(57)【要約】【課題】２つの異質な伝送線路間を相互接続する遷移素子を広帯域化する。【解決手段】第１の伝送線路（１００）と第２の伝送線路（２００）との間の相互接続に用いられる広帯域相互接続デバイス（１０）は、第１の伝送線路が第１の表面（３２０）上の第１の側半面（３１０）上に定められ、第２の伝送線路の信号導体（２２０）が第１の表面上の対向側半面（３４０）上に定められ、第２の伝送線路の接地面（２６０）が対向表面（３６０）上に定められた基板（３００）を有し、第１の伝送線路は信号導体（１２０）及び少なくとも１つの接地導体（１２１または１２２）を備え、第１の伝送線路の信号導体は第１の表面上の第２の伝送線路の信号導体と電気的に接続される。対向表面上において、第２の伝送線路の接地面は第１の伝送線路の信号導体と位置合せされた少なくとも１つの突出部（２６１）を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域伝送線路相互接続デバイスにおいて、前記デバイスが：
第１の面上の第１の接地を有する第１の伝送線路；及び
第２の面上に第２の接地を有する第２の伝送線路；
を備え：
前記第２の接地の形状が、前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路との間の広帯域マイクロ波信号伝搬のための一様な所望の特性インピーダンスを維持するために、前記第１の接地と相互作用するような幾何学的形状につくられている；ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
第１の表面上の第１の側半面に定められた前記第１の伝送線路、前記第１の表面上の対向側半面上に定められた前記第２の伝送線路の信号導体及び対向表面上の前記第２の伝送線路の前記第２の接地を有する基板であって、前記第１の伝送線路は信号導体及び前記第１の接地を提供するための少なくとも１つの接地導体を備え、前記第１の伝送線路の前記信号導体は前記第１の表面上で前記第２の伝送線路の前記信号導体と電気的に接続されている基板；及び
前記第１の伝送線路の前記信号導体と位置合せされた少なくとも１つの突出部を有する、前記対向表面上の、前記第２の伝送線路の前記第２の接地；
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板に一対の傾斜面をさらに備え、前記一対の傾斜面は前記第１の表面上の前記第１の伝送線路の前記少なくとも１つの接地導体から前記対向表面上の前記第２の伝送線路の前記第２の接地に向かって傾斜しており、前記一対の傾斜面は高導電性金属で被覆されており、前記高導電性金属は前記第２の伝送線路の前記第２の接地及び前記第１の伝送線路の前記少なくとも１つの接地導体と接触しており、前記傾斜面が前記第２の伝送線路の前記第２の接地及び前記第１の伝送線路の前記少なくとも１つの接地導体と７０°以上で９０°以下の角度をなしていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の伝送線路がコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）を含み、前記第２の伝送線路がマイクロストリップ（ＭＳ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２の接地が少なくとも１つのスロットを有する接地面を含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第２の接地の前記少なくとも１つの突出部にテーパが付けられていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記基板が、前記第１の側半面から前記対向側半面まで一様な所望の特性インピーダンスの前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路を含む連続伝送路を提供する、電気−光誘電体を含むことを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の伝送線路の前記信号導体と対称に位置合せされた前記少なくとも１つの突出部に、水平方向電場を垂直方向電場に徐々に回転させるための、前記第１の伝送線路の前記信号導体と前記第１の表面上の前記少なくとも１つの接地導体との間の緩やかな水平方向キャパシタンス変化に実質的に等しい前記第１の表面と前記対向表面との間の緩やかな垂直方向キャパシタンス変化を提供するために、緩やかなテーパが付けられていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項９】
前記デバイスが電気−光変調器に用いるための変調電極を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
連続伝送路を提供する広帯域コプレーナ型導波路（ＣＰＷ）伝送線路−マイクロストリップ（ＭＳ）伝送線路遷移素子において、前記遷移素子が：
幅が一定の部分及び幅が一定ではない部分からなるＣＰＷ中央導体を有するコプレーナ領域であって、前記ＣＰＷ中央導体の前記幅が一定の部分及び前記幅が一定ではない部分のそれぞれは、第１の表面上の左接地導体及び右接地導体の幅が一定の部分と幅が一定でない部分との間に、対応して配置されて、前記ＣＰＷ中央導体と前記左接地導体及び前記右接地導体との間に水平方向電場を維持するものであるコプレーナ領域；
前記第１の表面上にＭＳ信号導体を有し、対向表面上に前記信号導体とともに垂直方向電場を維持するためのマイクロストリップ接地面を有するマイクロストリップ領域；
マイクロストリップインターフェース境界及びコプレーナ型導波路インターフェース境界により境界が定められた遷移領域であって：
前記マイクロストリップインターフェース境界と前記コプレーナ型導波路インターフェース境界との間で前記第１の表面上の前記マイクロストリップ領域の前記ＭＳ信号導体と電気的に接続された前記コプレーナ領域の前記ＣＰＷ中央導体の導電性延長部；
前記ＣＰＷ中央導体のまわりに分布する前記マイクロストリップ領域の前記垂直方向電場への前記コプレーナ領域の前記水平方向電場の漸進的転換を維持するための前記コプレーナ領域の前記ＣＰＷ中央導体に対向する接地された閉導電路を形成するために前記コプレーナ型導波路の前記中央導体と位置合せされた前記マイクロストリップ領域の前記対向表面上の前記マイクロストリップ接地面の少なくとも１つの接地突出部；
を含む遷移領域；及び
前記マイクロストリップ領域の前記対向マイクロストリップ接地面の前記対向表面上の前記少なくとも１つのＭＳ接地突出部と位置合せされた前記コプレーナ領域の、一対の、前記第１の表面上の前記左接地導体及び前記右接地導体のＣＰＷ接地導体末端部；
を備え：
前記一対の接地導体末端部は、前記コプレーナ型導波路インターフェース境界から延び、前記マイクロストリップインターフェース境界に徐々に近づいて、前記マイクロストリップインターフェース境界と交差し、前記交差点において、前記一対のＣＰＷ接地導体末端部は、前記一対のＣＰＷ接地導体末端部の水平方向電気力線が前記少なくとも１つのＭＳ接地突出部の垂直方向電気力線に緩やかに収束し、前記少なくとも１つのＭＳ接地突出部の水平方向電気力線が前記マイクロストリップインターフェース境界と前記コプレーナ型導波路インターフェース境界との間の前記遷移領域内で緩やかに発散するように、前記少なくとも１つのＭＳ接地突出部と直交面内で最も大きく一致している；
