光调制器制造技术

本发明专利技术提供一种光调制器，其包括：具有电光效果的基板（１）、在基板（１）上形成的用于传导光的光波导（１２）、以及形成于基板（１）的一面侧的由用于施加调制光的高频电信号的高频电信号用的中心导体（４ａ）及多个接地导体（４ａ、４ｂ）构成的行波电极（４），在所述光波导（１２）上具备马赫－曾德尔光波导，所述马赫－曾德尔光波导具有用于对行波电极（４）施加高频电信号来调制光的相位的多个相互作用光波导（１２ａ、１２ｂ），其中，配置中心导体（４ａ）及接地导体（４ｂ、４ｃ），以使多个相互作用光波导（１２ａ、１２ｂ）的宽度的至少一部分相互不同，并且高频电信号与在多个相互作用光波导（１２ａ、１２ｂ）中传播的光的相互作用的效率大致相等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高速、阿尔法参量小且消光比大、驱动电压和DC偏置电压 小的光调制器。
技术介绍
如铌酸锂(LiNb03)那样，在通过施加电场而折射率发生变化的所谓具 有电光效应的基板(以下把铌酸锂基板简称为LN基板)上形成光波导和行 波电极的行波电极型铌酸锂光调制器(以下简称为LN光调制器)，由于其优 良的啁。秋(chirp)特性而适于2.5Gbit/s、 10Gbit/s的大容量光传输系统。最近 正研究用于40Gbit/s的超大容量光传输系统，作为关键器件被期待。 (第一现有技术)该LN光调制器有使用z轴切面基板的类型和使用x轴切面基板(或者y 轴切面基板)的类型。其中，作为第一现有技术提出使用了 x轴切面LN基 板和共面波导(CPW)行波电极的x轴切面基板LN光调制器，在图13中表 示其立体图。图14是图13的A-A'的剖面图。如图13所示，LN光调制器具有x轴切面LN基板、在1.3pm或者I.55|dm 等的光通信中使用的波长范围中透明的从200nm到liim左右厚度的Si02緩 沖层2、以及在x轴切面基板1上蒸镀Ti后而在105(TC下热扩散大约10分 钟形成的光波导3，光波导3构成马赫-曾德尔干涉系统(或者马赫-曾德尔 光波导)。另外，3a、 3b是在电信号与光相互作用的部位(称为相互作用部) 的光波导(或者相互作用光波导)、即马赫-曾德尔光波导的二个臂。另外， LN光调制器具有由中心导体4a及接地导体4b、 4c构成的CPW行波电极4。在图14中，Wa和Wb是相互作用光波导3a和3b的宽度，在该第一现有 技术中，设二个相互作用光波导3a和3b的宽度相等(即Wa=Wb，例如Wa、 Wb都是9^im )。 Gwg是相互作用光波导3a和3b之间的距离(也称为波导间隙)， 例如是16pm。另外，A是中心导体4a的与接地导体4c相对的边缘与相互作 用光波导3b的中心(或者中心线)在水平方向的距离，通常，中心导体4a、接地导体4b、 4c与相互作用光波导3a、 3b的位置关系对称，所以中心导体 4a的边缘与相互作用光波导3a的中心在水平方向的距离(或者中心线)也是 △。这里，在图14中表示出表示中心导体4a宽度方向中心的中心线18和表 示相互作用光波导3a、 3b宽度方向中心的中心线19a、 19b。在图15中只表示了光波导3的上面图。这里，把相互作用光波导3a、 3b 的长度设为L。另外，该图15只是光波导，但在与图13的立体图的A-A'对 应的位置标记A-A，。在该第一技术中，由于对中心导体4a和接地导体4b、 4c之间重叠施加 偏置电压(通常是DC偏置电压)和高频电信号(也称为RF电信号)，所以 在相互作用光波导3a、 3b,不仅RF电信号，DC偏置电压也改变光的相位。 此外，由于缓沖层2使电信号微波的有效折射率nm接近在相互作用光波导3a、 3b中传播的光的有效折射率n。，所以起到了扩大光调制频带这样重要的作用。下面，说明这样构成的LN光调制器的动作。要使该LN光调制器动作， 就需要在中心导体4a和接地导体4b 、 4c之间施加DC偏置电压和RF电信号。图16所示的电压_光输出特性是在某个状态的LN光调制器的电压_光 输出特性，Vb是此时的DC偏置电压。如该图16所示，通常DC偏置电压 Vb 4皮-没定在光输出特性的顶部和底部的中点。在图17中表示出半波长电压V兀和相互作用光波导的长度L的积(称为 V兀丄，在考虑驱动电压方面形成的尺度)与中心导体4a的边缘和相互作用光 波导3b的中心19b的距离A的关系。在该计算中，通过使相互作用光波导3a、 3b之间的间隙G、vg变化来确定A值。从图17可以看出，中心导体4a的边缘 与相互作用光波导3b的中心19b的距离A某种程度越小越好，另外存在最佳 值。