(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、第１及び第２の光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するために該基板上に設けられた複数の変調電極と、を備える光変調器であって、
前記変調電極は、変調信号が供給される信号電極と、接地電極とからなり、
前記信号電極は、前記第１の光導波路上に設けられた第１の信号電極、及び前記第２の光導波路上に設けられた第２の信号電極を有しており、
前記接地電極は、前記第１及び第２の信号電極の間に設けられた第１の接地電極と、前記第１の信号電極の前記第１の接地電極と隣り合う側と反対側に設けられた第２の接地電極と、前記第２の信号電極の前記第１の接地電極と隣り合う側と反対側に設けられた第３の接地電極と、を有しており、
前記第１の接地電極、前記第２の接地電極、及び前記第３の接地電極には、凹状の溝部が形成されており、
前記溝部は、前記第１の接地電極、前記第２の接地電極、及び前記第３の接地電極における、前記第１の信号電極及び前記第２の信号電極側の端部に形成されている、光変調器。
【請求項２】
前記第１及び第２の信号電極間の距離が、３００μｍ以下である、請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記変調電極はコプレーナ型電極、又はコプレーナーストリップライン電極である、請求項１又は２に記載の光変調器。
【請求項４】
隣り合う前記信号電極と前記接地電極との間が、２５μｍ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記溝部が、前記光導波路内を通過する光の進行方向と平行な方向に延びている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記溝部が、前記接地電極を貫通していない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項７】
前記溝部が、前記接地電極を貫通している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項８】
前記溝部が、前記光導波路内を通過する光の進行方向と平行な方向に所定の周期で形成されており、
前記溝部の形成周期は、前記変調信号の波長より短い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に光導波路が形成された光導波路構造の光変調器が知られている。複数の光導波路が設けられたマッハツェンダー干渉型光変調器は、異なる光導波路を通過した光が合波する構成であり、各々の光導波路を通過する光が受ける位相変化量の差により合波後の光の強度が決まるものである（例えば特許文献１参照）。位相変化量の差を変化させることによって、光変調器の出力強度を変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に記載されたようなマッハツェンダー干渉型光変調器では信号電極が複数設けられているところ、各信号電極同士が近接して配置されると、ある信号電極の電気信号を他の信号電極が拾ってしまう現象（クロストーク）が問題となる。特に１０ＧＨｚ以上の高周波成分を含む広帯域信号の場合、クロストークによる信号の劣化やエラーのリアルタイムな補正が難しくなるため、より深刻な問題となる。このようなクロストークを抑制するために、光変調器の信号電極同士は一定の距離を保って設けられている。一方で、近年、大容量化が進んでいる光変調器には、大規模省スペースの商用ネットワーク装置を構築するために一層の小型化が求められている。すなわち、信号電極のクロストークを抑制しながら小型化が図られた光変調器が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、信号電極のクロストークを抑制し、且つ、小型化が図られた光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る光変調器は、基板と、複数の光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するために該基板上に設けられた複数の変調電極と、を備える光変調器であって、変調電極は、変調信号が供給される信号電極と、接地電極とからなり、信号電極は、第１の信号電極及び第２の信号電極を有しており、接地電極は、第１及び第２の信号電極の間に設けられた第１の接地電極と、第１の信号電極の第１の接地電極と隣り合う側と反対側に設けられた第２の接地電極と、第２の信号電極の第１の接地電極と隣り合う側と反対側に設けられた第３の接地電極と、を有しており、第１の接地電極、第２の接地電極、及び第３の接地電極には、凹状の溝部が形成されている。
【０００７】
このような光変調器では、第１及び第２の信号電極の間に第１の接地電極が設けられ、第１及び第２の信号電極の第１の接地電極と隣り合う側と反対側に、それぞれ第２の接地電極と第３の接地電極とが設けられている。そして、第１の接地電極、第２の接地電極、及び第３の接地電極には、それぞれ凹状の溝部が形成されている。このような凹状の溝部が接地電極に形成されることで、接地電極の表面積が大きくなる。凹状の溝部によって表面積が拡大された接地電極は、凹状の溝部が形成されていない従来の接地電極と比べて、各信号電極から接地電極への電気力線をより効果的に終端することができる。よって、クロストークを抑制するための信号電極間の距離を従来と比べて短くでき、光変調器を小型化することができる。すなわち、信号電極のクロストークを抑制し、且つ、小型化を図ることができる。
【０００８】
