光控制元件制造技术

一种光控制元件，包括具有电光效应且厚度为１０μｍ以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于控制通过所述光波导的光的控制电极，所述控制电极包括夹着所述薄板而配置的第１电极和第２电极，所述第１电极具有至少由第１信号电极和接地电极构成的共面式的电极，所述第２电极至少具有第２信号电极，向所述第１电极的所述第１信号电极和所述第２电极的所述第２信号电极输入振幅彼此反转的调制信号，并且所述第１电极与所述第２电极彼此协作而向所述光波导施加电场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光控制元件，尤其涉及包括具有电光效应且厚度为10|im以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于控制通过所述光 波导的光的控制电极的光控制元件。
技术介绍
以往，在光通信领域和光测量领域中，多采用在具有电光效应的 基板上形成有光波导和控制电极的波导式光调制器和波导式光开关等 各种光控制元件。目前利用的光控制元件的方式大多在图1所示的厚 度0.5 lmm左右的光电晶体基板1上，形成光波导2、信号电极4和 接地电极5。另外，图1表示使用Z切LiNb03基板的光调制器的示例， 标号3表示Si02膜等缓冲层。尤其在波导式光调制器中，为了对在光波导中传播的光波进行调 制控制，向控制电极施加微波信号。因此，为了使微波在控制电极中 有效传播，需要实现将微波导入光调制器中的同轴线缆等信号线路与 光调制器内的控制电极的阻抗匹配。因此，如图1所示，采用由与接 地电极5夹持信号电极4的形状、即所谓共面式控制电极。但是，在共面式控制电极中，由于外部电场不能有效作用于基板1 的电光效应的效率较高的方向(在图1所示的Z切LiNb03基板中指上 下方向)，所以为了获得必要的光调制度，需要更大的电压。具体地 讲，在利用LiNb03基板，而且沿光波导的电极长度为lcm时，需要约 10 15V左右的半波长电压。并且，如图2所示，专利文献1提出了如下结构，为了改善光波导对光波的封闭，且将控制电极所生成的电场更有效地施加到光波导，把光波导设为脊型波导20，并将接地电极5、 51、 52配置得更靠近信 号电极4和41。根据这种结构，虽然可以实现某种程度上的驱动电压 的降低，但是尤其在实现高频波段的高速调制时，进一步降低驱动电 压是必不可缺的。此外，专利文献2提出了如下方案如图3所示，由控制电极夹 持基板，沿电光效应的效率较高的方向(在图3所示的Z切LiNb03基 板中指上下方向)施加电场。而且，图3所示的光调制器，使具有电 光效应的基板极化反转，形成自发极化的方向(图中的箭头方向)不 同的基板区域IOA和IOB，并且在各基板区域形成有光波导2，在利用 共用的信号电极42和接地电极53对各光波导施加电场时，可以使在 各光波导中传播的光波产生相反方向的相位变化。通过上述差分驱动， 可以进一步降低驱动电压。但是，在图3所示的电极构造中，微波的折射率提高，难以实现 在光波导中传播的光波与调制信号即微波的速度匹配。而且，由于阻 抗反向降低，所以具有难以实现与微波的信号线路的阻抗匹配的缺点。另一方面，在以下专利文献3或4中，在具有厚度为30nm以下 的非常薄的基板(以下称为"薄板")上装配光波导和调制电极，接 合介电常数比该薄板低的其他基板，降低对微波的有效折射率，实现 微波与光波的速度匹配。但是，即使在使用上述薄板的光调制器中形成有图1 图3所示结 构的控制电极的情况下，依旧不能从根本上解决上述问题。在利用图3 所示的控制电极夹持基板的情况下，在使基板的厚度变薄时，具有微 波折射率下降的趋势，但是难以实现光波与微波的速度匹配。虽然也依赖于电极的宽度，但是例如在使用LN薄板时，有效折射率为约5左 右，达不到最佳值2.14。另一方面，阻抗具有随着基板变薄而下降的趋势，这成为加大阻抗不匹配的原因。专利文献1:美国专利说明书第6580843号 专利文献2:专利注册第3638300号说明书 专利文献3:日本特开昭64-018121号公报 专利文献4:日本特开2003-215519号公报 专利文献5:日本特开平6-289341号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是解决上述问题，提供一种调制效率良好的 光控制元件，能够实现微波与光波的速度匹配及微波的阻抗匹配，而 且能够降低驱动电压。并且，本专利技术提供一种光控制元件，通过降低驱动电压，能够抑 制光控制元件的温度上升，并能够实现稳定动作，本专利技术还提供一种 能够使用成本更低的低驱动电压型驱动装置的光控制元件。