因此，为了降低驱动电压，减小中心导体4a的边缘与相互作用光波导3b (及3a)的中心1% (及19a)的距离△,相互作用光波导3a、 3b间的间隙 G，就变小。但是，如图18所示，当相互作用光波导3a、 3b之间的间隙G， 变小时，相互作用光波导3a、 3b之间的偶合度显著增大，从而存在产生导通 /切断光时的功率比即消光比劣化这样的问题。 (第二现有技术)通常，为了减小二个光波导之间的偶合度，有如下方法，通过增大二个光波导之间的距离Gwg来使在各光波导中传播的光相互远离，或者通过使二 个光波导的宽度相互不同，改变在二个光波导中传播的光的等价折射率(或 者传播常数)来抑制相互的耦合。然而，如果增大二个光波导之间的距离Gwg,如在图17中说明的，V兀丄 变大，结果就需要高的驱动电压。因此，在图19中作为剖面图所示的第二现 有技术中，使二个相互作用光波导5a、 5b的宽度WV、 Wb，不同。在图20中 只表示了该第二现有技术的光波导5的上面图。在图19中在图20的B-B，的 剖面图包含x轴切面LN基板1、中心导体4a、接地导体4b、 4c及緩沖层2。另外，A，是中心导体4a的与接地导体相对的边缘和相互作用光波导5b 的中心在水平方向的距离。这里，在图19中，表示出表示在相互作用光波导 5a、 5b的宽度方向的中心的中心线20a、 20b。但是，在该第二现有技术中存在几个问题。首先，如图20所示，在该第 二现有4支术中，部分地改变相互作用光波导5a、 5b的宽度Wa，、 Wb，。在相 互作用光波导5a、 5b中，将长度L,的区域设为第一区域，将长度乙2的区域 设为第二区域。如图20所示，相互作用光波导5a、 5b具有宽度变化的锥形区域6、 7、 8、 9、 10、 11，在各相互作用光波导5a、 5b中，需要分别设置三处。如所知道 的，这样改变光波导的宽度，会在该区域产生放射损耗。另外，在光波导的 宽度扩大的锥形和光波导的宽度变小的锥形放射损耗不同。因此，在相互作 用光波导5a、 5b中传播的光的功率相互不同，使作为光调制器的消光比劣化。其中，第二现有技术的最大问题，即考虑到啁啾。表示啁啾程度的阿尔 法参量(或者a参量)使用从该光调制器输出的光信号脉沖所具有的相位cp 和强度(振幅)E如(1)式所示(非专利文献l)来表现。<formula>formula see original document page 5</formula> …(1 )这样，a参量可以采用输出的光信号脉冲所具有的相位变化量和强度变化 量来表示。另外，具体的，a参量可以用推广的(1)式的(2)式表示。 c^O^-rp/q + ry ... (2)r,:电信号(振幅)与在相互作用光波导5a中传播的光(功率)的在l 中以正规化的重积分表示的相互作用的效率。r2:电信号(振幅)与在相互作用光波导5b中传播的光(功率)的在1 中以正规化的重积分表示的相互作用的效率。如果使在长度L,的第一区域的相互作用光波导5a的宽度Wa'等于在长度 L2的第二区域的相互作用光波导5b的宽度Wb，，并且，使在第一区城的相互 作用光波导5b的宽度Wb，等于在第二区域的相互作用光波导5a的宽度Wa'， 则在第一区域的相互作用光波导5a中传播的光的r，就等于在第二区域的相互 作用光波导5b中传播的光的r2，在第一区域的相互作用光波导5b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光调制器，包括：具有电光效果的基板、在基板上形成的用于传导光波的光波导、以及在所述基板一面侧形成的由用于施加调制所述光的高频电信号的高频电信号用的中心导体及多个接地导体构成的行波电极，在所述光波导中具备马赫－曾德尔光波导，所述马赫－曾德尔光波导具有多个相互作用光波导，所述多个相互作用光波导用于通过对所述行波电极施加所述高频电信号来调制所述光的相位，所述光调制器的特征在于，配置所述中心导体及所述接地导体，以使得所述多个相互作用光波导的宽度的至少一部分相互不同，并且使所述高频电信号与在所述多个相互作用光波导中传播的所述光的相互作用的效率大致相等。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野健治，名波雅也，佐藤勇治，内田靖二，五十岚信弘，中平彻，仙田宏明，
申请(专利权)人：安立股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]