(57)【要約】  本発明は、電気光学材料からなる基板上に、信号電極と、前記信号電極を挟む第一及び第二の接地電極を有する光位相変調器に関する。前記第一の接地電極と前記信号電極との間の第一ギャップの大きさが、前記第二の接地電極と前記信号電極との間の第二ギャップの大きさよりも小さくなるように前記各電極を設けること、さらに第一ギャップに光位相変調部である光導波路を設けるが、第二ギャップには光導波路は設けないことにより、位相変調に必要な駆動電圧を低下させる、インピーダンス整合を容易に図る、及び良好な高周波特性を実現する、という課題を達成する。
2008108154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学材料からなる基板、
前記基板上に設けられた信号電極、
前記信号電極を挟む第一および第二の接地電極、および
前記第一の接地電極と前記信号電極との間の第一ギャップに設けられた光導波路を備えている光位相変調部を備えており、
前記第一の接地電極と前記信号電極との間の第一ギャップの大きさＧ１が、前記第二の接地電極と前記信号電極との間の第二ギャップの大きさＧ２よりも小さく、前記第二ギャップに光導波路が設けられておらず、前記第一の接地電極と前記信号電極との間に変調電圧を印加することによって、前記光導波路を伝搬する光の位相を変調することを特徴とする、光位相変調器。
【請求項２】
前記基板の厚さが１００μｍ以下であり、支持基体、およびこの支持基体と前記基板とを接合する接合層を備えていることを特徴とする、請求項１記載の光位相変調器。
【請求項３】
複数の前記光位相変調部を備えていることを特徴とする、請求項１または２記載の光位相変調器。
【請求項４】
一つの前記光位相変調部の前記第一の接地電極または前記第二の接地電極が、隣接する前記光位相変調部の前記第一の接地電極または前記第二の接地電極と共通接地電極を構成していることを特徴とする、請求項３記載の光位相変調器。
【請求項５】
前記共通接地電極の幅が、前記信号電極の幅以上であり、３００μｍ以下であることを特徴とする、請求項４記載の光位相変調器。
【請求項６】
複数の前記光導波路を伝搬する各光の位相を独立に変調することを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一つの請求項に記載の光位相変調器。
【請求項７】
複数の前記光導波路を伝搬する各光の位相を変調し、各変調光を合波し、この合波光から位相変調の情報を得ることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一つの請求項に記載の光位相変調器。
【請求項８】
前記信号電極の幅Ｗの前記第一ギャップの大きさＧ１に対する比率（Ｗ／Ｇ１）が２．３以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の光位相変調器。
【請求項９】
前記第二ギャップの大きさＧ２の前記第一ギャップの大きさＧ１に対する比率（Ｇ２／Ｇ１）が２．０以上であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の光位相変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光位相変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
「ＩＥＩＣＥ  ＴＲＡＢＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，」ＶＯＬ．Ｅ７８−Ｃ，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ  １９９５‘’Ｂａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｆｉｌｔｅｒ−Ｔｙｐｅ  Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”には、いわゆるＡＣＰＳ型電極を利用した光位相変調器が開示されている。この変調器では、ＡＣＰＳ型電極の接地電極と信号電極との間にチャンネル光導波路を形成し、光導波路に電圧を印加して伝搬光の位相を変調する。