ことを特徴とする遷移素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は全般的には伝送線路に関し、特に、異なる種類の伝送線路間の遷移素子に関する。
【０００２】
２．技術背景
超高マイクロ波周波数（＞１０ＧＨｚ）における高速動作用の、電子デバイス、電気−光デバイス及びその他のデバイスは、望ましくない副作用を生じる、寄生キャパシタンス及びインダクタンスを相互接続が有するために、設計が困難である。簡単な低周波相互接続はマイクロ波信号の減衰及びその他の寄生歪を生じさせ、したがって相互接続は、超高マイクロ波周波数を含む、ラジオ周波数（ＲＦ）帯より高い周波数に対する伝送線路として設計され、扱われなければならない。マイクロストリップ及びコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）のような伝送線路は一般に同じ基板上で組み合せられることはない。しかし、電気−光変調器またはその他の高速デバイスのような大型サブシステムを構成するためには少なくともＤＣから５０ＧＨｚの範囲にわたり少なくとも１５ｄＢの最小で平坦な反射減衰量を有する作製可能な広帯域遷移素子により、挟幅マイクロストリップ信号導体に対する広幅ＣＰＷ信号導体のような、異質の伝送線路間の接続ができる必要がある。
【０００３】
大型サブシステムの一例は、電気−光（ＥＯ）チップの電極への平型パッケージ上面電極接続である。電気−光（ＥＯ）導波路変調器の高速動作には、電気信号と光信号の速度整合を達成するため及び集中素子駆動電極のキャパシタンス限界を克服するために、変調器駆動電極のためのＲＦ伝送線路が必要であることが知られている。好ましくは、このような伝送線路は、駆動エレクトロニクスとの整合のため、５０Ωに等しいかまたは近い特性インピーダンス（Ｚ０）を有するべきである。広帯域動作もこのような変調器の要件である。既知の伝送線路理論によれば、特性インピーダンスは線路間の誘電体に依存しない。一般に、誘電体が高分子材である高分子材ＥＯ変調器、駆動電極及び、駆動信号がデバイスパッケージに入るルートとなる、線路についての最適な形状寸法は相異なる。したがって、変調器の高効率広帯域動作には、通常、１つのタイプのＲＦ伝送線路から別のタイプの伝送線路への十分よく設計された遷移素子が必要である。多くのタイプの遷移素子が知られている。しかし、既知の遷移素子で、高分子材電気−光（ＥＯ）高速変調器の駆動に対する独特な要件の枠内で、平坦な低反射減衰量を有する、広帯域（ＤＣ〜５０ＧＨｚ）のユニプレーナ型ＣＰＷ−ＭＳ遷移素子に関する全ての基本的な要素を併せ持つものはない。
【０００４】
したがって、遷移素子が、例えば高分子材ＥＯ変調器を駆動する目的のための２つの異質な伝送線路区画の相互接続中央導体として同じ平面／表面上に載る、高周波広帯域ユニプレーナ型遷移素子が必要とされている。
【０００５】
発明の概要
本発明の一態様は、第１の伝送線路と第２の伝送線路との間の相互接続に用いられる、第１の伝送線路が第１の表面上の第１の側半面に定められ、第２の伝送線路の信号導体が第１の表面の対向側半面上に定められ、第２の伝送線路の接地面が対向表面上にある、基板を有し、第１の伝送線路は信号導体及び少なくとも１つの接地導体を備え、第１の伝送線路の信号導体は第２の伝送線路の信号導体と第１の表面上で電気的に接続される、広帯域相互接続デバイスである。前記対向表面上で、第２の伝送線路の接地面は、第１の伝送線路の信号導体と位置合せされた少なくとも１つの突出部を有する。
【０００６】
別の態様において、本発明は、第１と第２の伝送線路の間の広帯域マイクロ波信号伝搬のための一様な所望の特性インピーダンスを維持するために第１の表面上の第１の伝送線路の第１の接地導体と相互作用するような幾何学的な形状につくられている、第２の表面上の第２の伝送線路の第２の接地面の第２の接地面形状を含む。
【０００７】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者には説明から明らかであろうし、あるいは、詳細な説明を特許請求の範囲及び添付図面とともに含む、本明細書に説明されるように本発明を実施することにより認められるであろう。
【０００８】
上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求される本発明の性質及び特徴の理解のための概観または枠組を提供することが目的とされていることは当然である。添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
【０００９】
好ましい実施の形態の詳細な説明
その例が添付図面に示される、本発明の現在好ましい実施形態をここで詳細に参照する。可能であれば必ず、全図面にわたり同じ参照数字は同じかまたは同様の要素を指して用いられ、上と下、左と右の参照数字は入れ換えられていることがあり、図は正確な比例関係では描かれていない。第１の伝送線路と第２の伝送線路との間の広帯域ユニプレーナ接続を提供するための、本発明の遷移素子、ラウンチングデバイスまたはその他のいずれかの相互接続デバイスの構造の例示的実施形態が図１に示され、全体として参照数字１０で指定される。ユニプレーナ遷移の定義は、同じ面に載る２つの異質な伝送線路の２つの信号導体間の相互接続である。
【００１０】
図１を参照すれば、第１の伝送線路１００と第２の伝送線路２００との間を相互接続するために、広帯域相互接続デバイスすなわちラウンチングデバイス１０が用いられる。本デバイスは、第１の伝送線路１００が第１の面すなわち上表面３２０上の第１の側半面３１０に定められている、基板３００を備える。第１の伝送線路１００は、信号導体１２０及び少なくとも１つの接地導体すなわち接地面（１２１または１２２）を備える。第２の伝送線路２００の信号導体２２０は、第１の表面３１０上の対向側半面３４０上に定められる。基板３００の対向表面すなわち下表面３６０上には、第２の伝送線路２００を完成するために別の接地面２６０が配置される。第１の伝送線路２００の信号導体１２０は、基板３００の第１の表面３２０上で第２の伝送線路２００の信号導体２２０と電気的に接続される。対向表面３６０上で、第２の信号線路２００の接地面２６０が、第１の伝送線路１００の信号導体１２０と位置合せされた少なくとも１つの突出部２６１を有する。
【００１１】
伝送線路理論によれば、電磁（ＥＭ）波は電場及び磁場の相対方向に関係する何らかのモードにより伝搬する。ＴＥＭ，準ＴＥＭ，ＴＭ，及びＴＥが様々なタイプの伝送線路に沿う伝搬の可能なモードである。例えば、伝送線路がコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）であれば、ＴＥＭが伝搬モードである。あるいは、伝送線路がマイクロストリップ（ＭＳ）であれば、準ＴＥＭが主伝搬モードである。ＭＳ及びＣＰＷはいずれもプレーナ型導体を用いるから、電場の向きは次々に反転する：すなわち、信号導体から接地端（面）に、また接地端（面）から信号導体へと向きを変える。したがって、電場４８１は、図４に見られるように、第１の伝送線路１００のＣＰＷ信号導体１２０の一定幅部分から水平な方向に、前記一定幅部分で終端する少なくとも１つの接地導体１２１または１２２に向かう。同様に、電場４８２は、図４に見られるように、ＭＳ信号導体２２０から垂直方向に、前記一定幅部分から始まるＭＳ接地面２６０に向かう。したがって、この伝搬に対しては、電場の偏極を示唆する、随伴電場パターンがある。伝送線路理論によれば、ＣＰＷ接地導体１２１及び１２２並びにＭＳ接地面２６０は、良好な、すなわち“無限大”接地面としてはたらくに十分に大きいと想定される。しかし、電場の偏極を示唆する、伝送線路伝搬に対する随伴電場パターンは、無限大接地面の遷移領域１０内だけに生じる。上記“無限大”接地面の、遷移領域１０の外側にある部分は、共通接地領域７０と称され、説明の目的のため、基準線７０で分割されて示される。しかし、本発明に教示される広帯域伝送線路相互接続デバイス全体は、共通接地領域７０及び遷移領域１０のいずれをも含むであろう。