溝部が、第１の接地電極、第２の接地電極、及び第３の接地電極の端部に形成されていてもよい。溝部が接地電極の端部に形成されていることで、接地電極の表面積が大きい部分（溝部）が、各信号電極から近い位置に形成されることとなる。信号電極から近い位置ほど電気力線は密になるところ、各信号電極から近い位置に溝部が形成されていることで、より効果的に電気力線を終端できる。
【０００９】
第１及び第２の信号電極間の距離が、３００μｍ以下であってもよい。信号電極から出て接地電極で終端するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、以下「ＬＮ」という。）を基板に用いた広帯域光変調器において電気力線は、通常、発生した信号電極から３００μｍ〜５００μｍ離れた箇所で密度が小さくなり、電界は小さくなる。したがって、従来は信号電極間の距離を最低でも３００μｍ程度とする必要があったところ、上述した凹状の溝部が接地電極に形成された光変調器においては、接地電極の表面積が大きいため信号電極間の距離を３００μｍ以下とすることができる。すなわち、光変調器を小型化することができる。
【００１０】
変調電極はコプレーナ型電極、又はコプレーナーストリップライン電極であってもよい。変調電極を、信号電極とそれを挟むように配置される接地電極とからなるコプレーナ型電極、又はコプレーナーストリップライン電極とすることにより、本発明を確実に実施できる。
【００１１】
隣り合う信号電極と接地電極との間が、２５μｍ以上であってもよい。１０ＧＨｚ以上の高周波に対応した光変調を行うには、高周波信号の損失が小さい電極構造を用いる必要があり、そのためには、信号電極と接地電極の間隔(ギャップ)が広い構成のコプレーナー型電極の採用が有効であり、ＬＮを基板に用いた光変調器の場合には、信号電極と接地電極のギャップを２５μｍ以上とすることが一般的である。しかし、隣り合う信号電極と接地電極との間が広い構成の場合には、漏れ出す信号が多くクロストークの問題が顕著となる。本構成では、信号電極と接地電極とのギャップが２５μｍ以上であっても良好なクロストーク抑制効果が得られる。このことで、信号電極に１０ＧＨｚ以上のマイクロ波周波数帯の電気信号が流れる場合においても、クロストークを効果的に抑制できる。
【００１２】
溝部が光導波路内を通過する光の進行方向と平行な方向に延びていてもよい。このことで、信号電極からの電気力線を溝部で効果的に終端できる。溝の幅は、必ずしも一定で無くとも良いが、一定幅、一定の断面形状の方が、電極の特性設計をしやすい上、インピーダンスの不連続による伝搬信号の損失などを防ぎやすい。
【００１３】
溝部が接地電極を貫通していなくてもよい。また、溝部が接地電極を貫通していてもよい。いずれの場合であっても、接地電極の表面積の増大により、信号電極からの電気力線を溝部で効果的に終端できる。
【００１４】
溝部が、光導波路内を通過する光の進行方向と平行な方向に所定の周期で形成されており、溝部の形成周期は、変調信号の波長より短いことが好ましい。溝部を周期的に配置することで、電極の特性設計を容易にし、インピーダンスの不連続による伝搬信号の損失を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、信号電極のクロストークを抑制し、且つ、小型化が図られた光変調器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る光変調器の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示したマッハツェンダ部の模式図である。
【図３】図２に示したマッハツェンダ部のIII-III線における断面図である。
【図４】図３に示したマッハツェンダ部の斜視図である。
【図５】従来の光変調器の接地電極における電気力線の終端イメージである。
【図６】本実施形態に係る光変調器の接地電極における電気力線の終端イメージである。
【図７】マッハツェンダ部の他の例の断面図である。
【図８】図７に示したマッハツェンダ部の斜視図である。
【図９】マッハツェンダ部の他の例の断面図である。
【図１０】図９に示したマッハツェンダ部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、一実施形態に係る光変調器の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、光変調器１は、光ファイバＦ１によって導入された入力光を変調して、光ファイバＦ２に変調光を出力する装置である。光変調器１は、光入力部２と、中継部３と、光変調素子４と、終端部５と、光出力部６と、モニタ部７と、筐体１０と、を備え得る。なお、図１に示した光変調器１はいわゆるＺカットの光変調器であるが、本実施形態に係る光変調器は、いわゆるＸカットの光変調器であってもよい。
【００１９】
筐体１０は、一方向（以下、「方向Ａ」という。）に延びる箱型の部材であって、例えばステンレス鋼から構成されている。筐体１０は、方向Ａにおける両端面である一端面１０ａ及び他端面１０ｂを有する。一端面１０ａには光ファイバＦ１を挿入するための開口が設けられている。他端面１０ｂには光ファイバＦ２を挿入するための開口が設けられている。筐体１０は、例えば、光入力部２、中継部３、光変調素子４、終端部５、光出力部６及びモニタ部７を収容する。
【００２０】
光入力部２は、光ファイバＦ１によって導入される入力光を光変調素子４に供給する。光入力部２は、光ファイバＦ１と光変調素子４との接続を補助するための補助部材を備えてもよい。
【００２１】
