説明

光制御デバイス

【課題】
複数の信号電極を有し、小型化してもクロストークが発生し難く、帯域特性の劣化を抑止した光制御デバイスを提供することである。また、製造が容易な光制御デバイスを提供すること。
【解決手段】
電気光学効果を有する基板1と、該基板に形成された光導波路(不図示)と、該光導波路を伝播する光波を変調する変調電極とを有する光制御デバイスにおいて、該変調電極は、信号電極(2,3)と該信号電極を挟む接地電極(4〜6)とから構成され、該信号電極の少なくとも一部に屈曲部(C1〜C3)を有し、該屈曲部に入る信号電極2の延長線上に、任意の信号電極の一部(B1〜B3,B1’)が配置され、前記信号電極の一部を跨ぐように該接地電極間に電気的接続手段(W1〜W3)を設けることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光制御デバイスに関し、特に、電気光学効果を有する基板に変調電極を形成し、該変調電極の信号電極が屈曲部を有する光制御デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
光計測技術分野や光通信技術分野において、光変調器や光スイッチなどの電気光学効果を有する基板に光導波路を形成した光制御デバイスが多用されている。これらの光制御デバイスには、光導波路を伝播する光波を変調するための変調電極が形成されている。
【0003】
デュアルタイプの光変調器や、DQPSK、DP−QPSK用変調器など複数の信号電極を有する光変調器などの設計においては、各光導波路を伝播する光波を変調するために複数の信号電極を形成する場合は、信号電極に変調信号を入力する電極パッド部から変調信号の電界が光導波路に作用する作用部の開始点までの信号電極の長さを調整し、各作用部に変調信号が導入されるタイミングを正確に調整することが求められる。
【0004】
このため、特許文献1に示すように、信号電極の一部を折り返すように配線する部分が形成され易くなる。しかも、光制御デバイスを小型化するためには、信号電極の折り返しの屈曲部での曲率半径を小さくする必要がある。急激に曲がる屈曲部においては、電界が漏出し、他電極と干渉することでクロストークが発生し、帯域特性が劣化するという問題がある。
【0005】
図1に示すように、基板1の上に、信号電極2及び3とそれを挟むように配置される接地電極4〜6が設けられている。信号電極2に着目すると、信号電極2は、屈曲部C1〜C3を有している。このような屈曲部からは、電界が漏出し易く、屈曲部に入る信号電極の延長線上に、電界が漏出する。図1において漏出した電界をA1〜A3で表示する。
【0006】
漏出した電界A1〜A3は、信号電極の一部B1〜B3に入り、当該信号電極を伝播している変調信号に影響を与え、クロストーク現象を発生させる。また、A1の漏出電界は、信号電極の一部B1に作用するだけでなく、当該信号電極(B1)を超えて伝播し、漏出電界(A1’)として次の信号電極の一部(B1’)にも影響を与える場合がある。
【0007】
このような問題を解決するために、屈曲部の基板厚を100μm以下とすることで漏出そのものを抑制する手法も考えられるが、このような光制御デバイスは、作製が難しい上、基板が割れ易くなるといった、新たな問題を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2002−182172号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、複数の信号電極を有し、小型化してもクロストークが発生し難く、帯域特性の劣化を抑止した光制御デバイスを提供することである。また、製造が容易な光制御デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝播する光波を変調する変調電極とを有する光制御デバイスにおいて、該変調電極は、信号電極と該信号電極を挟む接地電極とから構成され、該信号電極の少なくとも一部に屈曲部を有し、該屈曲部に入る信号電極の延長線上に、任意の信号電極の一部が配置され、前記信号電極の一部を跨ぐように該接地電極間に電気的接続手段を設けることを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光制御デバイスにおいて、該屈曲部から該屈曲部に近い方の該電気的接続手段の端部と接地電極との接続位置までの距離が100μm以内であることを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の光制御デバイスにおいて、前記屈曲部に入る信号電極の延長線上に、接地電極を挟んで任意の信号電極の一部が二箇所以上あり、かつ、該信号電極の間隔は300μm以内であり、該電気的接続手段は、少なくとも二箇所以上の前記信号電極の一部を跨ぐように配置されていることを特徴とする。
【0013】
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の光制御デバイスにおいて、該電気的接続手段は、該電気的接続手段が跨ぐ信号電極から30μm以上離れた位置に配置されていることを特徴とする。
【0014】