【００１２】
対向表面３６０上の第２の伝送線路２００の接地面２６０は、第１の表面３２０上の第１の伝送線路の少なくとも１つの接地導体すなわち接地面１２１または１２２と、遷移領域１０内部すなわち遷移領域１０において、接続される必要はない。しかし、遷移領域１０から離れた共通接地領域７０の何処かで、これら２つの接地面、１２１または１２２と２６０を、十分な数の、大きな、３７２のような、低インダクタンスバイアで接続する必要がある。これにより、高周波動作を制限しないであろう、２つの対向する表面の接地面間の共通低インダクタンス相互接続が可能になる。
【００１３】
プロセスによるが、上部接地面１２１または１２２及び下部接地面２６０は、さらに完全な接地端としてはたらくための共通基準を上部接地面１２１及び１２２並びに下部接地面２６０にもたせるため、長方形バイア３７２により接続することができる。したがって、広帯域相互接続デバイスすなわちラウンチングデバイスのための本発明はさらに、必要に応じて、１つないし４つの傾斜した導電性被覆側壁面３７１を有する、少なくとも１つの長方形バイア３７２を基板３００に備える。図１において、左側のバイア３７２は、このバイア３７２の内部を示すため、側壁３７１の１つが切り欠かれて示される。傾斜面３７１は、第１の表面３２０上の第１の伝送線路１００の少なくとも１つの接地導体１２１または１２２に接続される共通接地７０領域から対向表面３６０上の第２の伝送線路２００の接地面２６０の共通接地延長部６０に向かって、傾斜している。そのような固体接地接続、すなわち未充填または充填開口すなわちコンタクトバイアを提供するため、１つまたは全ての傾斜面３７１が高導電性金属で被覆される。接地路を完成するため、傾斜面３７１の高導電性金属が、第２の伝送線路２００の接地面２６０の共通接地延長部６０及び第１の伝送線路１００の少なくとも１つの接地導体１２１または１２２に接続された共通接地領域７０と接触する。これらの傾斜面３７１をもつバイア３７２は、基板３００上の、上部接地導体１２１または１２２に付帯する上部共通接地領域７０の少なくとも１つが下部接地面２６０の下部共通接地延長部６０と重なり合うところであればどこにでも配置できる。しかし、高周波におけるさらに優れた接地接続を提供するため、傾斜面３７１の対は、第１の伝送線路１００の信号導体１２０と第２の伝送線路２００の信号導体２２０との間で、電気的遷移接続領域１０から離して、基板３００の第１の表面３２０上に配置すべきである。あるいは、バイア３７２が遷移領域１０から十分離れて配置される限り、バイアは、下部接地面２６０への下部共通接地延長部６０の代わりに、上部接地導体に付帯する、上部共通接地領域７０への延長部により、あるいはそれぞれへの共通接地延長部により、つくることができる。
【００１４】
充填または未充填バイア３７２の側壁面は、傾斜面の代わりに、下部接地面２６０の下部共通接地延長部６０に対して９０°の角度をとる鉛直面とすることができる。しかし、基板３００の作製をより容易にするためには、表面３７１を傾斜させる方が容易である。傾斜面３７１のそれぞれは、第２の伝送線路２００の下部接地面２６０の共通接地延長部６０及び第１の伝送線路１００の少なくとも１つの上部接地導体１２１または１２２に接続された上部共通接地領域７０に対して、７０°以上で９０°以下の角度６７３をとることが好ましい。
【００１５】
本明細書で具現化され、図１に示されるように、接地面２６０の少なくとも１つの突出部はテーパ形状を有する。斜視図の関係で、同じテーパが収束するようにも発散するようにも見える。したがって、収束と発散は入換えが可能である。本接地テーパは、直線、指数曲線、対数曲線、二乗余弦曲線、放物線、双曲線、チェビシェフ曲線または、信号導体だけにテーパを付けることによりインピーダンスを全体として変換するための、当業者には既知のその他のマイクロ波テーパの形状にしたがう曲線とすることができる。接地面自体は、通常は長方形であるが、同じく、より良好なインピーダンス整合または電磁遮蔽のため、三角形を有する鋸歯形、階段形またはその他の改変形のような様々な幾何学的形状に変えられた。しかし、本発明の教示にしたがえば、本発明は、広帯域遷移のためであり所望の周波数帯におけるインピーダンス整合のためではない、新規性のある、断熱的、漸進的または緩徐的にテーパがつけられた、１つの表面または対向表面上の接地である。第１の表面すなわち上表面３２０上の第１の遷移構造としての、信号導体１２０及び２２０のテーパ化と組み合された、接地突出部２６１で表される、接地面のテーパ化が、広帯域遷移すなわちラウンチングのための追加の、すなわち第２の遷移構造を提供する。
【００１６】
本発明の教示にしたがえば、接地面２６０の少なくとも１つの接地突出部２６１は、第１の伝送線路１００の信号導体１２０と対称に位置合せされる。図１，４及び５を参照すれば、少なくとも１つの接地突出部２６１は、第１の伝送線路１００の信号導体１２０と同じく、テーパが付けられていることが好ましい、第１の表面３２０上の少なくとも１つの接地導体１２１または１２２との間に、垂直方向電場４８２に向けて水平方向電場４８１を徐々に回転させるために与えられる、点１３における、緩やかな水平方向キャパシタンス変化４９１に実質的に等しい、第１の表面３２０と対向表面３６０との間の緩やかな垂直方向キャパシタンス変化４９２を提供するために、緩やかなテーパが付けられる。伝送線路理論によれば、導体が信号導体または接地導体であっても、上部導体と下部導体との重なりが大きくなるほど、導体または金属被膜層間のキャパシタンスが大きくなる。したがって、連続伝送路が、最適広帯域遷移のために、第１の側半面３１０から対向側半面３４０にかけて、一般には約５０Ωの一様な特性インピーダンスで第１の伝送線路１００と第２の伝送線路２００との間に与えられる。
【００１７】
したがって、第１の伝送線路１００と第２の伝送線路２００との間の広帯域マイクロ波信号伝搬のための一様な所望の特性インピーダンスを維持するために、第２の表面３６０上の第２の伝送線路２００の第２の接地面２６０の第２の接地面形状２６１は、第１の表面３２０上の第１の伝送線路１００の第１の接地１２１と相互作用するような幾何学的形状につくられる、広帯域伝送線路相互接続デバイス１０が教示される。
【００１８】
接地テーパ付構造で例示される、第２の伝送線路の上記の幾何学的形状につくられた接地面形状は、他の多くのコプレーナ型伝送線路構造用に容易に改変することができよう。例えば、図１では、コプレーナ型導波路（ＣＰＷ）信号導体１２０及び、ＣＰＷ信号導体１２０の側方に対称または非対称に位置するＣＰＷ接地導体すなわちＣＰＷ接地面１２１及び１２２の対をもつ第１の伝送線路１００がコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）で例示されているが、コプレーナ型ストリップ伝送線路を、信号導体１２０及び１つの接地導体１２１だけを用いることにより表すことができる。
【００１９】
同様に、図１において、第２の伝送線路２００は、マイクロストリップ（ＭＳ）で例示され、ＭＳ信号導体２２０はＭＳ接地面２６０に重なっている。しかし、接地面２６０は、本発明とともに用い得る、スロット付接地マイクロストリップ（ＳＧＭＳ）伝送線路構造を与えるために（図１には示されていないが図８に示される）少なくとも１つのスロットを備えることができる。