为了解决上述问题，技术方案1的专利技术的光控制元件，包括具有 电光效应且厚度为10pm以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于 控制通过所述光波导的光的控制电极，所述光控制元件的特征在于， 所述控制电极包括夹着所述薄板而配置的第1电极和第2电极，所述 第i电极具有至少由第1信号电极和接地电极构成的共面式的电极， 所述第2电极至少具有第2信号电极，向所述第1电极的所述第1信 号电极和所述第2电极的所述第2信号电极输入相位彼此反转的调制 信号，并且所述第1电极与所述第2电极彼此协作而向所述光波导施 加电场。另外，"相位反转"指电场的符号的方向相反，振幅的比例 恒定的情况。本专利技术中的"共面式的电极"指将信号电极夹在接地电极之间， 例如，包括信号电极和接地电极以相同间隔配置的构造以及间隔不同的构造、接地电极在信号电极的一侧的构造、将多个信号电极夹在一 对接地电极之间的构造、在多个信号电极之间增加配置接地电极的构 造等。技术方案2的专利技术的特征在于，在技术方案1的光控制元件中， 所述第1电极的所述第1信号电极和所述第2电极的所述第2信号电 极被配置成为，所述光波导位于所述第1信号电极和所述第2信号电 极之间。技术方案3的专利技术的特征在于，在技术方案1或2的光控制元件 中，所述第2电极具有平板状的辅助电极，该辅助电极形成于所述第2 信号电极下面，并与所述第2信号电极接合。技术方案4的专利技术的特征在于，在技术方案1 3中任一方案的光 控制元件中，所述控制电极包括位于所述第2电极的下方的接地电位 的第3电极。技术方案5的专利技术的特征在于，在技术方案1 4中任一方案的光 控制元件中，所述光波导是脊型光波导。技术方案6的专利技术的特征在于，在技术方案1 5中任一方案的光 控制元件中，至少在所述薄板和所述第1电极之间形成有缓冲层。技术方案7的专利技术的特征在于，在技术方案1 5中任一方案的光 控制元件中，在所述第1电极和所述第2电极中，所述信号电极和所 述接地电极由透明电极或在薄板一侧配置有透明电极的电极中的任一 种构成。技术方案8的专利技术的特征在于，在技术方案5 7中任一方案的光 控制元件中，至少在配置于所述脊型波导两侧的槽中填充有低介电常数膜。技术方案9的专利技术的特征在于，在技术方案1 8中任一方案的光 控制元件中，包括所述光波导的至少一部分在内的薄板的自发极化反 转。根据技术方案1的专利技术，光控制元件，包括具有电光效应且厚度 为10nm以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于控制通过所述光 波导的光的控制电极，所述控制电极包括夹着所述薄板配置的第1电 极和第2电极，所述第1电极具有至少由信号电极和接地电极构成的 共面式的电极，该第2电极至少具有接地电极，并且与第1电极的信 号电极协作而向该光波导施加电场，所以能够提供一种光控制元件， 能够实现微波与光波的速度匹配以及微波的阻抗匹配，并能够快速动 作。而且，向所述第1电极的所述第1信号电极和所述第2电极的所 述第2信号电极输入振幅彼此反转的调制信号，并且所述第1电极与 所述第2电极彼此协作而向所述光波导施加电场。因此，能够对在所 述光波导内导波的光信号进行有效的调制，能够提高调制效率。换言 之，能够提供一种光控制元件，能够实现微波与光波的速度匹配以及 微波的阻抗匹配，而且能够降低驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光控制元件，包括具有电光效应且厚度为１０μｍ以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于控制通过所述光波导的光的控制电极，所述光控制元件的特征在于，　所述控制电极包括夹着所述薄板而配置的第１电极和第２电极，　所述第１电极具有至少 由第１信号电极和接地电极构成的共面式的电极，　所述第２电极至少具有第２信号电极，　向所述第１电极的所述第１信号电极和所述第２电极的所述第２信号电极输入相位彼此反转的调制信号，并且所述第１电极与所述第２电极彼此协作而向所述光波导施 加电场。

【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：及川哲，市川润一郎，金原勇贵，
申请(专利权)人：住友大阪水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]