(57)【要約】【課題】ＲＦ駆動電圧とともにＤＣバイアス電圧が小さい光変調器を提供する。【解決手段】基板と、基板に形成された２本の光導波路と、高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極と、バイアス電圧を印加するバイアス電極とを有するバイアス分離型構造であり、光導波路には高周波電気信号用相互作用部とバイアス用相互作用部とを具備し、高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス用相互作用部の両方にドライエッチング装置によって形成されるリッジ部を具備する光変調器であって、ＤＣバイアス用相互作用部において、対向するバイアス電極の間に複数のリッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差してなり、ＤＣバイアス用相互作用部におけるリッジ部の高さが等価的に低くなる。【選択図】図２
2014160131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するバイアス電極とを有するバイアス分離型構造であり、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号が印加されることにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、
前記高周波電気信号用相互作用部と前記ＤＣバイアス用相互作用部の両方について前記光導波路に沿って前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、
前記ＤＣバイアス用相互作用部にて、対向する前記バイアス電極の間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記前記ＤＣバイアス用相互作用部における前記リッジ部の高さが、前記高周波電気信号用相互作用部における前記リッジ部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するバイアス電極とを有するバイアス分離型構造であり、
前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号が印加されることにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、
前記高周波電気信号用相互作用部についてのみ前記光導波路に沿って前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、
対向する前記中心電極と前記接地電極との間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴とする光変調器。
【請求項４】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極を有し、該進行波電極にＤＣバイアス電圧も印加するバイアス一体構造であり、前記高周波電気信号と前記光とが相互作用する領域の前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、
対向する前記中心電極と前記接地電極との間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴とする光変調器。
【請求項５】
前記基板がｚ−カットＬＮ基板であることを特徴とする請求項１乃至４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、電気光学効果を利用して、光導波路に入射した光を高周波電気信号で変調して光信号パルスとして出射し、ＲＦ駆動電圧とともにＤＣバイアス電圧が小さい光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速、大容量の光通信システムが実用化されている。このような高速、大容量の光通信システムに組込むための高速、小型、低価格、かつ高安定な光変調器の開発が求められている。
【０００３】
このような要望に応える光変調器として、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、ＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）がある。このＬＮ光変調器は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光通信システムに適用されている。最近はさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光通信システムにも適用が検討されている。
【０００４】
以下、従来、実用化され、又は提唱されてきたリチウムナイオベートの電気光学効果を利用したＬＮ光変調器について説明する。
【０００５】
（第１の従来技術）
特許文献１に開示された、ｚ−カットＬＮ基板を用いて構成した、いわゆるリッジ型ＬＮ光変調器を第１の従来技術の光変調器として図６に、その概略斜視図を示す。ここで、図７は図６の概略上面図であり、図８は図６と図７のＡ−Ａ´線における概略断面図である。
【０００６】
ｚ−カットＬＮ基板１上に光導波路３が形成されている。この光導波路３は、金属Ｔｉを１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。したがって、光導波路３の電気信号と光が相互作用する部位（相互作用部と言う）には２本の相互作用光導波路３ａ、３ｂ、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームが形成されている。