【００２０】
いかなるタイプのコプレーナ型伝送線路であっても、必然的に本発明の広帯域遷移を与えるのは、適切な形状の第１の伝送線路に合せた形につくられて位置決めされた第２の伝送線路の接地面である。本発明の教示にしたがえば、第１及び第２の伝送線路の適切な形状及び位置合せは、特定のタイプのコプレーナ型伝送線路の組合せに対して、熟練したマイクロ波技術者による適切なコンピュータシミュレーションにより実現し、さらに精緻化することができる。特定の１つのタイプのコプレーナ型伝送線路の組合せに対してさえ、２つのコプレーナ型伝送線路に対して様々な形状及び位置合せが可能である。
【００２１】
例えば、図１及び２を参照すれば、どのようにして連続伝送路が周波数帯を限定することなく１つのタイプの形状及び位置合せで与えられるかを示すために、特定の広帯域コプレーナ型導波路（ＣＰＷ）伝送線路−マイクロストリップ（ＭＳ）伝送線路間広帯域遷移素子の第１の実施形態がここでより詳細に説明される。このＣＰＷ−ＭＳ遷移素子の例に対しては、既述と同じ参照数字及び構成要素を用いてコプレーナすなわちＣＰＷ領域４１０が定義され、中央導体すなわちＣＰＷ信号導体１２０は、ＣＰＷ領域４１０内で、一定幅のＣＰＷ部分４１１及び幅が一定でないＣＰＷ部分４１２を有する。中央導体すなわちＣＰＷ信号導体１２０の一定幅部分は、第１の表面３２０上で左接地導体１２１と右接地導体１２２との間に配置されて、ＣＰＷ信号中央導体すなわち信号導体１２０と、左及び右接地導体、すなわちＣＰＷ接地導体１２１及び１２２との間に水平方向電場を維持する。これらのＣＰＷ接地導体１２１及び１２２は第１の表面３２０上の第１の接地としてはたらく。
【００２２】
ＭＳ信号導体２２０は第１の表面３２０上にあり、ＭＳ信号導体２２０との間に垂直方向電場を維持するためのマイクロストリップ（ＭＳ）接地面２６０は対向表面３６０上にある、マイクロストリップ領域４２０が次に定義される。
【００２３】
マイクロストリップ領域４２０とＣＰＷ領域４１０との間に、遷移領域４１５が存在し、マイクロストリップインターフェース境界４１８及びコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３とにより境界が定められる。コプレーナ型導波路インターフェース境界はマイクロストリップインターフェース境界に対して大部分が水平方向にある電場を有し、マイクロストリップ電場は大部分が垂直方向にある。この遷移領域４１５内で、コプレーナすなわちＣＰＷ領域４１０のＣＰＷ中央導体１２０の導電性延長部２０が、マイクロストリップインターフェース境界４１８とコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３との間の第１の表面３２０上のマイクロストリップ領域４２０のＭＳ信号導体２２０と、電気的に接続する。第１の表面３２０上のＣＰＷ導電性延長部２０とＭＳ信号導体２２０との間の上記の電気的接続は、ＣＰＷ伝送線路１００の信号の偏極電場及びＭＳ伝送線路２００の信号の偏極電場のラウンチングのための第１の遷移構造を形成する。
【００２４】
第２の接地の幾何学的構成の例として、マイクロストリップ領域４２０の対向表面３６０上のマイクロストリップ接地面２６０の少なくとも１つの接地突出部は、ＣＰＷ中央導体１２０の回りに分布するマイクロストリップ領域４２０の上部及び下部導電層による垂直方向電場に向かうコプレーナ領域４１０の側方導電層間の水平方向電場の緩やかな転換を維持するための、ＣＰＷ中央導体１２０に対向する接地された閉導電路を形成するために、ＣＰＷ中央導体１２０と位置合せされる。少なくとも１つの接地突出部２６１はマイクロストリップインターフェース境界４１８から突き出し、コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３に徐々に近づく。
【００２５】
遷移領域４１５内ではさらに、コプレーナ領域４１０の第１の表面３２０上の左接地導体１２１及び右接地導体１２２のＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対が、マイクロストリップ４２０のＭＳ接地面２６０の対向表面３６０上の少なくとも１つのＭＳ接地突出部２６１と位置合せされる。ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対はコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３から延び出して、ＭＳインターフェース境界４１８と交差するまで、マイクロストリップインターフェース境界４１８に徐々に近づき、ＭＳインターフェース境界４１８で、接地導体末端部対は少なくとも１つの接地突出部２６１と直交面で最も大きく一致する。同じ直交面におけるＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対とＭＳ接地突出部２６１との上記の最大の一致は、ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対の水平方向電気力線を、少なくとも１つのＭＳ接地突出部２６１の垂直方向電気力線に向けて徐々に収束させる。一方で、少なくとも１つのＭＳ接地突出部２６１の水平方向電気力線は、マイクロストリップインターフェース境界４１８とコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３との間の遷移領域４１５の内部で徐々に発散する。点１３には水平方向電場と垂直方向電場の結合が存在し、ＣＰＷには水平方向電場しか存在しないから、点１３を含む電気力線がコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３と称される。
【００２６】
したがって、少なくとも１つのＭＳ接地突出部２６１と位置合せされたＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対は、ＣＰＷ伝送線路１００上の水平方向電場成分を、信号がマイクロストリップ領域に入る前に、ＭＳ伝送線路２００上の垂直方向電場成分に向けて徐々に回転させるための第２の遷移構造を形成する。
【００２７】
ＣＰＷ伝送線路１００とＭＳ伝送線路２００との間の広帯域マイクロ波信号伝搬が０（ＤＣ）から少なくとも５０ＧＨｚで１５ｄＢより小さい最小不連続性すなわち反射減衰量を与えるために、実質的に５０Ωであるような、一様な所望の特性インピーダンスを維持するための、ＣＰＷ導体１２１，１２２と１２０との間の、一対の、ギャップ溝、間隔または分離が、ＣＰＷ中央導体１２０の幅及び基板３００の誘電率に基づいて、あらかじめ定められる。既述したように、ＣＰＷ中央導体１２０は、一定幅のＣＰＷ信号部４１１，幅が一定ではないＣＰＷ信号部４１２及び導電性延長部２０を有する。同様に、ＣＰＷ接地導体１２１及び１２２のそれぞれは、一定幅のＣＰＷ接地部６１１，幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２並びに既述したＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対を有する。同じ特性インピーダンスにあるＣＰＷ伝送線路１００を完成させるため、ギャップ溝５００のそれぞれは、一定幅のギャップ部５１１，幅が一定でないＣＰＷギャップ部５１２及び幅が一定でない遷移ギャップ末端部５２１または５２２を有する。それぞれのギャップ部は、ＣＰＷ中央導体すなわち信号導体１２０とＣＰＷ接地導体１２１及び１２２の同様の部分のそれぞれの間に、対応して、配置される。したがって、一定幅のギャップ部５１１は一定幅のＣＰＷ信号部４１１を一定幅のＣＰＷ接地部分６１１から隔てる。幅が一定でないＣＰＷギャップ部５１２は幅が一定でないＣＰＷ信号部４１２と幅が一定でないＣＰＷ接地部分６１１とを分離する。同様に、幅が一定でない遷移ギャップ末端部５２１及び５２２は導電性延長部２０をＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対から隔てる。
