第１の特徴が第２の特徴の真上にあるかまたは斜め上にある事例を含み、つまり、単に第１の特徴が第２の特徴より高いレベルにあることを示す。第１の特徴が第２の特徴の「下」にあるか、「下方」にあるか、または「すぐ下」にあるということは、第１の特徴が第２の特徴の真下にあるかまたは斜め下にある事例を含み、つまり、単に第１の特徴が第２の特徴より低いレベルにあることを示す。

【0054】

本記述は、本開示を実装するのに使用され得る多くの異なる実装形態または実施例を提供する。これらの多様な実装形態または実施例が単に例示的なものであり、本開示の保護範囲を限定することを意図されない、ことを理解されたい。本開示の記述の開示に基づいて、当業者であれば多様な変更形態または置換形態を思い付くことができるであろう。これらのすべての変更形態または置換形態は本開示の保護範囲内にあるものとする。したがって、本開示の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲の支配下にあるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】