【０００７】
この光導波路３の上面にＳｉＯ2バッファ層２が形成され、このＳｉＯ2バッファ層２の上面に進行波電極４が形成されている。進行波電極４としては、１つの中心導体４ａと２つの接地導体４ｂ、４ｃを有するコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）を用いている。なお、通常、進行波電極４は貴金属材料であるＡｕにより形成されている。５はｚ−カットＬＮ基板１を用いて製作したＬＮ光変調器に特有の焦電効果に起因する温度ドリフトを抑圧するための導電層であり、通常はＳｉ導電層を用いる。中心導体４ａの幅は各種の値をとるが、多くの場合７μｍ程度であり、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップも各種の値をとるが、１５μｍ〜６０μｍ程度であることが多い。なお、説明を簡単にするために、図６では図示した温度ドリフト抑圧のためのＳｉ導電層５を、図７と図８においては省略している。また、以下においてもＳｉ導電層５は省略して議論する。６は高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）の給電線であり、高周波コネクタやマイクロ波線路である。７は高周波電気信号の出力線路であり、通常電気的終端が使われるが、高周波コネクタやマイクロ波線路でも良い。
【０００８】
また、図７のＩとして示された領域では中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとを伝搬する高周波電気信号と２本の相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光とが相互作用するので高周波電気信号用相互作用部（あるいは簡単に相互作用部）と呼ばれる。
【０００９】
この第１の従来技術では、図８に示すように、ｚ−カットＬＮ基板１をエッチングなどで掘り込むことにより、凹部９ａ、９ｂ、及び９ｃ（あるいは、リッジ部８ａ、８ｂとも言える）を形成している。
【００１０】
このリッジ部構造を採ることにより、高周波電気信号（あるいは、マイクロ波）の実効屈折率（あるいは、マイクロ波実効屈折率）、特性インピーダンス、変調帯域、駆動電圧などにおいて優れた特性を実現することができる。なお、図８では凹部９ａ、９ｂ、及び９ｃの深さ（あるいはリッジ部８ａ、８ｂの高さ）を強調して描いているが、実際には数μｍ程度の深さであり、中心導体４ａや接地導体４ｂ、４ｃの厚みである数十μｍに比較すると、その値は小さい。
【００１１】
図８に示した第１の従来技術の光変調器のリッジ部を形成する工程を図９に示す。具体的には下記の通りである。
（ａ）不図示のフォトレジストをＬＮ基板１の上面全体に塗布した後、フォトワークを行うことによりフォトレジストパターン１００ａ〜１００ｄを形成する。
（ｂ）ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、フォトレジストパターン１００ａ〜１００ｄをマスクとしてイオンビーム１０１でＬＮ基板１を所定時間エッチングする。ここで、図９（ｂ）からわかるように８ａと８ｂは電極間に形成されたリッジ部である。
（ｃ）フォトレジストパターン１００ａ〜１００ｄを除去するとリッジ部８ａと８ｂが形成されている。
【００１２】
ここで注意すべきは、この従来技術においてはリッジの凹部９ａ、９ｂ、９ｃが形成されていることである。そのため、ドライエッチングにおけるエッチングレートが高くなると図８に示したリッジ部の高さＨiが高くなり、結果的に製作性にばらつきが出る。なお、このリッジ部の高さＨiがばらつくとは、高周波電気信号、及びＤＣバイアス電圧の駆動電圧がばらつくということを意味している。
【００１３】
次に、この第１の従来技術であるＬＮ光変調器の動作について説明する。このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にＤＣバイアス電圧と高周波電気信号とを印加する必要がある。
【００１４】
図１０に示す電圧−光出力特性はＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。この図１０に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。この第１の従来技術では、高周波電気信号と光とが相互作用する相互作用部ＩにＤＣバイアス電圧も印加するので、高周波電気信号の出力部に設ける不図示の電気的終端にコンデンサーを具備させることによりバイアスＴの機能を持たせる必要があり、構造が複雑となってしまう。この構造はバイアス一体型と呼ばれている。
【００１５】
（第２の従来技術）
図１１は第２の従来技術の上面図であって、第１の従来技術において必要であったバイアスＴを無くすために、不図示の電気的終端を抵抗のみとし、ＤＣバイアスを新たに設けたＤＣバイアス部ＩＩに印加する構造とした、いわゆるバイアス分離型構造の光変調器である。この構造では、高周波電気信号が相互作用光導波路３ａ、３ｂと相互作用する高周波電気信号用相互作用部Ｉと、ＤＣバイアス電圧が相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加されるＤＣバイアス用相互作用部ＩＩを具備している。その一例が特許文献２に開示されている。