中継部３は、外部から供給される電気信号である変調信号を中継して光変調素子４に出力する。中継部３は、例えば筐体１０の側面１０ｃに設けられた変調信号入力用のコネクタを介して変調信号を入力し、光変調素子４に変調信号を出力する。
【００２２】
光変調素子４は、中継部３から出力される変調信号に応じて、光入力部２から供給される入力光を変調光に変換する装置であって、例えばＬＮ光変調素子である。光変調素子４は、基板４１と、光導波路４２と、変調電極４３（図１には図示せず）と、を備え得る。基板４１は、例えばＬＮなどの電気光学効果を奏する誘電体材料から構成されている。基板４１は方向Ａに沿って延びており、方向Ａにおける両端部である一端部４１ａ及び他端部４１ｂを有する。
【００２３】
光導波路４２は、基板４１上に設けられている。光導波路４２は、例えばマッハツェンダ（Mach-Zehnder）型の光導波路であって、光変調素子４の変調方式に応じた構造を有する。この例では、光変調素子４の変調方式は、ＤＱＰＳＫ（Differential  Quadrature  Phase  Shift  Keying：差動４値位相変調）方式である。この場合、光導波路４２は、マッハツェンダ部４２０の２つの分岐導波路上に、マッハツェンダ部４２１及びマッハツェンダ部４２２が設けられた構造を有する。すなわち、マッハツェンダ部４２０の入力導波路４２ａは基板４１の一端部４１ａから方向Ａに沿って延び、分岐されてマッハツェンダ部４２１の入力端及びマッハツェンダ部４２２の入力端にそれぞれ接続されている。マッハツェンダ部４２０の出力導波路４２ｂでは、マッハツェンダ部４２１の出力端及びマッハツェンダ部４２２の出力端から延びる導波路が合流して方向Ａに沿って他端部４１ｂまで延びている。
【００２４】
光変調素子４では、光入力部２から光変調素子４に入力される入力光は、入力導波路４２ａによってマッハツェンダ部４２１及びマッハツェンダ部４２２に分岐して入力される。入力光は、マッハツェンダ部４２１及びマッハツェンダ部４２２においてそれぞれ変調される。マッハツェンダ部４２１において変調された変調光及びマッハツェンダ部４２２において変調された変調光は、９０度の位相差を付与され、出力導波路４２ｂにおいて合波されて光変調素子４から出力される。
【００２５】
終端部５は、変調信号の電気的終端である。終端部５は、光変調素子４の変調電極４３の各々に対応した抵抗器を備え得る。各抵抗器の一端は光変調素子４の変調電極４３に電気的に接続され、各抵抗器の他端は接地電位に接続されている。各抵抗器の抵抗値は、例えば５０Ω程度である。
【００２６】
光出力部６は、光変調素子４から出力される変調光を光ファイバＦ２に出力する。光出力部６は、基板４１の他端部４１ｂに設けられている。
【００２７】
モニタ部７は、光変調素子４から出力される放射光の光強度をモニタする。モニタ部７は光電変換素子を備え得る。光電変換素子は、光信号を電気信号に変換するための素子であって、例えばフォトダイオードである。光電変換素子は、例えば、放射光を受光し、放射光の光強度に応じた電気信号をバイアス制御部（図示せず）に出力する。なお、モニタ部７は、変調光の分岐光の光強度をモニタしてもよい。図１ではモニタ部７は、基板４１上に設けられており、マッハツェンダ部４２１及びマッハツェンダ部４２２の導波路が合流する合波部から延びている導波路５１に接続される構成を示している。
【００２８】
つぎに、図２〜図４を用いて、マッハツェンダ部４２１の詳細な構成について説明する。なお、マッハツェンダ部４２２の主要な構成は、マッハツェンダ部４２１と同様である。図２は、図１に示したマッハツェンダ部の模式図である。図３は、図２に示したマッハツェンダ部のIII-III線における断面図である。図４は、図３に示したマッハツェンダ部の斜視図である。
【００２９】
マッハツェンダ部４２１は、光導波路４２として、入力導波路４２１ａ、出力導波路４２１ｂ、及び、一対の分岐された光導波路であって方向Ａに沿って延びた分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄを備えている。すなわち、マッハツェンダ部４２１の光導波路４２では、方向Ａに沿って延びた入力導波路４２１ａが、分岐点４２１ｘで分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄと接続されており、また、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄが、合流点４２１ｙで方向Ａに沿って延びた出力導波路４２１ｂと接続されている。
【００３０】
基板４１上には、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄ内を通過する光を変調するための変調電極４３が設けられている。光変調器１の動作帯域を広帯域化させる観点から、変調電極４３には、電気信号と光波とが同方向に伝搬することで両者の速度整合が図られる進行波型電極が用いられている。具体的には、変調電極４３には、信号電極４４ａ，４４ｂと、信号電極４４ａ，４４ｂの間に配置される接地電極４５ａと、信号電極４４ａ，４４ｂを挟むように配置される接地電極４５ｂ，４５ｃとで構成されたコプレーナ型電極が用いられている。なお、変調電極４３の厚みＨは、信号電極と接地電極とのギャップに応じて、速度整合条件や特性インピーダンスを考慮して設計するが、例えば１０〜８０μｍである。また、変調電極４３は、金（Ａｕ）などの低抵抗の金属で形成されている。
【００３１】