一方、特開平２−２６９３０９号公報には、入射光の振幅を変調する振幅変調器において、マッハツェンダー型光導波路の一対の分岐導波路に対して、非対称コプレナー型電極から変調電圧を印加することが記載されている（図９）。このタイプの電極では、一対のギャップの各幅は異なっている。
特開２００５−９１６９８号公報では、入射光の振幅を変調する振幅変調器において、マッハツェンダー型光導波路の一対の分岐導波路に対して、非対称コプレナー型電極から変調電圧を印加することが記載されている。これによって、一対の分岐導波路に加わる電界強度を異ならせ、これによって各分岐導波路を伝搬する光の変調度を異ならせる。これによってチャープ特性を得ることを目的としている。
なお、特開２００４−２１９６００では、ＣＰＷ型、ＡＣＰＳ型のマッハツェンダー光変調器において、接地電極と信号電極とのギャップＧに対する信号電極の幅Ｗの比率Ｗ／Ｇを０．８以上とすること、特には２．５以上とすることによって、電極伝搬損失を低減できることを開示した。
【発明の開示】
【０００３】
本発明者は、動作安定性が高く、インピーダンス整合を行った上で、駆動電圧が低い光位相変調器を作製しようと試みてきた。例えば、「ＩＥＩＣＥ  ＴＲＡＢＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，」ＶＯＬ．Ｅ７８−Ｃ，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ  １９９５‘’Ｂａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｆｉｌｔｅｒ−Ｔｙｐｅ  Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”の光位相変調器においては、電極の特性インピーダンスを同軸線路に整合させた上で、駆動電圧を低くすることは困難であった。さらに、コプレナー型電極のように信号線の両側をＧＮＤ電極で挟まれるという構造でないため、高周波信号の電界閉じ込めが弱く、信号電極曲げ部及び高周波同軸ケーブルとの接続部等の不連続点を原因として高周波特性にリップルが発生しやすいという欠点があった。
特開平２−２６９３０９号公報、特開２００５−９１６９８号公報の各変調器は、光振幅を変調するさいに、電極の各ギャップ幅を異ならせることで各分岐導波路に加わる電界強度を異ならせ、これによって所望のチャープ特性を得るものである。しかし、チャープ特性を所望の特性に制御する必要があるのは振幅変調器であり、チャープ量が無限大に固定される光位相変調器には、チャープ量を制御するという概念は適用できない。また、ＡＣＰＷ型電極を使用しているので、振幅変調の際に、特性インピーダンスを整合させたときに、通常の対称型ＣＰＷ電極を用いた場合と比べて駆動電圧は上昇するものである。
本発明の課題は、動作安定性が高く、インピーダンス整合を行った上で、駆動電圧が低い光位相変調器を提供することである。
本発明に係る光位相変調器は、
電気光学材料からなる基板、
基板上に設けられた信号電極、
信号電極を挟む第一および第二の接地電極、および
第一の接地電極と信号電極との間の第一ギャップに設けられた光導波路を備えている光位相変調部を備えており、
第一の接地電極と信号電極との間の第一ギャップの大きさＧ１が、第二の接地電極と信号電極との間の第二ギャップの大きさＧ２よりも小さく、第二ギャップに光導波路が設けられておらず、第一の接地電極と信号電極との間に変調電圧を印加することによって、光導波路を伝搬する光の位相を変調することを特徴とする。
本発明によれば、第一の接地電極と信号電極との間の第一ギャップの大きさＧ１が、第二の接地電極と信号電極との間の第二ギャップの大きさＧ２よりも小さくなるようにした上で、第二ギャップに光導波路を設けない。そして、第一の接地電極と信号電極との間に変調電圧を印加することによって、第一ギャップに設けられた光導波路を伝搬する光の位相を変調する。