【００２８】
一定幅ギャップ部５１１の幅は、ギャップ溝５００に沿う最も広いギャップ幅を与え、ＣＰＷ中央導体１２０の幅及び基板３００の誘電率に基づいてあらかじめ定められるギャップ幅の公称幅である。この最も広い一定幅ギャップ部５１１の終点と幅が一定でないＣＰＷギャップ部５１２の始点との間の交点１１において、幅が一定でないＣＰＷ信号部４１２の対は、最小不連続性のため、ギャップ溝交点１１の最大幅部分から方向を変え始める、すなわち収束し始める。
【００２９】
幅が最も広いギャップをもつギャップ溝交点１１から、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２は幅が一定でないＣＰＷ信号部４１２に向かって内側に近いて、幅が一定でないＣＰＷギャップ部５１２を漸進的に狭めていき、コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３で幅が最も狭いギャップ交点すなわちピンチ領域１３に達する。コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３において、ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対は接地導体１２１及び１２２より幅が広いままであるが、ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対はＣＰＷ中央導体すなわち信号導体１２０の導電性延長部２０からは外側に離れて、幅が一定でない遷移ギャップ末端部５２４及び５２２のギャップを漸進的に広げていき、マイクロストリップインターフェース境界で最も広いギャップ幅に再び達して、マイクロストリップ領域を部分的に完成させる。
【００３０】
第２の表面３６０上の第２の接地面２６０の幾何学的構成の一部として、コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３上の尖点６１３において、少なくとも１つの接地突出部２６１が、ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対に向かって近づき始め、ＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対がマイクロストリップインターフェース境界４１８に達するまで、少なくとも１つの接地突出部２６１とＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２の対との間のＣＰＷ−ＭＳ接地間隔を漸進的に狭めて、遷移領域を完成させる。下側の基板誘電体材料３００が透明であると想定して、上から見ると、少なくとも１つの接地突出部２６１が、ＣＰＷ−ＭＳ接地間隔として、幅が一定でない遷移ギャップ末端部５２１及び５２２並びに少なくとも１つの接地突出部２６１とＣＰＷ中央導体１２０の導電性延長部２０との間の重なりのない距離により、接地導体末端部２１及び２２の対から隔てられている。
【００３１】
したがって、接地導体１２１及び１２２のそれぞれは、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２内で、コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３上の最挟ギャップ交点１３に向かって収束する第１の断熱的テーパ、及び、一対の接地導体末端部２１及び２２のそれぞれの内で、コプレーナ型導波路インターフェース境界４１３上の最も幅が狭いギャップ交点１３から外に発散する第２の断熱的テーパを提供する。第２の接地面の幾何学的構成の一部として、少なくとも１つの接地突出部２６１は、図６に示されるように、マイクロストリップインターフェース境界４１８上のギャップ溝５００の最も広いギャップ幅からコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３の尖点６１３に向かって収束する、第３の断熱的テーパを提供する。ギャップ溝５００は、幅が一定でない部分５２１，５２２及び５１２において、発散角３７３で発散または収束しながら、溝に沿う一様ギャップ部５１１の一定ギャップ幅を維持する。このようにして形成された少なくとも１つの接地突出部２６１の収束関係は、接地導体末端部２１及び２２の対の発散と、例えば倍数２の、関係がある。少なくとも１つの接地突出部２６１の収束角３６３がθであれば、一対の接地導体末端部２１及び２２の発散角３７３は、２つの接地導体末端部２１及び２２があるから、それぞれθ／２であることが好ましい。
【００３２】
したがって、図２に戻って参照すれば、ＭＳ接地突出部２６１の増補ＭＳ接地面を追加することにより、５０Ωの特性インピーダンスを維持するための、従来の無補償遷移領域ではギャップ溝の幅が通常は最も挟くなるであろうマイクロストリップインターフェース境界点７１８を、本構成では２０μｍまで広くすることができる。ギャップ溝５００のそのような収束及び発散の合成パターンを有することにより、ギャップ溝５００の１０μｍの最挟ギャップ幅を、本構成では、従来の無補償遷移領域の、マイクロストリップインターフェース境界点７１８から離れた、点１３に移すことが可能になり、図５に示されるように、点１３には垂直方向電場と水平方向電場の等量混合４８３がある。
【００３３】
簡単のため、基板誘電体材料３００は透明であるとされるが、実用目的には、基板３００はいかなる誘電体でもさしつかえない。電気−光デバイスに対し、基板３００は、リン化インジウム（ＩｎＰ），ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、これらのまたはその他のＩＩＩ−Ｖ族材料，ＩＩＩ−ＩＶ族材料及び／または窒素（Ｎ）のような材料の混成材料であることが好ましい。基板３００は光−セラミックとすることもできよう。ニオブ酸リチウムのような結晶を基板３００として使用することもできよう。しかし、本出願においては、作製の容易さのため、基板３００は高分子材であることが好ましい。本発明により基板３００上に作製できるであろう電気−光デバイスの例として、マッハ−ツェンダー構成を用いる変調器が図３に示される。
【００３４】
図３〜４を参照すれば、電気−光変調器７００が、さらに特別な機能には別の参照数字が付され得るとしても、同じ機能には同じ参照数字が用いられている図２の広帯域相互接続デバイスすなわちラウンチングデバイス１０の拡大図を用いて示される。すなわち、少なくとも１つの光導波路７７１が電気−光基板３００内に定められる。電気−光基板３００には、光信号の横方向閉じ込めを与える目的のための横方向屈折率不連続性が存在する、光導波路７７１を定めるための電気−光高分子材コア層がある。上部高分子材クラッド層７７０及び下部高分子材クラッド層７８３が光導波路７７１内の光波すなわち光信号を誘導する。ＭＳ信号導体２２０及びＣＰＷ伝送線路１００のための導電層が、同様に、高分子材基板３００の上表面３２０上の共通導電層をパターニングすることにより、高分子材層として作成される。同様に、ＭＳ接地面２６０及び突出部２６１が高分子材基板３００の下表面３６０上の共通導電層をパターニングすることにより作成される。