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光制御デバイスにおいて、該電気的接続手段は、複数本のワイヤーボンディングで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
請求項1に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝播する光波を変調する変調電極とを有する光制御デバイスにおいて、該変調電極は、信号電極と該信号電極を挟む接地電極とから構成され、該信号電極の少なくとも一部に屈曲部を有し、該屈曲部に入る信号電極の延長線上に、任意の信号電極の一部が配置され、前記信号電極の一部を跨ぐように該接地電極間に電気的接続手段を設けるため、屈曲部で漏出した電界が、当該信号電極の一部にクロストーク現象を発生させるのを抑制でき、帯域特性の劣化を防止することが可能となる。
【0016】
請求項2に係る発明により、屈曲部から該屈曲部に近い方の電気的接続手段の端部と接地電極との接続位置までの距離が100μm以内であるため、屈曲部から漏出した電界を電気的接続手段に効率的に導入することが可能となり、クロストーク現象をより抑制することが可能となる。
【0017】
請求項3に係る発明により、屈曲部に入る信号電極の延長線上に、接地電極を挟んで任意の信号電極の一部が二箇所以上あり、かつ、該信号電極の間隔は300μm以内であり、該電気的接続手段は、少なくとも二箇所以上の前記信号電極の一部を跨ぐように配置されているため、電気的接続手段の数や配線の手間を削減でき、より製造が容易な光制御デバイスを提供することが可能となる。
【0018】
請求項4に係る発明により、電気的接続手段は、該電気的接続手段が跨ぐ信号電極から30μm以上離れた位置に配置されているため、屈曲部から漏出した電界が電気的接続手段を伝播する際に、該信号電極にクロストーク現象を発生させることも抑制できる。
【0019】
請求項5に係る発明により、電気的接続手段は、複数本のワイヤーボンディングで形成されているため、電気的接続手段を容易に形成することができ、製造工程が複雑化するのを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】従来の光制御デバイスにおける信号電極の屈曲部近傍の様子を説明する図である。
【図2】本発明の光制御デバイスにおける信号電極の屈曲部近傍の様子を説明する図である。
【図3】本発明の光制御デバイスと従来例のものとの周波数応答特性を対比したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の光制御デバイスについて、詳細に説明する。
図2に示すように、本発明の光制御デバイスは、電気光学効果を有する基板1と、該基板に形成された光導波路(不図示)と、該光導波路を伝播する光波を変調する変調電極とを有する光制御デバイスにおいて、該変調電極は、信号電極(2,3)と該信号電極を挟む接地電極(4〜6)とから構成され、該信号電極の少なくとも一部に屈曲部(C1〜C3)を有し、該屈曲部に入る信号電極2の延長線上に、任意の信号電極の一部(B1〜B3,B1’)が配置され、前記信号電極の一部を跨ぐように該接地電極間に電気的接続手段(W1〜W3)を設けることを特徴とする。
【0022】
電気光学効果を有する基板としては、特に、LiNbO,LiTaO又はPLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)のいずれかの単結晶が好適に利用可能である。特に、光変調器で多用されているLiNbO,LiTaOが、好ましい。また、基板に形成する光導波路は、例えば、LiNbO基板(LN基板)上にチタン(Ti)などの高屈折率物質を熱拡散することにより形成される。また、光導波路の側面に溝を形成したり、光導波路部分の厚みを他の基板部分より厚く形成して、リッジ型導波路とすることも可能である。
【0023】
制御電極は、信号電極や接地電極から構成され、基板表面に、Ti・Auの電極パターンを形成し、金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体SiO等のバッファ層を設けることも可能である。
【0024】
本発明の光制御デバイスでは、図2に示すように、信号電極2の屈曲部C1〜C3で漏出した電界が、信号電極の一部B1〜B3を伝播する変調信号に干渉して、クロストーク現象を発生するのを抑制するため、信号電極の一部B1〜B3を跨ぐような電気的接続手段W1〜W3を配置している。
【0025】
電気的接続手段の長さは、特に限定されないが、300μm以下が好ましく、符号W1で示すように、複数の信号電極の一部を同時に跨ぐ場合には、「300μm×跨ぐ信号電極の本数」以下の長さに設定することも可能である。ただし、電気的接続手段が長くなると、外部から押圧力で電気的接続手段が変形し易く、信号電極と短絡するなどの不具合が生じ易くなる。また、電気的接続手段がアンテナ代わりとなり、他の部分に影響与えるなどの新たな問題も生じるため、1000μm以下が好ましい。
【0026】