信号電極４４ａ，４４ｂは、中継部３から出力される（供給される）変調信号に応じた電界を分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄに印加する電極（図示せず）であり、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄと同様に方向Ａに延びている。第１の信号電極である信号電極４４ａは分岐導波路４２１ｃ上に、第２の信号電極である信号電極４４ｂは分岐導波路４２１ｄ上に、それぞれ設けられている。なお、信号電極４４ａ，４４ｂは必ずしも分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄ上に設けられている必要はない。信号電極４４ａ，４４ｂの配置及び数は、基板４１の結晶軸の向き及び光変調素子４の変調方式に応じて決定される。信号電極４４ａ，４４ｂの方向Ａにおける長さは、駆動電圧や誘導位相変化量の設計に応じて決定される。信号電極４４ａ及び信号電極４４ｂ間の、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と交差する方向（図中におけるｙ方向）における距離は、光変調器を小型化するために５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下にすることが望ましい。なお、信号電極に供給される変調信号には、１０ＧＨｚ以上の電気信号が含まれている。
【００３２】
接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、接地されグランド電位となった電極であり、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄと同様に方向Ａに延びている。接地電極４５ａは、基板４１上で信号電極４４ａ，４４ｂの間に設けられた第１の接地電極である。また、接地電極４５ｂは、基板４１上で、信号電極４４ａの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に隣り合うように設けられた第２の接地電極である。また、接地電極４５ｃは、基板４１上で、信号電極４４ｂの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に隣り合うように設けられた第３の接地電極である。なお、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基板４１側の面には、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃと同様に接地され接地電位となった電極となる薄電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃが設けられている。
【００３３】
よって、接地電極４５ａ，４５ｂは、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と交差する方向（図中におけるｙ方向）において、信号電極４４ａを挟み込むように設けられたコプレーナ型電極となっており、接地電極４５ａ，４５ｃは、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と交差する方向（図中におけるｙ方向）において、信号電極４４ｂを挟み込むように設けられたコプレーナ型電極となっている。なお、隣り合う信号電極と接地電極（信号電極４４ａと接地電極４５ａ、信号電極４４ａと接地電極４５ｂ、信号電極４４ｂと接地電極４５ａ、信号電極４４ｂと接地電極４５ｃ）間の距離は、２５μｍ以上である。
【００３４】
変調電極４３と基板４１との間には、電極金属による光波の伝搬損失を防ぐため、基板４１を構成するＬＮよりも低屈折率の誘電体材料（例えばＳｉＯ２）からなるバッファ層が形成されている（図示せず）。また、変調電極４３とバッファ層との間には、Ｓｉ等の電荷分散膜が形成されている（図示せず）。
【００３５】
接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃには凹状の溝部が形成されている。すなわち、接地電極４５ａには溝部４５０ａが、接地電極４５ｂには溝部４５０ｂが、接地電極４５ｃには溝部４５０ｃが、それぞれ形成されている。
【００３６】
溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃは、それぞれ、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と交差する方向（図中におけるｙ方向）における端部に形成されている。より具体的には、溝部４５０a，４５０ｂ，４５０ｃは、それぞれ、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおける信号電極４４ａ，４４ｂ近傍側（接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの信号電極４４ａ，４４ｂ側の端部）に形成されている。すなわち、溝部４５０ａは接地電極４５ａにおける信号電極４４ａ，４４ｂ近傍側に形成されており、溝部４５０ｂは接地電極４５ｂにおける信号電極４４ａ近傍側に形成されており、溝部４５０ｃは接地電極４５ｃにおける信号電極４４ｂ近傍側に形成されている。また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃは、それぞれ、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と平行な方向に、一本線状に形成されている。よって、図２及び図４に示されるように、上面視（若しくは斜視）した場合には、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの両端部において、方向Ａ（図中におけるｘ方向）と平行な方向に溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃ一本線状に並んでいる。