【００３５】
機械的支持のため、電気−光基板３００は、コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から入手できるコーニング７０７０ガラスウエハのような第２の基板３１８上に載せられる。第２の基板３１８のための材料は他に、シリコンまたはその他の半導体（Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ等）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはその他のセラミック、ガラス（ＳｉＯ２）、あるいはポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレートまたはその他の適切な化合物のような高分子材とすることができる。
【００３６】
図３を参照すれば、マイクロストリップ（ＭＳ）伝送線路２００を含む電極構造が、電気−光基板３００の周囲に配置される。電極構造は、図３に示されるようなダブルエンドプッシュプル変調器のためにマイクロストリップ２００をコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）伝送線路１００と相互接続するための、４つの広帯域相互接続デバイス１０を含む。図３の円で囲まれたＣＰＷ−ＭＳ遷移領域が、拡大された発散及び収束線並びに下側の同じ遷移領域１０の２つの下面図における簡略化された直線とともに、上側の２つの拡大上面図において拡大されて示されていることに留意すべきである。あるいは、既知の様々な光強度変調器のような、従来のシングルエンド駆動、シングルエンドプッシュプル分割導体駆動またはシングルエンドプッシュプル駆動の変調器については、４つの相互接続デバイス１０の代わりに、２つの相互接続デバイス１０を用いることができる。
【００３７】
基板３００を高分子材とすれば、変調器７００は高分子材電気−光（ＥＯ）変調器となる。高分子材ＥＯ導波路の形状寸法では通常、一般的な作製技法、導波路寸法及び高分子材特性により、駆動電極として使用するにはマイクロストリップ（ＭＳ）伝送線路２００が有利である。一般に、ＭＳ信号導体すなわちストリップ２２０の幅は約２０〜２５ミクロン（μｍ）である。図２及び図３においては、簡単のため、ＭＳ信号導体の幅は２０μｍとされている。
【００３８】
どのようにＭＳ伝送線路が用いられ、接続されるかの一例が図３に示される。ＲＦ入力としてはたらく駆動信号７２０が、パッケージ上面の駆動信号フィードスルーピン７０２をパッケージ下面のピン７２１及び７２２とともにより容易に受け入れるユニプレーナ遷移領域１０からさらに広幅の表面ＣＰＷ信号導体すなわち中央導体１２０を介して、上面のＭＳ信号導体すなわちストリップ２２０に印加される。ＭＳ信号導体２２０は、（図１に見られるように）基板材料３００の誘電体によりマイクロストリップ接地面２６０から絶縁される。
【００３９】
信号源からパッケージの別のフィードスルーピン７０２を介して変調信号７８２を伝え、変調器７００にまたはパッケージ壁を通して駆動信号７２０を伝える高周波電気コネクタ７３０は一般に、平型パッケージの信号ピン７０２並びに接地ピン７２１及び７２２のコプレーナ型導波路（ＣＰＷ）伝送線路１００への内部接続であることが有利である。ＣＰＷ伝送線路１００において、ＣＰＷの中心、中央または信号導体１２０は、信号ピン７０２より供給された駆動信号７２０を伝え、ＣＰＷの２つの外側導体すなわち接地導体１２１及び１２２はパッケージの接地ピン７２１及び７２２により接地される。特性インピーダンス（Ｚ０）が実質的に５０オーム（Ω）に設計された、実用的な低損失ＣＰＷ伝送線路は通常、同等のＭＳ信号導体２２０よりかなり幅の広い中央導体すなわち信号導体１２０の寸法を有するであろう。この広幅のＣＰＷ中央導体すなわち信号導体１２０の寸法は、パッケージの電気的フィードスルーピン７０２，７２１及び７２２の中心導体径（一般に数１００μｍ）と合せるにも必要である。したがって、ＣＰＷ伝送線路１００及びＭＳ伝送線路２００を高効率で結合する（図３の円で囲まれた領域１０）遷移構造１０（図１〜２）を有することが有利である。この遷移領域１０は、遷移領域全体にわたり、標準的な駆動エレクトロニクス７８４との互換性のため約５０Ωであることが好ましい、特性インピーダンスの正しいインピーダンス整合を維持しながら、低伝搬損失すなわち低反射減衰量（＜１５ｄＢ）で広帯域動作（ＤＣ〜５０ＧＨｚ）が可能である。電場ベクトルプロファイルすなわち電場分布の急激な変化は、遷移領域１０においては電場保存のために回避される。ユニプレーナ遷移領域１０は、生産レベルでの規模における縦方向の断熱的テーパの作製は極めて困難であることから、面外れ遷移領域であることが好ましい。
【００４０】
図３の円で囲まれたＣＰＷ−ＭＳ遷移領域１０は、様々な発散及び収束線及び下側の同じ遷移領域１０の下面図における簡略化された直線とともに、上側の２つの上面拡大図において拡大されて示される。上表面上にしかないコプレーナ遷移領域上でのＣＰＷ及びＭＳの２つの異質な伝送線路の信号導体１２０と２２０との間の急激な遷移を避けるため、下表面接地遷移も少なくとも１つのＭＳ接地突出部２６１により与えられる。比例尺寸法で描かれておらず、本発明をより良く説明するため部分的に誇張されている図１を参照すれば、ＭＳ信号導体２２０の幅２２２はＷｍ＝２０μｍ、誘電体高３２２はＨ＝１０μｍ（そのような高さは明確に示すには小さすぎ、よって図１では大きく誇張されている）、導体厚２２３はＴ＝３μｍである。ＣＰＷ及びＭＳの２つの線路区画にわたって同じ特性インピーダンスを維持する上での製造及び伝送線路問題が、より広幅のＣＰＷ線路信号導体からより狭いＭＳ線路幅まで徐々に狭くなるテーパを付けるためには、最も広い、ギャップ溝交点１１における、ＣＰＷギャップ幅，Ｇ、すなわち一般に直線のＣＰＷ導体に対する公称ギャップ幅が、不連続性を最小限に抑えるために、対応して、ほぼ３．５μｍまで小さくならなければならないであろうという事実により生じる。そのような小さいＣＰＷギャップ幅では、特に高周波において、かなりのＲＦ伝搬損失が生じることになる。
【００４１】
しかし、図３〜５を参照すれば、整合インピーダンスにかかわらず、ＣＰＷ及びＭＳ線路の電場分布では、少なくとも１つの接地突出部２６１により与えられるＭＳ接地補償がなければ、電場保存が比較的劣ることになるであろう。電場分布４８１は、主として横方向に、すなわち、ＣＰＷ伝送線路１００に対しては、特に点１１において、中央導体すなわち信号導体１２０の側面に、集中することが知られている。図４〜５から、電場分布４８２は垂直である。すなわち、電場分布４８２は、位相変調のために光場と電場との間の重なりを最大化するため、特に点７１８において、信号導体２２０の下にある。何らかのタイプの幾何学的構成の補償されたＭＳ接地を用いる電場保存がなければ、得られる反射減衰量及び伝搬損失は平坦にならず、高周波において十分小さくはならない。
【００４２】
【実施例】
本発明の例示が目的とされる以下の実施例により、本発明をさらに明解に説明する。
【００４３】
実施例１