このように、第一ギャップに光導波路を設けることで、動作安定性を高くできる。そして、第一ギャップ幅を第二ギャップ幅よりも小さくし、光導波路を幅の狭い第一ギャップ内に設け、幅の広い第二ギャップに設けないようにしている。第一ギャップでは、幅が狭いことから、ギャップ内の光導波路に加わる電界強度は大きくなり、所定の位相変調に必要な駆動電圧は、通常の対称型ＣＰＷ電極を用いた場合と比較して低下する。一方、幅の広い第二ギャップ内の光導波路に加わる電界強度は小さくなるが、光位相変調であるので第二ギャップ内には光導波路を形成しない。そして、幅の広い第二ギャップを設けることによって、電極の特性インピーダンスを大きくし、インピーダンス整合を容易に図ることができる。さらに、信号電極を２つのＧＮＤ電極で挟むことにより、電界の閉じ込めを強くし、リップルのない良好な高周波特性を実現することが出来る。
「ＩＥＩＣＥ  ＴＲＡＢＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，」ＶＯＬ．Ｅ７８−Ｃ，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ  １９９５‘’Ｂａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｆｉｌｔｅｒ−Ｔｙｐｅ  Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”記載の光位相変調器では、特性インピーダンスを整合を図るためにギャップを大きくすると、位相変調に必要な駆動電圧は上昇する。
特開平２−２６９３０９号公報、特開２００５−９１６９８号公報記載のチャープ光振幅変調器では、幅の狭いギャップと幅の広いギャップとにおける光変調度の差を利用してチャープ特性を得る変調器であるので、幅の広いギャップを設けることで振幅変調に必要な駆動電圧は上昇してしまう。また、幅の広いほうのギャップにマッハツェンダー導波路の片側の分岐導波路を設けないと振幅変調が不可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の一実施形態に係る光位相変調器１を示す平面図である。
図２は、図１の光位相変調器の断面図である。
図３は、本発明の他の実施形態に係る光位相変調器２１の平面図である。
図４は、図３、図５、図７の光位相変調器の断面図である。
図５は、本発明の更に他の実施形態に係る光位相変調器２１Ａの平面図である。
図６は、ＤＰＳＫ光変調を説明するための模式図である。
図７は、本発明の更に他の実施形態に係る光位相変調器２１Ｂの平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る光変調器１を概略的に示す平面図であり、図２は断面図である（ハッチング略）。光変調器１は、例えば平板形状の基板１０を備えている。基板１０の表面１０ａ上に、信号電極３、第一の接地電極２および第二の接地電極４が形成されている。光導波路９は、第一ギャップ７内に形成されており、第二ギャップ８内には光導波路は形成されていない。第二ギャップ８の大きさ（幅）は、第一ギャップ７の大きさ（幅）よりも大きい。信号電極３と第一の接地電極２との間に信号電圧を印加することによって、光導波路９を伝搬する光を位相変調し、これによって光位相変調部Ａを形成している。５は、信号電極への電力供給線路であり、６は、第二の接地電極への電力供給線路である。
相対的に幅が狭い電極ギャップ７においては、光導波路に加わる電界強度が大きくなるので、駆動電圧を低減できるが、電極の特性インピーダンスを低下させる傾向がある。一方、相対的に幅が広い電極ギャップ８では、光の位相変調を行わず、電極の特性インピーダンスを大きくする傾向がある。
図２の例においては、光導波路基板１０は、接合層１１を介して支持基体１２に対して接合されている。これによって、基板１０を例えば１００μｍ以下まで薄くしても、取り扱い時に基板１０にクラックが発生することを防止できる。
本発明においては、光導波路および電極の形成される基板を構成する材質は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、ＫＴＰ、ＧａＡｓ及び水晶などを例示することができる。
接地電極、信号電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料から構成することができる。