【００３７】
溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの凹状深さは、それぞれ、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃを貫通する形状である。このため、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが形成される部分は、薄電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃのみとなる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る光変調器１では、信号電極４４ａ，４４ｂの間に接地電極４５ａが、信号電極４４ａの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に接地電極４５ｂが、信号電極４４ｂの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に接地電極４５ｃが、それぞれ設けられている。そして、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、それぞれ凹状の溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが形成されている。
【００３９】
従来、マッハツェンダー干渉型光変調器などの信号電極が複数設けられてる光変調器では、信号電極の電気信号を他の信号電極が拾ってしまう現象（クロストーク）を抑制するために、信号電極同士は一定の距離を保って設けられている。そのため、大規模省スペース商用ネットワーク装置を構築するために小型化が望まれているにもかかわらず、光変調器の小型化には限度があった。
【００４０】
この点、本実施形態に係る光変調器１では、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃに凹状の溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが形成されることで、接地電極の表面積が拡大されている。溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃによって表面積が拡大された接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、溝部が形成されていない従来の接地電極（図５）と比べて、信号電極４４ａ，４４ｂからの電気力線をより効果的に終端することができる（図６）。なお、図５及び図６は、説明のためのイメージであり、電極の側面で終端される電気力線や、基板を経由して電極底部で終端される電気力線の図示は省略してある。
【００４１】
具体的には、図６に示されるように、信号電極４４ａの電気信号による電気力線は、溝部４５０ａにより表面積が拡大された接地電極４５ａと溝部４５０ｂにより表面積が拡大された接地電極４５ｂが効果的に終端する。また、信号電極４４ｂの電気信号による電気力線は、溝部４５０ａにより表面積が拡大された接地電極４５ａと溝部４５０ｃにより表面積が拡大された接地電極４５ｃが効果的に終端する。
【００４２】
このことにより、クロストークを抑制するための信号電極間の距離を従来と比べて短くでき、光変調器を小型化することができる。すなわち、信号電極のクロストークを抑制し、且つ、小型化を図ることができる。
【００４３】
また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが、それぞれ、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの端部に形成されていることで、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの表面積が大きい部分（すなわち、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃ）が、信号電極４４ａ，４４ｂから近い位置に形成されることとなる。信号電極４４ａ，４４ｂから近い位置ほど電気力線は密になるところ、信号電極４４ａ，４４ｂから近い位置に溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが形成されていることで、より効果的に電気力線を終端できる。
【００４４】
クロストークの低減への寄与が大きいのは溝部４５０ａであるが、コプレーナ型電極の設計において、対称な構造とした方が設計しやすいため、ここでは、溝部４５０ｂ，４５０ｃを設け、対称な構造としている。なお、複数列の溝部を形成してもよく、その場合にはより高いクロストーク低減効果が得られる。ただし、溝部の形成により特性インピーダンスが低下するため、回路設計に合わせ、クロストーク特性が許容される範囲で、設置効果の高い端部に、必要最小限の溝部を形成することが望ましい。
【００４５】
接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃの端部に、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃを形成するにあたっては、フォトリソグラフィー工程における線幅解像度やメッキ工程における再現製の確保の観点から、端部からは信号電極の幅かそれ以上離した位置に形成すことが望ましい。なお、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの断面形状は、図４のような矩形に限定されるものではなく、台形状であっても、Ｕの字状であっても、Ｖの字状であっても、鋸波状などであってよい。信号の損失の低減のためには、なめらかな形状が適している。Ｕの字状のようになめらかな凹凸の溝を複数設け、接地電極の上面を波板状にした構造は、クロストークの低減において最も効果がある形態の一つである。