【００１６】
図１１のＢ−Ｂ´線とＣ−Ｃ´線における断面図を、各々図１２（ａ）と（ｂ）に示す。ここで、４ａ´は中心導体、４ｂ´と４ｃ´は接地導体である。９ａ´、９ｂ´、及び９ｃ´はＤＣバイアス用相互作用部の凹部であり、リッジ部８ａ´、８ｂ´を形成している。１１ａと１１ｂはＤＣバイアス電極である。
【００１７】
ここで、図１１と図１２に示した第２の従来技術の問題点について考察する。これまで、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂとＤＣバイアス用相互作用部ＩＩのリッジ部８ａ´、８ｂ´は所定時間のドライエッチングにより同時に形成されて来た。そのため、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiとＤＣバイアス用相互作用部ＩＩのリッジ部８ａ´、８ｂ´の高さＨB´は同じ高さ、
Ｈi  ＝  ＨB´                  （１）
である。つまり、一般的には、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部の高さＨiとＤＣバイアス用相互作用部のリッジ部の高さＨB´とを同じ高さに設定することが、高周波電気信号の電圧（つまり、ＲＦ駆動電圧、あるいはＲＦＶπ）とＤＣバイアス電圧（あるいはＤＣＶπ）の面から最も好適であると考えられていた。
【００１８】
ところが、本出願人は詳細なシミュレーションの結果、一般に高周波電気信号用相互作用部Ｉに要求される最適リッジ部の高さＨi,optとＤＣバイアス用相互作用部ＩＩに要求される最適リッジ部の高さＨB,optとは異なっていることを見出した。従って、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiとＤＣバイアス用相互作用部ＩＩのリッジ部８ａ´、８ｂ´の高さＨBとを同じ高さに設定する第２の従来技術では、ＲＦＶπとＤＣＶπとを同時に低減することはできないことがわかった。
【００１９】
（第３の従来技術）
この問題を解決するために、本出願人は第３の従来技術（特許文献３）を提案した。図１３にその第３の従来技術の上面図を示す。また図１３のＢ−Ｂ´線とＤ−Ｄ´線における断面図を各々図１４（ａ）と（ｂ）に示す。第２の従来技術と同様に、高周波電気信号用相互作用部ＩとＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩとを別々に備えるバイアス分離型の光変調器である。
【００２０】
高周波電気信号用相互作用部Ｉに対応する図１４（ａ）からわかるように、第１の従来技術や第２の従来技術と同様に、中心導体４ａ´と接地導体４ｂ´、４ｃ´とからなる進行波電極を伝搬する高周波電気信号の実効屈折率が高周波電気信号用相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の等価屈折率に近くなるように、リッジ部８ａ、８ｂの高さＨiは従来技術と同じ高さに設定されている。
【００２１】
一方、図１４（ｂ）からわかるように、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩにおけるリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の高さＨBは高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiよりも低く設定されている。つまり、
Ｈi  ＞  ＨB                  （２）
としている。
【００２２】
次に、この第３の従来技術の原理について説明する。図１５には、図１４におけるリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の高さＨBを変数とした際のＤＣＶπを左縦軸に、またリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiを変数とした際のＲＦＶπを右縦軸にとったグラフを示す。図に示すように、ＤＣＶπが最小となるリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の高さＨB,optと、ＲＦＶπが最小となるリッジ部８ａ、８ｂの高さＨi,optとは値が異なり、（２）式が成り立っていることがわかる。
【００２３】
この第３の従来技術は、ＲＦＶπとＤＣＶπとを独立に制御できるので光変調器を高性能化する上で重要な技術となる。しかしながら、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩにおけるリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の高さＨBを高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiよりも低くする必要があるために、製作工程がやや複雑となる。
【００２４】