好適な実施形態においては、光導波路基板と電極との間にバッファ層を設けない。これによって、光導波路を伝搬する光の位相変調に必要な駆動電圧を、一層低減することができる。特に、Ｇ１を極めて小さくした場合、光導波路基板の表面（電極の下）にバッファ層が存在すると、変調電極と光導波路の距離が離れるため、横方向の変調電界は非常に弱くなり、結果としてＧ１を小さくしても駆動電圧が下がらないか、もしくは逆に上がってしまう。バッファ層がなければ、Ｇ１を小さくしても横方向の変調電界が光導波路に効率よく印加されるため、より狭いギャップＧ１で、より低い駆動電圧が実現できる。
光導波路は、基板に形成されており、好ましくは基板の表面側に形成されている。光導波路は、基板の表面に直接形成されたリッジ型の光導波路であってよく、基板の表面上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また基板の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。電極は、基板表面側に設けられているが、基板表面に直接形成されていてよく、バッファ層の上に形成されていてよい。
基板と支持基体とを接着する接着剤の種類は特に限定されないが、厚さ３００μｍ以下が適当である。また、低誘電率層として用いる好適な低誘電体材料としては、高周波変調信号の伝搬損失を低減する観点から低誘電体損（低  ｔａｎδ）を有する材料を用いることが望ましい。このような低誘電率、低誘電体損の材質としてはテフロン、アクリル系接着剤が例示できる。また、他の低誘電率材料としては、ガラス系接着剤、エポキシ系接着剤、半導体製造用層間絶縁体、ポリイミド樹脂を例示できる。
本発明における光位相変調器とは、入射光に対して位相変調を加え、出射光から位相変調信号を取り出すものを意味する。従って、位相変調を目的とする限り、その種類は特に限定されず、ＤＱＰＳＫ、ＳＳＢ等の各種位相変調方式を利用できる。なお、マッハツェンダー型光導波路を利用した光振幅変調器においては、各分岐導波路内では光の位相を変調しているが、各分岐導波路の出射光を合波し、合波光の光振幅から０値または１値を判定している。これは出射光（合波光）の振幅を変調するものであり、本発明で言う光位相変調器には該当しない。
本発明においては、第一の接地電極と信号電極との間の第一ギャップの大きさＧ１が、第二の接地電極と信号電極との間の第二ギャップの大きさＧ２よりも小さい。ここで、Ｇ１とＧ２の比（Ｇ２／Ｇ１）は、１．３以上が好ましく、２．０以上がさらに好ましく、３．０以上が最も好ましい。また、Ｇ１は２〜３０μｍが好ましく、８〜１８μｍが更に好ましい。また、Ｇ２は、３〜２００μｍが好ましく、２０〜１３０μｍが更に好ましい。
好適な実施形態においては、基板の厚さが１００μｍ以下であり、支持基体、およびこの支持基体と基板とを接合する接合層を備えている。この実施形態は図２に示した。
また、好適な実施形態においては、光位相変調器が、複数の光位相変調部を備えている。この実施形態においては、好ましくは、一つの光位相変調部の第一の接地電極または第二の接地電極が、隣接する光位相変調部の第一の接地電極または第二の接地電極と共通接地電極を構成している。このような共通接地電極を形成することによって、光変調部に必要な寸法を小さくし、チップの小型化に資することができる。
この実施形態においては、共通接地電極の幅は、各光位相変調器の各信号電極の幅以上であることが好ましく、これによって、隣接する変調部からの影響を防止することができる。また、共通接地電極の幅の上限は特にないが、光位相変調器チップの小型化という観点からは、３００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下が更に好ましい。
また、好適な実施形態においては、共通接地電極の幅が、共通接地電極以外の各接地電極の各幅と等しい。なお、これは製造上の誤差は許容するものである。
好適な実施形態においては、複数の光導波路を伝搬する各光の位相を変調し、各変調光を合波し、この合波光から位相変調の情報を得る。