図７を参照すれば、マイクロストリップ接地の別の幾何学的構成例が示される。上部ＣＰＷ信号導体１２０と同一直線上で位置合せされたただ１つの接地突出部を有するのではなく、本マイクロストリップ接地幾何学的構成は、上部ＣＰＷ信号導体１２０から発散角７７３で外側に開く、すなわちテーパがかけられた、２つの突出部２６１を有する。一方で、上部ＣＰＷ信号導体１２０も、ＭＳ接地発散角７７３よりやや大きいだけの角度３６３で、ＭＳインターフェース境界４１８から発散しながら離れる、すなわち境界４１８に向かって収束する。接地面２６０は駆動電極１２０下の何処かの、切断尖点６１８において、分離し始め、少なくとも２つのＭＳ接地突出部２６１を形成する。必要に応じて、尖点６１８は、伝送線路１００の寸法対２００の寸法に依存して、ＭＳインターフェース境界４１８より前に、好ましくは境界４１８上におくことができる。しかし、ＭＳ接地突出部２６１は、切断ではなくＭＳ信号導体２２０と中心で位置合せされ、ＭＳインターフェース境界４１８をちょうど通る、真の尖点にある、切断尖点６１８から発散することもできよう。ＭＳインターフェース境界４１８に切断尖点６１８を形成するために真の尖点を分離することにより、ＣＰＷ中央信号導体１２０の下のＭＳ遷移領域境界位置４１８におけるキャパシタンスが低減されて、垂直方向電場へのより緩やかな遷移が可能となる。ＭＳ接地突出部２６１の側縁は、ＣＰＷ信号導体１２０の角度３６３よりやや小さい角度７７３をともなう１つの傾斜で上記の切断尖点６１８から実質的なＣＰＷインターフェース境界４１３（Ｇ＝１０μｍ）まで発散し、境界４１３からは、突出部２６１が、遷移領域４１３のよりＣＰＷ側に向かう、ＣＰＷ信号導体角３６３よりかなり大きい第２のより急峻な傾斜（図示せず）で実質的なＣＰＷインターフェース境界４１３から発散して離れる、すなわちテーパが付けられた、直縁または曲縁で、終端する。したがって、上記の第２のより急峻な傾斜は、図示されるような実質的なＣＰＷインターフェース境界４１３に一致する直縁である代わりに、曲縁（図示せず）として始まることができる。点１３において、直縁をもつＭＳ接地突出部２６１は発散を停止し、向きを変えて直縁を形成し、次いで、上部ＣＰＷ接地部による完全な重ね合せが始まり、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２により境界が定められる。簡単のためだけに直縁が示されていることに留意すべきである。既述したように、側縁は、指数曲線であるか、またはその他のマイクロ波断熱的形状にしたがうことができる。
【００４４】
ＭＳ接地突出部２６１の上記の発散パターンにより、ＭＳインターフェース境界４１８の点７１８における接地キャパシタンスがより小さくなる。通常はＭＳインターフェース境界点７１８にあり、通常は幅がさらに狭い約３．５μｍであるが、本構成では幅が１０μｍに広げられた、最挟ギャップ点は、本構成ではコプレーナ型導波路インターフェース境界４１３上の点１３に移動させることができ、点１３には図５に見られるような垂直方向電場と水平方向電場の等量混合４８３があり、ほとんどの水平方向電場は点１３より前にある。したがって、従来の無補償遷移領域で一般的な混合電場は、マイクロストリップインターフェース境界点７１８から離される。無補償の急激な遷移領域における通常の混合電場の代わりに、下側の垂直方向光場励起を最大化するため、図４〜５の電場分布４８２は本構成では点７１８において実質的に全てが垂直である。
【００４５】
あるいは、２つの突出部２６１のそれぞれは、ＣＰＷ１００に向かう水平方向電場に寄与する横方向キャパシタンスをさらに緩やかに低下させる、すなわち漸減させるため、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２の下でＣＰＷ信号導体及びＣＰＷ接地１２２または１２１に最近接する曲縁（図示せず）を有する。対応して、ＣＰＷ接地末端部２２及び２１のそれぞれは、ＭＳ２００に向かう垂直方向電場に寄与する縦方向キャパシタンスをさらに緩やかに低下させる、すなわち漸減させるため、ＭＳ信号導体２２０並びにＭＳ接地２６０及び２６１に最近接する対応曲縁（図示せず）を有する。そのようにすれば、垂直方向変化４９２及び水平方向変化４９１が、より厳密に図５の直線４８２及び４８１にしたがう結果が得られる。
【００４６】
本発明の教示によれば、ＣＰＷ接地末端部２１及び２２における補償が得られる、上記のような２つの突出部２６１の追加による無補償遷移領域４１８のＭＳ接地面２６０の改変が、一般的な無補償インターフェースからの反射損失及び放射損失を最小化するために教示される。第１の改変すなわち変容は、ＣＰＷ線路１００のインピーダンスが高めにドリフトすることを防止し、同時に、図４に示されるように、主水平軸から主垂直軸に電場ベクトルを回転させる、２つのＭＳ接地突出部２６１の追加によるような態様でのマイクロストリップ接地面２６０の漸進的導入である。第２の改変すなわち変容において、ＣＰＷ接地面１２１及び１２２それぞれは、電場プロファイルのいかなる急激な不連続性も防止するため、一対のＣＰＷ接地導体末端部２１及び２２において徐々に離れていく。そのようにテーパが付けられた設計により、ＣＰＷギャップ溝５００溝幅範囲を、比較的広い、点７１８における約９１．５μｍから点１３における１０μｍまでとし、よって３．５μｍのような無補償挟幅ギャップにともなうＲＦ伝搬損失を低減することが可能となる。伝送線路計算を用いると、ＣＰＷ中央導体１２０の幅及び３．５の高分子材誘電率を前提とすれば、１０μｍの最小ギャップ幅が導かれる。製造を簡単にするため、この１０μｍの最小ギャップ幅は高分子材基板３００の図１の高さ３２２でもある。２つの伝送線路のインピーダンスは、図３のＲＦ電気コネクタ７３０との結合におけるＣＰＷ入力区画１００から、ＭＳインターフェース境界４１８における遷移領域１０を過ぎ、光導波路７７１の上面にあるＭＳ出力区画まで連続的に、どの点をとっても、約５０Ωに維持される。
【００４７】
したがって、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２と幅が一定でないＣＰＷ信号導体部４１２との間の分離部分内でのギャップ溝５００の合成収束、及びＣＰＷ接地末端部２１及び２２とＣＰＷ信号導体延長部２０との分離部分内の発散パターンを与えることにより得られる、変化するキャパシタンスが、ＣＰＷ伝送線路１００の水平方向電気力線をＭＳ伝送線路２００の垂直方向電気力線に徐々に変化させる。ＣＰＷ接地末端部２１及び２２の対応収束パターンは、ＭＳインターフェース境界４１８から実質的なＣＰＷインターフェース境界４１２上の点１３に向かって収束し、幅が一定でないＣＰＷ接地部６１２は、電場保存のため、同じ点１３から発散する。
【００４８】
実施例２
図８を参照すれば、コプレーナ型導波路（ＣＰＷ）−スロット付接地マイクロストリップ（ＳＧＭＳ）遷移構造が示される。ＣＰＷ−ＳＧＭＳ遷移構造に対する別称は、結合マイクロストリップ−スロットラインコプレーナ型伝送線路構造である。図３の高分子材ＥＯ変調器７００と本実施例との主な差異は、ここではＭＳ伝送線路がスロット付接地電極を有することである。したがって、ＭＳ接地面２６０は中央スロットすなわちアパーチャ８６０をともなって示され、以降まとめてスロット付接地マイクロストリップ（ＳＧＭＳ）と称される。ＳＧＭＳの利点には、ＣＰＷ信号導体１２０での最大幅４１１を有する広幅駆動電極の可能性、図３で下にある光導波路コア７７１近傍のＲＦ電場の強化及び、スロット８６０には下部ＭＳ接地が存在しないことによる、コプレーナ型伝送線路との高められた結合効率がある。ＳＧＭＳはインピーダンスを５０Ωにするために変え得るパラメータがいくつかある。これらのパラメータには、信号導体の駆動電極幅（Ｗｍ）２２２、図１に示されるような誘電体高（Ｈ）３２２及び、誘電体幅及びその他の伝送線路パラメータに依存して、ＭＳ導体幅２２２より若干広いかまたは狭い、接地スロット幅（Ｗｓ）８７３がある。ＳＧＭＳのいくつかのパラメータを変え得る能力により、図３の変調器７００のＲＦ伝送及びＥＯ動作のいずれをも同時に最適化することが可能になる。