つまり、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩのリッジ部８ａ´´、８ｂ´´と高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂとを別々に形成する。あるいは、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩのリッジ部８ａ´´、８ｂ´´と高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂとを同時にドライエッチングにより形成しつつ、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩのリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の形成が終わった時点で一旦ドライエッチングを停止する。そして再度フォトレジスト工程によりＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩをレジストでカバーした後にドライエッチングを再開して、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂの高さＨiがＤＣバイアス用相互作用部ＩＩＩにおけるリッジ部８ａ´´、８ｂ´´の高さＨBよりも高くなるようにドライエッチングを継続する。これにより、高周波電気信号用相互作用部Ｉのリッジ部８ａ、８ｂを完成させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開平４−２８８５１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２７８６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５５０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
以上のように、第２の従来技術では高周波電気信号用相互作用部のリッジ部の高さとＤＣバイアス用相互作用部のリッジ部の高さとを同じ高さに設定していたので、高周波電気信号の電圧とＤＣバイアス電圧とを同時に充分に低減することはできなかった。
【００２７】
また、高周波電気信号の電圧とＤＣバイアス電圧とを同時に充分に低減するために、高周波電気信号用相互作用部のリッジ部の高さとＤＣバイアス用相互作用部のリッジ部の高さを異ならしめる構造とした第３の従来技術においては、製作が複雑になるという問題があった。
【００２８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な製作工程により高周波電気信号の電圧とＤＣバイアス電圧とを同時に充分に低減し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】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するバイアス電極とを有するバイアス分離型構造であり、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号が印加されることにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、前記高周波電気信号用相互作用部と前記ＤＣバイアス用相互作用部の両方について前記光導波路に沿って前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、前記ＤＣバイアス用相互作用部にて、対向する前記バイアス電極の間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴としている。
【００３０】
本発明の請求項２に記載の光変調器は、請求項１に記載の光変調器において、前記前記ＤＣバイアス用相互作用部における前記リッジ部の高さが、前記高周波電気信号用相互作用部における前記リッジ部の高さよりも低いことを特徴としている。
【００３１】
本発明の請求項３に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極と、前記光にバイアス電圧を印加するバイアス電極とを有するバイアス分離型構造であり、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号が印加されることにより前記光の位相を変調するための高周波電気信号用相互作用部と、前記バイアス電極にバイアス電圧を印加することにより前記光の位相を調整するためのバイアス用相互作用部とを具備し、前記高周波電気信号用相互作用部についてのみ前記光導波路に沿って前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、対向する前記中心電極と前記接地電極との間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴としている。
【００３２】
本発明の請求項４に記載の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための少なくとも２本の光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調する高周波電気信号が伝搬する高周波電気信号用の中心電極及び接地電極を有する進行波電極を有し、該進行波電極にＤＣバイアス電圧も印加するバイアス一体構造であり、前記高周波電気信号と前記光とが相互作用する領域の前記基板の一部を掘り下げて形成されたリッジ部を具備し、当該リッジ部がドライエッチング装置によって形成される光変調器において、対向する前記中心電極と前記接地電極との間に複数の前記リッジ部を有しており、各リッジ部はその側壁が前記ドライエッチング装置で定まる所定角度で傾斜して形成され、隣接するリッジ部間においてその側壁が鋭角で交差することを特徴としている。