図３は、本実施形態に係る光変調器２１を概略的に示す平面図であり、図４は断面図である（ハッチング略）。光変調器２１は、例えば平板形状の基板１０を備えている。基板１０の表面１０ａ上に、信号電極３Ａ、３Ｂ、共通接地電極２２、第一の接地電極２Ａおよび第二の接地電極４Ａが形成されている。光導波路９Ａ、９Ｂは、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂ内に形成されている。第二ギャップ８Ａ、８Ｂ内には光導波路は形成されていない。第二ギャップ８Ａ、８Ｂの大きさ（幅）は、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂの大きさ（幅）よりも大きい。信号電極３Ａ、３Ｂと第一の接地電極２２、４Ａとの間に信号電圧を印加することによって、光導波路９Ａ、９Ｂを伝搬する各光を位相変調し、これによって光位相変調部Ａ、Ｂをそれぞれ形成している。５は、信号電極への電力供給線路であり、１３は、共通接地電極への電力供給線路である。
相対的に幅が狭い電極ギャップ７Ａ、７Ｂにおいては、光導波路に加わる電界強度が大きくなるので、駆動電圧を低減できるが、電極の特性インピーダンスを低下させる傾向がある。一方、相対的に幅が広い電極ギャップ８Ａ、８Ｂでは、光の位相変調を行わず、電極の特性インピーダンスを大きくする傾向がある。
図４の例においては、光導波路基板１０は、接合層１１を介して支持基体１２に対して接合されている。これによって、基板１０を薄くしても、取り扱い時に基板１０にクラックが発生することを防止できる。
図５は、本実施形態に係る光変調器２１Ａを概略的に示す平面図である。この断面は図４と同様である。光変調器２１Ａは、例えば平板形状の基板１０を備えている。基板１０の表面１０ａ上に、信号電極３Ａ、３Ｂ、共通接地電極２２Ａ、第二の接地電極４Ａ、４Ｂが形成されている。光導波路９Ａ、９Ｂは、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂ内に形成されている。第二ギャップ８Ａ、８Ｂ内には光導波路は形成されていない。第二ギャップ８Ａ、８Ｂの大きさ（幅）は、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂの大きさ（幅）よりも大きい。信号電極３Ａ、３Ｂと共通接地電極２２Ａとの間に信号電圧を印加することによって、光導波路９Ａ、９Ｂを伝搬する各光を位相変調し、これによって光位相変調部Ａ、Ｂをそれぞれ形成している。５は、信号電極への電力供給線路であり、１３は、共通接地電極への電力供給線路である。
本実施形態では、光導波路は、マッハツェンダー型光導波路を形成している。すなわち、入射部１７から入射した光は、分岐部１８で分岐し、各光導波路９Ａ，９Ｂに入射し、それぞれ独立して位相変調を受ける。次いで、位相変調後の変調光は、合波部１９において合波され、変調器外に出力される。この出力された変調光から、位相変調信号の情報を得る。
複数の位相変調部を用いた場合の位相変調方式は特に限定されず、ＤＱＰＳＫ、ＳＳＢ、ＤＰＳＫなど、種々の位相変調方式を採用できる。各変調方式それ自体は公知である。
例えば、図６は、ＤＰＳＫ用光位相変調器を示す概念図である。ＤＰＳＫ変調とは、「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：差動位相偏移変調」のことである。まず、入力ポート１に入力信号１（電圧０とＶπ）を入力する。これと同時に、入力ポート２に、入力信号１の極性反転信号２（電圧０と−Ｖπ）を入力する。
この結果、
（状態１）  入力ポート１に０Ｖ：  入力ポート２に０Ｖ
（状態２）  入力ポート１にＶπＶ：  入力ポート２に−ＶπＶ
の２状態がある。両状態で出力される光信号は、共に、光強度が最大の状態である。言い換えると、両分岐導波路９Ａ、９Ｂからの各出射光は、合波時に強めあうので、合波後の光強度は最大になる。合波光強度は数１で示す。そして、両状態間の位相差がπラジアンとなるために、ＤＰＳＫ変調できる。
2008108154.tif 000003
一方、２つの高周波入力ポートに同一信号（電圧Ｖπ）を印加する場合について、図５の変調器を例として説明する。電極配置の違いから、光導波路にかかる電気力線の方向が図３の場合とは異なる。
まず、入力ポート１に入力信号１（電圧０とＶπ）を入力する。これと同時に、入力ポート２に、入力信号１の極性反転信号２（電圧０と−Ｖπ）を入力する。
この結果、
（状態１）  入力ポート１に０Ｖ：      入力ポート２に０Ｖ
（状態２）  入力ポート１にＶπＶ：    入力ポート２にＶπＶ
