光控制元件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种光控制元件，即使在需要具有70Ω以 上的高阻抗的信号线路时，也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压。上述光控制元件包括具有电 光效应且厚度为10μm以下的薄板(1)、形成于该薄板的光波导(2) 和用于控制通过该光波导的光的控制电极，其特征在于，该控制电极 包括夹着该薄板而配置的第1电极和第2电极，该第1电极具有至少 由信号电极(4)和接地电极(5、51)构成的共面式电极构造，该第2 电极至少具有接地电极(54)，并且与第1电极的信号电极协作而向 该光波导施加电场，而且该第1电极的信号电极具有至少一个信号线 路在中途被分支为两个以上的线路的分支信号线路。

【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，尤其涉及如下光控制元件包括具 有电光效应且厚度为10|im以下的薄板、形成于该薄板的光波导和用于 控制通过该光波导的光的控制电极，并且控制电极中的信号电极所形成的信号线路的至少一部分为达到70Q以上的高阻抗。
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 (a)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 (a)表示使用Z切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 (a)所示，采用由接地电极5夹持带状信号电极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 (a)所示的Z切基板中指上下方向)，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 (以下称为LN)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l (b)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。专利文献l:美国专利说明书第6580843号此外，专利文献2提出了如下方案如图1 (c)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1 (c)所示的Z切 基板中指上下方向)施加电场。而且，图1 (c)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10和11，并且在各个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对各个光波导施加电场时， 可以使在各个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。专利文献2:日本专利第3638300号公报但是，在图1 (c)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。并且，作为利用了极化反转的光控制元件，专利文献3提出了将构成控制电极的信号电极在中途分支为两个以上、对多个光波导施加 相同信号电场的方案。专利文献3:日本特开2003-202530号公报在专利文献3中，如图2 (a)所示，使Z切基板的一部分极化反 转，在该基板上形成马赫-增德尔(Mach-Zehnder)式光波导(100、 101、 102)，再配置信号电极103、 104、 105和接地电极106、 107、 108。 信号电极在中途被分支为两部分，形成两个分支信号线路(信号电极 104、 105)。并且，图2 (b)是沿图2 (a)的单点划线A的剖视图，各个分支 波导IOI、 102分别配置在Z切基板的不同极化区域(110、 111)。这样，在中途将信号线路分支为多个的情况下，尽管是同一光控 制元件内的信号线路，也需要将信号线路的阻抗设定为不同的阻抗， 例如在信号电极103的信号线路中设定为50Q，在分支信号电极104、 105的分支信号线路中设定为IOOQ等，并且要求调整为在分支信号线 路中具有70Q以上的非常高的阻抗。因此，在进行上述阻抗调整的同时，实现驱动电压的降低以及微 波与光波的速度匹配是极其困难的问题。另一方面，在以下专利文献4或5中，在具有厚度为30|im以下 的非常薄的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。专利文献4:日本特开昭64-018121号公报 专利文献5:日本特开2003-215519号公报但是，即使在使用上述薄板的光调制器中形成有图1 (a) (C) 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1 (C)所示的控制电极夹持基板时，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。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是解决上述问题，并提供一种光控制元件， 即使在需要具有70Q以上的高阻抗的信号线路时，也能够实现微波与 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压。并且，提供一种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的光控制元件，进一步提供一种能够利用成本 更低的低驱动电压式驱动装置的光控制元件。为了解决上述问题，技术方案1涉及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、形成于该薄板的光波导和用 于控制通过该光波导的光的控制电极，其特征在于，该控制电极包括 夹着该薄板而配置的第1电极和第2电极，该第1电极具有至少由信 号电极和接地电极构成的共面式电极构造，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，而且 该第1电极的信号电极具有至少一个信号线路在中途被分支为两个以 上的线路的分支信号线路。本专利技术中的共面式电极指由接地电极夹持带状的信号电极， 例如包括由多个带状线形成信号电极并利用接地电极夹持这些多个带 状线的结构，还包括在多个带状线之间增设接地电极的结构等。技术方案2涉及的专利技术的特征在于，在技术方案1所述的光控制 元件中，在该分支信号线路的电场作用于该薄板的作用区域的至少一 部分，该薄板极化反转。技术方案3涉及的专利技术的特征在于，在技术方案1或2所述的光 控制元件中，该光波导是脊型光波导。技术方案4涉及的专利技术的特征在于，在技术方案1 3中任一项所 述的光控制元件中，在该薄板与该第1电极或该第2电极之间形成有 缓冲层。技术方案5涉及的专利技术的特征在于，在技术方案1 4中任一项所 述的光控制元件中，该信号电极或该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6涉及的专利技术的特征在于，在技术方案3 5中任一项所 述的光控制元件中，在至少配置于该脊型波导两侧的槽中填充有低介 电常数膜。技术方案7涉及的专利技术的特征在于，在技术方案6所述的光控制 元件中，向该信号电极供电的信号线被配置成为跨越或者埋入该第1 电极的接地电极，在该信号线与该接地电极之间配置有该低介电常数膜。技术方案8涉及的专利技术的特征在于，在技术方案1 7中任一项所 述的光控制元件中，该第2电极是具有与该光波导的形状对应的形状 的图形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、形成于该薄板的光波导和用于控制通过该光波导的光的控制电极，所述光控制元件的特征在于，　该控制电极包括夹着该薄板而配置的第１电极和第２电极，　该第１电极具有至少由信号电极和接地电极构成的共面式电极构造，　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，　而且该第１电极的信号电极具有至少一个信号线路在中途被分支为两个以上的线路的分支信号线路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.30 JP 270181/20061. 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、形成于该薄板的光波导和用于控制通过该光波导的光的控制电极，所述光控制元件的特征在于，该控制电极包括夹着该薄板而配置的第1电极和第2电极，该第1电极具有至少由信号电极和接地电极构成的共面式电极构造，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，而且该第1电极的信号电极具有至少一个信号线路在中途被分支为两个以上的线路的分支信号线路。2. 根据权利要求l所述的光控制元件，其特征在于， 在该分支信号线路的电场作用于该薄板的作用区域的至少一部分，该薄板极化反转。3. 根据权利要求1或2所述的光控制元件，其特征在于， 该光波导是脊型光波导。4. 根据权利要求1 3中任一项所述的光控制元件，其特征在于， 在该薄板与该第1电极或该第2电极之间形成有缓冲层。5. 根据权利要求1 4中任一项所述的光控制元件，其特征在于， 该信号电极或该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。6. 根据权利要求3 5中任一项所述的光控制元件，其特征在于， 在至少配置于该脊型波导两侧的槽中填充有低介电常数膜。7. 根据权利要求6所述的光控制元件，其特征在于， 向该信号电极供电的信号线被配置成跨...

【专利技术属性】
技术研发人员：金原勇贵，市川润一郎，及川哲，
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