【００３３】
本発明の請求項５に記載の光変調器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光変調器において、前記基板がｚ−カットＬＮ基板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る光変調器では、ドライエッチングにより形成される所定高さのリッジ部を、再現性良く形成することができる。
【００３５】
また、バイアス分離型構造の光変調器では、高周波電気信号用相互作用部のリッジ部とＤＣバイアス用相互作用部のリッジ部とを１回のドライエッチング工程により互いに異なる所定のリッジ部高さに形成でき、かつ電気力線にとってＤＣバイアス用相互作用部のリッジ部を高周波電気信号用相互作用部のリッジ部の高さよりも等価的に低く感じるように設定できる。これを換言すると、高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス用相互作用部の各々におけるリッジ部の高さを独立に制御できると表現できる。よって、高周波電気信号の電圧（ＲＦＶπ）を充分低くした場合においても、同時にＤＣバイアス電圧（ＤＣＶπ）を充分に低減することが可能となるという優れた利点がある。さらに、本発明ではドライエッチングの際に再現性の良くとなるエッチング角度を利用しているので、エッチングの深さの再現性が極めて良く、製品の歩留まりを高くできるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態についての上面図
【図２】（ａ）図１のＢ−Ｂ´線における断面図、（Ｂ）図１のＥ−Ｅ´線における断面図
【図３】本発明の製造工程を説明する図
【図４】図３の領域Ｖの拡大図
【図５】本発明の効果を説明する図
【図６】第１の従来技術の光変調器についての概略構成を示す斜視図
【図７】第１の従来技術の光変調器についての概略構成を示す上面図
【図８】図７のＡ−Ａ´線における断面図
【図９】第１の従来技術の光変調器の製造工程を説明する図
【図１０】光変調器の動作原理を説明する図
【図１１】第２の従来技術の光変調器についての概略構成を示す上面図
【図１２】（ａ）図１１のＢ−Ｂ´線における断面図、（ｂ）図１１のＣ−Ｃ´線における断面図
【図１３】第３の従来技術の光変調器についての概略構成を示す上面図
【図１４】（ａ）図１３のＢ−Ｂ´線における断面図、（ｂ）図１３のＤ−Ｄ´線における断面図
【図１５】第３の従来技術の原理を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について説明するが、図６から図１５に示した従来技術と同一の符号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一の符号を持つ機能部の説明を省略する。
【００３８】
（実施形態）
図１は本発明における実施形態の上面図である。図１のＢ−Ｂ´線とＥ−Ｅ´線における断面図を各々図２（ａ）と（ｂ）に示す。第２の従来技術や第３の従来技術と同様に、高周波電気信号用相互作用部ＩとＤＣバイアス用相互作用部ＩＶとを備えるバイアス分離型の光変調器である。
【００３９】
高周波電気信号用相互作用部Ｉは、図２（ａ）からわかるように、第１の従来技術から第３の従来技術までと同様に、中心導体４ａ´と接地導体４ｂ´、４ｃ´とからなる進行波電極を伝搬する高周波電気信号の実効屈折率が高周波電気信号用相互作用光導波路３ｂを伝搬する光の等価屈折率に近くなるように、リッジ部８ａ、８ｂの高さＨiは従来技術と同じ高さに設定されている。
【００４０】
一方、ＤＣバイアス用相互作用部ＩＶは、図２（ｂ）に示すように、後述する工程によってバイアス電極が形成されたリッジ部間に複数個のリッジ部が形成され、そのリッジ部の高さはＨB´´に設定されている。
【００４１】
次に、図３と図４により本発明の製造方法を、また図５により本発明の原理とその効果について説明する。
【００４２】
図３の工程は下記の通りである。
（ａ）不図示のフォトレジストをＬＮ基板１の上面全体に塗布した後、フォトワークを行うことによりフォトレジストパターン１０２ａ〜１０２ｊを後述する条件で形成する。
（ｂ）ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、フォトレジストパターン１０２ａ〜１０２ｊをマスクとしてイオンビーム１０１でＬＮ基板１をエッチングする。ここで、図３（ｂ）からわかるように３０〜３７は電極間に形成されたリッジ部である。
（ｃ）フォトレジストパターン１０２ａ〜１０２ｊを除去するとリッジ部３０〜３７が形成されている。
【００４３】
次に、本発明の原理について述べる。図４に図３（ｂ）のＶの領域について拡大した図を示す。１０２ｆと１０２ｇはフォトレジストパターン、２００ｆと２００ｇは各々リッジ部３３と３４の側壁、θはリッジ部の側壁３３と３４の傾斜角（エッチング角度とも言う）、ＨB´´はリッジ部３３と３４の高さ、１０１はフォトレジストパターン１０２ｆと１０２ｇをマスクとしてＬＮ基板１をドライエッチングするイオンビームである。
【００４４】
イオンビーム１０１を用いてＬＮ基板１をドライエッチングする際のリッジ部の側壁３４、３５のエッチング角度θはドライエッチングの装置に依存するが６０度〜８０度程度である（以下の議論では７０度とする）。
【００４５】