の２状態がある。両状態で出力される光信号は、共に、光強度が最大の状態である。言い換えると、両分岐導波路９Ａ、９Ｂからの各出射光は、合波時に強めあうので、合波後の光強度は最大になる。そして、位相差がπラジアンとなるために、ＤＰＳＫ変調できる。
むろん、図３、図５の各位相変調器は、ＤＰＳＫの他、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）にも利用できる。
共通接地電極を使用する場合には、二つの光変調部の駆動電圧（半波長電圧）を一致させるという観点からは、前述したように、上下の接地電極の幅（ＷＧＮＤ２とＷＧＮＤ３）と共通接地電極の幅（ＷＧＮＤ）とは等しいことが好ましい（図４参照）。
また、複数の光導波路を伝搬する各光の位相を独立に変調することができる。図７は、この実施形態に係る位相変調器２１Ｂを示す平面図である。この断面は図４に示すものと同様である。光変調器２１Ｂは、例えば平板形状の基板１０を備えている。基板１０の表面１０ａ上に、信号電極３Ａ、３Ｂ、共通接地電極２２、第一の接地電極２Ａ、４Ａが形成されている。光導波路９Ａ、９Ｂは、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂ内に形成されている。第二ギャップ８Ａ、８Ｂ内には光導波路は形成されていない。第二ギャップ８Ａ、８Ｂの大きさ（幅）は、それぞれ、第一ギャップ７Ａ、７Ｂの大きさ（幅）よりも大きい。信号電極３Ａ、３Ｂと各接地電極との間に信号電圧を印加することによって、光導波路９Ａ、９Ｂを伝搬する各光を位相変調し、これによって光位相変調部Ｃ、Ｄをそれぞれ形成している。５は、信号電極への電力供給線路であり、１３は、共通接地電極への電力供給線路である。
そして、変調部Ｃで変調された変調光は、光導波路９Ａから出射し、その出射光から位相変調信号が検出される。また、変調部Ｄで変調された変調光は、光導波路９Ｂから出射し、その出射光から位相変調信号が検出される。
好適な実施形態においては、信号電極の幅Ｗの第一ギャップの大きさＧ１に対する比率（Ｗ／Ｇ１）が２．３以上である。これによって、電極損失が著しく低下する。この観点からは、（Ｗ／Ｇ１）は４．０以上であることが更に好ましい。
（Ｗ／Ｇ１）が大きくなるほど、電極損失の低減という観点からは好ましい。しかし、これが大きくなりすぎると、デバイスが大きくなり、特性インピーダンスが低くなり、光波とマイクロ波の完全速度整合が難しくなってくる。このため、（Ｗ／Ｇ１）は１５以下が好ましい。
Ｇ２が大きすぎると電極の非対称性から高周波特性上のリップルが大きくなる。このため、Ｇ２は１ｍｍ以下が好ましく、５００ミクロン以下が更に好ましく、１５０ミクロン以下がいっそう好ましい。
【実施例】
【０００６】
（実施例１）
図１および図２に示す光位相変調器１を作製し、位相変調実験を行った。ただし、以下のような寸法とした（図２参照）。
Ｇ１＝１６μｍ、  Ｇ２＝９２μｍ、  Ｗ＝３８μｍ、  Ｔｍ＝２０μｍ、
Ｔｓｕｂ＝７．０μｍ、  Ｔａｄ＝５０μｍ、  低誘電率層１１の比誘電率４．０。
電気光学基板１０としては、Ｘカットされたニオブ酸リチウム基板を用いた。この構造で、マイクロ波実効屈折率は２．２となり、マイクロ波と光が速度整合した。特性インピーダンスは４３Ωであった。また、半波長電圧Ｖπは、電極の相互作用長が３２ｍｍの場合で、３．３Ｖにまで低下した。
（実施例２）
図３および図４に示す光位相変調器２１を作製し、位相変調実験を行った。ただし、以下のような寸法とした。
Ｗ＝４０μｍ，  Ｇ１＝１６．５μｍ，  Ｇ２＝９０μｍ，
ＷＧＮＤ＝ＷＧＮＤ２＝ＷＧＮＤ３＝１００μｍ，  Ｔｓｕｂ＝７μｍ，
電極厚Ｔｍ＝１７μｍ，電極相互作用長Ｌ＝３．２ｃｍ
電気光学基板１としては、Ｘカットされたニオブ酸リチウム基板を用いた。この構造で、マイクロ波実効屈折率は２．２となり、マイクロ波と光が速度整合した。この条件で以下のデータが得られる。
電極導体損失α＝０．３３ｄＢ・ｃｍ−１・ＧＨＺ−１／２
特性インピーダンスＺ＝４１Ω
半波長電圧Ｖπ＝３．４Ｖ
半波長電圧相互作用長積ＶπＬ＝１０．８Ｖ・ｃｍ
３ｄＢ帯域ΔＦ３ｄＢ＝２５ＧＨｚ
（実施例３）