【００４９】
ＣＰＷ伝送線路１００とＳＧＭＳ伝送線路２００との間の結合の最適化には、同様に、接地面２６０の漸進的導入が必要である。しかし、本事例では、接地面２６０は、ＣＰＷ駆動電極１２０及びＭＳ信号導体２２０の下で、２つの突出部２６１に分離したままである。２つの突出部２６１はスロット８６０から発散する。図７の切断尖点６１８に収束する代わりに、ＭＳ信号導体２２０と中心で位置合せされ、スロットのない幾何学的形状におけるＭＳインターフェース境界４１８上にある点において、２つの突出部２６１には、スロット溝８７３の幅が一定ではない部分のより広い側から、実際のスロットを形成している、スロット溝８７３の幅がより狭く一定である部分までテーパがかけられる。
【００５０】
ＣＰＷ線路１００及びＳＧＭＳ線路２００の水平方向電場は同様であるから、インピーダンスが５０ΩのＳＧＭＳ−ＣＰＷ遷移を維持するための電場成分方位転換には小さな摂動しか必要ではない。ＣＰＷ伝送線路１００及びＳＧＭＳ伝送線路２００はいずれも、電場を駆動電極１２０の側面に集中させる。伝送線路１００と２００との間に既に存在する、上記のかなりのモード重なりのため、遷移要件が軽減される。例えば、テーパ各３６３及び７７３はそれほど鋭角である必要はない。また、ＳＧＭＳ線路への遷移領域は標準的なＭＳ線路への遷移領域より作製が容易である。図７における、スロット８６０のない、標準的なＭＳ遷移領域では、接地面２６０の切断尖点６１８において鋭角形状すなわち鋸歯状刻みが必要であるが、ＳＧＭＳ遷移領域では６１８におけるこの鋭角形状が、徐々に狭まって点６１８における図８のＭＳ接地面スロット８６０になるスロット溝８７３の幅が一定でない部分の幅が断熱的に狭められる、さらに緩やかな遷移領域で置き換えられる。これにより、図８のＳＧＭＳ線路２００が、ＣＰＷ信号導体１２０への上面接続を介して直接に変調電極としてはたらくことも、スロット８６０のない、標準的なＭＳ伝送線路への中間遷移素子としてはたらくことも可能となる。そのようなＳＧＭＳ伝送線路２００は、単駆動電極をもつ、プッシュプル分極型の高分子材電気−光変調器を駆動するために、特に望ましい。
【００５１】
要約すれば、関連技術に見られる遷移素子と比較して、ＣＰＷ伝送線路１００から（スロット８６０が付いているかまたはいない）ＭＳ伝送線路２００への遷移素子のための本発明には様々な利点がある。最小限の不連続性のため、伝送線路理論の寸法上の制約にしたがうことにより、５０Ωの線路インピーダンスが遷移素子１０の全体にわたって連続的に維持される。少なくとも１つの接地突出部２６１の延長部によるＭＳ接地面２６０の漸進的導入及びＣＰＷ接地面２１及び２２の緩徐的後退により、図５に示されるように、主水平軸から主垂直軸への電場の断熱的回転が生じる。増補ＭＳ接地突出部２６１を与えることにより、高伝搬損失を回避する広幅ギャップＣＰＷ構造１００が得られる。広幅ギャップ５００により、少なくとも１つの電場遷移素子１０を備える変調器７００の作製が容易になり、歩留がより高くなるであろう。したがって、変調器７００の広帯域（ＤＣ〜５０ＧＨｚ）動作が、モード結合フィルタまたはラジアル同調スタブのような、本質的に共振性のどのようなデバイスもなしに達成される。上面ＣＰＷ−ＭＳ信号導体結合部２０及びＭＳ接地延長部すなわち突出部２６１のための上部及び下部遷移領域はいずれも、関連技術における、固有損失がより高く、作製がさらに困難な、面外れ遷移の必要を排除する、ユニポーラ型である。
【００５２】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。例えば、図２の少なくとも１つの下部ＭＳ接地突出部２６１，図７〜８の２つのＭＳ接地突出部２６１間の分離幅すなわち発散幅７７３，及び図８のスロット８６０は、図３の円で囲まれた部分１０において２６１の簡略な下面図で示されるように、少なくとも、上部ＣＰＷ信号導体２０及びＭＳ信号導体２２０により完全に隠されることのない、すなわち覆われてしまうことはない、より幅の広い部分を有することができる。すなわち、本発明の改変及び変形が特許請求項及びその等価物の範囲に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがう、遷移素子１０の拡大斜視図である
【図２】本発明にしたがう、図１の遷移素子１０の上面図である
【図３】本発明にしたがう、変調器７００に用いられる図２の遷移素子１０の上面図である
【図４】本発明にしたがう、図３のＭＳインターフェース境界線４１８に沿ってとられた、図３の変調器７００の遷移素子１０の断面図である
【図５】本発明にしたがう、垂直軸に向けて水平方向電場を回転させるための対称キャパシタンス変化を示すグラフである
【図６】本発明にしたがう、図２のギャップ溝５００と接地突出部２６１との間の関係の概念図である
【図７】本発明にしたがう、無スロットＭＳ接地を用いる、図１の遷移素子１０の接地面重なりの第２の幾何学的変形態様の上面図である
【図８】本発明にしたがう、スロット付ＭＳ接地を用いる、図１の遷移素子１０の接地面重なりの第３の幾何学的変形態様の上面図である
【符号の説明】
１０　　遷移素子
１００　　ＣＰＷ伝送線路
１２０　　ＣＰＷ信号導体
１２１，１２２　　ＣＰＷ接地導体
２００　　ＭＳ伝送線路
２２０　　ＭＳ信号導体
２６０　　ＭＳ接地面
２６１　　ＭＳ接地突出部
３００　　基板
【図１】
2004007682.tif 000002
【図２】
2004007682.tif 000003
【図３】
2004007682.tif 000004
【図４】
2004007682.tif 000005
【図５】
2004007682.tif 000006
【図６】
2004007682.tif 000007
【図７】
2004007682.tif 000008
【図８】
2004007682.tif 000009
【外国語明細書】
2004007682.tif 000010
2004007682.tif 000011
2004007682.tif 000012
2004007682.tif 000013
2004007682.tif 000014
2004007682.tif 000015
2004007682.tif 000016
2004007682.tif 000017
2004007682.tif 000018
2004007682.tif 000019
2004007682.tif 000020
2004007682.tif 000021
2004007682.tif 000022
2004007682.tif 000023
2004007682.tif 000024
2004007682.tif 000025
2004007682.tif 000026
2004007682.tif 000027
2004007682.tif 000028
2004007682.tif 000029
2004007682.tif 000030
2004007682.tif 000031
2004007682.tif 000032
2004007682.tif 000033
2004007682.tif 000034
2004007682.tif 000035
2004007682.tif 000036
2004007682.tif 000037
2004007682.tif 000038
2004007682.tif 000039
2004007682.tif 000040
2004007682.tif 000041