例えば、フォトレジストパターン１０２ｆと１０２ｇの間のマスクギャップＧmが５．８μｍ以下の場合には、側壁３３、３４の側壁は鋭角のまま交差し（図２（ａ）の凹部９ａのような平坦な底面が形成されず）、リッジ部３３と３４の高さＨB´´が８μｍとなり、それ以上エッチングされない。つまり、リッジ部の高さＨB´´がこれ以上高くならない。所望のリッジ部高さＨB´´となるようにマスクギャップＧmを設定すればよいので、製造の再現性、即ち特性の再現性が極めて良くなるという利点がある。
【００４６】
このように、異なる２つのリッジ部の側壁が鋭角で交差するようになっている。なお、本発明ではドライエッチング技術を用いているので、隣り合うリッジ部の交差点がやや丸みを帯びる（もしくは極僅か平坦になる）こともあるが、ここではこの状態を含めて「鋭角で交差する」と定義する。
【００４７】
図５は図１のＤＣバイアス用相互作用部ＩＶにおけるリッジ部３０〜３７の高さＨB´´を横軸にとり、縦軸にＤＣＶπをとったグラフである。図からわかるように、リッジ部３０〜３７の高さＨB´´にはＤＣＶπが最小となる最適点ＨB,opt´´が存在することがわかる。そして、本発明ではリッジ部３０〜３７の高さＨB´´を一定となるエッチング角度θにより制御しているので、これ以上エッチングが進まないため（ＨB´´が大きくならないため）、極めて再現性良くエッチングを制御できる。
【００４８】
なお、本発明ではリッジ部３０〜３７を存在させることで等価的に低いリッジ高さとしているので、高周波相互作用部におけるリッジの高さＨiとバイアス相互作用部におけるリッジの高さＨB´´との間に従来技術のような大小関係はないが、多くは、
Ｈi  ≧  ＨB´´                  （３）
の関係となる。
【００４９】
（各実施形態）
以上の説明では、高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス用相互作用部とを別々に備えるバイアス分離型の光変調器であり、かつ高周波電気信号用相互作用部とＤＣバイアス用相互作用部の両方にリッジ部を備える光変調器について説明したが、高周波電気信号用相互作用部にのみリッジ部を有し、ＤＣバイアス用相互作用部にはリッジ部を有さないバイアス分離型の光変調器についても、高周波電気信号用相互作用部におけるリッジ部を所望の高さに形成するに際し、本発明を適用可能である。
【００５０】
さらには、図６に示したようなバイアス一体型の光変調器についても、本発明を適用可能である。
【００５１】
また、以上の説明においては各電極間にあるリッジ部の数を全て２つとして説明したが、これは１つの例であり、これに限るものではない。エッチング角度を利用して形成したリッジ部が電極間にある限りはその数は１つ以上であれば本発明に属するということができる。
【００５２】
分岐光導波路の例としてマッハツェンダ光導波路を用いたが、方向性結合器などその他の分岐合波型の光導波路にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。また光導波路の形成法としてはＴｉ熱拡散法の他に、プロトン交換法など光導波路の各種形成法を適用できるし、バッファ層としてＡｌ2Ｏ3等のＳｉＯ2以外の各種材料も適用できる。
【００５３】
また、本発明はＤＣバイアス用相互作用部の電極構造に依存せず、ＣＰＷ構造や非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）構造、あるいは対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）構造など、各種の電極構造について成り立つことはいうまでもない。
【００５４】
なお、本発明においては光導波路を形成した２つのリッジ部の間に新たにリッジ部を設けるものである。そのため、光導波路を形成したリッジ部間の基板表面での距離が長くなっている。これにより、基板表面方向の抵抗が増したことになり、ＤＣドリフトが小さくなるという利点もある。
【符号の説明】
【００５５】
１：ｚ−カットＬＮ基板（ＬＮ基板）
２：ＳｉＯ2バッファ層（バッファ層）
３：マッハツェンダ光導波路（光導波路）
３ａ、３ｂ：マッハツェンダ光導波路を構成する相互作用光導波路
４：進行波電極
４ａ、４ａ´：中心導体
４ｂ、４ｂ´、４ｃ、４ｃ´：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：高周波電気信号給電線
７：高周波電気信号出力線
８ａ、８ａ´、８ａ´´、８ｂ、８ｂ´、８ｂ´´、８ｃ、８ｄ、８ｅ、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７：リッジ部
９ａ、９ａ´、９ａ´´、９ｂ、９ｂ´、９ｂ´´、９ｃ、９ｃ´、９ｃ´´：凹部
１１ａ、１１ｂ：ＤＣバイアス電極
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈ、１０２ｉ、１０２ｊ：フォトレジストパターン
１０１：イオンビーム
２００ｆ、２００ｇ：側壁
Ｉ：高周波電気信号用相互作用部
ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ：ＤＣバイアス用相互作用部
Ｖ：リッジ部３４、３５の部分拡大図
Ｈi：高周波電気信号用相互作用部におけるリッジ部の高さ
ＨB、ＨB´、ＨB´´：ＤＣバイアス用相互作用部におけるリッジ部の高さ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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