実施例２において、接地電極幅ＷＧＮＤへの依存性を調査した。すなわち、図４において、ＷＧＮＤのみを種々変更した。この結果、接地電極幅ＷＧＮＤ＝５０，１５０，２００，５００μｍの時、電極伝搬損失αは、それぞれ、０．３４，０，３２，０．３１，０．３１ｄＢ・ｃｍ−１・ＧＨＺ−１／２となった。ＷＧＮＤを５０μｍ程度まで狭くしても、電極伝搬損失はそれほど変化しないことが分かる。
（実施例４）
実施例２において、電極ギャップＧ１への依存性を調査した。すなわち、図４において、電極ギャップＧ１のみを種々変更した。この結果、電極ギャップＧ１＝２０，１３．５，１０μｍの時、駆動電圧ＶπＬは、それぞれ、１２．７，９．２，７．５Ｖ・ｃｍとなった。このように、ギャップＧ１を小さくすることによって駆動電圧は顕著に低減される。
（実施例５）
実施例２において、電極ギャップＧ２への依存性を調査した。すなわち、図４において、ＬＮ基板厚Ｔｓｕｂ＝７μｍとし、電極ギャップＧ２を種々変更した。この結果、電極ギャップＧ２＝４０，６０，９０，１５０μｍの時、特性インピーダンスＺは、それぞれ、３６，３９，４１，４２Ωに変化した。すなわち、電極ギャップＧ２を大きくすることによって、特性インピーダンスは顕著に上昇する。
（実施例６）
実施例２において、電極ギャップＧ２への依存性を調査した。すなわち、図４において、ＬＮ基板厚Ｔｓｕｂ＝４．５μｍとし、電極ギャップＧ２を種々変更した。この結果、電極ギャップＧ２＝４０，６０，９０，１５０μｍの時、特性インピーダンスＺは、それぞれ、４５，４９，５１，５２Ωに変化した。すなわち、電極ギャップＧ２を大きくすることによって、特性インピーダンスは顕著に上昇する。
（実施例７）
実施例２において、中心導体幅Ｗへの依存性を調査した。すなわち、図４において、Ｗを２０，６０，１００μｍに変化させた時、電極伝搬損失αは、それぞれ、０．３６，０．３０，０．２８ｄＢ・ｃｍ−１・ＧＨＺ−１／２となった。
（実施例８）
図１および図２に示す光位相変調器１を作製し、位相変調実験を行った。ただし、以下のような寸法とした（図２参照）。
Ｇ１＝１３．５μｍ、  Ｇ２＝７０μｍ、  Ｔｓｕｂ＝５．０μｍ、  Ｔａｄ＝１００μｍ、
低誘電率層１１の比誘電率４．０
電気光学基板１０としては、Ｘカットされたニオブ酸リチウム基板を用いた。この構造で、ＦＥＭを利用してシミュレーションを詳細に行い、マイクロ波実効屈折率が２．２となり、特性インピーダンスが約４５Ωとなるような各寸法条件を探索した。ただし、信号電極幅Ｗと電極厚さＴｍとを変化させる。この結果、表１に示す各寸法条件が得られた。そして、表１に示す各寸法条件について、電極伝搬損失αを算出し、表１に示した。
【表１】
2008108154.tif 000004
（実施例９）
図１および図２に示す光位相変調器１を作製し、位相変調実験を行った。ただし、以下のような寸法とした（図２参照）。
Ｇ１＝１６．５μｍ、  Ｇ２＝９０μｍ、  Ｔｓｕｂ＝７．０μｍ、  Ｔａｄ＝５０μｍ、
低誘電率層１１の比誘電率４．０
電気光学基板１０としては、Ｘカットされたニオブ酸リチウム基板を用いた。この構造で、ＦＥＭを利用してシミュレーションを詳細に行い、マイクロ波実効屈折率が２．２となり、特性インピーダンスが約４５Ωとなるような各寸法条件を探索した。ただし、信号電極幅Ｗと電極厚さＴｍとを変化させる。この結果、表２に示す各寸法条件が得られた。そして、表２に示す各寸法条件について、電極伝搬損失αを算出し、表２に示した。
【表２】
2008108154.tif 000005
表１、表２に示すように、（Ｗ／Ｇ１）が２．３以上、１５以下、Ｇ２が２Ｇ１以上、Ｇ２が１ｍｍ以下の場合に、特に電極損失を低減できる。
【図１】
2008108154.tif 000006
【図２】
2008108154.tif 000007
【図３】
2008108154.tif 000008
【図４】
2008108154.tif 000009
【図５】
2008108154.tif 000010
【図６】
2008108154.tif 000011
【図７】
2008108154.tif 000012
【国際調査報告】
2008108154.tif 000013
2008108154.tif 000014
2008108154.tif 000015
2008108154.tif 000016