屈曲部から該屈曲部に近い方の電気的接続手段の端部と接地電極との接続位置までの距離は、100μm以内とすることが好ましい。具体的には、屈曲部C2から、電気的接続手段W2の接地電極4との接続部分までの距離を100μm以下としている。このように、屈曲部に近接して電気的接続手段を配置することで、屈曲部から漏出した電界を電気的接続手段に効率的に導入することが可能となり、クロストーク現象をより効果的に抑制することが可能となる。
【0027】
また、屈曲部C1については、屈曲部に入る信号電極の延長線上に、接地電極4を挟んで信号電極の一部(B1及びB1’)が二箇所あり、かつ、該信号電極(2及び3)の間隔は300μm以内である場合には、電気的接続手段W1は、該二箇所の信号電極(2及び3)を一度に跨ぐように配置することが好ましい。このように、漏出した電界が干渉する可能性のある信号電極が近接している場合には、電気的接続手段の数や配線の手間を削減し、より製造が容易な光制御デバイスとする。ただし、信号電極の間隔が300μmを超える場合には、個々の信号電極毎に電気的接続手段を構成し、上述したような電気的接続手段の変形やアンテナ効果を抑制することが好ましい。
【0028】
また、屈曲部に入る信号電極の延長線上に、信号電極の一部が二箇所以上存在する場合には、各信号電極の間隔が300μm以下の場合には、例えば、長さが1000μmを超えない範囲の一つの電気的接続手段で、全ての信号電極の一部を一度に跨ぐように配線しても良いし、複数の電気的接続手段を使用して、各電気的接続手段が幾つかの信号電極の一部を分担して跨ぐように構成し、結果として全部の信号電極の一部が複数の電気的接続手段で跨がれるように構成することも可能である。
【0029】
電気的接続手段W1〜W3は、該電気的接続手段が跨ぐ信号電極から30μm以上離れた位置に配置することが好ましい。これは、屈曲部から漏出した電界が電気的接続手段を伝播する際に、該信号電極にクロストーク現象を発生させることを避けるためでもある。
【0030】
電気的接続手段としては、図2に示すように、金線を利用したワイヤーボンディングが好適に利用可能であるが、より好ましくは、1箇所の電気的接続手段に複数本のワイヤーボンディングを利用することで、漏出電界を接地電極から他の接地電極へ確実に逃がすことが可能となる。
【0031】
図3のグラフは、図1のような従来の光制御デバイスと、図2のような本発明に係る光制御デバイスとを作成し、その周波数応答特性を調べたグラフである。図3のグラフからも、本発明の光制御デバイスの特性が改善していることが容易に理解される。
【0032】
なお、以上の説明では、信号電極2の屈曲部について説明したが、図2のように、信号電極3においても屈曲部(符号B2の位置)があるため、信号電極3からの漏出電界についても対策を行うことが、より好ましい。このような場合は、信号電極2の符号C2で示した付近に、信号電極2を跨ぐように電気的接続手段を配置することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0033】
以上説明したように、本発明によれば、複数の信号電極を有し、小型化してもクロストークが発生し難く、帯域特性の劣化を抑止した光制御デバイスを提供することである。また、製造が容易な光制御デバイスを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【0034】
1 基板
2,3 信号電極
4〜6 接地電極
A1〜A3,A1’ 漏出電界
B1〜B3,B1’ 漏出電界が干渉する可能性のある信号電極の一部分
C1〜C3 屈曲部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝播する光波を変調する変調電極とを有する光制御デバイスにおいて、
該変調電極は、信号電極と該信号電極を挟む接地電極とから構成され、
該信号電極の少なくとも一部に屈曲部を有し、
該屈曲部に入る信号電極の延長線上に、任意の信号電極の一部が配置され、
前記信号電極の一部を跨ぐように該接地電極間に電気的接続手段を設けることを特徴とする光制御デバイス。
【請求項2】
請求項1に記載の光制御デバイスにおいて、該屈曲部から該屈曲部に近い方の該電気的接続手段の端部と接地電極との接続位置までの距離が100μm以内であることを特徴とする光制御デバイス。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の光制御デバイスにおいて、前記屈曲部に入る信号電極の延長線上に、接地電極を挟んで任意の信号電極の一部が二箇所以上あり、かつ、該信号電極の間隔は300μm以内であり、該電気的接続手段は、少なくとも二箇所以上の前記信号電極の一部を跨ぐように配置されていることを特徴とする光制御デバイス。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれかに記載の光制御デバイスにおいて、該電気的接続手段は、該電気的接続手段が跨ぐ信号電極から30μm以上離れた位置に配置されていることを特徴とする光制御デバイス。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載の光制御デバイスにおいて、該電気的接続手段は、複数本のワイヤーボンディングで形成されていることを特徴とする光制御デバイス。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate