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公開番号2025056838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023166332
出願日2023-09-27
発明の名称光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置
出願人住友大阪セメント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 1/035 20060101AFI20250401BHJP(光学)
要約【課題】
変調電極におけるインピーダンス整合や、光導波路を伝搬する光波と変調信号との速度整合を実現し、製造も容易な光導波路素子を提供すること。
【解決手段】
基板1にリブ型光導波路10を形成し、該基板上に該リブ型光導波路を挟むように配置される変調電極(2S,2G)を備えた光導波路素子において、該変調電極は、該リブ型光導波路に近接して配置されると共に、該リブ型光導波路に沿って複数配置されるセグメント電極SEと、該セグメント電極と電気的に接続され、変調信号を伝送する信号伝送部SSとを有し、該セグメント電極の厚みよりも、該信号伝送部の厚みが大きく、少なくとも該信号伝送部が該リブ型光導波路を跨ぐ部分には、該信号伝送部SSと該リブ型光導波路10との間にバッファ層BFが配置され、該基板1と該セグメント電極SEとの間には該バッファ層BFが配置されていないことを特徴とする。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
基板にリブ型光導波路を形成し、該基板上に該リブ型光導波路を挟むように配置される変調電極を備えた光導波路素子において、
該変調電極は、該リブ型光導波路に近接して配置されると共に、該リブ型光導波路に沿って複数配置されるセグメント電極と、該セグメント電極と電気的に接続され、変調信号を伝送する信号伝送部とを有し、
該セグメント電極の厚みよりも、該信号伝送部の厚みが大きく、
少なくとも該信号伝送部が該リブ型光導波路を跨ぐ部分には、該信号伝送部と該リブ型光導波路との間にバッファ層が配置され、
該基板と該セグメント電極との間には該バッファ層が配置されていないことを特徴とする光導波路素子。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
請求項１に記載の光導波路素子において、
該リブ型光導波路を覆う該バッファ層は、該セグメント電極に被さるように配置されていることを特徴とする光導波路素子。
【請求項３】
請求項１に記載の光導波路素子において、
該セグメント電極と該信号伝送部との間に該バッファ層を配置し、
該バッファ層の一部には、該セグメント電極と該信号伝送部とを電気的に接続するための開口部が形成されていることを特徴とする光導波路素子。
【請求項４】
請求項１に記載の光導波路素子において、
該セグメント電極は、該リブ型光導波路に沿って配置される電界印加部と、該電界印加部と該信号伝送部とを繋ぐ給電部とを備え、
該給電部は、該信号伝送部が重なって配置される部分Ａと、該信号伝送部が重なって配置されない部分Ｂとを有し、該信号伝送部が延在する方向において、該部分Ａの最大幅は、該部分Ｂの最大幅よりも大きいことを特徴とする光導波路素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路素子は、筐体内に収容され、該光導波路に光波を入力又は出力する光ファイバを備えることを特徴とする光変調デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の光変調デバイスにおいて、該光導波路素子は該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極を備え、該光導波路素子の変調電極に入力する変調信号を増幅する電子回路を該筐体の内部に有することを特徴とする光変調デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の光変調デバイスと、該光変調デバイスに変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路とを有することを特徴とする光送信装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置に関し、特に、基板にリブ型光導波路を形成し、該基板上に該リブ型光導波路を挟むように配置される変調電極を備えた光導波路素子に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
光通信分野や光計測分野において、光変調器などのように、基板上に光導波路を形成した光導波路素子が多用されている。近年は、光送受信装置に内蔵される送信機に含まれる光変調器は、小型化や低消費電力化の要求に応えるため、それを構成する光導波路素子を微細化することが必要となっている。
【０００３】
また、光変調器の広帯域化のために光導波路素子（チップ）に低誘電率の支持基板を用いると、コプレーナ電極ではインピーダンスマッチングや速度整合（光導波路を伝搬する光波と変調信号であるマイクロ波との速度整合）が難しい。
【０００４】
特許文献１に示すように、例えば、図１のような、セグメント電極ＳＥを用いることで調整可能なパラメータは増える。しかしながら、広帯域化に有効な電極厚を厚くする調整が難しくなる。むしろ、セグメント電極ＳＥをＴ字状に形成した場合に、電極の幅が細くなるため、高アスペクト比（電極厚と電極幅との比）となり、製造がより難しくなる。なお、特許文献１では、接地電極のみにセグメント電極を形成しており、図１の信号電極と接地電極の両方にセグメント電極を設ける構成とは異なっている。
【０００５】
図１（ａ）は、光導波路素子の平面図であり、光導波路１０の周囲に配置される変調電極、具体的には、変調電極を構成する信号電極２Ｓと接地電極２Ｇの形状を示したものである。信号電極２Ｓや接地電極２Ｇには、光導波路１０に近接し、該光導波路１０に沿って、複数のセグメント電極ＳＥ（「Ｔ字状」の部分）を有している。また、各セグメント電極ＳＥに電気的に接続された信号伝送部ＳＳを備えている。
【０００６】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の一点鎖線Ａにおける断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の一点鎖線Ｂにおける断面図である。さらに、図１（ｄ）は、図１（ａ）の一点鎖線Ｃにおける断面図を示している。以降の図２乃至４においても、同様に、各図の（ａ）は平面図、各図の（ｂ）～（ｄ）は各断面図である。
【０００７】
光導波路１０は、基板１に形成されたリブ型光導波路である。また、信号電極２Ｓを挟むように２つの接地電極２Ｇを配置しているため、図１の変調電極はコプレーナ電極を構成している。さらに、図１においては、セグメント電極ＳＥと信号伝送部ＳＳは一つのパターンで一体的に形成されるため、図１（ｂ）～（ｃ）に示すように、信号伝送部ＳＳのインピーダンス整合等を意図して電極厚を厚く形成することが難しい。
【０００８】
また、図１（ｂ）～（ｄ）では、基板１上に直接、信号電極２Ｓや接地電極２Ｇを形成している。これは、セグメント電極ＳＥが形成する電界が、リブ型光導波路に効率良く印加されるため、光変調器の駆動電圧の低減に寄与する。
【０００９】
しかしながら、図１（ａ）の信号電極２Ｓや接地電極２Ｇと光導波路１０とが交差した位置では、光導波路１０に接して、該光導波路を跨ぐように電極が配置されるため、光導波路を伝搬する光波の吸収や散乱が発生し、信号の伝搬損失が大きくなる。これを解消するため、通常は、光導波路の上にバッファ層（不図示）を配置し、その上に電極を配置するよう構成している。
【００１０】
他方、光導波路１０とその近傍に配置されるセグメント電極についてみると、上述したように、変調効率を考えると電極は基板（光導波路を形成した層であり、導波層とも言う。）１上に直接形成、かつ光導波路に近接して形成したい。しかし、光導波路１０の光伝搬時の散乱を抑えるには、光導波路１０上にもバッファ層を形成したいという、互いに矛盾する課題が存在する。
（【００１１】以降は省略されています）

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