【００４６】
しかしながら、Ｕの字状のようになめらかな断面構造の溝は、製法上の課題がある。ＬＮを基板に用いた光変調器などの高速、広帯域デバイスの電極の厚さは、前述のとおり１０〜８０μｍであり、フォトリソグラフィーとメッキによる工程が一般的である。Ｕの字状のなめらかな断面形状の溝を形成するには、フォトリソグラフィーとメッキ工程を複数回繰り返す必要がある。一方、矩形や台形状の溝は、少ない回数のフォトリソグラフィーとメッキ工程で形成可能であり、たとえば、図３の構成の電極形成は、２回のフォトリソグラフィーとメッキ工程で形成できる。溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの幅については、表面積を増やす観点からは細い形状のほうが効果的であるものの、フォトリソグラフィー工程における線幅解像度やメッキ工程における再現性の確保の都合により、信号電極の幅程度かそれ以上の幅とすることが望ましい。
【００４７】
上述したように、効果的に信号電極４４ａ，４４ｂからの電気力線を接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃが終端できるため、信号電極４４ａ，４４ｂ間の距離を、３００μｍ以下とでき、１００Ｇｂｐｓデジタルコヒーレント用のＱＰＳＫ変調器など、受信側で信号をデジタル補正するシステム用の変調器においては、信号電極と接地電極とのギャップの３倍程度にまで小さくできる。信号電極で発生した電気力線密度は、通常３００μｍ〜５００μｍ程度離れないと密度が小さくならず電界は小さくならないため従来は最低でも信号電極４４ａ，４４ｂ間の距離を３００μｍ程度とする必要があったのに対し、光変調器１は大幅に小型化が図られている。
【００４８】
また、変調電極４３をコプレーナ型電極とし、変調信号としてマイクロ波の周波数帯である１０ＧＨｚ以上の電気信号の変調に適する信号電極と接地電極とのギャップが大きい電極構成では、クロストークが発生しやすいが、本願発明においては隣り合う信号電極４４ａ，４４ｂと接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの間を２５μｍ以上としても高周波帯域の信号に対してマイクロ波損失を下げることが可能であり、クロストークについても抑制できる。
【００４９】
また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄを通過する光の進行方向と平行な方向に延びていることにより、信号電極４４ａ，４４ｂからの電気力線を溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃで効果的に終端できる。
【００５０】
また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄを通過する光の進行方向と平行な方向に所定の周期で形成されており、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの形成周期が変調信号の波長よりも短いことにより、電気特性の悪化を抑制できる。なお、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが周期的な構造の場合、該溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃは特定の周波数に対応したバンドパスフィルタ回路として作用し、特定の周波数信号がそのバンドパスフィルタ回路に結合し、信号電極を伝搬する信号が劣化するおそれがある。その変調信号の劣化は、溝部の形成周期を変調信号の主要周波数成分の波長（バンドバスフィルター回路における、その周波数成分の波長）の１／４以下にすることで、回避することができる。
【００５１】
なお、本発明に係る光変調器は上記実施形態に限定されない。例えば、基板４１上に設けられた光導波路４２は、マッハツェンダ型の光導波路である、として説明したがこれに限定されず、光導波路と信号電極とを備えるその他の光変調器であってもよい。また、変調電極４３としてコプレーナ型電極を用いるとして説明したが、変調電極４３には、少なくとも信号電極を備えるその他の電極を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、図３及び図４に示されるように、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃは、それぞれ方向Ａと平行な方向に一本線状に形成されているとして説明したが、マッハツェンダ部における溝部の形状はこれに限定されない。例えば、図７及び図８に示されるマッハツェンダ部４２１ｊにおける、溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆのように、溝部が、方向Ａと平行な方向に、所定の間隔及び周期で形成されているものであってもよい。この場合、図８に示されるように、斜視（若しくは上面視）した場合には、方向Ａと平行な方向に、溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆが所定の間隔及び周期でミシン目のように並んでいる。なお、マッハツェンダ部４２１ｊはマッハツェンダ部４２１に設けられていた薄電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃは設けられておらず、エンボス加工にて比較的浅い端部を形成した構成例を示したが、図４の構成のように、薄電極を形成後に溝部を形成してもよい。
【００５３】
溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆの凹状深さは、それぞれ、接地電極４５ｄ，４５ｅ，４５ｆを貫通しない形状である。よって、接地電極４５ｄ，４５ｅ，４５ｆにおける溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆが形成された箇所には、溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆが形成されていない箇所と比べて厚みが薄い電極が形成されている。また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの形成周期（ピッチ）は、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃの形成周期を変調信号の主要周波数成分の波長（バンドパスフィルタ回路における波長）の１／４以下である。ここで、溝部の形成周期とは、方向Ａと平行な方向に所定の間隔及び周期で形成されている溝部における、ある溝部の開始位置から、該溝部と方向Ａと平行な方向において隣り合う溝部の開始位置までの間隔をいう。
【００５４】
また、図７及び図８のように溝部をミシン目のように形成する場合は、例えば、図９及び図１０に示されるマッハツェンダ部４２１ｋに形成される溝部４５０ｇ，４５０ｈ，４５０ｉが、方向Ａと平行な方向に、所定の間隔及び周期で形成されるとともに、凹状深さが、接地電極４５ｇ，４５ｈ，４５ｉを貫通する形状としてもよい。この場合、溝部４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆが形成された箇所においては、電極が存在していない。この構成の電極は、一回のフォトリソグラフィーとメッキによる工程での形成が可能であり、製造におけるメリットが特に高い。溝部の長さと溝を形成せずに残す部分の長さとの比は、溝部の比が大きいほど、表面積が増え、クロストークの低減効果は高いが、接地電極の信号電極側部分が接地電極として機能するよう、20：1を上回らないようにすることが望ましい。周期についての設計状の留意点は、溝が貫通していない場合と同様である。
【００５５】
また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが、所定の周期ではなく、離散的に分布していても良い。また、溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが、それぞれ異なる幅、長さ、形状、断面形状とされていてもよい。
【００５６】
また、変調器の基板が平坦な場合について説明してきたが、本技術が有効な適用先は平坦な基板に限定されない。ＬＮ光変調器に広く使われているリッジ型導波路を形成した基板においても有効である。これまで、説明を簡単にするため、信号電極４４ａ，４４ｂと接地電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃが同じ面に形成され、信号電極と接地電極の高さが同じ形態について、説明、図示してきたが、基板上の異なる面に形成されていても、電極の高さや厚さが異なっていても、同様の効果があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１…光変調器、４１…基板、４２…光導波路、４４ａ，４４ｂ…信号電極、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ，４５ｇ，４５ｈ，４５ｉ…接地電極、４２０，４２１，４２１ｊ，４２１ｋ，４２２…マッハツェンダ部、４２１ｃ，４２１ｄ…分岐導波路（光導波路）、４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃ，４５０ｄ，４５０ｅ，４５０ｆ，４５０ｇ，４５０ｈ，４５０ｉ…溝部。
【要約】
【課題】信号電極のクロストークを抑制し、且つ、小型化が図られた光変調器を提供する。
【解決手段】基板４１と、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄと、分岐導波路４２１ｃ，４２１ｄ内を通過する光を変調するために基板４１上に設けられた複数の変調電極４３と、を備える光変調器１であって、変調電極４３は、変調信号が供給される信号電極４４ａ，４４ｂと、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃとからなり、接地電極４５ａは信号電極４４ａ，４４ｂの間に設けられており、接地電極４５ｂは信号電極４４ａの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に設けられており、接地電極４５ｃは信号電極４４ｂの接地電極４５ａと隣り合う側と反対側に設けられており、接地電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、凹状の溝部４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが形成されている。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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